NL9401061A - Werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselaar en een warmtewisselaar. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN VAN EEN WARMTEWISSELAAR EN EEN WARMTEWISSELAAR

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselaar en een warmtewisselaar vervaardigd volgens deze werkwijze.

Bestaande warmtewisselaars, voor bijv. toepassing in een verwarmingsketel voor het verwarmen van water van een centrale verwarmingssysteem en/of tapwater, worden veelal gegoten rond een zandkern. Met behulp van de zandkern kan een kanaal in het gietstuk worden vrijgelaten dat bijv. het kanaal voor water van een centraal verwarmingssysteem of tapwater kan vormen. Een nadeel van deze werkwijze is dat het relatief arbeidsintensief is eerst een zandkern te vervaardigen en deze vervolgens te verwijderen uit het gietstuk. Een ander nadeel van deze werkwijze is dat de kanaalwand gevormd wordt door het gietstuk. De materiaaleigenschappen van de wand van het kanaal wordt dus bepaald door de materiaalkeuze van het gietmateriaal. Dit levert in de praktijk problemen op. Zo is een aluminiumkanaalwand ongewenst bij een te transporteren vloeistof met een pH die groter is dan 8,5; hetgeen bij water in een gesloten centrale verwarmingscircuit kan voorkomen, terwijl aluminium zeer geschikt is als gietmateriaal.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel een werkwijze te verschaffen waarmee het op eenvoudige wijze mogelijk is ten minste één kanaal in een gietstuk aan te brengen, waarbij het materiaal van de kanaalwand naar keuze kan afwijken van het gietmateriaal. De uitvinding heeft voorts ten doel een compacte warmtewisselaar te verschaffen vervaardigd volgens deze werkwijze.

De onderhavige uitvinding verschaft daartoe een werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselaar door achtereenvolgens; het in een gewenste vorm brengen van ten minste één vloeistofleiding, het in een de vorm van het warmtewisselend oppervlak bepalende gietmal plaatsen van ten minste een deel van de vloeistofleiding, het in de mal gieten van gietmateriaal, het in een vaste toestand over laten gaan van het gietmateriaal, en het uit de mal verwijderen van het gietstuk met de daarin opgenomen vloeistofleiding.

De uitvinding verschaft voorts een warmtewisselaar vervaardigd volgens deze werkwijze met het kenmerk dat het gietstuk aan ten minste één zijde is voorzien van een geprofileerd oppervlak. Door het in de gietmal plaatsen van ten minste een deel van de vloeistofleiding is de zandkern overbodig geworden. Een ander voordeel is dat voor de kanaalwand en het gietmateriaal verschillende materialen gekozen worden.

Zo wordt het mogelijk deze materialen te optimaliseren. De werkwijze laat voorts grote vrijheid ten aanzien van de vorm en de positie van het kanaal in het gietstuk. Zo heeft de warmtewisselaar ten minste één geprofileerde zijde zonder dat daarmee de richting van het kanaal, dat wil zeggen de positie van de vloeistofleiding, bepaald is. Bovendien is het mogelijk de warmtewisselaar zeer compact uit te voeren.

Een voorkeursuitvoering van de warmtewisselaar wordt gekenmerkt doordat het geprofileerde oppervlak een in hoofdzaak langsgericht profiel omvat en de vloeistofleiding in hoofdzaak nagenoeg loodrecht op het langsgericht profiel in het gietstuk is aangebracht. Door deze constructie is het mogelijk met behulp van het tegenstroomprincipe hoger rendement te realiseren. Door in langsrichting langs het langsgericht profiel een verwarmingsgas te voeren en door een tegenstroom vloeistof door de vloeistofleiding te voeren is mede vanwege de relatief grote warmte-uitwisselende oppervlakken een hoog rendement realiseerbaar.

Een andere voorkeursuitvoering van de warmtewisselaar wordt gekenmerkt doordat ten minste twee vloeistoflei-dingen in het gietstuk zijn aangebracht. Deze warmtewisse- laar kan worden toegepast voor het gecombineerd verwarmen van meerdere vloeistoffen, hierbij valt te denken aan een toepassing in een zogeheten combiketel voor het verwarmen van tapwater en water van een centraal verwarmingssysteem.

De beide leidingen zijn omhuld met gietmateriaal en van elkaar gescheiden door gietmateriaal, waardoor de kans op lekkages zeer klein is.

Weer een andere voorkeursuitvoering van de warmtewisselaar wordt gekenmerkt doordat de vloeistofleiding een nagenoeg evenwijdig aan elkaar en het gietstuk zijn opgenomen. Door deze maatregel wordt het mogelijk relatief lange leidingen in het gietstuk aan te brengen, hetgeen het rendement van de warmtewisselaar ten goede zal komen.

Het gietstuk is bij voorkeur vervaardigd uit aluminium. De vloeistofleiding is bij voorkeur vervaardigd uit koper of roestvrij staal. Aluminium heeft als voordeel dat het met een relatief geringe soortelijke massa goede warmte-uitwisselende eigenschappen heeft. Koper en roestvrij staal hebben als voordeel dat ze niet snel worden aangetast door agressieve vloeistoffen.

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in de navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: fig. 1 een gedeeltelijk opengewerkt perspektivisch aanzicht van een brander met een ronde warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding; fig. 2 een gedeeltelijk opengewerkt perspektivisch aanzicht op een vlakke warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding; en fig. 3 een perspektivisch aanzicht op een mal voor het vervaardigen van de warmtewisselaar uit fig. 2.

Fig. 1 toont een ronde warmtewisselaar 1 overeenkomstig de uitvinding waarin een brander 2 is geplaatst. De brander 2 is aangesloten op een mengkamer 3 waaraan via een luchttoevoer 4 en een brandbaar gastoevoer 5 lucht en brandbaar gas worden toegevoerd. Het binnenoppervlak van de warmtewisselaar 1 is voorzien van ribben 6 die het warmte- uitwisselend oppervlak vergroten. De ribben 6 maken deel uit van gietstuk 7 waarin twee vloeistofleidingen 8, 9 zijn opgenomen. Daarbij vormt vloeistofleiding 8 de leiding waardoor water van een centraal verwarmingssyteem gevoerd wordt terwijl vloeistofleiding 9 de leiding vormt waardoor te verwarmen tapwater stroomt. De vloeistof in de vloeistofleidingen 8, 9 stroomt overeenkomstig de pijlen S1# S2 van beneden spiraalsgewijs naar boven. De verbrandingsgassen stromen overeenkomstig een pijl S3 van boven naar beneden, waardoor het verwarmende medium en de te verwarmen media in tegengestelde richting stromen. De afgekoelde verbrandingsgassen worden via een afvoer 10 verder afgevoerd. Door het hoge rendement is het waarschijnlijk dat aan de onderzijde van de warmtewisselaar 1 en in de afvoer 10 condensatie plaatsvindt. Via een condensafvoer 11 wordt de gecondenseerde vloeistof afgevoerd.

Fig. 2 toont een vlakke warmtewisselaar 12 omvattende een gietstuk 13 waar ribben 14 deel van uit maken en een tweetal in een gietstuk 13 opgenomen vloeistofleidingen 15, 16. De vloeistofleidingen 15, 16 zijn zodanig in het gietstuk 13 opgenomen dat het warmte-uitwisselend oppervlak groot is. Daartoe zijn vloeistofleidingen 15, 16 in zigzag-vorm in het gietstuk 13 opgenomen. De stroomrichting van de vloeistof in de vloeistofleidingen is aangegeven met de pijlen S4, S5, terwijl de pijl S6 de stroomrichting van het verbrandingsgas weergeeft. Ook in deze situatie wordt gebruik gemaakt van het tegenstroom principe voor het optimaliseren van het rendement van de warmtewisselaar 12. De in deze figuur weergegeven warmtewisselaar 12 kan bijv. worden ingebouwd in een zogeheten combiketel voor huishoudelijk gebruik.

Fig. 3 toont een mal 17 waarmee de warmtewisselaar 12 zoals getoond in fig. 2 vervaardigd kan worden. In de mal 17 zijn de vloeistofleidingen 15, 16 reeds aangebracht. Vervolgens zal via een opening 18 gietmateriaal in de mal 17 worden gegoten. Een geprofileerde malwand 19 omvat een moederprofiel 20 waardoor de ribben 14 gevormd worden. Nadat het in de mal 17 gebrachte gietmateriaal is uitgehard wordt een bovenplaat 21 verwijderd, waarna het gietstuk 13 niet daarin opgenomen leidingen 15, 16 samen met zijwanden 22, 23 uit de mal 17 genomen. Tenslotte worden de zijwanden 22, 23 van het gietstuk genomen. Een dergelijke werkwijze wordt ook wel verloren-malmethode genoemd.

Claims (7)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselaar door achtereenvolgens: het in een gewenste vorm brengen van ten minste één vloeistofleiding, het in een de vorm van het warmtewisselend oppervlak bepalende gietmal plaatsen van ten minste een deel van de vloeistofleiding, het in de mal gieten van gietmateriaal, het in een vaste toestand over laten gaan van het gietnateriaal, en het uit de mal verwijderen van het gietstuk met de daarin opgenomen vloeistofleiding.

2. Warmtewisselaar vervaardigd volgens de werkwijze in conclusie 1, met het kenmerk, dat het gietstuk aan ten minste één zijde is voorzien van een geprofileerd oppervlak.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het geprofileerde oppervlak een in hoofdzaak langsgericht profiel omvat en de vloeistofleiding in hoofdzaak nagenoeg loodrecht op het langsgericht profiel in het gietstuk is aangebracht.

4. Warmtewisselaar volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat ten minste twee vloeistofleidingen in het gietstuk zijn aangebracht.

5. Warmtewisselaar volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de vloeistofleidingen nagenoeg evenwijdig aan elkaar in het gietstuk zijn opgenomen.

6. Warmtewisselaar volgens één der conclusies 2-5, met het kenmerk, dat het gietstuk is vervaardigd uit aluminium.

7. Warmtewisselaar volgens één der conclusies 2-6, met het kenmerk, dat de vloeistofleiding vervaardigd is uit koper of roestvrij staal.