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Wärmetauschrohr eines Radiators für Raumtemperierung
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Radiatoren für Raumtemperierung werden meist für Raumheizung verwendet,
indem man sie von einem warmen inneren Wärmetauschmedium, z.B. Wasser oder Dampf,
durchströmen läßt und über Wärmotausch-und gegebenenfalls Strömungsleitflächen an
Wärmetauschrohren des Radiators die als äußeres Wärmetauschmedium dienende Luft
erwärmt.
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Man kann derartige Radiatoren aber auch für Raumkühlung einsetzen,
indem man etwa in den Sommermonaten statt eines Heizmediums ein Kühlmedium, z.B.
eine Sole, als inneres W§rmetauschmedium verwendet.
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Bei konventionellen Radiatoren für Raumtemperierung sind vertikal
angeordnete Wärmetauschrohre vorgesehen, deren obere und untere Enden entweder durch
je ein gemeinsames Wärmetauschrohr an durch deren Mantel radial verlaufenden Anschlußbohrungen
oder durch einzelne Verbindungsrohre miteinander kommunizierend verbunden sind.
Außer vertikaler Anordnung der Wärmetauschrohre sind auch horizontale Anordnungen
bekannt.
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In jüngerer Zeit werden die Wärmetauschrohre mitsamt ihren äußeren
Wärmetausch- und Strömungsleitflächen bevorzugt aus Leichtmetallstrangpreß- oder
-druckgußteilen hergestellt. Dies vereinfacht
nicht nur die Fertigung,
sondern ermoglicht auch eine große viele falt der geometrischen Gestalt der Wärmetausch-
und/oder Strömungsleitflächen.
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Derartige bekannte Wärmetauschrohre weisen ein von dein @ inneren
Wärmetauschmedium durchströmbares Innenrohr auf, welches gesonderte Wärmetausch-
und/oder Strömungsleitflächen erägt.
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Dabei strebt man im Radiator mindestens annähernd fluchtende frontseitige
Strahlflächen und gegebenenfalls auch mindestens annähernd fluchtende rückseitige
Begrenzungsflächen an. Die Wärmeübertragung an diese Flächen erfolgt über Wärmeleitstege.
Dabei werden zwischen einem frontseitigen Strahlblech und gegebenenfalls @@ch einem
rückseitigen Begrenzungsblech, dem @nnenrohr und den Wärmeleitstegen Konvektionskanäle
abgeteilt, in denen der Wärmeaustausch mit der durchströmenden Luft auftritt.
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Die gegenüber der freien Atmosphäre montierten Strahlbleche dienen
zur direkten Energieabstrahlung.
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Bei Wärmetauschrohren kleinerer Leistung und/oder kleinerer Bautiefe
und/oder Baubreite reicht e. oft aus, das Strahlblech und/oder das Begrenzungsblech
jeweils nur über einen einzigen Wärmeleitsteg mit dem Innenrohr wänneleitend und
tragend zu verbinden. Für Wärmetauschrohre größerer Leistung und/oder größerer Bautiefe
und/oder Baubreite ist es aufgrund der längeren Walmeleitwege zum Strahlblech und
gegebenenfalls Begrenzungsblech notwendig, den Wärmeleitweg auf zwei oder mehr funktionell.
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parallelgeschaltete Wärmeleitwege aufzuteilen, wobei dabei die verschiedenen
Wärmeleitstege nebeneinanderliegende Bereiche des Strahlblechs und gegebenenfalls
des
Begrenzungsblechs direkt mit Wärme (oder Kühlleistung) versorgen.
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Bereits bei Wärmetauschrohren kleinerer Leistung und/oder Bautiefe
und/oderI3aubreite hat man den Warmeleitsteg etwa rechtwinklig in das Strahlblech
und gegebenenfalls das Begrenzungsblech einmünden lassen, um strömungstechnisc1l
ungünstige Tot räume und Materialvergeudung in den Anschlußbereichen sowie vom Wärmewiderstand
und Materialaufwand her ungünstige Überlängen des Wärmeleitsteges zu vermeiden.
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Dies gilt entsprechcnd auch bei Anordnung mehrerer Wärmeleitstege
im Falle von Warmetauschrohren größerer Leistung und/oder gtF ßerer Bautiefe und/oder
Baubreite.Andereseits ist eine Spreizung der zwei oder melir Wärmeleitstege gegeneinander
erforderlich, um alle Bereiche des Strahlblechs und gegebenenfalls des Begrenzungsblechs
möglichst gleichmäßig und zugleich auf kürzestmöglichem Wege wärmeleitend an das
Innenrohr anschließen zu können.
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Die Erfindung geht von derartigen Wärmetauschrohren gemäß der Gattung
des Anspruchs 1 aus, bei denen das Innenrohr mit dem Strahlblech und gegebenenfalls
auch einem Begrenzungsblech jeweils durch mindestens zwei mit entgegengesetzter
Abkröpfung vom Innenrohr ausgehenden und etwa rechtwinklig im Strahlblech und gegebenenfalls
im Begrenzungsblech mündenden Wärmele£tstegen verbunden ist.
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Derartige Wärmetauschrohre sind bekannt. So zeigt Fig. 1 des r)T-Gbm
74 17 318 ein gattungsgemäßes Wärmetauschrohr, welches spiegelbildlich zur Mittelebene
mit einem zweiteiligen Strahlblech und einem entsprechenden zweiteiligen Begrenzungsblech
versehen
ist und wobei jeder Teil des Strahlbleches und des Begrenzungsbleches
jeweils durch einen mit einer Abkröpfung versehenen Wärmeleitsteg mit dem Innenrohr
verbunden ist. Die Aufteilung des Strhlblechs und des Begrenzungsblechs in zwei
Teile ist strömungsmäßig günstig, da dabei der zwischen dem Innenrohr, den zwei
gegeneinander gespreizten Wärmeleitstegen und dem Strahlblech bzw. Begrenzungsblech
gebildete Konvektionskanal einen zentralen vertikalen Luftdurchtrittsschlitz besitzt.
Andererseits ergeben sich bei der Herstellung eines solchen Profils etwa im Strangpreßverfahren
Schwierigkeiten. Es ist dementsprechend auch eine zweite Bauart eines gattungsgemäßen
Wärmetauschrohres bekannt (Fig. 4 und 5 der DT-OS 2 353 628), bei der das Wärmetauschrohr
ebenfalls spiegelsymmetrisch zur Mittelebene ausgebildet ist, jedoch Strahlblech
und Begrenzungsblech ununterteilt sind.
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Dieses Profil ist leichter extrudierbar, zeigt jedoch wärmetechnische
Nachteile wegen des geschlossenen Konvektionskanal 5 zwischen Innenrohr, den beiden
gegeneinander gespreizten Wänuegleitstegen und dem Strahlblech bzw. Begxcenzungsblech.
Die Erfindung bezieht sich auf beide vorbekannte Bauarten mit und ohne Unterteilung
von Strahlblech und/oder Begrenzungsblech.
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Es ist schließlich auch bekannt, bei einem Wärmetauschrohr mit asymnetrischer
Anordnung des Innenrohres zwischen einem ein teiligen Strahlblech und eine1 in Längserstreckungsxichtung
des Wärmetauschrohres geschlitzten Begrenzungsblech zwischen dem in unmittelbarer
Nachbarschaft des Begrenzungsbleches verlegten Innenrohr und dem Begrenzungsblech
einen flachen Längskanal auszusparen, dr von zwei abgekroptten Wärmeleitstegen begrenzt
ist und zur Aufnahme des Kopfes einer rückseitigen Befestigungsschraube
dient
(Fig. 5 der DT-OS 25 02 453). Diese v'rbekannte Anordnung wird als nicht gattungsgemäß
angesehen. Zunächst ein mal ist das Strahlblech nur durch einen einzigen zentralen
und geradlinigen Wrmeleitsteg mit dem Innenrohr verbunden. Ferner haben die beiden
Wärmeleitstege, welche das Innenrohr mit dem geschlitzten rückseitigen Begrenzungsblech
verbinden, nicht die Aufgabe, einen wärmeübertragungsmäßig wirksamen Strömungskanal
zu bilden.
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Bei beiden vorbekannten gattungsgemäßen Wärmetauschrohren und auch
bei dem letztgenannten Wärmetauschrohr ist die jeweilige Abkröpfung der jeweils
gegeneinander gespreizten Paare von Wärmeleitstegen näher am Strahlblech bzw. Begrexlzungsblech
als am Innenrohr angeordnet. Dies führt bei gattungsgemäßen Wärmetauschrohren zu
unvorteilhaften sehr großen Querschnittsunterschieden einerseits des Konvektionskanals,
der zwischen dem Innenrohr, den gogeneinander gespreizten Wärmetauschstegen und
dem Strahlblech bzw. Begrenzungsblech gebildet wird, und andererseits dem Konvektionskanal,
welcher zwischen benachbarten WAnnetauschrohren zwischen den beiden außenseitigen
Blechen, den benachbarten Wärmeleitstegen der benachbarten Wärmetauschrohre und
den benachbarten Innenrohren gebildet ist. Auch sind die Geometrien der beiden genannten
Arten von Konvektionskanälen nicht optimal.
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So ist der im wesentlichen dreieckige innere Konvektionskanal des
Wärmetauschrohres von dem Ideal eines kreisförmigen Querschl*ts weiter entfernt
als ein mehr odc;: minder regulärer mehreckigex Kanal. Die scher große freien Querschnitte
zwischen benachbarten
Wärmetauschrohren zeigen demgegenüber strömungstechnisch
schlechter erwärmbare zentrale Zonen. Auch die iferstellbarkeit derartiger Profile
beispielsweise im Strangpreßverfahren ist relativ schwierig. Schließlich sind auch
die bekannten gattungsgemäßen Anordnungen insoweit nachteilig, als sie stirnseitig,
gegebenenfalls auch in entsprechenden Durchbrechungen einer stirnseitigen Abdeckung,
Schrägflächen, ja Knickflächen optisch in Erscheinung treten lassen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Wärmetauschrohren der
gattungsgemäßen Bauart den konvektiven Leisttngsantei1 ohne Einbuße des Strahlungsanteils
zu erhöhen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Wärmetauschroh gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 gemäß dessen Kennzeichen ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es zunächst, den freien
Strömungsquerschnitt der inneren Konvektioslskanäle zwischen den gegeneinander gespreizten
Wärmeleitstegen eines Wärmetauschrohres und den Strömungsquerschnitt der Konvektionskanäle
zwischen benachbarten Wärmetauschrohren optimal weit zu bemessen.Dabei ist es sogar
möglich, einen inneren Konvektionskarial eines Wärmetauschrohres gleicn oder gar
etwas größer als die Konve.ktionskanüle zwischen benachbarten Wärmetauschrohren
auszubilden. Die etwas größere Ausbildung ist besonders vorteilhaft,wenn der jeweils
innere Wärmetauschkanal keinen freien Luftaustauschspalt nach außen besitzt. Ferner
kann man erreichen, daß die von einem stirnseitigen Sammelrohr nicht überdeckten
Bereiche der Konvektionskanäle mindestens annähernd
rechteckige
Gestalt hoben; der grundsätzliche Nachteil, daß die zwischen den gegeneinander gespreizten
Wärmetauschstegen befindlichen inneren Konvektionskanäle in der Nähe des Innenrohres
sciimaler sein müssen als in der Nähe des Strahlblechs oder Begrenzungsblechs, wird
dabei deutlich abgebaut. Auch kann die Bautiefe eines Wärmetauschrohres und damit
dessen Leistung einfach durch Verlängerung des etwa rechtwinklig auf dem Strahlblech
bzw. Begrenzungsblech einmündenden Abschnitts des jeweiligen abgekröpften Wärmeleitsteges
variiert werden.
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Vorzugsweise ist die Abkröpfung innerhalb der von dem Mantel des Innenrohres
eingenommenen Querabmessung des Wärmetauschrohres angeordnet. Dieselbe Querabmessung
wird auch von einem parallele Wärmetauschrohre stirnseitig verbindenden Sammelrohr
angenommen, wenn man vergleichbare Rohrquerschnitte voraussetzt. In diesem Falle
kann dann die stirnseitige Öffnung des jeweiligen Konvektionskanals dem vollen rechteckigen
Bereich des freien Konvektionsquer schnittes entsprechen. So wird der Ein- und Austritt
der Konvektionsluft nur minimal stirnseitig behindert.
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Zweckmäßig ist das Innenrohr in Querrichtung des Wärmetauschrohres
langgestreckt ausgebildet. Eine langgestreckte Ausbildung von mehreren Strömungskammern
in einem nicht verrippten Wärmetauschrohr ist an sich bekannt (Abb. 1 in DT-PS 823
191). Im vorliegenden Fall wird durch die langgestreckte Ausbildung des Innenrohres
erreicht, das einerseits das durch das Innenrohr geführte Wälmetauschmedium möglich
nah ar. das Straiilblech und gegebenenfalls
das Begrenzungrblech
heranreicht und andererseits die Konvektionskanäle größeren freien Querschnitt behalten
als bei rundem lnnenrohrquerschnitt. Zugleich wird dabei das dynamische Verhalten
des Radiators durch eine geringere Menge des im Innenrohr fließend en Wärmetauschmediums
verbessert.
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Bei beiden bekannten gattungsgemäßen Wärmetauschrohren verlaufen die
in das Innenrohr einmündenden Abschnitte der abgekröpften Wärmeleitstege diagonal
durch die Achse des mit kreisförmigem Querschnitt versehenen Innenrohres. Nach der
Erfindung ist vorzugsweise zum Zwecke eines weiter nach innen verschobenen Ortes
der Abkröpfung und einer noch flacheren Gestaltung des etwa dreieckförmigen inneren
Bereiches des inneren Sonvektionskanals des Wärmetauschrohres vorgesehen, daß der
von der Abkröpfung in das Innenrohr einmündende Schenkel des Wärmeleitsteges unter
einem kleineren Winkel als 450, bezogen auf eine zur Strahlfläche parallele Ebene,
in Verlängerung außermittig in Richtung zur Strahlfläche versetzt am Innenrohr angeordnet
ist.
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Bei der letztgenannten Anordnung gewinnt man ferner Raum seitlich
vom Innenrohr, der zusätzlich als Wärmeübertragungsraum genutzt werden kann. Hierzu
ist in Weiterbildung der letztgenannten Merkmais mindestens ein vom innenrohr ausgehender
zusätzlicher Wärme-1 eitsteg vorgesehen, der parallel zum Strahiblech in Verlängerung
mittig am Innenrohr angeordnet ist. Es versteht sich, daß man zur vollen Wirkungsgradnutzung
dabei beidseitig vom Innenrohr
derartige Wärmeleitstage vorsieht.
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Bei einem bekannten gattungsgemäßen Wärmetauschrohr (vgl. Fig. 6 von
DT-OS 2 353 628) geht bereits ein parallel mit dem Strahlblech verlaufendes Zusatzblech
von der Abkröpfung des abgekröpften Wärmeleitsteges aus. Hierbei werden jedoch nur
sehr schmale rechteckige Zusatzkanäle geschaffen, in denen sich eine wirksame Konvektion
kaum ausbilden kann; diese bekannte Maßnahme mag daher eher zur Herabsetzung der
Oberflächentemperatur des Strahlblechs bzw. Begrenzungsblechs dienen. Eine derartige
Wirkung kann man jedoch mit wesentlichen geringerem Materialeinsatz entweder durch
Verwendung nur eines einzigen Wärmeleitsteges und/oder durch größeren absoluten
Wärmeleitwiderstand des jeweiligen Wärmeleitsteges, z.B. durch geringere Querschnittsbemessung
desselben, erreichen.
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Indem in Weiterbildung der Erfindung jeweils ein Zusatzsteg etwa im
mittleren Bereich des etwa rechtwinklig in dem Strahlblech bzw.
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Begrenzungsblech einmiindender. Schenkels des abgekröpften Wärmeleitsteges
angeordnet wird, ohne daß dabei zweckmäßigerweise die einzelnen Zwischenstege ein
geschlossen zusammenhängendes Blech bilden, kann erreicht werden, daß lediglich
der zwischen den gegeneinandergespreizten Wärmeleitstegen desselben Wärmetauschrohres
gebildete Konvektionskanal in seinem Zentrum zusätzliche Wårmeübergangsflächen aufweist,
welche zur besseren usnutzung des Konvektionsquerschnittes führen.
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Ein solcher Zusatzsteg kann ferner noch die zusätzliche Aufgabe
als
Halter für ein seitliches Abschlußblech des Wärmetauschrohres übernehmen, wobei
das Abschlußblech mit Spiel in Bezug auf das Strahlblech und/oder das Begrenzungsblech
und/oder ein oberes Abdeckblech angeordnet ist. Wenn nämlich, wie üblich, Cin seitliches
Abschlußblech direkt mit dem Strahlblech und einem Be grenzungshlech verbunden ist,
führt die nacheilende Wärmeausdehnung des Abschlußbleches im Vergleich zu den mit
dem alE>' Wärmequelle dienenden innenrohr direkt verbundenen Wärmeleitstegen
zu Relativbewegungen an Anschlußstellen des AbschluBbleches, welche zu erheblichen
Materialbeanspruchungen führen können und sich darüber hinaus als störende Geräuschquelle
äußern. Die neue Anbringungsart des Abschlußbleches am Zusatsteg hat auch Bedeutung
bei solchen Wärmetauschrohren, bei. denen ein Zusatzsteg an nicht abgekröpften Wärmeleitstegen
vorgesehen ist.
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In Weiterbildung dieses Erfindungsgesichtspunktes kanal zwischen Zusatzsteg
und Abschlußblech ein Kunststoffdistanzstück angeordnet sein. Dieses kann man in
einfacher Weise durch Annieten niL-tels eines Kunstoffblindniets gewinnen, aus dem
Material während des Nietvorgangs zwischen die zu verbindenden Metallteile quillt.
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Obwohl bei Verbindung des Abschlußbleches mit dem Zwischensteg die
Verbindung näher am Innenrohr angeordnet ic;t als bei den oben genannten üblichen
Konstruktionen, kommt es immer noch zu mechanischen Beanspruchungen durch unterschiedliche
Wärmeausdehnung der verbundenen Teile. Diese können dadurch aufgefangen werden,
daß ein Anschlußsteg des Abschlußblechs an dem Zusatzsteg
federnd
ausgebildet ist.
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Es ist bei einem gattungsgemäßen Wärmetauschrohr bereits bekannt (Fig.
1 in DT-Gbm 74 17 318),am Mantel des Innenrohres zwischen den die Abkröpfung aufwelenden
Wärmeleitstegen vor und hinter dem Wärmeleitrohr je ein Auge zur Aufnahme einer
Befestigungsschraube anzuformen. Dieses Auge weist bei dem bekanntenNSnme.-tauschrohr
eine geschlossene Innenbohrung auf. In Weiterbildung der Erfindung, aber auch mit
allgemeinerer Bedeutung, ist vorgesehen, daß das Auge einen nach außen offenen Kanal
bildet.
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Hierbei an man zunächst das Auge bequem gleichzeitig mit dem Konvektionskanal
strangpressen, der zwischen den beiderseits gegeneinander gespreizten Wärmeleitstegen
im Wärmetauschrohr angeordnet ist. Ferner kann man ohne vorgeschnittene Gewinde
für Befestigungsschrauben auskommen; vielmehr kann man ihr Gewinde selbst drückende
Befestigungsschrauben verwenden. Diese werden darüber hinaus durch die Rückfederungsfähigkeit
des aurgespreizten Auges auch gegen Lockerung bei dynamischer Beanspruchung gehalten.
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Bei einfachster Anordnung weist die Öffnung des Kanals zum Strahlblech
bzw. Begrenzungsblech.
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Man kann jedoch das Auge auch als Teil eines Wärmeleitsteges vorsehen
(vgl. Fig. 9 von DT-OS 24 07 052 und Fig. 5 von DT-OS 19 57 221). In einem solchen
Fall ist zweckmäßig vorgesehen, daß
das Auge von einem W meleitsteg
in Richtung zum Strahlblech bzw. Begrenzungshlech fortgesetzt ist und die Öffnung
des Kanals schräg zum Wärmeleitsteg orientiert ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das jeweilige Auge innerhalb eines
Kreises um die Achse des Innenrohres durch die Abkl-öpfur,gen angeordnet ist. Dies
ist an sich bei einem gattungsgemäßen Wärmetauschrohr bekannt (Fig. 1 in DT-Gbm
74 17 318). Im Rahmen der Erfindung des Anspruchs 1 hat diese Maßnahme die Bedeutung,
daß innerhalb eines sehr kleinen zentralen Bereichs um die Achse des Wärmetauschrohres
alle nicht parallel oder rechtwinklig zum Strahlblech bzw. Begrenzungsblech angeordneten
Teile des Wärmetauschrohres angeordnet sind und bei Einsetzung eines Samntelrohres
nur in diesem zentralen Bereich bequem zur Schaffung einer Aufnahmeaussparung für
das Sammelrohr abgetragen werden können.
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In dem bekannten Fall (Fig. 1 von DT-Gbm 74 17 318) sind die beiden
Augen noch über einen radialen Zwischensteg mit den Mantel des Innenrohres verbunden.
Dabei treten zusätzliche Belastungen der Schraubverbindung infolge des größeren
Hebe.ldrms in bezug auf die Achse des Wärmetauschrohres auf. Ferner kommt es bis
air Schraubverbindung bereits zu einem merkiichen Temperaturgefälle in bezug auf
den zentrumsnahen Bereich des Innenrohres, was auch für die Funktionsfähigkeit der
Schraubverbindung nachteilig ist. Im Rahmen der Erfindung ist stattdessen vorgesehen,
daß das Auge derart unmittelbar an den Mantel des Innenrohres
anschließt,
daß der Kanalgrund in der Verlängerung der Außenfläche des Mantels des Innenrohres
liegt. Mit anderen Worten wird der Kanal des Auges von der weder ungeschwächten
noch verdickten Wandung des Innenrohres selbst gebildet, wenn nn die Wandstärke
zwischen Auge und Wärmeleitsteg als Maßstab nimmt.
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Dadurch kann die Schraubverhindung sämtlichen Temperaturänderungen
im Wärmetauschrohr praktisch verzögerungsfrei folgen. Zugleich wird im Sinne der
Aufgabenstellung der Erfindung der Konvektionsquerschnitt maximal freigehalten.
Bei dem bekannten Wärmetauschrohr (Fig. 1 von DT-Gbm 74 17 318) ragt stattdessen
das Auge Fis ins Zentrum des Wärmetauschkanals. Wenn auch das Auge hier gewisse
zusätzliche wärmeübertragende Wirkung in den Konvektionskanal haben mag, so wird
doch diese Wirkung dadurch wieder reduziert, daß der notwendige größere Gegenflanoch
am Sammelrohr dc freien Eintritts- und Austrittsquerschnitt des betreffenden Konvektionskanals
unverhältnismäßig einengt.
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Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, daß die sich in Längsrichtung
des Wärmetauschrohres erstreckenden Kanten des Strahlblechs und oder des Begrenzungsblechs
nach innen eingezogen sind. Dadurch wird nicht nur die Herstellung des ganzen Wärmetauschrohres
im StrangprcP.orfahren erleichtert, sondern es kommt auch s.u einer Verminderung
der Verletzungsgefahr an den freien Blechkanten.
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Schließlich wird bei gleicher Leistung die erforderliche Genauigkeit
bei der Profilherstellung reduziert.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
an
mehreren Ausführungsbeispielen noch naher erläut-ert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Radiators
für Raumtemperierung mit parallelen Wärmetauschrohren und einem stirnseitigen Sammelrohr;
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erste Profilform von zwei gleichen parallelen
Wärmetauschrohren; Fig. 3 einen Querschnitt durch eine zweite Profilform eincs Wärmetauschrohres
mit angesetztem seitlichen Abschlußblech unter Darstellung von zwei möglichen Zuordnungen
des Abschlußblechs zum Strahlblech bzw. Begrenzungsblech; Fig. 4 eine perspektivische
Ansicht des Teils eines Radiators gemäß Fig. 1 mit angesetztem seitlichen Abschlußblech
und aufgesetztem stirnseitigen Abdeckblech sowie Fig. 5 einen Querschnitt durch
eine dritte Profilform eines Wärmetauschrohres mit entsprechend Fig. 3 angesetztem
seitlichem Abschlußblech.
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Bei dem Radiator 2 für Raumtemperierung gemäß Fig. 1 sind der besseren
Deutlichkeit halber ein stirnseitiges oberes Abdeckblech und ein seitliches Abschlußblech
weggelassen. Fig. 4 zeigt die entsprechende Ergänzung des Radiators gemäß Fig. 2
durch oberes Abdeckblech und seitliches Abschlußblech.
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Es sind zwei oder mehr vertikale Wärmetauschrohre 4 vorgesehen, von
denen in Fig. l von einem, in der Zeichnung linken, das ganze obere Stirnende dargestellt
ist und von einem daneben angeordneten ein abgebrochener Teil des oberen Stirnendes.
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Die Wärmetauschrohre 4 sind parallel zueinander mit gegenseitigem
Abstand 6 angeordnet. An ihrer oberen Stirnseite sind die Wärmetauschrohre 4 an
ein Sammelrohr 8 kommunizierend angeschlosrechteckige sen. Hierzu ist das Sa:nmelrohr
8 in eine stirnseitige/Ausr.ehmung im Profil der Wärmetauschrohre unter vollständiger
Versenkung in die Ausnehmung eingelegt. Die Wärmetauschrohre 4 entsprecherd den
Fig. 1 und 4 haben das anhand von Fig. 3 nachfolgend beschriebene Profil. Alternativ
kommen jedoch auch beispielsweise die Profile der Fig. 2 und 5 für die Wärmetauschrohre
4 in Frage.
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An der unteren Stirnseite des Radiators 2 ist eine,kommunrzieren de
Verbindung der Wärmetauschrohre 4 mit einem Srumelrohr 8 analog wie an der oberen
Stirnseite des Radiators vorgesehen.Es versteht sich, daß dabei seitliche Anschlußbohrungen
der Bohrung 10 des Sanmelrohres 8 jeweils in hier nicht näher beschriebener' konventioneller
Weise
abgedichtet an die in der Aussparung zur Aufnahme des Sammelrohres 8 mündenden Bohrungen
12 (vgl. Fig. 2, 3 und 5) des jeweiligen Wärmetauschrohres 4 angeschlossen sind,
so daß das dadurch gebildete kommunizierende Kanalsystem in den beiden stirnzeitigen
Sammelrohren und den daran parallel angeschlossenen W&rmetauschrohren von einem
inneren Wärmetauschmedium, z.B. Wasser oder Wasserdampf, durchströmbar ist.
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Sowohl die beiden stirnseitigen Sammelrohre 8 als auch di Wärmetauschrohre
4 bestehen aus gut wärmeleitfähigem Material, wie Kupfer oder einem Leichtmetall,
z.B. Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere AlMgSi 0,5. Die Sammelrohre
8 und die Wärmetauschrohre 4 sind dabei zugeschnittene geradlinige Strangextrusionsstücke.
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Die Sammelrohre 8 sind hier als rechteckige Kastenprofile 14 dargestellt,
in deren unteren Bereich ein zylindrisches Rohr eingeformt ist, welches die Bohrung
lo des Sammelrohres bildet.
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Der stirnseitig gelegene Bereich des Kastenprofils 14 distanziert
das zylindrische Rohr 16 im vorgegebenen Abstand von der Stirnseite des Radiators
2, mit der die stirnseitige Fläche 18 des Kastenprofils 14 fluchtet.
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Im Rahmen der Erfindung von besonderem Interesse sind die Profile
der Wärmetauschrohre 4.
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Die drei in den Fig. 2, 3 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele
von Profilen der Wärmetauschrohre 4 stimmen zunächst in folgendem überein: In ihrem
Zentrum weisen die Wärmetauschrohre 4 jeweils ein Innenrohr 20 auf, welches mit
der das innere Wärmetauschmedium führenden Bohrung 12 des Wärmetauschrohres 4 versehen
ist. Die Innenrohre haben mindestens annähernd konstante Wandstärke und sind in
Querrichtung des Wärmetauschrohres 4 langgestreckt ausgebildet.
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Die langgestreckte Form wird dabei von zwei in Querrichtung des Wärmetauschrohres
4 gegenüberliegenden Halbzylinderschalen 22 gebildet, die miteinander jeweils durch
ebene zueinander parallele Wandabschnitte 24 fluchtend verbunden sind; dadurch erhielt
auch die Bohrung 12 des Wärmetauschrohres einen entsprechenden Innenquerschnitt
in Form eines langgestreckten, von zwei Zylinderflächen us1d verbindenden Ebenen
begrenzten lichten Querschnitt Von der Längsmittelebene des Radiators 2 gerechnet
entspricht dabei etwa die (im ganzen gesehen halDe) LXinge des ebcnen Wandabschnitts
24 in Querrichtung dem Radius der Halbzylinderschale 22, wie es auch in der Zeichnung
dargestellt ist.
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Die Profile der Wärmetauschrohre 4 sind spiegelsymmetrisch zur Mittelebene
zwischen Front- und Rückseite des Radiators 2 sowie zentralsymmetrisch zur Achse
des Innenrohres 20 ausgebildet.
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Die Spiegelsymmetrieebene wird von zwei beidcit:ig von den ebenen
Wandabschnitten 24 des Innenrohres 20 ausgehenden Wärmeleitstegen 26 beschrieben,
deren gedachte Innere Verlängerungen
mittig durch die Achse des
Innenrohres 20 verlaufen.
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Zu beide Seiten dieser durch die Wärmeleitstege 2G beschri nen Spiegelsymmetrieebene
erstreckt sich von dem Mantel des Innenrohres 20 aus je ein Paar gegeneinandergespreizter
abgekröpfter Wärmeleitstege 28. Diese haben jeweils einen an das Innenrohr 20 anschließenden
inneren geradlinigen Schenkel 30 und einen daran über eine Abkröpfung 32 anschließenden
äußeren geradlinigen Schenkel 34. Man erkennt, daß die abgekröpften Wärmeleitstege
28 zu einer Querebene spiegelbildlich angeordnet sind, welche rechtwinklig zu der
von den Wärmeleitstegen 26 gebildeten Spiegelsymmetrieebene steht und durch die
Achse d@ Innenrohres 20 vcrläuft. Die äußeren Schenkel 34 der abgekröpften Wärmeleitstege
28 verlaufen dabei parallel zueinander und zu ihrer Spiegelsymmetrieebene. Die inneren
Schenkel 30 geben von der Stclle des Innenrohres aus, an der dessen Halbzylinderschale
22 jeweils an deren Schenkel 24 anschließt. Der zwischen den inneren Schenkeln und
dar von den Wärmeleitstegen 26 beschriebenen Spiegelsymmetrieebene des Radiators
2 eingeschlos Winkel ist dabei kleiner als 450, .o daß die Verlängerung @@ inneren
Schenkel 30 nach innen jeweils mit Abstand vor der Achse des Innenrohres verläuft.
"Vor der Achse" soll dabei die Richtung in bezug auf die Achse des Innenrohre beschreiben,
in der sich der jeweilige abgekröpfte Wärmeleit@@@g 20 vom Innenrohr weg erstreckt.
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Die äußeren Schenkel 34 eines Paares der abgekröpften Wärmeleitstege
28 münden in einem Strahlblech 36,und die äußeren Enden der anderen Schenkel 34
der abgekröpften Wärmeleitstege 28 münden in einem Begrenzungsblech 38. Die Ausbildung
des Strahlblechs 36 und des Begrenzungsblechs 38 ist bei demselben Profil jeweils
gleich.
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Die Abkröpfungen 32 sind jeweils innerhalb der von dem Mantel des
Innenrohres 20 eingenommenen Querabmessung des Wäxmetauschrohres 4 angeordnet. Dies
läßt sich auch bei einer nicht dargestellten möglichen Variante der Wärmetauschrohrprofile
verwirklichen, bei der das Innenrohr 20 zylindrisch ist; dann ist zweckmäßig der
innere Schenkel 30 des abgekröpften Wärmeleitsteges 28 unter einem noch geringeren
Winkel gegenüber der Spiegelsymmetrieachse des Radiators geneigt. Bei der letztgenannten
möglichen Alternative werden zweckmäßig die zusEtzlichen Wärmeleitstege 26 fortgelassen.
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Die äußeren Stege 34 der abgekröpften Wärmeleistege 28 sind so lang
bemessen, daß die jeweilige Abkröpfung 32 wesentlich näher am Innenrohr 20 als am
Strahlblech 36 bzw. Begrenzungsblech 38 angeordnet ist.
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Man erkennt aus Fig. 1, daß dabei zweckmäßig das Sammelrohr 8 eine
Querabmessung gleich dem Abstand von zwei an entgegengesetzten
Seiten
des Radiators angeordneten Abkröpfungen 32 hat.
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Die stirnseitige Aussparung im jeweiligen Wärmetauschrohr 4 ist entsprechend
bemessen, so daß in Fig. 1 nur die äußeren Schenkel 34 der abgekröpften Wärmeleitstege
28 stirnseitig sichtbar sind und zwischen sich, der Außenseite des Kastenprofils
14 des San:melrohres 8 und dem Strahlblech 36 bzw. flegrenzungsblech 38 jeweils
einen stirnseitigen lichten Querschnitt eines inneren Konvektionskanals 40 jedes
Wärmetauschrohres 4 begrenzen. Der stirnseitige lichte Querschnitt ist dabei gemäß
der Darstellung in Fig. 1 rechteckig, da das Strahlblech 36 und das Begrenzungsblech
38 jeweils im wesentlichen parallel zu der von den zusätzlichen Wärmeleitstegen
26 beschriebenen Spiegelsymmetrieebene des Radiators 2 verlaufen.
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Durch die Anordnung der Abkröpfungen näher am Innen rohr 20 als am
Strahlblech 36 bzw. Begrenzungsblech 38 erhält man auch einen beträchtlichen freien
Strömungsquerschnitt des jeweiligen Konvektionskanals 40. Dieser Querschnitt ist
abhängig von der Baubreite und Bautiefe des jeweiligen Wärmetauschrohres 4.
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Wie besonders deutlich aus Fig. 2 hervorgeht, wird ferner zwischen
den einander zugewandten abgekröpften Wärmeleitstegen 28 benachbarter Wärmetauschrohre
4 jeweils ein äußerer Konvektionskanal 42 gebildet. Dasselbe gilt im Falle der Profile
gemäß den Fig. 3 und 5.
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Der von dem äußeren Schenkel 34 und dem Strahlblech 36 bzw.
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dem Begrenzungsblech 38 umgrenzte rechteckige freie Kanalquerschnitt
hat
dabei vorzugsweise genau oder im wesentlichen den gleichen lichten Querschnitt wie
der von der. entsprechenden Elementen umgrcnzte rechteckige lichte Querschnitt des
inneren Konvektionskanals.
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Dies gilt insbesondere dann, wenn wie im Falle der Profile gemäß den
Fig. 2 und 5 das Strahlblech 36 und das Begrenzungsblech 38 jeweils in zwei Teilbieche
36a und 36b bzw. 38a und 38b unterteilt sind, die zwischen sich einen vertikalen
Spalt 44 bilden, der zweckmäßig ebenso ausgebildet ist wie der Abstand t; benachbarter
Wärmetauschrohre 4 (vgl. Fig. 1) bzw. benachbarter Strahlbleche 36 oder benachbarter
Begrenzungsbleche 38 gemäß Fig. 2. Dann sind nämlich die Strömungsverhältnisse in
den inneren und äußeren Konvektionskanälen 40 und 42 annähernd gleich.
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Wenn man jedoch gemäß Fig. 3 jeweils ein einziges Strahlblech 36 bzw.
Begrenzungsblech 38 vorsieht, ist der innere Konvektionskanal 40 nicht über die
Höhe des Wärmetauschrohres 4 an die Atmosphäre angeschlossen. Dann empfiehlt es
sich, den wirksamen freien Querschnitt des inneren Konvektionskanals 40 weiter als
den des äußeren Konvektionskanals 42 zu wählen, Nach dem Exku.r in diesem Absatz
bezüglich Unterschiede der Profilformen selen weiter Gemeinsamkeiten der Profilformen
der Fig. 2, 3 und 5 besprechen.
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Die freien vertikalen Kanten 46 der Strahlbleche 36 und der Begrenzungsbleche
38 sind durch gerundete Krümmung fast um einen rechten Winkel nach innen eingezogen.
Dies erleichLej--'t die Extrusion des Profils und bildet günstigere Luftdurchtrittsspalten
4 bzw. 44.
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Je nach der Bautiefe sehr oder minder genau auf halber Länge des äußeren
Schenkels 34 des abgekröpften Wärmeleitsteges 28 geht von diesem nur einseitig,
nämlich jeweils an der Außenseite, ein Zusatzsteg 48 ab. Bei einer nicht dargestellten
möglichen Modifikation kann dieser Zusatzsteg 48 auch beidseitig vom abgekröpften
Wärmcleitsteg 28 ausgehen und so nicht nur den äußeren Konvektionskanal 42, sondern
auch den inneren Konvektionskanal 40 unterteilen. Hierdurch läßt bei größerer Bautiefe
und/oder Baubreite größere Wärmeübergangsfläche gewinnen, solange dadurch die Konvektion
im inneren und äußeren Konvektionskanal 40 bzw.
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42 nicht zu sehr behindert wird. Insbesondere kann man eine Wärmeabführung
aus den Kernbereichen des jeweiligen Konvektionskanals gewinnen.
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Der außenseitig abzweigende Zusatzsteg 48 dient ferner als Halter
für ein seitliches Abs chlußb lech 50, wie es anhand der Fig. 3 und 5 dargestellt
ist, analog jedoch auch im Falle der Fig. 2 möglich ist. Das seitliche A,bschlußblech
50 kann an einem Wärmetauschrohr 4 zum seitlichen Abschluß des ganzen Radiators
2 vorgesehen werden. Zweckmäßig ist dabei zwischen dem Zusatzsteg 48 und dem Abschlußblech
5C ein Kunststoffdistanzstück angeordnet, das aus zwischen beide Teile gedrücktem
Material eines zur Verbindung beider Teile dienenden Kunststoffblindniets 52 bestehen
kann. Hierzu weist das Abschlußblech 50 zu beiden Seiten der von den Wärmeleitstegen
26 beschriebenen Spiegelsymmetrieebene je einen Anschlußsteg 54 auf, welcher jeweils
über die Kunststoffblindniete 52 mit dem vorderen und dem hinteren Zusatzstey 48
verbunden ist. Sowohl der Zusatzsteg 48
als auch der Anschlußsteg
54 sind dabei geradlinig ausgeblldet.
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Auch das seitliche Abschlußblech 50 ist geradlinig eben ausgebildet
und mit Abstand gegenüber den übrigen Teilen des Radiators angeordnet. So ist zunächst
ein erster Abstand 56 zwischen dem seitlichen Abschlußblech 50 und dem zusätzlichen
Wärmeleitsteg 26 vorgesehen. Ferner fluchtet das seitliche Abschlußblech 50 mit
den seitlich eingezogenen vertikalen Kanten 46 von Strahlblech 36 und Begrenzungsblech
38 und hat diesen gegenüber einen zweiten Abstand. Dieser zweite Abstand kann, wie
in Fig.' 3 und 5 bei 58a gezeigt, einfach durch zwei mit Abstand gegenüberliegende
freie Kanten von Strahlblech bzw. Begrenzungsblech und seitlichem Abschlußblech
gebildet sein. Man kann aber als Uberlappung alternativ auch den zweiten Abstand
unter Sichtverblendung/58b mit Spiel ausbilden. Es versteht sich, daß man im allgemeinen
alternativ eine der Ausbildungen des zweiten Abstands 58a oder 58b an einem Profil'
vorsieht und nicht beide Ausbildungsformen kombiniert, wie es aus VeranschaulichungsgrUnden
in den Fig.
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3 und 5 dargestellt ist. Die Kombination ist aber auch möglich.
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Wie schließlich in Fig. 4 dargestellt ist, wo für den zweiten, Abstand
die Ausbildungsform 58b dargestellt ist, kann schließlich ein dritter freier Abstand
bzw. ein Spiel 58 auch gegendber einem stirnseitigen, hier oberen Abdeckblech 60
vorgesehen sein, obwohl das seitliche Abschlußblech 50 hier stirnseitig höher gezogen
ist als die jeweilige freie Stirnfläche des Radiators 2 selbst. Der Uberstand wird
gemäß Fig. 4 durch eine Einziehung der längs der Längseratreckung des Radiators
verlaufenden Kanten 62 des oberen Abdeckblechs 60 überbrtickt. Es versteht
sich,
daß das obere Abdeckblech 62 nicht geschlossen ist, sondern an die inneren und äußeren
Konvektionskanäle 40 und 42 stirnseitig angeschlossene Durchbrechungen 64 aufweist.
Wenn es auch dabei strömungstechnisch vorteilhaft ist, jedem dieser Konvektionskanäle
einen freien Querschnitt der Durchbrechungen zuzuordnen, kann doch aus Herstellungsgründen
des oberen Abdeckbleches 64 als kontinuierlich fortlaufendesund nur für den Anwendungsfall
zurechtzuschneidendes Blech die Anordnung gemäß Fig. 4 vorgezogen werden, bei der
die Trennstege zwischen den Durchbrechungen 64 die äußeren Konvektionskanäle 42
mittig überbrücken und die Durchbrechungen 64 dementsprechend eine größere Weite
als die inneren Konvektionskanäle 40 haben.
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Die Anschlußstege 54 des seitlichen Abschlußbleches 50 sind zweckmäßig
federnd ausgebildet; hierzu ist in dem Extrusionsprofil des Abschlußbleches 50 an
der Ansatzstelle des Anschlußsteges 54 jeweils eine Federkerbe 66 ausgespart. Die
Federkerben beider Anschlußstege 54 sind einander zugewandt.
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Die freien äußeren Kanten des Strahlblechs 36, der Zusatzstege 48,
der zusätzlichen Wärmeleitstege 26 und des Begrenzungsblechs 38 liegen in einer
Ebene, so daß gegebenenfalls das seitliche Abschlußblech 50 gegenüber den Elementen
36, 26 und 38 konstanten Abstand hat. Das seitliche Abschlußblech 50 und das obere
Abdeckblech 60 sind dabei im wesentlichen Plachbleche, wenn man einmal von nicht
dargestellten Anschlußmitteln des oberen Abdeckbleches 60 an den Radiator 2 und
von den Anschlußstegen 54
des seitlichen Abschlußbleches sowie
Einziehungen an den Rändern absieht.
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Symmetrisch zwischen den Paaren gegeneinander gespreizte abgekröpfter
Wärmeleitstege 28 ist am Mantel des Innenrohres 20 jeweils ein Auge 68 zur Aufnahme
einer nicht dargestellten Befestigunosschraube zur Befestigung des Sammelrohres
8 a den verschiedenen Wärmetauschrohren 4 angeformt. Dieses Auge weist jeweils einen
nach außen offenen Kanal 70 auf, in den cine ihr Gewinde selbst drückende Befestigungsschraube
einführbar ist.
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Durch die Öffnung des Kanals wird dabei eine federnde Vorspannung
und dadurch eine Haltekraft auf die nicht dargestellte Befestigungsschraube bewirkt.
Durch die Öffnung kann ferner Konvektionsluft auch die Innenbohrung des Auges bestreichen.
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Das jeweilige Auge 68 ist innerhalb eines Kreises um die Achse des
Innenrohres durch die Abkröpfungen 32 angeordnet, Dies erleichtert nicht nur die
Befestigung des Sammelrohres, sondern führt auch wegen der Achsenanordnung der Abkröpfungen
32 zu einem durch die Augen 68 wenig beeinträchtigten freien Querschnitt des jeweiligen
inneren Konsektionskanals 40. Dieser E£fr,y't wird noch dadurch verbessert, daß
das Auge 68 ohne Zwischensteg unmittelbar an den Mantel des innenrohrcs 20 anschließt
so daß der Kanalgrund 72 in der Verlängerung der Außenfläche 74 des Mantels des
Innenrohres 20 liegt. Hierbei kann die Wandstärke des Auges 68 ebenso wie dia Wandstärke
der übriger Bleche 36 und 38 bzw.
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Stege 26, 28 und 40 noch etwas kleiner als die Wandstärke des Innenrohres
24 gewählt werden.
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Nachdem bisher i wesentlichen die Gemeinsamkeiten der Profile der
Fig. 2, 3 und 5 besprocnen wurden, sei jetzt auf die Unterschiede eingegangen.
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Als einziger Unterschied der in den Fig. 2, 3 und 5 dargestellten
Profile wurde bereits erwähnt, daß bei den Fig. 2 und 5 das Strahlblech und das
Begrenzungsblech jeweils in Teilblechc 36a, 36b und 38a, 38b unterteilt sind, während
bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ein zusammenhängendes Strahl blech 36 und ein
zusammenhängendes Begrenzungsblech 38 vorgesehen sind. In beiden Fällen ist der
Anschlußpunkt der äußeren Schenkel 34 des jeweiligen abgekröpften Wärmeleitsteges
28 an Strahlblech und Begrenzungsblech so gewählt, daß beidseitig gleichlange Wärmeleitstrecken
im Strahlblech und Begrenzungsblech bzw. dem entsprechenden Teilblech entstehen.
Demzufolge sind die beiden Schenkel der Teilbleche 36a, b und 38a, b jeweils gleich
lang. Ebenso sind die seitlich auskragenden Schenkel der zusam".enhängendcn Bleche
36 und 38 im Falle der Fig. 3 gleich lang und jeweils halb .o lang wie ihre gemeinsame
Verbindung Ein weiterer Unterschied liegt in der Ausbildung der Augen 68.
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Im Falle der Fig. 2uld 3 ist die Öffnung ?6 des Kanals 70 des jeweiligen
Auges 68 längs einer durch die Achse es Innenrohres 20 gehende Ebene angeordnet,
welche rechtwinklig auf dem Strahlblech 36 bzw. Begrenzungsblech 38 steht. Dasselbe
gilt für den Fall der Fig. 2.
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Im Falle der Fig. 5 ist jedoch das Auge 68 von einem weiteren Wärmeleitsteg
78 in Richtung zum Strahlblech 36 bzw. Begrenzungsblech 38 fortgesetzt und die Öffnung
76 des Kanals 70 schräg zum Wärmeleitsteg orientiert, und zwar hier etwa unter einem
Winkel von 450. Hierbei wird also das Auge zusätzlich als Halter für einen weiteren
Wärmeleitsteg 78 genutzt, dermit der Mitte eines T-förmig angeschlossenen weiteren
Wärmeübertragungsbleches 80 verbunden ist. Dieses weitere Wärmeübertragungsblech
80 erstreckt sich nur über einen Teil der Breite des inneren Konvektionskanals 40,
und zwar zweckmäßig, jedoch nicht notwendig, in derselben Ebene wie der jeweilige
Zusatzsteg 48. Dadurch wird aus dem weiteren Wärmeleitsteg 78 und dem weiteren Wärmeübertragungsblech
80 eine T-förmige W.irmeübertragungsflwche inncrhalb,des inneren Konvektionskanals
40 gewonnen.
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Diese Anordnung ist nicht nur im Falle der Ausbildung von Stra}*lblech
und Begrenzungsblech aus zwei Teilblechen gemäß Fig. 5 möglich, sondern auch im
Falle der Verwendung eines einzigen Strahlbleches bzw. Begrenzungsbleches gemäß
Fig. 3, insbesondere bei großer BauXinfe und/oder Baubreite, Der Wärmeleitsteg 78
und das Wärmeübertragungsblech 80 haben zweckmäßig etwa dieselbe Wandstärke wie
das Auge 68 außerhalb des mit dem Innenrohr gemeinsamen Bereiches.
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Alle beschriebenen Varianten lassen sich untereinander: beliebig
kombinieren.
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L e e r s e i t e