DE69905568T2

DE69905568T2 - Bimetallisches wellrohr und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69905568T2
Application number: DE69905568T
Authority: DE
Inventors: Marco De Nardis
Original assignee: AFATEC Srl NOTARESCO; AFATEC Srl
Current assignee: Fontecal SpA
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2019-05-12
Also published as: ATE233140T1; ITRM980350A1; AU3847699A; DE69905568D1; IT1299488B1; WO1999062654A1; EP1087850A1; ITRM980350A0; EP1087850B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wellrohr und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wellrohres entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 4.
Wie allgemein bekann ist, unterliegen bekannte Wellrohre zur Realisierung von Gas/Wasser-, Gas/Gas-, Wasser/Wasser-Wärmeaustauschern unterschiedlichen Arten von innerer und äußerer Korrosion.
Tatsächlich können die Wärmeaustauschoberflächen, die von Fluiden mit thermischem Vektor überdeckt werden, welche unterschiedliche chemisch-physikalische Eigenschaften und einen unterschiedlichen Enthalpiegehalt aufweisen, auf der inneren und der äußeren Oberfläche auf völlig unterschiedliche Weise angegriffen werden und korrodieren, insbesondere, wenn sich die Fluide in einem unterschiedlichen physikalischen Zustand befinden (z. B. flüssig/gasförmig – Dampf).
Insbesondere bei den Wärmeaustauschern von gasförmigen Brennstoff nutzenden Kondensationsgasboilern, bei welchen eine partielle Wiedergewinnung der latenten Kondensationswärme der Verbrennungsprodukte durch einen Kühlungsvorgang derselben unter den Taupunkt erfolgt, steht die Oberfläche der Abgas- oder "Rauchgasseite" in Kontakt mit Kondensaten mit einem sauren pH-Wert.
Bei dieser Art von Boilern werden die Austauschoberflächen, was die traditionellen Wärmeaustauscher betrifft, besonders beansprucht, da die Kondensate eine [H₃O⁺] (aH₃O^*) > 10^-7 F mit einem pH-Wert zwischen 3 und 4,5 aufweisen.
Darüber hinaus steht die Oberfläche der "Rauchgasseite" auch in Kontakt mit Gas und Dämpfen auf einer Temperatur zwischen 1.200°C und 30°C. Der breite Temperaturbereich, dem das Material der Austauscher in dieser speziellen Anwendungsart ausgesetzt ist, ist auf die Notwendigkeit der Kühlung der Verbrennungsprodukte unter deren Taupunkt zurückzuführen.
Praktisch werden die "Rauchgase", welche sich zu Anfang auf Temperaturen nahe jener der Flamme befinden (welche im Wesentlichen eine Funktion der Art des Brennstoffes und des Lufteinlasses, die verwendet werden, ist), durch unterschiedliche Verfahren gekühlt, bis sie unterhalb der Kondensationstemperatur liegen (für einen Überschuss an Erdgas von 30% beträgt diese Temperatur etwa 55°C).
Die Oberflächen der "Wasserseite" werden von einem Fluid mit thermischem Vektor überdeckt, welches dem Wasser angleichbar ist, aber auf Grund der zahlreichen Verunreinigungen, die in diesem vorhanden sind, eine stark veränderliche Zusammensetzung aufweist, sodass sie unterschiedlichen Arten chemischer Angriffe ausgesetzt sind.
Grundlegend macht die chemische und thermische Variabilität der unterschiedlichen äußeren und inneren Umgebungen des Rohres die Auswahl des Materials zur Realisierung eines Austauschers, welcher bei akzeptablen Kosten und in derart unterschiedlichen Umgebungen und bei so hochgradiger chemischer Variabilität eine geeignete Widerstandsfähigkeit aufzuweisen vermag, sehr kritisch.
Ein anderes Problem ist auf das Einlasswasser von Haushaltsboilern zurückzuführen, das in Abhängigkeit von dem geographischen Standort des Boilers sowie dem Zeitraum der Füllung desselben eine stark variierende Zusammensetzung aufweist.
Tatsächlich wurden auf Grund der Chlorzugabe in den unterschiedlichen Zeiträumen des Jahres wesentliche Unterschiede an den im Wasser gelösten halogenhaltigen Stoffen festgestellt.
Darüber hinaus schwankt, wie bekannt ist, das Vorhandensein von in dem Wasser gelösten unterschiedlichen Carbonaten und Sulfaten für die unterschiedlichen Zonen.
DE-A-4415178 offenbart ein Rohr, das eine äußere Oberfläche bietet, die aus einem gegenüber einer sauren Umgebung beständigen Material besteht, sowie eine innere Oberfläche, die aus einem wasserbeständigen Material besteht, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Angesichts das Vorstehenden hat der Anmeldet eine Lösung realisiert, welche die zuvor erwähnten Probleme zu lösen vermag, indem sie unterschiedliche mit den Fluiden in Kontakt stehende Oberflächen bietet, wobei diese Oberflächen Eigenschaften aufweisen, die für das spezielle Fluid geeignet sind.
Insbesondere nach langjährigen Erfahrungen auf dem Gebiet der Wasser/Gas-Wärmetauscher wird nun entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Lösung vorgeschlagen, welche die Eigenheit zweier unterschiedlicher Materialien kombiniert, die auf dem Gebiet der hydrothermalen Sanitärinstallation separat angewandt werden und somit separat getestet sind.
Ein anderer Vorteil der entsprechend vorliegender Erfindung vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass ein Rohr mit einer höheren Beständigkeit gegenüber dem Innendruck als derjenigen bekannter Rohre bereitgestellt wird.
Darüber hinaus ist das Rohr entsprechend der vorliegenden Erfindung leichter als bekannte Rohre.
Es ist daher eine spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wellrohr zur Verfügung zu stellen, das eine äußere Oberfläche bietet, die aus einem gegenüber einer sauren Umgebung beständigen Material besteht, sowie eine innere Oberfläche, die aus einem wasserbeständigen Material besteht, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die äußere Schicht aus rostfreiem Stahl besteht und die innere Schicht aus Kupfer besteht und dass zwischen der äußeren Schicht aus rostfreiem Stahl und der inneren Schicht aus Kupfer eine wärmeleitfähige Pastenschicht vorgesehen ist.
Darüber hinaus besteht die äußere Schicht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl mit einem hohen Gehalt an Chrom und Nickel.
Weiterhin besteht entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die innere Schicht aus ausgeglühtem Kupfer.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Wellrohres, wie es in Anspruch 4 beschrieben ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun zum Zwecke der Veranschaulichung entsprechend ihrer bevorzugten Ausführungsformen mit besonderer Bezugnahme auf die Figuren der anhängenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine teilweise abgebrochene Längsansicht eines Wellrohres entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt; und
2 ein Detail des Rohres aus 1 zeigt.
Betrachten wir insbesondere die zwei anhängenden Figuren, so ist ein erfindungsgemäßes Wellrohr gezeigt, in welchem Wasser strömt und außerhalb welchem Rauchgas strömt.
Der innere Teil 2 des Rohres 1 besteht aus ausgeglühtem Kupfer, während der äußere Teil 3 aus rostfreiem Stahl besteht.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist in Zwischenlage zwischen den beiden Teilen aus Kupfer 2 und aus rostfreiem Stahl 3 eine thermisch leitfähige Pastenschicht 4 vorgesehen.
Die innere Schicht 2 wird auf Grund einerseits ihrer optima len Wasserbeständigkeit in einem breiten Zustandsbereich und andererseits ihrer Ungeeignetheit, in Kontakt mit den Verbrennungsprodukten verwendet zu werden, genutzt, um den inneren Teil eines Wellrohr-Wärmeaustauschers zu realisieren.
Demgegenüber weist rostfreier Stahl mit einem hohen Chrom- und Nickelgehalt, der genutzt wird, um den äußeren Teil 3 zu realisieren, welcher eine optimale Beständigkeit gegenüber einer sauren Umgebung wie etwa derjenigen der Verbrennungskammer von Gaskondensationsboilern aufweist, physikalisch/ chemische Eigenschaften auf, welche die notwendige Verarbeitungsfähigkeit des Wellrohres 1 und dessen zeitliche Beständigkeit sicherstellen können.
Während der ausgeführten Untersuchungen wurde festgestellt, dass die in den Figuren gezeigte Verbindung der beiden Materialien die beste Lösung hinsichtlich der chemischen Beständigkeit in unterschiedlichen Umgebungen wie etwa jenen, die im Einführungsteil der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind, darstellt.
Diese Lösung ermöglicht es, bemerkenswerte Vorteile auf dem Gebiet standardmäßiger Wellrohre zu erzielen.
Darüber hinaus wird durch die Anordnung einer wärmeleitfähigen Paste 4 in Zwischenlage zwischen den beiden Schichten aus Kupfer 2 und rostfreiem Stahl 3 während der Herstellung des Rohres 1 der Nachteil einer eventuell reduzierten Wärmeleitfähigkeit des Wärmeaustauschers auf Grund der Diskontinuität zwischen den beiden Materialien vermieden.
Kommen wir nun dazu, kurz die Herstellungsschritte von bimetallischen, gewellten Wärmeaustauscher, welche die Rohre 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung nutzen, zu bewerten, so wird, beginnend bei den bekannten Technologien zur Herstellung von Wellrohren aus einem einzigen Material, das glatte Rohr aus Kupfer in das glatte Rohr aus Stahl 3 eingesetzt.
Der Spielraum zwischen den Durchmessern der beiden Rohre 2 und 3 wird minimal sein, um eine Abmantelung zu vermeiden, die für die Wärmeleitfähigkeit gefährlich ist.
Schließlich wird zwischen die beiden Rohre 2 und 3 die leitfähige Paste eingebracht, wobei diese Paste die Leitfähigkeit verbessert und außerdem das relative Gleiten zwischen den beiden Materialien unterstützt.
Auf diese Weise behält das erhaltene Produkt sehr gute Flexibilitätseigenschaften bei.
Die vorliegende Erfindung ist zum Zwecke der Veranschaulichung, jedoch nicht der Einschränkung, entsprechend ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden, es sollte jedoch verstanden werden, dass Modifikationen und/oder Änderungen durch Fachleute auf dem Gebiet eingebracht werden können, ohne von dem relevanten Schutzumfang, wie er in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt ist, abzuweichen.

Claims

Wellrohr (1), das eine äußere Schicht bietet, die aus einem gegenüber einer sauren Umgebung beständigen Material besteht, sowie eine innere Schicht (2), die aus einem wasserbeständigen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schicht aus rostfreiem Stahl besteht und die innere Schicht aus Kupfer besteht und dass zwischen der äußeren Schicht (3) aus rostfreiem Stahl und der inneren Schicht (2) aus Kupfer eine wärmeleitfähige Pastenschicht vorgesehen ist.
Wellrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schicht (3) aus rostfreiem Stahl mit einem hohen Gehalt an Chrom und Nickel besteht.
Wellrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schicht (2) aus ausgeglühtem Kupfer besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Wellrohrs nach einem der Ansprüche 1–3, bei welchem ein äußeres glattes Rohr, das aus einem gegenüber einer sauren Umgebung beständigen Material besteht, und ein inneres glattes Rohr, das aus einem wasserbeständigen Material besteht, verbunden werden und danach deren Wellung entsprechend herkömmlicher Verfahren zum Wellen einfacher Rohre erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das einer sauren Umgebung widerstehende Material aus rostfreiem Stahl besteht und das wasserbeständige Material aus Kupfer besteht und dass zwischen den zwei glatten Rohren eine wärmeleitfähige Pastenschicht vorgesehen wird.