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2'Sonnenkollektor zur Erwärmung von Flüssigkeiten, insbesondere
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Schwimmbadwasser" Schwimmbadwas ser Die Erfindung betrifft einen
Sonnenkollektor zur Erwärmung von Flüssigkeiten, insbesondere Schwimmbadwasserloder
Wärmetauscherelement, bestehend aus wenigstens einer Absorberplatte in Hohlkammerbauweise
mit zueinander parallelen und durch Stege voneinander getrennten rohrförmigen Kammern
oder Kanälen, welche an ihren offenen Stirnseiten mit Sammelrohren zum Anschluß.
an eine Zu- oder Rücklaufleitung verbunden sind.
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Die bekannten Sonnenkollektoren vorgenannter Art sind aus einem UV-lichtbeständigen
Kunststoff hergestellt. Die Verbindung zwischen den Absorberplatten und den Sammelrohren
erfolgt dabei durch Verschweißen oder Verkleben. Hierbei hat es sich gezeigt, daß
die Herstellung der Schweißverbindungen sehr schwierig ist und einen großen Aufwand
sowie viel Erfahrung erfordert. Die Verwendungsmöglichkeit der bekannten Sonnenkollektoren
wird dadurch sehr eingeschränkt, daß die Abmessungen dieser Kollektoren von den
Herstellern vorgegeben werden und nicht den individuellen Bedürfnissen des Benutzers
angepaßt
werden können.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Sonnenkollektor bzw. Wärmetauscher
der einleitend genannten Art so auszubilden, daß dieser in weitgehend beliebigen
Abmessungen bei einer einfach herzustellenden Verbindung zwischen der Absorberplatte
und den Sammelrohren kostengünstig im Hinblick auf Fertigung und Lagerhaltung herstellbar
ist.
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Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich der einleitend genannte
Sonnenkollektor oder Wärmetauscher erfindungsgemäß dadurch, daß die Sammelrohre
als. Stecker ausgebildet sind oder daß die Sammelrohre in Längsabschnitte unterteilt
sind und jeder Längsabschnitt einen Stecker bildet, wobei jeder Stecker zur Verbindung
mit den rohrförmigen Kammern der Absorberplatte als Baueinheit mit hohlen Steckerstiften
ausgebildet ist, welche zueinander parallel im Abstand der rohrförmigen Kammern
angeordnet und zum flüssigkeitsdichten Eingriff in die Kammern in ihrer Querschnittsform
und ihren Abmessungen an die Kammern angepaßt sind.
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Durch die vorgenannte Ausbildung der Sammelrohre bzw. der in Längsabschnitte
unterteilten Sammelrohre als Stecker ist es nicht mehr zwingend, die Sammelrohre
jeweils in ihrer Länge den jeweiligen Plattenabmessungen anzupassen. Absorberplatten
kleinerer Abmessungen können beispielsweise mit jeweils einem Stekker
an
ihren Stirnenden ausgerüstet werden, während bei Platten größerer Abmessungen an
jeder Stirnseite der Platte mehrere Stecker vorgesehen werden müssen, wobei allerdings
die Länge der Absorberplatten an den Stirnseiten der rohrförmigen Kammern jeweils
einem ganzzahligen Vielfachen der Längsabmessungen der Stecker entsprechen muß.
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Die in verschiedenen Größen herstellbaren Absorberplatten können den
Bedürfnissen des Benutzers oder Betreibers entsprechend, allerdings unter Berücksichtigung
der Abmessungen der Stecker, zugeschnitten bzw. unterteilt werden. In der Praxis
wird man für die Platten und die Stecker ein zweckmäßiges Rastermaß wählen, welches
auch den problemlosen Zusammenbau der Platten und der Stecker ermöglicht.
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Da die äußeren Querschnittsabmessungen der hohlen Steckerstifte an
die inneren Querschnittsabmessungen der rohrförmigen Kammern der Absorberplatte
angepaßt sind, ist bei Verwendung ausreichend verformbaren Werkstoffes für die Absorberplatte
bzw. die Stecker eine flüssigkeitsdichte Verbindung ohne Schweißen oder Kleben möglich.
Gegebenenfalls kann in schwierigen Fällen Silikonkautschuk zusätzlich als Dichtungsmittel
verwendet werden.
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Die neue Ausbildung des Sonnenkollektors erlaubt auch dem Heimwerker,
die Absorberplatte und die Stecker in den jeweils von ihm bestimmbaren Größen zu
montieren.
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Als Absorberplatten können unterschiedliche Ausführungen verwendet
werden, wobei bei Sonnenkollektoren bevorzugt Platten aus Polypropylen bzw. Polyäthylen
in Betracht kommen, da diese Platten W-lichtbeständig sind und auch schwarz durchgefärbt
im Extrudierverfahren preisgünstig und in größeren Abmessungen herstellbar sind.
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Bei Wärmetauscherelementen wird der Werkstoff der Platten von deren
Einsatzbedingungen bestimmt. Beim Betrieb in galvanischen Bändern sind beispielsweise
die Wärme- und Säurebeständigkeit von wesentiicher Bedeutung. Insbesondere bei Anwendungen,
welche Wärmetauscher unterschiedlicher Größe erfordern, ermöglicht die Erfindung
die Anpassung der Wärmetauscher an die individuellen Bedürfnisse auf einfache, kostengünstige
und zeitsparende Weise.
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Zweckmäßig ist es, wenn die rohrförmigen Kammern der Absorberplatte
und die hohlen Steckerstifte einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Hierdurch
wird im Vergleich zu anderen Querschnittsformen der Kammern und Steckerstifte die
Herstellung der flüssigkeitsdichten Verbindung allein durch den Eingriff der Steckerstifte
in die Kammern erheblich erleichtert. Die Außenkontur der Absorberplatten mit rohrförmigen
Kammern kreisförmigen Querschnittes kann dabei eben oder auch an den kreisförmigen
Querschnitt der Kammern angepaßt sein.
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Die Erfindung ermöglicht es, unabhängig von der gewünschten
Größe
des Sonnenkollektors, die Absorberplatte nur noch in einer einzigen Breitenabmessung
zu fertigen und die als Baueinheit ausgeführten Stecker auch nur in einer Größe
herzustellen, um auf diese Weise eine kostengünstige Herstellung und Lagerhaltung
von nur wenigen Teilen zu ermöglichen. Dennoch können diese Teile zu einem Sonnenkollektor
beliebiger Abmessung an dessen Einsatzort zusammengebaut werden. Es ist beispielsweise
hiedurch möglich, eine durch Fenster, Schornsteine oder dgl. unterbrochene Dachfläche,
welche als Trägerfläche für die Sonnenkollektoren dienen soll, vollständig auszunutzen.
Die Längsabmessungen der Platten lassen sich nämlich ohne große-Schwierigkeiten
den jeweiligen Verhältnissen durch einen Säge-oder Trennschnitt anpassen, wobei
auch die verkürzten Platten mit den Steckern ausgerüstet werden können.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Stecker mit Steckerstiften
ausgerüstet sind, welche in Richtung ihrer Längsachse sich verändernde Querschnittsabmessungen
aufweisen und deren Außenwandung im Bereich des größten Querschnittes eine Dichtungsfläche
bildet. Die Steckerstifte können auf diese Weise trotz des beim Einschub zu erzeugenden
Dichtungsdruckes leicht in die rohrförmigen Kammern der Absorberplatte eingeschoben
werden. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil bei der Herstellung der Verbindung
zwischen der Absorberplatte und den Steckern sämtliche Stifte des Steckers gleichzeitig,in
die zugehörigen rohrförmigen Kammern der Absorberplatte eingeschoben werden müssen.
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Eine besonders günstige Ausführung ergibt sich, wenn die Außenwandung
eines jeden hohlen Steckerstiftes vom Bereich seines größten Querschnittes ausgehend
in beiden Längs richtungen verjunge ist, oder wenn jeder hohle Steckerstift mit
wenigstens einer in Umfangsrichtung sich erstreckenden Dichtungslippe ausgerüstet
ist. Bei dieser Ausgestaltung wird eine zentrische Führung der Steckerstifte beim
Einführen in die rohrförmigen Kammern wesentlich erleichtert. Dem gleichen Zweck
sowie zur Ausnutzung der Flexibilität-der Wandungen der rohrförmigen Kammern ohne
Beeinflussung durch benachbarte Steckerstifte dient es, wenn die Bereiche größter
Querschnitte bzw. die mit den Dichtungslippen versehenen Bereiche benachbarter hohler
Steckerstifte in deren Längsrichtung versetzt vorgesehen sind.
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Eine besondere Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch,
daß die Stecker an wenigstens einem stirnseitigen Ende offen ausgebildet und mit
einem Stopfen verschließbar oder mit einer Zu- oder Rücklaufleitung bzw. -miteinander
flüssigkeitsdicht verbindbar sind. Auf diese Weise wird eine vielseitige Anordnungsmöglichkeit
der Stecker geschaffen. Diese können als Einzel stecker mit einer Zu- oder Rücklaufleitung
oder aber auch als reihenförmig verbundene Gruppe von Steckern verwendet werden,
wobei für eine derartige Gruppe dann nur eine einzige Zu-oder Rücklaufleitung notwendig
ist.
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Insbesondere bei Verwendung von Einzel steckern empfiehlt es
sich,
diese auf ihrer Länge mit einem Anschlußstutzen für eine Zu- oder Rücklaufleitung
auszurüsten. Die Stutzen können dann wahlweise mit der Zu- oder Rücklaufleitung
verbunden werden, so daß man es in der Hand hat, von Stecker zu Stecker eine gleichgerichtete
oder gegensinnige Durchströmung der Hohlkammern der Absorberplatte vorzunehmen.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Stecker mit ihren hohlen Steckerstiften
und dem Anschlußstutzen für eine Zu- oder Rücklaufleitung einstückig aus Kunststoff
hergestellt sind. Derartige Stecker lassen sich mit verhältnismäßig geringen Kosten
in gro-Ber Stückzahl herstellen.
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Um die Stecker sicher in ihrer eingesteckten Stellung in der Absorberplatte
zu halten, empfiehlt es sich, jeden Stecker mit wenigstens einem Steckerstift aus
Vollmaterial auszurüsten, welcher im eingesteckten Zustand des Steckers mit der
Wandung der zugehörigen rohrförmigen Kammer der Absorberplatte durch ein Stiftelement
verbindbar ist. Wenn ein derartiger Steckerstift aus Vollmaterial in eine rohrförmige
Kammer eingesteckt ist, kann diese nicht mehr von der Flüssigkeit durchströmt werden,
so daß auch an der gegenüberliegenden Stirnseite der Kammer ein Stiftelement aus
Vollmaterial vorgesehen sein sollte. Mit Hilfe derartiger Steckerstifte ist es auf
besonders einfache Weise möglich, die mechanische Lage des -gesamten Steckers auch
bei erhöhtem Druck der Flüssigkeit in der Absorberplatte zu sichern. Hierdurch
kann
das verbindende Stiftelement als Schraube oder dgl.
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und derart verlängert ausgebildet sein, daß gleichzeitig die Befestigung
der Absorberplatte auf einem Trägerelement mit diesem Stiftelement möglich ist.
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Die Zeichnung gibt in schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele
der Erfindung wieder.
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Es zeigen: Fig. 1 die Draufsicht auf einen Sonnenkollektor mit Steckern
an den Stirnseiten der Absorberplatte in teilweise geschnittener Darstellung, Fig.
2 einen Längsschnitt durch die Stecker längs der Linie A-A nach Fig. 1, Fig. 3 einen
Querschnitt durch einen Stecker mit einem in die rohrförmige Kammer eingreifenden
Steckerstift, Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Stecker in einer gegenüber Fig.
3 veränderten Ausführungsform und Fig. 5 einen Schnitt durch die stirnseitige Verbindung
zwischen zwei Steckern mit in die Absorberplatte eingreifenden Steckerstiften.
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Fig. 1 zeigt einen Sonnenkollektor in teilweise abgeschnittener Darstellung.
Der Sonnenkollektor besteht aus einer Absorberplatte 1 mit zueinander parallelen
und durch Stege voneinander getrennten rohrförmigen Kammern la, welche stirnseitig
mit Steckern 2
verbunden sind. Die Stecker -2 bilden in Längsabschnitte
unterteilte Sammelrohre, wobei jeder Stecker 2 zur Verbindung mit den rohrförmigen
Kammern la der Absorberplatte 1 als Baueinheit mit hohlen Steckerstiften -3 ausgebildet
ist. Der Eingriff der hohlen Steckerstifte 3 in die rohrförmigen Kammern ia ist
aus dem teilweisen Schnitt in Fig. 1 zu erkennen. Die in Längsabschnitte unterteilten
Stecker 2 sind nebeneinander in die rohrförmigen Kammern la der Absorberplatte 1
eingesteckt und auf ihrer Längsseite 2a mit einem Anschlußstutzen 4 für eine Zu-oder
Rücklaufleitung ausgerüstet. Durch mehrere nebeneinander an jeder Stirnseite der
Absorberplatte 1 angeordnete Stecker 2 lassen sich auf einfache Weise Sonnenkollektoren
herstellen, deren Breite jeweils einem ganzzahligen Vielfachen der Längsabmessungen
entspricht.
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Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt durch einen Stecker 2 zeigt
einen kreisförmigen Querschnitt der rohrförmigen Kammern la der Absorberplatte 1
und einen ebenfalls kreisförmigen Querschnitt der hohlen Steckerstifte 3. Der in
Fig. 2 ebenfalls kreisförmig dargestellte Kanal 3a im Steckerstift 3 steht mit der
rohrförmigen Kammer la der Absorberplatte 1 in Verbindung, wie aus Fig. 1 ersichtlich
ist. Sämtliche Kanäle 3a der Stekkerstifte 3 münden in den Sammelkanal 5, welcher
wiederum mit dem Anschlußstutzen 4 und damit mit der Zu- - oder Rücklaufleitung
in Verbindung steht. Aus Fig. 2 ist weiterhin zu erkennen, daß die Außenkontur der
Absorberplatte 1 dem kreisförmigen Querschnitt
der rohrförmigen
Kammer la angepaßt sein kann. Eine derartige Außenkontur ist mit 1b bezeichnet.
Die Außenkontur der Absorberplatte 1 kann aber auch eben sein, wie dies durch die
gestrichelten Linien lc angedeutet ist.
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In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch einen Stecker 2 mit einem in die
rohrförmige Kammer la einer Absorberplatte 1 eingreifenden hohlen Steckerstift 3
wiedergegeben. Die Außenwandung des hohlen Steckerstiftes 3 verjüngt sich in beiden
Längsrichtungen, so daß beim Einsetzen der hohlen Steckerstifte 3a in die rohrförmigen
Kammern la der Absorberplatte 1 die zentrische Führung der Steckerstifte 3 erleichtert
ist. Der Bereich des größten Querschnittes 6 des hohlen Steckerstiftes 3 bewirkt
hierbei die flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Stecker 2 und der Absorberplatte
1.
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Fig. 4 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch einen Stecker 2, welcher
mit einer rohrförmigen Kammer la der Absorberplatte 1 in Verbindung steht. Im Unterschied
zu Fig. 3 ist jedoch die weitgehend zylinderförmig verlaufende Außenwandung des
hohlen Steckerstiftes 3 mit Dichtungslippen 7 und 8 versehen. Auf diese Weise wird
bei einer ungenügenden Dichtungswirkung der Dichtungslippe 7 die vollständige Abdichtung
von der DicHangslippe 8 übernommen. Eine zuverlässige Dichtung kann durch mehrere
hintereinander angeordnete Dichtungslippen erreicht werden.
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Die Dichtigkeit zwischen der Außenwandung der hohlen Steckerstifte
3
und der Innenwandung der rohrförmigen Kammer la kann dadurch verbessert werden,
daß die Dichtungslippen bzw. die Bereiche größter Querschnitte benachbarter hohler
Steckerstifte 3 in deren Längsrichtung versetzt vorgesehen sind, so daß sich die
verformbaren Stege zwischen benachbarten rohrförmigen Kammern la in der Absorberplatte
1 an die Dichtungslippen 7 und 8 bzw. an die Dichtungsflächen 6 anpassen.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Stecker 2 sind
dessen stirnseitige Enden offen ausgebildet und miteinander verbunden. Hierbei sind
die einander zugewandten Stirnseiten benachbarter Stecker derart gestaltet, daß
zwischen ihnen eine flüssigkeitsdichte Verbindung und damit ein durchgehender Sammelkanal
5 möglich ist. Zur Verbesserung der Dichtwirkung zwischen zwei stirnseitig verbundenen
Steckern 2 können O-Ringe oder ähnliche bekannte Mittel zusätzlich verwendet werden.
Die in Fig. 5 wiedergegebene Ausführungsform der Stecker 2 ermöglicht die endlose
Verbindung mehrerer Stecker 2, wobei das eine Ende mit einem Stopfen verschlossen
werden kann und nur das andere Ende die Verbindung mit einer Zu- oder Rücklaufleitung
herstellt.
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Weiterhin ist der in Fig. 5 dargestellte Stecker 2 mit einem Steckerstift
9 aus Vollmaterial ausgerüstet. Im eingesteckten Zustand ist der Steckerstift 9
mit der Wandung der zugehörigen rohrförmigen Kammer Ib der Absorberplatte 1 durch
ein Stiftelement
10 verbindbar. Auf diese Weise kann die mechanische
Lage des gesamten Steckers 2 auch bei erhöhtem Druck der Flüssigkeit in den Kanälen
la, 3a und 5 gesichert werden. Bei der Ausführungsform des Steckers 2 nach Fig.
5 ist der aus Vollmaterial bestehende Steckerstift 9 im Bereich der Verbindungsstelle
zwischen zwei benachbarten Steckern 2 angeordnet. Die Ausbildung eines hohlen Steckerstiftes
3 wäre an dieser Verbindungsstelle ohnehin kaum möglich, so daß die von der Flüssigkeit
nicht durchströmte Kammer Ib von dem Steckerstift 9 ausgenutzt wird. Darüber hinaus
sorgt der massive Steckerstift 9 für eine die Dichtigkeit begünstigende mechanische
Festigkeit im Bereich der Verbindung zwischen zwei Steckern 2.