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Die Erfindung betrifft ein Flächenwärmetauscherelement nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Derartige Flächenwärmetauscherelemente sind bekannt und weit verbreitet und werden von der Anmelderin seit langer Zeit entwickelt und vertrieben. Ein gattungsgemäßes Flächenwärmetauscherelement ist aus der
DE 20 2010 015 951 U1 bekannt. Bekannte Flächenwärmetauscherelemente weisen ein Rohrleitungssystem auf, welches mäanderförmig ausgebildet ist. Hier ist in der Regel vorgesehen, dass jedem Flächenwärmetauscherelement ein Zulauf und ein Ablauf zugeordnet ist. Mehrere Flächenwärmetauscherelemente können so seriell miteinander unter Bildung einer Kühldecke strömungstechnisch miteinander verbunden werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das bekannte Flächenwärmetauscherelement mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derartig weiterzuentwickeln, dass unter geringen Fertigungskosten vorteilhafte Strömungsverhältnisse erzielbar sind.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit denen des Kennzeichenteils, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zulauf und dem Ablauf wenigstens ein erster Leitungszweig und ein zweiter Leitungszweig angeordnet ist, wobei die beiden Leitungszweige parallel geschaltet sind, und wobei eine Verzweigungsstelle für die Leitungszweige und/oder eine Zusammenflussstelle für die Leitungszweige von einem Stutzen gebildet ist, der an seinem ersten Ende einen herkömmlichen Rohranschluss ausbildet, und der an seinem zweiten Ende eine Muffe ausbildet, die Endabschnitte der Leitungszweige übergreift.
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Das Prinzip der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, an dem Flächenwärmetauscherelement mehrere parallel geschaltete Leitungszweige vorzusehen und diese an einer Verzweigungsstelle und an einer Zusammenflussstelle unter Zuhilfenahme eines besonders ausgebildeten Stutzen miteinander zu verbinden. Der Stutzen weist jeweils ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. An dem ersten Ende ist der Stutzen von einem herkömmlichen Rohranschluss bereitgestellt oder bildet einen solchen aus oder geht in einen solchen herkömmlichen Rohranschluss über. An seinem zweiten Ende ist der Stutzen als Muffe ausgebildet. Die Muffe übergreift jeweils Endabschnitte der Leitungszweige. Anders ausgedrückt bildet der so ausgebildete Stutzen jeweils eine Verzweigungsstelle aus, an der sich ein herkömmlicher Rohranschluss auf die mehreren Leitungszweige verzweigt, oder eine Zusammenschlussstelle aus, an der die Leitungszweige zu einem herkömmlichen Rohranschluss zusammenfließen.
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Gemäß dem erfinderischen Prinzip wird durch die Anordnung mehrerer parallel geschalteter Leitungszweige und der vorgesehenen, von dem Stutzen gebildeten Verzweigungsstelle, auch ein strömungstechnischer Vorteil erreicht, da stromabwärts der durch den Stutzen gebildeten Verzweigungsstelle turbulente Strömungen erzeugt werden, die den Wärmeaustausch verbessern.
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Der Stutzen kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung von einem herkömmlichen Rohrabschnitt gebildet sein, der an seinem zweiten Ende radial aufgeweitet ist. Die Aufweitung kann beispielsweise derartig erfolgen, dass ein im Wesentlichen kreisförmiger Rohrquerschnitt in Folge radialer Aufweitung einem im Wesentlichen elliptischen oder ovalen Querschnitt angenähert wird. Die Aufweitung erfolgt beispielsweise unter Erhitzung und unter Zuhilfenahme eines geeigneten mechanischen radialen Aufweitwerkzeuges. Die Aufweitung muss derart erfolgen, dass die gebildete Muffe eine Querschnittsfläche aufweist, die so groß ist, dass sie eine Aufnahme der Endabschnitte der aufzunehmenden Leitungszweige ermöglicht.
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Die Anmelderin hat in Folge umfangreicher Untersuchungen festgestellt, dass ohne weiteres zwei, drei oder vier, gegebenenfalls auch noch mehr, Endabschnitte von entsprechenden Leitungszweigen von einer einzigen Muffe, die aus einem herkömmlichen Rohrabschnitt gebildet ist, aufgenommen werden können.
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Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Endabschnitte der Leitungszweige innerhalb der Muffe entlang eines Axialabschnittes parallel zu der Muffe verlaufen. Die Muffe und die Endabschnitte der Leitungszweige überdecken sich also, wobei entlang der axialen Überdeckung eine parallele Ausrichtung der Elemente relativ zueinander vorgesehen ist.
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Vorteilhafterweise bestehen der Rohrabschnitt und die Leitungszweige aus Kupfer.
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Weiter vorteilhaft wird in die Zwischenräume zwischen der Innenumfangsfläche der Muffe und den Außenumfangsflächen der Endabschnitte der Leitungszweige ein Lot eingebracht. Dieses Lot dient der Abdichtung der Innenräume von Muffe und Leitungszweigen gegenüber dem Außenraum. Das Lot bietet sich insbesondere an, wenn Rohrleitungssysteme aus Kupfer verwendet werden.
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Insbesondere im Falle der Verwendung alternativer Materialien für die Rohrleitungssysteme können andere aushärtbare Befestigungsfluide vorgesehen werden, um in die Zwischenräume eingebracht zu werden.
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Zwischen dem Zulauf und dem Ablauf können zwei oder drei oder vier oder mehr Leitungszweige angeordnet sein, und diese mehreren Leitungszweige können parallel geschaltet sein. Sämtliche Leitungszweige können mit ihrem jeweiligen Endabschnitt in der Muffe aufgenommen werden.
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Denkbar ist aber auch, dass mehrere derartiger Stutzen innerhalb eines Flächenwärmetauscherelementes in Serie geschaltet sind. Dies kann z. B. vorteilhaft möglich sein, wenn mehrere Verzweigungsstellen in Serie geschaltet sind. Gleichermaßen ist vorstellbar, dass zur Bereitstellung mehrerer in Serie geschalteter Zusammenflussstellen auch mehrere derartiger Stutzen auf der stromabwärtigen Seite Verzweigungsstellen in Serie geschaltet sind.
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Vorzugsweise liegen die Verzweigungsstelle und die Zusammenflussstelle, bzw. die mehreren Verzweigungsstellen und die mehreren Zusammenflussstellen innerhalb der Kontur der Trägerplatte. Damit liegen vorteilhafterweise auch die entsprechenden Stutzen innerhalb der Kontur der Trägerplatte.
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Das Flächenwärmetauscherelement ist vorzugsweise vorkonfektioniert und bildet ein Paneel aus, das Bestandteil einer Kühldecke ist, die in einem Gebäuderaum montierbar ist. Auf diese Weise können mehrere, im Wesentlichen gleich ausgebildete Flächenwärmetauscherelemente in Reihe geschaltet werden.
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Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenwärmetauscherelementes nach Anspruch 9. Eine wesentliche Besonderheit besteht darin, dass zunächst eine Befestigung des Rohrleitungssystems an der Trägerplatte erfolgt, und erst in einem nachfolgenden, weiteren Schritt eine Befestigung der Endabschnitte der Leitungszweige an dem Stutzen erfolgen kann.
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Weitere Vorteile ergeben sich anhand der nicht zitierten Unteransprüche, sowie anhand der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele. In den Figuren zeigen:
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1 in einer schematischen, teilgeschnittenen Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flächenwärmetauscherelementes, mit drei parallelen Leitungszweigen und zwei Stutzen,
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1a in einer teilgeschnittenen, schematischen Ansicht einen Schnitt durch das Flächenwärmetauscherelement gemäß 1 etwa entlang Schnittlinie Ia-Ia,
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2 ein herkömmliches Rohrstück im Querschnitt im Bereich seines zweiten Endes als Ausgangswerkstück zur Bildung eines Stutzens,
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3 das Rohrstück gemäß 2 in Draufsicht gemäß Ansichtspfeil III in 2,
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4 das Rohrstück der 2 in gleicher Darstellung gemäß 2 nach erfolgter radialer Aufweitung seines bezüglich 3 unteren Endes, wobei die in das aufgeweitete Ende eingeführten Endabschnitte von zwei Leitungszweigen ebenfalls dargestellt sind,
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5 den Stutzen der 4 in einer teilgeschnittenen, schematischen Draufsicht gemäß Ansichtspfeil V in 4 in einer Darstellung analog 3 als zweites Ausführungsbeispiel, und
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6 eine teilgeschnittene, schematische Ansicht durch den Stutzen des ersten Ausführungsbeispiels der 1 gemäß Schnittline VI-VI.
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Der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sei der Übersichtlichkeit halber vorausgeschickt, dass gleiche oder miteinander vergleichbare Teile oder Elemente der Übersichtlichkeit halber mit gleichen Bezugszeichen, teilweise unter Hinzufügung kleiner Buchstaben bezeichnet sind.
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Das in seiner Gesamtheit in den Figuren mit 10 bezeichnete Flächenwärmetauscherelement ist ausweislich 1 im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Es umfasst eine Trägerplatte 11 aus Metall oder Gipskarton oder einem anderen geeigneten Material, auf der ein Rohrleitungssystem 12 befestigt ist. Das Rohrleitungssystem umfasst einen Zulauf 13 und einen Ablauf 14.
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Der Zulauf 13 umfasst einen Stutzen 21, der eine Verzweigungsstelle 19 ausbildet. Von der Verzweigungsstelle 19 aus teilt das Rohrleitungssystem auf drei Leitungszweige 15, 16 und 17 auf. Im Bereich einer Zusammenflussstelle 20 treffen die drei Leitungszweige wieder aufeinander.
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Mehrere Flächenwärmetauscherelemente 10 dieser Art werden seriell geschaltet und bilden auf diese Weise eine Kühldecke aus. So wird der Zulauf 13 des Flächenwärmetauscherelementes 10 gemäß 1 mit einem Ablauf eines nicht dargestellten weiteren Flächenwärmetauscherelementes verbunden und der Ablauf 14 dieses Flächenwärmetauscherelementes 10 gemäß 1 mit dem Zulauf eines dritten, nicht dargestellten Flächenwärmetauscherelementes verbunden, so dass sich insgesamt eine Serienschaltung ergibt.
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Der schematische Aufbau des Flächenwärmetauscherelementes ergibt sich aus 1a. Hieraus wird deutlich, dass die geraden Rohrabschnitte unter Zuhilfenahme von Wärmeleitfolien oder Wärmeleitblechen 18a, 18b, 18c in an sich bekannter Weise an der Trägerplatte 11 festgelegt sind.
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Die Besonderheit besteht in der Ausbildung des Stutzens 21, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel der 2 bis 5 aus einem herkömmlichen Rohrstück gemäß den 2 und 3 gebildet wird. Das Rohrstück weist im Ausgangszustand ein erstes Ende 22 mit kreisförmigem Querschnitt und ein zweites Ende 23, ebenfalls mit kreisförmigem Querschnitt auf.
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Zur Bereitstellung einer Verzweigungsstelle 19 oder einer Zusammenschlussstelle 20 wird der Stutzen zu einem Verteiler, d. h. zu einem Sammelverteiler oder zu einem Trenn-Verteiler ausgestaltet, was dadurch geschieht, dass das zweite Ende 23 des Rohrstückes gemäß 3 radial aufgeweitet wird. 4 zeigt das zweite Ende 23 des Rohrstückes nach erfolgter radialer Aufweitung, wobei ein im Wesentlichen ovaler Querschnitt generiert worden ist. Der Querschnitt ist dabei derartig dimensioniert worden, dass zwei Endabschnitte 28a und 28b von zwei Leitungszweigen 15, 17 aufgenommen werden können. Die Zwischenräume 29 zwischen der Innenumfangsfläche 30 der so gebildeten Muffe 24 und den Außenumfangsflächen 31a und 31b der Enden 28a, 28b der beiden Leitungszweige 15, 17 sind bei dem Ausführungsbeispiel bereits mit schraffiert dargestelltem Lot gefüllt. Wie die Draufsicht gemäß 5 zeigt, verläuft innerhalb der Muffe 24 der Endabschnitt 28a des Leitungszweiges 15 und der Endabschnitt 28b des Leitungszweiges 17 entlang eines Axialabschnittes A innerhalb der Muffe 24 parallel zur Muffe 24, bzw. parallel zur Hauptachse des Rohrstückes 21, bzw. des daraus gebildeten Stutzens 21.
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5 macht im Übrigen auch deutlich, dass das erste Ende 22 des Rohrstückes 21 während des radialen Aufweitvorganges des zweiten Endes 23 in seinem Durchmesser nicht verändert worden ist.
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Zur Klarstellung sei noch einmal angemerkt, dass anhand der 2 bis 5 ein Verfahren zur Fertigung eines Stutzens 21 gemäß 5 beschrieben worden ist, in dem nur zwei Leitungszweige 15, 17 eingesetzt werden. Es handelt sich also um ein anderes Ausführungsbeispiel, als bei dem Stutzen 21 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1.
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6 verdeutlicht das Ausführungsbeispiel eines Stutzens 21, das dem Ausführungsbeispiel der 1 entspricht, wobei drei Endabschnitte 28a, 28b, 28c von drei Leitungszweigen 15, 16, 17 in der Muffe 24 aufgenommen sind.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 ist das Ende 23 des Rohrstückes 21 derartig weit aufgeweitet, dass das sich so ergebende Oval gerade die drei Leitungsquerschnitte der Leitungszweige 15, 16 und 17 aufnehmen kann. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Muffe 24 auch eine andere Querschnittsform aufweisen, und beispielsweise einen im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen.
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Die radiale Aufweitung des Endes 23 des Rohrstückes erfolgt durch Erhitzung des insbesondere aus Kupfer bestehenden Rohrstückes 21 und unter Zuhilfenahme eines mechanischen radialen Aufweitwerkzeuges. In das so aufgeweitete Mündungsende 23 können die Leitungsendabschnitte 28a, 28b bzw. ggf. auch 28c eingeführt werden und an die vorgeschriebene Position verbracht werden. Sodann kann das Lot zur Abdichtung in die Zwischenräume 29 eingebracht werden.
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Auf diese Weise wird eine denkbar einfach ausgebildete Verzweigungsstelle 19, bzw. Zusammenflussstelle 20 gebildet.
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Das Flächenwärmetauscherelement 10 kann auf diese Weise mit einem herkömmlichen Anschluss 13, bzw. 14 ausgestattet werden, der eine Verbindung dieses Flächenwärmetauscherelementes 10 mit einem benachbarten, nicht dargestellten Flächenwärmetauscherelement auf herkömmliche Weise ermöglicht, ohne dass für eine solche Befestigung andere Werkzeuge oder andere Befestigungsarten erforderlich sind. Insbesondere kann der Durchmesser des Endes 22 des Rohrstückes 21, bzw. des daraus gebildeten Stutzens 21 klein gehalten werden gegenüber dem Durchmesser des die Muffe 24 ausbildenden anderen Endes 23 des Rohrstückes.
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Das erfindungsgemäße Flächenwärmetauscherelement 10 kann auch eine Trägerplatte 11 aus Metall umfassen, die auf eine Gipskartonplatte aufgeklebt wird.
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Die Kontur der Trägerplatte 11 ist in den Figuren mit K bezeichnet. Vorteilhafterweise sind sämtliche Verzweigungsstellen und sind sämtliche Zusammenflussstellen innerhalb dieser Kontur K der Trägerplatte angeordnet.
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Der guten Ordnung halber sei noch erwähnt, dass der Abfluss 24 einen Stutzen 21 aufweist, der genauso gebildet ist, wie der Stutzen 21 des Zulaufes 13.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010015951 U1 [0002]
