DE102005012754A1 - Wärmetauscherelemente und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

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Abstract

Wärmetauscherelemente und Verfahren zur ihrer Herstellung.

Description

  • Die Erfindung betrifft mediumdurchflossene Wärmetauscherelemente sowie aus derartigen Elementen bestehende Wärmetauscherdecken und -wände oder Fußböden aber auch Solarkollektoren und Heiz- bzw. Kühlregister.
  • Für Wärmetauscherdecken die zum Kühlen aber auch zum Heizen bestimmt sein können, sind verschiedenste Ausführungen von Wärmetauscher- und Kontaktelementen bekannt. Eines der Grundprobleme derartiger Wärmetauscherelemente ist stets die Sicherstellung guten Wärmeübergangs zwischen dem mediumdurchflossenen Wärmeträger und der Deckenplatte. Es sind gattungsgemäße Wärmetauscherelemente aus der DE 295 12 308 bekannt, wobei auf der einem zu kühlenden Raum abgewandten Rückseite der Verkleidung in parallelem Abstand Metallprofile festgeklebt sind, die einen Kühlkanal umklammern, der mäanderförmig über die Grundfläche der Verkleidungsplatte verläuft.
  • Bei einer weiteren bekannten Kühlvorrichtung aus der DE 197 48 739 handelt es sich um eine Deckenverkleidung aus kassettenförmigen Platten mit einem rasterförmigen System aus Verteilerrohren und Registerrohren für ein Heiz- oder Kühlmedium und mit Kontaktschienen für den Wärmeübergang zwischen den Registerrohren und den Platten, wobei die Kontaktschienen einerseits mit einem Kopfabschnitt die Registerrohre bereichsweise von unten umfassen und andererseits mit einem eine ebene Unterfläche aufweisenden Fußabschnitt an den Platten anliegen, und wobei die Platten mittels Haltemagneten an die ebene Unterfläche der Kontaktschiene angezogen sind.
  • Die DE 195 40 770 offenbart ein Kühldeckenelement aus einer Blechplatte und einer darauf mäanderförmig über die Grundfläche geführten Rohrleitung die in Sicken der Blechplatte eingelassen und darin festgehalten sind.
  • Eine große Zahl weiterer Patentschriften befasst sich mit der Befestigung von Wärmetauscherrohren und -profilen auf der Deckenverkleidungsplatte durch kleben, klemmen und stecken. Allen Lösungsvorschlägen ist gemein, daß sie das Grundproblem der Gewährleistung des guten Wärmeübergangs zwischen Wärmeträger und Deckenplatte nicht befriedigend gelöst haben.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, Wärmetauscherelemente so herzustellen, daß ein optimaler wärmeleitender Kontakt zwischen Wärmetauscherrohren und deren Deckplatten sowie ein mechanisch stabiler Verbund bei guter Korrosionsfestigkeit gegeben ist.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren wie es in den Ansprüchen gekennzeichnet ist sowie die angegebenen Wärmetauscherelementen gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere die Verwendung perforierter Metallplatten, Gittermatten, Metallgewebe, Drahtgeflechte, Streckgitter und Streckmetallplatten aus Stahl als Zwischenlage oder Deckplatten.
  • Besondere Gestaltungsmöglichkeiten bietet die Verwendung von Streckmetallplatten. Durch deren gezielte Streckung kann die Geometrie der Maschen und damit der Wärmedurchgang beeinflußt werden. Die Verformung der vorzugsweise flachgewalzten Streckmetallplatten durch profilieren, tiefziehen, prägen und ähnliche an sich bekannte Umformprozesse führt zu mehr oder weniger stark strukturierten Platten die den Verbundplatten spezifische Eigenschaften verleihen.
  • Die verformten Streckmetallplatten können Noppenprofile, Wellenprofile, Waben etc. aufweisen und einfach oder mehrfach übereinander angeordnet sein. Werden sie mehrfach übereinander angeordnet kann es vorteilhaft sein wenn sie sich kreuzende Wellenrichtungen bzw. Maschenrichtungen aufweisen.
  • Der Plattenverbund des Wärmetauscherelementes wird dadurch bewirkt, daß nach einer Vorbehandlung, die aus einer sauren oder auch alkalischen Entfettung, optional einer zusätzlichen Beize zur Rostentfernung und meist auch einer Flußmittelbehandlung besteht, die fixierten Teile in flüssiges Metall, beispielsweise auf etwa 450°C erhitztes Zink, getaucht werden. An den Kontaktstellen der Teile untereinander entstehen Brücken aus Metall und an den Phasengrenzen Legierungen die eine haftfeste Schicht bilden. Die Tauchzeit beträgt nur wenige Sekunden und danach kann mit Wasser abgeschreckt werden. Durch diese, auch Feuerverzinkung genannte, chemische Metallabscheidung entsteht in sehr kurzer Zeit ein mechanisch stabiler Verbundkörper mit gutem Korrosionsschutz und sehr gutem Wärmeübergang.
    •
  • Einige schematisierte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt
  • 1 eine Detailansicht eines Wärmetauscherelementes,
  • 2 einen Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement nach 1,
  • 3 eine Draufsicht auf ein Wärmetauscherelement,
  • 4 einen Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement nach 3,
  • 5 eine Draufsicht auf ein Wärmetauscherelement,
  • 6 einen Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement nach 5,
  • 7 eine Draufsicht auf ein Wärmetauscherelement,
  • 8 einen Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement nach 7,
  • 9 eine Draufsicht auf ein Wärmetauscherelement,
  • 10 einen Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement nach 9,
  • 11 eine Draufsicht auf ein Wärmetauscherelement,
  • 12 einen Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement nach 11,
  • In 1 ist ein Wärmetauscherelement dargestellt, wobei mediumdurchflossene Rohre 1 mit einer oberen Deckplatte 2 und einer unteren Deckplatte 3 zumindest teilweise bedeckt sind. Die vorzugsweise aus Drahtgewebe oder Drahtgittermatten bestehenden Deckplatten 1, 2 können beidseitig gleich aber auch unterschiedlicher Art sein.
  • In 2 ist ein schematischer Querschnitt durch das Wärmetauscherelement von 1 gezeigt, mit einem mediumdurchflossenen Rohr 1 das beidseitig beplankt ist.
  • 3 zeigt ein Wärmetauscherelement bei dem Wärmetauscherrohre 5 einseitig von einer Platte 4 mit Wellenprofil bedeckt werden.
  • In 4 ist ein schematischer Querschnitt durch das Wärmetauscherelement von 3 gezeigt, mit einem mediumdurchflossenen Rohr 5 das einseitig mit einer Platte 4 mit Wellenprofil beplankt ist.
  • 5 zeigt ein Wärmetauscherelement bei dem zwei mediumdurchflossene Rohre 6, 7 miteinander erfindungsgemäß verbunden sind.
  • In 6 ist ein schematischer Querschnitt durch das Wärmetauscherelement von 5 dargestellt.
  • In 7 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement gezeigt, mit einem mediumdurchflossenen Rohr 13 das einseitig mit einer Streckgitterplatte 14 bestückt ist.
  • 8 zeigt schematisiert die Draufsicht auf ein Wärmetauscherelement dessen mediumdurchflossene Rohre 13 von einer Streckgitterplatte 14 bedeckt sind.
  • In 9 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement gezeigt, mit einem beidseitig mit Platten 11, 12 beplankten, mediumdurchflossenen Rohr 10.
  • 10 zeigt die schematische Darstellung eines Wärmetauscherelementes mit einem mediumdurchflossenen Rohr 10 das auf der Unterseite mit einer geschlossenen Platte 12 und auf der Oberseite mit einer mit Öffnungen versehenen Platte 11, die auch ein Lochblech sein kann, bedeckt ist. Die Ausführungen der Platten 11, 12 können beliebig miteinander kombiniert werden und unterschiedlichste Perforationsarten, Perforationsmuster und Perforationsgrößen aufweisen wobei natürlich auch alle anderen denkbaren Arten von Durchbrechungen in Form, Größe und Anzahl möglich sind.
  • In 11 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Wärmetauscherelement gezeigt, mit einem mediumdurchflossenen Rohr 8, das mit einer Struktur 9 die ein Gitterrost, ein Lamellengitter oder eine Wabenplatte etc. sein kann, bedeckt ist.
  • 12 zeigt die schematisierte Draufsicht auf ein Wärmetauscherelement nach 11 woraus ersichtlich ist, daß das mäanderformig gebogene, mediumdurchflossenen Rohr 8 mit den Rippen bzw. Lamellen der Struktur 9 verbunden ist.
  • Aus Kostengründen ist es günstig mit sogenanntem Grob- oder Feinblech ohne Oberflächenbehandlung zu arbeiten da durch die Feuerverzinkung außer dem Verbund der Teile auch ein Korrosionsschutz bewirkt wird.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Metallverbundelementes, bestehend aus mindestens einer Metallplatte und wenigstens einer darauf befestigten, durchströmbaren, metallischen Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der metallischen Teile durch Feuerverzinkung hergestellt wird.
  2. Durchströmbares, aus mindestens einer Metallplatte und wenigstens einer darauf befestigten, metallischen Leitung bestehendes Metallverbundelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der metallischen Teile durch Feuerverzinkung bewirkt ist.
  3. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte perforiert ist.
  4. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte ein Streckmetall ist.
  5. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte ein Drahtgeflecht ist.
  6. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte ein Drahtgewebe ist.
  7. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte eine Gittermatte ist.
  8. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte als Wabe ausgebildet ist.
  9. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte als Gitterrost ausgebildet ist.
  10. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte als Lamellenraster ausgebildet ist.
  11. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte ein Noppenprofil aufweist.
  12. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte ein stetiges Wellenprofil aufweist.
  13. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere stapelartig aufeinandergeschichtete Metallplatten mit zwischen ihnen angeordneten, durchströmbaren Leitungen durch Feuerverzinkung miteinander verbunden sind.
  14. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere stapelartig aufeinandergeschichtete, durchströmbare Leitungen durch Feuerverzinkung miteinander verbunden sind.
  15. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorteilhafterweise aus Streckmetall gebildete Metallplatte ein vorzugsweise stetiges Wellenprofil mit einer Neigung von etwa 30° aufweist.
  16. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Solarkollektor verwendet wird.
  17. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Energiezaun verwendet wird.
  18. Metallverbundelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bedachung oder Dachteil verwendet wird.
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