DE2639534A1 - Flachradiator - Google Patents

Description

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o SCHÖ'ffWALD MCVER EiSHClD

FUES VON KREISlER KELtER SELTfNG

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler f 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr. Ir. GuidO Ämandus De Lepeleire Qr.-Ing. Th. Meyer, Köln

Waverse fctaan 178, Dr.-Ing. K. W, Eishold, Bad Soden

Dr. J. F. Fuss, Köln

B-3030 Heverlee, Belgien Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. SelHng, Köln

5 KÖLN ι 1.9.1976 Sg-in

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

Die Erfindung betrifft einen Flachradiator mit einer Strahlerplatte mit intregrierten Fluidkanälen und mindestens einem angebauten Fluidkollektor. Derartige Flachradiatoren sind flache Strahlungskörper, die Fluidkanäle aufweisen, durch welche eine Flüssigkeit oder ein Gas hindurchströmt. Flachradiatoren können als thermische Strahler, z.B. in Heizungsanlagen mit beschränkter Vorlauftemperatur oder auch als thermischer Rezeptor oder Sonnenenergiekollektor,verwandt werden. In diesen Fällen kann man Wasser durch die Fluidkanäle strömen lassen.

Es sind .verschiedene Typen von Radiatoren und Sonnenenergiekollektoren bekannt. Die in Flachbauweise hergestellten Kollektoren bestehen aus einer metallischen Platte mit aufgelötetem Metallrohr. Ferner werden Kollektoren aus zwei gepreßten und aufeinandergelöteten oder miteinander verschweißten Metallplatten verwandt. Schließlich sind auch Kollektoren aus nichtmetallischen Werkstoffen verwandt worden, z.B. in Sonnenenergiekollektoren aus gepreßten und verleimten Kunststoffplatten. Ferner sind Kunststoffkollektoren aus stranggrepeßten Hohlplatten in verschiedenen Bauweisen beschrieben worden. Ein wesentliches konstruktives Problem stellt stets die Verbindung zwischen Kollektor und Strahlerplatte dar.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Flachradiator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß einerseits die Radiatorplatte und die Kollektoren mit einfachen Mitteln und ohne aufwendige Bearbeitungsvorgänge herstellbar sind und andererseits die Montage der Kollektoren auf der Strahlungsplatte einfach und problemlos ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Fluidkollektor mit einer Flachzone an der ebenen Außenfläche der Strahlerplatte anliegt und im Bereich seiner Flachzone Löcher aufweist, die mit dem Innenraum des Kollektors in Verbindung stehen,und daß die Strahlerplatte eine im wesentlichen quer zu den Fluidkanälen verlaufende und mit diesen verbundene Rille aufweist, über der der Kollektor mit seinen Löchern angeordnet ist.

Ein Flachradiator nach der Erfindung enthält eine Strahlerplatte, die als Stranjpießteil durch Extrusion hergestellt werden kann, und auf der die Fluidkollektoren in sehr einfacher Weise montiert werden können. Die Herstellung der Strahlerplatte kann beispielsweise in endloser Form als Strangprofil mit den längslaufenden Fluidkanälen erfolgen und die jeweils benötigten Längen können von dem Profil abgeschnitten werden. Auch die Flui-dcollektoren können aus einem Strangprofil durch Abtrennen geeigneter Längenabschnitte und entsprechendes Abdichten an den Stirnseiten hergestellt werden.

Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Strahlerplatte und

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einen auf dieser befestigten Fluidkollektor,

Figur 2 zeigt schematisch in Draufsicht mehrere Montagebeispiele für die Anbringung der Fluidkollektoren an einer oder an mehreren Strahlerplatten und

Figur 3 zeigt Variationen " der Querschnittsformen der Fluidkanäle und der Kollektoren zur Erzielung einer besseren, Frostsicherung.

Gemäß Fig. 1 hat die Strahlerplatte 1 die Form einer langgestreckten relativ dünnen Platte mit über die ganze Länge und Breite konstantem Querschnitt. Die Fluidkanäle 3 erstrecken sich in Plattenlängsrichtung, so daß die Platte auf jede gewünschte Länge abgeschnitten werden kann. Durch kreisrunde Ausbildung der Fluidkanäle erzielt man einen guten Widerstand gegen Innendruck. Im Hinblick auf ein geringes Gewicht und Fluidvolumen pro Flächeneinheit der Strahlerplatte haben die Fluidkanäle vorzugsweise einen kleinen Durchmesser D,und die Wandstärken zwischen den Fluidkanälen 3 sind vorzugsweise möglichst gering, ebenso wie die Außenwände. Dies bedeutet, daß das System der Fluidkanäle in möglichst feiner Struktur ausgebildet ist. Dies ist auch im Hinblick auf einen niedrigen Wärmewiderstand der Strahlungsplatte wichtig, insbesondere dann, wenn die Platte aus Kunststoff besteht. Die untere Grenze für die Bemessung der Fluidkanäle wird durch die Druckverluste im strömenden Fluid und die Gefahr der Verstopfung der Fluidkanäle bestimmt. Die Wandstärken zwischen den Fluidkanälen sind viel kleiner als der Kanaldurchmesser. Die Gesamtdicke der Strahlerplatte kann z.B. wenige Millimeter betragen.

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Um eine Strahlerplatte dieser Art als Radiator verwenden zu können, müssen FluJdcollektoren an die Fluidkanäle .3 angeschlossen werden. In der Regel benötigt man einen Einlaßkollektor, der das Fluid von einem Einlaßstutzen über alle Kanäle 3< verteilt, und einen Auslaßkollektor, der das Fluid aus allen Kanälen 3 aufnimmt und einem Auslaßstutzen zuführt. Die Anbringung der Kollektoren verursacht keine Schwierigkeiten bei gegossenen oder gepreßten Strahlerplatten, bei denen Kanäle und Kollektoren in einem Arbeitsgang hergestellt werden.Extrudierte Strahlerplatten benötigen jedoch separat angebrachte Kollektoren. Bei den bekannten Konstruktionen treten Schwierigkeiten bei der hermetischen Abdichtung der Verbindung zwischen Kollektor und Platte auf.

Nach der Erfindung wird jeder Fluidkollektor von einer Seite her gegen die Strahlerplatte 1 gesetzt und quer zu den Fluidkanälen 3 befestigt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Hierzu weist der als Strangpreßteil ausgebildete Kollektor 2, bei dem es sich um einen langestreckten Hohlkörper handelt, an seiner Außenseite eine relativ breite Fjachzone 4 auf, die gegen die Oberfläche der ebenen Strahlerplatte 1 gelegt wird und so eine breite Verbindungsfläche bildet. Die Breite der Flachzone 4 ist erheblich größer als die Wandstärken des Fluidkollektors bzw. der Fluidkanäle im Innern der Strahlerplatte. Dadurch erhält man eine starke Verbindung ohne enge Maßtoleranzen einhalten zu müssen, wie sie erforderlich wären, wenn man beidseitig an der Strahlerplatte anliegende Kollektorlippen verwenden würde, wie es bereits vorgeschlagen wurde.

Zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Innenraum 2' des Kollektors und der Kanäle 3 wird vor der Montage des Radiators

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eine Rille 5 in der Strahlerplatte angebracht, was z.B. durch Einfrasen geschehen kann. Die Rille 5 verläuft etwa quer zu den Kanälen 3 und ihre Tiefe entspricht der halben Plattenstärke. Die Rille 5 steht in offener Verbindung mit jedem Kanal 3. In der Berührungsfläche 4 des Kollektors 2 befinden sich Löcher 6, die z.B. gebohrt sind und derart angerodnet sind, daß sie bei der Montage des Kollektors der Rille 5 gegenüberliegen. Es besteht also eine Durchflußmöglichkeit vom Kollektorinneren 2' durch die Löcher 6 und die Rille 5 hindurch bis in jeden Kanal der Strahlerplatte 1 und auch in umgekehrter Richtung. Wenn die Teile passend bemessen werden, wird· die mechanische Beanspruchung durch den Innendruck in der Leimfläche 4 gering gehalten.

Durch Abdichten der freien Enden 3' der Kanäle 3 durch einen Nippel oder Krümmer 7 an einem Ende und einen Stopfen 8 am anderen Ende des Kollektors 2 wird die Arbeit abgeschlossen.

Der Anbau der Einlass- und Auslasskollektoren an der Strahlerplatte 1 kann, wie Fig. 2 zeigt, auf verschiedene Arten erfolgen. Nach Fig. 2a liegt der Einlaßkollektor an einem Ende und der Auslasskollektor am anderen Ende der Strahlerplatte. Nach Fig. 2b ist ein Einlaßkollektor vorhanden, der sich über die halbe Plattenbreite erstreckt und ein Auslaßkollektor, der sich über die andere Hälfte der Plattenbreite erstreckt. Beide Kollektoren befinden sich an demselben Plattenende. Am anderen Plattenende sind Rillen 5¹ vorhanden, die mit einem Deckel hermetisch abgedeckt sind. In diesem Fall (Fig. 2b) können nach der Erfindung Doppelkollektoren verwendet worden, wobei Ein- und Auslaß in einem gezogenen Profil zur Verfügung stehen. Die Fluidströmung ist schematisch

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durch Pfeile angedeutet.

Gemäß Fig. 2c können mehrere Strahlerplatten 1 durch gemeinsame Kollektoren 2 miteinander verbunden werden, so daß durch Nebeneinanderschalten von Standardplatten beliebige Radiatorabmessungen erzielt werden können.

Selbstverständlich können die Kollektoren auch im Spritzgußverfahren hergestellt werden. Dies kommt insbesondere bei der Serienfertigung in Standardbreite in Betracht und macht einige Herstellungsphasen, wie Schneiden, Bohren· oder die Montage von Nippeln und Stopfen, unnötig. Außerdem kann der Anschlußstutzen auf beliebige Weise verlegt werden.

Wenn mehrere Radiatoren zusammen verwendet und parallel geschaltet werden, können nach der Erfindung die Kollektoren 2 schiefwinklig gegenüber den Kanälen 3 angeordnet werden, wie es in Fig. 2d dargestellt ist. In diesem Fall kann jeder Kollektor 2,z.B. mit einem Schlauch 9,leicht mit einem:Hauptkollektor 10 verbunden werden.

Ein Radiator der hier beschriebenen Art kann für die Raumheizung mit niedriger Wassertemperatur oder auch als Sonnenenergiekollektor verwendet werden. In dem letztgenannten Fall steigert ein schwarzer oder ^Lektiver Anstrich nicht nur die Leistung, sondern bewirkt auch einen Schutz der Strahlerplatte für UV-Strahlung.

Zum Schutz des Radiators gegen Gefrieren können die Kanäle 3 gemäß Fig. 3 ellipsenförmig oder sonstwie unrund ausgebildet werden. Dadurch wird die Volumenänderung beim Gefrieren von Wasser durch eleastische Wandverformungen aus-

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geglichen. Durch geeignet Formgebung und Bemessung der relativen Wandstärken kann man gleichzeitig eine ausreichende Elastizität und einen genügenden Widerstand gegen die üblichen Winddrücke erhalten. Es ist auch möglich, die Kollektoren unrund zu gestalten (s.Fig. 3b). Teilweise können auch kreisrunde Kollektoren verwendet werden, in denen sich ein elastischer gasgefüllter Füllkörper gemäß Fig. 3c befindet.
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Radiatoren nach der vorliegenden Erfindung ermöglichen durch die besondere Montage der Kollektoren eine sichere und billige Verbindung der Kollektoren an der Strahlerplatte. Dadurch können die Vorteile des Extrusionsverfahrens, nämlich eine feine, billig herzustellende Plattenstruktur mit guten MaßtolZeranzen, voll ausgenutzt werden. Dadurch, daß die Verwendung von Kunststoff möglich ist, besteht nicht die Gefahr von Korrosion. Außerdem können mit verhältnismäßig beschränktem Geräteaufwand sehr verschiedene Radiatorabmessungen hergestellt werden, was zu einer" großen Flexibilität bei der Anwendung führt. Beispielsweise können Radiatoren nach der Erfindung für Raumheizung oder Kühlung in Form dekorativer Wandbauelemente verwendet werden, wobei die Kollektoren und Rohranschlüsse verdeckt angebracht sind. Für die Raumkühlung kommen dieselben Radiatoren in Betracht wie für Raumheizung.

Bei Anwendungen in der Sonnenenergietechnik kommt dem Widerstand gegen Gefrieren große Bedeutung zu. Die feingezogene Plattenstruktur ergibt eine geringe Wärmekapazität und damit eine schnelle Reaktion auf Temperaturänderungen. Dies ist in vielen Fällen ein bedeutender Vorteil.

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Claims (8)

1. - 8 Ansprüche

   / 1.J Flachradiator mit einer Strahlerplatte mit intregrierten ^Fluidkanälen und mindestens einem angebauten Fluidkollektor, dadurch gekennzeichnet,., daß der Fluidkollektor (2) mit einer Flachzone an der ebenen Außenfläche der Strahlerplatte (1) anliegt und im Bereich seiner Flachzone Löcher (6) aufweist, die mit dem Innenraum (2¹) des •Koliektois in Verbindung stehen, und daß die Strahlerplatte eine im v^esentlichen quer zu den Fluidkanälen (3) verlaufende und mit diesen verbundene Rille (5) aufweist, über der der Kollektor mit seinen Löchern (6) angeordnet ist.
2. 2. Flachradiator nach Anspruch l,dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (2¹) des Fluidkollektors (2) einen im wesentlichen runden Querschnitt aufweist, während an der Außenwand eine breite Flachzone (4) vorgesehen ist.
3. 3. Flachradiator nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (2) auf der Strahlerplatte (1) unter einem spitzen Winkel zur Richtung der integrierten Fluidkanäle (3) verläuft.
4. 4. Flachradiator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierten Kanäle (3) der Strahlerplatte (1) einen unrunden Querschnitt aufweisen und daß ihre Wandstärke so bemessen ist, daß Volumenänderungen durch Gefrieren von Wasser durch elastische Verformungen der Kanäle (3) aufgefangen werden.

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5. 5. Flachradiator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (2¹) des Fluidkollektors (2) einen unrunden Querschnitt aufweist und daß die Wandstärke des Fluidkollektors derart bemessen ist, daß Volumenänderungen durch Gefrieren von Wasser in dem Kollektor (2) durch elastische Verformung des Kollektormaterials aufgefangen werden.
6. 6. Flachradiator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Fluidkollektor (2) ein elastischer hermetisch abgeschlossener Füllkörper (11) befindet, der Volumenänderungen des in dem Kollektor befindlichen Fluids ausgleicht.
7. 7. Flachradiator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem durch Ziehen oder Spritzguß hergestellten Kollektorkörper zwei Kollektoren (2) eingebaut sind.
8. 8. Flachradiator nach einem der vorhergehen Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß auf einem Satz gemeinsamer Kollektoren mehrere als Profilkörper ausgebildete Strahlerplatten (1) montiert sind.

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