DE2919848B1

DE2919848B1 - Verbindung von Blechbahnen mit Schellen oder Hilfsblechen

Info

Publication number: DE2919848B1
Application number: DE2919848A
Authority: DE
Inventors: Ingo Dr Mont Dipl-In Bleckmann
Original assignee: ELPAG AG CHUR
Current assignee: ELPAG AG CHUR
Priority date: 1979-05-16
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1980-10-09
Also published as: JPS5630591A; US4369836A

Description

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Die Erfindung geht aus von einer Verbindung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die DE-OS 27 02 939 bekannt gewordenen Art.

Aus der genannten DE-OS 27 02 939 sind Blechabdeckungen für Dächer von Gebäuden bekannt gewor- so den, welche von einem Wärmeaustauschmedium, insbesondere zur Wärmegewinnung mittels einer Wärmepumpe, zwecks Raumheizung und Aufheizung des Gebrauchswassers durchströmt werden. Zu diesem Zweck sind die Blechtafeln im Querschnitt S-förmig oder SS-förmig ausgebildet. In die Krümmungen des S-förmigen Querschnitts werden Rohre eingelegt. Die Bleche werden quer zur Rohrachse verspannt, so daß eine entsprechend satte Anlage der Bleche an der Rohroberfläche erzielt wird.

Aus der FR-PS 23 30 974 sind weiterhin Solardächer bekannt geworden, bei denen Strangpreßprofilplatten vorgesehen sind, die entsprechende rohrförmige Kanäle besitzen, durch welche ein Wärmeaustauschmedium strömt.

Die genannten Lösungen haben den Vorteil, daß Lötoder Schweißarbeiten vermieden werden. Abgesehen davon, daß derartige Arbeiten relativ teuer sind, ergeben sich Korrosionsprobleme. Durch die Legierungsunterschiede Schweißmaterial-Blechbahnen-Rohrschlangen entstehen in Verbindung mit der in Großstädten immer schwefelsäurehaltigen Feuchtigkeit Potentialunterschiede und Stromflüsse, die zu dem Korrosionsangriff führen. Außerdem besteht bei Schweiß- oder Lötarbeiten die Gefahr, daß die Rohrleitungen oder Blechbahnen beschädigt werden, was einerseits zu einem Ausfließen des Wärmeaustauschmediums mit schwerwiegenden Schäden für die darunterliegenden Räume und zu einer Durchlässigkeit des Blechdaches bei Regen führen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Verbindungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß bei einem guten Wärmeübergang von dem die Wärme aufnehmenden oder abgebenden Teilen und beim Vermeiden von Beschädigungen an den zu verbindenden Teilen vor allem eine preisgünstige Konstruktion erreicht ist, die sich für die Massenfertigung eignet.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 bis 6 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterentwicklungen beansprucht werden, die teilweise Überschneidungen mit dem Stand der Technik aufweisen.

Die Entwicklung des Gestaltungsprinzips bei der Erfindung — ausgehend von dem zu verbessernden Stand der Technik gemäß der DE-OS 27 02 939 — über die noch zu lösende, auf diesem Stand der Technik spezifizierte Aufgabe mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Lösungsmitteln und damit die Entwicklung des Anmeldungsgegenstandes war nicht ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil zu dieser Entwicklung beim Stand der Technik keine ausreichenden technischen Hinweise zu erkennen sind. Insoweit es sich bei der Aufgabenlösung um Überschneidungen mit dem Stand der Technik gemäß den DE-OS 25 36 591 und 25 39 590 und gemäß der DE-GMS 19 90 092 handelt, haben die entsprechenden bekannten Konstruktionen auch nicht auf die Erfindung hingeführt, weil bei ihnen in jeder Beziehung ganz andere technische Verhältnisse herrschen als bei der Erfindung. Wesentlich erscheint, daß es gemäß der Erfindung gelungen ist, daß eine »starre«, d. h. eine unter Normalbedingungen unlösbare und nicht von einem Anpreßdruck abhängige Verbindung geschaffen wurde, jedoch trotzdem Löt- oder Schweißarbeiten vermieden wurden.

Die Befestigung der Blechbahnen untereinander oder mit Hilfsblechen oder Schellen erfolgt also mittels »Durchzügen«. Zur Herstellung der Durchzüge werden nicht etwa Löcher ausgestanzt. Es werden vielmehr Löcher so eingestochen, daß kein Material verlorengeht, d. h., das Material der Löcher bildet ausgefranste Ränder, die senkrecht von der Oberfläche abstehen. Beim Aufpressen eines mit derartigen Durchzügen versehenen Bleches auf ein anderes Blech dringen die ausgezackten Ränder in das andere Blech ein. Durch die Wirkung der eindringenden Ränder wird das verdrängte Material in Richtung der Mittelachse des Loches gedrückt, so daß es sich in dem Loch nietkopfartig verankert. Die Durchzüge lassen sich preiswert durch Nadelwalzen herstellen.

Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß Korrosionsprobleme gelöst werden, die gerade bei Solardächern eine große Rolle spielen. Korrosionsbeständige und

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preiswerte Materialien, ζ. B. Aluminium oder Aluminiumlegierungen, sind jedoch schwierig zu verlöten. Da bei der Verbindung gemäß der Erfindung nur Härteprobleme auftreten, d. h. das die Durchzüge aufweisende Element soll härter sein als das Verbindungselement, und diese Probleme durch Wahl einer entsprechenden Legierung gelöst werden können, ergibt sich der Vorteil einer weitgehenden Freiheit der Materialwahl unter Vermeidung von Korrosionsproblemen. Wenn Bleche gleicher Härte miteinander verbunden werden, wird vorzugsweise ein Einlagestreifen verwendet, der eine größere Härte besitzt und bei dem Durchzüge abwechselnd nach beiden Seiten ausgedrückt sind. Alternativ eignet sich ein U-Profilstreifen, der haubenförmig auf die hochstehenden Ränder der Blechbahnen aufgesteckt wird und der mit seinen Durchzügen in dieselben eingepreßt wird.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Wärmeaustauschelement;

Fig.2 einen Schnitt durch eine Verbindungsstelle zwischen zwei Blechbahnen;

F i g. 3 einen Schnitt eines Solardaches;

F i g. 4 eine Schnittansicht eines Wärmeaustauschelementes vor der Herstellung der Verbindung;

F i g. 5 eine Teilschnittansicht eines Wärmeaustauschelementes nach der Herstellung der Verbindung;

F i g. 6 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus Fig. 5;

F i g. 7 eine Draufsicht auf ein Wärmeaustauschelement zur Erläuterung verschiedener Verbindungsmöglichkeiten.

Unter Bezugnahme auf F i g. 1 ist ein Wärmeaustauschelement ersichtlich, welches von einer Blechbahn

1 und einen Hilfblech 2 gebildet wird. Zur Verbindung der beiden Bleche 1 und 2 miteinander werden in eines der Bleche 1, 2 ein oder mehere Reihen von »Durchzügen« 3 eingestochen.

Nach Einlegen einer Rohrschlange 4 in Auswölbungen 6 des Hilfsbleches 2 werden die beiden Bleche 1 und

2 aufeinandergepreßt, wobei wider Erwarten eine dauerhafte und beständige »Kaltverbindung« erzielt wird.

Der auftretende Effekt ist in vergrößertem Maßstab in F i g. 6 erläutert. Die Durchzüge 3 werden hergestellt, indem nicht etwa Löcher ausgestanzt werden. Es werden vielmehr Löcher so eingestochen, daß die Ränder 8 aufreißen und senkrecht zur Oberfläche abstehende Zacken gebildet werden. Wenn nun die Zacken 8 beim Einpressen in das Material der Blechbahn 1 eindringen, drücken sie das Material in Richtung der Mittelachse des Durchzuges 3, wobei sich das Material unter dem in Richtung der Pfeile 9 wirkenden Preßdruck bei 10 nietkopfartig verankert.

Die Pressung kann in einer feststehenden Presse oder auch mittels eines fortlaufenden Werkzeuges oder im Durchlauf der Blechbahnen 2 und 1 erfolgen, wobei man durch entsprechende Ausbildung des Preßgesenkes oder Anordnung der Walzeneingriffe dafür sorgt, daß der Preßdruck nur auf die Reihen der Durchzüge 3 wirkt. Ein besonderer Vorteil liegt also darin, daß bei der Herstellung weder die Hochwölbungen 6 noch die Rohre 4 so verformt werden, daß der Durchfluß eines Wärmeaustauschmediums durch die Rohre 4 behindert würde. Auf der anderen Seite ist es zweckmäßig, wenn die Querschnittsfläche der Hochwölbungen 6 etwas geringer gehalten wird als die Querschnittsfläche der Rohre 4 oder anders ausgedrückt, wenn, wie in F i g. 1 dargestellt, die Hochwölbungen 6 etwa einen halbkreisförmigen Querschnitt haben. Dies bewirkt, daß beim Aufpressen des Bleches 2 auf die Blechbahn 1 die Rohre 4 unter leichter Verformung mit entsprechender Anlagefläche auf die Blechbahn 1 aufgedrückt werden

ίο und daß in der Blechbahn 2 zwischen den Reihen der Durchzüge 3 eine entsprechende Zugspannung entsteht, durch welche die Auswölbungen 6 satt an die Oberfläche der Rohre 4 angedrückt werden. Hieraus resultiert ein überaus günstiger Wärmeübergang von den Blechbahnen 1 bzw. den Blechen 2 auf die Oberfläche der Rohre 4 und dementsprechend auf das in den Rohren 4 zirkulierende Wärmeaustauschmedium.

Der Durchmesser der Durchzüge 3 wird mit Rücksicht auf die Stärke der Blechbahn 1 so gewählt, daß die ausgedrückten Zacken 8 eine etwas geringere Höhe haben als die Stärke der Blechbahn 1. Dadurch wird gewährleistet, daß die Oberfläche der Blechbahn 1 unbeschädigt bleibt. Selbst wenn jedoch der Durchmesser etwas größer gewählt wird, so daß entsprechend ausgefranste Ränder 8 mit größerer Höhe entstehen, zeigt die Praxis, daß die Spitzen der ausgefransten Ränder 8 bei der Pressung flachgedrückt werden. Man sieht dann an der dem Blech 2 abgewandten Oberfläche des Bleches 1 zwar, daß eine Bearbeitung stattgefunden hat, die Oberfläche ist jedoch nach wie vor durchgehend und unbeschädigt.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Durchzüge auch zur Verbindung der Blechbahnen 1 untereinander geeignet sind. Die Blechbahnen 1 besitzen, wie heute bei der Blechdachherstellung allgemein üblich, senkrecht abgebogene Randbereiche 7. Sie werden miteinander dadurch wasserdicht verbunden, daß die aneinandergelegten Randbereiche 7 von zwei Blechbahnen 1 ein oder mehrere Male umgebördelt werden. Hierzu werden fortlaufende Werkzeuge verwendet. Es können nun in den Randbereich 7 Reihen von Durchzügen 3 angeordnet werden. Die hochstehenden Randbereiche 7 können wesentlich kürzer gehalten werden. Die Befestigung erfolgt durch Anpressen der Randbereiche 7 aneinander mit einem fortlaufenden Werkzeug und, wenn gewünscht, durch nachfolgendes Umbördeln.

Es ist verständlich, daß, ähnlich wie in Fig.2 dargestellt, die verschiedenartigsten, mit der Herstellung eines Daches oder eines Solardaches erforderlichen Verbindungsarbeiten durchgeführt werden können. Hierzu zählen die Herstellung von Traufenabschlüssen, Befestigungen am Dachfirst, Seitenabschlüssen, Durchführung von Kaminen oder Lüftungen, Abschlüssen an Dachfenstern und dgl. Die an sich bekannten Abschluß- und Verbindungselemente enthalten dann an geeigneter Stelle Reihen von Durchzügen 3, oder es werden mittels der Durchzüge 3 Verbindungsglieder, wie Schellen, befestigt. Dadurch können in erheblichem Umfang kostspielige Lötarbeiten oder Schweißarbeiten eingespart werden.

Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß die Auswölbungen 6 der Hilfsbleche 2 auch entfallen können. Es ist auch nicht erforderlich, daß die Hilfsbleche 2 dieselbe Breite haben wie die Blechbahnen 1. Es kann sich also bei den Hilfsblechen 2 auch um Blechstreifen handeln, die mittels Durchzügen 3 an den Blechbahnen 1 befestigt werden und deren Aufgabe dann hauptsächlich darin besteht, die Rohre 4 zu haltern und an die Blechbahnen 1

anzudrücken. Die Hilfsbleche 2 können weiterhin Durchzüge besitzen, die abwechselnd nach der einen und nach der anderen Seite ausgedrückt sind. Auf diese Weise können gleichzeitig in einem einzigen Preßvorgang Profileisen 11, z. B. wie dargestellt Z-Profile oder U-Profile bzw. R-Profile an den Hilfsblechen 2 befestigt werden. Derartige Profileisen 11 dienen dann zur Abstützung und zur Befestigung der Wärmeaustauschelemente, ζ. B. an einem Dachsparren oder Dachbalken 12.

Fig.4 zeigt eine Anordnung zur Herstellung eines Wärmeaustauschelementes vor dem Verpressen, d.h. vor der Verbindung der Blechbahnen 1 mit den die Durchzüge 3 tragenden Hilfsblechen 2. Fig.5 zeigt im Schnitt das fertige Wärmeaustauschelement, d.h. die Anordnung nach dem Verpressen.

In Fi g. 7 ist schematisch dargestellt, daß anstelle der Hilfsbleche 2 größere oder kleinere Schellen 5a—5c/ verwendet werden können, welche entsprechende Durchzüge 3 besitzen. Die Schellen können nur einen einzigen Schenkel der Rohrleitung 4 oder auch mehrere Schenkel umfassen. Aus Fig.7 ist ersichtlich, daß je nach dem geforderten Wärmeübergang und nach der geforderten Festigkeit und je nach der speziellen Konstruktion weitgehende Variationsmöglichkeiten existieren.

ίο Die angewendete Kaltverbindungslösung mit Durchzügen hat also den besonderen Vorteil, daß einerseits ein relativ geringer Aufwand zur Befestigung der Rohrschlangen 4 an den Blechbahnen 1 erforderlich ist, daß jedoch andererseits ein guter Wärmeübergang

erzielt werden kann. Kostspielige Lötarbeiten oder andere Befestigungsarbeiten können damit entfallen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbindung von Wärmeaustauschmedium führenden Elementen mit die Wärme aufnehmenden oder abgebenden Blechbahnen mittels Schellen oder Hilfsblechen an einem Wärmeaustauschelement für ein Solardach, einem großflächigen Verdampfer oder für eine andere Wärmeaustauscheinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wärme aufnehmenden oder abgebenden Blechbahnen (1) und bzw. oder die Schellen (5) oder Hilfsbleche »Durchzüge« (3) — also Löcher mit ausgefransten und senkrecht zur Oberfläche abstehenden Rändern — besitzen, wobei die Ränder der Durchzüge (3) in die Blechbahnen (1) oder in die Schellen (5) oder in die Hiifsbleche (2) eingedrückt und die Löcher durch nietkopfartige Verankerungen (10) ausgefüllt sind.

2. Verbindung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Durchzüge (3) in Reihen zwischen den Rohrschenkeln angeordnet sind.

3. Verbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechbahnen (1) abgebogene Ränder (7) besitzen und daß in mindestens einem der Randbereiche »Durchzüge« (3) in großer Anzahl vorgesehen sind, die der Befestigung der Blechbahnen (i) jeweils mit der benachbarten Blechbahn (1) dienen.

4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Durchzüge (3) aufweisenden Elemente (1, 5) eine größere Härte besitzen als die Verbindungselemente (1,2,5).

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechbahnen (1), die Schellen (5) oder Hilfsbleche (2) aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehea

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das Wärmeaustauschmedium führenden Elemente von Rohrschlangen (4) oder Strangpreßprofilen gebildet werden.