DER0000676MA - Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher, insbesondere für Wassererhitzer und ein Verfahren zur Herstellung solcher Wärmeaustauscher. Die Erfindung betrifft die Art von Wärmeaustauschern, bei der das zu erhitzende Wasser durch eine ringförmige Kammer fliesst und durch Berührung von hochsteigenden heissen Gasen mit der ringförmigen Kammer erhitzt wird.

Bisher wurden Apparate dieser Art durch Zusammenlöten oder -schweissen konzentrischer Metallzylinder, gewöhnlich aus Kupfer oder einem anderen Metall mit einem hohen Wärmeleitkoeffizient, hergestellt. Der ringförmige Raum zwischen den Zylindern bildet eine Hülle, durch die das zu erhitzende Wasser fliesst. Der obere Teil des inneren Zylinders ist gewöhnlich mit Wärmeübertragungsarmen oder -lamellen ausgerüstet, um die Wärmeübertragung von den heissen Gasen auf das Wasser zu fördern. Wärmeaustauscher dieser Art eignen sich nicht für Hochdruckwassersysteme, und es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeaustauscher verbesserter Konstruktion zu schaffen, der fähig ist, höheren Wasserdrücken standzuhalten als die bekannten Konstruktionen.

Gemäss der vorliegenden Erfindung besitzt ein Wärmeaustauscher für einen Wassererhitzer eine innere Hülle oder Mantel, Wärmeleitlamellen oder dergleichen, die an der inneren Hülle befestigt sind, und eine äussere Hülle mit Ein- und Auslassöffnungen, welche mit der inneren Hülle durch eine über den Umfang verlaufende Tasche oder Falte an der inneren oder äusseren Hülle oder an beiden verbunden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Schutzhülle innen in der inneren Hülle befestigt und wird mittels eines Klemmringes in ihrer Lage gehalten.

Um die Erfindung verständlicher zu machen und ihre praktische Ausführung zu erleichtern, soll jetzt an Hand der Zeichnung eine Ausführungsform eines Wärmeaustauschers gemäss der Erfindung für einen gasbeheizten Wassererhitzer erläutert werden.

Figur 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt des zusammengebauten Wärmeaustauschers.

Figur 2 ist ein Schnitt entsprechend der Schnittlinie A-A der Figur 1.

Figur 3 ist eine vergrösserte Darstellung der unteren, am Umfang verlaufenden Falte oder Tasche.

Figur 4 ist eine vergrösserte Darstellung im Schnitt durch die obere über den Umfang verlaufende Falte oder Tasche.

Von einem inneren zylindrischen Mantel 1 aus Kupferblech sind die aneinanderstossenden Kanten durch Stumpfschweissung oder ein anderes geeignetes Vorfahren miteinander verbunden. Auf der Innenseite des innenliegenden Mantels 1 an dem oberen Ende sind radial verlaufende, wärmeleitende Arme oder Lamellen 2, ausgestanzt aus einem Kupferblechstreifen, angebracht. Figur 1 zeigt zwei Sätze von solchen Lamellen, wobei die Sätze übereinander angeordnet sind. Die radiale Länge der Lamellen 2 ist kleiner als der Radius des Mantels 1 und ihre inneren Enden sind an einem Lamellenmantel 3 befestigt; das eine Ende des Lamellenmantels 3 ist durch eine gewölbte Haube 4 verschlossen, die auf den Mantel 3 zugeschnitten ist.

Ein Sicherheitsklemmring 5, gleichfalls aus Kupfer, ist in den inneren Mantel 1 eingesetzt und etwa in der Mitte des Mantels 1, unterhalb des Lamellensatzes 2 angeordnet.

Der Klemmring hat eine stufenförmige Ausbildung und seine Bedeutung wird später noch ausführlicher erläutert. Die Lamellen 2, der Lamellenmantel 3 und der Klemmring 5 sind in ihren betreffenden Lagen angeschweisst. Die Schweisshitze kann vorteilhaft von aussen an den Mantel 1 herangeführt werden.

Mittels einer geeigneten Vorrichtung sind beide Enden des inneren Mantels 1 bei 6 und 7 etwa glockenförmig nach aussen erweitert. Das Ende 7, das künftighin als das untere Ende bezeichnet wird, hat ebenfalls eine enge, über den Umfang verlaufende Falte 8, die an seiner Aussenfläche herausgebildet ist. Eine vergrösserte Darstellung der Falte zeigt die Figur 3.

Der Schutz des Kupferblechs vor Korrosion durch die heissen Verbrennungsprodukte wird dadurch erhalten, dass das Ganze in eine Zinnlegierung in bekannter Art eingetaucht wird. Das Eintauchen kann entweder vor dem Ausweitvorgang erfolgen oder nachher. Um den inneren Mantel 1 zu versteifen, werden nach dem Eintauchen und zugleich, um das Kupfer zu erhärten, eine Reihe von über den Umfang verlaufenden Furchen oder Wulste 9 eingeformt. Diese Furchen erstrecken sich über die Länge des inneren Mantels 1 mit Ausnehme des Teils, der am Klemmring 5 gelegen ist. Alternativ können in der Längsrichtung Ausbauchungen zu dem gleichen Zweck nur in dem oberen Teil des Mantels 1 vorgesehen werden.

Als ein weiterer Schutz für den inneren Mantel 1 gegen die korrodierenden Verbrennungsgase ist innen eine Schutzhülle 10 befestigt, die sich über den unteren Teil des Mantels erstreckt. Die Schutzhülle ist einfach ein Zylinder aus verzinntem Kupferblech, der an seinem oberen Ende 11 etwa und an seinem unteren Ende 12 starker ausgeweitet ist. Sie ist in die innere Hülle 1 eingesetzt bzw. eingeführt, bis das obere Ende 11 in den Bereich des Klemmringes 5 gelangt. Die stufenförmige Ausbildung des Klemmringes gestattet, das obere Ende 11 in der Lage zwischen dem Klemmring und dem inneren Mantel oder Hülle 1 festzulegen. Die Schutzhülle wird dann mit dem Übrigen in der vertikalen Richtung festgefügt. Eine nach aussen vorspringende Ausbauchung 13 in der Schutzhülle 10 wird ebenso an der inneren Hülle 1 angeschweisst, und unterstützt so das Festhalten der Schutzhülle in ihrer Lage.

Ein Spezialdorn mit einem elektrisch beheizten Einsatz wird für diese Schweiss- oder Lötvorgänge benutzt, um die Hitzeausstrahlung auf die geringste Fläche zu beschränken. Hierdurch werden Änderungen in der Festigkeit des übrigen Mantels 1 verhindert. Wenn notwendig, kann Isoliermaterial benutzt werden, um solche Festigkeitsänderungen entgegenzuwirken. Der Dorn kann so konstruiert sein, dass zuverlässig dichte Verbindungen gewährleistet werden.

Die Verbindung zwischen der inneren Hülle 1, der Schutzhülle 10 und dem Klemmring 5 kann weiter durch die Bildung einer über den Umfang verlaufende Riefe oder Wulst 14 in diesen drei Teilen verstärkt werden.

Eine äussere Hülle oder Mantel 15, ebenfalls aus Kupferblech, besitzt eine kürzere Länge als die innere Hülle 1 und hat Ein- und Auslassöffnungen 16 und 17. Hohle Verbindungsbuchsen 16 und 17, deren Flansche um die Kante der entsprechenden Öffnungen in den Verbindungsbuchsen herumgebördelt sind, um wasserdichte Verbindungen zu schaffen, die später verschweisst werden. Ein- und Auslassrohre 20 und 21 passen in die Verbindungsbuchsen und verbinden den ringförmigen Raum zwischen dem inneren und äusseren Mantel mit dem Wasserregulierungsteil des Erhitzers, der normal unter dem Wärmeaustauscher angeordnet ist. Das untere Ende der äusseren Hülle 15 ist in die untere, über den Umfang verlaufende Tasche oder Falte 8 eingesetzt. An den oberen Enden der inneren und äusseren Hülle, die dicht zusammengeführt sind, ist der obere Randteil der inneren Hülle umgebördelt, um eine obere, um den Umfang verlaufende Tasche 22 zu bilden, die die oberen Enden der Hüllen dicht aneinander hält. Ein vergrösserter Querschnitt dieser Tasche zeigt die Figur 4. Schliesslich kann die Tasche weiterhin dadurch versteift werden, dass Schweissungen unter Benutzung des beschriebenen Spezialdorns durchgeführt werden.

Diese Bauart gemäss der Erfindung ist besonders vorteilhaft, da sie es gestattet, die für das Schweissen oder Löten notwendige Hitze von aussen an die Bleche während des Zusammenbauvorganges heranzubringen. Wenn gleich in der beschriebenen besonderen Konstruktion die über den Umfang verlaufenden Taschen an den Enden der inneren Hülle herausgebildet sind, so kann aber auch die äussere Hülle so ausgebildet werden, dass sie ungefaltete Kanten der inneren Hülle übergreift, oder aber auch die ungefalteten Kanten beider Hüllen können zusammengesetzt und dann umgebördelt werden, um über den Umfang laufende Falten oder Taschen zu bilden.

Claims (6)

1.) Wärmeaustauscher für Wassererhitzer mit einem inneren Mantel, Wärmeübertragungslamellen o.dgl., die innen an dem inneren Mantel befestigt sind, und einer äusseren Hülle mit Ein- und Auslassöffnungen, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Mantel (1) und die äussere Hülle (15) vermittels über den Umfang verlaufenden Taschen (22, 8) oder Falten verbunden sind, die aus dem inneren Mantel oder der äusseren Hülle oder beiden herausgeformt sind.

2.) Wärmeaustauscher nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem inneren Mantel (1) eine Schutzhülle (10) befestigt ist.

3.) Wärmeaustauscher nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (10) in dem inneren Mantel (1) durch einen Klemmring (5) befestigt und gehalten ist.

4.) Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungslamellen (2) radial angeordnet und ihre inneren Enden an einem Lamellenmantel (3) befestigt sind.

5.) Wärmeaustauscher nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sätze von radial verlaufenden Lamellen (2) vorgesehen sind.

6.) Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem inneren Mantel (1) eine untere, über den Umfang verlaufende Falte (8) oder Tasche herausgeformt, danach die Schutzhülle (10) und Wärmeübertragungslamellen (2) in den inneren Mantel (1) eingebaut und in die untere Falte (8) oder Tasche eine äussere Hülle (15) mit Ein- und Auslassöffnungen eingesetzt werden, und der obere Rand des inneren Mantels (1) zu einer über den umfang verlaufenden Tasche oder Falte umgebördelt wird, um die oberen Teile des inneren Mantels (1) und der äusseren Hülle (15) miteinander zu verbinden.