DE2654832A1

DE2654832A1 - Verfahren zur herstellung eines waermeaustauschers

Info

Publication number: DE2654832A1
Application number: DE19762654832
Authority: DE
Inventors: Hannes Dipl Ing Baumann
Original assignee: Aluminium AG
Current assignee: Aluminium AG
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1976-12-03
Publication date: 1978-06-08

Description

Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen nach dem Verfahren hergestellten Wärmeaustauscher und auf eine Verwendung desselben.
Bei der Herstellung von Wärmeaustauschern besteht ein Problem darin, Rohre, welche das eine Wärmetauschmedium führen, mit einer Platte möglichst innig zu verbinden, um einen guten Wärmeübergang zu erreichen.
Es ist bereits bekannt, in ebene Platten Nuten zur Aufnahme von Rohren einzuformen. Der Wärmeübergang ist jedoch unbefriedigend, da die Rohre eingeklebt werden müssen und dadurch kein direkter metallischer Kontakt zwischen Rohr und Platte besteht, was den Wärmeübergang behindert. Das Verschweissen oder Löten von iSohren mit einer solchen Platte scheidet für den vorliegenden Anwendungszweck aus Kostengründen aus.
Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, bei dem eine mit geringem Aufwand herstellbare metallische Verbindung und somit ein guter Wärmeübergang zwischen einem Rohr und einer Platte erzielbar ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dem Durchfluss eines Warmetauschmediums dienendes Metallrohr auf mindestens einem Teil seines Umfanges in eine flache Metallschmelze eingetaucht wird, sodass es sich beim Erstarren der Schmelze zu einer Platte, mit dieser verbindet.
Der Wärmeaustauscher gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Platte aus Leichtmetall besteht und mindestens ein mit ihr starr verbundenes Itohr mehrfach mindestens entlang der einen Plattenbreitseite geführt ist.
Eine weitere Erfindung bezieht sich auf die Anwendung eines solchen Wgirmeaustauschers als Sonnenkollektor.
Dadurch ist es möglich, einen Wärmeaustauscher herzustellen, bei welchem zwischen Rohr und Platte ein direkter metallischer Kontakt besteht, wobei zudem die Herstellung eines solchen Wärmeaustauschers vergleichsweise einfach ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Platte mit Rohren, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Flach-Sonnenkollektor.
Eine Platte 1 besteht aus einem gut wärmeleitenden Metall, vorzugsweise Aluminium oder einer Aluminium-Legierung und hat eine falche Unterseite )#. An der Plattenoberseite ist mindestens ein Rohr 2 so eingebettet, dass die Plattenoberfläche einen Teil, beispielsweise etwa 1/3 des Rohrumfanges bedeckt. Es ist indessen auch möglich, die Rohre voll in die Schmelze einzutauchen, sodass die Schmelze den ganzen Tlohrumra umgibt.
Dieses Rohr 2 verlciuSt vorzugsweise in Mäanderform und hat somit mehrere parallel zueinander angeordnete Teilstücke. Als Variante ist es auch möglich, mehrere parallele Rohre vorzusehen. Diese können entweder verschiedenen Kreisläufen angehören oder am einen Ende mit einer quer verlaufenden, gemeinsamen Zufuhrleitung und am unteren Ende mit einer gemeinsamen Abflussleitung verbunden werden. Die Rohrschlange oder die Rohre werden in die flache Materialschicht eingedrückt, wenn sich dieses noch im schmelzflüssigen Zustand befindet. Dadurch verbindet sich die in eine vorgeheizte Giessform geleerte Schmelze mit dem Rohrmaterial und bewirkt beim Erstarren zu einer Platte eine innige metallische Verbindung, welche das Rohr in der Platte durch direkten metallischen Kontakt festhält . Zum Eindrücken der Rohre sind im allgemeinen geeignete Halterungen vorzusehen. Als Rohrmaterial kommen gute metallische Wärmeleiter in Frage, beispielsweise Leichtmetall, Kupfer, oder Stahl, insbesondere rostfreier Stahl. Je nach Wandstärke und llohrmaterial kann es zweckmässig sein, durch das Rohr Luft oder Flüssigkeit hindurchzufördern, bis die Schmelze erstarrt ist, um das Rohr zu kühlen und zu verhindern, dass es übermässig anschmilzt. Ferner kann dadurch die Produktionszeit verkürzt werden. Ausserdem kann es erforderlich sein, zusätzliche Massnahmen zur Entfernung oder Verhinderung von Oxydschichten auf dem einen oder andern Material oder auf beiden zu treffen.
Die Rohrenden sind jeweils mit einem Anschluss versehen, zur Zufuhr und Abfuhr eines flüssigen oder gasförmigen Wärmetauschmediums.
Mit einer derartigen Rohr-Plattenverbindung lassen sich Wärmeaustauscher herstellen, bei dem im Hohlraum 3 des Rohres 2 oder der Rohre ein Wärmetauschmedium zirkuliert. Ein solcher Wärmeaustauscher kann auch auf beiden Seiten mit in die Platte eingelassenen Rohren versehen werden, wobei in den Rohren der einen Plattenseite das eine und in den Rohren der andern Plattenseite das andere Wärmetauschmedium fliesst. Die Giessform ist hier mit Nuten versehen, in welche das untere Rohrpaket eingelegt wird. Die Platte 1 ist hier üblicherweise dicker als wenn sich das Rohr 3 oder die Rohre nur auf der einen Plattenseite befinden.
In Fig. 2 ist ein Wärmeaustauscher in Form eines Sonnenkollektors dargestellt, wobei die Verbindung zwischen Rohr und Platte so erfolgt, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde. Die aus Leichtmetall bestehende Platte 1 mit dem metallischen Rohr 2, ist von einem Körper 8 aus Wärmedämpfstoff, beispielsweise einem geschäumten Kunststoff, umgeben. Die Dicke dieser Platte 1 wird so gewählt, dass sie selbsttragend, aber möglichst dünn und noch gut giessbar ist.
Sie ist geringer als 6 mm, vorzugsweise etwa 4 - 5 mm.
Der Körper 8 ist aussen durch eine wetterfeste Verkleidung 9 geschützt und trägt oben Glasscheiben in Form einer Doppelverglasung 6. Zwischen dieser Doppelverglasung 6 und der Leichtmetallplatte 1 befindet sich ein Zwischenraum 10. Das ohr 2 verläuft auf der Platte mäanderförmig und weist an den Enden je ein Anschlusstück auf, zur Zufuhr und Abfuhr des Wärmetauschmediums, beispielsweise Wasser. Die einfallenden Sonnenstrahlen 12 bewirken eine Erwärmung der Platte 1, wobei diese Wärme an das Rohr 2 und hernach an das Wärmetauschmedium im Hohlraum 3 des Rohres 2 abgegeben wird. s ist auch möglich, die Plattenseite mit den rohren um 180° zu wenden - also nach unten zu drehen.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 0verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dem Durchfluss eines Wärmetauschmediums dienendes Metallrohr (2) auf mindestens einem Teil seines Umfanges in eine flache Metallschmelze eingetaucht wird, sodass es sich beim Erstarren der Schmelze zu einer Platte (1) mit dieser verbindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bis zum Erstarren der Schmelze ein Kühlmedium, insbesondere Druckluft oder Druckflüssigkeit durch das Jlohr (2) hindurchgeführt wird.
3. Wärmeaustauscher hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (1) aus Metall besteht und mindestens ein mit ihr starr verbundenes Rohr (2) mehrfach mindestens entlang der einen Plattenbreitseite geführt ist.
4. Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte aus Leichtmetall, insbesondere einer Aluminium-Legierung besteht.
5. Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziges mäanderförmig verlaufendes Rohr (2) vorhanden ist, das an seinen Enden Anschlussorgane für ein Wärmetauschmedium aufweist.
6. Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zueinander parallel verlaufende, an den Enden zu je einer gemeinsamen Leitung zusammengefasste Rohre (2)~vorhanden sind.
7. Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Plattenbreitseiten mit ohren (2) versehen sind.
8. Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre unterschiedlichen Wärmetauschkreisläufen zugeordnet sind.
9. Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2) aus Leichtmetall bestehen.
10. Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2) aus Kupfer bestehen.
11. Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte selbsttragend ist und ihre Dicke geringer als 6 mm ist.
12. Wärmeaustauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre ganz vom Plattenmaterial umgeben sind.
13. Verwendung des Wärmeaustauschers nach Anspruch 3 als Sonnenkollektor.