DE29600420U1 - Thermo element - Google Patents
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Description
Uwe Begemann
Jörg-Unkair-Str. 10
49143 BissendorfUwe Begemann
Jörg-Unkair-Str. 10
49143 Bissendorf
Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermo-Element für den Durchfluß eines Wärmeträgermediums gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 .The invention relates to a thermocouple for the flow of a heat transfer medium according to the preamble of claim 1.
Bekannte Wärmetauscher bestehen im Wesentlichen aus starren und/oder flexiblen Rohren, die auf einem Trägerelement aufgebaut werden müssen und somit einen großen Montageaufwand, verursachen. Je nach verwendeten Materialien sind die Eigengewichte dieser Wärmetauscher relativ hoch. Für die Montage kommen Rohre verschiedener Querschnittsformen und Durchmesser zum Einsatz, die querschnitts- und materialbedingt das Maximum ihrer Biegefähigkeit vorgeben, woraus sich der Nachteil ergibt, daß sie nur so nahe aneinander verlegt werden können, wie es der Biegeradius der verwendeten Rohrart erlaubt. Durch diese Tatsache wird der Wirkungsgrad eines solchen Wärmetauschers negativ beeinflußt, da man für die Verlegung einen verhältnismäßig großen Abstand zwischen den Rohren wählen muß. Die Lösung dieses Problems wird bei bekannten Systemen durch den Einsatz von flexiblen oder starren Rohrendverbindern herbeigeführt. Daraus ergibt sich allerdings der Nachteil eines großen Montageaufwandes und, bedingt durch die vielen Verbindungen, eine Erhöhung der Fehlerrate.Known heat exchangers essentially consist of rigid and/or flexible pipes that have to be installed on a support element and thus require a lot of assembly work. Depending on the materials used, the weight of these heat exchangers is relatively high. Pipes of different cross-sectional shapes and diameters are used for assembly, which, depending on the cross-section and material, determine the maximum of their bending ability, which results in the disadvantage that they can only be laid as close to one another as the bending radius of the type of pipe used allows. This fact has a negative effect on the efficiency of such a heat exchanger, since a relatively large distance between the pipes must be chosen for laying. The solution to this problem is achieved in known systems by using flexible or rigid pipe end connectors. However, this results in the disadvantage of a lot of assembly work and, due to the many connections, an increased error rate.
Es sind als Wärmetauscher auch sogenannte „ Rohrmatten „ bekannt, die aus zusammengefaßten Kapillarröhrchen bestehen. Diese Bauart ist besonders aufwendig in ihrer Herstellung, da jedes einzelne Kapillarröhrchen sowohl mit dem Vorlauf-, als auch mit dem Rücklaufrohr einer Ver- bzw. Entsorgungsleitung möglichst unlösbar verbunden werden muß. Zudem besteht auch bei diesem System die Gefahr einer hohen Fehlerrate durch die Vielzahl der Anschlüsse, die getätigt werden müssen. Ein weiterer Nachteil dieser Bauart ist der relativ hohe Betriebsdruck, der trotz seiner negativen Konsequenzen aufgrund der geringen Rohrquerschnitte gefahren werden muß.So-called "pipe mats" are also known as heat exchangers, which consist of combined capillary tubes. This type of construction is particularly complex to manufacture, since each individual capillary tube must be connected as inseparably as possible to both the flow and return pipes of a supply or disposal line. In addition, this system also carries the risk of a high error rate due to the large number of connections that must be made. Another disadvantage of this type of construction is the relatively high operating pressure, which, despite its negative consequences, must be maintained due to the small pipe cross-sections.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Thermo-Element zu schaffen, das ein geringes Eigengewicht hat, einfach und schnell herzustellen ist und ebenfalls einfach und schnell mit einer geringen Fehlerrate installiert werden kann. Außerdem soll der Wirkungsgrad durch eine dichtere Anordnung der das Wärmeträgermedium führenden Kanäle erhöht werden.The invention aims to create a thermocouple that has a low weight, is easy and quick to manufacture and can also be installed easily and quickly with a low error rate. In addition, the efficiency should be increased by a denser arrangement of the channels carrying the heat transfer medium.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Verwendung zweier Folien, die gemäß Anspruch 1 punkt- bzw. linienförmig miteinander verschweißt und/oder verklebt werden. Hinsichtlich weiterer Gestaltungsmerkmale wird auf die Ansprüche 2 - 8 hingewiesen.The invention solves this problem by using two films which are welded and/or glued together in a point-like or linear manner according to claim 1. With regard to further design features, reference is made to claims 2 - 8.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Thermo-Elementes ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des Elementes mit einem geringen Eigengewicht, eine einfache und schnelle Montagemöglichkeit in die üblichen Deckensysteme und einen hohen Wirkungsgrad durch dicht aneinander angeordnete Kanäle, die das Wärmeträgermedium führen.The inventive design of the thermo-element enables simple and cost-effective production of the element with a low weight, simple and quick installation in the usual ceiling systems and high efficiency due to closely arranged channels that carry the heat transfer medium.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Thermo-Elementes werden zwei dehnbare Folien verwendet, die übereinandergelegt und an den Rändern dicht miteinander verschweißt oder verklebt werden, wobei zwei Öffnungen unverschweißt/-verklebt bleiben, in die je ein Vor - oder ein Rücklaufrohr eingeführt und dicht umschlossen wird.To produce the thermocouple according to the invention, two stretchable films are used which are placed on top of one another and welded or glued together tightly at the edges, leaving two openings unwelded/unglued into which a supply or return pipe is inserted and tightly enclosed.
Die Innenfläche des kissenförmigen Thermo-Elementes wird durch weitere Schweißnähte in Durchlaufkanäle aufgeteilt, die den Fluß des Wärmeträgermediums regeln sollen. Bei der Verwendung gleichstarker Folien dehnen sich die durch die Schweißung hergestellten Kanäle gleichmäßig nach unten und nach oben aus und bilden so je nach Nahtabstand und aufgewendetem Druck einen kreisrunden bis ovalen Querschnitt, wobei der ovale Querschnitt wegen der breiteren Auflagefläche eine bessere Temperaturübertragung gewährleistet und somit den Wirkungsgrad verbessert.The inner surface of the pillow-shaped thermo-element is divided into flow channels by additional weld seams, which are intended to regulate the flow of the heat transfer medium. When using foils of equal thickness, the channels created by the weld expand evenly downwards and upwards and thus form a circular to oval cross-section depending on the seam spacing and the pressure applied, whereby the oval cross-section ensures better temperature transfer due to the wider contact surface and thus improves efficiency.
Wenn eine der Folien wesentlich stärker bzw. steifer gewählt wird als die andere, kann die Temperaturübertragung noch verbessert werden, da sich nur die schwächere Folie ausdehnt und somit der Leitungsquerschnitt nur einen Halbkreis, bzw. ein halbes Oval bilden kann.If one of the foils is chosen to be significantly stronger or stiffer than the other, the temperature transfer can be further improved, since only the weaker foil expands and thus the cable cross-section can only form a semicircle or half an oval.
Eine weitere Verbesserung der Temperaturübertragung und damit des Wirkungsgrades des Thermo-Elementes kann erreicht werden, wenn die Durchlaufkanäle in eine der Folien eingeformt werden, was beispielsweise im Spritzgußverfahren bewerkstelligt werden kann. Hierbei können die Vorlaufkanäle breit und flach, dagegen die Rücklaufkanäle schmal und hoch ausgebildet werden, so daß das zugeführte Wärmeträgermedium im Vorlauf einen verhältnismäßig größeren Flächenanteil des Thermo-Elementes einnimmt als im Rücklauf.A further improvement in the temperature transfer and thus the efficiency of the thermocouple can be achieved if the flow channels are molded into one of the films, which can be done using an injection molding process, for example. The flow channels can be made wide and flat, while the return channels can be made narrow and high, so that the supplied heat transfer medium takes up a relatively larger area of the thermocouple in the flow than in the return.
Der geringe Herstellungsaufwand, bedingt durch die Verwendung von nur vier Einzelteilen, die in nur einem Arbeitsgang miteinander verschweißt und/oder verklebt werden können und die Möglichkeit, dieThe low manufacturing effort, due to the use of only four individual parts that can be welded and/or glued together in just one operation and the possibility of
Betriebskosten durch die Erhöhung des Wirkungsgrades zu senken, tragen somit zur Lösung der
gestellten Aufgabe bei. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gegenüber bisher bekannten
Systemen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, die einige
Ausfuhrungsbeispiele des erfmdungsgemäßen Thermo-Elementes veranschaulichen.
In der Zeichnung zeigen:Reducing operating costs by increasing efficiency thus contributes to solving the problem. Further details and advantages of the invention compared to previously known systems emerge from the following description and the drawing, which illustrate some embodiments of the thermocouple according to the invention.
In the drawing show:
Fig. 1 : Eine schematische Darstellung der Kanalführung in einem erfindungsgemäßen Thermo-Element.Fig. 1: A schematic representation of the channel routing in a thermocouple according to the invention.
Fig. 2, 3 und 4 : Darstellung von möglichen Querschnittsformen im Schnitt A - A in Fig. 1. Der Vorlaufbzw, der Rücklaufstutzen ist nicht dargestellt.Fig. 2, 3 and 4: Representation of possible cross-sectional shapes in section A - A in Fig. 1. The flow or return connection is not shown.
Fig. 5 : Schematische Darstellung einer alternativen Kanalführung.Fig. 5 : Schematic representation of an alternative channel routing.
Fig. 6 und 8: Darstellung einer Kanal-Querschnittsform im Schnitt A -A der Fig. 5.Fig. 6 and 8: Representation of a channel cross-sectional shape in section A -A of Fig. 5.
Fig. 7 : Darstellung der Fig. 5, jedoch mit Wärmedämmplatte.Fig. 7 : Representation of Fig. 5, but with thermal insulation board.
In Fig. 1 ist ein komplettes erfindungsgemäßes Thermo-Element 1 dargestellt, das aus einer unteren und einer oberen Folienbahn 2 und 3 , sowie einem Vorlaufstutzen 4 und einem Rücklaufstutzen 41 besteht. Die beiden Folien sind an den schraffierten Stellen 5 zusammengeschweißt oder -verklebt. Sie sind so angeordnet, daß die mit Pfeilen gekennzeichneten Freiräume 6 Durchlaufkanäle bilden, durch die das Wärrneträgermedium fließen bzw. strömen kann. Die Anschlußstutzen 4 und 41 werden an die, in jedem Heizsystem vorhandenen, Vor- und Rücklaufleitungen (hier nicht dargestellt) angeschlossen.Fig. 1 shows a complete thermo-element 1 according to the invention, which consists of a lower and an upper foil web 2 and 3, as well as a flow connection 4 and a return connection 4 1. The two foils are welded or glued together at the hatched points 5. They are arranged in such a way that the free spaces 6 marked with arrows form flow channels through which the heat transfer medium can flow or stream. The connection connections 4 and 4 1 are connected to the flow and return lines (not shown here) present in every heating system.
Die Fig. 2 zeigt einen Teilquerschnitt der Fig. 1 im Bereich A - A, der die Kanalform darstellt, die sich beim Durchlauf von Flüssigkeiten einstellt, wenn die obere Deckfolie 3 und die untere Folie 2 von gleicher Stärke sind. Je nach aufgewandtem Betriebsdruck kann die Form der Kanäle oval bis kreisrund ausgebildet sein, wobei die ovale Form vorgezogen werden sollte, wenn ein breiterer Leitkontakt zum Kassettenboden wünschenswert ist.Fig. 2 shows a partial cross-section of Fig. 1 in the area A - A, which shows the channel shape that occurs when liquids flow through when the upper cover film 3 and the lower film 2 are of the same thickness. Depending on the operating pressure applied, the shape of the channels can be oval to circular, whereby the oval shape should be preferred if a wider conductive contact with the cassette base is desirable.
Ein Kanalquerschnitt wie in Fig. 3 dargestellt kann realisiert werden, wenn die obere Folie 3 entweder wesentlich stärker ausgebildet ist als die unter Folie 2 - wie bei 31 angedeutet - was zur Folge hat, daß sich die stärkere Folie nicht so stark ausdehnt und somit das Thermo-Element insgesamt flacherA channel cross-section as shown in Fig. 3 can be realized if the upper foil 3 is either significantly thicker than the lower foil 2 - as indicated at 3 1 - which means that the thicker foil does not expand as much and thus the thermo-element is flatter overall
ausgebildet wird. Bei dieser Ausbildungsform ergibt sich ein besonders breiter Kontakt zum Kassettenboden, was den Wirkungsgrad erhöht. Der gleiche Effekt wird erreicht, wenn man für die Folie 3 ein steiferes, weniger dehnbares Material verwendet.This design results in a particularly wide contact with the cassette base, which increases efficiency. The same effect is achieved if a stiffer, less stretchable material is used for the film 3.
Die Fig. 4 zeigt die Ausführungsform mit den vorgeformten Durchlaufkanälen, bei denen die Vorlaufkanäle 7 die flache Bauform haben und somit eine große Kontaktfläche zum Bodenblech besteht, während der Rücklaufkanal 8 mit der schmalen Seite auf dem Bodenblech steht und somit nur wenig Kontakt zum Bodenblech hat. Diese Ausführungsform der Kanalgestaltung bildet den größten Wirkungsgrad und hat außerdem den Vorteil, daß die Seitenwände der Durchlaufkanäle nur einen ganz geringen Druck aufnehmen müssen, weil sich das durchlaufende Medium nicht erst einen Weg durch Ausdehnen der Folien bahnen muß. Überall dort, wo eine flache Bauweise nicht unbedingt erforderlich ist, wird sich diese Ausführung besonders empfehlen.Fig. 4 shows the design with the preformed flow channels, in which the feed channels 7 have a flat design and thus a large contact area with the base plate, while the return channel 8 has its narrow side on the base plate and thus has only little contact with the base plate. This design of the channel design is the most efficient and also has the advantage that the side walls of the flow channels only have to absorb a very small amount of pressure because the medium flowing through does not first have to make its way by expanding the foils. This design is particularly recommended wherever a flat design is not absolutely necessary.
Eine weitere Lösung mit besonders hohem Wirkungsgrad ist in Fig. 5 dargestellt. Durch die spiralförmige Anordnung der Durchlaufkanäle kann sowohl der Vorlaufkanal 7 als auch der Rückiaufkanal 8 in gleicher Höhe ausgebildet werden. Das hat den Vorteil, daß auch in Flachbauweise ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann. Diese Ausführung ist in Fig. 6 dargestellt.Another solution with a particularly high level of efficiency is shown in Fig. 5. Due to the spiral arrangement of the flow channels, both the flow channel 7 and the return channel 8 can be designed at the same height. This has the advantage that a high level of efficiency can be achieved even in a flat design. This design is shown in Fig. 6.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei dieser Ausführung dadurch, daß das Thermo-Element 1 durch einfaches Auflegen und/oder Aufkleben einer Wärmedämmplatte 9 in extrem flacher Bauweise mit einer hohen Heiz-/Kühlwirkung hergestellt werden kann. Diese Ausführung ist in Fig. 7 dargestellt.A further advantage of this design is that the thermo-element 1 can be manufactured in an extremely flat design with a high heating/cooling effect by simply laying and/or gluing on a thermal insulation plate 9. This design is shown in Fig. 7.
Die in der Fig. 8 dargestellte Variante bietet zu den bereits genannten ,den Vorteil, daß Thermo-Elemente mit verschiedensten Abmessungen und Formen mit geringem Werkzeugaufwand gefertigt werden können. Sie besteht aus einer Folie 1 und 3, die auf eine Zwischenplatte 2 geklebt und/oder verschweißt wird, lh der Zwischenplatte, die aus Kunstoff oder anderen geeigneten Materialien bestehen kann, werden die erforderichen Kanäle zum Beispiel durch Fräsen ,Lasern etc. vor dem verschweißen und/oder Verkleben eingebracht.The variant shown in Fig. 8 offers the advantage, in addition to those already mentioned, that thermo-elements with a wide variety of dimensions and shapes can be manufactured with little tooling. It consists of a film 1 and 3, which is glued and/or welded to an intermediate plate 2. In the intermediate plate, which can be made of plastic or other suitable materials, the required channels are introduced, for example by milling, lasering, etc., before welding and/or gluing.
Mit diesen beschriebenen Maßnahmen ist die Erfindungsaufgabe gelöst. Die Lösung ermöglicht eine äußerst einfache Herstellung eines Thermo-Elementes, die mit einem hohen Wirkungsgrad arbeitet und außerdem in kürzester Zeit in einer Deckenkassette montiert werden kann.The problem of the invention has been solved with these measures described. The solution enables extremely simple production of a thermo-element that operates with a high degree of efficiency and can also be installed in a ceiling cassette in the shortest possible time.
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Die kompakte Bauweise des neuen Thermo-Elementes schließt dessen Verwendung in Wand- und Bodenheizungen nicht aus. Außerdem wäre es denkbar, nicht nur eine Einheit pro Flachkassette vorzusehen, es könnten auch mehrere Thermo-Elemente in einer Kassette untergebracht werden, was die Handhabung bei der Montage erleichtern würde.The compact design of the new thermo-element does not preclude its use in wall and floor heating systems. It would also be conceivable to provide not just one unit per flat cassette, but also to accommodate several thermo-elements in one cassette, which would make handling easier during installation.
Claims (8)
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Publications (1)
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