AT400365B - Wärmetauscher - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Sonnenkollektor, bestehend aus mehreren, vorzugsweise zueinander parallel verlaufenden, von einem Wärmeträgermedium durchflossenen Rohren, die über einen Grossteil ihrer Länge zur Bildung von im Querschnitt langgestreckten Strömungskanälen mit in geringem Abstand voneinander angeordneten Langseiten flachgedrückt sind, wobei an den Enden der Rohre die runde Rohrform beibehalten ist und diese Enden mit Sammelleitungen in Verbindung stehen. 



   Derartige Wärmetauscher dienen dem allgemeinen Wärmeaustausch zwischen flüssigen und/oder gasförmigen Medien. Hiebei wird der Wärmeinhalt eines flüssigen oder gasförmigen Wärmeträgermediums auf ein anderes Wärmeträgermedium übertragen, ohne dass sich hiebei die beiden Wärmeträgermedien miteinander vermischen. Bei Sonnenkollektoren wird in der Regel der Wärmeinhalt der durch die Sonnenenergie erwärmten Luft auf ein flüssiges Wärmeträgermedium, insbesondere Wasser, übertragen, das hiedurch erwärmt wird und seine Wärme entweder an ein weiteres Medium, beispielsweise an eine zu erwärmende Umgebungsluft, abgibt oder direkt, beispielsweise als vorerwärmtes Brauchwasser, verwendet wird. Für eine einwandfreie Funktionsweise eines Wärmetauschers ist es erforderlich, dass ein guter Wärmeübergang zwischen den Wärmeträgermedien stattfindet.

   Ein solcher guter Wärmeübergang ist dann gewährleistet, wenn die Begrenzungswand der Strömungskanäle eine grosse Oberfläche aufweist und wenn der Querschnitt der Strömungskanäle so geformt ist, dass durch diese Strömungskanäle ein gleichmässig dünner Film des Wärmeträgermediums fliesst. 



   Es sind bereits Sonnenkollektoren bekannt, welche aus Blechen bestehen, auf denen Rohre angebracht sind, die vom Wärmeträgermedium durchflossen werden, das die auf das Blech fallende Sonnenwärme abführt. 



   Bekannt sind weiters Sonnenkollektoren, die aus zwei partiell miteinander verbundenen Blechtafeln bestehen, von weichen zumindest eine Blechtafel Ausprägungen aufweist, welche die Strömungskanäle bilden. Bei einer solchen Ausführungsform ist es auch bekannt, die Strömungskanäle dadurch herzustellen, dass ebene Blechtafeln lediglich in vorbestimmten Bereichen miteinander, beispielsweise durch Schweissen, verbunden werden, und dass anschliessend zwischen diesen Verbindungsbereichen ein Druckmedium eingeführt wird. Dadurch werden die Blechtafeln in ihren Bereichen, wo sie nicht miteinander verschweisst sind, zur Bildung der Strömungskanäle aufgeweitet. 



   Es ist auch bekannt, die beiden Blechtafeln durch Zusammenwalzen miteinander zu verbinden, wobei jedoch an jenen Stellen, wo in der Folge die Strömungskanäle entstehen sollen, vor dem Zusammenwalzen der Blechtafeln ein Trennmittel aufgebracht wird, das ein Verschweissen beim Zusammenwalzen verhindert. 



  Nach der Verbindung der beiden Blechtafeln wird wieder zwischen denselben ein Druckmedium eingeführt, welches an jenen Stellen, wo sich das Trennmittel befindet, die Blechtafeln aufweitet, so dass die gewünschten Strömungskanäle entstehen. 



   Die Herstellung dieser bekannten Wärmetauscher ist aufwendig und benötigt zahlreiche Arbeitsschritte. 



  Vor allem aber ermöglichen diese bekannten Wärmetauscher nicht die Herstellung variabler Grössen. Beim Aufweiten der Blechtafeln durch Zufuhr eines Druckmediums müssen beispielsweise die Blechtafeln in eine Form eingespannt werden, damit die Strömungskanäle eine gewünschte, vorgegebene Gestalt bzw. 



  Querschnittsform aufweisen. Die Grösse der so hergestellten Wärmetauscher ist somit von den zur Verfügung stehenden Formen, in welche die Blechtafeln eingespannt werden, abhängig. 



   Es wurden auch bereits als Kältemittelkondensator vorgesehene Wärmetauscher vorgeschlagen, die aus Flachrohren bestehen, deren Enden jedoch rund ausgebildet sind und in Öffnungen von Sammelleitungen eingesetzt sind, wobei zwischen den Flachrohren Wellrippen vorgesehen sind. Derartige Wärmetauscher sind wesentlich einfacher herstellbar als die vorher beschriebenen Wärmetauscher und können hinsichtlich ihrer Grösse den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden, wobei durch die Ausbildung als Flachrohre auch der Querschnitt für die Wärmeübertragung besser gestaltet ist. 



   Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diese Wärmeübertragung zwischen den Wärmeträgermedien weiter zu verbessern und einen Wärmetauscher mit einem optimalen Wirkungsgrad zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die Langseiten des flachgedrückten Querschnittes der Strömungskanäle partiell einander berühren. An diesen Berührungsstellen ist der Durchfluss des Wärmeträgermediums in den Strömungskanälen unterbrochen und es findet dort somit eine Verringerung des Querschnittes statt, wodurch eine Verbesserung des Wärmeüberganges erfolgt. 



   Bei einer solchen Ausführungsform berühren die Langseiten der Strömungskanäle einander entlang einer in Rohrlängsrichtung verlaufenden Geraden. Dadurch wird der Strömungskanal in zwei parallel verlaufende Teilkanäle unterteilt und es wird die Wärmeübertragungsfläche vergrössert. 



   Es kann aber auch die Anordnung so getroffen sein, dass die einander berührenden Bereiche der Langseiten der Strömungskanäle quer zur Rohrlängsrichtung verlaufen und sich lediglich über einen Teil der Langseiten des Querschnittes der Strömungskanäle erstrecken. Dadurch kann eine schlangenlinienförmig verlaufende Ausbildung der Strömungskanäle erzielt werden, wodurch der Weg, den das Wärmeträger- 

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 erforderlich. Es ist jedoch zweckmässig, wenn diese Langseiten in den einander berührenden Bereichen miteinander, beispielsweise durch Verschweissen oder Verkleben, verbunden sind, wodurch die Stabilität verbessert wird. 



   In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch veranschaulicht. 



  Fig. 1 zeigt in Ansicht einen erfindungsgemässen Wärmetauscher. Fig. 2 stellt einen Schnitt nach der Linie   11 -   11 in Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie   111 - 111   in Fig. 1 dar. Fig. 4 zeigt eine bekannte Querschnittsform und Fig. 5 eine erfindungsgemässe Querschnittsform des flachgedrückten Bereiches der die Sammelleitungen bildenden Rohre. Fig. 6 stellt einen Ausschnitt von drei nebeneinander und parallel zueinander angeordneten Rohren dar, bei welchen die Langseiten des Querschnittes der Strömungskanäle einander partiell berühren. Fig. 7 zeigt einen Schnitt nach der Linie   Vll - Vll   und Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie   VIII - VIII   in Fig. 6. 



   Der in der Zeichnung dargestellte Wärmetauscher weist zwei Sammelleitungen 1, 2 auf, mit welchen die Enden einer an sich beliebigen Anzahl von Rohren 3 verbunden sind. Über eine der Sammelleitungen wird ein vorzugsweise aus Wasser bestehendes Wärmeträgermedium den Strömungskanäle 4 bildenden Rohren 3 zugeführt, wo dieses Wärmeträgermedium erwärmt wird und hierauf über die andere der Sammelleitungen abfliesst. 



   Die Sammelleitungen 1, 2 bestehen aus Rohren beliebigen Querschnitts. Dieser Querschnitt kann somit beispielsweise rund, insbesondere kreisförmig oder oval, aber auch eckig, beispielsweise viereckig bzw. quadratisch, ausgebildet sein. Zufuhr und Abfuhr des Wärmeträgermediums zu bzw. von den   Sammelleitun-   gen 1, 2 erfolgt in bekannter, nicht näher dargestellter Weise. 



   Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weisen die Enden der Rohre 3 einen bei Rohren üblichen, kreisrunden Querschnitt auf. Die Verbindung dieser Rohrenden mit den Sammelleitungen 1, 2 wird dadurch sehr einfach, denn es ist lediglich notwendig, in diesen Sammelleitungen vorzugsweise durch Bohren Löcher herzustellen, deren Durchmesser dem Aussendurchmesser der Rohrenden entspricht, und dann diese Rohrenden in die hergestellten Löcher einzuführen und für eine entsprechende Verankerung und Abdichtung, beispielsweise durch Verschweissen oder Verkleben, Sorge zu tragen. 



   In dem an die Rohrenden anschliessenden Bereich, also über den Grossteil ihrer Länge, sind die Rohre 3 flachgedrückt, wie dies aus Fig. 3 hervorgeht. Das Flachdrücken dieser Rohre ist ebenfalls einfach durchzuführen, beispielsweise mittels Walzen. Dieses Flachdrücken erfolgt derart, dass die Langseiten 5 teilweise einen geringen Abstand voneinander aufweisen, partiell jedoch einander berühren. 



   Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform berühren diese Langseiten einander entlang einer etwa in Längsrichtung der Rohre verlaufenden Geraden 6, wodurch zwei Teilkanäle 4',   4" für   das Wärmeträgermedium gebildet werden. Die Wärmeübertragung wird hiedurch verbessert. 



   Die Fig. 6 bis 8 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher der Berührungsbereich 7 der Längsseiten 5 sich in vorbestimmten Abständen quer zur Längsrichtung der Rohre 3 etwa über die Hälfte der Länge der Langseiten 5 erstreckt. In Fig. 6 ist dieser Berührungsbereich 7 strichliert eingezeichnet. Wie aus dieser Fig. 6 ersichtlich ist, liegen die Berührungsbereiche benachbarter Rohre einander gegenüber. Es kann somit beispielsweise durch einen rautenförmigen Stempel mit einem Profil entsprechend der strichlierten Linie in Fig. 6 in benachbarten Rohren 3 gleichzeitig eine Annäherung der Langseiten 5 bis zur Berührung derselben erzielt werden. Auf diese Weise erreicht man einen schlangenlinienförmigen Strömungsverlauf des Wärmeträgermediums, wie dies im mittleren Rohr in Fig. 6 durch den Pfeil 8 angedeutet ist. 



   An sich genügt es, wenn die Bereiche 6, 7 einander berühren. Es ist aber auch möglich, in diesen Bereichen die Langseiten 5 miteinander, beispielsweise durch Verschweissen zu verbinden. 



   Die Sammelleitungen 1, 2 und die Rohre 3 bestehen in der Regel aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer. 



  Es ist jedoch auch eine Herstellung aus Kunststoff möglich. In diesem Fall können die Langseiten 5 in den Berührungsbereichen 6, 7 durch Plastifizieren des Kunststoffmaterials miteinander verklebt werden. 

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Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Wärmetauscher, insbesondere Sonr ef Kollektor, bestehend aus mehreren, vorzugsweise zueinander parallel verlaufenden, von einem Warmeträgermedium durchflossenen Rohren (3), die über einen Grossteil ihrer Länge zur Bildung von im Querschnitt langgestreckten Strömungskanälen (4) mit in geringem Abstand voneinander angeordneten Langseiten (5) flachgedrückt sind, wobei an den Enden der Rohre (3) die runde Rohrform beibehalten ist und diese Enden mit Sammelleitungen (1, 2) in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Langseiten (5) des flach gedrückten Quer- schnittes der Strömungskanäle (4) partiell einander berühren. <Desc/Clms Page number 3> 2.

   Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Langseiten (5) der Strömung- kanäle (4) einander entlang einer etwa in Rohrlängsrichtung verlaufenden Geraden (6) berühren.

   3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander berührenden Bereiche (7) der Langseiten (5) der Strömungskanäle (4) quer zur Rohrlängsrichtung verlaufen und sich lediglich über einen Teil der Langseiten (5) des Querschnittes der Strömungskanäle (4) erstrecken.

   4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Langseiten (5) in den einander berührenden Bereichen (6, 7) miteinander, beispielsweise durch Verschweissen oder Verkleben, verbunden sind.