DE10011812B4

DE10011812B4 - Sonnenkollektor

Info

Publication number: DE10011812B4
Application number: DE10011812A
Authority: DE
Inventors: Werner Böhle; Sigurd Wenzler
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2020-03-11
Also published as: DE10011812A1

Abstract

Sonnenkollektor, bestehend aus zwei zueinander parallel erstreckten Vor- und Rücklaufrohren (1, 2), an die mehrere, ebenfalls zueinander parallele Röhrenkollektoren (3) mit ihren den Wärmeträger führenden Koaxialrohren (4, 4') zum einen im Rücklaufrohr (2) und zum anderen im Vorlaufrohr (1) mündend angeschlossen sind, wobei die Vor- und Rücklaufrohre (1, 2) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, in die die Röhrenkollektoren (3) mit ihren Koaxialrohren (4, 4') abgedichtet in Wanddurchgriffe der Baueinheit einschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücklaufrohr (2) mit gleichmäßig beabstandeten Schnellanschlußstutzen (5) für die darin abgedichtet einschiebbaren Koaxialrohre (4) versehen ist, zu welchen Schnellanschlußstutzen (5) axial fluchtend im Bereich zwischen den Vor- und Rücklaufrohren (1, 2) die Wanddurchgriffe in Form von Durchgriffskanälen (6) für die in diese Durchgriffe mit Schiebesitz einschiebbaren Vorlaufrohrteile (4') der Koaxialrohre (4) angeordnet und die eine Einheit bildenden Vor- und Rücklaufrohre (1, 2) einschließlich der Durchgriffskanäle (6) in Form eines hydro-formverpreßten oder in Form eines im...

Description

Die Erfindung betrifft einen Sonnenkollektor gemäß Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche 1 bis 3. Diese Oberbegriffe nehmen dabei Bezug auf die DE 25 42 989 C2 .

Einschlägige Sonnenkollektoren sind außerdem nach der DE 43 08 626 C1 bekannt. Die Koaxialrohre erstrecken sich dabei in einer nach außen dichten, transparenten, evakuierten Hülse. Der Wärmeträger strömt aus dem Rücklaufrohr in die mit ihm verbundenen äußeren, innerhalb der Hülse mit Absorbern versehenen Koaxialrohre der einzelnen Kollektoren ein und gelangt nach deren Passage und Wärmeaufnahme via innerer Koaxialrohre, die das Rücklaufrohr durchgreifen, in das Vorlaufrohr. Es handelt sich hierbei also um vom Wärmeträger direkt durchströmte Kollektoren im Gegensatz zu im Prinzip ähnlich aufgebauten Kollektoren, bei denen ein leicht verdampfbarer Wärmeträger einem Kondensator zugeführt wird, um dort seine Wärme an einen anderen Wärmeträger abzugeben. Hierzu sei auf die EP 0 109 716 und auch die EP 0 717 244 verwiesen.

Die Herstellung von Kollektoren der ersten Art, bei der also das innere Rohr der Koaxialrohre jedes Einzelkollektors das Rücklaufrohr durchgreift, um den erwärmten Wärmeträger in das Vorlaufrohr zu führen, ist wegen der Vielzahl der Anschlußstutzen und auch der Rohrdurchgriffe beträchtlich aufwendig, so daß man, und dies ist die momentane Praxis, die Führung des zu erwärmenden Mediums bei besonderer Anschlußnippelgestaltung unter Inkaufnahme einer entsprechenden Vielzahl von Lötanschlüssen bspw. mit biegsamen Rohrstücken jeweils direkt zum Rücklauf- und Vorlaufrohr vornimmt.

Was den Sonnenkollektor der eingangs genannten Art nach der DE 25 42 989 betrifft, so besteht dieser aus zwei zueinander parallel erstreckten Vor- und Rücklaufrohren, an die mehrere, ebenfalls zueinander parallele Röhrenkollektoren mit ihren den Wärmeträger führenden Koaxialrohren zum einen im Rücklaufrohr und zum anderen im Vorlaufrohr mündend angeschlossen sind, wobei die Vor- und Rücklaufrohre zu einer Baueinheit zusammengefaßt, in die die Röhrenkollektoren mit ihren Koaxialrohren abgedichtet in Wanddurchgriffe der Baueinheit einschiebbar sind. Bei dieser Baueinheit handelt es sich allerdings um ein verteilerkastenartiges, abdeckelbares, relativ komplexes Gebilde

Ausgehend von einem direkt durchströmbaren Sonnenkollektor der eingangs genannten Art, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellungskosten zu reduzieren, Dichtungsstellen zu minimieren und die Montagezeit für einen solchen Sonnenkollektor zu verkürzen.

Diese Aufgabe ist mit einem Sonnenkollektor der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die in den Kennzeichen der unabhängigen Patentansprüche 1 bis 3 angeführten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich nach den abhängigen Unteransprüchen, deren Merkmale in speziellen Beschreibungsteil im Einzelnen mit erläutert werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung sind die gestellten Forderungen nach Reduzierung der Herstellungekosten, Minimierung der Dichtungsstellen und Verkürzung der Montagezeiten erfüllt, da, abgesehen von der völlig separaten Herstellbarkeit der Einheit aus Vor- und Rücklaufrohren die Röhrenkollektoren nur noch in die Schnellanschlußstutzen des Rücklaufrohres einzuschieben sind, wobei die inneren, die äußeren Rohrteile der Koaxialrohre überragenden Rohrteile unter Passage der Durchgriffe automatisch im Vorlaufrohr ausmünden. Eine Abdichtung zwischen Durchgriffen und diese durchgreifenden inneren Rohrteilen ist dabei, wie sich gezeigt hat, nicht erforderlich, da in diesem Bereich nur ein enger Ringspalt vorliegt. Da die Röhrenkollektoren trotz Anbindung einerseits an das Rücklaufrohr und andererseits an das Vorlaufrohr lediglich einzuschieben sind, ist die Einheit aus diesen Rohren völlig unabhängig von den Röhrenkollektoren herstellbar und Lötungen zu derartigen Separatanschlüssen an die Vor- und Rücklaufrohre entfallen.

Von den möglichen Ausführungsformen der Einheit aus Vor- und Rücklaufrohren wird die bevorzugt, bei der diese Einheit nach dem sogenannten Hydro-Formpreßverfahren hergestellt wird, wobei das Ausgangswerkstück ein rohrförmiger, mehr oder weniger dünnwandiger, in etwa schon an die Endform angepaßter Blechformling ist.

Bei entsprechender Formwerkzeuggestaltung ist es aber auch möglich, die ganze Einheit in einem Stück aus einem geeigneten Kunststoff zu spritzen, wobei entweder das Formwerkzeug mit ziehbaren Kernen für die Vor- und Rücklaufrohre, die Schnellanschlußstutzen und die Durchgriffe versehen ist oder die Einheit im sogenannten und Kernausschmelzverfahren hergestellt wird, das auch anwendbar ist, wenn die Einheit aus einem dafür geeigneten Kunststoff gebildet werden soll.

Der erfindungsgemäße Sonnenkollektor wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen
1 perspektivisch und zum Teil aufgeschnitten den Anschlußbereich mehrerer Röhrenkollektoren an die eine Einheit bildenden Vor- und Rücklaufrohre;
2–4 teilweise im Schnitt und in Seitenansicht verschiedene Ausführungsformen des Sonnenkollektors;
5, 6 schematisch unterschiedliche Herstellungsmöglichkeiten der die Vor- und Rücklaufrohre bildenden Einheit;
7 teilweise im Schnitt und in Ansicht das Ende des Vorlauf- bzw. des Rücklaufrohres;
8 in Draufsicht des Ende des Vor- und des Rücklaufrohres und
9, 10 zwei Draufsichten auf unterschiedlich lange Einheiten von Vor- und Rücklaufrohren.
Der Sonnenkollektor besteht nach wie vor aus zwei zueinander parallel erstreckten Vor- und Rücklaufrohren 1, 2, an die mehrere, ebenfalls zueinander parallele Röhrenkollektoren 3 mit ihren den Wärmeträger führenden Koaxialrohren 4, 4' zum einen im Rücklaufrohr 2 und zum anderen im Vorlaufrohr 1 mündend angeschlossen sind.
Verwiesen wird hierzu auf 1, der gleichzeitig auch zu entnehmen ist, was die Erfindung ausmacht, daß nämlich von den beiden, eine zusammenhängende Einheit bildenden Vor- und Rücklaufrohren 1, 2 das Rücklaufrohr 2 mit gleichmäßig beabstandeten Schnellanschlußstutzen 5 für die darin abgedichtet einschiebbaren Koaxialrohre 4 versehen ist, zu welchen Schnellanschlußstutzen 5 axial fluchtend im Bereich zwischen den Vor- und Rücklaufrohren 1, 2 Durchgriffe 6 für die in diese Durchgriffe mit Schiebesitz einschiebbaren Vorlaufrohrteile 4' der Koaxialrohre 4 angeordnet sind.
Für die Herstellung der vorgenannten Einheit gibt es verschiedene Möglichkeiten, die stark schematisiert in den 2 bis 4 dargestellt sind, von denen aber die gemäß 4 bevorzugt wird, wonach die eine Einheit bildenden Vor- und Rücklaufrohre 1, 2 in Form eines hydro-formverpreßten Elementes ausgebildet sind. Das Hydro-Preßverfahren bedarf dabei keiner besonderen Erläuterung, da hinlänglich bekannt. Da hierbei von einem entsprechend bemessenen Rohrrohling ausgegangen wird, der zweckmäßig schon eine flach elliptische Querschnittsform hat, ergeben sich dabei die Schnellanschlußstutzen 5 beim "Aufblasen" zunächst als geschlossene Auswölbungen, deren Kappen 5' einfach abgeschnitten werden, wie mit strichpunktierter Linie in 4 angedeutet.
Gemäß 5 ist es aber auch möglich, zwei formidentische Schalen S zu pressen, diese gegeneinander zu legen und in den grob schraffierten Bereichen miteinander bspw. per Rollnahtschweißung fest zu verbinden.
Bei der ebenfalls möglichen Ausführungsform nach 6 besteht die Einheit aus einem einzig formverpreßten Blechzuschnitt, der dann anschließend, wie mit Pfeil P angedeutet unter Einlage eines Dorns D (strichpunktiert in 6) in die ausgeprägten Vorlaufrohrhälften zusammengefaltet, gegf. insgesamt möglichst fest verpreßt wird, wobei es genügen kann, gegf. nur die schnellanschlußseitigen Ränder R dicht zu verbinden und auch die stirnseitigen Ränder.
In diesem Falle sind also die eine Einheit bildenden Vor- und Rücklaufrohre 1, 2 aus einem formverpreßten Materialzuschnitt 8 gebildet, der um eine mittige, die äußere Mantellienie 9 des Vorlaufrohres 1 bildende Faltlinie 9' zusammengefaltet ist, und beide Zuschnitthälften 8' sind flüssigkeitsdicht in der Trennebene E miteinander verbunden.
Bezüglich der hier sogenannten Durchgriffe 6 für die inneren Rohrteile 4' der Koaxialrohre 4 und auch die Zusammenfassung der Vor- und Rücklaufrohre 1, 2 zu einer Einheit bestehen ebenfalls unterschiedliche Möglichkeiten. Bei der Ausführungsform gemäß 2 sind diese Durchgriffe 6 wie vorbeschrieben ausgebildet, wobei die Ausführungsform nach 2 bspw. aus Kunststoff besteht und die nach 3 aus geeignetem Blech (bspw. dünnes Edelstahl-, Cu- oder Messingblech).
Um die einfache Ausformung der Vor- und Rücklaufrohre 1, 2 an deren Enden nicht zusätzlich zu erschweren und unter Berücksichtigung evtl. besonderer Anschlußgegebenheiten, sind unter Verweis auf 1 und 7, 8 in den Enden 13 der Vor- und Rücklaufrohre 1, 2 Anschlußrohrstücke 14 eingesetzt, in die mit O-Ringen 15 bestückte Anschlüsse 16 eingeschoben sind.
Das gleiche abgedichtete Anschlußprinzip ist vorteilhaft auch für den Anschluß der Röhrenkollektoren 3 vorgesehen, wie dies aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, d.h., in die mit Anlageflanschen 17 versehenen Schnellanschlußstutzen 5 sind mit O-Ringen 15 versehene, an den Enden der äußeren Koaxialrohrteile 4'' angesetzte, mit entsprechenden Flanschen 17' versehene Einschubnippel 18 eingeschoben.
Ferner sind sowohl die Anschlüsse 16 an den Vor- und Rücklaufrohren 1, 2 als auch die Einschubnippel 18 der Röhrenkollektoren 3 mit aufschiebbaren Spannbügeln 19 oder Profilschellen an den eine Einheit bildenden Vor- und Rücklaufrohren 1, 2 festgelegt.
Die vorgesehen Ausbildung der äußeren Koaxialrohre 4'' in Form elastisch biegbarer Rohrstücke ist zwar bekannt, gewinnt aber im vorliegenden Zusammenhang insofern besondere Bedeutung, als damit keine starre Verbindung mehr zwischen den inneren Koaxialrohren 4' und den äußeren der Röhrenkollektoren 3 besteht, d.h., etwaigen axialen Fluchtabweichungen zwischen den Durchgriffen 6 und den Schnellanschlußstutzen 5, die zu Belastungen der Glashülsen der Röhrenkollektoren führen könnten, ist damit begegnet. Schutz dafür wird nur im vorliegenden Zusammenhang beansprucht.
Der Vollständigkeit halber sind in den 9, 10 Draufsichten auf aus den Vor- und Rücklaufrohren 1, 2 gebildete Einheiten (hier in aus Kunststoff gebildet) allerdings ohne angesetzte Röhrenkollektoren 3 dargestellt. Die Ausführungsform nach 10 unterscheidet sich dabei von der nach 9 dadurch, daß diese aus zwei Einheiten 20 zusammengesetzt ist. Die hydraulische Verbindung der Einheiten 20 erfolgt dabei durch entsprechend ausgebildete, o-ring-abgedichtete Verbindungsnippel 32. An den anschlußfernen Enden sind die Vor- und Rücklaufrohre 1, 2 im übrigen durch sinngemäß abgedichtete und ebenfalls mit Spannbügeln fixierte Verschlußnippel 31 verschlossen.

Claims

Sonnenkollektor, bestehend aus zwei zueinander parallel erstreckten Vor- und Rücklaufrohren (1, 2), an die mehrere, ebenfalls zueinander parallele Röhrenkollektoren (3) mit ihren den Wärmeträger führenden Koaxialrohren (4, 4') zum einen im Rücklaufrohr (2) und zum anderen im Vorlaufrohr (1) mündend angeschlossen sind, wobei die Vor- und Rücklaufrohre (1, 2) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, in die die Röhrenkollektoren (3) mit ihren Koaxialrohren (4, 4') abgedichtet in Wanddurchgriffe der Baueinheit einschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücklaufrohr (2) mit gleichmäßig beabstandeten Schnellanschlußstutzen (5) für die darin abgedichtet einschiebbaren Koaxialrohre (4) versehen ist, zu welchen Schnellanschlußstutzen (5) axial fluchtend im Bereich zwischen den Vor- und Rücklaufrohren (1, 2) die Wanddurchgriffe in Form von Durchgriffskanälen (6) für die in diese Durchgriffe mit Schiebesitz einschiebbaren Vorlaufrohrteile (4') der Koaxialrohre (4) angeordnet und die eine Einheit bildenden Vor- und Rücklaufrohre (1, 2) einschließlich der Durchgriffskanäle (6) in Form eines hydro-formverpreßten oder in Form eines im Kernschmelzverfahrens hergestellten Elementes ausgebildet sind.
Sonnenkollektor, bestehend aus zwei zueinander parallel erstreckten Vor- und Rücklaufrohren (1, 2), an die mehrere, ebenfalls zueinander parallele Röhrenkollektoren (3) mit ihren den Wärmeträger führenden Koaxialrohren (4, 4') zum einen im Rücklaufrohr (2) und zum anderen im Vorlaufrohr (1) mündend angeschlossen sind, wobei die Vor- und Rücklaufrohre (1, 2) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, in die die Röhrenkollektoren (3) mit ihren Koaxialrohren (4, 4') in Wanddurchgriffe der Baueinheit abgedichtet einschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücklaufrohr (2) mit gleichmäßig beabstandeten Schnellanschlußstutzen (5) für die darin abgedichtet einschiebbaren Koaxialrohre (4) versehen ist, zu welchen Schnellanschlußstutzen (5) axial fluchtend im Bereich zwischen den Vor- und Rücklaufrohren (1, 2) die Wanddurchgriffe in Form von Durchgriffskanälen (6) für die in diese Durchgriffe mit Schiebesitz einschiebbaren Vorlaufrohrteile (4') der Koaxialrohre (4) angeordnet und die eine Einheit bildenden Vor- und Rücklaufrohre (1, 2) einschließlich der Durchgriffskanäle (6) aus zwei identisch formverpreßten Halbschalen (7) gebildet und diese in ihrer Trennebene (E) flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind.
Sonnenkollektor, bestehend aus zwei zueinander parallel erstreckten Vor- und Rücklaufrohren (1, 2), an die mehrere, ebenfalls zueinander parallele Röhrenkollektoren (3) mit ihren den Wärmeträger führenden Koaxialrohren (4, 4') zum einen im Rücklaufrohr (2) und zum anderen im Vorlaufrohr (1) mündend angeschlossen sind, wobei die Vor- und Rücklaufrohre (1, 2) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, in die die Röhrenkollektoren (3) mit ihren Koaxialrohren (4', 4') in Wanddurchgriffe der Baueinheit abgedichtet einschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücklaufrohr (2) mit gleichmäßig beabstandeten Schnellanschlußstutzen (5) für die darin abgedichtet einschiebbaren Koaxialrohre (4) versehen ist, zu welchen Schnellanschlußstutzen (5) axial fluchtend im Bereich zwischen den Vor- und Rücklaufrohren (1, 2) die Wanddurchgriffe in Form von Durchgriffskanälen (6) für die in diese Durchgriffe mit Schiebesitz einschiebbaren Vorlaufrohrteile (4') der Koaxialrohre (4) angeordnet und die eine Einheit bildenden Vor- und Rücklaufrohre (1, 2) einschließlich der Durchgriffe (6) aus einem formverpreßten Materialzuschnitt (8) gebildet und dieser um eine mittige, die äußere Mantellienie (9) des Vorlaufrohres (1) bildende Faltlinie (9') zusammengefaltet und beide Zuschnitthälften (8') flüssigkeitsdicht in der Trennebene (E) miteinander verbunden sind.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die mit Anlageflanschen (17) versehenen Schnellanschlußstutzen (5) mit O-Ringen (15) versehene, an den Enden der äußeren Koaxialrohrteile (4'') angesetzte, mit entsprechenden Flanschen (17') versehene Einschubnippel (18) eingeschoben sind.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Enden (13) der Vor- und Rücklaufrohre (1, 2) Anschlußrohrstücke (14) eingesetzt sind, in die mit O-Ringen (15) bestückte Anschlüsse (16) eingeschoben sind.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß sowohl die Anschlüsse (16) als auch die Einschubnippel (18) der Röhrenkollektoren (3) mit aufschiebbaren Spannbügeln (19), Profilschellen od. dgl. an den eine Einheit bildenden Vor- und Rücklaufrohren (1, 2) festgelegt sind.
Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Koaxialrohrteile (4'') der Koaxialrohre (4) in Form elastisch biegbarer Rohrstücke ausgebildet sind.