EP1530009A2

EP1530009A2 - Heat exchanger

Info

Publication number: EP1530009A2
Application number: EP04025489A
Authority: EP
Inventors: Andreas Barth; Jürgen Dr. Holtorf; Heinrich Oehler; John T. J. Van Falier
Original assignee: Robert Bosch GmbH; BBT Thermotechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-11-08
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-05-11
Also published as: DE10352272A1; EP1530009A3

Abstract

Heat exchanger comprises middle parts (1, 1') having a structure which is mirror-symmetrical to the longitudinal axis and/or an arrangement of protrusions (3) on both sides. The structure and/or arrangement is divided into two halves on both sides along the longitudinal axis. Preferred Features: The height of the protrusions are different on the halves divided by the longitudinal axis. A single model half or core unit is used in the production of the middle parts.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für einen gasbeheizten Heizkessel durch Gießen mit einer verlorenen Form gefertigt, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a heat exchanger, in particular for a gas-fired boiler manufactured by casting with a lost shape, according to the preamble of claim 1.

Gattungsgemäße Wärmetauscher aus Aluminiumwerkstoffen werden bei Heizkesseln für den Wärmeaustausch zwischen den Heizgasen und dem Kesselwasser eingesetzt. Sie bestehen aus mindestens einem heizmediumdurchströmten Kanal mit mindestens zwei begrenzenden Wänden, wobei mindestens eine Wand eine heizgasberührte, vorzugsweise mit oberflächenvergrößernden Elementen versehene Wandseite, sowie eine wasserberührte Wandseite aufweist. Bei einem von Endgliedern eingegrenzten Mittelglied sind die Vorsprünge auf beiden Seiten angeordnet. Sie erstrecken sich jeweils gleichmäßig über die gesamte Fläche auf einer Seite. Weiterhin sind Wärmetauscher mit einem serpentinenförmig zwischen dem Rücklauf- und dem Vorlaufanschluss durch ein Kesselglied geführten Wasserkanal bekannt.Generic heat exchangers made of aluminum materials are used in boilers for used the heat exchange between the hot gases and the boiler water. she consist of at least one heating medium flow channel with at least two delimiting walls, wherein at least one wall a Heizgasberührt, preferably provided with surface enlarging elements wall side, as well as a water-wetted Has wall side. In an enclosed by end members center member are the Projections arranged on both sides. They each extend evenly over the entire area on one side. Furthermore, heat exchangers with a serpentine guided between the return and the supply connection by a boiler member Water channel known.

Als ein mögliches Fertigungsverfahren bietet Gießen mit einer verlorenen Form, beispielsweise mit einem Modellkörper aus Styropor, prinzipiell den Vorteil, dass sich feingliedrige Konturen am Modell besser ausbilden lassen als mit Sandguss-Verfahren. Für die Erstellung der Modellkörper aus Styropor werden allerdings relativ aufwändige Schäumformen benötigt, die sich erst bei größeren Modell-Stückzahlen rechnen.As a possible manufacturing method, casting with a lost shape, for example with a model body made of styrofoam, in principle the advantage that is delicate Make outlines on the model better than with sand casting method. For the creation The model body made of styrofoam, however, are relatively elaborate foaming molds needed, which only pay for larger model quantities.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Gestaltung eines Wärmetauschers besonders dahingehend zu optimieren, dass ein Gießen mit einer verlorenen Form auch bei kleineren Stückzahlen mit vertretbarem Aufwand möglich wird.The invention is based on the object, the design of a heat exchanger especially to optimize that casting with a lost shape even with smaller ones Quantities with reasonable effort is possible.

Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. This is achieved with the features of claim 1 according to the invention. advantageous Further developments can be found in the dependent claims.

Der Wärmetauscher ist gekennzeichnet durch ein Mittelglied mit einer zur Längsachse spiegelsymmetrischen Gestaltung und/oder Anordnung der Vorsprünge auf beiden Seiten. Dabei ist die Gestaltung und/oder Anordnung der Vorsprünge auf beiden Seiten jeweils etwa entlang der Längsachse auf zwei Hälften aufgeteilt ist. Somit ist für die Erstellung einer Form für ein Mittelglied mit einer zur Längsachse spiegelsymmetrischen Gestaltung lediglich das zweifache Anfertigen einer einzigen Modellhälfte oder Außenkemeinrichtung erforderlich, welche durch Wenden die andere Seite des Mittelgliedes bildet.The heat exchanger is characterized by an intermediate member with a longitudinal axis mirror-symmetrical design and / or arrangement of the projections on both sides. In this case, the design and / or arrangement of the projections on both sides in each case approximately divided along the longitudinal axis in two halves. Thus, for the creation a mold for a central link with a mirror-symmetrical design to the longitudinal axis just making two times a single model half or Außenkemeinrichtung required, which forms by turning the other side of the central member.

Beim erfindungsgemäßen Mittelglied unterscheiden sich auf einer Seite die Höhen der Vorsprünge auf den beiden durch die Längsachse geteilten Hälften, so dass beim Aneinanderreihen von mehreren Kesselgliedern jeweils ein niedrigerer Vorsprung einem höheren Vorsprung am benachbarten Kesselglied zugeordnet ist. Die Vorsprünge stehen dabei mit ihrer Stirnseite relativ dicht voreinander, damit der Wärmetauscher einen möglichst dicht geschlossenen Heizgaszug erhält und damit Wärmestrahlung nicht direkt aus dem Feuerraum zur Abgasseite hindurchtreten kann.When the center member according to the invention differ on one side, the heights of Projections on the two divided by the longitudinal axis halves, so that when juxtaposed of several boiler members each have a lower lead higher Projection is assigned to the adjacent boiler member. The projections stand thereby with its front side relatively close together, so that the heat exchanger as possible tightly closed Heizgaszug receives and thus heat radiation not directly from the Firebox can pass to the exhaust side.

Deshalb unterscheiden sich die Höhen der Vorsprünge auf den beiden durch die Längsachse geteilten Hälften reihenweise. Damit wechseln sich die zwischen den sich gegenüber stehenden Stimseiten der Vorsprünge entstehenden Spalte ab, sind also reihenweise zum einen oder anderen Kesselglied hin verlagert.Therefore, the heights of the projections on the two differ by the longitudinal axis divided halves in rows. This will alternate those between them standing front ends of the protrusions resulting column, so are in rows shifted to one or the other boiler member out.

Alternativ oder in Ergänzung zu dieser Ausführung können sich die Höhen der Vorsprünge auf den beiden durch die Längsachse geteilten Hälften auch durch Zusammenfassen von mehreren gleich gestalteten Reihen unterscheiden. Dabei sind dann immer zwei oder mehr benachbarte Reihen gleich hoch. Zudem ist es möglich, dass die Höhen der Vorsprünge (3) in jeweils einer Reihe unterschiedlich gestaltet sind, wobei jeweils einzelne oder blockweise benachbarte Vorsprünge (3) unterschiedliche Höhen aufweisen.Alternatively or in addition to this embodiment, the heights of the projections can on the two divided by the longitudinal axis halves also by combining distinguish several identically designed rows. There are always two or more adjacent rows are the same height. In addition, it is possible that the heights of the projections (3) are each designed differently in each row, with each individual or blockwise adjacent projections (3) have different heights.

Eine weitere Variante ergibt sich dadurch, dass sich die Höhen der Vorsprünge auf den beiden durch die Längsachse geteilten Hälften flächenweise unterscheiden. Dann sind mehrere Vorsprünge in einer Fläche, welche wiederum mehrere Reihen von Vorsprüngen einschließt, gleich hoch.Another variant results from the fact that the heights of the projections on the two separate halves divided by the longitudinal axis. Than are a plurality of projections in a surface, which in turn has a plurality of rows of projections includes, equal.

In der Fertigung werden zur Erstellung eines beispielsweise mit verlorener Form gegossenen Mittelgliedes zwei gleiche Modellhälften hergestellt. Davon wird die eine mit der anderen auf der Ebene des heizmediumdurchströmten Kanals verbunden. Dazu besitzt das Modell insbesondere im Bereich des heizmediumdurchströmten Kanals teilweise durchgehende Wände sowie zusätzliche Wasserleitrippen und Stege. Wahlweise sind diese Wände auf Teilstücken zu entfemen, um vor dem Abformen bereits die gewünschten Durchbrüche, beispielsweise zur Zu- und Ableitung des Heizmediums, zu erstellen. Daher erfolgt erst mit dem Entfemen von Wandteilen, Wasserleitrippen oder Stegen die spezielle Zuordnung als linke oder rechte Modellhälfte.In manufacturing, for example, to cast a lost mold Center member made two identical model halves. One of them becomes one with the other connected at the level of the heating medium flowed through channel. This possesses that Model in particular in the range of heating medium flow channel partially continuous Walls and additional Wasserleitrippen and bars. Optionally, these are walls To remove on sections in order to make the desired breakthroughs before molding, For example, to supply and discharge of the heating medium to create. Therefore, done only with the Removal of wall parts, Wasserleitrippen or webs the special assignment as left or right half of the model.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau wird die Gestaltung eines Wärmetauschers aus Aluminiumwerkstoffen für einen gasbeheizten Heizkessel besonders für das Gießen mit einer verlorenen Form, aber auch für bekannte Sandguss-Gießverfahren optimiert. Durch die Herstellung und Nutzung von nur einer Modellhälfte kann das Gießverfahren auch bei kleineren Stückzahlen mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand zum Einsatz kommen. Auch die notwendigen Bearbeitungsschritte vor dem Zusammenfügen der beiden Modellhälften, lassen sich leicht durchführen, zumal Styropor sich mit einfachen Werkzeugen bearbeiten lässt. Somit werden die Kosten der zweiten, sonst normalerweise erforderlichen Modellhälfte fast vollständig eingespart.With the construction according to the invention, the design of a heat exchanger made of aluminum materials for a gas fired boiler especially for casting with one lost shape, but also optimized for known sand casting. By the Production and use of only one model half, the casting process, even with smaller Quantities are used with reasonable economic effort. Also the necessary processing steps before joining the two halves of the model, can be easily done, especially since polystyrene work with simple tools leaves. Thus, the cost of the second, otherwise normally required model half almost completely saved.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt:

Fig. 1:: Zwei einander zugeordnete Kesselglieder eines Wärmetauschers in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 2:: eine für eine linke Ausführung bearbeitete Modellhälfte in einem vertikalen Schnitt durch die Ebene des heizmediumdurchströmten Kanals,
Fig. 3:: eine abgeformte Modellhälfte im unbearbeiteten Zustand in einem vertikalen Schnitt durch die Ebene des heizmediumdurchströmten Kanals und
Fig. 4:: eine für eine rechte Ausführung bearbeitete Modellhälfte in einem vertikalen Schnitt durch die Ebene des heizmediumdurchströmten Kanals.

The drawing illustrates an embodiment of the invention. It shows:

Fig. 1:: Two associated boiler members of a heat exchanger in a perspective view,
Fig. 2:: a model half processed for a left-hand embodiment in a vertical section through the plane of the heating-medium-flow channel,
3:: a molded model half in the raw state in a vertical section through the plane of the heating medium flowed through channel and
4:: a processed for a right model half of the model in a vertical section through the plane of the heating medium flowed through channel.

Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher besteht aus mehreren gegossenen Kesselgliedem 1, 1'. In jedem Kesselglied 1, 1' befindet sich jeweils mindestens ein heizmediumdurchströmter Kanal 2, dessen von Heizgasen umströmte Kanalwand oberflächenvergrößernde Vorsprünge 3 aufweist. Bei den dargestellten, sogenannten Mittelgliedern 1, 1', sind die Vorsprünge 3 auf beiden Seiten angeordnet. Nicht gezeigt sind Endglieder, welche die Heizgaszüge der Mittelglieder 1, 1' auf beiden Seiten eingrenzen.An inventive heat exchanger consists of several cast Kesselgliedem 1, 1 '. In each boiler member 1, 1 'is in each case at least one heating medium flowed through Channel 2, the flow of hot gases around the channel wall surface enlarging Has projections 3. In the illustrated, so-called middle links 1, 1 ', the projections 3 are arranged on both sides. Not shown are end members, which delimit the hot gas flues of the middle links 1, 1 'on both sides.

Jedes Mittelglied 1,1' besitzt eine zur Längsachse spiegelsymmetrische Gestaltung und/oder Anordnung der Vorsprünge 3 auf beiden Seiten. Dabei ist die Gestaltung und/oder Anordnung der Vorsprünge 3 auf beiden Seiten jeweils etwa entlang der Längsachse auf zwei Hälften aufgeteilt. An der Trennstelle greifen nun zwei einander zugeordnete Mittelglieder 1, 1' bzw. deren Vorsprünge 3 ineinander ein, weil sich die Höhen der Vorsprünge 3 auf den beiden durch die Längsachse geteilten Hälften einer Wärmetauscherfläche unterscheiden.Each central element 1,1 'has a mirror-symmetrical design to the longitudinal axis and / or arrangement of the projections 3 on both sides. Here is the design and / or arrangement of the projections 3 on both sides in each case approximately along the longitudinal axis split into two halves. At the separation point now access two associated Center members 1, 1 'and their projections 3 into each other, because the heights of the projections 3 on the two halves of a heat exchanger surface divided by the longitudinal axis differ.

Die Höhen der Vorsprünge 3 auf den beiden durch die Längsachse geteilten Hälften unterscheiden sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel reihenweise, denn auf zwei benachbarte, gleich hohe, hervorstehende Reihen folgen in der Zugrichtung der Heizgase wiederum zwei benachbarte, gleich hohe, aber zurückversetzte Reihen. In Verlängerung der jeweiligen Reihen über die Längsachse hinaus sind somit immer Vorsprünge 3 mit der entgegengesetzten Höhe angebracht.Distinguish the heights of the projections 3 on the two divided by the longitudinal axis halves in the illustrated embodiment in rows, because on two adjacent, Equally high, protruding rows follow in the pulling direction of the hot gases in turn two adjacent, equally high, but set back rows. In extension of the respective Rows beyond the longitudinal axis are thus always projections 3 with the opposite Height attached.

Besonders die Fig. 2 bis 4 zeigen, dass gleiche Modellhälften des vorzugsweise mit verlorener Form gegossenen Mittelgliedes 1, 1' hergestellt werden. Danach werden jeweils zwei Modellhälften auf der Ebene des heizmediumdurchströmten Kanals 2 an den hervorstehenden Flächen der Begrenzungswände miteinander verbunden. Grundsätzlich besitzt eine abgeformte Modellhälfte im unbearbeiteten Zustand gemäß Fig. 3 im Bereich des heizmediumdurchströmten Kanals 2 teilweise durchgehende Wände 4, einige zusätzliche Wasserleitrippen 5 sowie Stege 6. Vor dem Zusammenfügen der beiden Modellhälften werden einige Wände 4, Wasserleitrippen 5 und Stege 6 entfernt, um Durchbrüche 7, Anschlüsse 8 oder die entsprechenden Konturen des heizmediumdurchströmten Kanals 2 auszubilden. Erst hier entstehen die Unterschiede zwischen einer rechten oder linken Modellhälfte gemäß den Fig. 2 und 4.Especially Figs. 2 to 4 show that same model halves of preferably with lost Mold cast central link 1, 1 'are produced. After that, two each Model halves on the level of Heizmediumdurchströmten channel 2 at the protruding Surfaces of the boundary walls connected together. Basically owns a molded half model in the unprocessed state of FIG. 3 in the region of heating medium flowed channel 2 partially continuous walls 4, some additional Wasserleitrippen 5 and webs 6. Before joining the two model halves some walls 4, 5 Wasserleitrippen and webs 6 are removed to breakthroughs 7, connections 8 or the corresponding contours of the heating medium flowed channel. 2 train. Only here do the differences arise between a right or left half of the model according to FIGS. 2 and 4.

Claims

Heat exchanger, in particular made for a gas-fired boiler by casting, with a flowed through by heating gas from several boiler sections, in each of which at least one heating medium flowed through channel (2), the flow of hot gases around the channel wall surface enlarging projections, and wherein at least one of end members limited central member (1, 1 '), the projections (3) are arranged on both sides,
characterized in that a central member (1, 1 ') has a mirror symmetry to the longitudinal axis design and / or arrangement of the projections (3) on both sides, wherein the design and / or arrangement of the projections (3) on both sides in each case approximately along the Longitudinal axis is divided into two halves.

Heat exchanger according to claim 1,
characterized in that for the creation of a central member (1, 1 ') or its forms with a mirror symmetry to the longitudinal axis design, a single model half or core device is required, which forms by turning the other side of the central member (1, 1').

Heat exchanger according to claims 1 or 2,
characterized in that the heights of the projections (3) on the two halves split by the longitudinal axis differ in the central member (1, 1 ') with the mirror-symmetrical design on one side, wherein when a plurality of boiler members (1, 1 ') is preferably assigned in each case a lower projection (3) a higher projection (3) on the adjacent boiler member (1, 1').

Heat exchanger according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the heights of the projections (3) differ in rows on the two halves divided by the longitudinal axis.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the heights of the projections (3) on the two halves divided by the longitudinal axis differ by combining a plurality of identically designed rows, at least two adjacent rows being of equal height.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 5,
characterized in that the heights of the projections (3) differ in each case one row, each individual or block-wise adjacent projections (3) have different heights.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the heights of the projections (3) on the two halves divided by the longitudinal axis differ in areas, wherein a plurality of projections (3) in a surface are the same height.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 7,
characterized in that the same model halves of the preferably cast with lost mold center member (1, 1 ') are produced and connected to another model half at the level of the heating medium flowed through channel (2).

Heat exchanger according to one of claims 1 to 8,
characterized in that the model has in particular in the region of the heating medium flowed through channel (2) partially continuous walls (4) and additional Wasserleitrippen (5) and webs (6) and that optional walls (4) or their sections for creating openings (7) , Wasserleitrippen (5) or webs (6) are to be removed before molding, depending on whether it is a left or right half of the model.