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PATENTANSPRÜCHE Wärmetauscher mit mindestens einem Verteilrohr und mit verrippten Wärmetauschrohren, die nebeneinander jeweils mit einer Querschnittfläche an umfangsseitig ausmündende Abzweigungen des Verteilrohres angeschlossen sind, wobei eine Verbindung zwischen einer Rippe des jeweiligen Wärmetauschrohres und einem sich längs des Verteilrohres erstreckenden abstehenden Fortsatz des Verteilrohres ausgebildet ist, und wobei sich die Rippe des jeweiligen Wärmetauschrohres unter Überlappung mit dem Fortsatz parallel zu diesem erstreckt, gekennzeichnet durch eine Verbindung des Fortsatzes (50) mit der parallel zu diesem verlaufenden Rippe (28) des jeweiligen Wärmetauschrohres (48).
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung als Nietverbindung (54) ausgebildet ist, die sich sowohl durch die Rippe (28) als auch durch den Fortsatz (50) hindurch erstreckt (Fig. 6).
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (54) als punktförmige Durchschweissung ausgebildet ist.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Verbindungsmittel versehene Rippe (28) im wesentlichen längs einer gedachten gemeinsamen Ebene der Achsen (24) der Wärmetauschrohre (48) verläuft.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gedachte Ebene eine Grenzfläche (26) von Rippe (28) und Fortsatz (50) beschreibt.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit längs des Verteilrohres verlaufenden Frontplatten der Wärmetauschrohre, dadurch gekennzeichnet, dass die der Frontplatte (4) abgewandte Seite der Steganordnung (6) des jeweiligen Wärmetauschrohres (48) offen ausgebildet ist.
7. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfläche (26) die der Frontplatte (4) abgewandte Seitenfläche der Rippe (28) des jeweiligen Wärmetauschrohres (48) ist.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Abzweigungen (44) des Verteilrohres (36) anschliessenden Querschnittflächen (40) der Wärmetauschrohre (48) relativ zu deren benachbarten Stirnflächen derart zurückgesetzt sind, dass das Verteilrohr (36) in den Enden der Wärmetauschrohre eingebettet verläuft.
9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8, bei dem die Verbindung eine Schweissverbindung ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (50) zwei Lappen (50a, 50b) aufweist, die zwischen sich die Rippe (28) des jeweiligen Wärmetauschrohres (48) aufnehmen, und dass die Schweissverbindung (54) die beiden Lappen (50a, 50b) durch die Rippe (28) hindurch verbindet.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gedachte Mittelebene (22) der Rippe (28) sich durch die Achse (52) des Verteilrohres (36) erstreckt.
11. Wärmetauscher nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lappen (50a, 50b) unterschiedliche Erstreckungsweite vom Verteilrohr (36) fort haben und dass die Schweissverbindung (54) vom Rand des Lappens (50a) mit kleinerer Erstreckungsweite ausgeht.
12. Wärmetauscher nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (28) mit einer Durchbrechung (58) versehen ist, die von dem einen Lappen (50a) überdeckt ist und über die der andere Lappen (50b) nur teilweise hinwegreicht, und dass der über die Durchbrechung (58) ragende Bereich des letztgenannten Lappens (50b) in die Durchbrechung hinein geschweisst und mit dem erstgenannten Lappen (50a) verschweisst ist.
13. Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechung (58) mit Schweisszusatzmaterial aufgefüllt ist.
14. Verfahren zum Herstellen des Verteilrohres eines Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durch Strangpressen unter integraler Anformung eines kontinuierlich längs des Verteilrohres verlaufenden Fortsatzes, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein einziger Fortsatz ausgebildet und dieser mindestens im Bereich der anzuschliessenden Auflageflächen der Wärmetauschrohre wenigstens teilweise abgetragen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungen des Verteilrohres zugleich mit dem Abtragen dessen Fortsatzes ausgebildet werden.
16. Verwendung des Wärmetauschers gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13 als Raumheizkörper.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher gemäss dem Gattungsbegriff von Anspruch 1. Bei derartigen Wärmetauschern erfolgt der Wärmetausch zwischen einem die Wärmetauschrohre durchströmenden, meist flüssigen, gegebenenfalls aber auch gasförmigen, z.B. dampfförmigen, ersten Wärmetauschfluid und einem die äussere Verrippung der Wärmetauschrohre beaufschlagenden zweiten Wärmetauschfluid, bei Raumheizkörpern der Raumluft. Der Wärmetausch erfolgt dabet,teils durch Wärmestrahlung, teils durch Konvektion. Raumheizkörper dieser Art sind auch als Radiatoren für Raumtemperierung bekannt. Verteilrohre dienen dazu, das erste Wärmetauschfluid den Wärmetauschrohren zuzuführen und/oder von diesen wieder abzuführen.
Vorzugsweise wird der Wärmetauscher so angeordnet, dass die Wärmetauschrohre parallel zueinander vertikal verlaufen und oben und unten anje ein Verteilrohr angeschlossen sind.
Bei dem bekannten Wärmetauscher verläuft die parallel mit dem Fortsatz verlaufende Rippe in der gemeinsamen Ebene der Achsen des Verteilrohres und der Wärmetauschrohre und greift in eine längs des Verteilrohres verlaufende Nut ein. Im Verteilrohr sind zu beiden Seiten dieser Rippe zwei längs des Verteilrohres durchlaufende Fortsätze vorgesehen. Diese greifen jeweils in eine Nut an je einer Rippe jedes Wärmetauschrohres ein, die rechtwinklig zur Erstrekkungsrichtung des Verteilrohres verläuft. Von der Seite des Verteilrohres aus ist jeweils dieser Nuteingriff aussenseitig verschweisst, wofür aufwendige Lichtbogentechnik vorzusehen ist. Ferner behindern die abstehenden Fortsätze an den Verteilrohren die konvektive Wärmeabgabe durch Querscnittsverengung der Konvektionsschächte.
Wenn der Wärmetauscher von oben einblickbar ist, ergibt sich dabei auch ein unansehnlicher Anblick des Aufbaus infolge der breitflächig verlaufenden Schweissstelle. Ferner ist diese Art der Verschweissung dann aufwendig, wenn Verteilrohre an beiden Enden der Wärmetauschrohre angeschweisst werden müssen und daher beim Verschweissen entweder von beiden Stirnseiten der Wärmetauschrohre her geschweisst werden muss oder das Schweissen in zwei Etappen vorgenommen werden muss, wobei der Wärmetauscher zwischen den Etappen um 1800 zu drehen ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ohne Einbusse der Qualität der Verbindung, insbesondere auch Schweissverbindung, zwischen Verteilrohr(en) und Wärmetauschrohren eine solche Anordnung vorzusehen, bei der zum Zusammenbau des Wärmetauschers auch mit zwei Verteilrohren nur von einer Seite her gearbeitet, z.B. geschweisst zu werden braucht, und die erforderlichen Verbindungs
stellen in einem ästhetisch unbedenklichen Bereich vorgesehen sind.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem gattungsgemässen Wärmetauscher gemäss dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung macht dabei die schon beim gattungsgemässen Wärmetauscher vorhandene, sich zu dem Fortsatz des Verteilrohres überlappend parallel erstrekkende Rippe am Wärmetauschrohr für die Verbindung nutzbar. Dabei wird es entbehrlich, am Verteilrohr zwei parallele Fortsätze auszubilden; vielmehr kann man mit einem einzigen Fortsatz pro Wärmetauschrohr auskommen, der sich zur Schaffung der Verbindung hinreichend nahe neben der sich längs des Verteilrohres entsprechenden Rippe am Wärmetauschrohr befindet. Da ferner die Verbindung von der Rückseite des Wärmetauschers aus hergestellt werden kann, erübrigt es sich auch bei Wärmetauschern mit Verteilrohren an beiden wirksamen Enden der Wärmetauschrohre, von verschiedener Seite her die Verbindung herstellen zu müssen.
Dabei kann man im Grenzfall sogar mit einer einzigen Verbindungsstelle an der Verbindung Wärmetauschrohr-Verteilrohr auskommen.
Da zwischen zwei hintereinander liegenden und nicht, wie im bekannten Fall, zwischen zwei einander kreuzenden Bauelementen eine Verbindung herzustellen ist, kann man mit einfacherer Verbindungstechnik, insbesondere Schweisstechnik, arbeiten, insbesondere auch weit verlaufende äussere Schweissstellen vermeiden. Die Verbindungsstellen lassen sich im übrigen im inneren Bereich des Wärmetauschers so anordnen, dass sie gegen äussere Betrachtung selbst dann weitgehend durch das Verteilrohr abgedeckt sind, wenn sich auf dem Wärmetauscher keine stirnseitige Verkleidung befindet.
Vorteilhaft ist es, die Schweissstelle sowohl durch die Rippe als auch durch den Fortsatz hindurch auszubilden.
Hierfür eignet sich besonders eine Nietverbindung gemäss Anspruch 2 oder die Ausbildung eines Schweisspunktes gemäss Anspruch 3.
Wie im Falle des gattungsgemässen Wärmetauschers kann jedes Wärmetauschrohr mit einer Rippe versehen sein, die im wesentlichen längs einer gedachten gemeinsamen Ebene der Achsen der Wärmetauschrohre verläuft. Anders als bei dem bekannten Wärmetauscher ist dabei jedoch diese Rippe die Rippe, die für die Verbindung nutzbar gemacht wird.
Bei dem bekannten gattungsgemässen Wärmetauscher beschreibt die gedachte Ebene die Mittelebene der betreffenden Rippe. Nach der Erfindung ist stattdessen vorzugsweise vorgesehen, dass die gedachte Ebene eine Grenzfläche von Rippe und Fortsatz beschreibt. Diese Grenzfläche kann eine Anlagefläche sein. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch allgemein auch möglich, wenn auch nicht im gleichen Masse bevorzugt, dass zwischen Rippe und Fortsatz etwas Abstand verbleibt, solange eine einwandfreie Verbindung, insbesondere Verschweissung, möglich ist. Die Technologien, die dies ermöglichen, sind an sich bekannt und bedürfen hier keiner näheren Erläuterungen.
Die genannte Anordnung der Grenzfläche hat den Vorteil, dass die wirksame Beanspruchungsfläche der Verbindung in der gemeinsamen Ebene der Achsen der Wärmetauschrohre und des Verteilrohres bzw. der Verteilrohre liegt und so unerwünschte Drehmomentbeanspruchungen der Verbindungsstellen minimal gehalten oder gar gänzlich vermieden werden können.
Die beschriebene Anordnung ist besonders bevorzugt bei solchen Wärmetauschern vorgesehen, bei denen längs des Verteilrohrs verlaufende Frontplatten der Wärmetauschrohre vorhanden sind. Dies ist bereits auch bei den gattungsgemässen bekannten Wärmetauschrohren der Fall; dort jedoch ist die der Frontplatte abgewandte Seite der Verrippung des jeweiligen Wärmetauschrohres durch eine zur Frontplatte jeweils parallel verlaufende Rückplatte geschlossen. Anstelle der auch gegebenen Möglichkeit, eine derartige Rückplatte vom übrigen Wärmetauschrohr abnehmbar auszubilden (vgl. hierzu auch DE-OS 2314 159) oder die Rückplatte mit Ausnehmungen zu versehen. durch welche eine Schweisseinrichtung eingreifen kann. ist nach der Erfindung bevorzugt vorgesehen, dass die der Frontplatte abgewandte Seite der Verrippung des jeweiligen Wärmetauschrohres offen ausgebildet ist.
Eine solche Anordnung ist an sich bei Wärmetauschrohren ohne Offenbarung einer Verschweissung zwischen Wärmetauschrohr und Verteilrohr bekannt (DE-OS 2 412 735).
In solchen Fällen ist es zweckmässig, wenn die die Verschweissungsebene oder sonstige Verbindungsebene definierende Grenzfläche, welche mit der gedachten gemeinsamen Ebene der Achsen der Wärmetauschrohre und damit meist auch der Achse des Verteilrohres zusammenfällt. die der Frontplatte abgewandte Seitenfläche der Rippe des jeweiligen Wärmetauschrohres ist.
Es ist nicht erforderlich, dass zum Ausführen der Erfindung das Verteilrohr oder die Verteilrohre auf die freien Enden der Wärmetauschrohre aufgelegt ist bzw. sind. Vielmehr kann man in an sich bekannter Weise auch im Rahmen der Erfindung die an die Abzweigungen des Verteilrohres anschliessenden Querschnittflächen der Wärmetauschrohre relativ zu deren benachbarten Stirnflächen derart zurücksetzen, dass das Verteilrohr in den Enden der Wärmetauschrohre eingebettet verläuft.
Bekannte Vorbilder zeigen dabei sowohl die Möglichkeit, in den Stirnseiten der Wärmetauschrohre einen offenen Schlitz vorzusehen, in den das Verteilrohr in Achsrichtung der Wärmetauschrohre eingeschoben wird, oder auch die Möglichkeit, an den Enden der Wärmetauschrohre geschlossene Ausnehmungen auszubilden. in die das Verteilrohr zunächst von der Seite her eingeschoben wird, ehe es mit seinen seitlichen Abzweigungen abgedichtet auf freie Enden der Leitungsrohre der Wärmetauschrohre aufgelegt und dann fixiert wird. Zum Fixieren dient hier die im einzelnen besprochene Verbindung nach der Erfindung.
Um für den Fall, dass die Verbindung eine Schweissverbindung ist, eine hinsichtlich der Verdrehung des Verteilrohres zu den Wärmetauschrohren besonders verdrehsteife Schweissverbindung zu erhalten, sind die Merkmale von Anspruch 9 vorgesehen. Durch die Aufnahme der Rippe des jeweiligen Wärmetauschrohres zwischen den beiden Lappen des Fortsatzes kann man das jeweilige Verteilrohr zu den jeweiligen Wärmetauschrohren bereits von vornherein verdrehsicher halten, so dass die Schweissverbindung nur noch Teilfunktionen der Gesamtverbindung übernehmen muss.
Dabei kann man durch passende räumliche Zuordnung der miteinander zu verbindenden Teile der Schweissverbindung im Extremfall nur noch die Aufgabe zukommen lassen, eine Verschiebung des Verbindungsrohres in Achsrichtung der Wärmetauschrohre zu verhindern, während die anderen fünf Freiheitsgrade der Translation und der Rotation durch Formschluss festliegen können.
Wegen der beidseitigen Umfassung der Rippe des jeweiligen Wärmetauschrohres durch beide Lappen ist dabei hier die Anordnung gemäss Anspruch 10 zweckmässig, um die Einwirkung etwa doch noch entstehender Torsionsmomente auf die Schweissverbindung minimal zu halten oder gar ganz auszuschalten.
Wenn gemäss Anspruch 11 sich der eine Lappen weniger weit vom Verteilrohr erstreckt als der andere, ist es zweckmässig, die Schweissverbindung dann vom Rand des Lappens mit kleinerer Erstreckungsweite ausgehen zu lassen.
Dadurch ist es nicht erforderlich, an der Seite des Lappens mit kleinerer Erstreckung eine Durchschweissung durch diesen Lappen vorzunehmen, sondern es ist nur noch erforderlich, den Rand des Lappens in die Schweissung miteinzubeziehen. Dies erleichtert die Schweissarbeiten von einer Seite her, obwohl die Rippe beidseitig von Lappen umgriffen ist.
Ferner ist dabei zu berücksichtigen, dass man Schweisszeit und Erwärmungsaufwand einspart, wenn man den Lappen nicht durchzuschweissen braucht. Dies gilt um so mehr bei Weiterbildung dieses Gedankens gemäss Anspruch 12, da es hierbei nicht mehr erforderlich ist, direkt durch das Material der Rippe hindurchzuschweissen.
Dadurch erhält man im ganzen eine geringere Erwärmung der Schweisszone, eine bessere Begrenzung des Schweissbereichs, eine Vergleichmässigung der Erwärmung der Lappen und der Rippe, eine Sichtkontrolle der Verschweissung des Lappens mit grösserer Erstreckung vom Verbindungsrohr weg von der von der Schweissseite abgewandten Seite her sowie eine Kontrolle der Güte der Verschweissung im Durchbrechungsbereich relativ zur Rippe, wobei man zweckmässig, aber nicht notwendig, mit einem Schweisszusatzmaterial arbeitet und dann im Sinne von Anspruch 13 die Querschnittsverringerung der Rippe im Bereich der Durchbrechung durch Zugabe von Schweisszusatzmaterial mehr oder minder vollständig durch Auffüllung wieder rückgängig machen kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform des beschriebenen Wärmetauschers besteht in dessen Verwendung als Raumheizkörper.
Bereits bei dem gattungsgemässen Wärmetauscher ist das Verteilrohr durch Strangpressen unter integraler Anformung eines kontinuierlich längs des Verteilrohres verlaufenden Fortsatzes hergestellt worden. Genauer gesagt sind zwei derartige mit gegenseitigem Abstand an einer Seite des Verteilrohres ausgebildete Fortsätze ausgebildet worden. Im Rahmen der Erfindung ist es nur noch erforderlich, einen derartigen Fortsatz vorzusehen. Bei dem bekannten Verteilrohr sind die beiden Fortsätze in bezug auf die Wärmetauschrohre exzentrisch angeordnet. Im Rahmen der Erfindung ist es zweckmässiger, die Fortsätze mindestens weitgehend zentriert auf die gemeinsame Ebene der Wärmetauschrohre anzuordnen. Dann wird zweckmässig dieser einzige Fortsatz mindestens zum Bereich der anzuschliessenden Querschnittflächen der Wärmetauschrohre mindestens teilweise abgetragen.
Vorzugsweise erfolgt dieses Abtragen zugleich mit der Ausbildung der Abzweigungen des Verteilrohres mit zwei Werkzeugen, einem Bohr- und einem Stanzwerkzeug, die längs des schrittweise vorgeschobenen Sammelrohres im Abstand benachbarter Wärmetauschrohre versetzt im Gleichtakt arbeiten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Stirnansicht eines ersten Profilrohres für Wärmetauscher, insbesondere Raumheizkörper;
Fig. 2 eine Stirnansicht einer ersten Abwandlung des Profilrohres gemäss Fig. 1;
Fig. 3 eine Stirnansicht eines mit einem der Profilrohre gemäss Fig. 1 oder 2 verbindbaren Sammelrohres;
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Sammelrohres gemäss Fig. 3;
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher, bei dem ein Profilrohr gemäss Fig. 1 mit einem Sammelrohr gemäss den Fig. 3 und 4 verbunden ist und der als Raumheizkörper dient;
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher gemäss Fig. 5 ; sowie
Fig. 7a eine alternativ abgewandelte Darstellung von Fig. 1;
;
Fig. 7b eine abgewandelte Darstellung der Ausführungsform von Fig. 5 in einem Zustand vor Herstellung der Schweissverbindung; und
Fig. 7c eine Ausschnittsdarstellung aus Fig. 7b in dem Zustand nach Herstellung der Schweissverbindung.
Die Profilrohre gemäss den Fig. 1 und 2 stimmen zunächst in folgendem überein:
Ein Leitungsrohr 2 für ein Wärmetauschfluid, insbesondere Heizwasser oder Heizdampf, ist mit einer wärmeleitenden Verrippung in Gestalt von Stegen oder Rippen versehen. Diese Stege bilden eine sich längs der einen Seite des Leitungsrohres 2 erstreckende ebene Frontplatte 4 sowie eine zur entgegengesetzten Seite des Leitungsrohres 2 hin offene Steganordnung 6. Diese weist einen sich vom Leitungsrohr 2 aus erstreckenden und unter einem rechten Winkel zur Frontplatte 4 verlaufenden geraden zentralen Steg 8 auf, dessen Mittelebene durch die Achse des Leitungsrohres 2 hindurch verläuft und der unmittelbar aus dem Leitungsrohr 2 hervorgeht.
Je zwei gerade Seitenstege 10 und 12 erstrecken sich dabei zu beiden Seiten des zentralen Steges 8 parallel zu diesem und mit gleichen Abständen b untereinander.
Der zentrale Steg 8 sowie die Seitenstege 10 und 12 haben gleichen Abstand a zwischen der Frontplatte 4 und ihren freien Enden 14 auf der der Frontplatte 4 abgewandten Seite des Leitungsrohres 2; die freien Enden 14 liegen in einer zur Frontplatte 4 parallelen Ebene und beschreiben die offene Seite der Steganordnung 6.
Das Verhältnis a:b liegt im Bereich zwischen 10:1 und 2:1 und beträgt vorzugsweise etwa 3:1. Die Achse des Leitungsrohres 2 liegt in diesem vorzugsweisen Fall zweckmässig etwa ein Drittel der Länge a von der Frontplatte 4 entfernt (vgl.
die Bemessungen in den Fig. 1 bis 3). Der Aussendurchmesser des Leitungsrohres 2 ist dabei zweckmässig gleich oder etwas kleiner als der Abstand b der Stege untereinander.
Die Frontplatte 4 ragt beidseitig um etwas weniger als das halbe Mass b über den Seitensteg 12 hinaus, welcher von den Stegen 10, 12 dem zentralen Steg fernerliegt. Die an den Überständen 16 der Frontplatte 4 relativ zum jeweils benachbarten Seitensteg 12 ausgebildeten Aussenränder 18 der Frontplatte 4 verlaufen parallel zum Leitungsrohr 2.
Die Profilrohre der Fig. 1 bis 3 unterscheiden sich in folgendem:
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. list das Leitungsrohr 2 über einen in der Ebene des zentralen Stegs 8 verlaufenden geraden Stegansatz 20 mit der Frontplatte verbunden.
Die dem Leitungsrohr 2 benachbarten Seitenstege 10 erstrecken sich von ihren Enden 14 nur bis geringfügig über eine gedachte Ebene 22 hinaus, welche zur Frontplatte 4 parallel durch die Achse 24 des Leitungsrohres hindurch verläuft. Diese gedachte Ebene 22 beschreibt dabei die der Frontplatte 4 abgewandte Seitenfläche 26 je eines Zwischenstegs 28, der unter einem rechten Winkel an die der Frontplatte 4 benachbarten Enden der Seitenstege 10 anschliesst und als gerader Steg parallel zur Frontplatte 4 verläuft und direkt in die Wandung des Leitungsrohres 2 einmündet.
Der Stegansatz 20 hat eine grössere Stärke als die Stärke der Stege 8, 10 und 12 sowie die Stärke der Frontplatte 4. Vorzugsweise ist dabei die Stärke doppelt so gross wie oder grösser als die Stärke der Stege der Steganordnung 6.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 1 zeigt Wärmeleitungsvorteile wegen der direkten Anbindung der dem zentralen Steg 8 benachbarten Seitenstege 10 an das Leitungsrohr 2.
Die Ausführungsform von Fig. 2 zeigt eine Variante der Ausführungsform von Fig. 1. Bei dieser Variante ist der Stegansatz 20 unter Beibehaltung der Zwischenstege 28 durch geradlinige Verlängerungen 30 der dem zentralen Steg 8 benachbarten Seitenstege 10 bis in rechtwinklige Einmündung in die Frontplatte 4 ersetzt. Dabei wird zwischen der Frontplatte 4, den Verlängerungen 30, den Zwischenstegen 28 und dem Leitungsrohr 2 ein zusätzlicher rings umschlossener Konvektionsschacht 32 gebildet.
Bei Verwendung solcher Profilrohre gemäss den Fig. 1 oder 2 in Wärmetauschern für die Raumheizung verlaufen zweckmässig Profilrohre der beschriebenen Art in mehrfacher Anordnung nebeneinander vertikal derart, dass zwischen ihren Frontplatten 4 jeweils ein kleiner Spalt verbleibt und die Kammer zwischen benachbarten Seitenstegen 12 benachbarter Wärmetauschrohre etwa den gleichen Querabstand b hat wie die Seitenstege der Steganordnung eines einzigen Profilrohres.
Die Steganordnung 6 weist dann zweckmässig am oberen und am unteren Ende jedes Wärmetauschrohres entweder einen rechteckigen stirnseitigen Ausschnitt 34 oder eine entsprechende Ausnehmung auf, in welcher ein Verteilrohr 36 von oben bzw. von der Seite her eingeschoben werden kann.
Derartige Verteilrohre 36 verlaufen horizontal parallel zur Oberkante bzw. Unterkante 38 der Frontplatte 2. Wie dargestellt können die Verteilrohre einen zylindrischen Innenquerschnitt und eine quadratische - oder rechteckige - Aussenform haben. Die der Steganordnung 6 zugewandte Aussenseite des Verteilrohres 36 kann dabei auf dem Grund des Ausschnittes bzw. der Ausnehmung 34 plan aufliegen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Zweckmässig vermeidet man dabei sonst eine Berührung des Verteilrohres 36 mit der Frontplatte 4 sowie den achsferneren Bereichen der Steganordnung entsprechend den in Fig. 5 eingezeichneten Abständen einerseits zur Frontplatte 4 und andererseits zum unausgeschnittenen Bereich des zentralen Steges 8.
Die Auflagefläche der Steganordnung 6 ist mit 40 bezeichnet (Fig. 5), die Auflagefläche des Verteilrohres 36 auf dem jeweiligen Profilrohr ist mit 42 bezeichnet (Fig. 4).
Man erkennt in Fig. 4, dass dabei das Verteilrohr 36 eine umfangsseitig ausmündende Abzweigung 44 aufweist, deren Achse mit der Achse 26 des als Wärmetauschrohr dienenden Profilrohres gemeinsam ist und dazu dient, die Kommunikation des Verteilrohres mit den Wärmetauschrohren herzustellen. An der der Stirnfläche des jeweiligen Leitungsrohres 2 des Profilrohres gegenüberliegenden Fläche des Verteilrohres 36 ist eine Ringnut 46 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Dichtungsringes ausgespart, der mit der planen Stirnfläche des Leitungsrohres 2 des anzuschliessenden Profilrohres zusammenwirkt.
Wenn der Zusammenbau der Profilrohre mit den Verteilrohren erfolgt ist, dienen die Stege der Steganordnung 6 gemeinsam mit der Frontplatte 4 als Verrippung des Leitungsrohres 2. Die einzelnen Stege können daher auch als Rippen bezeichnet werden.
Zur mechanischen Befestigung des Verteilrohres 36 am jeweils als Wärmetauschrohr 48 dienenden Profilrohr der Ausführungsform der Fig. 1 und analog der Fig. 2 dient ein Fortsatz 50, welcher von der dem Wärmetauschrohr 48 zugewandten Flachseite des Verteilrohres 36 rechtwinklig und geradlinig ausgeht. Aus der gestrichelten Darstellung von Fig. 4 kann man entnehmen, dass der Fortsatz 50 ursprünglich Teil eines kontinuierlich mit dem Verteilrohr 36 stranggepressten Seitenstegteils 50a des Verteilrohres war und dessen nicht benötigte Bereiche ausgestanzt werden, so dass nur noch beidseitig der Abzweigung 44 des Verteilrohres 36je ein Lappen des Fortsatzes 50 übrigbleibt.
Gemäss Fig. 3 läuft die eine Seitenfläche des flachen Fortsatzes 50 in einer gedachten Ebene, welche durch die Achse 52 des Verteilrohres 36 hindurch verläuft und im montierten Zustand mindestens annähernd mit der Seitenfläche 26 der vom Zwischensteg 28 gebildeten Rippe des Wärmetauschrohres zusammenfällt. Dies ermöglicht es, die beiden Lappen des Fortsatzes 50 und den Zwischensteg 28 der Profilform gemäss Fig. 1 (dargestellt) oder Fig. 2 unmittelbar nebeneinander in der Vertikalebene 26 anzuordnen und von der offenen Seite der Steganordnung 6 zu verbinden. Als sowohl den Fortsatz 50 als auch den Zwischensteg 28 durchdringendes Verbindungsmittel ist in Fig. 5 ein punktartiges Verbindungsmittel 54 dargestellt, welches eine Niete, eine Punktschweissung oder eine sonstige Verbindung, auch Schweissung anderer Art, sein kann.
Aus Symmetriegründen ist es zweckmässig, wenn jedes Verteilrohr 36 mit beiden Zwischenstegen 26 jeweils durch einen eigenen Lappen des Fortsatzes 50 und je eine punktartige Verbindungsstelle 54 verbunden ist. Die Achse 56 des jeweiligen Verbindungsmittels ist in Fig. 1 sowie in Fig. 5 eingezeichnet und entsprechend in Fig. 2 zu denken.
Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäss Fig. 7c stimmt mit Fig. 1 zunächst folgendes überein:
Ein Leitungsrohr 2 für ein Wärmetauschfluid, insbesondere Heizwasser oder Heizdampf, ist mit einer wärmeleitenden Verrippung in Gestalt von Stegen oder Rippen versehen. Diese Stege bilden eine sich längs der einen Seite des Leitungsrohres 2 erstreckende ebene Frontplatte 4 sowie eine zur entgegengesetzten Seite des Leitungsrohres 2 hin offene Steganordnung 6. Diese weist einen sich vom Leitungsrohr 2 aus erstreckenden und unter einem rechten Winkel zur Frontplatte 4 verlaufenden geraden zentralen Steg 8 auf, dessen Mittelebene durch die Achse des Leitungsrohres 2 hindurch verläuft und der unmittelbar aus dem Leitungsrohr 2 hervorgeht.
Je zwei gerade Seitenstege 10 und 12 erstrecken sich dabei zu beiden Seiten des zentralen Steges 8 parallel zu diesem und mit gleichen Abständen b untereinander.
Der zentrale Steg 8 sowie die Seitenstege 10 und 12 haben gleichen Abstand a zwischen der Frontplatte 4 und ihren freien Enden 14 auf der der Frontplatte 4 abgewandten Seite des Leitungsrohres 2; die freien Enden 14 liegen in einer zur Frontplatte 4 parallelen Ebene und beschreiben die offene Seite der Steganordnung 6.
Das Verhältnis a:b liegt im Bereich zwischen 10:1 und 2:1 und beträgt vorzugsweise etwa 3:1. Die Achse des Leitungsrohres 2 liegt in diesem vorzugsweisen Fall zweckmässig etwa ein Drittel der Länge a von der Frontplatte 4 entfernt (vgl.
die Bemessungen in Fig. 1). Der Aussendurchmesser des Leitungsrohres 2 ist dabei zweckmässig gleich oder etwas kleiner als der Abstand b der Stege untereinander.
Die Frontplatte 4 ragt beidseitig um etwas weniger als das halbe Mass b über den Seitensteg 12 hinaus, welcher von den Stegen 10, 12 dem zentralen Steg fernerliegt. Die an den Überständen 16 der Frontplatte 4 relativ zum jeweils benachbarten Seitensteg 12 ausgebildeten Aussenränder 18 der Frontplatte 4 verlaufen parallel zum Leitungsrohr 2.
Das Leitungsrohr 2 ist über einen in der Ebene des zentralen Steges 8 verlaufenden geraden Stegansatz 20 mit der Frontplatte verbunden. Die dem Leitungsrohr 2 benachbarten Seitenstege 10 erstrecken sich von ihren Enden 14 nur bis geringfügig über eine gedachte Ebene 22 hinaus. welche zur Frontplatte 4 parallel durch die Achse 24 des Leitungsrohres hindurch verläuft. Diese gedachte Ebene 22 beschreibt dabei die der Frontplatte 4 abgewandte Seitenfläche 26 je eines Zwischenstegs 28, der unter einem rechten Winkel an die der Frontplatte 4 benachbarten Enden der Seitenstege 10 anschliesst und als gerader Steg parallel zur Frontplatte 4 verläuft und direkt in die Wandung des Leitungsrohres 2 einmündet.
Der Stegansatz 20 hat eine grössere Stärke als die Stärke der Stege 8, 10 und 12 sowie die Stärke der Frontplatte 4. Vor zugsweise ist dabei die Stärke doppelt so gross oder grösser als die Stärke der Stege der Steganordnung 6.
Bei Verwendung solcher Profilrohre in Wärmetauschern für die Raumheizung verlaufen zweckmässig Profilrohre der beschriebenen Art in mehrfacher Anordnung nebeneinander vertikal derart, dass zwischen ihren Frontplatten 4jeweils ein kleiner Spalt verbleibt und die Kammer zwischen benachbarten Seitenstegen 12 benachbarter Wärmetauschrohre 48 etwa den gleichen Querabstand b hat wie die Seitenstege der Steganordnung eines einzigen Profilrohres.
Die Steganordnung 6 weist dann zweckmässig am oberen und am unteren Ende jedes Wärmetauschrohres 48 entweder einen rechteckigen stirnseitigen Ausschnitt 34 oder eine entsprechende Ausnehmung auf, in welcher ein Verteilrohr 36 von oben bzw. von der Seite her eingeschoben werden kann.
Derartige Verteilrohre 36 verlaufen horizontal parallel zur Oberkante 38 bzw. Unterkante der Frontplatte 2. Wie dargestellt, können die Verteilrohre einen zylindrischen Innenquerschnitt und eine quadratische - oder rechteckige - Aussenform haben. Die der Steganordnung 6 zugewandte Aussenseite des Verteilrohres 36 kann dabei auf dem Grund 40 des Ausschnittes bzw. der Ausnehmung 34 plan aufliegen, wie dies in Fig. 7b dargestellt ist.
Zweckmässig vermeidet man dabei sonst eine Berührung des Verteilrohres 36 mit der Frontplatte 4 sowie den achsferneren Bereichen der Steganordnung entsprechend den in Fig. Ib eingezeichneten Abständen einerseits zur Frontplatte 4 und andererseits zum unausgeschnittenen Bereich des zentralen Steges 8.
Wenn der Zusammenbau der Profilrohre mit den Verteilrohren erfolgt ist, dienen die Stege der Steganordnung 6 gemeinsam mit der Frontplatte 4 als Verrippung des Leitungsrohres 2. Die einzelnen Stege können daher auch als Rippen bezeichnet werden.
Zur mechanischen Befestigung des Verteilrohres 36 am jeweils als Wärmetauschrohr 48 dienenden Profilrohr dient ein Fortsatz 50, welcher von der dem Wärmetauschrohr 48 zugewandten Flachseite des Verteilrohres 36 rechtwinklig und geradlinig ausgeht. Der Fortsatz 50 ist ursprünglich Teil eines kontinuierlich mit dem Verteilrohr 36 stranggepressten Seitenstegteils des Verteilrohres, und dessen nicht benötigte Bereiche sind ausgestanzt, so dass nur noch beidseitig der Abzweigung 44 des Verteilrohres 36je ein Lappen des Fortsatzes 50 übrigbleibt.
Die gezeigte Ausführungsform der Fig. 7 hat folgende Besonderheiten:
Der Fortsatz 50 ist in zwei zueinander parallele und längs des Verteilrohres 36 verlaufende Lappen 50a und 50b unterteilt, die zwischen sich einen ebenen Spalt bilden. Dessen Weite ist so bemessen, dass die Rippe 28 eines an das Verteilrohr 36 anzuschliessenden Wärmetauschrohres 48 formschlüssig aufgenommen wird. Vorzugsweise, aber nicht notwendig, kommt dabei das freie Ende der Rippe 28 am rechteckigen Körper des Verteilrohres 36 zur Anlage. Eine gedachte Ebene 22, die sich parallel zur Frontplatte 4 durch die Achse 52 des als Verteilrohr dienenden Verbindungsrohres 36 erstreckt, bildet hierbei zugleich die gedachte Mittelebene der Rippe 28 bzw. des Spalts zwischen den beiden vorzugsweise gleich dicken Lappen 50a und 50b des Fortsatzes 50.
Der der Frontplatte 4 benachbarte und zu ihr parallele Lappen 50a erstreckt sich weiter von dem Verteilrohr 36 fort als der näher zur offenen Seite der Steganordnung 6 gelegene Lappen 50b. Die Rippe weist eine Durchbrechung 58 auf, die von dem Lappen 50a überdeckt ist; der Lappen 50a erstreckt sich dabei noch weiter vom Verteilrohr 36 fort, als die Durchbrechung 58 der Rippe 28 reicht. Der andere Lappen 50b erstreckt sich nur teilweise, vorzugsweise bis zur Hälfte, über die Durchbrechung 58. Jedenfalls gilt diese Konfiguration im vormontierten Zustand gemäss Fig. 7b.
Zur Verbindung des Verteilrohres 36 mit dem jeweiligen Wärmetauschrohr 48 wird der über die Durchbrechung 58 ragende Bereich des Lappens 50b von der offenen Seite der Steganordnung 6 aus in die Durchbrechung hinein geschweisst und mit der Rippe 28 sowie dem Lappen 50a verschweisst. Unter Hinzufügung von Schweisszusatzmaterial kann man dabei gemäss Fig. 7c eine knopfartige Schweissverbindung 54 gewinnen, die an beiden Aussenseiten der Lappen 50a und 50b etwas gewölbt hervorsteht, nur geringfügig grössere Ausdehnung als die Durchbrechung 58 hat, massiv ist und deren Achse 56 mit der Achse 56 der Durchbrechung 58 zusammenfällt.
Die Lappen 50a und 50b verlaufen ebenso wie die Rippe 28 im vormontierten Zustand vertikal. Aus Symmetriegründen ist es zweckmässig, wenn gemäss Fig. 7aje eine Durchbrechung 58 in den Rippen 28 zu beiden Seiten des Leitungsrohres 2 vorgesehen ist, dort entsprechend je zwei Lappen 50a und 50b angeordnet sind und entsprechend der obigen Darstellung zu beiden Seiten des Leitungsrohres 2 je eine Schweissverbindung 54 geschaffen ist.
Sinngemäss lässt sich die Verbindung auch bei abgewandelten Formen der Steganordnung schaffen, solange der Rippe 28 äquivalente Rippen oder Stege vorhanden sind.
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PATENT CLAIMS Heat exchanger with at least one distribution tube and with ribbed heat exchange tubes, each of which is connected next to one another with a cross-sectional area at branches of the distribution tube opening out on the circumference, a connection being formed between a rib of the respective heat exchange tube and a protruding extension of the distribution tube extending along the distribution tube, and the rib of the respective heat exchange tube extending parallel to the extension with overlap with the extension, characterized by a connection of the extension (50) to the rib (28) of the respective heat exchange tube (48) running parallel to this.
2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the connection is designed as a rivet connection (54) which extends both through the rib (28) and through the extension (50) (Fig. 6).
3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the connection (54) is designed as a punctiform weld.
4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rib (28) provided with the connecting means runs essentially along an imaginary common plane of the axes (24) of the heat exchange tubes (48).
5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the imaginary plane describes an interface (26) of the rib (28) and extension (50).
6. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, with front plates of the heat exchange tubes running along the distribution tube, characterized in that the side of the web arrangement (6) of the respective heat exchange tube (48) facing away from the front panel (4) is open.
7. Heat exchanger according to claims 5 and 6, characterized in that the interface (26) is the side surface of the rib (28) of the respective heat exchange tube (48) facing away from the front plate (4).
8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cross-sectional areas (40) of the heat exchange tubes (48) adjoining the branches (44) of the distribution tube (36) are set back relative to their adjacent end faces in such a way that the distribution tube ( 36) runs embedded in the ends of the heat exchange tubes.
9. Heat exchanger according to one of claims 1 or 3 to 8, in which the connection is a welded connection, characterized in that the extension (50) has two tabs (50a, 50b) which have between them the rib (28) of the respective heat exchange tube (48), and that the weld connection (54) connects the two tabs (50a, 50b) through the rib (28).
10. Heat exchanger according to claim 9, characterized in that the imaginary central plane (22) of the rib (28) extends through the axis (52) of the distribution pipe (36).
11. The heat exchanger according to claim 9 or 10, characterized in that the two tabs (50a, 50b) have different distances from the distribution pipe (36) and that the welded connection (54) starts from the edge of the tab (50a) with a smaller extension.
12. The heat exchanger according to claim 10 or 11, characterized in that the rib (28) is provided with an opening (58) which is covered by the one tab (50a) and over which the other tab (50b) only partially extends, and that the area of the last-mentioned flap (50b) projecting over the opening (58) is welded into the opening and welded to the first-mentioned flap (50a).
13. Heat exchanger according to claim 12, characterized in that the opening (58) is filled with welding filler material.
14. A method for producing the distribution pipe of a heat exchanger according to one of claims 1 to 13 by extrusion with integral molding of an extension running continuously along the distribution tube, characterized in that only a single extension is formed and this at least partially in the area of the support surfaces of the heat exchange tubes to be connected is removed.
15. The method according to claim 14, characterized in that the branches of the distribution tube are formed simultaneously with the removal of its extension.
16. Use of the heat exchanger according to one of claims 1 to 13 as a space heater.
The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1. In such heat exchangers, the heat exchange takes place between a mostly liquid, but possibly also gaseous, e.g. vaporous, first heat exchange fluid and a second heat exchange fluid acting on the outer ribbing of the heat exchange tubes, in the case of space heaters of the room air. The heat is exchanged, partly by heat radiation, partly by convection. Space heaters of this type are also known as radiators for room temperature control. Distribution pipes serve to supply the first heat exchange fluid to and / or to discharge it from the heat exchange pipes.
The heat exchanger is preferably arranged in such a way that the heat exchange tubes run parallel to one another vertically and are connected to a distribution tube at the top and bottom.
In the known heat exchanger, the rib running parallel to the extension runs in the common plane of the axes of the distribution pipe and the heat exchange pipes and engages in a groove running along the distribution pipe. Two extensions running along the distribution tube are provided in the distribution tube on both sides of this rib. These each engage in a groove on one rib of each heat exchange tube, which is perpendicular to the direction of extension of the distribution tube. From the side of the distribution pipe, this groove engagement is welded on the outside, for which purpose elaborate arc technology is to be provided. Furthermore, the protruding projections on the distribution pipes hinder the convective heat emission by narrowing the cross-section of the convection shafts.
If the heat exchanger can be seen from above, there is also an unsightly view of the structure due to the wide-area welding point. Furthermore, this type of welding is complex when distribution pipes have to be welded to both ends of the heat exchange pipes and therefore have to be welded either from both ends of the heat exchange pipes or the welding has to be carried out in two stages, with the heat exchanger moving between the stages 1800 is to be turned.
The object of the invention is therefore to provide such an arrangement between the distribution pipe (s) and heat exchange pipes without loss of the quality of the connection, in particular also a welded connection, in which, for the assembly of the heat exchanger, work is also only carried out from one side with two distribution pipes, e.g. needs to be welded, and the necessary connection
places are provided in an aesthetically harmless area.
This object is achieved according to the invention in a generic heat exchanger according to the characterizing part of claim 1. The invention makes it possible to use the rib on the heat exchanger tube which is already present in the generic heat exchanger and which overlaps parallel to the extension of the distributor tube on the heat exchanger tube for the connection. It becomes unnecessary to form two parallel extensions on the distribution pipe; rather, one can make do with a single extension per heat exchange tube, which is sufficiently close to the connection along the distribution tube along the corresponding rib on the heat exchange tube to create the connection. Furthermore, since the connection can be made from the rear of the heat exchanger, it is also unnecessary for heat exchangers with distribution tubes at both effective ends of the heat exchange tubes to have to make the connection from different sides.
In the borderline case, one can even make do with a single connection point at the connection between the heat exchange pipe and the distribution pipe.
Since a connection is to be made between two components lying one behind the other and not, as in the known case, between two intersecting components, it is possible to work with simpler connection technology, in particular welding technology, and in particular also to avoid extensive external welding points. The connection points can moreover be arranged in the inner area of the heat exchanger in such a way that they are largely covered by the distribution pipe, even when there is no frontal cladding on the heat exchanger.
It is advantageous to design the welding point both through the rib and through the extension.
A riveted joint according to claim 2 or the formation of a welding point according to claim 3 are particularly suitable for this.
As in the case of the generic heat exchanger, each heat exchange tube can be provided with a rib which runs essentially along an imaginary common plane of the axes of the heat exchange tubes. Unlike the known heat exchanger, however, this rib is the rib that is used for the connection.
In the known generic heat exchanger, the imaginary plane describes the median plane of the rib in question. Instead, it is preferably provided according to the invention that the imaginary plane describes an interface of the rib and the extension. This interface can be a contact surface. Within the scope of the invention, however, it is generally also possible, although not to the same extent preferred, that there be some distance between the rib and the extension, as long as a perfect connection, in particular welding, is possible. The technologies that make this possible are known per se and require no further explanation here.
The arrangement of the interface mentioned has the advantage that the effective loading area of the connection lies in the common plane of the axes of the heat exchange tubes and the distribution tube or the distribution tubes, so that undesired torque loads on the connection points can be kept to a minimum or even avoided entirely.
The arrangement described is particularly preferably provided in those heat exchangers in which there are front plates of the heat exchange tubes which run along the distribution tube. This is already the case with the known heat exchange tubes of the generic type; there, however, the side of the ribbing of the respective heat exchange tube facing away from the front plate is closed by a rear plate running parallel to the front plate. Instead of the possibility also given to make such a back plate detachable from the rest of the heat exchange tube (cf. also DE-OS 2314 159) or to provide the back plate with recesses. through which a welding device can intervene. According to the invention, it is preferably provided that the side of the ribbing of the respective heat exchange tube facing away from the front plate is designed to be open.
Such an arrangement is known per se in heat exchange tubes without disclosing a weld between the heat exchange tube and the distribution tube (DE-OS 2 412 735).
In such cases, it is expedient if the boundary surface defining the welding plane or other connection plane, which coincides with the imaginary common plane of the axes of the heat exchange pipes and thus usually also the axis of the distribution pipe. is the side surface of the rib of the respective heat exchange tube facing away from the front plate.
It is not necessary for the distribution pipe or the distribution pipes to be placed on the free ends of the heat exchange pipes in order to carry out the invention. Rather, in a manner known per se, within the scope of the invention, the cross-sectional areas of the heat exchange tubes adjoining the branches of the distribution tube can be reset relative to their adjacent end faces in such a way that the distribution tube is embedded in the ends of the heat exchange tubes.
Known role models show both the possibility of providing an open slot in the end faces of the heat exchange tubes, into which the distribution tube is inserted in the axial direction of the heat exchange tubes, or the possibility of forming closed recesses at the ends of the heat exchange tubes. into which the distribution pipe is first inserted from the side before it is sealed with its lateral branches and placed on free ends of the line pipes of the heat exchange pipes and then fixed. The connection according to the invention discussed in detail is used here for fixing.
In order for the connection to be a welded connection, in order to obtain a welded connection which is particularly torsionally rigid with respect to the rotation of the distribution pipe relative to the heat exchange pipes, the features of claim 9 are provided. By accommodating the rib of the respective heat exchange tube between the two tabs of the extension, the respective distribution tube to the respective heat exchange tubes can already be held against rotation from the outset, so that the welded connection only has to assume partial functions of the overall connection.
In an extreme case, the appropriate spatial assignment of the parts of the welded joint to be connected can only be used to prevent the connecting pipe from shifting in the axial direction of the heat exchange pipes, while the other five degrees of freedom of translation and rotation can be fixed by positive locking.
Because of the two-sided encirclement of the rib of the respective heat exchange tube by both lobes, the arrangement according to claim 10 is expedient here in order to keep the effect of any torsional moments that may still occur to a minimum on the welded joint or even to switch it off entirely.
If, according to claim 11, the one flap extends less far from the distribution pipe than the other, it is expedient to then let the welded connection start from the edge of the flap with a smaller extension.
As a result, it is not necessary to weld through this flap on the side of the flap with a smaller extension, but it is only necessary to include the edge of the flap in the weld. This facilitates the welding work from one side, although the rib is encompassed by rags on both sides.
It should also be borne in mind that you save welding time and heating effort if you do not need to weld the rag. This applies all the more to further development of this idea according to claim 12, since it is no longer necessary to weld directly through the material of the rib.
Overall, this results in less heating of the welding zone, a better limitation of the welding area, a more uniform heating of the flaps and the rib, a visual inspection of the welding of the flap with a greater extension from the connecting tube away from the side facing away from the welding side, and a control the quality of the welding in the opening area relative to the rib, whereby one expediently, but not necessarily, works with a welding filler material and then, within the meaning of claim 13, the cross-sectional reduction of the rib in the area of the opening through the addition of welding filler material is more or less completely reversed by filling can.
A preferred embodiment of the heat exchanger described is its use as a space heater.
Already in the generic heat exchanger, the distribution pipe has been manufactured by extrusion with integral molding of an extension that runs continuously along the distribution pipe. More specifically, two such extensions formed at a mutual distance on one side of the distribution tube have been formed. Within the scope of the invention, it is only necessary to provide such an extension. In the known distribution pipe, the two extensions are arranged eccentrically with respect to the heat exchange pipes. In the context of the invention, it is more expedient to arrange the extensions at least largely centered on the common plane of the heat exchange tubes. Then this single extension is expediently at least partially removed at least to the area of the cross-sectional areas of the heat exchange tubes to be connected.
This removal preferably takes place at the same time as the branches of the distribution pipe are formed with two tools, a drilling tool and a punching tool, which work in synchronism along the stepwise advanced collecting pipe at a distance from adjacent heat exchange pipes.
The invention is explained in more detail below with the aid of schematic drawings using several exemplary embodiments. Show it:
Figure 1 is an end view of a first profile tube for heat exchangers, in particular space heaters.
FIG. 2 shows an end view of a first modification of the profile tube according to FIG. 1;
FIG. 3 shows an end view of a header pipe that can be connected to one of the profile tubes according to FIG. 1 or 2; FIG.
FIG. 4 shows a partially sectioned side view of the collecting tube according to FIG. 3;
5 shows a cross section through a heat exchanger in which a profile tube according to FIG. 1 is connected to a header tube according to FIGS. 3 and 4 and which serves as a space heater;
FIG. 6 shows a top view of the heat exchanger according to FIG. 5; such as
7a shows an alternatively modified representation of FIG. 1;
;
FIG. 7b shows a modified illustration of the embodiment from FIG. 5 in a state before the welded connection is established; FIG. and
7c shows a detail from FIG. 7b in the state after the welded connection has been established.
The profile tubes according to FIGS. 1 and 2 initially agree in the following:
A conduit pipe 2 for a heat exchange fluid, in particular heating water or heating steam, is provided with heat-conducting ribbing in the form of webs or ribs. These webs form a flat front plate 4 which extends along one side of the line pipe 2 and a web arrangement 6 which is open towards the opposite side of the line pipe 2. This has a straight central web which extends from the line pipe 2 and extends at a right angle to the front plate 4 8, whose center plane extends through the axis of the conduit 2 and which emerges directly from the conduit 2.
Two straight side webs 10 and 12 each extend on both sides of the central web 8 parallel to this and at equal distances b from one another.
The central web 8 and the side webs 10 and 12 have the same distance a between the front plate 4 and its free ends 14 on the side of the conduit 2 facing away from the front plate 4; the free ends 14 lie in a plane parallel to the front plate 4 and describe the open side of the web arrangement 6.
The ratio a: b is in the range between 10: 1 and 2: 1 and is preferably about 3: 1. In this preferred case, the axis of the conduit 2 is expediently about a third of the length a from the front plate 4 (cf.
the dimensions in FIGS. 1 to 3). The outer diameter of the conduit 2 is expediently the same or slightly smaller than the distance b between the webs.
The front plate 4 protrudes on both sides by a little less than half the dimension b beyond the side web 12, which is further from the webs 10, 12 of the central web. The outer edges 18 of the front plate 4 formed on the protrusions 16 of the front plate 4 relative to the respectively adjacent side web 12 run parallel to the conduit 2.
The profile tubes of FIGS. 1 to 3 differ in the following:
In the embodiment according to FIG. 1, the line pipe 2 is connected to the front plate via a straight web extension 20 running in the plane of the central web 8.
The side webs 10 adjacent to the conduit 2 extend from their ends 14 only slightly beyond an imaginary plane 22 which runs parallel to the front plate 4 through the axis 24 of the conduit. This imaginary plane 22 describes the side surface 26 facing away from the front plate 4, each of an intermediate web 28, which connects at a right angle to the ends of the side webs 10 adjacent to the front plate 4 and runs as a straight web parallel to the front plate 4 and directly into the wall of the conduit 2 flows into.
The web extension 20 has a greater thickness than the thickness of the webs 8, 10 and 12 and the thickness of the front plate 4. The thickness is preferably twice as large as or greater than the thickness of the webs of the web arrangement 6.
The embodiment according to FIG. 1 shows heat conduction advantages because of the direct connection of the side webs 10 adjacent to the central web 8 to the line pipe 2.
The embodiment of FIG. 2 shows a variant of the embodiment of FIG. 1. In this variant, the web extension 20 is replaced by straight extensions 30 of the side webs 10 adjacent to the central web 8, while maintaining the intermediate webs 28, at a right-angled confluence with the front plate 4. In this case, an additional ring-enclosed convection shaft 32 is formed between the front plate 4, the extensions 30, the intermediate webs 28 and the conduit 2.
When using such profile tubes according to FIGS. 1 or 2 in heat exchangers for space heating, profile tubes of the type described expediently run vertically in a multiple arrangement such that a small gap remains between their front plates 4 and the chamber between adjacent side webs 12 of adjacent heat exchange tubes approximately the has the same transverse distance b as the side webs of the web arrangement of a single profile tube.
The web arrangement 6 then expediently has at the upper and at the lower end of each heat exchange tube either a rectangular front cutout 34 or a corresponding recess in which a distribution tube 36 can be inserted from above or from the side.
Such distribution pipes 36 run horizontally parallel to the upper edge or lower edge 38 of the front plate 2. As shown, the distribution pipes can have a cylindrical inner cross section and a square - or rectangular - outer shape. The outside of the distribution tube 36 facing the web arrangement 6 can lie flat on the base of the cutout or the recess 34, as shown in FIG. 5. It is useful to avoid contact of the distribution pipe 36 with the front plate 4 and the regions of the web arrangement remote from the axis corresponding to the distances shown in FIG. 5 on the one hand to the front plate 4 and on the other hand to the uncut area of the central web 8.
The contact surface of the web arrangement 6 is designated by 40 (FIG. 5), the contact surface of the distribution tube 36 on the respective profile tube is designated by 42 (FIG. 4).
It can be seen in FIG. 4 that the distribution tube 36 has a branch 44 which opens out on the circumference, the axis of which is common to the axis 26 of the profile tube serving as a heat exchange tube and serves to establish communication of the distribution tube with the heat exchange tubes. On the face of the distribution pipe 36 opposite the face of the respective conduit 2 of the profiled pipe, an annular groove 46 is recessed for receiving a sealing ring (not shown), which cooperates with the flat face of the conduit 2 of the profiled pipe to be connected.
When assembly of the profiled tubes with the distribution tubes has taken place, the webs of the web arrangement 6 together with the front plate 4 serve as ribbing of the conduit tube 2. The individual webs can therefore also be referred to as ribs.
For the mechanical fastening of the distribution tube 36 to the profile tube of the embodiment of FIG. 1, each serving as a heat exchange tube 48, and analogously to FIG. 2, an extension 50 is used, which extends from the flat side of the distribution tube 36 facing the heat exchange tube 48 at right angles and in a straight line. From the dashed representation of FIG. 4 it can be seen that the extension 50 was originally part of a side web part 50a of the distribution pipe which was continuously extruded with the distribution pipe 36 and the areas thereof which were not required are punched out, so that the branch 44 of the distribution pipe 36 is only on each side Tab of the extension 50 remains.
3, the one side surface of the flat extension 50 runs in an imaginary plane which runs through the axis 52 of the distribution tube 36 and in the assembled state coincides at least approximately with the side surface 26 of the rib of the heat exchange tube formed by the intermediate web 28. This makes it possible to arrange the two tabs of the extension 50 and the intermediate web 28 of the profile shape according to FIG. 1 (shown) or FIG. 2 directly next to one another in the vertical plane 26 and to connect them from the open side of the web arrangement 6. 5 shows a point-like connection means 54, which can be a rivet, a spot weld or another connection, also a weld of another kind, as the connection means penetrating both the extension 50 and the intermediate web 28.
For reasons of symmetry, it is expedient if each distribution tube 36 is connected to both intermediate webs 26 by a separate tab of the extension 50 and a point-like connection point 54. The axis 56 of the respective connecting means is shown in FIG. 1 and in FIG. 5 and should be thought accordingly in FIG. 2.
In the modified embodiment according to FIG. 7c, the following initially agrees with FIG. 1:
A conduit pipe 2 for a heat exchange fluid, in particular heating water or heating steam, is provided with heat-conducting ribbing in the form of webs or ribs. These webs form a flat front plate 4 which extends along one side of the line pipe 2 and a web arrangement 6 which is open towards the opposite side of the line pipe 2. This has a straight central web which extends from the line pipe 2 and extends at a right angle to the front plate 4 8, whose center plane extends through the axis of the conduit 2 and which emerges directly from the conduit 2.
Two straight side webs 10 and 12 each extend on both sides of the central web 8 parallel to this and at equal distances b from one another.
The central web 8 and the side webs 10 and 12 have the same distance a between the front plate 4 and its free ends 14 on the side of the conduit 2 facing away from the front plate 4; the free ends 14 lie in a plane parallel to the front plate 4 and describe the open side of the web arrangement 6.
The ratio a: b is in the range between 10: 1 and 2: 1 and is preferably about 3: 1. In this preferred case, the axis of the conduit 2 is expediently about a third of the length a from the front plate 4 (cf.
the dimensions in Fig. 1). The outer diameter of the conduit 2 is expediently the same or slightly smaller than the distance b between the webs.
The front plate 4 protrudes on both sides by a little less than half the dimension b beyond the side web 12, which is further from the webs 10, 12 of the central web. The outer edges 18 of the front plate 4 formed on the protrusions 16 of the front plate 4 relative to the respectively adjacent side web 12 run parallel to the conduit 2.
The conduit 2 is connected to the front plate via a straight web extension 20 running in the plane of the central web 8. The side webs 10 adjacent to the conduit 2 extend from their ends 14 only slightly beyond an imaginary plane 22. which runs parallel to the front plate 4 through the axis 24 of the conduit. This imaginary plane 22 describes the side surface 26 facing away from the front plate 4, each of an intermediate web 28, which connects at a right angle to the ends of the side webs 10 adjacent to the front plate 4 and runs as a straight web parallel to the front plate 4 and directly into the wall of the conduit 2 flows into.
The web extension 20 has a greater thickness than the thickness of the webs 8, 10 and 12 and the thickness of the front plate 4. Before, the thickness is preferably twice as large or greater than the thickness of the webs of the web arrangement 6.
When using such profile tubes in heat exchangers for space heating, profile tubes of the type described advantageously run vertically in a multiple arrangement next to one another in such a way that a small gap remains between their front plates 4 and the chamber between adjacent side webs 12 of adjacent heat exchange tubes 48 has approximately the same transverse distance b as the side webs the web arrangement of a single profile tube.
The web arrangement 6 then expediently has at the upper and at the lower end of each heat exchange tube 48 either a rectangular front cutout 34 or a corresponding recess in which a distribution tube 36 can be inserted from above or from the side.
Such distribution pipes 36 run horizontally parallel to the upper edge 38 or lower edge of the front panel 2. As shown, the distribution pipes can have a cylindrical inner cross section and a square - or rectangular - outer shape. The outside of the distribution tube 36 facing the web arrangement 6 can lie flat on the base 40 of the cutout or the recess 34, as shown in FIG. 7b.
Expediently, contact of the distribution tube 36 with the front plate 4 and the regions of the web arrangement remote from the axis corresponding to the distances shown in FIG. 1b are avoided on the one hand to the front plate 4 and on the other hand to the uncut area of the central web 8.
When assembly of the profiled tubes with the distribution tubes has taken place, the webs of the web arrangement 6 together with the front plate 4 serve as ribbing of the conduit tube 2. The individual webs can therefore also be referred to as ribs.
For the mechanical fastening of the distribution tube 36 to the profile tube each serving as the heat exchange tube 48, an extension 50 is used, which extends from the flat side of the distribution tube 36 facing the heat exchange tube 48 at right angles and in a straight line. The extension 50 is originally part of a side web part of the distribution tube which is continuously extruded with the distribution tube 36, and the regions thereof which are not required are punched out, so that only on both sides of the branch 44 of the distribution tube 36 there is a tab of the extension 50.
The embodiment shown in FIG. 7 has the following special features:
The extension 50 is divided into two flaps 50a and 50b which are parallel to one another and run along the distribution tube 36 and form a flat gap between them. Its width is dimensioned such that the rib 28 of a heat exchange tube 48 to be connected to the distribution tube 36 is received in a form-fitting manner. Preferably, but not necessary, the free end of the rib 28 comes to rest on the rectangular body of the distribution tube 36. An imaginary plane 22, which extends parallel to the front plate 4 through the axis 52 of the connecting pipe 36 serving as a distribution pipe, also forms the imaginary central plane of the rib 28 or the gap between the two preferably equally thick tabs 50a and 50b of the extension 50.
The flap 50a adjacent to the front plate 4 and parallel to it extends further from the distribution pipe 36 than the flap 50b located closer to the open side of the web arrangement 6. The rib has an opening 58 which is covered by the tab 50a; the tab 50a extends further from the distribution pipe 36 than the opening 58 of the rib 28 extends. The other tab 50b extends only partially, preferably up to half, over the opening 58. In any case, this configuration applies in the preassembled state according to FIG. 7b.
To connect the distribution pipe 36 to the respective heat exchange pipe 48, the area of the tab 50b projecting through the opening 58 is welded into the opening from the open side of the web arrangement 6 and welded to the rib 28 and the tab 50a. With the addition of welding filler material, a button-like welding connection 54 can be obtained according to FIG the opening 58 coincides.
The flaps 50a and 50b, like the rib 28, run vertically in the preassembled state. For reasons of symmetry, it is expedient if an opening 58 is provided in the ribs 28 on both sides of the conduit 2, as shown in FIG Welded connection 54 is created.
Analogously, the connection can also be created with modified forms of the web arrangement, as long as the rib 28 has equivalent ribs or webs.