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tMäxmeaustaus chertt Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher,
insbesondere Heizkörper, mit senkrechten Heizrohren und waagerechten oberen und
unteren Verbindungsrohren, welche an kreuzförmigen Verbindungsstellen miteinander
verschweißt sind.
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Wärmeaustauscher dieser Art, welche insbesondere als Heizkörper verwendet
werden, sollen nach bisher bekannter Weise derart hergestellt werden, daß die Verbindungsrohre
aus der Wandung geschnittene, seitliche, der Form der senkrechten Heizrohre Aussparungen
er-. halten, an deren Ränder die an diesen Stellen durchbohrten Heiz.
rohre
festgeschweißt sind. Bei diesem Fertigungsverfahren sind je nach Querschnittsform
der Heizrohre in der Wand der Verbindungsrohre verschieden geformte Ausschnitte
einzuarbeiten, was nur durch Handarbeit geschehen kann. Bei einem Stanzvorgang würden
die Verbindungsrohre zu stark deformiert werden und einfaches Bohren von Wchern
genügt nicht zur Herstellung eines Ausschnittes, dessen Rand der Durchdringungskurve
zwischen Heizrohr und Verbindungsrohr entspricht.
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Eine weitere Folge der hier geschilderten Verbindungsform. zwischen
Heizrohren und Verbindungsrohren ist es, daß jede einzelne kreuzförmige Rohrverbindung
von Hand gelötet oder geschweißt werden muß. Diese Fertigungsschwierigkeiten haben
dazu geführt, daß Wärmeaus-. tauschen, insbesondere Heizkörper der hier in Frage
kommenden Bauform noch keine Verbreitung gefunden haben, obwohl kreuzge-, schweißte,
leiterförmige Rohrregister besonders - mit zusätzlichen, die Oberflache vergrößernden
Mitteln ausgestattet -hervorragende Wärmeübertragungsleistungen bringen. Eine technisch-ohne
Sschwiergkeiten durchführbare Verbesserung bei der Herstellung kreuzgeschweißter,
als Värmeaustauscher dienender Rohrregister, bei dem ohne weiteres ein automatischer
Fertigungsw. ablauf durchgeführt werden kann, ist durch die besondere Ausführung
der kreuzgeschweißten Rohrverbindungen gemäß der Erfindung möglich. Diese Verbesserung
liegt darin, da.ß die in den Verbindungsstellen liegenden Öffnungen an den Heizrohren
einen Durchmesser aufweisen,
der größer ist, als der Durchmesser
der jeweils koaxial gegenüberliegenden, als Bohrungen ausgebildeten Öffnungen in
den Verbindungsrohren. Durch diese Ausbildung der Öffnungen in der Verbindungsstelle
der kreuzzuschweißenden.Rohre ist es möglich, den gesamten Fertigungsablauf zu automatisieren.
Hierzu werden die Öffnungen in den Verbindungsrohren durch Vielspindelrohrmaschinen
in den gewünschten Abständen gebohrt. Die Öffnungen in den Heizrohren kann man ebenfalls
auf Bohrautomaten anbringen, jedoch ist es wesentlich einfacher, diese Öffnungen
derart auszustanzen, daß die herausgestanzten Teile der Rohrwände an dem nahe den
Rohrenden liegenden Bereich des Lochrandes mit dem Rohr verbunden und zu den Rohrenden
hin nach innen geklappt sind. Durch diese Ausbildung-der Öffnungen in den Heizrohren
erhält man neben der Bohrung einen als Führung für das in den Rohren fließende Wärme-.
austauschermedium dienenden Teil der Rohrwand. Außerdem wird das zu den Rohrenden
hin liegende Volumen etwas verkleinert, was sich bei Einschliissen von Iz.ft oder
anderen Gasen günstig auswirkt.
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Die Enden der Verbindungsrohre können durch Aufschweißen von Deckeln
verschlossen werden oder man quetscht die Rohrenden zusammen und venschweißt die
Quetschfugen. Eine besonders vorteilhafte Verschweißung der Quetschfugen besteht
darin, daß auf die Quetschfuge in kbgenrichtung ein Stück Draht aufgebracht wird,
welches nach Widerstands.-schwißung die Quetschfuge verschließ:.
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Nachdem die Enden der Verbindungsrohre verschlossen und die Bohrungen
in den He°7f- wand Verbixidsroitrexin der gemäß der -f?ndang vorgesehenen Form angebracht
sind, ist es ohne Schwierigkeit möglIch, die
Heizrohre mit den Verbindungsrohren
mittels Widerstandsschweißung zu verbinden. Die Kreuzschweißung kann also bei der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführungsform auf einer automatischen Schweißmaschine
vorgenommen werden.
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Um bei gleichen Rohrabständen und bei gleicher Anströmfläche der Verbindungsrohre
eine fürfdie Wärmeabgabe. vorteilhafte görßere Rohroberfläche zu erhalten, können
die Verbindungsrohre einen elliptischen oderovalen Querschnitt aufweisen; hierbei
sind die Bohrungen der Verbindungsstellen längs der Mittelmantellinie einer Schmalseite
des Rohres angeordnet.
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Eine weitere erhebliche Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche
wird dadurch erhalten, daß die Heizrohre im Bereich zwischen den Verbindungsrohren
längs den äußeren Mantellinien einer Seite oder der beiden. gegentberMegenden Seiten
des Heizkörpers mit Wärrmeleitblechen wärmeleitend verbunden sind, welche mit jalousieartigen
Ausprägungen versehen sind, durch welche die zu erwärmende Luft strömt.
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Zur Verstärkung des durch den Heizkörper gehenden Luftstromes ist
es vorteilhaft, diesen so zu lenken, daß er nicht durch Nebenluft von den Seitenoder
von unten gestört wird., daß vielmehr alle zu erwärmende Luft durch die Jalousien
der Wärmeleitbleche hindurch.. strömen muB. Man erreicht dies durch Anfügen von
geschlossenen
Seitenblechen, einem geschlossenen Bodenblech und
einer oberen, für,den Luftaustritt durchbrochenen Abdeckung. Durch diese Maßnahme
erhält man einen auf 5 Seiten verkleideten Kasten, dessen Rückseite, welche dem
mit Wärmeleitblech verbundenen Rohrregister gegenüberliegt, offen ist. Den Abschluß
dieser Rückseite bildet jeweils die Gebäudewand, an die der kastenförmige Wärmeaustauscher
montiert ist.
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Man kann die direkte Wärmeübertragungsfläche des Wärmeaustauschers
gemäß der Erfindung noch dadurch vergrößern, daß die oberen und unteren Verbindungsrohre
durch 2 Reihen von parallel verlaufenden Heizrohren miteinander verbunden sind,
welche beiderseits der Sammelrohre einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der
erfindungsgemäß Närmeaustauscher kann außer zur Erwärmung des uni... gehenden Mediums
auch zu dessen Abkühlung dienen, wenn man ihm z.B. von kaltem Wasser durchströmen
läßt.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Anmeldegegenstandes
schematisch dargestellt.
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Es zeigt: Fig. 1 a Die Ansicht des Wärmeaustauschers mit kreuzförmigen
Verbindungsstellen.
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Fig. 1 b Die Ansicht des oberen'Verbindungsrohres mit den Bohrungen
in den Kreuzungspunkten mit den Heizrohren.
Fig. 2 Die Seitenansicht
eines Wärmeaustauschers gemäß Fig. 1 mit einer parallelen Reihe von Heizrohren.
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Fig. 3 Die Seitenansicht eines Wärmeaustauschers gemäß Fig. 1 mit
2 parallel einander gegenüberliegender Reihen von Heizrohren.
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Fig. 4 Den Schnitt durch eine Kreuzungsstelle zwischen Verbindungs...
rohr und Heizrohr.
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Fig' 4 a Die Ausbildung der Verbindungsöffnung an einem oberen Fig.
4 b Ende eines Heizrohres in Form einer Bohrung (vergl. Fig. 4) Fig. 5 Den Schnitt
durch eine Kreuzungsstelle mit Ausbildung der Öffnung im Heizrohr.
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Fig' 5 a Die Ausbildung der Verbindungsöffnung an einem oberen Ende
Fig. 5 b eines Heizrohres in Form eines gestanzten Loches (vergl. Fig. 5) Fig. 6
a Fig. 6 b Verschiedene Ausführungen des Verschlusses an den Enden Fig. 6 c der
Heizrohre.
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Fig. 7 Das kreuzgeschweißte Rohrregister mit zusätzlichen Jalousieblechen
in Seitenansicht und in perspektivischer Darstellung.
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Fig' 8 a Den zu einem kastenförmigen Element ergänzten Wärmeaustauscher
Fig. 8 b in perspektivischer Darstellung (teilweise geschnitten) sowie in einem
Querschnitt.
Ein oberes Verbindungsrohr (1 a) und ein unteres Verbindungsrohr
(1 b) sind durch eine Anzahl parallel liegender Heizrohre (2) miteinander verbunden.
In den kreuzförmigen Verbindungsstellen (3) liegen Öffnungen in den Verbindungsrohren-.und
in den Heizrohren koaxial aufeinander, derart, daß die Öffnungen (5) in den Verbindungsrohren
(vergl. Fig. 1 a und 1 b) einen größeren Durchmesser aufweisen, als die Öffnungen
(6)_in den Heizrohren (Fig.
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4 a bis 5 b). Ein kurzes Stück oberhalb bzw.
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unterhalb der kreuzförmigen Rohrverbindungen (4a, 4b) sind die Heizrohre
(2) verschlossen. Das durch das Rohrsystem strömende Heiz-oder Kühlmittel strömt
bei (i) in das obere Verbindungsrohr ein, fließt in den Heizrohren (oder Kühlrohren)
nach unten und verläßt den Nämeaustauscher durch das untere Verbindungsrohr bei
(IT) (Fig. 1 a). Die Öffnungen in den Verbindungsrohren werden vorzugsweise durch
Bohren hergestellt. Die Öffnungen in den Heizrohren können ebenfalls Bohrungen kleineres
Durchmessers sein oder wie 3n Fig. 5 a und 5 b dargestellt, eingestanzte Lochungen,
wobei die Lochung derart erfolgt, daß das auszulochende Stück der Rohrwand an einem
Teil des Umfanges noch mit dieser verbunden bleibt und nur nach innen geklappt wird
(7). Die Heizrahre können dabei wie Fig. 2 als Seitenansicht zeigt, alle auf der
gleichen Seite der Verbindungsrohre liegen oder gem. N.g. 3 einander gegen-Überliegend
auf beiden Seiten der Verbindungsrohre angeordnet sein. Die Inge der Schweißstelle
in der kreuzförmigen Rohrverbindung ist in Fig. 4 und 5 erkennbar und mit (8) bezeichnet.
Der obere und untere Verschluß der Heizrohre kann entweder durch Aufschweißen
eines
kreisförmigen Deckels (9) erfolgen (Fig. 6 a) oder die Rohrenden werden quer zur
Achse der Öffnungen zusammengequetscht und autogen oder elektrisch verschweißt (vergl.
Fig. 6 b). ?n Fig. 6 c ist eine weitere Möglichkeit des Verschließens des zusammengequetschten
Rohrende angedeutet. Auf die Quetschfuge wird ein Stück Draht (10) von der Länge
der Quetschfuge aufgesetzt, welches dann mittels elektrischer Widerstandsschweißung
die Quetschfuge dicht verschließt. Auf die im vorstehenden erläuterte Art werden
leiterförmige Rohrregister erhalten, die in dieser Form bereits als Wärmeaustauscher
dienen können.
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Es ist jedoch zweckmäßig, diese Rohrregister auf beiden Seiten mit
Wärmeleitblechen (11) zu versehen, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Diese Wärmeleitbleche
werden mit den Heizrohren längs der äußeren und-inneren Mantellinien (72)nmittels
RollennahtschweiBung wärmeleitend verbunden. ?n dem Bereich zwischen den Heizrohren
erhalten die Wärmeleitbleche jalousieartige Öffnungen, welche den Luftdurchtritt
durch die Rohrregister gestatten. Durch das Ausstanzen der jalousieartigen Lamellen
ergibt sich außerdem noch eine Oberflä chenvergörßerung der Blechfläche durch Hinzukommen
der Schnittkanten. Diese Oberflächenvergrößerung ist, wenn man zum Beispiel Lamellen
von 4 mm Breite aus einem lmzo--Blech her. aubstanzt, nicht unerheblich. Sie beträgt
im Bereich der Lamellen 20.
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Eine weitere Verbesserung des lfäxmeaustauschers gemäß der Erifindung
ist dann gegeben, wenn man den Luftaustritt durch die
Rohrregister
und durch die Wärmeleitbleche (11) so erzwingt, daß keine otörende.Falschluft von
den Seiten oder von unten auf die Luftaustrittsseite der Wärmeleitbleche gelangen
kann. Man erreicht . dies dadurch, daß man geschlossene Seitenbleche (13), ein geschlossenes
Bodenblech (7.1i:) und ein den Luftdurchtritt erlaubendes Gitter (15) zusätzlich
an den Wärmeaustauscher, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, .anfügt. Man erhält dann
eine kastenförmige Einheit (Fig. 8 a), welche an der den Wärmeleitblechen gegenüber- 1
iegenden Seite offen ist. Wird dieser so vervollständigte Wäxmeaustauscher mit der
offenen Wand an eine Gebäudewand (16) montiert, so erhält man beispielsweise eine
Luftströmung von außen durch die Jalousie der Wärmeleitbleche zwischen den Heizrohren
hindurch in den Innenraum (17) des Wärmeaustauschers. Hier steigt die erwärmte Luft
nach oben und tritt am Gitter (15) wieder aus. Die Luftströmung ist durch Pfeile
in Fig. 8 b dargestellt. Die -kreuzgeschweißten Rohrregister, welche das in den
Rohren fließende Wärmeaustauschermedium enthalten, nehmen, obwohl sie bequem auto..
matisch herzustellen sind,-sehr wenig Raum ein, so daß ein genügender Luftdurchtritt
nach oben auch bei geringer Bautiefe des Wärmeaus.. Lauschers gewährleistet ist.
Da die Größe des freien Luftdurch#-trittes nach oben mitbestimmend für die Leist-,mg
des Wärmeaus.-tauschers ist, ermöglicht die Konstruktion gemäß der Erfindung eine
besonders hohe Wärmeaustauschleistung bei einfacher Fertigung.