DE10232387A1

DE10232387A1 - Absorber und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10232387A1
Application number: DE10232387A
Authority: DE
Inventors: Carsten Hindenburg; Gerd Renner; Volker Kallwellis; Wolfgang Dotzler
Original assignee: Grammer Solar & Bau GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Grammer Solar 92224 Amberg De GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: DE10232387B4

Abstract

Ein Absorber (24), insbesondere für einen Solarluftkollektor, besteht aus einem flächigen Absorberelement (13) und im Querschnitt L-förmigen Wärmeleitelementen (7) oder im Querschnitt I-förmigen Wärmeleitelementen, die mit dem Absorberelement (13) verschweißt sind. Eine zur Herstellung geeignete Positionieranordnung (1) weist Schlitze (2) auf, in die den einen Schenkeln entsprechenden Wände (8) der Wärmeleitelemente (7) einsetzbar sind, wobei die den anderen Schenkel entsprechenden Wände (9) sich auf einer Fläche der Positionieranordnung (1) abstützen bzw. die I-förmigen Wärmeleitelemente einsetzbar sind und sich auf deren Böden abstützen. Nach Auflegen des Absorberelementes (13) erfolgt ein Verschweißen. Alternativ können die genannten anderen Wände der Wärmeleitelemente direkt miteinander verschweißt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Absorber zur Erwärmung eines strömenden Fluids mit einer bei Anwendung einer Wärmestrahlungsquelle zuzuwendenden Fläche zur Strahlungsabsorption und mit dieser Fläche abgewandten durch finnenartige Wänden mit gutem Wärmeleitvermögen voneinander getrennte Kanäle für die Strömung des Fluids und dessen Erwärmung durch die absorbierte Wärme.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Absorbers, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verwendung des Absorbers.
Absorber der genannten Art werden häufig in Solarkollektoren verwendet, bei denen Sonnenenergie zur Erwärmung von Luft oder Wasser herangezogen wird.
Aus der DE 201 00 746 U1 ist ein . Absorber bekannt, bei dem auf ein Absorberblech, dessen eine Seite der Sonne zuzuwenden ist, U-Profile auf dessen andere Seite aufgelötet sind, um zwischen den Schenkelwänden des U-Profils Kanäle für die Hindurchleitung von zu erwärmender Luft zu bilden. Benachbarte U-Profile sind dabei voneinander beabstandet, so dass zwischen benachbarten U-Profilen weitere Kanäle gebildet sind. Durch diese Anordnung ergeben sich ungleichmäßige Wärmeübertragungsverhältnisse, was zu Spannungen und zu Beschädigungen führen kann. Darüber hinaus ist die Herstellung kompliziert und aufwendig.
Absorber bei denen U-Profile unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, also sich die Schenkel benachbarter U-Profile berühren, sind ebenfalls handelsüblich. Zwar ist hier die Wärmeübertragung gleichförmig, jedoch ist der Materialverbrauch sehr hoch und damit auch das Gewicht eines Kollektors sehr hoch.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Absorber bereitzustellen, der bei geringem Materialverbrauch und geringem Gewicht einen einen möglichst gleichförmigen Wärmeübergang ermöglichenden Aufbau besitzt.
Ferner sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mittels denen ein derartiger Absorber herstellbar ist.
Die Erfindung wird bei einem Absorber durch die Merkmale des Anspruches 1 oder des Anspruches 2 oder des Anspruches 3 gelöst. Verfahren zur Herstellung solcher Absorber sind in den Ansprüchen 13 bzw. 14 bzw. 15 angegeben, Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren ist in den Ansprüchen 18 bzw. 19 dargestellt. Erfindungsgemäße Absorber sind insbesondere bei Solarluftkollektoren anwendbar.
Gemäß der Erfindung sind die Wärmeleitelemente, insbesondere -bleche, die zwischen sich Kanäle für das strömende Fluid definieren, Elemente mit L-Querschnitt oder mit I-Querschnitt. Diejenige Wand des Wärmeleitelementes, die dabei der Wärmestrahlungsquelle zuzuwenden ist, ist gemäß einer Ausführungsform mit einem Absorberelement, insbesondere einem Absorberblech verschweißt und kann daher die für den Verschweißvorgang niedrigste Erstreckung besitzen bzw. nur durch die Stirnseite des I-förmigen Wärmeleitelementes gebildet sein, wobei jeder Kanal abgesehen von Toleranzen, stets den gleichen Aufbau besitzt, so dass die Wärmeübertragung von der Wärmestrahlungsquelle zu dem Fluid stets in gleicher Weise erfolgt. Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die der Wärmestrahlungsquelle zuzuwendenden Wände des L-Profils bei benachbarten Wärmeleitelementen jeweils miteinander verbunden, so dass alle diese Wände insgesamt die absorbierende Fläche definieren. Auch hier sind alle Kanäle in gleicher Weise aufgebaut. Bei allen Ausführungsformen ist der Materialaufwand sowohl unter statischen Gesichtspunkten als auch unter Betrachtung der Wärmeübertragungsvorgänge auf das Notwendige reduziert. Die der Wärmestrahlungsquelle zuzuwendende Fläche, die Absorberfläche, die auch von außen sichtbar ist, hat gleichförmiges Aussehen und ändert ihr Aussehen aufgrund Wärmespannungen nicht. Bei allen Ausführungsformen ist es zweckmäßig ein Material hohen Wärmeleitvermögens, wie Kupfer oder Aluminium, zu verwenden und die der Wärmestrahlungsquelle zuzuwendende Fläche spektral selektiv zu beschichten, was an sich bekannt ist. Bei den beiden erstgenannten Ausführungsformen kann sogar ein bereits beschichtetes Absorberblech als Absorberelement verwendet werden, wenn das verwendete Verbindungsverfahren, zweckmäßig ein Schweißverfahren, wie das Ultraschallschweißverfahren oder das Laserpunktschweißverfahren, die Beschichtung des Absorberelementes nicht oder zumindest nicht wesentlich beeinträchtigt.
Bei der Herstellung eines solchen Absorbers werden die genannten Wärmeleitelemente mit L-Querschnitt nebeneinander so positioniert, dass die entsprechenden L-Schenkeln zugeordneten Wände einen den Kanälen entsprechenden Abstand voneinander besitzen bzw. die Wärmeleitelemente mit I-Querschnitt nebeneinander so positioniert, dass deren Wände einen den Kanälen entsprechenden Abstand voneinander besitzen. Gemäß den beiden ersten Ausführungsformen wird dann das Absorberelement aufgelegt und erfolgt das Verschweißen. Bei der dritten Ausführungsform besitzen die äußeren Enden der den anderen Schenkeln (des I-Querschnitts) entsprechenden Wände geringen Abstand von dem Übergangsbereich zwischen den den beiden Schenkeln entsprechenden Wänden des benachbarten Wärmeleitelementes und können sie sogar berühren. Es erfolgt dann die Verschweißung. Die Positionierung kann dabei zweckmäßigerweise in einer matrixartigen Positionieranordnung erfolgen, die gewährleistet, dass die einzelnen Wärmeleitelemente die richtige Lage zueinander und gegenüber einer Schweißvorrichtung besitzen. Eine solche matrixartige Positionieranordnung erlaubt ein sehr schnelles Einsetzen der Wärmeleitelemente in entsprechende Schlitze der Matrix, was sowohl von Hand auch als maschinell erfolgen kann. Die Positionieranordnung erlaubt ferner eine lagesichere Steuerung der Bewegung der Schweißvorrichtung.
Insgesamt erlaubt dies zum einen eine sehr kostengünstige Fertigung wobei zum anderen niedriger Materialverbrauch und damit niedriges Gewicht erreichbar ist. Der hergestellte Absorber hat ferner das für die Vermarktung zweckmäßige gefällige Aussehen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens erlauben eine schnelle Fertigung und erlaubt auch hohe Flexibilität nach Kundenwunsch im Hinblick auf die Abmessungen des Absorbers.
Es ist zu erwähnen, dass es aus der DE 198 39 779 A1 an sich bekannt ist Absorber aus Kupfermaterial mittels eines Ultraschallschweißverfahrens herzustellen, wobei allerdings Rohre mit Kreisquerschnitt auf ein Absorberblech aufgeschweißt werden.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer Positionieranordnung für die Herstellung erfindungsgemäßer Absorber,
2 den Schnitt II-II in 1,
3 das Einsetzen von Wärmeleitelementen mit L-Querschnitt in die Anordnung gemäß 1,
4 das Auflegen eines Absorberelementes auf die Wärmeleitelemente,
5 eine andere, rahmenartige Ausführungsform einer Positionieranordnung,
6 den Schnitt VI-VI in 5,
7 schematisch das Ultraschallverschweißen eines Absorberelementes mit Wärmeleitelementen,
8 schematisch die Entnahme des fertigen Absorbers aus der Positionieranordnung,
9 schematisch das Verschweißen eines Absorberelementes mit Wärmeleitelementen mittels eines Laserpunktschweißverfahrens,
10 schematisch und perspektivisch den Aufbau eines Absorbers, wie er gemäß 8 entnommen werden ist,
11 eine Einzelheit aus 10,
12 schematisch und perspektivisch den Aufbau eines Absorbers gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Wärmeleitelementen mit I-Querschnitt,
13 eine Einzelheit aus 12,
14 eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der benachbarte Wärmeleitelemente mit L-Querschnitt unter Bildung einer Absorberfläche miteinander verschweißt sind
Die Erfindung wird zunächst anhand eines Verfahrens zum Herstellen eines Absorbers sowie einer Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens erläutert.
1 und 2 zeigen eine als einheitlicher Körper ausgebildete Positionieranordnung 1. Dieses Positionieranordnung 1 weist eine Reihe von Schlitzen 2 auf, die im Ausführungsbeispiel mit gleichen Abständen und parallel zueinander vorgesehen sind. Ferner weist die Positionieranordnung randseitige Längsstege 3 auf, die einen Überstand über diejenige Fläche 4 der Positionieranordnung 1 besitzen, von der aus die Schlitze 2 eingeschnitten sind. Die Positionieranordnung 1 weist ferner in ihrer Längsrichtung Endstege 5 und 6 auf, die einstöckig ausgebildet sein können, vorzugsweise jedoch an der übrigen Positionieranordnung 1 angebracht sind und den gleichen Überstand gegenüber der Fläche 4 besitzen.
Die Schlitze 2 haben einen Abstand voneinander, der der Breite von Kanälen entspricht, durch die ein zu erwärmendes Fluid geführt werden soll, wie das weiter unten noch erläutert wird. Die Schlitze 2 haben ferner eine Breite, die nur geringfügig größer ist als die Dicke von Wärmeleitelementen, insbesondere Wärmeleitblechen eines Absorbers, wie das weiter unten noch näher erläutert wird.
Der erwähnte Überstand ist mindestens gleich oder größer als die Dicke der genannten Wärmeleitelemente zzgl. der Dicke eines Absorberelementes, das ebenfalls weiter unten näher erläutert wird.
Die Abmessungen der Fläche 4 und damit die Zuordnung der Längsstege 3 und der Endstege 5 und 6 zueinander entsprechen im wesentlichen den Abmessungen eines herzustellenden Absorbers. Sind die Längsstege 3, sowie mindestens einer der Endstege 5 und 6 an der Positionieranordnung 1 lösbar angebracht, und in unterschiedlichen Lagen fixierbar, so kann die Positionieranordnung 1 durch Verschieben der Endstege 5, 6 für unterschiedliche Absorberlängen und/oder durch Verschieben oder Austauschen der Längsstege 3 für unterschiedliche Absorberbreiten verwendet werden.
Wie sich aus 3 ergibt, werden in die einzelnen Schlitze 2 z.B. durch Kanten von einem flächigen Bandmaterial hergestellte und auf Länge geschnittene Wärmeleitelemente, vorzugsweise Wärmeleitbleche 7 aus Kupfer oder Aluminium, von Hand oder mittels eines Automaten eingesetzt. Jedes Wärmeleitblech 7 ist im Querschnitt L-förmig und weist somit eine einem der L-Schenkel entsprechende erste Wand 8 und eine dem anderen L-Schenkel entsprechende zweite Wand 9 auf, wobei erste Wand 8 und zweite Wand 9 im wesentlichen rechtwinklig zueinander stehen. Die Schlitze 2 der Positionieranordnung 1 weisen dabei eine Tiefe auf, die zumindest der Länge der ersten Wand 8 entspricht, so dass die zweite Wand 9 des Wärmeleitbleches 7 auf der Fläche 4 der Positionieranordnung 1 zur Auflage kommen kann. Die Wärmeleitbleche 7 werden dabei so in die jeweiligen Schlitze 2 eingesetzt, dass alle zweiten Wände 9 in die gleiche Richtung zeigen, mit Ausnahme des den Absorber abschließenden letzten Wärmeleitbleches 10, das in umgekehrte Richtung weist. D. h. die Stirnseite 11 der zweiten Wand 9 eines Wärmeleitbleches 7 weist zum Übergangsbereich 12 zwischen den beiden Wänden 8 und 9 des benachbarten Wärmeleitbleches 7.
Wenn alle Wärmeleitbleche 7 in die entsprechenden Schlitze 2 eingesetzt sind, und auch das letzte Wärmeleitblech 10 eingesetzt ist, wird gemäß 4 ein Absorberelement, insbesondere ein Absorberblech 13 aus einem hohes Wärmeabsorptionsvermögen aufweisenden Material und/oder mit einer entsprechenden Beschichtung, die auch spektral selektiv sein kann, gemäß dem Pfeil 14 aufgelegt. Im Falle einer einseitigen wärmeabsorbierenden Beschichtung des Absorberbleches 13 ist diese Beschichtung auf der den Wärmeleitblechen 7 abgewandten Seite des Absorberbleches 13 vorgesehen.
Wärmeleitbleche 7, 10 und Absorberblech 13 sind nun in ihrer Solllage und werden nun miteinander fest verbunden, insbesondere verschweißt, wie das weiter unten erläutert wird.
Bei der Positionieranordnung, die anhand 1 und 2 erläutert worden ist, kann eine weiter unten erläuterte Schweißvorrichtung nur von oben zugeführt werden.
5 und 6 zeigen eine Alternative, bei der eine Schweißvorrichtung auch von unten angenähert werden kann.
Die Positionieranordnung 15 gemäß 5 und 6 ist eine rahmenartige Matrix. Die Positionieranordnung 15 weist Längsstege 16 und 17 sowie endseitige Querstege 18 und 19 auf. Ferner sind zwischen den Längsstegen 16, 17 voneinander beabstandete weitere Querstege 20 vorgesehen, von denen in 5 ein einziger dargestellt ist. Die Endstege 18, 19 und die Querstege 20 weisen, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 Schlitze 21 auf, wobei die Schlitze 21 der verschiedenen Stege 18, 19, 20 selbstverständlich miteinander fluchten. Nicht dargestellt ist, dass die Endstege 18, 19 durch solche Schlitze nicht aufweisende weitere Abschlussstege abgeschlossen sein können. Die Leitbleche 7 können in diese Positionieranordnung 15 in gleicher Weise von Hand oder automatisch eingesetzt werden, wie das anhand 3 erläutert worden ist. Ebenso kann ein Absorberblech 13 wie anhand 4 erläutert aufgelegt werden.
Es zeigt sich, dass die rahmenartige Matrix der Positionieranordnung 15 zusammenbaubar ausgebildet sein kann, was höhere Flexibilität bzgl. der Abmessungen herzustellender Absorber erlaubt.
Wie 6 zeigt ist auch hier eine Auflagefläche 22 definiert.
7 zeigt eine in eine der Positionieranordnungen 1 oder 15 eingesetzte Anordnung aus Wärmeleitblechen 7 und Absorberblech 13. Ferner ist eine Ultraschallschweißvorrichtung 22 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel mehrere Schweißköpfe 23 aufweist, und zwar beim Ausführungsbeispiel 6 Schweißköpfe 23. Diese werden zum miteinander Verschweißen der Wärmeleitbleche 7 und zwar deren zweiten Wände 9 und des Absorberbleches 13 längs der Positionieranordnung 1, 15 bzw. deren Schlitze 2, 21 relativ bewegt, z. B. verfahren, und zwar mit einem durch die Breite der zweiten Wände 9 und die Lage der Schlitze 2, 21 vorgegebene genaue Lagebeziehung zu den Wärmeleitblechen 7, so dass die zweiten Wände 9 der Wärmeleitbleche 7 vergleichsweise schmal ausgebildet sein können und trotzdem eine sichere Verschweißung erzielt werden kann.
Nach Verschweißen des so gefertigten Absorbers 24 kann dieser gemäß 8 gemäß dem Pfeil 25 aus der Positionieranordnung 1, 15 ausgehoben und in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet werden.
Wie 9 zeigt kann alternativ die Anordnung aus Wärmeleitblechen 7 und Absorberblech 13 in der Positionieranordnung 15 auch mittels Laserpunktschweißköpfen 26, von denen ein einziger dargestellt ist, verschweißt werden. Da auch hier die gleiche bekannte Lagebeziehung vorliegt, wie oben erläutert, kann auch hier die zweite Wand 9 der Wärmeleitbleche 7 vergleichsweise schmal ausgebildet sein.
Auch bei Verwendung des Laserpunktschweißverfahrens können mehrere Laserpunktschweißköpfe 26 in einer gemeinsamen Vorrichtung beabstandet zueinander vorgesehen sein, um bei einer Relativbewegung zwischen Positionieranordnung 15 und den Laserpunkt-Schweißköpfen 26 mehrere Wärmeleitbleche 7 mit der Absorberplatte 13 verbinden zu können. Selbstverständlich muss im Bereich eines Quersteges 20 eine der Breite des Quersteges entsprechende Unterbrechung des Schweißvorganges stattfinden, sofern die Breite dieses Quersteges 20 nicht dem Punktabstand der mittels der Laserpunktschweißköpfe 26 erzielten Schweißpunkte entspricht.
Die 10 und 11 zeigen einen auf diese Weise, und zwar mittels der Ultraschallschweißvorrichtung 22 gemäß 7 hergestellten Absorber 24. Insbesondere aus 11 ist deutlich erkennbar, dass die durch die jeweiligen Schweißköpfe 23 der Ultraschallschweißvorrichtung 22 erreichte Schweißnaht 27 sehr schmal mit endlicher Breite ist und die Breite der zweiten Wand 9 des Wärmeleitbleches 7 nur unwesentlich größer ist, jedoch deutlich kleiner ist als die Breite des Kanals 28, der auf diese Weise zwischen den ersten Wänden 8 benachbarten Wärmeleitbleche 7 definiert ist.
Die 12 und 13 zeigen eine zweite Ausführungsform eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Positionieranordnung herstellbaren Absorbers 39. Die Wärmeleitelemente haben hier I-Querschnitte, d. h. es handelt sich um nicht gekantete Wärmeleitbleche 40. Deren eine Stirnseiten 41 sind stumpf mit dem Absorberblech 13 fest verbunden, insbesondere verschweißt – Schweißnähte 42 –, und die Wände benachbarter Wärmeleitbleche 40 definieren zwischen sich Kanäle 43. Zum Unterschied bei der Herstellung des Absorbers 24 gemäß 10 und 11, sind bei der Positionieranordnung 1, 15 die Schlitze 2 bzw. 21, so tief auszubilden, dass die anderen Stirnseiten 44 der Wärmeleitbleche 40 auf deren Grund 45 (2 bis 5, 8, 9) aufliegen können und die erstgenannten Stirnseiten 41 dann eine Auflagefläche für das Absorberblech 13 bilden können.
14 zeigt eine andere, dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Absorbers, der mittels der erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Positionieranordnung herstellbar ist.
Der Absorber 29 gemäß 14 ist ohne gesondertes Absorberelement ausgebildet und lediglich aus Wärmeleitelementen, insbesondere Wärmeleitblechen 30 aufgebaut. Die Wärmeleitbleche 30 weisen, wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung, L-Querschnitt auf. Die den ersten Schenkeln entsprechenden ersten Wände 31 definieren zwischen sich die Kanäle 32 für das zu erwärmende Fluid, insbesondere Luft oder Wasser, während die den anderen Schenkeln entsprechenden zweiten Wände 33 an ihren den Kanälen 32 abgewandten Seiten die Fläche 34 definieren, die bei Verwendung der Wärmestrahlungsquelle zuzuwenden ist. Die den ersten Wänden 31 abgewandten Stirnseiten 35 der zweiten Wände 33 sind mit den Übergangsbereichen 36 der beiden Wände 31, 33 des benachbarten Wärmeleitbleches 30 fest verbunden, insbesondere verschweißt. Zum Erreichen einer nur schmalen Schweißnaht 37 ist bei der Anordnung in der Positionieranordnung (1 oder 15) der Abstand zwischen der Stirnseite 35 und dem Übergangsbereich 36 sehr gering, Stirnseite 35 und Übergangsbereich 36 können einander auch berühren. Diese Ausführungsform erreicht noch eine höhere Materialeinsparung bei gleichzeitig hohem Wärmeleitvermögen. Die Fläche 34 des Absorbers 29 kann zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades gegebenenfalls spektral selektiv beschichtet sein.
Ein typischer Verwendungsfall eines solchen Absorbers 24 oder 39 oder 29 ist bei einem Solarluftkollektor, bei dem Luft durch die Kanäle 28 bzw. 43 bzw. 32 strömt und von der Sonne eingestrahlte Energie an der ihr zugewandten Fläche des Absorberelementes 13 bzw. der Fläche 34 des Absorbers 29 absorbiert wird. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist grundsätzlich auch bei wassergeführten Solarkollektoren anwendbar.
Zur Verwendung als Kollektor ist der erfindungsgemäße Absorber in üblicher Weise in ein angepasstes flaches Gehäuse eingebaut, wobei die der Wärmestrahlungsquelle zuzuwendende Seite des Gehäuses durch eine wärmestrahlungsdurchlässige Platte, insbesondere eine Glasscheibe, gebildet ist, während die andere Seite des Gehäuses die einzelnen Kanäle abdeckt. An den in Strömungsrichtung in den Kanälen stirnseitigen Enden sind in dem Gehäuse in an sich bekannter Weise Sammler- bzw. Verteilerkammern ausgebildet. Dabei können, wie an sich bekannt, benachbarte Kanäle zueinander versetzt sein (vgl. z. B. DE 201 00 746 U1 ).
Der erfindungsgemäße Absorber ist ferner nicht nur bei sogenannten hinterströmten Absorbern verwendbar, bei denen das zu erwärmende Fluid (insbesondere Luft) nur durch die der Wärmestrahlungsquelle abgewandten Kanäle strömt. Wenn das zu erwärmende Fluid auch auf der der Wärmestrahlungsquelle zugewandten Seite zwischen der wärmestrahlungsdurchlässigen Platte des Gehäuses und dem Absorberblech 13 des Absorbers 24 oder 39 bzw. der Fläche 34 des Absorbers 29 strömen kann, sind Öffnungen 38 (11) in dem Absorberblech 13 zu den Kanälen 28 (bzw. 43) bzw. den Wänden 33 zu den Kanälen 32 vorgesehen.
Die Erfindung wurde anhand eines Absorbers erläutert, bei dem die Kanäle 28, 32, 43 im wesentlichen parallel zueinander sind und im wesentlichen gleiche Abmessungen besitzen. Bei Bedarf können jedoch auch davon abweichende Kanalformen vorgesehen sein. In gleicher Weise können auch die die Kanäle zwischen sich definierenden finnenartigen Wände in ihrer Längserstreckung unterbrochen sein, zueinander unterschiedliche Höhen aufweisen und oder nicht parallel verlaufen.
Üblicherweise definiert das Absorberblech 13 bzw. die Fläche 34 eine Ebene. Auch dies ist nicht zwingend. Bei Bedarf kann eine andere kontinuierliche Fläche wie eine Wölbung vorgesehen sein. Im gegebenen Fall ist lediglich die Positionieranordnung 1 bzw. 15 in geeigneter Weise zu formen und sind die Schweißköpfe 23 bzw. 26 entsprechend zu positionieren und zu steuern.
Mittels der Erfindung sind somit Absorber erreichbar, die bei minimalem Materialaufwand und reduziertem Kostenaufwand bei der Herstellung eine weitgehend optimale Energiebilanz erreichen können, nämlich einen ausreichend schnellen und gleichmäßigen Wärmeübergang auf das strömende Fluid und dessen gleichförmige Strömung. Darüber hinaus ist hohe Anpassungsfähigkeit an den Kundenbedarf möglich, wobei darüber hinaus das optische Aussehen des Endproduktes durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren nicht beeinträchtigt ist.
Darüber hinaus ist bemerkenswert, dass bei den erstgenannten Ausführungsformen für das beschichtete Absorberblech 13 und für die die Finnen bildenden Wärmeleitbleche 7 bzw. 40 jeweils optimale sich unterscheidende Materialien verwendet werden können.

Claims

Absorber zur Erwärmung eines strömenden Fluids mit einer bei Anwendung einer Wärmestrahlungsquelle zuzuwendenden Fläche zur Strahlungsabsorption und mit dieser Fläche abgewandten durch finnenartige Wände guten Wärmeleitvermögens voneinander getrennten Kanälen für die Strömung des Fluids und dessen Erwärmung durch die absorbierte Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass die finnenartigen Wände durch die einem Schenkel entsprechende Wand (8) eines im Querschnitt L-förmigen Wärmeleitelementes (7) gebildet sind und die dem anderen Schenkel entsprechende Wand (9) mit einem der Wärmestrahlungsquelle zuzuwendenden flachen Absorberelement (13) fest verbunden ist.
Absorber zur Erwärmung eines strömenden Fluids mit einer bei Anwendung einer Wärmestrahlungsquelle zuzuwendenden Fläche zur Strahlungsabsorption und mit dieser Fläche abgewandten durch finnenartige Wände guten Wärmeleitvermögens voneinander getrennten Kanälen für die Strömung des Fluids und dessen Erwärmung durch die absorbierte Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass die finnenartigen Wände durch im Querschnitt I-förmige Wärmeleitelemente (40) gebildet sind, deren eine Stirnseiten (41) mit einem der Wärmestrahlungsquelle zuzuwendenden flachen Absorberelement (13) fest verbunden ist.
Absorber zur Erwärmung eines strömenden Fluids mit einer bei Anwendung einer Wärmestrahlungsquelle zuzuwendenden Fläche zur Strahlungsabsorption und mit dieser Fläche abgewandten durch finnenartige Wände guten Wärmeleitvermögens voneinander getrennten Kanälen für die Strömung des Fluids und dessen Erwärmung durch die absorbierte Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass die finnenartigen Wände durch die einem Schenkel entsprechende Wand (31) eines im Querschnitt L-förmigen Wärmeleitelementes (30) gebildet sind und die Stirnseite (35) der dem anderen Schenkel entsprechenden Wand (33) mit dem den Übergangsbereich (36) zwischen den den beiden Schenkel entsprechenden Wänden (31, 33) eines benachbarten Wärmeleitelementes (30) fest verbunden ist, so dass die den anderen Schenkel entsprechenden Wände (33) benachbarte Wärmeleitelemente (30) an der dem anderen Schenkel entsprechenden Wände (31) abgewandten Seite die der Wärmestrahlungsquelle zuzuwendende Fläche (34) definieren.
Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Verbindung eine Schweißverbindung ist.
Absorber nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Ultraschallschweißverbindung.
Absorber nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Laserpunktschweißverbindung.
Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die der Wärmestrahlungsquelle zuzuwendende Fläche zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades, gegebenenfalls spektral selektiv, beschichtet ist.
Absorber nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 7, soweit auf Anspruch 1 oder 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Absorberelementes (13) hinsichtlich hohen Absorptionsvermögens und das Material des Wärmeleitelementes (7; 40) hinsichtlich hohen Wärmeleitvermögens ausgesucht sind.
Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Metallblechmaterialien.
Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Wärmeleitelemente (7; 30; 40) in Strömungsrichtung des Fluids vom stromaufseitigen Ende des Absorbers (24, 29, 39) zum stromabseitigen Ende des Absorbers (24, 29, 39) parallel zueinander angeordnet sind.
Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Wärmeleitelemente (7; 30; 40) in Strömungsrichtung des Fluids vom stromaufseitigen Ende des Absorbers (24; 29, 39) zum stromabseitigen Ende des Absorbers (24, 29, 39) in Längsrichtung versetzt zueinander und parallel zueinander angeordnet sind.
Absorber nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Öffnungen (38) in dem Absorberelement (13) bzw. den Wänden (33) der Wärmeleitelemente (30) vorgesehen sind.
Verfahren zum Herstellen eines Absorbers zur Erwärmung eines strömenden Fluids mit einer bei Anwendung einer Wärmestrahlungsquelle zuzuwendenden Fläche zur Strahlungsabsorption und mit dieser Fläche abgewandten durch finnenartige Wände guten Wärmeleitvermögens voneinander getrennten Kanälen für die Strömung des Fluids und dessen Erwärmung durch die absorbierte Wärme, insbesondere eines Absorbers nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 12, soweit auf Anspruch 1 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere im Querschnitt L-förmige Wärmeleitelemente (7) derart angeordnet werden, dass die dem einen Schenkel entsprechenden Wände (8) benachbarter Wärmeleitelemente (7) zwischen sich Kanäle (28) definieren, und die den anderen Schenkel entsprechenden Wände (9) im wesentlichen in einer kontinuierlichen Fläche angeordnet sind, dass auf den den anderen Schenkel entsprechenden Wänden (9) ein flächiges Absorberelement (13) aufgelegt wird und dass eine feste Verbindung, insbesondere Schweißverbindung (27), zwischen dem Absorberelement (13) und den den anderen Schenkeln entsprechenden anliegenden Wänden (9) der Wärmeleitelemente (7) jeweils erreicht wird.
Verfahren zum Herstellen eines Absorbers zur Erwärmung eines strömenden Fluids mit einer bei Anwendung einer Wärmestrahlungsquelle zuzuwendenden Fläche zur Strahlungsabsorption und mit dieser Fläche abgewandten durch finnenartige Wände guten Wärmeleitvermögens voneinander getrennten Kanälen für die Strömung des Fluids und dessen Erwärmung durch die absorbierte Wärme, insbesondere eines Absorbers nach einem der Ansprüche 2 und 4 bis 12, soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere im Querschnitt I-förmige Wärmeleitelemente (40) derart angeordnet werden, dass die Wände benachbarter Wärmeleitelemente (40) zwischen sich Kanäle (43) definieren und die einen Stirnseiten (41) im wesentlichen in eine kontinuierliche Fläche angeordnet sind, dass auf diese einen Stirnseiten (41) ein flächiges Absorberelement (13) aufgelegt wird und dass eine feste Verbindung, insbesondere Schweißverbindung (42), zwischen dem Absorberelement (13) und diesen einen Stirnseiten (41) der Wärmeleitelemente (40) jeweils erreicht wird.
Verfahren zum Herstellen eines Absorbers zur Erwärmung eines strömenden Fluids mit einer bei Anwendung einer Wärmestrahlungsquelle zuzuwendenden Fläche zur Strahlungsabsorption und mit dieser Fläche abgewandten durch finnenartige Wände guten Wärmeleitvermögens voneinander getrennten Kanälen für die Strömung des Fluids und dessen Erwärmung durch die absorbierte Wärme, insbesondere eines Absorbers nach einem der Ansprüche 3 bis 7 und 8 bis 12, soweit auf Anspruch 3 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere im Querschnitt L-förmige Wärmeleitelemente (30) derart angeordnet werden, dass die dem einen Schenkel entsprechenden Wände (31) benachbarter Wärmeleitelemente (30) zwischen sich Kanäle (32) definieren und die den anderen Schenkel entsprechenden Wände (33) im wesentlichen in einer kontinuierlichen Fläche angeordnet sind, wobei die Stirnseite (35) einer der dem anderen Schenkel entsprechenden Wand (33) eines Wärmeleitelementes (30) und der Übergangsbereich (36) zwischen den Wänden (31, 33) eines benachbarten Wärmeleitelementes (30) einander gerade berühren oder über einen geringen Spalt benachbart sind und dass im Bereich der Berührung bzw. des geringen Spaltes eines feste Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung (37) erreicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch eine Ultraschallschweißverbindung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch eine Laserpunktschweißverbindung.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 und 15 bis 17, soweit auf Anspruch 13 oder 15 rückbezogen, gekennzeichnet durch eine matrixartige Positionieranordnung (1, 15), die Schlitze (2, 21) zum Einführen und Aufnehmen der den ersten Schenkeln entsprechenden Wände (8, 31) der Wärmeleitelemente (7, 30) aufweist, wobei die diesen Wänden (8, 31) zugewandten Seiten der den anderen Schenkeln entsprechenden Wände (9, 33) auf Stützbereiche (4) der Positionieranordnung (1) aufliegen.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 14 und 16 und 17 soweit auf Anspruch 14 rückbezogen, gekennzeichnet durch eine matrixartige Positionieranordnung (1, 15), die Schlitz zum Einführen und Aufnehmen der im Querschnitt I-förmigen Wärmeleitelemente (40) aufweist, wobei die den einen Stirnseiten (41) abgewandten Stirnseiten (44) am Grund (45) der Schlitze (2, 21) der Positionieranordnung (1, 15) aufliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionieranordnung (1) durch einen Korpus gebildet ist, in dem die Schlitze (2) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionieranordnung (15) durch einen Rahmen (16, 17, 18, 19) mit mindestens einem Quersteg (20) gebildet ist und die Schlitze (21) in dem Quersteg (20) und den entsprechenden Endstegen (18, 19) des Rahmens ausgebildet sind.
Anwendung des Absorbers nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei einem Solarluftkollektor.