EP0777096B1

EP0777096B1 - Process for manufacturing a heat exchanger for fuel-heated apparatus for heating water

Info

Publication number: EP0777096B1
Application number: EP96118071A
Authority: EP
Inventors: Richard Vetter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 2003-02-19
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: DE19544204A1; EP0777096A2; EP0777096A3; DE59610151D1; ATE232963T1

Abstract

The basic body for the production of the heat exchanger comprises two equally sized panels (1) of metal plate. The panels are not entirely flat, but are pre-treated and have parallel U-shaped raised formations which extend crossways to the panel and upwards on the upper panel and downwards on the lower panel, being displaced in relation to one another by a half division. The panels are welded to each other on the outer edges (2) and by introduction of a pressure medium are deformed by arching to form water channels. The panels before their joining by welding are provided with their raised formations to form the outer bends of the transitions.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern für brennstoffbeheizte Vorrichtungen, insb. Warmwasserheizkessel, wobei zwei ebene aus Metall bestehende Tafeln übereinander gelegt, an den Rändern miteinander verschweißt werden und wobei die Tafeln durch mehrere von den Rändern beabstandete Verschweißungen, die alle parallel zueinander verlaufen, miteinander verbunden werden, wobei die Verschweißungen unterbrochen sind und die Unterbrechungen Sektionen bilden und anschließend die so miteinander verschweißten Tafeln s-förmig verbogen werden, so dass die Sektionen quer zu den Verschweißungen, bogenförmige Übergänge zwischen ebenen, übereinander angeordneten Abschnitten bilden, und wobei die Tafeln anschließend durch Einleiten eines Druckmittels zur Bildung von Wasserkanälen durch Aufwölben der Tafeln zwischen den Verschweißungen verformt werden, so dass das Wasser beim Betreiben der Wärmetauscher in s-förmigen Bahnen fließt.The invention relates to a method for producing Heat exchangers for fuel-heated devices, esp. Hot water boiler, two levels consisting of metal Sheets laid one on top of the other, along the edges are welded and the panels by several of the Edges of spaced welds, all parallel run to each other, be connected, the Weldings are interrupted and the interruptions Form sections and then the so together welded sheets are bent in an S-shape, so that the Sections across the welds, arched transitions form between flat, stacked sections, and the panels are then opened by introducing a Pressure medium for the formation of water channels by bulging the Sheets are deformed between the welds so that the water when operating the heat exchanger in S-shaped Pathways flows.

Die Herstellung derartiger Wärmetauscher hat sich zwar bewährt, jedoch können sich beim Verformen der schon stellenweise miteinander verschweißten Tafeln im Bereich der zu formenden bogenförmigen Überläufe Schwierigkeiten ergeben, um einen ausreichenden gegenseitigen Abstand der Tafeln zu erreichen, der den gewünschten Wasserdurchlauf sicherstellen muss. Ein gehöriger gegenseitiger Abstand der Tafeln setzt nämlich erhebliche Drücke voraus, wenn die örtliche Verformung der Tafeln vollzogen werden soll, um so die Wasserdurchlaufkanäle innerhalb des Wärmetauschers zu erstellen. Dies trifft insb. für die Überläufe zu.The production of such heat exchangers has proven itself, however, when deforming the already in places welded panels in the area of the to be formed arcuate overflows give rise to difficulties to achieve sufficient mutual distance between the panels, ensure the desired water flow got to. A proper mutual distance between the boards sets namely significant pressures ahead when the local deformation of the panels is to be completed, so as to allow the water flow channels to create within the heat exchanger. This especially applies to the overflows.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung der eingangs erwähnten Wärmetauscher so zu vereinfachen, dass mit einem vertretbaren technischen Aufwand auch im Bereich der Übergänge ein großer gegenseitiger Abstand der Bögen sichergestellt werden kann, wobei die Erfindung sogar die Möglichkeit eröffnet, Bogenabstände zu erreichen, die größer sind als im Bereich der übrigen Abschnitte der Tafeln bzw. im Bereich der geraden Abschnitte.The invention has for its object the manufacture of Simplify the heat exchanger mentioned above so that with a reasonable technical effort also in the area of Transitions a large mutual distance between the arches can be ensured, the invention even the Opportunity to achieve arc distances that are larger are as in the area of the remaining sections of the boards or in Area of straight sections.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die Tafeln vor dem Verschweißen mit Ausbuchtungen zur Bildung der äußeren bogenförmigen Übergänge versehen. Dem gemäß werden die Tafeln nicht mehr als ebene Gebilde, sondern als Tafeln benutzt, die in den Bereichen der späteren Überläufe bereits mit Ausbuchtungen versehen sind. Vorzugsweise werden aber diejenigen Abschnitte der Tafeln, die später die inneren Bögen bilden sollen, nicht vorgeformt. Es versteht sich, dass das Mass der Ausbuchtung die spätere Bogengestalt der Übergänge bestimmt. Werden also grössere Ausbuchtungen vorgesehen, so ergeben sich entsprechend grosse Radien und demgemäss grosse Durchgangsquerschnitte im Bereich der Übergänge des Wärmetauschers.To achieve this object, the panels are provided according to the invention welding with bulges to form the outer arcuate transitions. The tables are made accordingly no longer used as flat structures, but as panels that already in the areas of the later overflows Bulges are provided. But preferably those sections of the panels that later become the inner ones Form arches, not preformed. It goes without saying that the extent of the bulge the later arch shape of transitions. So become bigger Bulges are provided accordingly large radii and accordingly large passage cross-sections in the area of the transitions of the heat exchanger.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen :

Fig. 1 den für die Herstellung des Wärmetauschers dienenden Grundkörper in noch ebener Gestalt im Grundriss,

Fig. 2 den Grundkörper gemäss Fig. 1 im Querschnitt nach einem Schnitt entlang dere Linie II - II,

Fig. 3 den bereits verformten Grundkörper im Bereich einer Abbiegung in schaubildlicher Darstellung, und zwar in Form einer Einzelheit,

Fig. 4 den aus dem Grundkörper gemäss Fig. 1 hergestellten, bereits gebogenen Wärmetauscher in der Seitenansicht, noch in einer Vorrichtung zum Verformen des Grundkörpers befindlich und

Fig. 5 den in der Vorrichtung zum Verformen befindlichen Grundkörper im noch nicht verformten, noch nicht unter Überdruck stehenden Zustand nach dem Teilshnitt V - V von Fig. 4.

Further details of the invention will be explained with reference to the drawing, in which an embodiment of the invention is shown. Show it :

1 the base body used for the production of the heat exchanger in an even planar shape in plan,

2 shows the base body according to FIG. 1 in cross section after a section along the line II - II,

3 shows the already deformed base body in the area of a bend in a diagrammatic representation, specifically in the form of a detail,

FIG. 4 shows the side view of the already curved heat exchanger produced from the base body according to FIG. 1, still in a device for deforming the base body and

5 shows the base body located in the device for deforming in the not yet deformed state, which is not yet under overpressure after the partial section V-V of FIG. 4.

Der Grundkörper für die Herstellung des Wärmetauschers besteht aus zwei im wesentlichen gleich grossen Tafeln 1 aus Metallblech. Die Tafeln 1 sind jedoch nicht völlig eben, sondern vorbehandelt. Sie weisen einander parallele etwa u-förmige Ausbuchtungen 22 auf, die sich quer zu den Tafeln 1 erstrecken und sich bei der oberen Tafel 1 nach oben und bei der unteren Tafel 1 nach unten erstrecken, und zwar jeweils um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt.The basic body for the manufacture of the heat exchanger consists of two panels 1 of essentially the same size made of sheet metal. The panels 1, however, are not complete just, but pre-treated. They point parallel to each other about u-shaped bulges 22 which extend across extend the panels 1 and extend at the top panel 1 upwards and at the bottom panel 1 downwards extend by half a division offset against each other.

Die Tafeln 1 werden - mit den nachstehend noch genannten Ausnahmen - an den äusseren Rändern 2 miteinander verschweisst. So ist auch in den Ecken bei 3 keine Schweissung vorgesehen, weil hier beim fertigen Wärmetauscher bei 4 der Einlass und bei 5 der Auslass für das zu behandelnde Wasser angeordnet wird. Im Abstand von den Rändern der Tafeln 1 sind noch einander parallele und quer zu den Ausbuchtungen 22 verlaufende Verschweissungen 6 vorgesehen, die beim fertigen Wärmetauscher getrennte Kanäle 7 begrenzen sollen, die innen nicht durch Schweissungen unterbrochene Sektionen 8 münden, die beim fertigen Wärmetauscher bogenförmige übergänge 9 entstehen lassen, während die Kanäle 7 ebene Abschnitte 10 entstehen lassen. Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, befinden sich die Ausbuchtungen 22 im Bereich der Übergänge 9, da sie hier eine besondere Bedeutung erhalten.The panels 1 are - with those mentioned below Exceptions - on the outer edges 2 with each other welded. There is no such thing in the corners at 3 either Welding provided because here at the finished Heat exchangers at 4 the inlet and at 5 the outlet for the water to be treated is arranged. At a distance of the edges of the panels 1 are still parallel and welds running transversely to the bulges 22 6 provided that separated in the finished heat exchanger Should limit channels 7 that are not through Welding interrupted sections 8 lead to the finished heat exchanger arcuate transitions 9 arise leave, while the channels 7 flat sections 10 let arise. As can be seen from the drawing, are the bulges 22 in the area of Transitions 9 because they have special meaning here receive.

Der so gefertigte Grundkörper wird nunmehr im Sinne der Fig. 4 s-förmig gebogen, wobei die Sektionen 8 etwa halbkreisförmig gestaltet werden. Diese Verformung ergibt sich aus Fig. 3. Die Ausbuchtungen 22 bilden dabei den äussseren Bogen 90' an den Übergängen 9. Werden die Ausbuchtungen 22 relativ tief ausgeführt, so ergibt sich gemäss Fig. 3 ein gröseren Abstand zwischen dem inneren Bogen 90'' - gebildet aus den ebenen Abschnitten des jeweils innen liegenden Tafelabschnittes. Es ist jedoch möglich, durch eine entsprechende Tiefe der Ausbuchtungen 22 Bögen 90 zu erzielen, die praktisch parallel zueinander verlaufen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.The basic body thus manufactured is now in the sense of Fig. 4 s-shaped, the sections 8 approximately be designed semi-circular. This deformation results from Fig. 3. The bulges 22 form the outer arch 90 'at the transitions 9. Will the Bulges 22 are made relatively deep, so it follows 3, a larger distance between the inner Arch 90 '' - formed from the flat sections of the each section of the board lying inside. However, it is possible by a corresponding depth of the bulges To achieve 22 arches 90 that are practically parallel run to each other, as shown in Fig. 4.

Die besondere Bedeutung der Ausbuchtungen 22 besteht darin, dass durch einfaches Verbiegen ein gegenseitiger Abstand der Bögen 90 möglich ist. Der Wasserdurchlauf ist also sichergestellt, und zwar in besonderer Weise bei Bögen 90 gemäss Fig. 2 und 3.The particular importance of the bulges 22 exists in that by simply bending a mutual Distance between the arches 90 is possible. The water flow is thus ensured, and in a special way Arches 90 according to FIGS. 2 and 3.

Die Verformung des Grundkörpers insb. zur Bildung der Wasserkanäle in den Abschnitten 10 erfolgt mittels Gesenk gemäss Fig. 4, das aus fünf Teilen gebildet ist. Die Teile 11 - 13 liegen auf der einen Seite, die Teile 14, 15 auf der anderen Seite. Die Teile sind im Sinne der Pfeile 16, 17 gegenläufig bewegbar. Letzthin wird die Fertiggestalt des Wärmetauschers durch das Gesenk bestimmt. Um dabei die Kanäle 7 zu bilden, wird zwischen die beiden Tafeln 1 ein Druckmittel z.B. Drucköl eingeführt. Es wird eine bleibende Verformung erreicht, nachdem sich Auswölbungen 18 eingestellt haben. Diese Verformung ist in Fig. 5 dargestellt, wobei jedoch darauf verwiesen wird, dass die einander gegenüberliegenden Teile des Gesenks auch mit Vorsprüngen versehen sein können, um die Gestalt der Auswölbungen 18 zu beeinflussen und die Schweissverbindungen zu entlasten.The deformation of the base body, in particular to form the Water channels in sections 10 are made using a die 4, which is formed from five parts. The Parts 11-13 are on one side, parts 14, 15 on the other side. The parts are in the sense of Arrows 16, 17 can be moved in opposite directions. Ultimately it will The heat exchanger is finished by the die certainly. In order to form the channels 7, between the two panels 1 a pressure medium e.g. pressure oil introduced. A permanent deformation is achieved after bulges 18 have occurred. This Deformation is shown in Fig. 5, but on it is referred to that the opposite Parts of the die may also be provided with projections can to the shape of the bulges 18 influence and relieve the weld connections.

Die Eckabschnitte 3 sind besonders geformt, um den Ein- bzw. Auslass des Wärmetauschers zu bilden.The corner sections 3 are specially shaped in order to or to form the outlet of the heat exchanger.

Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle der dargestellten vier Abschnitte 10 weitere oder aber auch eine geringere Anzahl Abschnitte 10 gewählt werden kann.It should be noted that instead of illustrated four sections 10 more or else a smaller number of sections 10 can be selected.

Das zu erwärmende Wasser wird in Richtung der Kanäle 7 geführt und in den Übergängen 9 umgelenkt und von dort in die Kanäle 7 des folgenden Abschnitts 10 geführt. Die Rauchgase bzw. Verbrennungsgase hingegen werden im rechten Winkel zu den Kanälen 7 jeweils zwischen zwei Abschnitten 10 geführt. Damit unter diesen Bedingungen die Rauchgase ebenfalls s-förmig geführt werden können, sind die Abschnitte 10 gegeneinander versetzt. Die Versetzungen und Ausnehmungen sind in Fig. 1 bei 20 dargestellt. Infolge dieser Ausnehmungen können die dem Wärmetauscher benachbarten Wandungen des Kesselgehäuses eben gehalten werden. Eine solche Ausbildung des Wärmetauschers ist im Deutschen Patent 37 01 362 beschrieben.The water to be heated is directed towards channels 7 led and redirected in the transitions 9 and from there in the channels 7 of the following section 10 out. The Flue gases or combustion gases, however, are in the right angle to the channels 7 between two Sections 10 out. So under these conditions the flue gases can also be guided in an S-shape, are the sections 10 offset from each other. The Dislocations and recesses are at 20 in FIG. 1 shown. As a result of these recesses, the Heat exchanger adjacent walls of the boiler housing be kept flat. Such training of the Heat exchanger is in German Patent 37 01 362 described.

Gemäss Fig. 3 sind die Enden der Ausbuchtungen 22 geringfügig abgetragen. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Möglichkeit, den durch die unterschiedlich grossen Bögen 90 bedingten Spalt zu verschliessen. Es ist zweckmässig, ein Formteil zu nutzen, das den Spalt überdeckt und durch Schweissen mit den beiden Tafeln 1 zu verbinden ist.3, the ends of the bulges 22 slightly worn. This results in a improved possibility by the different to close large arches 90 conditioned gap. It is expedient to use a molded part that the gap covered and by welding with the two panels 1 to connect is.

Claims

Method of producing heat exchangers for fuel-heated apparatuses, more especially hot-water heating boilers, wherein two flat plates (I), which are formed from metal, are placed one on top of the other and are welded together at the edges (2), and wherein the plates (1) are interconnected by means of a plurality of weldings (6), which are spaced from the edges (2) and all extend parallel to one another, wherein the weldings (6) are interrupted, and the interruptions form sections (8), and subsequently the plates (1), which are thus welded together, are bent in an S-shaped manner so that the sections (8) form, transversely relative to the weldings (6), arcuate transitional regions (9) between flat portions (10), which are disposed one on top of the other, and wherein, by introducing a pressure medium between the weldings (6), the plates (1) are subsequently deformed to form water channels by arching the plates (1), so that the water flows in S-shaped paths during the operation of the heat exchangers, characterised in that, prior to the welding process, the plates (1) are provided with bulges (22) to form the outer arcuate transitional regions (90').
Method according to claim 1, characterised in that the plates (1) are deformed to such an extent that the bulges (22) have a substantially U-shaped configuration.
Method according to claim 1, characterised in that the bulges (22) of one plate (1) have associated therewith a flat portion of the other plate (1).
Method according to claim 1, characterised in that the two plates (1) are so deformed, during the bending process, that the two curved portions (90), situated at the transitional regions (9), have different radii.
Method according to claim 1, characterised in that the bulges (22) are slightly reduced in size at their ends, and the gap between the two curved portions (90), forming the transitional region (9), is bridged by a cap-like closure.