DE2942756A1

DE2942756A1 - Verfahren zur herstellung platten- oder bahnfoermiger elemente zur aufnahme von umweltenergie

Info

Publication number: DE2942756A1
Application number: DE19792942756
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Karl-Heinz 3008 Garbsen Marx
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1979-10-23
Filing date: 1979-10-23
Publication date: 1981-05-21
Also published as: JPS5666392A

Description

Verfahren zur Herstellung platten- oder bahnfrmiger Ele-
mente zur Aufnahme wn Umweltenergie Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung platten- oder bahnförmiger Elemente mit mindestens einem in Längsrichtung der Elemente verlaufenden Kanal zur Führung eines Energie aus der Umgebung aufnehmenin Arbeitsmedium, vorzugsweise von Dachabdeckungen, Fassadenverkleidungen etc. aus Kupferblech.
Bei einer bekannten Dachabdeckung (DE-OS 28 OB 724) ist in eine Metallbahn bzw. in die Abdeckplatte eine Sicke eingebracht, in welche ein Metallrohr in wärmeleitendem Kontakt zur Abdeckplatte eingelegt ist. Diese Dachabdeckung ist sehr montagefreundlich, jedoch ist der Wärmeübergang von der Abdeckplatte zum Rohr und damit zum Arbeitsnedium, welches in dem Rohr fließt, noch nicht optimal.
In einer älteren Anmeldung (P 28 47 897.9) wird ein Verfahren beschrieben, bei dem flache Wärmetauscher aus Metallblech in der Weise hergestellt werden, daß zunächst ein Metallblock mit einer oder mehreren Bohrungen versehen wird, in die Bohrungen ein Schweißstppmittel eingebracht, der Metallblock in Richtung des Verlaufs der Bohrungen bis auf das Endmaß durch Walzen gestreckt und anschließend jede flachgewalzte Bohrung aufgebläht wird.
Die durch Aufblähen erzeugten Kanäle dienen dann zur Führung des Arbeitsmediums. Der Wärmeübergang der von der Metallbahn aufgenommenen Wärmeenergie auf das in dem Kanal fließende Aititsmedium kann als optimal angesehen werden.
Für einige Anwendungsfälle jedoch ist es nachteilig, daß die Wanddicke der Kanäle bei gleichmäßiger Wanddicke des Kanals nur halb so groß ist wie die Wanddicke des übrigen Blechmaterials.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem platten- oder bahnförmige Elemente der eingangs erwähnten Art hergestellt werden können, bei denen ein guter Wärmeübergang von der Platte zum Arbeitsmedium gewährleztet ist und welches sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnet. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß man eine Metallbahn und mindestens ein mit einer Auswölbung und seitlichen Laschen versehenes Metallprofil wesentlich geringerer Breite auf die Metallbahn auflegt und die Metallbahn mit dem Profil im Bereich der Laschen unter Bildung des Kanals mittels Ultra-schallschweißung metallisch verbindet. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß bei vorgegebener Kanalwanddicke der Metallverbiaich niedriger liegt als bei dem oben beschriebenen älteren Verfahren.
Durch das Ultraschallschweißen ist das Metallprofil mit der Metallbahn metallisch verbunden, so daß ein guter Wärmeübergang auch an der Schweißstelle gewährleistet ist. Bei Metallbahnen größerer Breite hat es sich als zweckmäßig erwiesen, gleichzeitig mehrere gewölbte Metallprofile aufzulegen und mit der Metallbahn zu verschweißen. Um eine gute Verschweißung der Profile mit der Metallbahn sicherzu- stellen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die zu verschweißenden Oberflächen vor dem Zusammenführen zu säubern, vorzugsweise zu bürsten. Die Form der Wölbung kann beliebig sein, jedoch ist es aus Anschlußgründen vorteilhaft, einen Kanal mit kreisförmigem Querschnitt zu haben. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, im Querschnitt omegaförmige Metallprofile zu verwenden und in die Metallbahn vor dem Zusammenführen eine im Querschnitt kreisbogenförmige Nut einzubringen, welche mit dem omegaförmigen Profil einen kreisförmigen Kanal bildet. Als Material für die Metallbahnen und die Metallprofile wird zweckmäßigerweise Kupferblech mit einer Wanddicke zwischen 0,5 und 1,2 mm verwendet.
Kupfer hat sich aufgrund seiner thermischen Leitfähigkeit, seiner guten Verarbeitbarkeit, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner ansprechenden architektonischen Wirkung als besonders zweckmäßig erwiesen. Die Elemente lassen sich in vorgefertigen Längen herstellen, indem man eine Metallbahn sowie ie Anzahl der geforderten Profile auf die gewünschte Lange ablängt, aufeinanderlegt und miteinander verschweißt. Es ist aber auch möglich, die Elemente in einem kontinuierlichen Arbeitsgang herzustellen. Hierzu zieht man von einem Haspel ein Metallband kontinuierlich ab, führt das Metallprofil auf das Metallband mit gleicher Geschwindigkeit zu, führt beide gemeinsam durch eine feststehende Ultraschallschweißeinrichtung hindurch und längt nach dem Verschwißen zu den Elementen gewünschter Länge ab. Das Einformen der kreisbogenförmigen Nut in die Metallbahn bzw. das Metallband kann unmittelbar nach dem Abhaspeln im kontinuierlichen Arbeitsgang vorgenommen werden. Desgleichen kann für das Profil von einem Metallband ausgegangen werden, welches kontinuierlich von einem Haspel abgezogen, mittels eines geeigneten Rolenwerkzeuges zu dem gewünschten omegaförmigen Profil geformt und unmittelbar nach dem Formen auf die Metallbahn zugeführt und dort verschweißtwird.
Die Erfindung ist anhand des in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Auf ein Kupferblech 1 von beispielsweise 0,6 mm Wanddicke und einer Breite von ca. 60 cm sind aus gleichem Kupferblech hergestellte Profile 2 mittels Ultraschallschweißen aufgeschweißt. Die Kupberblechprofile 2 weisen eine omegaförmige Auswölbung 3 mit daran anschließenden Laschen 4 auf. Zur Bildung eines kreisrunden Kanals 5 sind in die Kupferbahn 1 kreisbogenförmige Nuten 6 eingeformt. Durch die Ultraschallschweißung ist zwischen den Laschen 4 und der Kupferbahn 1 ein metallischer Verbund entstanden, welcher einen optimalen Wärmeübergang der von der Kupferbahn 1 aufgenommenen Wärmeenergie auf das in den Kanälen 5 strömende Arbeitsmedium gewährleistet.
Die Herstellung des in der Figur 1 dargestellten Elementes zur Aufnahme von Umweltenergie zeigt die Figur 2. Das Kupferblech 1 wird auf eine Arbeitsplatte 7, welche eine der kreisförmigen Nut entsprechende Ausnehmung 8 aufweist, aufgelegt. Über die kreisförmige Nut 6 wird das Kupferprofil 2 derart aufgelegt, daß sich der kreisrunde Kanal 5 bildet. Mittels der Ultraschailschweißköpfe 9 und 10 wird das Kupferprofil 2 im Bereich seiner Laschen 4 mit dem Kupferblech 1 verschweißt. Dies kann dadurch geschehen, daß entsprechend abgelängte Kupferbleche 1 und Profile 2 von gleicher Länge übereinandergelegt werden und entweder an den Schweißköpfen 9 und 10 entlanggeführt werden oder aber die Schweißköpfe 9 und 10 an dem eingespannten bzw.
festgehaltenen Element entlang geführt werden.
Eine andere Möglichkeit, mit der die in Figur 1 dargestellten Elemente besonders wirtschaftlich hergestellt werden können, ist in der Figur 3 dargestellt. Von einem Haspel 11 wird das Kupferband 1 kontinuierlich abgezogen und mittels einer geeigneten Vorrichtung 12, beispielsweise einer Rollformvorrichtung mit der kreisförmigen Nut 6 versehen. Von oben wird das Profil 2 dem Kupferband 1 zugeführt und wie bereits beschrieben, in der Schweißvorrichtung 9 und 10 mit dem Kupferband 1 verschweißt. Das Profil 2 wird aus einem von einem Haspel 13 kontinuierlich abgezogenen Kupferstreifen 14 durch kontinuierliche Verformung in einem Rollformwerkzeug 15 hergestellt. Das aus der Schweißvorrichtung 9, 10 kontinuierlich austretende Profil 16 wird mittels einer Sägevorrichtung 17 auf die gewünschte Länge geschnitten.
Die Erfindung beschränkt sich selbstredend nicht auf das in den Figuren beschriebene Ausführungsbeispiel sondern erstreckt sich auf Jede beliebige Ausgestaltung des Profils der Kanäle 5. Für manche Anwendungsf-älle kann es auch zweckmäßig sein, ein U-förmig ausgestaltetes Profil 2 auf eine ebene, unverformte Kupferbahn 1 aufzuschweißen und die Enden der Kanäle 5 zwecks Erleichterung der Anschlüsse kreisförmig zu verformen, beispielsweise durch Eintreiben eines Dornes.
Desgleichen kann es vorteilhaft sein, ein halbkreisförmig verformtes Profil auf eine mit einer halbkreisförmigen Nut versehenes Kupferband aufzulegen und zu verschweißen.
Die nach der Lehre der Erfindung hergestellten Elemente sind in hervorragender Weise geeignet, Energie aus der Umgebung aufzunehmen und einem Wärmepumpenkreislauf zuzuführen. Zur einfachen Befestigung der Elemente, beispielsweise auf Dächern, ist es besonders vorteilhaft, die Randbereiche der Elemente mit einer Profilierung zu versehen, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 22 56 584 bekannt ist.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung platten- oder bahnförmiger Elemente mit mindestens einem in Längsrichtung der Elemente verlaufenden Kanal zur Führung eines Energie aus der Umgebung aufnehmenden Arbeitsmediums, vorzugsweise von Dachabdeckungen, Fassadenverkleidungen etc.

aus Kupferblech, dadurch gekennzeichnet. daß man eine Metallbahn und mindestens ein mit einer Auswölbung und seitlichen Laschen versehenes Metallblechprofil wesentlich geringerer Breite auf die Metallbahn auflegt und die Metallbahn mit dem Metallblechprofil im Bereich der Laschen unter Bildung des Kanals mittels Ultraschallschweißung metallisch verbindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß gleichzeitig mehrere gewölbte Metallblechprofile aufgelegt und mit der Metallbahn verschweißt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verschweißenden Oberflächen vor dem Zusammenführen gesäubert, vorzugsweise gebürstet werden, um eine metallisch blanke Oberfläche zu erhalten.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet. daß im Querschnitt omegaförmige Metallblechprofile verwendet werden und in die Metallbahn vor dem Zusammenführen eine im Querschnitt kreisbogenförmige Nut eingebracht wird, welche mit dem omegaförmigen Metallblechprofil einen kreisförmigen Kanal bildet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet. daß Metallbahnen und Metallblechprofile aus Kupferblech mit einer Wanddicke zwischen 0,5 und 1,2 mm verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man von einem Haspel ein Metallband kontinuierlich abzieht, das Metallblechprofil auf das Metallband mit gleicher Geschwindigkeit zuführt, beide gemeinsam durch eine feststehende Ultraschallschweißeinrichtung hindurchführt und nach dem Verschweißen zu den Elementen gewünschter Länge ablängt.