DE2308480A1

DE2308480A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE2308480A1
Application number: DE19732308480
Authority: DE
Inventors: Hans Viessmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-21
Filing date: 1973-02-21
Publication date: 1974-08-22

Description

Wärmetauscher Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Heizkörper für Raumbeheizung, bestehend aus einer mindestens einseitig berippten Wärmetauschfläche und Elementen zur Durchleitung des Heizmediums.
Wärmetauscher der genannten Art sind allgemein bekannt und zwar auch für den Heizkörpersektor.
Bisher werden Heizkörper für Warmwasser und Niederdruckdampf hauptsächlich aus Stahl oder Guß hergestellt. Stahl ist nicht der optimale Werkstoff für Heizkörper. Deswegen wurde in den letzten Jahren immer wieder versucht, anstelle von Stahl Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, bspw.
Aluminium zu verwenden. Es sind auch Alu-Radiatoren auf dem Markt. Die Probleme bei Aluminium bestehen aber darin, daß das Heizwasser bzw. das Heizmedium unter Umständen korrodierend wirkt, ganz besonders an den Stellen, wo das Aluminium durch mechanische Bearbeitung Einschnitte hat.
Alle diese Wärmetauscher in Form von Raumheizkörpern tragen nicht den heutigen Anforderungen, insbesondere bei der Fertigbauweise großer Räume (Schwimmhallen), wo also in der Regel mehrere Heizkörper hinter- und/oder übereinander installiert werden müssen, in vollem Umfang Rechnung, da die Intallation von Fachkräften vorgenommen werden muß.
Hohle Plattenheizkörper aus Stahl sind mit einem beträchtlichen Herstellungsaufwand verbunden und verlangen für ihre Installation ebenfalls Fachkräfte.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher insbesondere für Raumheizzwecke zu schaffen, der sich trotz HeizElächenvergrößerung durch Rippen leicht herstellen und gegf. auch von nicht geschultem Personal installieren läßt und mit dem der Korrosionsgefahr absolut sicher Rechnung getragen ist. Für die Lösung dieser Aufgabe ergeben sich zwei Möglichkeiten.
Die Aufgabe ist mit einem Wärmetauscher der genannten Art nach der Erfindung einmal dadurch gelöst, daß die im Strang fortlaufend gepreßte Wärmetauschfläche befestigungsseitig mindestens eine in der Querschnittsform dem Element zur Zuleitung des Heizmediums angepaßte Aufnahmenut aufweist, die von im Strang mit gepreßten, in breiter Basis in die Fläche übergehenden Rippen flankiert ist, wobei die Höhe der Rippen derart bemessen ist, daß das Element zur Zuleitung des Heizmediums durch Anlegen der freien Rippenenden fest in Wärmeleitkontakt an der Wärmetauschfläche gehalten ist.
Durch die Strangpreßherstellung ergibt sich einmal eine sehr einfache Herstellung, und es kann für das Strangpressen besonders geeignetes Material, insbesondere Aluminium, verwendet werden. Schweißarbeit ist zur Herstellung nicht erforderlich, sondern die erforderlichen Flächengrößen werden einfach vom gepreßte Strang abgelängt.
Das Heizmedium kommt mit der korrosionsempfindlichen Wärmetauschfläche selbst nicht in Berührung, sondern strömt durch besondere auf gepreßte Zuleitungselemente bspw. in Form von dünnwandigen Edelstahlrohren, Kupferrohren od. dgl.. Die Verbindung von Rohr und Wärmetauschfläche auch unter Berücksichtigung eines guten Wärmeleitkontaktes ist denkbar einfach, indem nämlich entsprechend lange und im Querschnitt entsprechend angepaßte Rohrstücke einfach in die dafür vorgesehene Nut zwischen den flankierenden, relativ langen Rippen eingelegt und die freien Rippenenden auf die noch freie Umfangsfläche des Rohres aufgerollt werden. Vorzugsweise sind die flankierenden Rippen in ihrer Höhe so bemessen, daß die Rippen nach dem Anrollen das Rohr weitgehend einschließen. Vorzugsweise wird die Aufnahmenut längs der horizontalen Mittellinie der Wärmetauschfläche vorgesehen, es können bspw.
aber auch mehrere Aufnahmenuten in entsprechender Verteilung angeordnet werden.
Vorteilhaft kann der Wärmetauscher auch derart ausgebildet werden, daß befestigungsseitig längs der Ränder der Wärmetauschfläche durch Rippen begrenzte Nuten zur Aufnahme von im Querschnitt angepaßten Justierstücken ausgebildet sind, mit denen der Wärmeausdehnungsspalt zwischen zwei benachbart angeordneten Wärmetauschflächen überbrückt wird.
Die stellte Aufgabe läßt sich zum anderen auch in der Weise lösen, daß die im Strang fortlaufend gepreßte Wärmetauschfläche befestigungsseitig mindestens eine in der Querschnittsform dem Element zur Zuleitung des Heizmediums angepaßte Aufnahmenut aufweist, die von im Strang mit gepreßten, in breiter Basis in die Fläche übrgehenden Rippen flankiert ist, wobei zwei der gepreßten Wärmetauschflächen mit ihren Nuten gegeneinandergerichtet gegen das Element zur Durchleitung des Heizmediums gespannt sind.
Für beide voneinander unabhängige Lösungen läßt sich vorteilhaft das Element zur Durchleitung des Heizmediums zu einem vorgefertigten Rohr gerüst ausbilden, an dem dann in der beschriebenen Weise die Wärmetauschflächen angebracht werden.
Dadurch läßt sich der Gesamtwärmetauscher bzw. Heizkörper für bspw. eine Schwimmhalle als vorgefertigte Einheit ausbilden, die nur noch mit ihren Vor- und Rücklaufanschlüssen angeschlossen werden muß. Die Wärmetauschflächen können natürlich bei entsprechendem Verlauf der Elemente zur Durchleitung des Heizmediums horizontal oder vertikal verlaufend angeordnet werden.
Die Anordnung der Heizflächen kann auch so getroffen werden, daß die Elemente zur Durchleitung des Heizmediums nahezu vollkommen hinter den Wärmetauschflächen verschwinden, wobei für nicht in gleicher Richtung verlaufende Elementabschnitte die Rippen, sofern sie auch befestigungsseitig vorhanden sind, nur mit entsprechenden Ausnehmungen versehen werden müssen.
Da es bekannt ist, daß man bestimmte Profile aus Alu im Strangpreßverfahren herstellen kann, wird für dieses Merkmal Schutz nur im Rahmen der Erfindung für die Herstellung der Wärmetauschflächen beansprucht.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher und weitere Einzelheiten werden nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch den Wärmetauscher; Fig. 2 in Ansicht zwei benachbart angeordnete Wärmetauscher; Fig. 3 eine Draufsicht auf die Wärmetauscher nach Fig. 2; Fig. 4 im Schnitt den Anschluß zweier Elemente zur Zuleitung des Heizmediums; Fig. 5 im Schnitt eine andere Ausbildungsform des Wärmetauschers; Fig. 6 schematisch eine besondere Anordnung der Wärmetauschflächen und Fig. 7 im Schnitt eine weitere Ausbildungsvariante des Wärmetauschers.
In den Figuren sind bezeichnet mit 1 die im Strang gepreßte, mit Wärmeübertragungsrippen 9 versehene Wärmetauschfläche, mit 2 das Element zur Zuleitung des Heizmediums, mit 3 die Aufnahmenut mit den flankierenden Rippen 4, mit 5 die freien Enden der Rippen 4, und mit 6 Rippen, die Aufnahmenuten 7 für Justierstücke 8 begrenzen.
Das Strangpreßprofil bzw. die Wärmetauschfläche 1 ist so ausgebildet, daß es strangpreßprofilgerecht Rippen 9 hat, entweder auf einer oder auf beiden Seiten. Damit erreicht man in bekannter Weise eine mehrfache Heizflächenvergrößerung.
Auf der Rückseite ist eine halbrunde Aufnahmenut 3 eingearbeitet, die beiderseits zwei Rippen 4 hat. In diese Nut 3 wird ein Rohr bzw. das Element 2, z.B. ein dünnwandiges Präzisionsrohr oder ein Kupferrohr eingelegt. Mit einem Roll- bzw.
Preßwerkzeug werden die freien Enden 5 der Rippen 4 an das Rohr angepreßt. Bei dieser Konrruktion ist es möglich, daß dasRohr praktisch im gesamten Umfang in Aluminium eingebettet ist. Die Rippen 4 haben an der Basis einen solchen Querschnitt, daß ein guter Wärmefluß aus den Rippen 4 in die eigentliche Wärmetauschfläche 1 gewährleistet ist.
Strangpreßprofile sind bis zu einer bestimmten Breite kostengünstig herzustellen. Deswegen wird vorzugsweise das Strangpreßprofil nicht zu breit angelegt, so daß mit dem in der Mitte liegenden Rohr eine optimale Wärmeversorgung der Randzone gewährleistet ist. Die Strangpreßprofile kann man durch einfache Laschen übereinander anordnen und damit Heizflächen montieren von 400, 500 gegen. bis 1000 mm Höhe.
Diese Heizkörper lassen auch große Längen zu, wenn sie z.B.
in ausgedehnten Räumen - großen Hallen - verwendet werden.
Die Längenausdehnung und die einfache Montage ist dadurch gewährleistet, daß die Enden 10 der Elemente 2 nach hinten im rechten Winkel abgebogen sind und dann u-förmige Verbindungsstücke 11 entweder auf gelötet, aufgeschweißt oder aufgeklebt werden. DieseArt Verbindung ist auch möglich und vorteilhaft für die senkrechte Verbindung der Heizkörper, die übereinander angeordnet sind, und das Wasser, z.B. in der einen Lage nach rechts, in der anderen Lage nach links wieder zurückgeführt wird.
Sobald man für die Elemente 2 einen anderen Werkstoff nimmt als Aluminium, tritt eine unterschiedliche Längenausdehnung gegenüber der Wärmetauschfläche auf. Diese Längenausdehnung würde dazu führen, daß sich entweder das Element 2 im Aluminiumprofil lockert, dann wird der Wärmeübergang beeinträchtigt, und/oder es treten Geräusche auf. Um das zu vermeiden, wird die Wärmetauschfläche nur in begrenzten Längen verwendet, z.B. in 800 oder 1000 mm langen Stücken, wobei zwischen den einzelnen Stücken ein Spalt vorgesehen wird, der die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Alu-Profile und der Rohre aufnimmt. Damit die Wärmetauschflächen 1 zueinander in der richtigen Lage bleiben, erhalten die beiden äußeren Rippen 6 auf der Hinterseite nach innen springende Fortsätze 12.
In die dadurch gebildeten Nuten 7 läßt sich ein Justierprofil 8 einschieben, das auf der einen Seite eine gerauhte Oberfläche haben kann, damit es sich nicht verschieben kann.
Die einzelnen Teile des Wärmetauschers werden also in der Mitte durch'das Element 2 und oben und unten durch die Justierstücke 8 gegeneinander in der richtigen Lage gehalten.
Anstelle der Justierstücke können an den Fortsätzen 12 auch Halterungen zum Befestigen des Heizkörpers an der Wand eingeschoben werden.
Die Verbindung der Elemente 2, z.B. bei langen Heizkörperreihen, kann vorteilhafterweise dadurch erfolgen, daß sie durch eine Hülse 13 verbunden werden, die sich mit Rundschnurringen 14 auf die Enden der Elemente 2 schiebt. Diese wirken als Kompensator für die Längenausdehnung.
Die Aufhängung der Wärmetauschflächen 1 kann durch geeignete Halter erfolgen, die in den Spalt eingreifen und die Justierstücke fingerartig untergreifen. Die den Fingern benachbarten Bereiche der Wärmetauschflächen erhalten dann entsprechende Ausschnitte, damit Bewegungen der Flächen 1 nicht behindert werden.
Bei der anderen Lösungsmöglichkeit nach Fig. 5 ist die Wärmetauschfläche 1 praktisch wie bereits beschrieben ausgebildet, allerdings mit dem Unterschied, daß die die mit 3 flankierenden Rippen 4' kürzer gehalten sind. Dadurch können an das Element 2 von beiden Seiten Wärmetauschflächen 1' angelegt und mittels Haltern 17 gegeneinander und gegen das Element 2 verspannt werden. Zwischen vier Rippen jeweils an den Enden können dann, falls erforderlich, ebenfalls Justierstücke 8' eingeschoben werden.
Fig. 6 verdeutlicht schematisch die-vorteilhafte Ausführungsvariante für das Element 2, das hierbei als vorfertigbares Rohrgerüst 16 mit Vor- und Rücklaufausschüssen 15 ausgebildet ist, an dem die Wärmetauschflächen 1, wie beschrieben, in größerer Stückzahl in Horizontal- oder Vertikalanordnung angebracht werden können.
Gemäß Fig. 7 kann die Ausführungsform der zweiten unabhängigen Lösung nach Fig. 5 auch derart ausgebildet werden, daß die die Einlagenut für das Rohr 2 beqrenzenden Rippen als sich überlappende Rippen 17 ausgebildet und die gegenseitigen Anlageflanken dieser Rippen mit sich entsprechenden Verzahnungen ausgestattet sind. Wenn man zwei derartige Schalen zusammenschiebt und auf das Rohr preßt, haften die beiden Schalen fest durch die Verzahnungen zusammen, ohne daß dabei besondere Verbindungselemente, wie in Fig. 5 dargestellt, notwendig sind.

Claims

Patentanspri3fl1e:

C Wärmetauscher, insbesondere Heizkörper für die Raumbeheizung, bestehend aus einer mindestens einseitig berippten Wärmetauschfläche und Elementen zur Durchleitung des Heizmediums, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die im Strang fortlaufend gepreßte Wärmetauschfläche (1) befestigungsseitig mindestens eine in der Querschnittsform dem Element (2) zur Zuleitung des Heizmediums angepaßte Aufnahmenut (3) aufweist, die von im Strang mit gepreßten, in breiter Basis in die Fläche übergehenden Rippen (4) flankiert ist, wobei die Höhe der Rippen derart bemessen ist, daß das Element (2) durch Anlegen der freien Rippenenden (5) fest in Wärmeleitkontakt an der Wärmetauschfläche (1) gehalten ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t, daß die Rippen das Element (2) zur Durchleitung des Heizmediums flankierenden Rippen (4) in ihrer Höhe derart bemessen sind, daß das Element (2) bezüglich seines Umfanges nach Anlagen der freien Rippenenden (5) weitgehend umschlossen ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß befestigungsseitig an der Wärmetauschfläche (1) mindestens zwei Aufnahmenuten (3) für die Elemente (2) zur Durchleitung des Heizmediums vorgesehen sind
4. Warmetauscher nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß befestigungsseitig längs der Ränder der Wärmetauschfläche (1 ? durch Rippen (6) begrenzte Nuten (7) zur Aufnahme von im Querschnitt angepaßten Justierstücken (8) ausgebildet sind, mit denen der Wärmeausdehnungsspalt zwischen zwei benachbart angeordneten Wärmetauschflächen überbrückt wird.
5. Wärmetauscher, insbesondere Heizkörper für die Raumbeheizung, bestehend aus einer mindestens einseitig berippten Wärmetauschfläche und Elementen zur Durchleitung des Heizmediums, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die im Strang fortlaufend gepreßte Wärmetauschfläche (1) befestigungsseiti mindestens eine in der Querschnittsform dem Element (24 zur Durchleitung des Heizmediums angepaßte Aufnahmenut (3) aufweist, die von im Strang mit gepreßten, in breiter Basis in die Fläche übergehende Rippen (4) flankiert ist, wobei zwei der gepreßten Wärmetauschflächen (1) mit ihren Nuten (3) gegeneinander gerichtet gegen das Element (2) zur Durchleitung des Heizmediums gespannt sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die das Rohr (25 flankierenden Rippen als sich gegenseitig überlappende Rippen (17) ausgebildet und die gegenseitigen Anlageflanken der Rippen mit sich entsprechenden Verzahnungen (18) bzw. Verrastungen ausgestattet sind.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Anschlußbereich (19) jeder Wärmetauschfläche für das Rohr (2) nach einer Seite der Wärmetauschfläche herausgestellt angeordnet ist.
8. Wärmetauscher nach jedem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Element (2) zur Durchleitung des Heizmediums zu einem vorgefertigten in sich geschlossenen und mit Vor- und Rücklaufanschlüssen (15) versehenen Rohrgerüst (16) ausgebildet ist, an dem die Wärmetauschflächen (1) befestigt sind.