DE3227146C2

DE3227146C2 -

Info

Publication number: DE3227146C2
Application number: DE19823227146
Authority: DE
Inventors: Hans H. Ing.(Grad.) 5909 Burbach De Reichmann; Klaus 5900 Siegen De Meike
Original assignee: Schaefer Werke 5908 Neunkirchen De GmbH
Current assignee: Schaefer Werke 5908 Neunkirchen De GmbH
Priority date: 1982-07-21
Filing date: 1982-07-21
Publication date: 1987-05-21
Also published as: DE3227146A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plattenheizkörper, mit einer Heizplatte, z. B.:
einem von Heizmedium durchflossenen Hohlkörper, und auf die Außenseite der Heizplatte aufgesetzten Konvektorblechen, die mit vertikal verlaufenden streifenförmigen Wärmeaufnahmestreifen an der Heizplatte anliegen und zwischen den Wärmeaufnahmestreifen von der Heizplatte abragende Wär meabgabeschleifen aufweisen, die jeweils zwei von der Heiz platte abstrebende Seitenwände und eine die Seitenwände ver bindende Kopfwand haben.

Bei Plattenheizkörpern dieser Art (DE-OS 27 20 127) wird eine große Wärmeabgabe dadurch erreicht, daß die Konvektorbleche aus der Heizplatte Wärme aufnehmen, und zwar zu einem großen Teil durch Wärmelei tung über die Wärmeaufnahmestreifen. Die Wärme wird in die Wärmeabgabeschleifen weitergeleitet und von diesen auf Luft übertragen, die längs den Konvektorblechen nach oben steigt.

Messungen haben ergeben, daß der Luftstrom, der in den Ka nälen, die durch die Wärmeabgabeschleifen und die Heizplat te begrenzt ist, nach oben strömt, einen relativ kalten Kern enthält, dessen Temperatur wesentlich niedriger ist als die Temperatur der Luft in der Nähe der Kanalwände. Ähnlich verhalten sich die Bereiche zwischen den Wärmeabgabeschlei fen. Diese Bereiche sind zwar keine geschlossenen Kanäle, bewirken jedoch ebenfalls eine gewisse Führung der Luft. In den Zwischenbereichen herrschen ein anderes Temperaturniveau und andere Strömungsgeschwindigkeiten als in den durch die Wärmeabgabeschleifen gebildeten Kanälen. Das Temperaturge fälle zwischen den Kanalwänden und der Luft ist also rela tiv klein. Die Wärmeabgabe ist jedoch eine Potenzfunktion zur Temperaturdifferenz zwischen dem Blech und der vorbei streichenden Luft. Es ist deshalb wünschenswert, daß die auf steigende Luft derart durchmischt wird, daß sie über den ge samten Strömungsquerschnitt eine etwa gleiche Temperatur hat, damit die Temperaturdifferenz zwischen Blech und vorbei streichender Luft möglichst groß ist. Ein Luftaustausch zwischen den Kanälen und den zwischen diesen liegenden Be reichen ist ebenfalls wünschenswert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Plattenheizkörper der eingangs genannten Art die Konvektorbleche so auszubilden, daß unter Vermeidung eines zusätzlichen Mate rialaufwandes für die Konvektorbleche eine Durchmischung der längs den Konvektorblechen aufsteigenden Luft erreicht wird und ein Luftaustausch zwischen den einzelnen Kanälen statt findet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wärmeabgabeschleifen an den Kopfwänden und/oder den Sei tenwänden eingeschnitten sind und daß zwischen zwei benach barten, in vertikalem Abstand voneinander angeordneten Ein schnitten liegende Ausstellbereiche der Wärmeab gabeschleifen gegenüber den anschließenden Bereichen so aus gebogen sind, daß sie in die von den Wärmeabgabeschleifen und der Heizplatte umschlossenen Kanäle und eventuell auch in die Bereiche zwischen den Wärmeabgabeschleifen hineinragen.

Auf diese Weise werden durchgehende glatte Kanäle vermie den, wodurch eine Verwirbelung der aufsteigenden Luft er reicht wird. Durch diese Verwirbelung entsteht eine Durch mischung der Luft, so daß diese im gesamten Strömungsquer schnitt eine etwa gleiche Temperatur aufweist. Durch die Turbulenzen wird auch ein intensiver Kontakt der Luft mit den Konvektorblechen erreicht, was die Wärmeübertragung wei terhin begünstigt. Diese Verbesserungen werden ohne zusätz lichen Materialaufwand erzielt, da Verformungen zwischen benachbarten Einschnitten möglich sind, ohne daß zusätzliche Blechfläche benötigt wird.

Durch die Öffnungen an den Wärmeabgabeschleifen findet ein Luftaustausch zwischen den Kanälen und den zwischen diesen liegenden Bereichen statt. Hierdurch gleichen sich Unter schiede in Strömungsgeschwindigkeit und Temperatur aus.

Vorzugsweise ist gemäß Anspruch 2 die Abwicklungslänge der Ausstellbereiche gleich der Abwicklungslänge der Einschnitte. Dies bedeutet, daß das Blech nicht gezogen oder gestaucht, sondern nur gebogen wird. Die Verformungsarbeit ist dadurch gering und kann mit kleinen Kräften erzeugt werden, so daß mit verhältnismäßig kleinen Pressen gearbeitet werden kann.

Es sind verschiedene Gestaltungen der Ausstellbereiche möglich, wofür in den Ansprüchen 3 bis 11 vorteilhafte Beispiele an gegeben sind. Bei einer parallelogrammartigen Verformung, wie sie in den Ansprüchen 3 bis 5 angegeben sind, genügt es, wenn die Ausstellbereiche durch seitliches Verrücken des Konvek torbleches gegenüber den anschließenden Bereichen verlagert werden. Bei der Ausführungsform nach Anspruch 7 sind sozusagen nur Ausstellbereiche vorhanden, da kein Teil des Konvektor bleches seine Ausgangsform beibehält. Bei einer Verformung derart, daß die Ausstellbereiche die Wärmeaufnahmestreifen übergreifen, ist es vorteilhaft, den Wärmetauscher nach dem im Anspruch 12 angegebenen Verfahren herzustellen. Bei An wendung dieses Verfahrens sind die Wärmeaufnahmestreifen gut für Schweißelektroden zugänglich, so daß eine gut wärmelei tende Verbindung zwischen Konvektorblech und Heizplatte her gestellt werden kann.

Die Ausführungsformen nach den Ansprüchen 6 bis 11, sind so beschaffen, daß das Konvektorblech schon vor seiner Befesti gung an der Heizplatte fertig geformt werden kann und den noch die Wärmeaufnahmestreifen für die Schweißelektroden gut zugänglich bleiben.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Heizkörper aus zwei Heizplatten, an deren einander zugewendeten Seiten Konvektorbleche be festigt sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Konvektorblech, wie es bei dem Heizkörper nach Fig. 1 verwendet ist,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Konvektor bleches gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Draufsicht auf ein Konvektorblech gemäß einer zweiten Aus führungsform,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Konvektor bleches nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Konvektorblech gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Konvektorblech gemäß einer vierten Ausführungsform,

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein Konvektorblech gemäß einer fünften Ausführungsform, und

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein Konvektorblech gemäß einer sechsten Ausführungsform.

Der in Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit H bezeichnete Heiz körper hat zwei Heizplatten P, die als Hohlkörper ausgebil det sind. Mit den Hohlräumen kommuniziert ein Anschlußstutzen 1 und ein Abflußstutzen 2, über die ein Heizmedium, im all gemeinen Wasser, zu- und abgeleitet wird. Ein großer Teil der Wärme wird von den Außenflächen 3 der Heizplatten P durch Strahlung abgegeben. Ein weiterer wesentlicher Teil jedoch auch durch Konvektion, vor allem durch Wärmeaufnahme an Kon vektorblechen K, die an den einander zugewendeten Rückseiten der Heizplatten P angeordnet sind. Die Konvektorbleche K sind in den Fig. 2 und 3 weiterhin dargestellt und sollen nach folgend erläutert werden.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein verkürztes Konvektorblech K ₁, das jedoch im Prinzip gleich ausgebildet ist wie die bei dem Heizkörper nach Fig. 1 verwendeten Konvektorbleche K. Das Kon vektorblech insgesamt ist mit K ₁ bezeichnet und hat Wärme aufnahmestreifen 4, längs denen es mit der Innenseite 5 ei ner Heizplatte 8 verschweißt wird. Zur Klarstellung sei noch bemerkt, daß das Konvektorblech K ₁ in Fig. 2 kürzer gezeichnet ist als in Fig. 3, nämlich in Fig. 2 mit nur zwei Wärmeab gabeschleifen und in Fig. 3 mit drei Wärmeabgabeschleifen. Jede insgesamt mit 6 bezeichnete Wärmeabgabeschleife hat zwei Seitenwände 6 a und 6 b und eine die Seitenwände verbin dende Kopfwand 6 c. Die Wärmeabgabeschleifen 6 sind durch Einschnitte 7 unterbrochen. Die Einschnitte 7 erstrecken sich über die gesamte Kopfwand 6 c und über die gesamte Höhe der Seitenwände 6 a und 6 b.

Zwischen den beiden obersten Einschnitten 7 befinden sich Ausstellbereiche 8, die gegenüber den anschließenden Be reichen 9 und 10 seitlich verdrückt sind, so daß eine paral lelogrammartige Querschnittsform (horizontaler Querschnitt) besteht. Dies ist besonders deutlich in der Draufsicht ge mäß Fig. 2 erkennbar. Unterhalb des unverformten Bereiches 10 befindet sich wieder ein Ausstellbereich 11, der eben falls parallelogrammartig verformt ist, jedoch durch eine Ausbiegung in entgegengesetzter Richtung (im Vergleich mit der Verformung der Ausstellbereiche 8). Unterhalb der Aus stellbereiche 11 befinden sich wieder unverformte Bereiche, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Bei der Herstellung eines Heizkörpers H werden zunächst Kon vektorbleche K ₁ hergestellt, die über ihre gesamte Fläche ei nen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen. Anschließend daran wird das Konvektorblech K₁ an den Wärmeaufnahmestreifen 4 mit der Heizplatte P verbunden. Erst danach werden die Aus stellbereiche 8, 11 durch seitliches Verdrücken des Berei ches 9, 10 zwischen den Einschnitten 7 verformt. Dies hat den Vor teil, daß bei der Befestigung der Konvektorbleche K₁ die Wär meaufnahmestreifen 4 über ihre gesamte Länge gut für Schweiß elektroden zugänglich sind. Die Einschnitte 7 werden vorteil hafterweise vor der Verbindung des Konvektorbleches K₁ mit der Heizplatte P hergestellt.

Beim Betrieb des Heizkörpers H werden die Heizplatten P von ei nem Heizmedium, im allgemeinen Wasser, durchströmt. An den glatten oder auch profilierten Vorderseiten wird Wärme durch Strahlung abgeführt. Selbstverständlich wird auch ein Teil der Wärme durch Konvektion auf die Luft übertragen, die längs den Außenflächen 3 nach oben strömt. Zwischen den beiden Heizplatten P steigt warme Luft nach oben. Diese Luft wird im wesentlichen durch Konvektion erwärmt, wobei die Wärme vom Konvektorblech K aufgenommen wird. Die Wärme gelangt durch die Wärmeleitung in das Konvektorblech K, wobei aus den Heizplatten P Wärme an den Wärmeaufnahmestreifen 4 eingelei tet wird. Die Wärme wird von den Wärmeaufnahmestreifen 4 aus in die Wärmeabgabeschleifen 6 geleitet. Die vorbeistreichende Luft wird längs ihres Weges nach oben dank der Ausstellbe reiche 8, 11 verwirbelt, wodurch eine gute Durchmischung und auch ein Temperaturausgleich entsteht. Die Wärmeaufnahme der Luft ist wesentlich größer als bei einem Konvektorblech K, das keine Ausstellbereiche 8, 11 hat, sondern dessen Wärmeabgabeschlei fen 6 über die gesamte Höhe des Konvektors einen gleichblei benden Querschnitt haben, da die laminare Strömung in eine turbulente Strömung umgewandelt wird.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 und 5 ist das Konvek torblech insgesamt mit K ₂ bezeichnet. Auch dieses Konvektor blech K ₂ hat Wärmeaufnahmestreifen 4, die gleich ausgebildet sind wie bei dem Konvektorblech K ₁. Die hier insgesamt mit 12 bezeichneten Wärmeabgabeschleifen haben Ausstellbereiche 13, die entsprechend Fig. 5 gestaffelt angeordnet sind. Je der Ausstellbereich 13 hat zwei Wände 13 a und 13 b, die recht winklig zueinander stehen. Die Wand 13 b ist parallel zur Wand 12 b der Wärmeaufnahmeschleife und die Wand 13 a parallel zur Kopfwand 12 a der Wärmeaufnahmeschleife. Die Ausstellbe reiche 13 liegen zwischen zwei Einschnitten 14, die sich etwa über die halbe Breite der Kopfwand 12 a und über etwa die halbe Höhe der Wand 12 b erstrecken.

Die Formgebung der Ausstellbereiche 13 kann schon vor der Befestigung des Konvektorbleches K ₂ an der Heizplatte P er folgen, ohne daß deshalb der Zugang von Schweißelektroden zu den Wärmeaufnahmestreifen 4 erschwert wird. Die Abwick lungslänge des horizontalen Querschnittes der Ausstellbe reiche 13 ist gleich der Abwicklung der Einschnitte 14, d. h. bei der Formung der Ausstellbereiche 13 wird das Blech weder nennenswert gedehnt noch nennenswert gestaucht.

Beim Betrieb eines mit Konvektorblechen K ₂ ausgerüsteten Heizkörpers wird die längs dem Konvektorblech K ₂ aufsteigende Luft an den Ausstellbereichen 13 verwirbelt. Die Ausstellbe reiche 13 bilden auch Wärmeaustauschflächen, die in die Kanäle 15 ragen, die durch die Wärmeabgabeschleifen 12 und die Heizplat te P begrenzt sind.

Das Konvektorblech K ₃ nach Fig. 6 ist im Prinzip gleich aus gebildet, wie das Konvektorblech K ₂. Die hier mit 16 bezeich neten Ausstellbereiche sind ebenfalls durch Einschnitte 17 gebildet, die sich teils über die Kopfwand 18 a und eine Sei tenwand 18 b der Wärmeabgabeschleife 18 erstrecken. Unter schiedlich ist gegenüber dem Konvektor K ₂, daß sich die Ein schnitte in der Kopfwand 18 a nur über etwa ¹/₃ der Breite erstrecken, während die Einschnitte über etwa ³/₄ der Höhe der Seitenwand 18 b verlaufen. Die Ausstellbereiche 16 können auch auf gleicher Höhe oder einander überlappend angeordnet sein.

Auch beim Konvektorblech K ₃ können die Ausstellbereiche 16 vor der Verbindung des Konvektorbleches mit der Heizplatte P geformt werden, da die Wärmeaufnahmestreifen 4 von den Aus stellbereichen 16 nicht übergriffen werden. Die Wirkungsweise des Konvektorbleches K ₃ ist im Prinzip gleich wie die Wirkungs weise des Konvektorbleches K ₂.

Das Konvektorblech K ₄ gemäß Fig. 7 hat Ähnlichkeit mit dem Konvektorblech K ₁ nach den Fig. 2 und 3. Beim Konvektorblech K ₄ sind sozusagen nur Ausstellbereiche 19 und 20 vorhanden, die den Ausstellbereichen 8 und 11 (Fig. 2 und 3) entsprechen. Die Ausstellbereiche 19, 20 sind durch entgegengesetztes Verdrücken benachbarter Längsabschnitte der Wärmeabgabeschleifen 21 ge bildet, wobei im Gegensatz zum Konvektorblech K ₁ zwischen den Ausstellbereichen 19, 20 keine unverformten Bereiche verbleiben. Die Verformung erfolgt hier auf jeden Fall nach dem Verbin den der Wärmeaufnahmestreifen 4 mit der Heizplatte P, da keine Stelle der Wärmeaufnahmestreifen 4 mehr durch Elektro den zugänglich ist, wenn die Verformung stattgefunden hat.

Bei dem Konvektorblech K ₅ nach Fig. 8 haben die Wärmeabgabe schleifen 22 Einschnitte 23, die sich quer über die gesamte Kopfwand 22 a und über einen Teil der Höhen der Seitenwände 22 b und 22 c erstrecken. Die insgesamt mit 24 bezeichneten Ausstellbereiche haben einen hutförmigen horizontalen Quer schnitt mit den Abschnitten 24 a bis 24 e. Die Abschnitte 24 a, 24 c, 24 e sind parallel zur Kopfwand 22 a; die Abschnitte 24 b und 24 d sind parallel zu den Seitenwänden 22 b, 22 c der Wär meabgabeschleifen 22. Auch die Ausstellbereiche 24 können ohne Beeinträchtigung des Zuganges der Wärmeaufnahmestrei fen 4 schon vor der Befestigung des Konvektorbleches K ₅ an der Heizplatte P geformt werden.

Die Ausstellbereiche 24 bilden in die Kanäle 25 hineinragen de Wärmeaustauschflächen und sorgen für eine Verwirbelung des aufsteigenden Luftstromes.

Bei dem Konvektorblech K ₆ nach Fig. 9 sind in den Kopfwänden der Wärmeabgabeschleifen 26 Einschnitte 27 vorhanden. Zwi schen zwei Einschnitten 27 befindliche Ausstellbereiche 28 und 29 sind in die Kanäle 30 ausgestellt und haben darin eine Schräglage derart, daß sie mit den Wänden der Wärmeab gabeschleife 26 Winkel von ungefähr 45° einschließen. Zur Klarstellung sei bemerkt, daß die gestrichelten Linien in den Fig. 7 und 9 verwendet wurden, um die Zeichnung zu ver deutlichen; es handelt sich also bei den gestrichelten Li nien nicht um unsichtbare Kanten. Die Ausstellbereiche 28 und 29 sind höhenmäßig gegeneinander versetzt, etwa nach Art der Ausstellbereiche 13 bei dem Konvektor nach den Fig. 4 und 5. Auch das Konvektorblech K ₆ kann fertig geformt werden, bevor es an seinen Wämeaufnahmestreifen 4 mit der Heizplatte P verbunden wird. Die Ausstellbereiche 28, 29 bilden Wärmeaustauschflächen, die in die Kanäle 31 hinein ragen und für die Verwirbelung von aufsteigender Luft sor gen. Auch findet ein Luftaustausch über die Fenster an den Kopfwänden statt.

Claims

1. Plattenheizkörper, mit einer Heizplatte, z. B. einem von Heizmedium durchflossenen Hohl körper und auf die Außenseite der Heizplatte aufgesetzten Konvektorblechen, die mit vertikal verlaufenden streifenförmigen Wärmeauf nahmestreifen an der Heizplatte anliegen und zwischen den Wärmeaufnahmestreifen von der Heizplatte abragende Wärmeabgabeschleifen aufweisen, die je weils zwei von der Heizplatte abstrebende Seitenwände und eine die Seitenwände verbindende Kopfwand haben, dadurch ge kennzeichnet, daß die Wärmeabgabeschleifen (12; 18; 21; 22; 26) an den Kopfwänden (6 c; 12 a; 18 a; 22 a) und/oder an Seitenwänden (6 a, 6 b; 12 b; 18 b; 22 b, 22 c) eingeschnitten sind und daß zwischen zwei benachbarten, in vertikalem Abstand voneinander angeordneten Einschnitten (7; 14; 17; 23; 27) liegende Aus stellbereiche (8, 11; 13; 16; 19, 20; 24; 28, 29) der Wärmeabgabeschleifen (12; 18; 21; 22; 26) gegenüber den anschließenden Bereichen (9, 10) so ausge bogen sind, daß sie in die von den Wärmeabgabeschleifen (12; 18; 21; 22; 26) und der Heizplatte (P) umschlossenen Kanäle (15; 25; 31) und eventuell auch in die Bereiche zwi schen den Wärmeabgabeschleifen (12; 18; 21; 22; 26) hineinragen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwicklungslänge der Ausstellbereiche (8, 11; 13; 16; 19, 20; 24; 28, 29) gleich der Abwicklungslänge der Einschnitte (7; 14; 17; 23; 27) ist.

3. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (7) die gesamte Kopfwand (6 c) und die gesamten Seitenwände (6 a, 6 b) erfassen und die Ausstellbereiche (8, 11; 19, 20) einen parallelogramm artigen horizontalen Querschnitt haben.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, in vertikaler Reihenfolge betrachtet, zwischen zwei Ausstellbereichen (8, 11) ein unverformter Bereich (9, 10) liegt und die Ausstellbereiche (8, 11) abwechselnd nach ver schiedenen Seiten ausgebogen sind.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in vertikaler Reihenfolge betrachtet Ausstellbereiche (19, 20) unmittelbar aneinander anschließen und aufeinanderfolgende Ausstellbereiche (19, 20) abwechselnd nach verschiedenen Seiten ausgebogen sind.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einschnitte (14; 17) über einen Teil der Breite der Kopfwand (12 a) und über einen Teil der Höhe einer Seitenwand (12 b; 18 b) erstrecken und die Ausstellbe reiche (13; 16) einen winkelförmigen Querschnitt haben.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß längs einer Wärmeabgabeschleife (12; 18) aufeinanderfol gende Ausstellbereiche (13; 16) von einander gegenüberliegen den Seitenwänden (12 b; 18 b) ausgehen.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstellbereiche (13) etwa über die halbe Breite der Wärmeabgabeschleife (12) reichen.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf gleicher Höhe einander gegenüberliegende oder ein ander überlappende Ausstellbereiche (16) angeordnet sind.

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einschnitte (23) über die ge samte Breite der Kopfwand (22 a) und über einen Teil der Höhe beider Seitenwände (22 b, 22 c) erstrecken und die Ausstellbe reiche (24) einen hutförmigen horizontalen Querschnitt auf weisen.

11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einschnitte (27) über die ge samte Breite der Kopfwand erstrecken und die Ausstellbereiche (28, 29) mit den Seitenwänden spitze Winkel einschließen.

12. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach ei nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Konvektorblech (K ₁; K ₄) vor seiner Befestigung an der Heizplatte (P) mit Einschnitten (7) versehen wird und daß nach der Verbindung der Wärmeaufnahmestreifen (4) mit der Heizplatte (P) Ausstellbereiche (8, 11; 19, 20) ausgebogen werden, die die Wärmeaufnahmestreifen (4) übergreifen.