DE3233256A1

DE3233256A1 - Flaechenwaermetauscher

Info

Publication number: DE3233256A1
Application number: DE19823233256
Authority: DE
Inventors: Günther 2000 Hamburg Spranger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-09-08
Filing date: 1982-09-08
Publication date: 1984-03-08

Description

Die Erfindung betrifft einen Flächenwärmetauscher, insbesondere zur Nutzung von Umgebungsenergie zu Heizzwecken mittels einer Wärmepumpenanlage, bei dem zwischen zwei im Abstand angeordneten Platten mit blechartigem Zuschnitt Kanäle zur Führung des Wärmeträgermediums ausgebildet und endabschnittseitig mit Samme1rohrleitungen verbunden sind.

Derartige Flächenwärmetauscher sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Bei diesen besteht der Nachteil, daß wegen der erforderlichen festen Verbindung von Kanalplatten und Sammelrohrleitungen die Wärmetauscher wirtschaftlich nur in bestimmten beschränkten Größen gefertigt werden können. Hierdurch wird die optimale Anpassung der Flächenwärmetauscher an die am Einbauort vorliegenden Verhältnisse erschwert. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Kanäle regelmäßig einen relativ großen Durchmesser haben und daher die von dem Wärmeträgermedium benetzte spezifische Fläche nicht sehr groß ist, so daß die Wärmeaustauschleistungen verhältnismäßig klein sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Flächenwärmetauscher zu schaffen, der bei hohen spezifischen Wärmeaustauschleistungen individuell an die montageortbedingten Verhältnisse anpaßbar ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch eine Wärmetauscherplatte mit parallel zueinander angeordneten durch senkrecht zur Plattenebene verformte blechartige Mantelabschnitte der Wärmetauscherplatte gebildete Durchströmkanäle und zwei Verteiler, die mittels Klemmverbindungen mit den Endabschnitten der Wärmetauscherplatte und deren Durchströmkanälen verbindbar sind.

Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben und anhand der in (lon %ei chnunqen fLncjf.st cl 1 t .cn /uir;-führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Flächenwärmetauscher in der Draufsicht,

Fig. 2 den Flächenwärmetauscher nach Fig. 1 in

einer schaubildlichen Ansicht in einer Explosionsdarstellung im Ausschnitt,

Fig. 3 die Wärmetauscherplatte des Flächenwärmetauschers nach Fig. 1 im Schnitt A-A,

Fig. 4a einen aus Flächenwärmetauschern.nach Fig. 1 und 4b bestehenden Wärmetauscherturm in einer Seitenansicht im Schnitt und einer Ansicht von oben.

Der Flächenwärmetauscher 1 besteht aus einer Wärmetauscherplatte 3, an deren Endabschnitten 9, 10 jeweils ein Verteiler 7, 8 angeordnet ist (Fig. 1). In der Wärmetauscherplatte 3 sind Durchströmkanäle 6 ausgebildet, die parallel zueinander angeordnet sind und die Verteiler 7, 8 miteinander verbinden.

Die Wärmetauscherplatte 3 ist als einstückiger Profilkörper ausgebildet. Sie kann aus Metall wie Aluminium, Kupfer od.dgl. oder aber auch aus Kunststoff bestehen. Zweckmäßigerweise erfolgt nie Ausbildung der Wärmetauscherplatte 3 durch einen Preßvorgang, da hierdurch aus einem einstückigen Grundmaterial die Wärmetauscherplatte 3 mit den Durchströmkanälen 6 hergestellt werden kann. Die Durchströmkanäle 6 sind im Querschnitt trapezförmig ausgebildet und voneinander mittels Stegen 11 distanziert (Fig. 2, 3). Die Breite b der Durchströmkanäle 6 ist im Verhältnis zur Höhe h relativ groß. Hierdurch ist gewährleistet, daß das durch die Durchströmkanäle 6 fließende Wärmeträgermedium möglichst umfassend mit der Wandung 50 der Durchströmkanäle 6 in Kontakt kommt. Die Wanddicke s der Wandungen 50 ist geringer, als die

Dicke d der Stege 11 ausgebildet, die im Regelfall aus vollem Material bestehen. An den Seitenrändern 12, 13 der Wärmetauscherplatte 3 sind Versteifungsstege 14, 15 vorgesehen.

Jeder Verteiler 7, 8 besteht aus einem Rohrstück 51, an dem einseitig ein stegartiger Halteflansch 16, 17 angeordnet ist. In j diesem Halteflansch 16, 17 ist eine dem Querschnitt der Wärmetauscherplatte 3 entsprechende, mit dem Verteilerkanal 18 des Verteilers 7, 8 verbundene Durchbrechung 19 ausgebildet.(Fig. 2). In diese Durchbrechungen 19 ist jeweils einer der Endabschnitte 9, 10 der Wärmetauscherplatte 3 einschiebbar, Die Halteflansche 16, 17 sind so ausgebildet, daß mittels Klemmverbindungen die Endabschnitte 9, 10 in der Durchbrechung 19 festgeklemmt werden können.

Zwischen dem Halteflansch 16, 17 und dem jeweiligen Endabschnitt 9, 10 der Wärmetauscherplatte 3 ist im Einbauzustand ein Dichtungselement 20 angeordnet (Fig. 2). Das Dichtungselement 20 ist als elastischer streifenförmiger Profilkörper ausgebildet, der auf jeweils einen der Endabschnitte 9, 10 der Wärmetauscherplatte 3 schiebbar ist. Aus diesem Grunde ist das Dichtungselement 20 im Querschnitt dem Querschnitt der Wärmetauscherplatte 3 bzw. dem der Durchbrechung 19 angepaßt. An den Randabschnitten 24, 2 5 des Dichtungselements 20 sind Führungsstege 26, 27 ausgebildet. Der Führungssteg 26 weist zwei elastische Steglappen 29 auf und dient als Klemmsteg 28. Der Führungssteg 27 und der Führungssteg 26 bzw. Klemmsteg 28 sind im Einbauzustand des Dichtungselements 20 in Schlitze 23 eingeschoben, die an den Randabschnitten 21, 22 des Halteflansches 16, 17 ausgebildet sind. Hierdurch weist jeder Halteflansch 16, 17 zwei Stegabschnitte 30, 31 auf und ist somit begrenzt senkrecht zur Plattenebene 4 verformbar.

In den Stegabschnitten 30, 31 des Halteflansches 1.6, 17, dem Dichtungselements 20 und den Endabschnitten 9, 10 der Wärmetauscherplatte 3 sind zueinander in Deckung bringbare Durchbrechungen 33, 34 ausgebildet, durch die im Einbauzustand der Wärmetauscherplatte 3 die Schäfte von Schraubbolzen von Schraubverbindungen 35 steckbar sind. Die Durchbrechungen 33 sind in den Randstegen 36 und den den Stegen 11 zugewandten Mante!abschnitten 37 des Dichtungselements 20 ausgebildet. In der Wärmetauscherplatte 3 sind die Durchbrechungen 34 in den Versteifungsstegen 14, 15 sowie den Stegen 11 vorhanden.

An den Endabschnitten 38, 39 des Verteilers 7, 8 ist jeweils ein muffenförmiger Abschnitt 40, 41 mit einem Innengewinde 42 ausgebildet. In dieses Innengewinde 42 können jeweils Anschluß- oder Verbindungsstücke von Rohrleitungen, anderen Flächenwärmetäuschern 1 usw. eingeschraubt werden.

Da die Wärmetauscherplatten 3 in beliebiger Länge hergestellt werden können, ist es möglich, den Fläci enwärmetauscher 1 baukastenartig an die jeweils geforderte Ausbildung von Wärmetauscheranlagen anzupassen. So ist es möglich, mehrere Flächenwärmetauscher 1 parallel zu schalten und so Großflächenwärmetauscher oder aber Wärmetauscherblocks auszubilden. Aus den Flächenwärmetauscher 1 können auch langflächige Wärmetauscheranlagen hergestellt werden, die gleichzeitig als Sichtschutz bzw. optische Begrenzung dienen. Um bei einer begrenzten Grundfläche einen möglichst großen Wärmeaustausch zu ermöglichen, können mehrere Flächenwärmetauscher 1 auch zu einem Wärmetauscherturm 2 zusammengesetzt werden. Ein Beispiel für einen derartigen Wärmetaiascherturm 2 ist in Fig. 4a und 4b dargestellt.

Dieser Wärmetauscherturm 2 weist einen Zentralverteiler 43 auf, in dem ein Vorlauf 44 und ein Rücklau'f 45 ausgebildet ist. Der

obere Endabschnitt des Zentralverteilers 43 ist verschlossen ausgebildet. Zweckmäßig ist es, hier ein Gewinde vorzusehen, auf das eine Verschlußkappe 49 geschraubt werden kann. Hierdurch ist es möglich, den Wärmetauscherturm 2 vertikal nach oben zu vergrößern. Am unteren Endabschnitt des Zentralverteilers 45 ist eine Standplatte 48 angeordnet, die zur Halterung des Wärmetauscherturms 2 auf einer Standfläche dient. Radial zum Zentralverteiler 43 sind Flächenwärmetauscher 1 strahlenförmig angeordnet, die mittels Anschlußstücken 46, 4 7 mit dem Vorlauf 44 bzw. Rücklauf 45 des Zentralverteilers 43 verbunden sind. Durch diese Ausbildung des Wärmetauscherturms 2 ist es möglich, auf einer begrenzten Grundfläche eine große Wärmeaustauschfläche anzuordnen. Aus diesem Grunde ist der Wärmetauscherturm 2 besonders für den Einsatz in der Atmosphäre geeignet, bei dem ein Energieaustausch bei relativ geringen Temperaturdifferenzen auf niedrigem Temperaturniveau erfolgen soll. Gerade in diesem Fall ermöglicht die nahezu vollflächige Durchströmung der Durchströmkanäle 6 einen erhöhten Wirkungsgrad der einzelnen Flächenwärmetauscher 1 .

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Flächenwärmetauscher, insbesondere zur Nutzung von Umgebungsenergie zu Heizzwecken mittels einer Wärmepumpenanlage, bei dem zwischen zwei im Abstand angeordneten Platten mit blechartigem Zuschnitt Kanäle zur Führung des Wärmeträgermediums ausgebildet und endabschnittseitig mit Sammelrohrleitungen verbunden sind, gekennzeichnet durch eine Wärmetauscherplatte (3) mit parallel zueinander angeordneten durch senkrecht zur Plattenebene (4) verformte blechartige Mantelabschnitte (5) der Wärmetauscherplatte (3) gebildete Durchströmkanäle (6) und zwei Verteiler (7, 8), die mittels Klemmverbindungen mit den Endabschnitten (9, 10) der Wärmetauscherplatte (3) und deren Durchströmkanäle (6) verbindbar sind.
2. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmkanäle (6) im Querschnitt trapezförmig ausgebildet sind.
3. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch qr-V.o zeichnet, daß die Durch^Lröinl-winöle (G) im Verhältnis xnr Brei te (b) ei nc qerinqe Höhe (h ) aufwe i ;·' η .
4. Flächenwärnvetauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Durchströmkanälen (6) einstückige Stege (11) ausgebildet sind.
5. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherplatte (3) als einstückiger Preßprofilkörper aus Metall wie Aluminium, Kupfer od.dgl. ausgebildet ist.
6. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherplatte (3) als einstückiger Preßprofilkörper oder Spritzgußkörper aus Kunststoff ausgebildet ist.
7. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke(s) der Durchströmkanäle (6) kleiner als die Dicke(d) der Stege (11) ist.
8. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenwänden (12, 13) der Wärmetauscherplatte (3) parallel zu den Durchströmkanälen (6) Versteifungsstege (14, 15) ausgebildet sind.
9. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn-' zeichnet, daß an jedem Verteiler (7, 8) ein stegartiger Halteflansch (16, 17) mit einem dem Querschnitt der Wärmetauscherplatte (3) entsprechenden mit dem Verteilerkanal (18) des Verteilers (7, 8) verbundenen Durchbrechung (19) ausgebildet ist, in die jeweils ein Endabschnitt (9, 1Q) der Wärmetauscherplatte (3) einschiebbar und festklemmbar ist.
10. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Halteflansch (16, 17) und Wärmetauscherplatte (3) ein Dichtungselement (20) angeordnet ist.
11. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (20) als elastischer Profilstreifen ausgebildet ist, der auf jeweils einem Endabschnitt (9, 10) der Wärmetauscherplatte (3) schiebbar ist.
12. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Halteflansch (16, 17) mittels in den Randabschnitten (21, 22) angeordneten Schlitzen (23) elastisch ausgebildet ist.
13. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Randabschnitten (24, 25) des Dichtungselements (20) Führungsstege (26, 27) ausgebildet sind, die in die Schlitze (23) einschiebbaf sind.
14. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Führungssteg (26, 27) als elastischer Klemmsteg (28) ausgebildet ist.
15. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegabschnitte (30, 31) des Halteflansches (16, 17) auf das Dichtungselement (20) preßbar sind.
16. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stegabschn.i tten (30, 31) des Halteflansches (16, 17), des Dichtungselement?· (20) und der Endabschnitte (9, 10) der Wärmetauscherplatte (3) zueinander in Deckung bringbare Durchbrechungen (32, 33, 34) für Schraubverbindungen (35) ausgebildet sind.
17. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (33, 34) in den Randstegen (36) und den Stegen (11) zugewandten Mantelabschnitten (37) dos Dichtungselements (20) und der Wärmetauscherplatte (3) ausgebildet sind.
18. Flächenwärmetauscher nach Anspruch 1 bis 1.7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Endabschnitten (38, 39) des Verteilers (7, 8) jeweils ein muffenformiger Abschnitt (40, 41) mit Innengewinde (42) ausgebildet ist.