<Desc/Clms Page number 1>
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-
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
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.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a heat exchanger, in particular a solar collector, consisting of a plurality of pipes, preferably running parallel to one another and through which a heat transfer medium flows, which are flattened over a large part of their length to form elongated flow channels with long sides arranged at a small distance from one another Ends of the pipes the round pipe shape is maintained and these ends are connected to manifolds.
Such heat exchangers are used for the general heat exchange between liquid and / or gaseous media. The heat content of a liquid or gaseous heat transfer medium is transferred to another heat transfer medium without the two heat transfer media mixing together. In the case of solar collectors, the heat content of the air heated by the solar energy is generally transferred to a liquid heat transfer medium, in particular water, which is heated up by this and either gives off its heat to another medium, for example to an ambient air to be heated, or directly, for example as preheated service water is used. For a heat exchanger to function properly, it is necessary that there is good heat transfer between the heat transfer media.
Such good heat transfer is ensured if the boundary wall of the flow channels has a large surface and if the cross section of the flow channels is shaped in such a way that a uniformly thin film of the heat transfer medium flows through these flow channels.
Solar collectors are already known, which consist of sheets on which pipes are attached, through which the heat transfer medium flows, which dissipates the solar heat falling on the sheet.
Also known are solar collectors, which consist of two sheet metal panels which are partially connected to one another, of which at least one sheet metal sheet has features which form the flow channels. In such an embodiment, it is also known to produce the flow channels in that flat metal sheets are connected to one another only in predetermined areas, for example by welding, and in that a pressure medium is then introduced between these connection areas. As a result, the metal sheets are expanded in their areas where they are not welded together to form the flow channels.
It is also known to connect the two metal sheets to one another by rolling them together, but a separating agent is applied at those points where the flow channels are subsequently to be created, before the metal sheets are rolled together, which prevents welding during the rolling together.
After the connection of the two metal sheets, a pressure medium is inserted between them again, which expands the metal sheets at those points where the release agent is located, so that the desired flow channels are created.
The production of these known heat exchangers is complex and requires numerous work steps.
Above all, however, these known heat exchangers do not allow the production of variable sizes. When the metal sheets are expanded by supplying a pressure medium, the metal sheets, for example, have to be clamped in a mold so that the flow channels have a desired, predetermined shape or
Have cross-sectional shape. The size of the heat exchangers thus produced depends on the available forms in which the metal sheets are clamped.
There have also been proposed heat exchangers provided as a refrigerant condenser, which consist of flat tubes, the ends of which are round, however, and are inserted into openings in header lines, corrugated fins being provided between the flat tubes. Such heat exchangers are much easier to manufacture than the previously described heat exchangers and their size can be adapted to the respective requirements, the cross section for the heat transfer also being better designed due to the design as flat tubes.
The object of the present invention is to further improve this heat transfer between the heat transfer media and to create a heat exchanger with an optimal efficiency. To achieve this object, the invention proposes that the long sides of the flattened cross section of the flow channels partially touch each other. At these points of contact, the flow of the heat transfer medium in the flow channels is interrupted and there is thus a reduction in the cross section, which improves the heat transfer.
In such an embodiment, the long sides of the flow channels touch one another along a straight line running in the longitudinal direction of the tube. As a result, the flow channel is divided into two parallel partial channels and the heat transfer area is enlarged.
However, the arrangement can also be such that the regions of the long sides of the flow channels which touch one another run transversely to the longitudinal direction of the tube and only extend over part of the long sides of the cross section of the flow channels. As a result, a serpentine configuration of the flow channels can be achieved, which means that the path that the heat transfer medium
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
required. However, it is expedient if these long sides are connected to one another in the areas in contact with one another, for example by welding or gluing, as a result of which the stability is improved.
In the drawing, the invention is illustrated schematically using an exemplary embodiment.
Fig. 1 shows a view of a heat exchanger according to the invention. Fig. 2 shows a section along the line 11-11 in Fig. 1 and Fig. 3 shows a section along the line 111-111 in Fig. 1. Fig. 4 shows a known cross-sectional shape and Fig. 5 shows a cross-sectional shape according to the invention of the flattened Area of the pipes forming the manifolds. FIG. 6 shows a section of three tubes arranged side by side and parallel to one another, in which the long sides of the cross section of the flow channels partially touch one another. FIG. 7 shows a section along the line VIII-VIII and FIG. 8 shows a section along the line VIII-VIII in FIG. 6.
The heat exchanger shown in the drawing has two manifolds 1, 2, with which the ends of any number of tubes 3 are connected. A heat transfer medium, which preferably consists of water, is fed via one of the collecting lines to the pipes 3 forming flow channels 4, where this heat transfer medium is heated and then flows off via the other of the collecting lines.
The manifolds 1, 2 consist of tubes of any cross-section. This cross section can thus, for example, be round, in particular circular or oval, but also square, for example square or square. The heat transfer medium is supplied and removed to and from the manifolds 1, 2 in a known manner, not shown in detail.
As can be seen from FIG. 2, the ends of the tubes 3 have a circular cross section which is customary for tubes. The connection of these pipe ends to the manifolds 1, 2 is very simple, because it is only necessary to make holes in these manifolds, preferably by drilling, the diameter of which corresponds to the outside diameter of the pipe ends, and then to insert these pipe ends into the holes produced and for one appropriate anchoring and sealing, for example by welding or gluing.
In the area adjoining the pipe ends, that is to say over most of their length, the pipes 3 are flattened, as can be seen from FIG. 3. The flattening of these tubes is also easy to do, for example by means of rollers. This flattening takes place in such a way that the long sides 5 are at a small distance from one another in part, but partially touch one another.
In the embodiment shown in FIG. 5, these long sides touch one another along a straight line 6 running approximately in the longitudinal direction of the tubes, as a result of which two sub-channels 4 ′, 4 ″ are formed for the heat transfer medium. The heat transfer is thereby improved.
6 to 8 show an embodiment in which the contact area 7 of the long sides 5 extends at predetermined intervals transversely to the longitudinal direction of the tubes 3 about half the length of the long sides 5. 6, this contact area 7 is shown in dashed lines. As can be seen from this Fig. 6, the contact areas of adjacent tubes are opposite each other. Thus, for example, a diamond-shaped stamp with a profile corresponding to the dashed line in FIG. 6 in adjacent tubes 3 can simultaneously bring the long sides 5 closer until they come into contact. In this way, a serpentine flow of the heat transfer medium is achieved, as indicated by the arrow 8 in the middle tube in FIG. 6.
In itself, it is sufficient if the areas 6, 7 touch each other. However, it is also possible to connect the long sides 5 to one another in these areas, for example by welding.
The manifolds 1, 2 and the tubes 3 are usually made of metal, preferably copper.
However, production from plastic is also possible. In this case, the long sides 5 can be glued together in the contact areas 6, 7 by plasticizing the plastic material.
** WARNING ** End of DESC field may overlap beginning of CLMS **.