DE3026731A1

DE3026731A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE3026731A1
Application number: DE19803026731
Authority: DE
Inventors: Jacques de Hauterive Palezieux
Original assignee: Runtal Holding Co SA
Current assignee: Runtal Holding Co SA
Priority date: 1980-02-07
Filing date: 1980-07-15
Publication date: 1981-08-13
Also published as: DE3026731C2; ES265380Y; DK151159C; GB2072316A; DK53481A; ES265380U; DK151159B; IE810228L; FR2475708A1; IT8119541A0; GB2072316B; IT1135326B; IE50686B1; CA1132531A; BE887413A; FR2475708B1; CH644444A5

Description

Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit parallel zueinander angeordneten Flachrohren, die im Abstand von ihren Enden an Sammelrohre für Vor- und Rücklauf angeschlossen sind.

Wärmeaustauscher dieser.Art sind in vielen verschiedenen Ausführungsformen bekannt, wobei die Unterschiede insbesondere in der Ausgestaltung der Anschlüsse der parallel angeordneten Flachrohre an die Sammelrohre bestehen, um die Wärmeaustauscher durch Schweissen entweder von Hand oder maschinell, beispielsweise mittels einer eine Vielzahl von Schweissverbindungen gleichzeitig herstellender Buckelschweissmaschine, auf rationelle Art fertigen zu können.

Bei Verwendung des Wärmetauschers als Heizkörper in einer Zentralheizungsanlage strömt Helsswasser mit einer u.a. von der gewählten Dimensionierung der Rohre abhängigen Geschwindigkeit durch den Heizkörper.Von der Strömungsgeschwindigkeit des Heisswassers hängt auch die thermische Trägheit des Heizkörpers und dessen Wärmeabgabe ab. Bei bekannten Wärmeaustauschern hat man aus herstellungstechnischen Gründen bisher Flachrohre verwendet, bei denen das Verhältnis von Wasserinhalt zu Heizfläche des Flachrohres bzw. das Verhältnis von Innenquerschnittsflache zu Rohrumfang relativ gross ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zwecks besserer Nutzung der aufzuwendenden Energie bzw. Einsparung von Energie einen Wärmeaustauscher zu schaffen, der aufgrund einer grösseren Strömungsgeschwindigkeit des Heizmediums eine kleinere thermische Trägheit und eine bessere Wärmeabgabe besitzt und sich aufgrund konstruktiver Vereinfachungen wirtschaftlich herstellen lässt.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei jedem der Flachrohre das Verhältnis der Innenquerschnittsfläche zum äusseren Rohrumfang kleiner oder gleich 2,5 ist.

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Aufgrund der geringen lichten Breite lassen sich die Flachrohre in vorteilhafter Weise herstellen. Die in grossen Rohrlängen hergestellten und auf die gewünschte Grosse abgelängten Flachrohre sind in zweckmässiger Weise an den stirnseitigen Enden jeweils durch zur Mitte einwärts gebogene Randzonen der einander gegenüberliegenden Rohrbreitseiten und durch eine die Randzonen verbindende Schweissnaht verschlossen.

In anderer zweckmässiger Ausgestaltung können die Flachrohre auch an den stirnseitigen Enden jeweils durch eine Randzone der einen Rohrbreitseite, welche bis zur gegenüberliegenden Rohrbreitseite des mit Ausnahme der genannten Randzone längs des Umfanges verkürzten Flachrohrs einwärts gebogen ist, und durch eine diese Randzone mit der genannten Rohrbreitseite verbindende Schweissnaht verschlossen sein.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes rein beispielsweise dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht des Wärmeaustauschers von vorni

Fig. 2 einen Vertikalschnitt gemäss der Linie I-I in Fig. 1, in grösserem Massstabj

Fig. 3 einen Vertikalschnitt wie Fig. 2, in abgewandelter Ausführungsform der Anschluss-Wanddurchbrechung;

Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch Flachrohr und Sammelrohr gemäss der Linie II-II in Fig. 1, in anderem grösserem Massstabj

Fig..5 einen Horizontalschnitt wie Fig. 4 in einer abgewandelten Ausführungsform von Flachrohr und Sammelrohr;

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Wärmeaustauschers mit Flachrohren auf beiden Seiten der Sammelrohre, in grösserem Massstab.

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Der Wärmeaustauscher gemäss Fig. 1 besitzt fünf in einer Ebene parallel zueinander und mit geringem Abstand voneinander horizontal angeordnete Flachrohre 1, die an ihrer Rückseite in einem Abstand von den Enden der Flachrohre an vertikale Sammelrohre für Vor- und Rücklauf angeschlossen sind. Jedes der Flachrohre 1 ist an das gleiche Sammelrohr 2 über zwei Anschlüsse 3 angeschlossen, von denen der eine Anschluss nahe des oberen Randes und der andere Anschluss nahe des unteren Randes des Flachrohrs liegt, damit die Flachrohre ohne Schwierigkeiten entlüftet und entleert werden können. Jedes der Sammelrohre 2 weist einen Anschluss 4 auf, an die die Zu- und Ableitung für ein Heizmedium angeschlossen ist, wenn der Wärmeaustauscher als Heizkörper dient.

Der Vertikalschnitt durch das Flachrohr 1 gemäss Fig. 2 und 5 lässt erkennen, dass die Breite der Innenquerschnittsflache 5 im Verhältnis zu deren Länge relativ klein ist. Die lichte Breite des Rohrs soll 3-5 mm betragen bei einer aussen gemessenen Höhe des Flachrohrs von ca. 70 mm. Das Rohr weist eine Blechstärke von 1,25 bis höchstens 2,0 mm auf. Bei diesem

extrem flachen Rohr ist das Verhältnis der Innenquerschnittsflache zum äusseren Rohrumfang kleiner oder gleich 2,5. Ueber die Rohrlänge gerechnet gilt der gleiche Wert für das Verhältnis des Wasservolumens im Rohr zur äusseren Heizfläche des Rohrs. Ein kleiner Wert bedeutet hier im Vergleich mit grösseren Rohrquerschnitten bei bekannten Wärmeaustauschern, dass die auf ein gleiches Wasservolumen bezogene Heizfläche grosser ist und die Wärmeabgabe des Heizkörpers daher besser ist. Da andererseits in dem flachen Rohr weniger Wasser enthalten ist, das mit grösserer Geschwindigkeit hindurchströmt, ist die thermische Trägheit des Heizkörpers merklich geringer. Die Dimensionierung der Flachrohre lässt demnach verschiedene Vorteile im Hinblick auf eine bessere Energienutzung erzielen.

Die in grösseren Längen hergestellten Flachrohre werden je nach Bedarf abgelängt und an den stirnseitigen Enden ver-

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schlossen, was bei den sehr flachen Rohren in vorteilhafter Weise durchführbar ist. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Flachrohre an den stirnseitigen Enden jeweils durch zur Mitte einwärts gebogene Randzonen 6 der einander gegenüberliegenden Rohrbreitseiten und durch eine diese Randzonen verbindende Schweissnaht 7 verschlossen sind. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 sind die Flachrohre an den stirnseitigen Enden jeweils durch eine Randzone 8 der einen Rohrbreitseite, welche bis zur gegenüberliegenden Rohrbreitseite des mit Ausnahme der genannten Randzone 8 längs des Umfanges verkürzten Flachrohrs einwärts gebogen ist, und durch eine die Randzone mit der genannten Rohrbreitseite verbindende Schweissnaht 9 verschlossen. Da die Flachrohre in den Fig. 4 und 5 in grösserem Massstab dargestellt sind, während sie in Fig. 2 und 3 etwa in ihrer natürlichen Grosse abgebildet sind, ist es einleuchtend, dass man die sehr flachen Rohre mit einer Schweissnaht verschliessen kann, wobei an den etwas geschlitzten Schmalseiten des Rohrs ein etwas dickerer Schweisspunkt an den Schweissnahtenden zum restlosen Zuschweissen des Rohr genügt. Es ist daher mit verhältnismässig wenig Herstellungsaufwand auf diese Weise möglich, die aus ästhetischen Gründen bevorzugte Konstruktion eines Wärmeaustauschers mit an der rückwärtigen Seite einwärts im Abstand von den Flachrohrenden angeordneten Sammelrohren zu verwirklichen. Eine Konstruktion mit an den Enden der Flachrohre angeordneten Sammelrohren, in welche die Flachrohre einzuschweissen sind, erfordert nämlich mehr Arbeitsaufwand und ist wegen der durch das grössere Sammelrohr bedingten Verdickung an den beiden Enden in ästhetischer Hinsicht weniger befriedigend.

Für den Anschluss der Flachrohre 1 an die Sammelrohre 2 sind gemäss Fig. 2 und 3 in dem Sammelrohr 2 Wanddurchbrechungen bzw, Bohrungen 10 ausgebildet und ist der die Wanddurchbrechung umgebende Wandbereich 11 entweder gemäss Fig. 2 stufen-

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förmig nach aussen gedrückt oder in anderer Weise der Wandbereich 12 gemäss Fig. 3 trichterförmig nach aussen gedrückt. Koaxial zu Jeder der Wanddurchbrechungen bzw. Bohrungen 10 weisen die Flachrohre 1 im Durchmesser kleinere Wanddurchbrechungen bzw. Bohrungen 13 auf. Ein diese jeweils umgebender Wandbereich 14 des Flachrohrs 1 ist mit dem nach aussen gedrückten Wandbereich 11 gemäss Fig. 2 oder 12 gemäss Fig. verschweisst. Die nur in Fig. 4 und 5 dargestellte Schweissnaht 15 ist in Fig. 2 und 3 zur Verdeutlichung nicht eingezeichnet. Zwischen den Flachrohren 1 und dem Sammelrohr 2 verbleibt auch nach der Schwelssung ein durch den nach aussen gedrückten Wandabschnitt 11 bzw. 12 sich ergebender geringer Abstand, der es möglich macht, dass eine eventuell als undicht festgestellte Schwelssverbindung nachträglich noch von aussen durch einen um den Anschluss herum gelegten Ring und durch Löten dicht gemacht werden kann.

Die Verbindung der Flachrohre 1 mit den Sammelrohren 2 durch die Schweissnaht 15 erfolgt von der Innenseite der Sammelrohre aus, wie aus Fig. 4 und 5 hervorgeht. Um dies zu ermöglichen, besteht jedes Sammelrohr 2 aus mindestens zwei über die Rohrlänge sich erstreckenden Teilen, und zwar gemäss Fig. 4 aus einem im Querschnitt U-förmig ausgebildeten Teil 20 und aus einem deckelartigen Teil 21, die nach Fertigstellung aller Schweissverbindungen mit sämtlichen Flachrohren durch über die ganze Sammelrohrlänge verlaufende Sohweissnähte 22 miteinander verbunden werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. sind zwei gleiche im Querschnitt U-förmig ausgebildete Teile 23 und 24 des Sammelrohrs 2 durch die beiden Schweissnähte 25 miteinander verbunden. Bezüglich dieser Sammelrohrteile bestehen natürlich viele weitere Formgebungsmöglichkeiten, insbesondere kann zur Erleichterung des Zusammenfügen der Teile der eine Teil einen stufenförmig etwas einwärts gedrückten Rand aufweisen, den der andere Teil deckelartig übergreift.

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Mit einem aus mindestens zwei Teilen bestehenden Sammelrohr lässt sich nach der vorstehend beschriebenen Methode auch ohne Schwierigkeiten ein Wärmeaustauscher gemäss Fig. 6 mit auf gegenüberliegenden Seiten der Sammelrohre angeordneten Flachrohren herstellen. Bei diesem Wärmeaustauscher werden bei jedem der beiden Teile des Sammelrohrs erst die Anschlüsse an die jeweils übereinander angeordneten Flachrohre durch Schweissen hergestellt und anschliessend die beiden Teile des Sammelrohr zusammengeschweisst. In dem Zwischenraum zwischen den auf der einen und der gegenüberliegenden Seite der Sammelrohre angeordneten Flachrohren ist bei dem Wärmeaustauscher gemäss Fig. 6 zusätzlich ein vielfach abgewinkeltes Konvektorblech 30 angeordnet. Ein solches Konvektorblech kann auch bei nur auf einer Seite der Sammelrohre angeordneten Flachrohren an deren rückwärtiger Seite fest angeordnet sein.

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Leerseite

Claims

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Runtal Holding Company S.A. '

1 · Ό

Patentansprüche

Wärmeaustauscher mit parallel zueinander angeordneten Flachbohren, die im Abstand von ihren Enden an Sammelrohre für Vor- und Rücklauf angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem der Flachrohre (1) das Verhältnis der Innenquerschnittsflache (5) zum äusseren Rohrumfang kleiner oder gleich 2,5 ist.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (1) an den stirnseitigen Enden jeweils durch zur Mitte einwärts gebogene Randzonen (6) der einander gegenüberliegenden Rohrbreitseiten undeine die Randzonen (6) verbindende Schweissnaht (7) verschlossen sind.
3· Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (1) an den stirnseitigen Enden jeweils durch eine Randzone (8) der einen Rohrbreite, welche bis zur gegenüberliegenden Rohrbreitseite des mit Ausnahme der genannten Randzone (8) längs des Umfanges verkürzten Flachrohrs einwärts gebogen ist, und durch eine die Randzone (8) mit der genannten Rohrbreitseite verbindende Schweissnaht (9) verschlossen sind.
4. Wärmeaustauscher mit in einer parallelen Ebene zu den Sammelrohren im Abstand voneinander an die Sammelrohre angeschlossenen Flachrohren, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sammelrohr (2) aus mindestens zwei über die Sammelrohrlänge sich erstreckenden Teilen (20, 21; 23, 24) besteht, und dass die Flachrohre (1) bei jedem Anschluss (3) an ein Sammelrohr (2) mit jeweils einem eine Wanddurchbrechung (13)

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im Flachrohr umgebenden aussenseitigen Wandbereich (14) an einen eine koaxiale Wanddurchbrechung (10) im Sammelrohr umgebenden aussenseitigen Wandbereich (11, 12) des einen Teils (20, 23) des Sammelrohrs (2) von dessen Innenseite aus festgeschweisst sind und beide Teile (20, 21; 23, 24) des Sammelrohrs durch über die Sammelrohrlänge verlaufende Schweissnähte (22, 25) miteinander verbunden sind.
5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von den miteinander verschweissten Wandbereichen (11, 12, 14) des Sammelrohrs (2) und des Flachrohrs (1) der Wandbereich (11, 12) des einen Rohrs , vorzugsweise des Sammelrohrs (2), zum anderen Rohr hin nach aussen gedrückt ist, und dass zwischen Flachrohr (1) und Sammelrohr (2) ein Abstand vorhanden ist.
6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Teil (20, 23) der über die Sammelrohrlänge sich erstreckenden Teile (20, 21; 23, 24) des Sammelrohrs (2) im Querschnitt U-förmig „ausgebildet ist und durch den mit diesem längs;Schweissnähten (22, 25) verbundenen, als Deckel (21) oder ebenfalls im Querschnitt U-förmig ausgebildeten anderen Teil (24) zu einem im Querschnitt rechteckförmigen Sammelrohr (2)ergänzt ist.

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