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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dem Durchfluss eines Wärmetauschmediums dienendes Metallrohr (2) auf mindestens einem Teil seines Umfanges in eine flache Metallschmelze eingetaucht wird, so dass es sich beim Erstarren der Schmelze zu einer Platte (1) mit dieser verbindet.
2. Wärmeaustauscher hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (1) aus Metall besteht und mindestens ein mit ihr starr verbundenes Rohr (2) mehrfach mindestens entlang der einen Plattenbreitseite geführt ist.
3. Verwendung der Wärmeaustauschers nach Patentanspruch 2 als Sonnenkollektor.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bis zum Erstarren der Schmelze ein Kühlmedium, insbesondere Druckluft oder Druckflüssigkeit durch das Rohr (2) hindurchgeführt wird.
5. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte aus Leichtmetall, insbesondere einer Aluminium-Legierung besteht.
6. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziges mäanderförmig verlaufendes Rohr (2) vorhanden ist, das an seinen Enden Anschlussorgane für ein Wärmetauschmedium aufweist.
7. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zueinander parallel verlaufende, an den Enden zu je einer gemeinsamen Leitung zusammengefasste Rohre (2) vorhanden sind.
8. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Plattenbreitseiten mit Rohren (2) versehen sind.
9. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre unterschiedlichen Wärmeaustauschkreisläufen zugeordnet sind.
10. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2) aus Leichtmetall bestehen.
11. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2) aus Kupfer bestehen.
12. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte selbsttragend und ihre Dicke geringer als 6 mm ist.
13. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre ganz vom Plattenmaterial umgeben sind.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen nach dem Verfahren hergestellten Wärmeaustauscher und auf eine Verwendung desselben.
Bei der Herstellung von Wärmeaustauschern besteht ein Problem darin, Rohre, welche das eine Wärmetauschmedium führen, mit einer Platte möglichst innig zu verbinden, um einen guten Wärmeübergang zu erreichen.
Es ist bereits bekannt, in ebene Platten Nuten zur Aufnahme von Rohren einzuformen. Der Wärmeübergang ist jedoch unbefriedigend, da die Rohre eingeklebt werden müssen und dadurch kein direkter metallischer Kontakt zwischen Rohr und Platte besteht, was den Wärmeübergang behindert. Das Verschweissen oder Löten von Rohren mit einer solchen Platte scheidet für den vorliegenden Anwendungszweck aus Kostengründen aus.
Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, bei dem eine mit geringem Aufwand herstellbare metallische Verbindung und somit ein guter Wärmeübergang zwischen einem Rohr und einer Platte erzielbar ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dem Durchfluss eines Wärmetauschmediums dienendes Metallrohr auf mindestens einem Teil seines Umfanges in eine flache Metallschmelze eingetaucht wird, sodass es sich beim Erstarren der Schmelze zu einer Platte mit dieser verbindet.
Der Wärmeaustauscher gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Platte aus Leichtmetall besteht und mindestens ein mit ihr starr verbundenes Rohr mehrfach mindestens entlang der einen Plattenbreitseite geführt ist.
Eine weitere Erfindung bezieht sich auf die Anwendung eines solchen Wärmeaustauschers als Sonnenkollektor.
Dadurch ist es möglich, einen Wärmeaustauscher herzustellen, bei welchem zwischen Rohr und Platte ein direkter metallischer Kontakt besteht, wobei zudem die Herstellung eines solchen Wärme austauschers vergleichsweise einfach ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Platte mit Rohren,
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Flach-Sonnenkollek tor.
Eine Platte 1 besteht aus einem gut wärmeleitenden Metall, vorzugsweise Aluminium oder einer Aluminium-Legierung und hat eine flache Unterseite 4. An der Plattenoberseite ist mindestens ein Rohr 2 so eingebettet, dass die Plattenoberfläche einen Teil, beispielsweise etwa 1/3 des Rohrumfanges bedeckt.
Es ist indessen auch möglich, die Rohre voll in die Schmelze einzutauchen, sodass die Schmelze den ganzen Rohrumfang umgibt. Dieses Rohr 2 verläuft vorzugsweise in Mäanderform und hat somit mehrere parallel zueinander angeordnete Teilstücke. Als Variante ist es auch möglich, mehrere parallele Rohre vorzusehen. Diese können entweder verschiedenen Kreisläufen angehöhren oder am einen Ende mit einer quer verlaufenden, gemeinsamen Zufuhrleitung und am unteren Ende mit einer gemeinsamen Abflussleitung verbunden werden. Das Rohr 2 oder die Rohre werden in die flache Materialschicht eingedrückt, wenn sich dieses noch im Schmelzflüssigen Zustand befindet.
Dadurch verbindet sich die in eine vorgeheizte Giessform geleerte Schmelze mit dem Rohrmaterial und bewirkt beim Erstarren zu einer Platte eine innige metallische Verbindung, welche das Rohr in der Platte durch direkten metallischen Kontakt festhält. Zum Eindrücken der Rohre sind im allgemeinen geeignete Halterungen vorzusehen. Als Rohrmaterial kommen gute metallische Wärmeleiter in Frage, beispielsweise Leichtmetall, Kupfer oder Stahl, insbesondere rostfreier Stahl. Je nach Wandstärke und Rohrmaterial kann es zweckmässig sein, durch das Rohr Luft oder Flüssigkeit hindurchzufördern, bis die Schmelze erstarrt ist, um das Rohr zu kühlen und zu verhindern, dass es übermässig anschmilzt.
Ferner kann dadurch die Produktionszeit verkürzt werden.
Ausserdem kann es erforderlich sein, zusätzliche Massnahmen zur Entfernung oder Verhinderung von Oxydschichten auf dem einen oder andern Material oder auf beiden zu treffen.
Die Rohrenden sind jeweils mit einem Anschluss versehen, zur Zufuhr und Abfuhr eines flüssigen oder gasförmigen Wärmetauschmediums.
Mit einer derartigen Rohr-Plattenverbindung lassen sich Wärmeaustauscher herstellen, bei dem im Hohlraum 3 des Rohres 2 oder der Rohre ein Wärmetauschmedium zirkuliert.
Ein solcher Wärmeaustauscher kann auch auf beiden Seiten mit in die Platte eingelassenen Rohren versehen werden, wobei in den Rohren der einen Plattenseite das eine und in den Rohren der andern Plattenseite das andere Wärmetauschmedium fliesst. Die Giessform ist hier mit Nuten versehen, in welche das untere Rohrpaket eingelegt wird. Die Platten 1 ist hier üblicherweise dicker als wenn sich das Rohr 3 oder die Rohre nur auf der einen Plattenseite befinden.
In Fig. 2 ist ein Wärmeaustauscher in Form eines Sonnen
kollektors dargestellt, wobei die Verbindung zwischen Rohr und Platte so erfolgt, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde. Die aus Leichtmetall bestehende Platte 1 mit dem metallischen Rohr 2, ist von einem Körper 8 aus Wärmedämpfstoff, beispielsweise einem geschäumten Kunststoff, umgeben. Die Dicke dieser Platte 1 wird so gewählt, dass sie selbsttragend, aber möglichst dünn und noch gut giessbar ist. Sie ist geringer als 6 mm, vorzugsweise etwa 4 bis 5 mm. Der Körper 8 ist aussen durch eine wetterfeste Verkleidung 9 geschützt und trägt oben Glasscheiben in Form einer Doppelverglasung 6. Zwischen dieser Doppelverglasung 6 und der Leichtmetallplatte 1 befindet sich ein Zwischenraum 10. Das Rohr 2 verläuft auf der Platte mäanderförmig und weist an den Enden je ein Anschlussstück auf, zur Zufuhr und Abfuhr des Wärmetauschmediums, beispielsweise Wasser.
Die einfallenden Sonnenstrahlen 12 bewirken eine Erwärmung der Platte 1, wobei diese Wärme an das Rohr 2 und hernach an das Wärmetauschmedium im Hohlraum 3 des Rohres 2 abgegeben wird.
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PATENT CLAIMS
1. A method for producing a heat exchanger, characterized in that at least one metal tube (2) serving the flow of a heat exchange medium is immersed on at least part of its circumference in a flat metal melt, so that when the melt solidifies it becomes a plate (1) connects with this.
2. Heat exchanger manufactured according to the method according to claim 1, characterized in that the plate (1) consists of metal and at least one pipe (2) rigidly connected to it is guided several times at least along one broad side of the plate.
3. Use of the heat exchanger according to claim 2 as a solar collector.
4. The method according to claim 1, characterized in that a cooling medium, in particular compressed air or pressure fluid, is passed through the tube (2) until the melt has solidified.
5. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the plate consists of light metal, in particular an aluminum alloy.
6. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that a single meandering tube (2) is present, which has connection members for a heat exchange medium at its ends.
7. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that several pipes (2) which run parallel to one another and are combined at the ends to form a common line are present.
8. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that both plate broad sides are provided with tubes (2).
9. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the tubes are assigned to different heat exchange circuits.
10. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the tubes (2) are made of light metal.
11. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the tubes (2) are made of copper.
12. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the plate is self-supporting and its thickness is less than 6 mm.
13. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the tubes are completely surrounded by the plate material.
The invention relates to a method for manufacturing a heat exchanger.
The invention also relates to a heat exchanger produced by the method and to a use thereof.
In the manufacture of heat exchangers, there is a problem in connecting pipes that carry one heat exchange medium to a plate as closely as possible in order to achieve good heat transfer.
It is already known to form grooves for receiving pipes in flat plates. The heat transfer is unsatisfactory, however, because the pipes have to be glued in and there is therefore no direct metallic contact between the pipe and the plate, which hinders the heat transfer. The welding or soldering of pipes to such a plate is ruled out for the present application for reasons of cost.
The invention aims to achieve the object of creating a heat exchanger in which a metallic connection that can be produced with little effort and thus good heat transfer between a tube and a plate can be achieved.
The method according to the invention is characterized in that at least one metal tube serving the flow of a heat exchange medium is immersed on at least part of its circumference in a flat metal melt, so that when the melt solidifies, it connects to a plate.
The heat exchanger according to the invention is characterized in that the plate is made of light metal and at least one tube rigidly connected to it is guided several times at least along one broad side of the plate.
Another invention relates to the use of such a heat exchanger as a solar collector.
This makes it possible to manufacture a heat exchanger in which there is direct metallic contact between the tube and the plate, and the manufacture of such a heat exchanger is comparatively simple.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. Show it:
1 shows a cross section through a plate with tubes,
Fig. 2 is a cross section through a flat solar collector gate.
A plate 1 consists of a highly thermally conductive metal, preferably aluminum or an aluminum alloy, and has a flat bottom 4. At least one tube 2 is embedded on the top of the plate in such a way that the plate surface covers part, for example about 1/3 of the tube circumference.
However, it is also possible to immerse the tubes fully in the melt so that the melt surrounds the entire circumference of the tube. This tube 2 preferably runs in a meandering shape and thus has several sections arranged parallel to one another. As a variant, it is also possible to provide several parallel tubes. These can either belong to different circuits or be connected at one end to a transverse, common supply line and at the lower end to a common drainage line. The tube 2 or the tubes are pressed into the flat material layer when it is still in the molten state.
As a result, the melt emptied into a preheated casting mold bonds with the pipe material and, when it solidifies to form a plate, creates an intimate metallic connection which holds the pipe in the plate through direct metallic contact. In general, suitable holders must be provided for pressing in the pipes. Good metallic heat conductors can be used as the pipe material, for example light metal, copper or steel, in particular stainless steel. Depending on the wall thickness and the pipe material, it can be useful to feed air or liquid through the pipe until the melt has solidified in order to cool the pipe and prevent it from melting excessively.
Furthermore, the production time can thereby be shortened.
It may also be necessary to take additional measures to remove or prevent oxide layers on one or the other material or on both.
The pipe ends are each provided with a connection for supplying and removing a liquid or gaseous heat exchange medium.
With such a tube-plate connection, heat exchangers can be produced in which a heat exchange medium circulates in the cavity 3 of the tube 2 or the tubes.
Such a heat exchanger can also be provided with tubes embedded in the plate on both sides, one heat exchange medium flowing in the tubes on one side of the plate and the other flow in the tubes on the other side of the plate. The casting mold is provided with grooves into which the lower tube package is inserted. The plates 1 is usually thicker here than when the tube 3 or the tubes are only on one side of the plate.
In Fig. 2 is a heat exchanger in the form of a sun
Collector shown, the connection between the tube and plate taking place as explained in connection with FIG. The plate 1 made of light metal with the metallic tube 2 is surrounded by a body 8 made of heat insulating material, for example a foamed plastic. The thickness of this plate 1 is chosen so that it is self-supporting, but as thin as possible and still easy to cast. It is less than 6 mm, preferably about 4 to 5 mm. The body 8 is protected on the outside by a weatherproof cladding 9 and carries panes of glass in the form of double glazing 6 Connection piece on, for supplying and removing the heat exchange medium, for example water.
The incident solar rays 12 cause the plate 1 to be heated, this heat being given off to the tube 2 and then to the heat exchange medium in the cavity 3 of the tube 2.