DE19724399A1

DE19724399A1 - Wärmetauschelement, sowie Lichtabsorberelement und Lichtabstrahlelement aus Hohlkammerstegplatten

Info

Publication number: DE19724399A1
Application number: DE19724399A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Konieczny
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 1998-02-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend den Oberbegriffen des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Hohlkammerstegplatten (Zeichnung 1), insbesondere aus extruierten Kunststoff werden in der Technik hauptsächlich als Abdeck- und Trennscheiben eingesetzt. Insbesondere im Solarkollektorbau finden sich vielfältige Anwendungsbeispiele der Hohlkammerstegplatten, jedoch nur als Abdeckung zur Wärmerückhaltung. Die Solarstrahlung durchdringt dabei die als Abdeckscheibe eingesetzte Hohlkammerstegplatte und trifft auf den darunter liegenden Absorber. Der Nachteil dieser Konstruktion liegt im hohen Materialverbrauch und der aufwendigen Verarbeitung.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Medium (Flüssigkeit, Gas) durch eine Hohlkammerstegplatte zu leiten. Der Erfindung zu Anspruch 1 und Anspruch 2 liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, daß das im Anspruch 1 beschriebene Element mit ein gasförmiges und/oder flüssiges Medium so gefällt werden kann, daß es von der äußeren Umgebung abgeschlossen ist und bei Bedarf entweder über die Anschlüsse in Anspruch 2 so zugeführt werden kann, daß es das Element nach Anspruch 1 durchströmen oder auch nur stationär verbleiben kann. Weiterhin soll das Element aus Anspruch 1 es ermöglichen, das Medium einem Temperaturgefalle und/oder einer Strahlungsquelle unter einem für das Medium günstigen Druck auszusetzen.

Lösung der Aufgabe

(als Beispiel siehe Zeichnung 2) Das Medium wird über einen Adapter nach Anspruch 2 der Hohlkammerstegplatte zugeführt. Die Hohlkammerstegplatte und die jeweils an den beiden stirnseitigen Öffnungen gefügten Adaptern sind dazu mittels eines geeigneten Spaltabdichtungsmittels (i. d. R. Klebstoff) an den Spalten druckfest und mediumdicht zu einem Element zusammengesetzt und fixiert. Der Weg und die Verweilzeit im Element des Mediums kann durch eine unterschiedliche Mediumgeschwindigkeit und einer mäanderartig gestalteten Mediumführung günstig beeinflußt werden.

Vorteil der Erfindung

Die Verwendung von Hohlkammerstegplatten, insbesondere aus lichtdurchlässigem Kunststoff, ermöglicht den Bau von besonders leichten Wärmetauschern (Heizelementen, Solarkollektoren), Bio- und Chemiereaktoren (bei der Verwendung von Bioflüssigkeiten und lichtempfindlichen chemischen Medien) und darüber hinaus den Bau von flächenförmig lichtaussendende Elemente unter Verwendung eines in die Hohlkammern gefüllten lichtreflektierenden Mediums und einer günstig angebrachten Lichtquelle.

Beschreibung der Erfindung

Die Hohlkammerstegplatte wird an den beiden offenen Stirnseiten mit den im Anspruch 2 beschriebenen Adaptern so zusammengefügt, daß die Hohlkammern der Hohlkammerstegplatte von der äußeren Umgebung abgeschlossen sind. Dazu wird im Adapter genannten Anschlußteil (Anspruch 2) eine Aufnahmenut so eingelassen, daß die Stirnseite der Hohlkammerstegpatte möglichst paßgenau eingeführt werden kann. Die noch vorhandenen Spalten werden mit einer Dichtmasse (Spezialkleber) so verschlossen, daß eine Fixierung der Hohlkammerstegplatte im Adapter gegeben ist und das die Spalten abgedichtet sind. Die Mediumzu- und -abführung geschieht über einzelne (siehe Zeichnung 2) oder mehrere (siehe Zeichnung 5) Bohrungen im Adapter, die sowohl Adapter stirnseitig und/oder auch kopfseitig angeordnet sind.

A) (siehe Zeichnung 3) Die Bohrungen reichen in einer Mediumzuführnut im Adapter hinein, von wo aus das Medium in die Hohlkammern der Hohlkammerstegplatte geleitet wird. Dabei werden alle von der Verteilernut erreichten Hohlkammern mit dem Medium versorgt.
B) (siehe Zeichnung 2) Die Bohrung endet in der Aufnahmenut der Hohlkammerstegplatte. Durch Ausklinken von Stegen in der Hohlkammerstegplatte wird eine Verbindung zur nächsten Kammer geschaffen, so daß das Medium mäanderförmig durch die Hohlkammerstegplatte strömt. Durch günstig gewählte Vertiefungen in der Aufnahmenut ist die Mediumleitung auch möglich.
C) (siehe Zeichnung 5) Jede oder auch nur ausgewählte einzelne Hohlkammern werden mit einer Bohrung im Adapter oder in der Plattenoberfläche der Hohlkammer versehen. Dadurch lassen sich einzelne Hohlkammern gezielt mit einem Medium füllen.

Die Bohrungen der Mediumzu- und -abführung können mit entsprechenden Gewinden oder auch mit Stutzen versehen werden, so daß ein leichter Anschluß an ein Rohrnetz möglich wird.

(siehe Zeichnung 1) Die Hohlkammerstegplatte kann sowohl als Hohlkammereinzel-, -doppel- oder -mehrstegplatte zum Einsatz kommen.

Bei der Verwendung als Solarkollektor wird die sonnenseitige Platte der Hohlkammerstegplatte lichtdurchlässig ausgeführt. Sinn dieser Anordnung ist es, das Sonnenlicht durch die erste Platte auf das in den Hohlkammern fließende Medium zu lenken und dabei dieses zu erwärmen.

Als Lichtelement funktioniert das Element, wenn in die Hohlkammern bei Verwendung von lichtdurchlässigen Kunststoffhohlkammern bunte, lichtreflektierende Flüssigkeiten gefüllt werden (siehe Zeichnung 6). Die Lichtquelle ist so angebracht, daß das in die Hohlkammern eingestrahlte Licht reflektiert und in den Raum abgestrahlt wird. Die Flüssigkeit kann entweder stationär verbleiben oder die Hohlkammern gleichmäßig durchströmen. Die Flüssigkeit kann dabei so gewählt werden, daß entweder alle Kammern gleiche Farbschattierungen oder je nach Kammerbeschickung unterschiedlich farbig erscheint.

Als Bioreaktor funktioniert das Element, wenn in die lichtdurchlässigen Hohlkammern biologisch aktives Material (z. B. mit Algen oder Hefepilzen versetzte nährstoffreiche Flüssigkeit) eingefüllt wird und diese dem Sonnenlicht oder einer ähnlichen Strahlungsquelle ausgesetzt wird. Bei der Bestrahlung durch Sonnenlicht sollten die Algen oder die Hefekulturen zu wachsen beginnen, während biologisches Material unter Bestrahlung mit intensiveren und energiereicheren Strahlungsquellen sterilisiert wird.

Zeichnung 1:
In der Zeichnung 1 ist schematisch eine Hohlkammerstegplatte dargestellt. Die verschiedenen Draufsichten zeigen die jeweils von 2 Stegen und 2 Platten begrenzten, durchgängigen Hohlkammern. Die Draufsichten zeigen die Ausführungen Stegdoppel-, -dreifach- und -vierfachplatten.

Zeichnung 2:
Zeichnung 2 zeigt ein Element, bestehend aus zwei Adaptern (1) und einer Hohlkammerstegplatte (2). In den Adaptern ist jeweils eine Zuführ-/bzw. Abführöffnung erkennbar. Die Stege der Hohlkammerstegplatte sind so ausgeklinkt, daß das Medium sich mäanderartig von der Zuführöffnung zur Abführöffnung bewegen kann.

Zeichnung 3:
Zeichnung 3 zeigt einen Adapter mit stirnseitigen Zuführ-/bzw. Abführöffnungen (1). Weiterhin ist die etwas breitere Aufnahmenut (3) für die Hohlkammerstegplatte und die Mediumzuführnut (2) für das Medium dargestellt. Der Schnitt A-A zeigt den Querschnitt durch den Adapter.

Zeichnung 4:
Zeichnung 4 zeigt einen Adapter mit jeweils 4 Gewindebohrungen für die Mediumzu- bzw. -abführung. Der Adapter hat nur die Aufnahmenut für die Hohlkammerstegplatte. Die Bohrungen sind so positioniert, daß das Medium in der ersten Hohlkammer der Stegplatte zugeführt, dann mäanderartig durch die Hohlkammern geführt und abschließend durch eine Bohrung abgeführt wird.

Zeichnung 5:
In Zeichnung 5 ist das Element mit der Hohlkammerstegplatte (2) und den beiden Adaptern (1) dargestellt. Im Gegensatz zu dem in der Zeichnung 4 dargestellten Adapter besitzen die in Zeichnung 5 dargestellten Adapter mehrere Mediumzuführ- und -abführbohrungen. Dadurch kann jede Hohlkammer einzeln mit unterschiedlichen Gasen/Flüssigkeiten beschickt werden.

Zeichnung 6:
In Zeichnung 6 ist das Element, gekennzeichnet durch die Hohlkammerstegplatte (2) und den beiden stirnseitig angebrachten Adaptern (1) so dargestellt, daß sich in den Hohlkammern farbige Medien befinden. Durch günstig angebrachte Lichtquellen (z. B. im Adapter, in den Hohlkammern oder vom Standpunkt des Betrachters aus gesehen hinter dem Element) kann das Element farbig erstrahlen.

Claims

1. Element (Zeichnungen 2, 5 und 6) dadurch gekennzeichnet, daß eine Hohlkammerstegplatte so an den beiden offenen stirnseitigen Enden mit zwei wie in Anspruch 2 (siehe Zeichnungen 3 und 4) beschriebene Adaptern zusammengefügt wird, daß das Element druck- und mediumdicht wird. Die Aufgabe der Spaltabdichtung, Gas- und Flüssigkeitsabdichtung und das Fixieren geschieht mittels eines geeigneten Klebers.

Verschiedene Ausführungsmöglichkeiten sind bezüglich der Mediumführung, beginnend bei der Einströmöffnung des Adapters durch die Hohlkammerstegplatte bis zur Ausflußöffnung, möglich.

a) Das Medium fließt von der Einströmöffnung hin zu einer Mediumzuführnut (siehe Zeichnung 3), wird dort gleichmäßig auf alle Hohlkammern verteilt und wird dann mittels einer Sammelnut zur Auslaßöffnung abgeleitet. Die Sammel-/Verteilernut kann sowohl in der Hohlkammerstegplatte als auch im Adapter realisiert sein. Ein Mediumpartikel durchströmt nur jeweils eine Hohlkammer.
b) Das Medium wird mäanderförmig durch die Hohlkammern geleitet (siehe Zeichnung 2). Dies geschieht mittels Ausklinken der gewählten Stege an den beiden Enden der Hohlkammerstegplatte oder auch durch Überströmvertiefungen im Adapter oder durch günstig angebrachte Bohrungen im Adapter oder der Plattenoberfläche. Ein Mediumpartikel durchströmt mehrere oder auch alle Hohlkammern.

2. Adapter (Zeichnung 3 und 4), versehen mit Anschlußgewindebohrungen oder Anschlußstutzen und Aufnahmenut für den Anschluß einer Hohlkammerstegplatte (Zeichnung 2: Hohlkammerstegplatte), so daß die Hohlkammerstegplatte, an der Stirnseite paßgenau mit dem Adapter zusammengefügt werden kann.

Die Mediumzuführ- und Abführöffnungen können sowohl stirnseitig als auch rückseitig des Adapters sein.

3. Das Element aus Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß ein Medium eine lichtdurchlässige Kunststoffhohlkammerstegplatte durchströmt und der Sonnenstrahlung ausgesetzt wird. Dabei wird das Medium in der Hohlkammerstegplatte erwärmt und das Element aus Anspruch 1 wirkt als Solarkollektor.

4. Das Element aus Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es als als Wärmetauscher funktioniert. Das durch die Hohlkammern strömende Medium hat gegenüber der äußeren Umgebung ein Temperaturgefälle, an der Plattenoberfläche findet ein Temperaturausgleich statt.

a) Medium ist wärmer, als die äußere Umgebung (Heizung),
b) Medium ist kälter, als die äußere Umgebung (Kühler).

5. Das Element aus Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Medium lichtdurchlässige Kunststoffhohlkammern durchströmt und einer Strahlenquelle (z. B. Sonnenstrahlung) ausgesetzt wird. Im Medium spielen sich aufgrund seiner Strahlungsempfindlichkeit chemische und physikalische Reaktionen ab; das Element aus Anspruch 2 wirkt als Reaktor.

6. Das Element aus Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, das ein Medium die lichtdurchlässige Kunststoffhohlkammern ausfüllt, dessen Eigenschaften es ist, Licht aus einer Lichtquelle zu reflektieren, zu brechen und wieder abzustrahlen, so daß ein optisches Element entsteht. Weiterhin können in verschiedenen Hohlkammern unterschiedlich farbiges Medium eingefüllt werden, so daß ein buntes Farbspektrum abgestrahlt werden kann (siehe Zeichnung 6).