DE102013014987B4

DE102013014987B4 - Wärmetauscher-Bauteil aus Wellrohr, Spiralrohr oder Wellschlauch

Info

Publication number: DE102013014987B4
Application number: DE201310014987
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-07
Filing date: 2013-09-07
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-09-08
Also published as: DE102013014987A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, welches es erlaubt eine maximal große Übertragung von Wärmemengen aus dem Inneren eines zylindrischen Körpers bzw. Glasrohres abzuleiten, die Anordnung dieses Bauteils, sowie den speziellen Einsatzzweck dieses Bauteils. Durch die Anpassung eines gebogenen Wellrohrs an den Innendurchmesser eines beliebigen Rohres, Glasrohres bzw. einer Vakuumröhre, wird eine maximal mögliche Oberfläche zum Wärmeenergie-Mengenaustausch erreicht. Die Vergrößerung der Oberfläche und die genaue Anpassung gegenüber einem herkömmlichem Glattrohr wird durch die Wellen im Wellrohr hervorgerufen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, welches es erlaubt eine maximal große Übertragung von Wärmemengen aus dem Inneren eines zylindrischen Körpers bzw. Glasrohres abzuleiten, die Anordnung dieses Bauteils, sowie den speziellen Einsatzzweck dieses Bauteils.
Bei diesem Bauteil handelt es sich um ein Rohr mit einem kreisrunden Durchmesser. Dieses Rohr ist entweder ein Wellrohr, ein Spiralrohr oder ein Wellschlauch.
Wellrohre bzw. -schläuche können aus Stahl, Edelstahl oder verformbarem Kunststoff bestehen. Sie werden aus nahtlosen oder längsgeschweißten, dünnwandigen Rohren hergestellt, die Ihre Wellen aufgrund der Formgebung mit Spezialwerkzeugen erhalten. Die Wellen können ringgewellt oder wendelgewellt vorliegen. Ein Wellrohr weist durch die Rippen eine wesentlich größere Oberfläche auf, als ein im Durchmesser gleiches Glattrohr.
Das genannte Wellrohr wird mit Hilfe eines speziellen Biegewerkzeuges um 180° so zusammen gebogen, dass 2 glatte Innenflächen an den gegenüberliegenden Rohrseiten entstehen. Diese glatten Innenseiten des Wellrohres liegen flach aufeinander. Der entstandene Außenradius der beiden aufeinander liegenden Rohre entspricht annähernd dem Radius, den der Wellschlauch auch vor seiner Verformung aufweist.
Bei der Verformung um 180° wird an dem entstehenden Außenwulst 5, eine Auseinanderbiegung der einzelnen Wellen hervorgerufen. Im Innenteil 6, wo das Rohr zusammengequetscht wird, sind die einzelnen Wellen entsprechend zusammengestaucht. Dadurch besteht keine Gefahr des Abknickens, so wie es bei einem Glattrohr der Fall wäre.
Der so hergestellte Wellrohrschlauch hat nun für die Durchleitung einer Flüssigkeit oder eines Gases eine Hinrichtung, mit Einström-Öffnung, 9 und eine Rückrichtung mit Ausström-Öffnung, 10, erhalten. Die entstandene Verformung des Wellschlauches bietet die Möglichkeit, ein Medium (wässrig oder gasförmig) in einen zylinderförmigen Körper 7, z. B. in ein rundes Glasrohr ein- und wieder auszuleiten, ohne dass das Medium mit dem Zylinder bzw. der Glaswandung in direkten Kontakt kommt.
Durch die direkte Anpassung des Wellrohrs an den Innendurchmesser des Glasrohres, wird eine maximal mögliche Oberfläche zum Wärmeenergie-Mengenaustausch erreicht. Die Vergrößerung der Oberfläche gegenüber einem herkömmlichen Glattrohr wird durch die Wellen hervorgerufen.
Die Anwendung des gebogenen Wellrohres soll im Speziellen für den Fall des Wärmemengen-Abtransports aus einer Solar-Vakuumröhre, 7, genutzt werden. Aber auch für alle anderen technischen Anforderungen, bei denen ein Temperaturdifferenzausgleich bzw. Wärmeenergie-Austausch aus einem zylindrischen Körper oder einem Glasrohr genutzt werden soll, kann diese Bauart Verwendung finden.
Stand der Technik ist bislang, dass die erzeugte Wärmemenge in einer thermischen Solaranlage mit Vakuumröhren über ein sogenanntes Registerrohr abtransportiert wird. Eine Druckschrift, die sich mit dem Luftabtransport aus einer Solar-Vakuumröhre beschäftigt, ist die Offenlegungsschrift DE 10 2012 009 027 A1 . Hier wird ein Registerrohr benutzt, das im Prinzip ein dünnes Edelstahlrohr ist, welches mit Luft oder auch Flüssigkeit durchströmt wird. Die Oberfläche des Glattrohres ist jedoch aufgrund des kleinen Durchmessers und der geringen Oberfläche relativ gering.
Die Offenlegungsschrift DE 3722520A1 behandelt ebenfalls ein Wärmetauscherelement in Form eines Wellschlauches, der aus Metall oder Kunststoff bestehen kann, wobei jedoch hier die Profilierung der Wellschlauchoberfläche und die dadurch entstehende maximale Wärmeübertragungsfläche im Vordergrund stehen. Aus DE 3722520A1 1 ist ersichtlich, dass es nicht um ein komplett aufeinander gepresstes Wellrohr mit 2 abgeflachten Innenseiten geht. Der Außendurchmesser der entstandenen Wellrohr-Biegung ist nicht symmetrisch kreisrund und kann somit nicht anliegend in eine Glas-Vakuumröhre bzw. ein Rohr untergebracht werden.
Das Wellrohr-Bauteil hat zum einen durch die Wellen und zum anderen durch Ausnutzung des gesamten Innenvolumens der Glasröhre die maximal mögliche Wärmeaustauschfläche.
Das Bauteil zeichnet sich dadurch aus, dass der größtmögliche Volumenstrom, bei maximal größter Oberfläche, in ein geschlossenes System ein- und ausströmen kann.
Das Wellrohr-Bauteil zeichnet sich dadurch aus, dass durch die Wellen im Rohr der Biegeradius absolut minimiert wird. Soll heißen, dass es mit keinem Glattrohr möglich ist, den Biegeradius nahe Null zu bringen.
Das Bauteil zeichnet sich dadurch aus, dass das Wellrohr extrem druckstabil ist. Die Druckfestigkeit kann noch erhöht werden, indem man das gebogene Wellrohr in eine Hülse aus stabilerem Material als Glas einfügt.
Die Zeichnung zeigt einen Wellschlauchabschnitt, dessen Querschnitte in Abschnitt B und C in etwa halbkreisförmig ist. Der linke Teil des Wellrohrs, 1, ist an seiner inneren Seite 3 abgeflacht, während der rechte Teil des Wellrohres, 2, an seiner inneren Seite 4 abgeflacht ist. Werden die beiden Wellrohre 1 und 2 mit Ihren abgeflachten Seiten 3 und 4 aneinandergelegt, so ergibt sich ein in etwa kreisrunder Gesamtquerschnitt 8.
Ein Vorteil dieses Bauteils ist, dass das gebogene Wellrohr trotz seiner Verformung nicht starr ist, sondern sich in der Länge weiterhin flexibel biegen lässt. Das ist dann von wesentlicher Bedeutung, wenn eine Vakuumglasröhre aus einem Vakuumröhrenkollektor ausgebaut werden muss.
Bezugszeichenliste

1: Wellrohrschlauch, halbkreisförmig zusammengebogen, Einström-Seite
2: Wellrohrschlauch, halbkreisförmig zusammengebogen, Ausström-Seite
3: abgeflachte Seite des Wellrohrschlauches an der Einström-Seite
4: abgeflachte Seite des Wellrohrschlauches an der Ausström-Seite
5: Außenwulst des gebogenen Wellrohrs
6: Innenteil des gebogenen Wellrohrs
7: zylinderförmiger Körper, wie z. B. eine Solar-Vakuumrohre
8: Gesamter Querschnitt
9: Einström-Öffnung, kreisrund
10: Ausström-Öffnung, kreisrund

Claims

Wärmetauscher-Bauteil, bestehend aus einem Wellrohr, Spiralrohr, oder Wellschlauch, wobei das Wellrohr, das Spiralrohr oder der Wellschlauch um 180° gebogen und derart verformt ist, dass gegenüber flach aufeinander liegende Wellrohr-, Spiralrohr- oder Wellschlauchabschnitte entstehen, und wobei die durch das Biegen und die Verformung aufeinander liegenden Wellrohr-, Spiralrohr- oder Wellschlauchabschnitte gemeinsam einen annähernd kreisrunden Außenquerschnitt bilden.
Wärmetauscher-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als kreisrunde Ein- und Ausgänge ausgebildete Anschlüsse aufweist.
Zylinderförmiger Körper, dadurch gekennzeichnet, dass in dessen Innenvolumen ein Wärmetauscher-Bauteil gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 angeordnet ist.
Zylinderförmigen Körper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Wärmetauscher-Bauteils an den Innendurchmesser des zylinderförmigen Körpers angepasst ist.
Zylinderförmiger Körper nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Körper eine Solar-Vakuumröhre ist.