DE2727219A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung grossflaechiger waermetauscher - Google Patents

Description

• Veriahren zur kontinuierlichen herstellung großflächiger
• Wärmetauscher Die Li'fi ndung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von großflächigen Wärmetauschern.
• Die Ausnutzung großer Fläche zur Aufnahme bzw. Abgabe von Wirmeenergie zum Zwecke der Bcheizung von Gebäuden gewinut zunehmend an Bedeutung. Während die Elektroheizung auch im Falle der Ausnutzung niedriger Nachttarife mittels Wärmespeicher sehr kostspielig ist, erscheinen andere Heizungssysteme, in denen ein Fluid als Wärmeträger verwendet wird, aus heutiger Sicht wirtschaftlicher.
• Die Disher bekannte Verlegung von flexiblen Leitungsrchren, beispielsweise Kunststoffrohren, unterhalb oder innerhalb des Estrichs ist sehr lohnintensiv und ist insbesondere fiir die ferne Zukunft aus wirtschaftlicher Sicht wenig erfolgversprechend. Außerdem liegen keinerlei Erfahrungen über die Dauerstandsfestigkeit von Kunststoffrohren in dieser Anwendung vor.
• Starre Wärmetauscher in Form von Plattenradiatoren sind für Flächenheizsysteme, wie beispielsweise Fußbodenheizuligell, ebenfalls nicht geeignet, da sie in den zu diesem Zweck benötigten Größen nicht mehr wirtschaftlich herstellbar sind bzw. die Verbindung untereinander von mehreren Wärmetauscher kleiner Größe ebenfalls einen großen Aufwand an handwerklicher Tätigkeit erfordert.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, ein Verfahren an zugeben, mit clem es möglich ist, großflächige W.irmetauscher in nahezu unbegrenzter Länge in kontinuierlicher Arbeitsweise herzustellen. Diese Aufgabe wird d a d u r c h g elöst, daß mindestens zwei bandförmige Elemente nahezu gleicher Breite aus formstabilem Material, von dellen nlilldestens eines in einem gesonderten Arbeitsgang mit einer Vielzahl von aus der Oberfläche herausragenden Noppen. Kalotten s.ä. verschen wurde, kontinuierlich ablaufend aufeinander gelegt und die bandförmigen Elemente über zumindest einige der Noppen, Kalotten o.ä. mechanisch fest sowie an den von Noppen, Kalotten o.ä. freien Längskanten flüssigkeitsdicht miteinander ver@unden werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ein großflächiger Wärmetauscher herstellen, der aus im wesentlichen zwei Platten besteht, die iiber die Abstandshalter in Yorm von Noppen oder Kalotten in Abstand zueinander gehalten werden und somit eine Durchströmung des Zwischenraumes zwischen den beiden Platten ermöglicht, wobei das Fluid durch die Noppen oder Kalotten intensiv verwirhelt wird. Die bandförmigen Elemente können aus Kunststoff oder Matall b@-stehen, jedoch ist es wesentlich, daß zumindest die Elemente, die mit den Noppen oder Kalotten versehen sind, aus formstabilem Material hergestellt sind. So ist beispielsweise eine Kombination möglich, bei der die wärmeaufnehmende bzw. wärmeabgebende mit Kalotten verseheue Oberfläche aus Metall und eine ebene Abdeckung aus Kunststoff besteht. Die Elemente sollten hinsiclltl ich <1er Wanddicke und der Materialauswahl so kombiniert werden, daß der fertiggestellte Wärmetauscher in großen Längen aufgetrommelt werden kann.
• Ais besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, zwei mit Noppen, Kalotten o.ä. gleichen Rasters versehene Elemente so übereinander zu führen, daß die aus der Oberfläche der Elemente herausragenden Noppen, Kalotten o.ä. sich an ihren oberen Bereichen berühren. Auf diese Weise wird ein Wärmetauscher hergestellt, der an beiden Seiten eine Vergrößerung seiner Oberfläche und damit eine Vergrößerung der Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe aufweist. Die Verbindung der Elemente geschicht zweckmäßigerweise dadurch, daß diese an bestimmten Punkten verklebt oder verschweißt werden.
• Diese Verb @dungsmethode eignet sich sowuhl für Metallals auch Für Kunststoffelemente. Werden Elemente aus Metall verwendet, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diese miteinander zu verlöten oder zu verschweißen. Sowohl bei einer Verklebung ais auch bei einer Verlotung ist es vorteilhaft, auf die für die Verbindung vorgesehenen Noppen oder Kalatten den Kleber bzw. das Lot vor dem Zusammenfügen der Elemente aufzubringen. Eine andere Miglichkeit besteht darin, die metallbleche mit einer @@chdunnen Schicht eines alterungsbestandigen Klebers zu versehen. Dies hat den Vortil, daß alle Kalotten oder Noppen an der Verklebung teilnelumen können. Eine weitere vorteilhafte Lösung besteht darin, Metallbleche zu verwenden, von denen min destens eines mit einer zumindest au der Ber@hrungsseite angeordneten Copolymerbeschichtung verschen ist und die metallbleche zumindest an den für die Verbindung vorgesehenen Stellen oberhalb der S hmelztemperatur des Copolymers zu erhitzen. Die Copolymerschicht sollte dabei so dünn gewählt werden, daß sie den Wärmeubergangnicht wesentlich vermindert. Eine optimale V rbindung der beiden Elemente erreicht man dadurch daß Metallbänder verwendet werden, von denen mindestens eines an der Berührungsseite eine Zinnschicht tragt und die metallbleche miteinander verlötet werden. Als material für den Wärmetauscher hat sich Kupfer als besonders zweckmäßig erwiesen. Dieses Material läßt sich auch an Außenfassaden und auf Dachern anbringen, ohne das architektionische Bild zu stören. Darüber hinaus ist dieses material wegen seiner thermischen Leitfähigkeit und seiner Korrosionsbeständigkeit besonders geeignet. Dine weitere Art der Verbindung besteht in der Widerstandspunktschweißung. Die Verschweißung der Längskanten der Elemente geschicht vorteise durch eine kontinuierliche WIG-Schweißung. Für besondere Anwendungsfälle hat es sich als vorteilhaft erwiesen, nach dem Verhinden zweier Elemente weitere ggf. mit Noppen, Kalotten o.ä. versehenen Elemente auf die verbundenen Elemente aufzulegen, die Verbindungen im Bereieich der Noppen, Kalotten o.ä. herzu@ellen und anschließend alle Bandkanten gemeinsam abzudichten. Derartige Wämetauscher finden Anwendung in sogenannten Rekt i fi zi erkolonnen in der Lebensmi ttel -chemie.
• Zweckmäßigerweise werden Elemente verwendet, bei denen die Noppen, Kalotten o.ä. in quer zur Richtung der Bandkanten verlaufenden Reiben augeordnet sind und die Noppen, Kalotten o.ä. zweier henachbarter Reihen versetzt zueinander angeordnet sind. Dadurch erreicht man eine besonders günstige Verwirbelung, da das den Wärmetauscher durchströmen-<1<' @luid an jedem Noppen oder jeder Kalotte eine Ablenkung von ca. 90° erfährt. Aufgrund ihrer guten Flexibilität können die fertiggestellten Wärmeaustauscher aufgetrommelt werden oder aber unmittelbar nach der Verbindung bestimmte Längen abgetrennt werden und an bei den Enden mit Anschlußelementen zur Zu- bzw. Abführung des Fluids versehen werden. Diese Art der Konfektionierung liat den Vorteil, daß die besonders anfälligen Abdichtungsarbeiten werksseiig vorgenommen werden können und auf der Baustelle lediglich die von jedem ileizungsfaclimann bzw. Klempner leicht durchzuführenden Verbindungen zwischen den einzelnen Wärmetauschern bewerkstelligt werden müssen.
• Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß großflächige Wärmetauscher in kontinuierlichen Längen gefertigt werden können, die vergleichsweise unaufwendig zu Wärmetauschern in der erforderlichen Größe konfektionirt werden können. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Wärmetauschern können die nach der Lehre der Erfindung hergestellten Wärmetauscher hinsichtlich ihrer Größe auf der Baustelle noch verändert werden. Bei entsprechender Anordnung der Noppen oder Kalotten können zum Beispiel die Wärmetauscher auf der Baustelle an die dort vorgegebenen Einbauflächen handwerklich angepaßt werden.
• Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 bis 5 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• Figur 1 und Figur 2 zeigen einen seitlichen Schnitt durch einen nach der Lehre der Erfindung hergestellten Wärmetauscher Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf Figur 2 Figur 4 zeigt den Anschluß eines Zu- bzw. Abführungsrohres Figur 5 zeigt die seitliche Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Der in der Figur 1 dargestellte Wärmetauscher besteht aus zwei Metallbändern 1 und 2, vorzugsweise aus Kupfer, von denen das Band 2 mit einer Vielzahl über die Fläche verteilten Noppen 3 versehen ist. Das Band 1 ist mit dem Band 2 zumindest über einige der Noppen 3 durch Löten, Kleben oder Schweißen verbunden.
• In der Figur 2 sind zwei Metallbänder 4 und 5, die beide mit Noppen 6 und 7 versehen sind, so übereinandergelegt, daß die Noppen 6 und 7 sich einander berühren. An diesen hellen wird, wie oben beschrieben, die Verbindung zwischen den Metallbändern 4 und 5 hergestellt. Der seitliche Abschluß wird durch Längsschweißnähte 8 und 9 hergestellt.
• Durch die Noppen 3 bzw. 6 und 7 entsteht zwischen den Metallbändern 1 und 2 bzw. 4 und 5 ein Raum 10, durch den das Fluid strömen kann.
• In der Figur 3 ist dargestellt, daß die Noppen 7 in quer zur Längsnaht 8 bzw. 9 verlaufenden Reihen angeordnet sind, und zwar so, daß die Noppen 7 jeweils zweier benachbarter Reihen versetzt zueinander angeordnet sind. Dadurch entsteht eine intensive Yerwirbelung des in dem Zwischenraum 10 strömenden Fluids.
• Damit die nach der Lehre der Erfindung hergestellten Wärmetauscher angeschlossen werden können, werden an jeder der quer zur Längsnaht 8 bzw. 9 verlaufenden Seite Metallrohre 11 flüssigkeitsdicht angebracht. Hierzu werden die Enden der Bleche 1 und 2 geringfügig aufgeweitet und das Rohr 11 eingefügt und, wie bei 12 und 13 gezeigt, mit den Bändern 1 und 2 verlötet. Das Metallrohr 11 besitzt einen Anschluß 14, durch den mehrere konfektionierte Wärmetauscher miteinander in Reihe geschaltet werden können. Die Metallrohre 11 weisen zur Einspeisung des Fluids in dem Ringraum 10 eine Vielzahl von Öffnungen 15. bzw. einen Längsschlitz auf.
• Zur Herstellung der Wärmetauscher laufen zwei mit Ketten 6 bzw. 7 versehene Kupferbleche 4 bzw. 5 von ca. o,8 mm Wanddicke so von nicht dargestellten Vorratstrommeln ab, daß zumindest einige der Kalotten 6 bzw. 7 sich einander beim Zusammenführen berühren. Die Kalotten haben eine Höhe von beispielsweme 5 mm. Das Zusammenführen der Bänder 4 und 5 geschieht durch die Rollen 16 und 17. Die Kupferbänder 4 und 5 haben vorher ein nicht dargestelltes Zinnbad durchlaufen. In diesem Zinnbad sind die Kalotten 6 und 7 mit einer Zinnschicht versehen worden. Nachdem die Bänder 4 und 5 zusammengeführt wurden und durch die Rollen 16 und 17 in Lage gehalten sind, wird das Band 4 von seiner Oberseite mittels eines Brenners i8 oberhalb der Schmelztemperatur des Zinns erwärmt. Unmittelbar darauf wird mittels einer Kühlvorrichtung 19,die Wasser- oder ein anderes geeignetes Kühlmittel auf die Oberfläche des Metallbandes 4 sprüht, die Lötverbindung abgekühlt. Unterhalb des Brenners 18 und der Kühlvorrichtung 19 läuft ein endloses Band 20, welches den Wärmetauscher ab stützt und für eine Berührung der Kalotten 6 und 7 miteinander sorgt. Im Anschluß an die Verbindung der Bänder 4 und 5 werden die Längskanten der Bänder 4 und 5 einander angenähert und mittels der Brenner 21 und 22 flüssigkeitsdicht verlötet oder verschweißt.
• Im Anschluß an diesen letzten Arbeitsgang wird der fertige Wärmetauscher entweder auf übliche Trommeln aufgewickelt oder aber in vorbestimmte Längen aufgeteilt und, wie in der Figur 4 dargestellt, konfektioniert.
• L e e r s e i t e

Claims (7)

1. P a t e n t a n 5 p r ii c e 1. Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von großflächigen Wärmetauschern, dadurch gekennzeichnet, dafl mindestens zwei bandförmige Elemente nahezu gleicher Breite aus formstabilen Material, von denen mindestens eines in einem gesonderten Arbeitsgang mit einer Vielzahl von aus der Oberfläche herausragenden Noppen, Kalotten o. ä. versehen wurde, kontinuierlich ablaufend aufeinandergelegt und die bandförmigen Elemente über zumindest einige der Noppen, Kalotten o.ä. mechanisch fest sowie an den von Noppen, Kalotten o.ä. freien Liingskanten flüssigkeitsdicht miteinander verbunden werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, <liß zwei mit Noppen, Kalotten o.ä. gleichen Rasters versehene Elemente so übereinander geführt werden, daß die aus der Oberfläche der Elemente herausragenden Noppen, Kalotten o.ä. sich an ihren oberen Bereiche berühren.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnot, <laß die Elemente verklebt oder verschweißt werden.
4. 4. Verfahren nach Ansprucll 1 oder 2, dadurch gekennzeichllet, daß Elemente aus Metall verwendet werden, die miteinander verlötet oder verschweißt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet 1 daß Metallbleche verwendet werden, die mit einer hauchdünnen Schicht eines al teruiigsbeständigen Klebers versehen sind.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Metallbleche, von denell mindestens eines mit einer zumindest an ihrer Berjihrungsseite angeordneten Copolymerbeschichtung versehen ist, verwendet werden und die Metallbleche zumindest an den fiir die Verbindung vorgesehenen Stellen oberhalb <1er Schmelztemperatur des Copolymers erhitzt werden
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Metallbleche verwendet werden, von denen mindestens eines an der Beriihrungsseite eine Zinnschicht trägt und die Metallbleche miteinander verlötet werden.

   8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Metallbleche aus Kupfer verwendet werden.

   <). Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Metallbleche verwendet werden und diese durch Widerstandspunktschweißung verbiiii<ien werden.

   10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Metallbleche verwendet werden und diese an ihren Längskanten durch kontinllierliche WI('i-Schwe ißung verschweißt werdell.

   1. Verfahren nach Aiisprucli 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verbinden zweier Elemente weitere ggf. mit Noppen, Kalotten o.ä. versehene Elemente auf die verbundenen Elemente aufgelegt, die Verbindung im Bereich der Noppen, Kalotten o.ä.

   hergestellt und anschließend alle Bandkanten gemeinsam abgedichtet werden.

   12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Elemente verwendet werden, bei denen Noppen, Kalotten o.ä. in quer zur Richtung der Bandkanten verlaufenden Reihen angeordnet sind und die Noppen, Kalotten o.ä. zweier benachbarter Reihen versetzt zueinander angeordnet sind.

   13. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß von dem kontinuierlich hergestellten endlosen Gebilde bestimmte Längen abgetrennt und an beiden Enden mit Anschlußelementen zur Zu- bzw. Abführung eines Fluids versehen werden.