WO2024088723A1 - Verfahren zur fertigung einer brennerbaugruppe und brennerbaugruppe - Google Patents

Verfahren zur fertigung einer brennerbaugruppe und brennerbaugruppe Download PDF

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WO2024088723A1
WO2024088723A1 PCT/EP2023/077549 EP2023077549W WO2024088723A1 WO 2024088723 A1 WO2024088723 A1 WO 2024088723A1 EP 2023077549 W EP2023077549 W EP 2023077549W WO 2024088723 A1 WO2024088723 A1 WO 2024088723A1
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burner
burner body
fleece
tube
laser welding
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PCT/EP2023/077549
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Roland Widmer
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Truma Geraetetechnik Gmbh & Co. Kg
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D5/00—Burners in which liquid fuel evaporates in the combustion space, with or without chemical conversion of evaporated fuel
    • F23D5/02—Burners in which liquid fuel evaporates in the combustion space, with or without chemical conversion of evaporated fuel the liquid forming a pool, e.g. bowl-type evaporators, dish-type evaporators
    • F23D5/04—Pot-type evaporators, i.e. using a partially-enclosed combustion space
    • F23D5/045—Pot-type evaporators, i.e. using a partially-enclosed combustion space with forced draft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/406—Flame stabilising means, e.g. flame holders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/44—Preheating devices; Vaporising devices
    • F23D11/441—Vaporising devices incorporated with burners
    • F23D11/443—Vaporising devices incorporated with burners heated by the main burner flame
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/21—Burners specially adapted for a particular use
    • F23D2900/21002—Burners specially adapted for a particular use for use in car heating systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a burner assembly.
  • the invention also relates to a burner assembly manufactured using the method.
  • a multi-part burner assembly is described, for example, in DE 10 2010 042 184 A1.
  • the individual parts are usually connected using different methods.
  • the fleece is attached using spot welding.
  • the fuel supply is brazed.
  • Different methods can be used to attach the burner tube to the burner body, e.g. tungsten inert gas welding or laser welding.
  • the different attachment methods increase the effort and costs for production.
  • components of a burner assembly - designed as deep-drawn sheet metal parts - can be connected from the outside by laser welding by partially overlapping axially.
  • a ring-like component surrounds a component that forms the base of the combustion chamber at a section that points away from the combustion chamber.
  • An evaporator medium rests on this base and is fixed between other components by clamping.
  • the object underlying the invention is to propose a manufacturing method which allows the manufacture of a burner assembly with one manufacturing method and thus preferably in one pass with one machine.
  • the invention solves the problem by a method for manufacturing a burner assembly, the method comprising at least the following steps: that a burner tube is pressed onto a burner body, and that the burner tube is connected to the burner body from the outside via laser welding.
  • laser welding serves to connect the burner tube and the burner body.
  • the burner body for example, has a more complex structure and is therefore preferably a cast workpiece, e.g. made of precision casting.
  • the burner body can therefore also be referred to as a burner cast.
  • the burner tube is first fixed by pressing in order to then securely to be connected to the burner body via laser welding. This only takes place from the outside.
  • the welding is carried out over the outer surface of the burner tube.
  • the burner tube is pressed into a section of the burner body, the welding is carried out over the outer surface of the burner body.
  • Laser welding is preferably carried out only at specific points.
  • One embodiment of the method consists in that before the burner tube is pressed onto the burner body, a fleece is introduced into the burner body, a force is applied to the fleece so that the fleece adheres to a wall of the burner body, and the fleece is connected to the burner body from the outside via laser welding.
  • the fleece is also attached from the outside via laser welding.
  • the fleece is introduced into the burner body.
  • a force is exerted on the fleece, e.g. via a stamp, so that it adheres to the burner body, in particular to the inside of a wall.
  • Laser welding then takes place from the outside, e.g. via the outside of the section of the burner body in which the fleece is located.
  • the fleece is made from a cut and rounded strip of metal mesh.
  • One embodiment of the method includes that before the burner tube is connected to the burner body, a cover is pressed into the burner tube, and that the cover is connected to the burner tube from the outside via laser welding.
  • a cover is introduced into the burner tube. This is done first by pressing as a temporary fixation and then by laser welding from the outside, i.e. over the outer surface of the burner tube.
  • the cover is in particular a deep-drawn part.
  • One embodiment of the method consists in connecting a fuel supply to the burner body via laser welding.
  • the fuel supply which is for example a fuel line, is also attached via laser welding. If all the individual parts are connected to one another using laser welding, only one technique is used and only specialist skills and knowledge are required for this.
  • all welding processes take place in one machine. This design simplifies production, reduces cycle times and lowers production costs. In particular, it is not necessary to transport individual parts or sub-groups between different machines.
  • the invention further achieves the object by means of a burner assembly which has been manufactured using the method according to one of the embodiments described above or below.
  • the explanations of the method also apply accordingly to the assembly. A repetition is therefore dispensed with.
  • the burner body is a cast component.
  • the burner body is, for example, an investment casting part.
  • Fig. 1 a section through a burner assembly
  • Fig. 2 a spatial representation of an enlarged detail of the burner assembly.
  • Fig. 1 shows a burner assembly in which all components have been joined together by laser welding.
  • the burner body 1 is preferably a cast component which has, among other things, the structures for supplying the fuel and combustion air, for mixing them and the actual combustion surface.
  • the fleece 3 is a strip-shaped metal fabric which is pressed into a walled area of the burner body 1 and then laser-welded from outside the edge area of the burner body 1.
  • the fuel supply 5, which is designed in the form of a line here, is also connected to the burner body by laser welding. 1. In one embodiment, these two steps take place in a first workpiece carrier in which the burner body 1 is held.
  • the cover 4 is pressed into the cylindrical burner tube 2 and fastened by laser welding from the outside, i.e. from outside the burner tube 2.
  • the intermediate assembly comprising the burner body 1, fleece 3 and fuel supply 5 is then held in a second workpiece carrier.
  • the burner tube 2 is pressed onto a wall of the burner body 1 that encloses the burner surface, in order to then be connected to the burner body 1 from outside its outer surface via laser welding.
  • the cover 4 is pressed into the burner tube 2 in one step.
  • the burner tube 2 including the cover 4 is pressed onto the burner body 1 (also referred to as: casting of cast part). The welding then takes place for both parts (i.e. cover to tube and tube to casting) in one machine in the same pass.
  • the fleece 3 rests on the inside of the wall 10 of the burner body 1 and has been fixed there by welding from the outside.
  • the fleece 3 is first inserted and then pressed against the wall 10 using a stamp so that it fits well.
  • the fleece is also squeezed at the same time so that the laser beam finds a denser structure for a good connection.
  • the fleece 3 is then welded to the inside of the wall 10 from the outside. The welding process thus takes place through the wall 10 of the burner body 1, which is designed as a cast part.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fertigung einer Brennerbaugruppe. Dabei wird ein Brennerrohr (2) mit einem Brennerkörper (1) verpresst und das Brennerrohr (2) wird mit dem Brennerkörper (1) von außen über Laserschweißen verbunden. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Brennerbaugruppe, hergestellt mit dem Verfahren.

Description

Verfahren zur Fertigung einer Brennerbaugruppe und Brennerbaugruppe
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung einer Brennerbaugruppe. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Brennerbaugruppe, hergestellt mit dem Verfahren.
Eine mehrteilige Brennerbaugruppe wird beispielsweise beschrieben in der DE 10 2010 042 184 A1. Die Verbindung der Einzelteile geschieht im Stand der Technik üblicherweise durch unterschiedliche Methoden. So wird das Vlies durch Punktschweißen befestigt. Die Brennstoffzuführung wird hartgelötet. Für die Befestigung des Brennerrohrs am Brennerkörper können unterschiedliche Verfahren zur Anwendung kommen, z. B. das Wolfram- Inertgasschweißen oder das Laserschweißen. Die unterschiedlichen Befestigungsmethoden erhöhen den Aufwand und die Kosten für die Fertigung.
Gemäß der DE 102013220653 B4 lassen sich - als Blechtiefziehteile ausgeführte - Komponenten einer Brennerbaugruppe von außen durch Laserschweißen verbinden, indem sie sich teilweise axial überlappen. Insbesondere umgreift eine ringartige Komponente eine Komponente, die den Boden der Brennkammer bildet, an einem Abschnitt, der fort von der Brennkammer weist. Auf diesem Boden liegt ein Verdampfermedium auf, das zwischen anderen Komponenten durch Einklemmen fixiert ist.
Das besondere Komponenten wie eine als Brennstoffzuführung dienende Einheit verschweißt werden, offenbart z. B. die DE 10 2009 044 883 B4.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Fertigungsverfahren vor- zugschlagen, welches die Fertigung einer Brennerbaugruppe mit einer Fertigungsmethode und damit vorzugsweise auch in einem Durchgang mit einer Maschine erlaubt.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren zur Fertigung einer Brennerbaugruppe, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: dass ein Brennerrohr mit einem Brennerkörper verpresst wird, und dass das Brennerrohr mit dem Brennerkörper von außen über Laserschweißen verbunden wird. Erfindungsgemäß dient das Laserschweißen der Verbindung zwischen dem Brennerrohr und dem Brennerkörper. Der Brennerkörper hat beispielsweise eine komplexere Struktur und ist daher vorzugsweise ein gegossenes Werkstück, z. B. aus Feinguss. Daher kann der Brennerkörper auch als Brenner-Guss bezeichnet werden. Das Brennerrohr wird zunächst über ein Verpressen fixiert, um dann sicher über das Laserschweißen mit dem Brennerkörper verbunden zu werden. Dies geschieht dabei nur von außen. Umfasst somit beispielsweise das Brennerrohr den Abschnitt des Brennerkörpers, der die Brennfläche aufweist, so wird das Verschweißen über die Außenfläche des Brennerrohrs vorgenommen. Alternativ gilt dies in dem Fall, wenn das Brennerrohr in einen Abschnitt des Brennerkörpers eingepresst wird, dass dann das Schweißen über die Außenfläche des Brennerkörpers erfolgt.
Die Laserschweißung wird vorzugsweise nur punktuell vorgenommen.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass vor dem Verpressen des Brennerrohrs mit dem Brennerkörper ein Vlies in den Brennerkörper eingebracht wird, dass auf das Vlies eine Kraft aufgebracht wird, sodass das Vlies sich an eine Wandung des Brennerkörpers anlegt, und dass das Vlies mit dem Brennerkörper von außen über Laserschweißen verbunden wird. In dieser Ausgestaltung wird auch das Vlies von außen über Laserschweißen befestigt. Dabei wird zunächst das Vlies in den Brennerkörper eingebracht. Dann wird eine Kraft, z. B. über einen Stempel auf das Vlies ausgeübt, sodass es sich an den Brennerkörper, insbesondere an die Innenseite einer Wandung anlegt. Dann erfolgt das Laserschweißen von außen, also z. B. über die Außenseite des Abschnitts des Brennerkörpers, in welchem sich das Vlies befindet. In einer Ausgestaltung wird das Vlies aus einem geschnittenen und gerundeten Streifen Metallgewebe gefertigt.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, dass vor dem Verbinden des Brennerrohrs mit dem Brennerkörper eine Blende in das Brennerrohr eingepresst wird, und dass die Blende mit dem Brennerrohr von außen über Laserschweißen verbunden wird. In dieser Ausgestaltung wird in das Brennerrohr eine Blende eingebracht. Dies geschieht zunächst über ein Verpressen als provisorische Fixierung und dann über das Laserschweißen von außen, d. h. über die Außenfläche des Brennerrohrs. Die Blende ist insbesondere ein Tiefziehteil.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass eine Brennstoffzuführung mit dem Brennerkörper über Laserschweißen verbunden wird. In dieser Ausgestaltung wird auch die Brennstoffzuführung, bei der es sich beispielsweise um eine Brennstoffleitung handelt, über Laserschweißen befestigt. Erfolgen alle Verbindungen der Einzelteile miteinander über das Laserschweißen, so wird nur eine Technik angewendet und so sind nur hierfür fachspezifische Fähigkeiten und Kenntnisse erforderlich.
In einer Ausgestaltung erfolgen alle Schweißvorgänge in einer Maschine. Diese Ausgestaltung vereinfacht die Fertigung, reduziert die Taktzeit und senkt die Fertigungskosten. Insbesondere ist es nicht erforderlich, Einzelteile oder Teilgruppen zwischen unterschiedlichen Maschinen zu transportieren.
Weiterhin löst die Erfindung die Aufgabe durch eine Brennerbaugruppe, die mit dem Verfahren nach einem der vorangehenden oder im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen hergestellt worden ist. Die Erläuterungen zum Verfahren gelten entsprechend auch für die Baugruppe. Auf eine Wiederholung wird daher verzichtet.
Gemäß einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem Brennerkörper um eine Gusskomponente. Der Brennkörper ist beispielsweise ein Feingussteil.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren und die Brennerbaugruppe auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 : einen Schnitt durch eine Brennerbaugruppe und
Fig. 2: eine räumliche Darstellung eines vergrößerten Details der Brennerbaugruppe.
Die Fig. 1 zeigt eine Brennerbaugruppe, bei der alle Bauteile über Laserschweißen miteinander verbunden worden sind.
Der Brennerkörper 1 ist vorzugsweise ein Gussbauteil, das u. a. die Strukturen für die Zuführung des Brennstoffs und der Verbrennungsluft, für deren Vermischung und die eigentliche Brennfläche aufweist. Das Vlies 3 ist ein streifenförmiges Metallgewebe, das in einen umwandeten Bereich des Brennerkörper 1 eingepresst und dann von außerhalb des Randbereichs des Brennerkörpers 1 lasergeschweißt wird. Die Brennstoffzuführung 5, die hier leitungsförmig ausgestaltet ist, wird ebenfalls über Laserschweißen mit dem Brennerkörper 1 verbunden. Diese beiden Schritte geschehen in einer Ausgestaltung in einem ersten Werkstückträger, in dem der Brennerkörper 1 gehalten wird. In einem weiteren Schritt wird die Blende 4 in das zylindrische Brennerrohr 2 eingepresst und über Laserschweißen von außen, also von außerhalb des Brennerrohrs 2 befestigt. In einem zweiten Werkstückträger wird anschließend die Zwischenbaugruppe aus Brennerkörper 1 , Vlies 3 und Brennstoffzuführung 5 gehalten. Das Brennrohr 2 wird auf eine Wandung des Brennerkörpers 1 , die die Brenneroberfläche umschließt, gepresst, um dann von außerhalb ihrer Außenfläche über Laserschweißen mit dem Brennerkörper 1 verbunden zu werden. In einer alternativen, bevorzugten Ausgestaltung wird in einem Schritt die Blende 4 in das Brennerrohr 2 eingepresst. In einem nächsten Schritt wird das Brennerrohr 2 inkl. Blende 4 auf den Brennerkörper 1 (auch bezeichnet als: Guss von Gussteil) gepresst. Die Schweißung erfolgt dann für beide Teile (also Blende auf Rohr und Rohr auf Guss) in einer Maschine im gleichen Durchlauf.
In der Fig. 2 ist zu erkennen, wie das Vlies 3 an der Innenseite der Wandung 10 des Brennerkörpers 1 anliegt und dort über das Schweißen von außen fixiert worden ist. Hierfür wird zunächst das Vlies 3 eingelegt und dann über einen Stempel gegen die Wandung 10 gedrückt, damit es gut anliegt. Vorzugsweise wird, wenn der - hier nicht dargestellte - Stempel das Vlies 3 an die Innenwand drückt, zugleich auch das Vlies gequetscht, damit der Laserstrahl ein dichteres Gefüge für eine gute Verbindung vorfindet. Anschließend wird von außen das Vlies 3 mit der Innenseite der Wandung 10 verschweißt. Der Schweißprozess erfolgt somit durch die Wandung 10 des als Gussteil ausgeführten Brennerkörpers 1 hindurch.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Fertigung einer Brennerbaugruppe, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: dass ein Brennerrohr (2) mit einem Brennerkörper (1) verpresst wird, und dass das Brennerrohr (2) mit dem Brennerkörper (1) von außen über Laserschweißen verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei vor dem Verpressen des Brennerrohrs (2) mit dem Brennerkörper (1) ein Vlies (3) in den Brennerkörper (1) eingebracht wird, wobei auf das Vlies (3) eine Kraft aufgebracht wird, sodass das Vlies (3) sich an eine Wandung (10) des Brennerkörpers (1) anlegt, und wobei das Vlies (3) mit dem Brennerkörper (1) von außen über Laserschweißen verbunden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei vor dem Verbinden des Brennerrohrs (2) mit dem Brennerkörper (1) eine Blende (4) in das Brennerrohr (2) eingepresst wird, und wobei die Blende (4) mit dem Brennerrohr (2) von außen über Laserschweißen verbunden wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Brennstoffzuführung (5) mit dem Brennerkörper (1) über Laserschweißen verbunden wird.
5. Brennerbaugruppe, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Brennerbaugruppe nach Anspruch 5, wobei der Brennerkörper (1) eine Gusskomponente ist.
PCT/EP2023/077549 2022-10-25 2023-10-05 Verfahren zur fertigung einer brennerbaugruppe und brennerbaugruppe WO2024088723A1 (de)

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