DE2942756A1 - Plate elements for extracting heat from environment - uses sheet mounted on plate with circular indentation forming circular channel for medium - Google Patents

Plate elements for extracting heat from environment - uses sheet mounted on plate with circular indentation forming circular channel for medium

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Ing.(grad.) Karl-Heinz 3008 Garbsen Marx
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Abstract

The plate or track-shaped elements are used to extract environmental energy. The element is made with a longitudinal channel to convey a medium which extracts air from the surroundings. It can be used in the form of roof covering or wall cladding, etc. and is made from copper sheets. The copper sheet (1) is placed on a working plate (7) with a circular indentation (8). The copper section (2) is placed in the circular slot (6) to form a circular channel (5). It is welded to the sheet by ultrasonics.

Description

Verfahren zur Herstellung platten- oder bahnfrmiger Ele-Process for the production of plate or web-shaped elements

mente zur Aufnahme wn Umweltenergie Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung platten- oder bahnförmiger Elemente mit mindestens einem in Längsrichtung der Elemente verlaufenden Kanal zur Führung eines Energie aus der Umgebung aufnehmenin Arbeitsmedium, vorzugsweise von Dachabdeckungen, Fassadenverkleidungen etc. aus Kupferblech.elements for absorbing environmental energy The invention relates to a method for the production of plate or web-shaped elements with at least one in the longitudinal direction the elements running channel for guiding an energy from the environment into it Working medium, preferably from roof coverings, facade cladding, etc. Copper sheet.

Bei einer bekannten Dachabdeckung (DE-OS 28 OB 724) ist in eine Metallbahn bzw. in die Abdeckplatte eine Sicke eingebracht, in welche ein Metallrohr in wärmeleitendem Kontakt zur Abdeckplatte eingelegt ist. Diese Dachabdeckung ist sehr montagefreundlich, jedoch ist der Wärmeübergang von der Abdeckplatte zum Rohr und damit zum Arbeitsnedium, welches in dem Rohr fließt, noch nicht optimal.In a known roof cover (DE-OS 28 OB 724) is in a metal track or a bead is made in the cover plate, in which a metal tube in thermally conductive Contact to the cover plate is inserted. This roof cover is very easy to assemble, however, the heat transfer from the cover plate to the pipe and thus to the working medium, which flows in the pipe is not yet optimal.

In einer älteren Anmeldung (P 28 47 897.9) wird ein Verfahren beschrieben, bei dem flache Wärmetauscher aus Metallblech in der Weise hergestellt werden, daß zunächst ein Metallblock mit einer oder mehreren Bohrungen versehen wird, in die Bohrungen ein Schweißstppmittel eingebracht, der Metallblock in Richtung des Verlaufs der Bohrungen bis auf das Endmaß durch Walzen gestreckt und anschließend jede flachgewalzte Bohrung aufgebläht wird.In an older application (P 28 47 897.9) a method is described, are manufactured in the flat heat exchangers from sheet metal in such a way that first provide a metal block with one or more holes will, A welding sticking agent was introduced into the bores, the metal block in the direction of the course of the holes stretched to the final dimension by rolling and then each flat rolled hole is inflated.

Die durch Aufblähen erzeugten Kanäle dienen dann zur Führung des Arbeitsmediums. Der Wärmeübergang der von der Metallbahn aufgenommenen Wärmeenergie auf das in dem Kanal fließende Aititsmedium kann als optimal angesehen werden.The channels created by the expansion then serve to guide the working medium. The heat transfer of the thermal energy absorbed by the metal web to that in the Channel flowing Aititsmedium can be regarded as optimal.

Für einige Anwendungsfälle jedoch ist es nachteilig, daß die Wanddicke der Kanäle bei gleichmäßiger Wanddicke des Kanals nur halb so groß ist wie die Wanddicke des übrigen Blechmaterials.For some applications, however, it is disadvantageous that the wall thickness the duct is only half as large as the wall thickness with a uniform wall thickness of the duct the rest of the sheet material.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem platten- oder bahnförmige Elemente der eingangs erwähnten Art hergestellt werden können, bei denen ein guter Wärmeübergang von der Platte zum Arbeitsmedium gewährleztet ist und welches sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnet. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß man eine Metallbahn und mindestens ein mit einer Auswölbung und seitlichen Laschen versehenes Metallprofil wesentlich geringerer Breite auf die Metallbahn auflegt und die Metallbahn mit dem Profil im Bereich der Laschen unter Bildung des Kanals mittels Ultra-schallschweißung metallisch verbindet. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß bei vorgegebener Kanalwanddicke der Metallverbiaich niedriger liegt als bei dem oben beschriebenen älteren Verfahren.The present invention is based on the object of a method indicate with the plate or web-shaped elements of the type mentioned can be produced in which a good heat transfer from the plate to the Working medium is guaranteed and which is highly economical excels. This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset solved that you have a metal track and at least one with a bulge and lateral Metal profile provided with tabs of a much smaller width on the metal track and the metal track with the profile in the area of the tabs to form the Connect the duct metallically by means of ultrasonic welding. The main advantage of the method according to the invention can be seen in the fact that with a given duct wall thickness the metal verbiaich is lower than in the older process described above.

Durch das Ultraschallschweißen ist das Metallprofil mit der Metallbahn metallisch verbunden, so daß ein guter Wärmeübergang auch an der Schweißstelle gewährleistet ist. Bei Metallbahnen größerer Breite hat es sich als zweckmäßig erwiesen, gleichzeitig mehrere gewölbte Metallprofile aufzulegen und mit der Metallbahn zu verschweißen. Um eine gute Verschweißung der Profile mit der Metallbahn sicherzu- stellen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die zu verschweißenden Oberflächen vor dem Zusammenführen zu säubern, vorzugsweise zu bürsten. Die Form der Wölbung kann beliebig sein, jedoch ist es aus Anschlußgründen vorteilhaft, einen Kanal mit kreisförmigem Querschnitt zu haben. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, im Querschnitt omegaförmige Metallprofile zu verwenden und in die Metallbahn vor dem Zusammenführen eine im Querschnitt kreisbogenförmige Nut einzubringen, welche mit dem omegaförmigen Profil einen kreisförmigen Kanal bildet. Als Material für die Metallbahnen und die Metallprofile wird zweckmäßigerweise Kupferblech mit einer Wanddicke zwischen 0,5 und 1,2 mm verwendet.The ultrasonic welding is the metal profile with the metal track metallically connected, so that a good heat transfer is also guaranteed at the welding point is. In the case of metal tracks of greater width, it has proven to be useful at the same time lay on several curved metal profiles and weld them to the metal track. In order to ensure good welding of the profiles with the metal sheet place, it has proven to be advantageous, the surfaces to be welded before the Merge to clean, preferably to brush. The shape of the bulge can be any be, however, for reasons of connection, it is advantageous to use a channel with a circular To have cross-section. For this reason, it is useful to have an omega-shaped cross-section To use metal profiles and in the metal track before merging an im Cross-section to introduce circular arc-shaped groove, which with the omega-shaped profile forms a circular channel. As a material for the metal tracks and the metal profiles it is advisable to use sheet copper with a wall thickness between 0.5 and 1.2 mm.

Kupfer hat sich aufgrund seiner thermischen Leitfähigkeit, seiner guten Verarbeitbarkeit, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner ansprechenden architektonischen Wirkung als besonders zweckmäßig erwiesen. Die Elemente lassen sich in vorgefertigen Längen herstellen, indem man eine Metallbahn sowie ie Anzahl der geforderten Profile auf die gewünschte Lange ablängt, aufeinanderlegt und miteinander verschweißt. Es ist aber auch möglich, die Elemente in einem kontinuierlichen Arbeitsgang herzustellen. Hierzu zieht man von einem Haspel ein Metallband kontinuierlich ab, führt das Metallprofil auf das Metallband mit gleicher Geschwindigkeit zu, führt beide gemeinsam durch eine feststehende Ultraschallschweißeinrichtung hindurch und längt nach dem Verschwißen zu den Elementen gewünschter Länge ab. Das Einformen der kreisbogenförmigen Nut in die Metallbahn bzw. das Metallband kann unmittelbar nach dem Abhaspeln im kontinuierlichen Arbeitsgang vorgenommen werden. Desgleichen kann für das Profil von einem Metallband ausgegangen werden, welches kontinuierlich von einem Haspel abgezogen, mittels eines geeigneten Rolenwerkzeuges zu dem gewünschten omegaförmigen Profil geformt und unmittelbar nach dem Formen auf die Metallbahn zugeführt und dort verschweißtwird.Due to its thermal conductivity, copper has become its good processability, its corrosion resistance and its attractive architectural effect proved to be particularly useful. Let the elements Manufacture in prefabricated lengths by adding a metal track as well as the number cut the required profiles to the desired length, put them on top of each other and with one another welded. But it is also possible to use the elements in one continuous operation to manufacture. To do this, a metal strip is continuously pulled off a reel, leads the metal profile to the metal belt at the same speed, leads both together through a fixed ultrasonic welding device and after welding, lengthens to the elements of the desired length. The molding the circular arc-shaped groove in the metal track or the metal strip can directly can be carried out in a continuous operation after decoiling. Likewise a metal strip can be assumed for the profile, which is continuous withdrawn from a reel, using a suitable roller tool to the desired omega-shaped profile and immediately after shaping onto the metal track is fed and welded there.

Die Erfindung ist anhand des in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is shown schematically in FIGS Embodiment explained in more detail.

Auf ein Kupferblech 1 von beispielsweise 0,6 mm Wanddicke und einer Breite von ca. 60 cm sind aus gleichem Kupferblech hergestellte Profile 2 mittels Ultraschallschweißen aufgeschweißt. Die Kupberblechprofile 2 weisen eine omegaförmige Auswölbung 3 mit daran anschließenden Laschen 4 auf. Zur Bildung eines kreisrunden Kanals 5 sind in die Kupferbahn 1 kreisbogenförmige Nuten 6 eingeformt. Durch die Ultraschallschweißung ist zwischen den Laschen 4 und der Kupferbahn 1 ein metallischer Verbund entstanden, welcher einen optimalen Wärmeübergang der von der Kupferbahn 1 aufgenommenen Wärmeenergie auf das in den Kanälen 5 strömende Arbeitsmedium gewährleistet.On a copper sheet 1 of, for example, 0.6 mm wall thickness and one Width of approx. 60 cm are made of the same copper sheet profiles 2 by means of Ultrasonic welding welded on. The copper sheet profiles 2 have an omega-shaped Bulge 3 with adjoining tabs 4. To form a circular Channel 5 are formed in the copper track 1 arcuate grooves 6. Through the Ultrasonic welding is a metallic weld between the tabs 4 and the copper track 1 Composite was created, which ensures optimal heat transfer from the copper track 1 absorbed thermal energy on the working medium flowing in the channels 5 guaranteed.

Die Herstellung des in der Figur 1 dargestellten Elementes zur Aufnahme von Umweltenergie zeigt die Figur 2. Das Kupferblech 1 wird auf eine Arbeitsplatte 7, welche eine der kreisförmigen Nut entsprechende Ausnehmung 8 aufweist, aufgelegt. Über die kreisförmige Nut 6 wird das Kupferprofil 2 derart aufgelegt, daß sich der kreisrunde Kanal 5 bildet. Mittels der Ultraschailschweißköpfe 9 und 10 wird das Kupferprofil 2 im Bereich seiner Laschen 4 mit dem Kupferblech 1 verschweißt. Dies kann dadurch geschehen, daß entsprechend abgelängte Kupferbleche 1 und Profile 2 von gleicher Länge übereinandergelegt werden und entweder an den Schweißköpfen 9 und 10 entlanggeführt werden oder aber die Schweißköpfe 9 und 10 an dem eingespannten bzw.The manufacture of the element shown in FIG. 1 for receiving of environmental energy is shown in Figure 2. The copper sheet 1 is on a worktop 7, which has a recess 8 corresponding to the circular groove, is placed. About the circular groove 6, the copper profile 2 is placed in such a way that the circular channel 5 forms. This is achieved by means of the ultrasonic welding heads 9 and 10 Copper profile 2 is welded to the copper sheet 1 in the area of its tabs 4. this can be done in that appropriately cut copper sheets 1 and profiles 2 of the same length are placed one on top of the other and either on the welding heads 9 and 10 are guided along or the welding heads 9 and 10 on the clamped respectively.

festgehaltenen Element entlang geführt werden.held element are guided along.

Eine andere Möglichkeit, mit der die in Figur 1 dargestellten Elemente besonders wirtschaftlich hergestellt werden können, ist in der Figur 3 dargestellt. Von einem Haspel 11 wird das Kupferband 1 kontinuierlich abgezogen und mittels einer geeigneten Vorrichtung 12, beispielsweise einer Rollformvorrichtung mit der kreisförmigen Nut 6 versehen. Von oben wird das Profil 2 dem Kupferband 1 zugeführt und wie bereits beschrieben, in der Schweißvorrichtung 9 und 10 mit dem Kupferband 1 verschweißt. Das Profil 2 wird aus einem von einem Haspel 13 kontinuierlich abgezogenen Kupferstreifen 14 durch kontinuierliche Verformung in einem Rollformwerkzeug 15 hergestellt. Das aus der Schweißvorrichtung 9, 10 kontinuierlich austretende Profil 16 wird mittels einer Sägevorrichtung 17 auf die gewünschte Länge geschnitten.Another possibility with which the elements shown in FIG can be produced particularly economically, is shown in FIG. Of a On the reel 11, the copper strip 1 is continuously withdrawn and by means of a suitable device 12, for example a roll forming device provided with the circular groove 6. From above, the profile 2 is attached to the copper tape 1 and, as already described, in the welding device 9 and 10 with welded to the copper band 1. The profile 2 is made from one of a reel 13 continuously withdrawn copper strips 14 by continuous deformation in a roll forming tool 15 manufactured. The continuously emerging from the welding device 9, 10 Profile 16 is cut to the desired length by means of a sawing device 17.

Die Erfindung beschränkt sich selbstredend nicht auf das in den Figuren beschriebene Ausführungsbeispiel sondern erstreckt sich auf Jede beliebige Ausgestaltung des Profils der Kanäle 5. Für manche Anwendungsf-älle kann es auch zweckmäßig sein, ein U-förmig ausgestaltetes Profil 2 auf eine ebene, unverformte Kupferbahn 1 aufzuschweißen und die Enden der Kanäle 5 zwecks Erleichterung der Anschlüsse kreisförmig zu verformen, beispielsweise durch Eintreiben eines Dornes.The invention is of course not limited to that in the figures Embodiment described but extends to any configuration the profile of the channels 5. For some applications it can also be useful weld a U-shaped profile 2 onto a flat, undeformed copper track 1 and to deform the ends of the channels 5 circularly to facilitate the connections, for example by driving in a mandrel.

Desgleichen kann es vorteilhaft sein, ein halbkreisförmig verformtes Profil auf eine mit einer halbkreisförmigen Nut versehenes Kupferband aufzulegen und zu verschweißen.Likewise, it can be advantageous to have a semicircular deformed one Place the profile on a copper strip provided with a semicircular groove and to weld.

Die nach der Lehre der Erfindung hergestellten Elemente sind in hervorragender Weise geeignet, Energie aus der Umgebung aufzunehmen und einem Wärmepumpenkreislauf zuzuführen. Zur einfachen Befestigung der Elemente, beispielsweise auf Dächern, ist es besonders vorteilhaft, die Randbereiche der Elemente mit einer Profilierung zu versehen, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 22 56 584 bekannt ist.The elements produced according to the teaching of the invention are excellent Way suitable to absorb energy from the environment and a heat pump cycle to feed. For easy fastening of the elements, for example on roofs, it is particularly advantageous to provide the edge areas of the elements with a profile to be provided, as is known from DE-OS 22 56 584, for example.

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Claims (6)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung platten- oder bahnförmiger Elemente mit mindestens einem in Längsrichtung der Elemente verlaufenden Kanal zur Führung eines Energie aus der Umgebung aufnehmenden Arbeitsmediums, vorzugsweise von Dachabdeckungen, Fassadenverkleidungen etc. Claims 1. A method for producing plate-shaped or web-shaped Elements with at least one channel running in the longitudinal direction of the elements Management of a working medium that absorbs energy from the environment, preferably of roof coverings, facade cladding, etc. aus Kupferblech, dadurch gekennzeichnet. daß man eine Metallbahn und mindestens ein mit einer Auswölbung und seitlichen Laschen versehenes Metallblechprofil wesentlich geringerer Breite auf die Metallbahn auflegt und die Metallbahn mit dem Metallblechprofil im Bereich der Laschen unter Bildung des Kanals mittels Ultraschallschweißung metallisch verbindet. made of sheet copper, characterized. that you have a metal track and at least one sheet metal profile provided with a bulge and side tabs much smaller width is placed on the metal track and the metal track with the Sheet metal profile in the area of the tabs with the formation of the channel by means of ultrasonic welding metallically connects. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß gleichzeitig mehrere gewölbte Metallblechprofile aufgelegt und mit der Metallbahn verschweißt werden.2. The method according to claim 1, characterized. that at the same time Several arched sheet metal profiles are placed and welded to the metal track will. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verschweißenden Oberflächen vor dem Zusammenführen gesäubert, vorzugsweise gebürstet werden, um eine metallisch blanke Oberfläche zu erhalten.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Surfaces to be welded cleaned, preferably brushed, before joining in order to obtain a shiny metallic surface. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet. daß im Querschnitt omegaförmige Metallblechprofile verwendet werden und in die Metallbahn vor dem Zusammenführen eine im Querschnitt kreisbogenförmige Nut eingebracht wird, welche mit dem omegaförmigen Metallblechprofil einen kreisförmigen Kanal bildet.4. The method according to claim 1 or one of the following, characterized. that in cross-section omega-shaped sheet metal profiles are used and in the metal track a groove with an arc of a circle in cross-section is introduced before the merging, which forms a circular channel with the omega-shaped sheet metal profile. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet. daß Metallbahnen und Metallblechprofile aus Kupferblech mit einer Wanddicke zwischen 0,5 und 1,2 mm verwendet werden.5. The method according to claim 1 or one of the following, characterized. that metal tracks and sheet metal profiles made of copper sheet with a wall thickness between 0.5 and 1.2 mm can be used. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man von einem Haspel ein Metallband kontinuierlich abzieht, das Metallblechprofil auf das Metallband mit gleicher Geschwindigkeit zuführt, beide gemeinsam durch eine feststehende Ultraschallschweißeinrichtung hindurchführt und nach dem Verschweißen zu den Elementen gewünschter Länge ablängt.6. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that a metal strip is continuously withdrawn from a reel, the sheet metal profile feeds onto the metal belt at the same speed, both together through one fixed ultrasonic welding device passes through and after welding to the elements of the desired length.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4023029A1 (en) * 1989-07-24 1991-11-21 Weber Gerhard Heat exchanger prodn. from thick copper plates - using solar pre-heating, used in solar accumulator
DE102009055177A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-30 Caradon Stelrad B.V. A method of manufacturing a radiator using ultrasonic welding and a radiator made thereafter
DE19839779B4 (en) * 1997-09-04 2011-12-22 Greenonetec Solarindustrie Gmbh Absorber for a solar collector

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