DE10008549B4

DE10008549B4 - Brennerkopf mit Metallplatte und Rohrabschnitten für eine Kühlflüssigkeit

Info

Publication number: DE10008549B4
Application number: DE2000108549
Authority: DE
Inventors: Ernst Schmidt; Albrecht Schaefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: DE10008549A1; EP1128129A1

Abstract

Brennerkopf aus einer mit Reihen von Schlitzen und/oder Löchern versehenen Metallplatte, die auf einer Seite zwischen den Reihen von Schlitzen und/oder Löchern mit von Kühlflüssigkeit durchflossenen Rohrabschnitten verbunden ist, wobei die Metallplatte (10) zumindest auf der den Rohrabschnitten (20) zugekehrten Seite mit einer Edelstahloberfläche versehen ist und wobei die Metallplatte (10) im Bereich der Rohrabschnitte (20) an die konvexe Aussenwölbung der Rohrabschnitte (20) angepasste konkav gewölbte Aufnahmenuten (12) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kupfer oder Kupferlegierung bestehenden Rohrabschnitte (20) zumindest mit einer Längsschweissnaht (30) mit der Edelstahloberfläche der Metallplatte (10) verschweisst sind und dass die Metallplatte (10) im Bereich der Reihen von Schlitzen (11) und/oder Löcher ebenfalls gewölbt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennerkopf mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Stand der Technik

Aus DE 94 13 147 U1 ist ein derartiger Brennerkopf mit von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Rohrabschitten bekannt, wobei der Brennerkopf von einer als Verbundplatte ausgeführten Metallplatte ausgebildet worden ist, die eine mittlere Schicht aus Kupfer oder Aluminium und auf beiden Seiten eine Edelstahlplattierung aufweist. Die Edelstahlschicht bringt für die Metallplatte einen guten Schutz gegen Korrosion und die mittlere Kupferschicht weist eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, so dass der Wirkungsgrad für die Kühlung verbessert wird. Über die Verbindung der Metallplatte mit den Rohrabschnitten und die Materialauswahl für die Rohrabschnitte sagt dieser Stand der Technik nicht aus.

Ein weiterer Brennerkopf mit von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Rohrabschitten geht aus der DE 87 03 407 U1 hervor, bei dem die Rohrabschnitte zu einer Rohrschlange zusammengefaßt und mit der Metallplatte verlötet sind. Mit einem derartigen Brennerkopf wird erreicht, dass die Verbrennungsprodukte einen möglichst niedrigen Stickoxydanteil enthalten. Die Herstellung des Brennerkopfes ist jedoch kompliziert, zeitaufwendig und daher sehr teuer.

Ein atmosphärischer Gasbrenner mit Kühlrohren für die Brenneroberfläche ist ebenfalls aus DE 196 41 040 A1 bekannt, wobei die Kühlrohre auf senkrecht stehenden Lamellen durch dafür vorgesehene Öffnungen geführt sind.

Bei dem aus DE 197 42 989 A1 bekannten atmosphärischen Gasbrenner ist eine wassergekühlte Brenneroberfläche vorhanden, wobei die Kühlkanäle zwischen einzelnen parallel verlaufenden Brennerflächen ausgebildet sind.

Die DE 198 57 473 A1 beschäftigt sich mit der Befestigung von Lamellen an Rohren eines Wärmeübertragers mittels Laserschweißen. Auch bei JP 59 130 694 sind bei einem Brenner Kühlabschnitte mittels einer Laserschweißnaht an einem Brennerrohr befestigt.

Schließlich ist aus der DE 195 45 844 A1 ein aus Strangpreßprofil hergestellter Gasbrenner bekannt, wobei in das Strangpreßprofil an der Brenneroberfläche Kühlrohre integriert sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Brennerkopf der eingangs erwähnten Art durch Wahl einer einfachen und kostengünstig ausführbaren Verbindungsart zusammen mit der Materialwahl für die Metallplatte und die Rohrabschnitte eine ausreichende Festigkeit zwischen Metallplatte und Rohrabschnitten, verbesserte Wärmeleitung zwischen Metallplatte und Rohrabschnitten und damit Kühlwirkung unter Beibehaltung des Korrosionsschutzes zu erhalten. Die Metallplatte soll dabei eine lange Lebendauer aufweisen.

Diese Aufgabe wird nach der Endung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass die Metallplatte im Bereich der Reihen von Schlitzen und/oder Löcher ebenfalls gewölbt ist, wird eine definierte Auslenkung der Metallplatte in diesen Bereichen erreicht und ein Brechen der Metallplatte an diesen Stellen vermieden.

Die Verwendung von Edelstahl und Kupfer oder Kupferlegierung im Verbindungsbereich bringt, wie dem Schweissfachmann bekannt ist, erhebliche Probleme, die durch besonders entwickelte Schweissverfahren, wie Kaltpress-Schweissen, Kaltfliesspress-Schweissen, Ultraschall-Schweissen, Reib-Schweissen, Diffuisons-Schweissen, Wolfram-Plasmaschweissen, Mikroplasma-Schweissen oder WIG-Impulslichtbogen-Schweissen, gelöst worden sind. Derartige spezielle Schweissverfahren sind jedoch für ein kostengünstige Fertigung des Brennerkopfes nicht geeignet.

Für den vorliegenden Einsatzfall bringt das Schweissverfahren entgegen der herkömmlichen Meinung einen wesentlichen Fortschriftt, da die eventuell auftretenden Nachteile für die Funktion des Brennerkopfes keine negativen Auswirkunge haben.

Obwohl die herkömmlich hergestellte Längsschweissnaht zu Lötrissigkeit neigt, wird die erforderliche Wärmeableitung erhalten. Die Metallplatte bleibt nach wie vor metallisch blank und zeigt keine Anlass- oder Glühfarben. Die Schweissverbindungen halten auch extremen Temperatur-Änderungsgeschwindigkeiten stand, wobei die geforderte Wärmeableitung gewährleistet ist.

Besonders einfach lässt sich der Brennerkopf dadurch herstellen, dass die Längsschweissnähte als Laser-Schweissnähte ausgeführt sind.

Ist dabei vorgesehen, dass die Längsschweissnähte von der Metallplatte her ausgeführt sind, dann lässt sich der Anteil des in die Metallplatte diffundierenden Kupfers aus den Rohrabschnitten niedrig halten.

Zur Vereinfachung der Herstellung ist vorgesehen, dass die Wölbungen der Metallplatte im Bereich der Rohrabschnitte und der Reihen von Schlitzen und/oder Löcher nach der gleichen Seite der Metallplatte gerichtet sind.

Die Metallplatte kann selbst aus ferritischem Edelstahl bestehen oder als Verbindungsplatte aus Kupfer mit Edelstahlplattierung bestehen.

Eine gleichmässige Kühlung der Metallplatte bei etwa gleichbleibenden Druckverhältnissen in allen Rohrabschnitten wird dadurch sichergestellt, dass die Rohrabschnitte eingangs- und ausgangsseitig mit Sammelrohren verbunden oder verbindbar sind. Als Verbindungsarten zwischen den Rohrabschnitten und Anschlussstutzen an den Sammelrohren kommen Stecklot- und Schraubverbindungen in Frage.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutet. Es zeigen:
1 einen Teilquerschnitt der Verbindung von zwei Rohrabschnitten und einer ebenen Metallplatte,
2 einen Teilquerschnitt der Verbindung von zwei Rohrabschnitten mit gewölbten Teilbereichen einer Metallplatte, und
3 eine Teildraufsicht auf den Brennerkopf, bei dem alle Rohrabschnitte eingangs- und ausgangsseitig mit Sammelrohren verbunden sind.
Die ebene Metallplatte 10 nach 1 kann aus ferritischem Edelstahl bestehen und weist beabstandete parallele Reihen von Schlitzen 1 1 und/oder Löchern auf.
Die verbleibenden Restbereiche der Metallplatte 10 sind mit Rohrabschnitten 20 verschweisst, wie die angedeuteten Längsschweissnähte 30 zeigen. Dabei ist pro Rohrabschnitt 20 eine einzige Längsschweissnaht 30 vorgesehen, die vorzugsweise als Läser-Schweissnaht ausgeführt wird. Die Längsschweissnähte 30 werden von der freien Seite der Metallplatte 10 aus hergestellt, damit das in die Metallplatte 10 diffundierende Kupfer möglichst gering gehalten wird.
Wie 2 zeigt, kann die Metallplatte 10 auch mehrfach nach einer Seite, vorzugsweise der von Rohrabschnitten 20 freien Seite hin, gewölbt sein, und so zwischen den Reihen von Schlitzen 11 und/oder Löchern konkave Aufnahmenuten 12 für die Rohrabschnitte 20 bilden, um die Anlageflächen zwischen Metallplatte 10 und Rohrabschnitten 20 zu erhöhen und damit die Wärmeableitung zu verbessern. Die Metallplatte 10 kann eine Mittelschicht aus Kupfer aufweisen und beidseitig mit einer Edelstahlplattierung versehen sein. Die mechanische Verbindung kann durch zwei Längsschweissnähte 30 pro Rohrabschnitt 20 verbessert werden. Auch im Bereich der Schlitze 11 und/oder Löcher ist die Metallplatte 10 gewölbt, um definierte Dehnungsbewegungen zu erhalten und Brüche der Metallplatte 10 an diesen Stellen zu vermeiden.
Die Ansicht nach 3 zeigt, dass die mit der Metallplatte 10 verschweissten Rohrabschnitte ZO eingangs- und ausgangsseitig über Sammelrohre 40 und Anschlussstutzen 50 zusammengefasst sind, um in allen Rohrabschnitten 20 gleiche Fliess-, Druck- und Wärmeableitungs-Eigenschaften zu erreichen. Dabei können die Rohrabschnitte 20 in die Anschlussstutzen 50 eingesteckt und/oder mit diesen verlötet oder verschraubt sein. An den Anschlüssen 41 der Sammelrohre 40 wird das Kühlflüssigkeitssystem angeschlossen.

Claims

Brennerkopf aus einer mit Reihen von Schlitzen und/oder Löchern versehenen Metallplatte, die auf einer Seite zwischen den Reihen von Schlitzen und/oder Löchern mit von Kühlflüssigkeit durchflossenen Rohrabschnitten verbunden ist, wobei die Metallplatte (10) zumindest auf der den Rohrabschnitten (20) zugekehrten Seite mit einer Edelstahloberfläche versehen ist und wobei die Metallplatte (10) im Bereich der Rohrabschnitte (20) an die konvexe Aussenwölbung der Rohrabschnitte (20) angepasste konkav gewölbte Aufnahmenuten (12) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kupfer oder Kupferlegierung bestehenden Rohrabschnitte (20) zumindest mit einer Längsschweissnaht (30) mit der Edelstahloberfläche der Metallplatte (10) verschweisst sind und dass die Metallplatte (10) im Bereich der Reihen von Schlitzen (11) und/oder Löcher ebenfalls gewölbt ist.
Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschweissnähte (30) als Laser-Schweissnähte ausgeführt sind.
Brennerkopf nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschweissnähte (30) von der Metallplatte (10) her ausgeführt sind.
Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbungen der Metallplatte (10) im Bereich der Rohrabschnitte (20) und der Reihen von Schlitzen (11) und/oder Löcher nach der gleichen Seite der Metallplatte (10) gerichtet sind.
Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (10) selbst aus ferritischem Edelstahl besteht.
Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatte (10) als eine Verbundplatte aus Kupfer mit Edelstahlplattierung ausgebildet ist.
Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (20) eingangs- und ausgangsseitig mit Sammelrohren (40) verbunden oder verbindbar sind.
Brennerkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrabschnitte (20) mit Anschlussstutzen (50) der Sammelrohre (40) durch Steck-, Löt- oder Schraubverbindung verbunden sind.