DE2719273A1

DE2719273A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE2719273A1
Application number: DE19772719273
Authority: DE
Inventors: Derek Samuel Brackman
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1976-04-29
Filing date: 1977-04-29
Publication date: 1977-11-10
Also published as: AT368622B; US4150720A; CA1076555A; AU502272B2; AU2464377A; FR2349811B1; NZ183930A; ATA307277A; DE2719273B2; FR2349811A1; BR7702719A; DE2719273C3; JPS52144850A; JPS6222076B2

Description

T.EDTKE - BüHLING - KiXNE - GrUPE

_On_1ÜO,_n Dipl.-Chem. Bühling

£ / I Cl/ / 4 Dipl.-Ing. Kinne

«^ Dipl.-Ing. Grupe

Bavariarlng 4, Postfach 20 24 8000 München 2

Tel.: (0 89) 53 96 53-56

Telex: 5 24 845 tipat

cable. Germaniapatent München

29. April 1977 B 8140/ICI case P. 2S747/2911O/292O6

Iir.perial Chemical Industries Limited
London / Großbritannien

V.H mc tausch er

709846/1071

^IX/8

Dresdner Bank (München) KIo 3939 844 PostSrJier« (M.i'

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher aus thermoplastischen Materialien.

Die Erfindung schafft einen Wärmetauscher aus thermoplastischenMaterial mit zwei in Abstand stellenden Sammelrohren, die durch ein stranggepreßtes brettformices Profil oder Breitprofil miteinander verbunden sind, das eine Mehrzahl rohrförmiger Leitungen auf v/eist, die von einem Ende des Breitprofils zum anderen reichen, wobei jeder rohrförmige Sammler auf seiner ΛυΗοηίlache cine Längsnut und entlang der Nut mehrere in 7-.betand stehende Löcher hat,die die Hut und den Innenraum des Sanmlers miteinander verbinden, v.obei jedes Ende des Breitprofi J :> entlang der Nut von einem der Sammler angeordnet ist, von denen jeder durch ein sowohl am Sammler als auch am Lreitprofil anhaftendos Dichtungsband in seiner Lage gehalten wir!? ,das sich kontinuierlich genau um die von dem l-.reitnrof Ll bedeckte öffnung der Kut erstreckt, so daß eine Abdichtung gegen den Verlust von jeglichem zwischen dem sammler und den rohrförmigen Leitungen des Preitprofils strömendem Fluid erfolgt.

Eeim retrieb dieses Wärmetauschers werden die zwei L'anmler an einen äußeren Kreislauf angeschlossen und das Eystnn mit einen zweckmäßigen Fluid, wie beispielsweise Wasser, gefüllt. Es wird dann veranläßt, daß das Fluid aus dem äußeren Kreislauf in einen Sammler, durch die Lücher hindurch, dann in die Vielzahl von rohi-förmigen Leitungen innerhalb des stranggepreßten Ereitprofils hinein und entlang dieser Leitungen strömt, wo es entweder Wärme aus der Umgebung aufnimmt oder abgibt. An dem anderen Ende der rohrförmigen Leitungen strömt das Fluid durch die Löcher in den anderen Sammler hinein und eventuell wieder in den äußeren Kreislauf hinaus. Das Fluid i.ann zweckmäßigerveise von einer Pumpe in dem Kreislauf bewegt v/erden; in einigen Ai:wendungsfallen kann jedoch auch die Auswirkung der thermischen Druckunterschiedc bzw. des Siphoneffekts

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aufgrund des Temperaturunterschiedes quer durch den Wärmetauscher ausreichend sein.

Die Wärmetauscher können einzeln verwendet v/erden, oder eine Hehrzahl ähnlicher Tauscher kann zur Bildung einer Anordnung miteinander verbunden werden. Für einen effizienten Betrieb ist eine gleichmäßige Strömung durch alle rohrförmigen Leitungen wünschenswert; dies trifft auch durchwegs auf eine Gesaiutanordnung derartiger Wärmetauscher zu. Diese gleichmäßige glatte Strömung kann in einem flachen Panel erzielt werden, indem ein Diagonalströmungsschema verwendet wird, bei dem das Fluid an einem Ende eines Sammlers eintritt und am gegenüberliegenden Ende des anderen Γammlers austritt. Eine gleichförmige Verteilung des Fluids auf die unterschiedlichen rohrförmigen Leitungen über die Breite des Breitprof ils kann dadurch unterstützt v/erden, daß die Muten in ausreichendem Maße freigehalten werden,um eine freie Fluidströmung entlang der Nuten zu ermöglichen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Breitprofil am Eintrittsschlitz der Nut befestigt wird. In der Praxis ist es jedoch schwierig, das Dichtungsband kräftig in Eerührungskontakt sowohl mit dem Breitprofil als auch dem Sammler zu extrudieren, und zwar unter Beibehaltung ihrer Ausrichtung bzw. Fluchtung und ebenso unter Sicherstellung, daß das Dichtungsmaterial nicht in die Wut oder die Lnden der rohrförmigen Leitungen eindringt, 5 was eine Einschränkung oder sogar ein vollständiges Blockieren der Fluidströmung während des Betriebes als Folge hätte. Diese Probleme können vermieden v/erden, indem die Enden des Breitprofils zumindest teilweise in die Nuten des Sammlers eingelassen werden, um eine festgelegte Lageanordnung zu schaffen und ein Eindringen von Dichtungsmittel zu vermeiden; derartige Wärmetauscher werden bevorzugt. Eine freie Fluidströmung entlang der Nut kann auch dadurch erzielt werden, daß verhindert wird, daß das Breitprofil den Boden der Nut erreicht (ζ.Ιί. durch Verwendung einer Nut, deren Weite an ihrer Eintrittsöffnung genügend groß ist, das Breitprofilende aufzunehmen, die sich aber auf eine Weite verengt, beispielsweise .schrittweise oder durch Abschräcung, die zur Aufnahme

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des Ereitprofils an einem Punkt auf dem Weg zv/ischen der Eingangsüffnunc; und der·. Boden der I.ut nicht ausreicht, oder durch Einsetzen provisorischer wasserlöslicher Abstandsstücke am Boden der Nut) oder durch Ausgestaltung des Breitprofilendes auf eine V.'eise, daß ein Teil des Endes durch einen v/eiteren, sich in Richtung des Lodens der iJut erstrockenden Teil des Breitprofils in /ibütand von dem Boden der I.ut gehalten wird, um eine freie Fluidströmung entlang der Nut zu ermöglichen.

I:ei der Konstruktion des Wärmetauschers ist es wünschenswert, eine Behinderung oder Drosselung der Fluidströmurig durch den Tauscher zu vermeiden. Dafür sind unterschiedliche Gründe maßgeblich. So erfordert beispielsweise eine eingeengte oder gedrosselte Strömung mehr Energie; tatsächlich kann bei gedrosselter Strömung eine ausreichende Zirkulation des Fluids allein aufgrund des thermischen Druckunterschieds bzw. des Siphoneffekts verhindert v/erden. Eingeengte oder gedrosselte Leitungen neigen eher dazu, während des Gebrauchs zu blockieren, und es wäre schwieriger, eine gleichmäßige Strömung zu erreichen, weil es dann notwendig

wäre,sicherzustellen, daß dio Einengungen bzw.

Drosselungen für jede rohrförmige Leitung alle gleich sind, d_a ohne Einengungen bzw. Drosselungen oder andere derartige nachteiliqo Faktoren das Diagonalströmunqsschema dazu neigt, ein in; wesentlichen gleichmäßiges Strömungsschema quer über das Breitprofil zu ergeben.

Die Gesamtfläche der in Abstand entlang der Längsrichtung der Sammlernut angeordneten Löcher ist deswegen vorzugsweise ausreichend groß, dem Fluid eine Strömung mit einer Rate zu ermöglichen, die für den besonderen Anwendungsfall ausreichend ist, ohne die Strömung wesentlich einzuengen oder zu drosseln. Die Löcher können rund sein und beispielsweise durch Bohren erzeugt v/erdcn, oder sie können in die Länge gezogen sein und Schlitze bilden, wenn eine größere Fläche erforderlich ist. Da jedoch erfindungsgemäß eine Vielzahl von Löchern vorhanden ist, nuß notwendigerweise wenigstens ein (und Vorzugs-

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weise mehrere) Abschnitt zwischen den Lüchern sein,der zwischen den zwei Feiten der IJut eine Überbrückung bildet. Der Zweck dieser überbrückungsabschnittc besteht darin, die Spannungen innerhalb der Sammler aufzunehmen, so daß sie nicht auf die relativ dünnen Abschnitte des Breitprofils übertragen werden. Bevorzugte Löcher haben einen rechtwinkligen Querschnitt und sind mit ancinandergrenzenden Seiten im wesentlichen parallel angeordnet. Die Lücher mit rechtwinkligem Querschnitt haben für jede spezifische Breite der überbrückungsabschnitte eine größere Strcmungs-Leitungs-

lü fläche als entsprechende k^e.i rf örmige Löcher. Bei besonders schwieriger. Bedingungen sind rechtwinklige Löcher vorzuziehen^, bei denen eine Seite länger ist als die andere, wobei die Löcher rrit ihren längeren Seiten aneinandergrenzend aneinandergereiht sind. Für die meisten Anwendungsfülle sind in wesentlichen quadratische Löcher zweckmäßig; bei niedrigerer Beanspruchung können die Löcher in Richtung der Lücherreihe in die Länge gezogen werden.

An den: Abschnitt zwischen den Lnden der rohrförmigen Leitungen und der benachbarten Fläche des Sammlers, wo die Löcher münden, wird die Gesamtfläche des Strömungs-LeitungsquerschniIts sowohl durch die Dicke der Überbrückungsabseknitte als auch durch die Dicke der i^tege verringert, wenn nicht eine vollständige Deckung zwischen ihnen besteht bzw. die Konstruktion so bemessen ist, daß dies vermieten wird. Lei einer bevorzugten V.ürr.ttnuschor sind die überbrückungsabschnitte folglich a^f ihrer Außenseite Ji;; wesentlichen schneidenfürnig verjüngt. Die innere Koite der rohrförmigen Leitungen vor. einer 3eite des Brcitprofi]s zur anderen ist ebenso vorzugsweise um einen Betrag geringer als die V.'eite der Lücher durch den f-ap-nler, so daß die gesamte Querschnittsfläche der Lücher im wesentlichen gleich oder größer ist als die gesamte Ouerschnittsflache der rohrförmigen Leitungen. Du ro c i :i-^N L;'.:iiiit5.ic.lunf örri.ff·· Verringerung der Dicke der

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„ „ι«*⁷¹ »*7a

"ÜberLrückungsabschnittc ergibt sich keine bedeutende Verringerung der rtrömungs-Leitungsf l'ichc in de τη Abschnitt zwischen Sammler und lireitprofi] , die sonnt eine gewisse Einengung bzw. Drosselung der Strömung verursachen könnte. Durch Verbreiterung der Löcher kann ebenfalls eine Einengung der Stromungs-Leitungsfläche· unter gleichzeitiger Γ rr.öglichung ausreichenden Überbrückungsirateriiils zur Aufnahme der Spannungen innerhalb des S amine 1 rohr κ vermieden v/erden .

Die Schneidenforrr. oder Schneidenkante kann dadurch erzielt

,„ werden, daß die Löcher über die qcsair.te Dicke der r.:.r,nlcrwand IO

abgeschrägt werden. Es ist jedoch vorzuziehen, die liberbrückungsabschnitte nur auf ihrer /.ußcnseitc abzuschrägen, so daß in jedem, überbrückungsabschnitt die maximale i'atcrialirenge ist und immer noch eine Einengung bzw. drosselung der Strömung ver-, _Γ mieden ist. Die /.bschrägurg kann auf einer oder auf beiden Seiten des oberbriickungsabnchriittes sein; eine einseitige Abschr'igung ist vorzuziehen.

Die j'reitprofile können .in dor ir. der GIi-PS 1 042 73Γ> beschriebenen Keise stranggcproßt sein. Die Fig. 1 bis 4 dieser Patentschrift zeigen unterschiedliche, bei der Erfindung anv;eri(ibarc Ureitr-rof ile, von denen jedes rohrförmigc Leitungen aufweist, die sich von cincir L.nde cos Brei.trrofils zu den anderen erstrecken könnten. La die· thermoplastischen !-laterialion im allgemeinen eine niedrige l'arm.elcitfähigkeit haben, ist es jedoch vorzuziehen, daß das Lreitprofi1 ein Profil aufweist, das den Fctrcig der Leitfähigkeit möglichst klein liält, der erforderlich ist, die V.''irr, ο auf der Oberfläche des Proitprof ils zu verteilen oder die V 'iri..e der rc:sar.".t:en Oberfläche zu samraeln. Von den vier Ausgestaltungen der G]-PC sind diejenige von Fig. 1, bei der die rohrföri: -ige Leitung im wc sent] ichr-r. gua-lratisclien Querschnitt hat, und diejenige von Fig.4, bei der die Leitungen jeweils ein gewölbtes Dach und zwischen den Leitungen rtege mit dickerem \ Cuerscimitt aufweisen, bevorzugte Ausgestaltungen. Diese Ausgestaltungen sind ebenfalls in Tig. 1 bzw. 5 der Zeichnungen der Erfindung dargestellt.

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Der Wärmetauscher kann zur Lntziehung von Wärme aus seiner Umgebung verwendet worden, z.H. als Sor.nencnergiekollektor. Für diesen Anwendungsfall können die Eamnler und insbesondere das Breitprofil aus einem thermoplastischen material (vorzugsweise einer stabilisierten Stufe des PoIypropylens) c::ti. uaiert werden, las entweder gefärbt oder mit einer Sonnenstrahlung absorbierenden Farbe, beispielsweise schwarz, beschichtet ist. Wasser, das durch ein derartiges, der Sonne ausgesetztes Panel zirkuliert, kann erwärmt v/erden und £ils Wärmequelle niedriger Stufe Verwendung zum Heizen finden, z.H. für Schwimmbecken (v/o es zweckmäßig ist, die zum Becken gehörende Pumpe zur Zirkulation des gefilterten Wassers durch das Panel oder vorzugsweise eine Anordnung von Panelen hindurch zu verwenden) , Gewächshäuser oder Gebäude.

Die Wärmetauscher können zur Abführung von Wärme an die Umgebung verwendet werden, indem Wasser in den Kreislauf zirkuliert, das v.'ärmer als die Umgebung ist. Der Wärmetauscher kann beispielsveir.e als heizung in einen zentralen Ileizungssystcir. eines .'",cbäudos, als Gewächshausheizung, oder sogar ^a-Ls direkte !Bodenheizung verwendet werden, wenn der Wärmetauscher in den Eoden eines Gewächshauses oder eines kalten Fundamentes verlegt wird. Bei derartigen Anwendungsfallen kann das Wasser curch Eonnenergie erwärmt und beispielsweise von einem weiteren erfir.dungsgcmäßen Wärmetauscher gesammelt werden, wenn die Erfindung wie vorbeschrieben als Fonnenenergiekollektor verwendet wird.

Die b'rfirdur.c; wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Aus £ ülirungrbeispielon näher erläutert.

Fig. 1 j .^t eine aufgeschnittene schaubildliche An-

uicht eines bndabschnittes nines Wärmetauschers, bei der. .sich das l'-reitprofil radial vom Sammler weg erstreckt;
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Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein L'nde eines

weitereTy -dc.ru An J'ig.l gezeigten ähnlichen

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War ι :'.·_■· tausch··.':. -^ ;

1 i'j . 3 int. ein Querschnitt durch einen weiteren

iräri:-.«.!tauscher rit einem auf der Fläche hefe 531 i g ton 5.-: an.iv.ler;
5

i-'ig. -1 und 5 sind aufgeschnittene Ansichten zweier v/eiterer Wärmetauscher ;

i'icj. 6 unci 7 sind einander zugeordnete senkrechte Schnitte durch einen weiteren Wärmetauscher.

L-ie in i-i.g. 1 dargestellte Ausführung besitzt ein dickwandiges extrudiertor. oder stranggepreßter: Rohr 1 aus PoIyproylen, das den EarKiler bildet, und ein stranggepreßtes Dreitprofil 2, das siel; radial von den Sammler weg erstreckt.

Las Breitprofil hat zwei in Abstand stehende Platten 3 und 4, die durch eine Mehrzahl paralleler Stege 5 verbunden sind, die den Kaum zwischen den Platten in mehrere parallele rohrförmige Leitungen 6 iv.it rechteckigen, Querschnitt unterteilen. Die Breitprofile werden aus Polypropylen strangrfoproßt, v/obei die Stege und Platten als integrierte icile eines gemeinsamen Strangpreßkörpers zusammen ctranggejireßt werden. In Längsrichtung des Sammlers verläuft eine in die äußere überfläche des Sammlers gefräste Nut 7, deren Länge· und breite ir;: v/escntlichen die gleiche ist, wie die Breite bzw. Dicke des Breitprofils. Entlang der Nut sind mehrere Löcher 3 in /abstand angeordnet, die die Nut und das Innere bzw. den Innenraum 9 des ßanxilers miteinander verbinden. Das Ende des breitprofils ist entlang der Lintrittsöffnung der I.ut angeordnet, wobei die ro'nrf crra i gen Leitungen in die Nut einmünden. Lntlanc der zwischen dem Sammler und dem Breitprofil gebildeten Winkelbereich liegt ein Dichtungsband 1O₇ das mit beider. Teilen verschmolzen ist und sie nicht nur fest zusammenhalt, sondern auch die Verbindung gegen ein Austreten von Fluid abdichtet. Las Breitprofil verläuft über die zur Darstellung des Profils des breitprofils aufgeschnittene Kante hinaus v/eiter bis zu einen, zweiten Sammler, der parallel und im wesentlichen ähnlich dem gezeigten ist. -. - «

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Der Wärmetauscher v.'ird so hergestellt, daß zuerst die .-iuten 7 in die zwei Sammler und dann die keihe von Löchern am Roden jeder Nut entlang zu dom Innenrauin des Sammlers hindurch gebohrt werden. IUe Sammler und das Breitprofil sind in einer Vorrichtung gehalten, wobei die Enden des Breitprof ils entlang den Lintrittscf f nungen der zv/ei liuten liegt und Polypropylen (z.L" eine niedrige /\thy lenzusammer.se tzung in Fon;; eines Bandes fortschreitend entlang der Verbindung in Ucrührunqskontakt mit dem Lrcitprcfil und dem Sammler bei geeignete r. Schnei ztempcraturen von etwa 280 C extruüert v/ird.

L)it? Lxtrudcrspitzc darf der. Sammler (aber nicht das Breitprofil) unmittelbar vor den Dand aus geschmolzenen Polymer berühren. Las geschmolzene Polymer schmilzt sov/ohl die Oberfläche des Druitprofils als auch der, ramralers und bildet beim Abkühlen mit den beiden eine feste Verschweißung.

Im CeLriuich werden die Fair.ir.ler jo nach Erfordernis in einen Außonkreislauf eingeschaltet und ein Fluid strömt durch den kreislauf. Das Fluid tritt durch einen Linlaß an einer.; i.ndo in einen Sammler ein, strömt durch dir; Löcher in

2u tue Uut und danncii in die rojirförmigen Leitungen, wobei das Iluid durch das Lr. tlangstrcmen in der K'ut auf alle Leitungen verteilt v.'ird. I^ach dom Durchr.trcJm.cn der Leitungen innerhalb des L'rei t-prcf ils tritt das 1'lu.id in die Kut des zweiten Sammlers ein und streikt durch die Locher in cien Innenraum des zweiten 5 Pairjnler?, von wo das Fluid über einen dem rinlaß des anderen Sarr.lers il.i'i'-oi.al gegenüberliegenden Aus! iß in den Außenkreis] auf zurückkehrt.

In Fig. 2 ist ein ähnlicher Wärmetauscher gezeigt, bei dem zur Bezeichnung gleicher Teile gleiche Bezugszeichen Verwendung far.der.. nie Unterschied» bestehen nur darin, daß das Lrcitprofil in die; I.ut eingelassen worden ist und daß ein 7-.bschr.itt 12 aus (lun l:ndc eines jeden Steges herausgc-

sciüiittor¹ Wnrrleii ist, um dt.-m Fluid eine Strömung entlang der ;._ut u:^d ei'.ie gloichmäfiigo selbstständige Verteilung auf die roi.riu"!'-'! '.τ. Leitung Ji; zu <: rr "g.l ici.rn .

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Dor in Fin. 3 (jGZcifjte Wärmetauscher besitzt ebenfalls an jeder Ende eines Tirci fcprof ils 32 einen rohrfürnigon Sammler 31; das LreitprofiJ ist im v/csentlichen ein »stranggepreßtes Profil v/io das in Pia. 1 gezeigte. Zustelle des sich radial von jeden Sammler '.'eg erstreckenden Breitprofils sind die Sammler jedoch auf einer Fläche 13 des Breitprofils angebracht. Die Lnden aller rohrförmigor Leitungen durch das Breitprofil sind durch ein Dichtungsmittel 34 verschlossen, das in sie iiinein oxtrudiort wurde (eine andere Möglichkeit bestünde darin, die Lnden dor Platten in einer Heizpresse zusammenzudrücken); das Lr.itprof il hat einen aus der oberen Platte nahe den abgedichteten Lnden herausgeschnittenen Schlitz 35, der den Zugang zu den rohrförmigon Leitungen bildet. Ober uen Schi it/.en an jedera linde des Lrcitprofilä sind die Sammler 31 angebracht, dir <Ar speziell auf die dargestellte Anwendung ausgerichteter Strancpreßprofi 1 aufweisen; während hier wieder von einem Rohr mit kreisförn.ig-^>iri 'jucrschnitt ausgegangen wird, sind hier ferner zwei integrierte, langgestreckte Rippen oder Leisten 41, die parallel und in ausreichenden Abstand voneinander stehen, um eine Nut 42 zwischen .sich zu bilden.

Line Reihe nahe beieinanderliegcnder Löcher 44 verbindet die Nut ir.it dein Innenrauin 4 3 der; Sarrjnlers; die Sammler werden durch Verwendung eines Bandes 45 au? Dichtungsmittel, das wie vorbeschrieben in die Lage extru-Jiert wird, in ihrer Lage befestigt. Abweichend von den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungen, bei denen nur eine Nut mit dererforderlichen Länge in uie Oberfläche des Sammlers eingearbeitet wurde, erstreckt sich demgegenüber die Mut von Fig. 3, die von den kontinuierlich verlaufenden integrierten Rippen oder Leisten bestimmt v/ird, kontinuierlich entlang den hohr und somit über die Händer des L'reitprofils hinaus. Die Nuten niu-scn deswegen dort, wo sie auf diese V/eise überstehen, abgedichtet werden, beispielsweise mit dem zum Befesteigen der Sammler auf der. Broitprofil verwendeten Dichtungsmittel .

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Andere Vorrichtungen können auf ähnliche Weise an den Wärmetauscher angebracht werden. Somit können beispielsweise Montagewarzen oder -ösen mit den Breitprofilen oder Sammlern extrusionsverschweißt werden, wenn sie aus einem.

geeigneten, thermoplastischen Material sind. 5

Der in Fig. 4 gezeigte Wärmetauscher ist generell demjenigen von Fie,-. I ähnlich, indem er einen rohrförmigen Sammler 47 aus Polypropylen aufweist, der mittels eines stranggepreßten Polypropylenbandes -19 an ein aus einem Polypropylen strangle gepreßten E'rcitprofil 4 8 angeschweißt ist. Das Breitprofil besitzt wiederum zwei in Abstand stehende Platten 50, wobei der Zwischenraum zwischen den Platten durch mehrere Stege 51 unterteilt ist, so daß rohrförmige Leitungen 52 mit rechtwinkliger; Querschnitt geschaffen werden. Fntlang der Seite des I^ Sanumlers ist eine Längsnut 53 mit Löchern 54 zum Innenraum 55 des Gammlers, wobei das Material zwischen den Löchern Überbrückungsabschnitte 56 bildet.

Das Breitprofil 48 ist in die Mut 53 eingelassen; da- -C* durch ist es während des Schweißprozesses in einer Lage fixiert. Das linde des Ercitprofils fluchtet mit dem Eoden der Nut ; jedoch, auf andere Weise als in Fig. 2 gezeigt sind die Stege nicht weggesennitten, um dem Fluid ein freies Strönen entlang der :iut zu ermöglichen. Statt dessen liegen die Löcher 54 mit •^ rechtwinkligem Querschnitt zur Erzielung schmaler iiberbrückungsabschnitte nahe beieinander, und die rohrförmigen Leitungen werü .n - bei geringen (wenn überhaupt) Durchfluß - entlang der I-.ut direkt versorgt.

3^ Der Wärmetauscher von Fig. 5 gleicht dem Wärmetauscher von Fig. 4, mit der 7-.usnah.re, daß die obere Platte 57 des breitprofils gewellt ist und für jede rohrförmige Leitung ein- gewölbtes Dach bildet. Die Ausgestaltung dieses Breitprofils ist im wesentlichen - wie vorstellend beschrieben -

³^ so wie in Fig. 4 der Cib-PS 1 04 2 7 32. Diese Ausgestaltung des

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Lreitprof ilr; ist jedoch in:;l;oGondero zur Verwendung in Sonner.fiiicrgickollektorer: r^oirr.ot, da die gewellte obere Fläche; strahlenabsorbierend v/it '..t und sich tier Einfallswinkel v.'ährend des ganzen Tages ändert. Des weiteren iat Polypropylen abbaubar, '.;cn;i es nicht ζ und η ro." t eino rinimal wirksarue Menge eines geeigneten StabilisaticusrittclG enthalt,* die reisten bekannten S: tnbi] isat j onsmittcl neigen dazu , durch warne::, ("en l.ärnctauscher durchströmendes Wasser sehr langsan ausgelaugt worden. iJiaser Aur,laugung kann zu beiden überflachen tier S tog ο stattfinden, aber nur auf einer Oberfläche der Platten, so rlaß die Ausbildung von Stegen mit einer minimalen Dicke, die mindesten;; der zweifachen Dicke des die rohrförmigen Leitungen von der Umgebung trennenden Materials entspricht, ebenfalls vorteilnaft ist.

Uie Verwendung von dickeren ftegen kann jedoch dort zu schlechtere:!" üurchflußverteilung ri'nren, wo der Strom direkt von ti..:. Löchern v.u den Leitungen ger.cn r;uß, und zwar aufgrund lilocl:! erens der Leitungen durch die Überbrückungsabschnitte SG. DcTn'J^inäß wird eine kleine rtufe 53 in einer Seite der i.ut vorgesehen, die das Breitprofil während des Schweißens von den Coden der Nut fernhält. Entsprechende Stufen könnten in gleicher V.'eise in beiden Seiten der Hut ausgebildet werden; dies hat jedoch bei der gezeigten gewellten Ausgestaltung des Ereitorofils generell keinen großen Vorteil.

Alternativ kann der üherbrückungsabschnitt in einer dem Überbrückungsabschnitt der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführung ähnlichen Ueise abgeändert v/erden. Diese Ausführung weist einen rohrförmigen Sarrmler Gl irit einer Längsnut 62 auf, i_n der das Lnde eines hohlen Breitprofils 63 angeordnet ist. Das von einem Band 64 in seiner Lage gehaltene Breitprofil besitzt zwei in Abstand stehende Platten 65, die durch integrierte Store 66 miteinander verbilden sind. Die Stege teilen den Zwischenraum innerhalb des hohlen Breitprofils in parallele rohrförr-ifjc Leitungen 67 mit rechteckigem Querschnitt auf, die von einem Faiunler zum anderen verlaufen.

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Die i.'ut lint einen flachen Boden. C3, auf den das Bnde des Lreitprofils aufsitzt. Durch den Tardier führt eine Reihe von Lochern G9 mit rechtwinkligem Querschnitt, wobei das Material zwischen den Löchern die Überbrückungsabschnitte 70 bildet. Die übcrbrückungsabschnitte verjüngen sich auf ihrer /-.ußcnseitc zu einer Schneide 71; die Löcher erstrecken sich über die gesar.tc Dreite dor luit, in die das Breitprofil eingelassen ist. Dementsprechend ist die innere V.'eite der rohrförmigen Leitungen υπ einen P.etrag kleiner als diejenige der Löcher, der der Dicke der zwei das Breitprofil ausmachenden Platten und auch dem an j euer freite des Breitprofils zugelassenen Spalt entspricht. Die gor.inite Q'uerschnittsf lache der Löcher ist in wesentlichen gleichgroß mit der gesamten Querschnittsfläche der rohrförmigen Leitungen, so daß die Strömung durch- die Leitungen bein-, eintritt in die Sammler nicht eingeengt bzw. gedrosselt wird.

Die Lberbrückungsnbschnitte sind wichtig, v/cil sie jegliche, zwischen den Toi Inn cVs Γ-nnrr.lors auf jeder Seite öcz Dreitprcfils entstellende Spannungen aufnehmen, so daß die Spannungen nicht auf jede Seite des relativ dünnwandigen .Lreitprof i 1:: wirken. Die Dicke der ü'bertrückungsabschnittc und anderer Abschnitte der Sammlerwand v/erden ausreichend star!: ausgeführt, um den erwarteten Beanspruchungen, beispielsweise -lern Druck der zirkulierendjn Flüssigkeit bei unterschiedlichen Temperaturen, zu widerstehen. In den in der Γ in. 1 und 2 gezeigten Samrlern ist die Nut aus ■Λί_.<; gleichmäßig dicken Wand hcrausgefrast; dadurch wird der Sammler entlang der Kutlirio beträchtlich geschwächt und folglich ist ein dickerer Gesamtquerschnitt erforderlich. In Fig. 3 ist der Sar.mlcr jedoch so geformt, daß die Wut außerkalb der zylindrischen ha sis form liegt, so daß die Dicke nicht größer sein braucht als diejenige, die erforderlich ist, dor orwartettii Belastung zusarron mit 'Jon üblichen Sicherheitstoloranzcn zu v.'iderötelion. In ähnlicher V.'oiso ist in Fig. G ein S-αiuvi 1'ir gezeigt, mit denson Ausgestaltung eine übermäßige Vc rüchwcndung an Material vermieden v.'ird. Bei diesem Sammler

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reicht die Kanddicke bei den Löchern aus, überbrückungsabschnitte zu schaffen, die die während des Gebrauchs entstandenen Spannungen aufnehmen können, wobei ein Ausgleichsabschnitt 72 ähnlicher Dicke diametral gegenüberliegt. Die zwei symmetrisch angeordneten Abschnitte 7 3 zwischen ihnen können dünner ausgeführt werden, ohne daß ihre Berstfestigkeit unter die Festigkeit im Eereich der Löcher abfällt.

Die Erfindung schafft somit einen Wärmetauscher aus thermoplastischem Material, z.B. Polypropylen, mit zwei in Abstand stehenden Sammelrohren, die durch ein stranggepreßtes brcttförraiycs Profil oder Breitprofil miteinander verbunden sind, das mehrere rohrförmige Leitungen aufweist, die sich von einem Ende des Breitprofils zum anderen erstrecken, v/obei jeder Sammler auf der Außenfläche eine Längsnut und entlang der Nut mehrere in Abstand stehende Löcher hat, die die Nut und den Innenraum des Sammlers miteinander verbinden, wobei jedes Lnde des Breitprofils entlang der Nut von einem der Sammler angeordnet ist und durch ein sowohl am Sammler als auch am Breitprofil anhaftendes Dichtungsband in seiner Lage gehalten wird; das Dichtungsband erstreckt sich kontinuierlich genau dort um die öffnung der Nut herum, wo sie an das Breitprofil angrenzt,so daß eine Abdichtung gegen den Verlust von jeglichem zv/ischen dem Sammler und den rohrförmigen Leitungen strömenden» Fluid erfolgt. Der Wärmetauscher kann leicht als Sonnenenergiekollektor verwendet werden. Das Breitprofil und die Sammler sind vorzugsweise Polypropylen-Strangpreßprofile, die durch Strangpreßschweißen unter Verwendung eines stranggepreßten Bandes aus einem Polypropylengemisch aneinander befestigt und abgedichtet sind.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

1; Warnctauscher aus thermoplastischem Material, gekennzeichnet durch zv/ei in Abstand stehende Eammclrohre (1; 31; 47; 61), die durch ein stranggepreßtes brcttfürmiges Profil oder Breitnroüil (2; 32; 48; 63) miteinander verbunden sind, das eine Mehrzahl rohrförrr.ieor Leitungen (6; 52; 67) aufv.'cist, die von einem l.nde des Ereitprofils zum anderen reichen, v;ebei joder rohrförmige Sammler auf der Außenfläche eine L^:in<;r,nut (7; 42; 53; G2) und entlang der hut mehrere in Abstand stehende Löcher(8; 44; 54; 69) hat, die die Nut und den InncnrauK (9; 4 3) des EaiumLors miteinander verbinden, wobei jedes Ende des Breitprofils entlang der Nut von einem der Sammler angeordnet ist, von denen jeder durch ein sov/ohl am Sammler als auch an; Lreitprofil anhaftendos Dichtungsband (10; 45; 49; 64) in seiner Lage gehalten wird,das sich kontinuierlich genau uri die von dem Breitprofil bedeckte öffnung der Kut erstreckt, so daß eine Abdichtung gegen den Verlust von jeglicher zwischen dem Sammler und den rohrförmigen Leitungen des L'reitprofils strömendem Fluid erfolgt.
2. V;ärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hüten ausreichende Durchlässe aufweisen, um eine freie Fluidströmung entlang den Nuten zu ermöglichen.
3. VJärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Breitprofils v/enigstens teilweise in die Sammlernuten eingelassen sind.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutweite an ihrer Linaangsöffnung zur Aufnahme <^^es Breitprofilendes ausreichend breit ist, daß sich die Nutweitc jedoch an einer Stelle zwischen der Eingangsöffnung und dem Eoden der Nut auf eine zur Aufnahme des Breitnrofils nicht ausreichende Breite verengt. 35

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0RI6INAL INSPECTED
5. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Breitprofilende so ausgestaltet ist, daß ein Teil des Lndes durch einen weiteren, sich bis auf den Boden der Nut erstreckenden Teil des Endes in Abstand von dem Hoden der Nut gehalten wird und eine freie Fluidströmung entlang der Nut ermöglicht.
6. Wärmetauscher nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Sammlers einen Längsabschnitt aufweist, der dicker ist als ein benachbartes Längsteil, wobei die Nut entlang dem dickeren LängsaLschnitt ausgebildet ist.
7. Wärmetauscher nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher einen rechtwinkligen Querschnitt haben und im wesentlichen parallel mit benachbarten Seiten angeordnet sind.
8. Wärmetauscher nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Überbrückungsabschni tte zwischen den Löchern auf ihrer Außenseite im wesentlichen schneidenförmig verjüngen.
9. Wärmetauscher nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Weite der rohrförmigen Leitungen von einer Seite des Breitprofils zur anderen um einen Betrag kleiner ist als die Weite der Löcher durch den Sammler, so daß die gesamte Querschnittsfläche der Löcher im wesentlichen gleich oder größer ist als die gesamte Querschnittsflache der rohrförmigen Leitungen.
10. Wärmetauscher nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Breitprofil mit einer Sonnenstrahlen absorbierenden Farbe gefärbt oder beschichtet ist.

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