-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
-
plattenförmigen verwindungssteifen und dünnwandigen Bauele ments,
das nach dem Verfahren hergestellte Bauelement und die Anwendung des Bauelements.
-
Für plattenförmige Bauelemente wie Fassadenplatten, Flächenwärmetauscher
und dgl., die aus dünnwandigen Plattenelementen bestehen und die in den verschiedensten
Ausführungsformen bekannt sind, ist es erforderlich, besondere Maßnahmen zur Erzielung
einer ausreichenden Steifigkeit zu treffen. Hierzu ist bereits vorgeschlagen worden,
die Bauelemente in Waben- oder Sandwichbauweise zu erstellen. Es kann ferner auch
eine Profilierung mit Sicken, Abkantungen und dgl. vorgesehen werden. Darüber hinaus
ist auch versucht worden derartige Bauelemente aus Rohren mit rechteckigem Querschnitt
zu erstellen, wobei die Einzelrohre durch Schweißverbindungen miteinander verbunden
werden. Der Nachteil dieser bekannten Bauelemente besteht darin, daß sie nur für
bestimmte Anwendungsfälle eingesetzt werden können, wobei eine Variation in der
Baulänge häufig nicht gegeben ist. Wegen der relativ aufwendigen Fertigung sind
diese bekannten Bauelemente daher teuer.
-
Es ist auch bekannt, plattenförmige Bauelemente als Flächenwärmetauscher
auszubilden. 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. Darüber hinaus können diese Flächenwärmetauscher stets nur für besondere
Einbausituationen Anwendung finden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die
Kanäle regelmäßig einen relativ großen Durchmesser haben und daher die von dem Wärmeträgermedium
benutzte spezifische Fläche nicht sehr groß ist, so daß die Wärmeaustauschleistungen
verhältnismäßig klein sind.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren aufzuzeigen,
mit dem es möglich ist, plattenförmige, verwindungssteife und dünnwandige Bauelemente
herzustellen, die für die verschiedensten Einsatzbereiche wie Fassadenverkleidungen,
Flächenwärmetauscher o.ä. verwendbar sind, wobei eine individuelle Anpassung an
die montagebedingten Verhältnisse jeder Zeit möglich sein soll.
-
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß aus einem
Block aus einem spanlos verformbaren Werkstoff durch Strangpressen ein einstückiger
Hohlprofilkörper ausgebildet wird, der aus zwei zueinander parallelen und im Abstand
voneinander befindlichen ebenflächigen Plattenabschnitten besteht, zwischen denen
durch in seitlichem Abstand voneinander angeordnete vertikale Stege sich über die
Länge des Hohlprofilkörpers erstreckende Hohlkammern ausgebildet sind, dann der
Hohlprofilkörper auf die vorbestimmte Länge verkürzt wird und dann die offenen Endabschnitte
des Hohlprofilkörpers verschlossen werden.
-
Das nach dem Verfahren hergestellte Bauelement ist als breitflächiger
Hohlprofilkörper ausgebildet. Die Plattenabschnitte und Stege des Hohlprofilkörpers
sind einstückig miteinander verbunden.
-
Bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Bauelements für die Ausbildung
von Flächenwärmetauschern sind an den Endabschnitten des Hohlprofilkörpers im Bereich
der vorbestimmten Strömungsumlenk- oder Sammelzonen einzelne oder alle vertikalen
Stege gegenüber der Länge der Plattenabschnitte verkürzt, die Endabschnitte der
Plattenabschnitte miteinander gas- und flüssigkeitsdicht verbunden und für den Anschluß
der Vor- und Rücklaufleitung Rohranschlußstutzen ausgebildet.
-
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele dargestellt, die nachstehend näher
erläutert werden. Es zeigt: Fig. 1a das Presswerkzeug zur Herstellung des und erfindungsgemäßen
Bauelements in schema-Fig. 1b tischen Ansichten, Fig. 2 das erfindungsgemäße Bauelement
in einer schaubildlichen Ansicht, Fig. 3 einen Endabschnitt eines erfindungsgemäßen
Bauelements nach Fig. 1 für Flächenwärmetauscher mit einem Rohranschluß in einer
schaubildlichen Ansicht, Fig. 4 verschiedene Ausbildungen des endabbis schnittsseitigen
Profilkörperverschlußes Fig. 6 in jeweils einer Seitenansicht im Schnitt, Fig. 7
eine weitere Ausbildung des endab-und schnittsseitigen Profilkörperverschlusses
Fig. 8 in einer schaubildlichen Ansicht, Fig. 9a eine weitere Ausbildung des endab
-und schnittsseitigen Profilkörperverschlusses Fig. 9b in einer schaubildlichen
Ansicht und einer Draufsicht im teilweisen Schnitt, Fig. 10 einen zur Aufnahme eines
Rohranschlußstutzens vorbestimmten Endabschnitt eines erfindungsgemäßen Hohlprofilkörpers
in einer schaubildlichen Ansicht,
Fig. 11 eine mögliche Ausführungsform
eines Rohranschlußstutzens in einer schaubildlichen Ansicht in einer Explosionsdarstellung,
Fig. 12 einen als Flächenwärmetauscher ausgebildeten Hohlprofilkörper in einer Draufsicht,
Fig. 13a einen weiteren aus erfindungsgemäßen und Hohlprofilkörpern bestehenden
Fig. 13b Wärmetauscher in einer schematischen Draufsicht und Seitenansicht.
-
In den Fig. 1a und 1b ist eine Strangpresse 26 schematisch dargestellt,
die den Ablauf der Herstellung eines als Hohlkammerprofil 3 ausgebildeten Bauelements
1 verdeutlicht.
-
Die Strangpresse 26 weist einen Satz hydraulischer Pumpen 27 auf,
die auf eine Stempelpresse 28 einwirken. Die Stempelpresse 28 ist mit einer rechteckförmig
ausgebildeten Druckplatte 33 verbunden,deren Druckfläche der Querschnittsfläche
des quaderförmigen zu bearbeitenden Werkstoffblocks 29 entspricht. Der Querschnitt
des Werkstoffblocks 29 ist an die Querschnittsform des zu pressenden Hohlkörperprofils
3 angepaßt. Durch die Stempelpresse 28 wird der Werkstoffblock 29 in eine Wärmekammer
30 geschoben und in dieser soweit aufgeheizt, daß eine Verformung in dem anschließenden
Druckstück 31 und Mundstück 32 möglich ist. Aus dem Mundstück 32 wird dann der fertige
Hohlprofilkörper 3 herausgepreßt. Es ist möglich,einzelne Abschnitte des Durchtrittsquerschnitts
des Mundstücks 32 zu verschließen um Hohlprofilkörper unterschiedlicher Breite ausbilden
zu können.
-
Darüber hinaus können auch vor dem Eingang des Mundstücks 32 Trenndorne
oder Trennstege vor die Durchtrittsöffnung des Mundstücks 32 geführt werden, wodurch
bei einem Preßvorgang Hohlprofilkörper 3 unterschiedlicher Breite hergestellt werden
können
In Fig. 2 ist in einer schaubildlichen Ansicht ein als Hohlprofilkörper
3 ausgebildetes Bauelement 1 dargestellt, das mittels der Strangpresse 26 hergestellt
werden kann.
-
Dieses Bauelement 1 besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten
Plattenabschnitten 4, 5,die mittels vertikaler im gleichen horizontalen Abstand
voneinander angeordneter Stege 6 verbunden sind. Durch die Stege 6 werden Hohlkammern
7 ausgebildet, die sich über die gesammte Länge des Hohlprofilkörpers 3 erstrecken.
Im Bereich der Stirnseiten 34, 35 sind die Hohlkammern 7 offen, während an den Breitseiten
36, 37 der Hohlprofilkörper 3 durch randseitige Stege 6 verschlossen ist. Die Plattenabschnitte
4, 5 und Stege 6 sind einstückig miteinander verbunden. Die Wandstärken der Plattenabschnitte
4, 5, die Höhe und Breite der Hohlkammern 7 sowie die Höhe und Breite der Stege
6 können durch entsprechende Wahl des Mundstücks 32 den jeweiligen Anforderungen
entsprechend unterschiedlich ausgebildet sein.
-
In Fig. 3 ist ein Endabschnitt 8 eines Hohlprofilkörpers 3 dargestellt,
der als Flächenwärmetauscher 2 Verwendung findet. In diesem Endabschnitt 8 sind
die öffnungsseitigen Abschnitte 38 der Stege 6 soweit aus dem Hohlprofilkörper 3
herausgetrennt, wie es der gewünschten Breite der Strömungssammelzone 10 entspricht.
Der Abstand der Stege 6 von der Stirnseite 35 ist somit vom jeweiligen Anwendungsfall
abhängig variabel. Im Bereich der Strömungsumlenkzone 10 ist in den Plattenabschnitt
4 ein Rohranschlußstutzen 14 eingesetzt.
-
Wie in den Figuren im Schnitt A-A dargestellt können die Stirnseiten
35, 36 des Hohlprofilkörpers 3 auf verschiedene Weise verschlossen werden. So ist
es möglich im Bereich der Endabschnitte 12, 13 der Plattenabschnitte 4, 5 an den
Stirnseiten 34, 35 zwischen die Plattenabschnitte 4, 5 jeweils ein Profilstück 15
einzusetzen und mittels Schweißverbindungen 16 mit den Plattenabschnitten 4, 5 gas-und
flüssigkeitsdicht zu verbinden (Fig. 4) . Es ist auch möglich den Plattenabschnitt
4 gegenüber dem Plattenabschnitt 5
etwas zu verkürzen, so daß der
Plattenabschnitt 5 einen gegenüber dem Plattenabschnitt 4 vorragenden Endstreifen
20 aufweist. Dieser Endstreifen 20 kann rechtwinklig abgekantet und mittels einer
Schweißverbindung 16 mit dem Plattenabschnitt 4 verbunden werden (Fig. 5). Dieser
Verschluß des Hohlprofilkörpers 3 hat den Vorteil, daß lediglich eine Schweißnaht
16 erforderlich ist.
-
Für den Fall das das als Flächenwärmetauscher 2 verwendbare Bauelement
1 hohen Drücken ausgesetzt wird oder werden kann, ist es zweckmäßig die stirnseitigen
Verschlüsse des Hohlprofilkörperes 3 gleichzeitig als Verstärkung gegen Druckbelastungen
auszubilden. Hierzu kann beispielsweise ein U-förmiges Profilstück 17 über die Endabschnitte
12, 13 der Plattenabschnitte 4, 5 im Bereich der Stirnseiten 34, 35 geschoben werden
(Fig. 6). Die Seitenschenkel 18, 19 des U-förmigen Profilstücks 17 liegen auf den
Plattenabschnitten 4, 5 und können mit diesem durch Schweißverbindungen 16 verbunden
werden. Es ist auch möglich, zwischen den Seitenschenkeln 18, 19 und den Plattenabschnitten
4, 5 Klebverbindungen vorzusehen, da eine für diese ausreichend große Klebfläche
vorliegt.
-
Es ist auch möglich, im Bereich der Strömungsumlenk- oder Sammelzonen
10, 11 Sammler 21 auszubilden, deren Querschnitt bzw. Durchmesser an eine vorhandene
Sammelleitung angepaßt werden kann. Hierzu ist es lediglich erforderlich die jeweiligen
Endstreifen 20, 20a der Plattenabschnitte 5, 4 so umzukanten bzw. umzuformen, daß
die gewünschten Querschnitte der Sammler 21 erzielt werden. Es sind verschiedene
Querschnittsformen ausbildbar. Beispielsweise kann ein Sammler 21 einen achteckigenQuerschnitt
aufweisen (Fig. 7) oder aber im Querschnitt kreisrund ausgebildet sein (Fig. 9a
und 9b). Die Verbindung der aneinander anliegenden Endabschnitte der Endstreifen
20, 20a erfolgt mittels einer Schweißnaht 16. Die Randabschnitte 22, 23 der Sammler
21 können entweder verschlossen oder aber mit Rohranschlußstutzen 14 versehen sein
(Fig. 9b). Zweckmäßig ist es,die Stege 6 im Abstand von
den Sammlern
21 enden zu lassen um im Bereich der Strömungsumlenk- oder Sammelzonen 10, 11 definierte
Strömungsverhältnisse zu bewirken.
-
Eine besondere Ausführungsform eines Sammlers 21 ist in Fig.
-
8 dargestellt. Zur Ausbildung dieses Sammlers wird der Plattenabschnitt
4 gegenüber dem Plattenabschnitt 5 verkürzt und dann der dem Plattenabschnitt 5
zugeordnete Endstreifen 20 dreimal zu umgekantet, bis der Endstreifen 20 auf dem
Endabschnitt des Plattenabschnitts 4 aufliegt. In diesem Bereich erfolgt eine Verbindung
der Plattenabschnitte 4, 5 durch eine Schweißnaht. In die durch diese Ausbildung
des Sammlers 21 am Flächenwärmetauscher 2 ausgebildete Vertiefung 39 können beispielsweise
Fußbodenaufbauten, Wärmedämmplatten od. dgl. eingelegt werden, wobei ein mit dem
Sammler 21 bündiger Abschluß ausgebildet werden kann.
-
In Fig. 11 ist eine mögliche Ausführungsform eines Rohranschlußstutzens
14 dargestellt, der in den Plattenabschnitt 4, 5 eingebaut werden kann. Hierzu ist
es erforderlich, im Bereich der jeweiligen Strömungsumlenk- oder Sammelzone 10,
11 eine Durchbrechung 40 auszubilden (Fig. 10), durch die der Anschlagteller 42
des Rohrstutzens 40 geführt wird. An dem Anschlagteller 42 ist eine Ausbrechung
43 ausgebildet,um ein Eindrehen des Anschlagtellers 42 in den Plattenabschnitt 4,
5 zu ermöglichen. Der Anschlagteller 42 ist mit einem Gewinderohr 41 verbunden,
über das ein Klemmring 44 geschoben wird, der auf der bezüglich des Anschlagtellers
42 anderen Fläche des Plattenabschnitts 4, 5 zur Anlage kommt.
-
Der Klemmring 44 wird mittels einer Mutter 45 auf den jeweiligen Plattenabschnitt
4, 5 gepreßt. Sofern die aneinander liegenden Flächen des Anschlagtellers 42, des
Plattenabschnitts 4, 5 und des Klemmrings 44 keine ausreichende Dichtung ermöglichen,
können ergänzend besondere Dichtungselemente oder Dichtungsmassen vorgesehen werden.
-
Ein mit Rohranschlußstutzen versehenes als Flächenwärmetauscher 2
ausgebildetes Bauelement 1 ist in Fig. 12 in der Draufsicht dargestellt. Bei diesem
Flächenwärmetauscher 2 ist an den Endabschnitten 8, 9 jeweils eine Strömungsumlenk-oder
Sammelzone 10, 11 mit einem Rohranschlußstutzen 14 ausgebildet, zwischen denen die
durch die Stege 6 gebildeten Hohlkammern 7 angeordnet sind. Bei diesem Flächenwärmetauscher
2 erfolgt durch Anwendung des Tichelmann-Systems eine gleichmäßige Durchströmung
der Wärmetauscherflächen, so daß bei geringem Volumenstrom und vollflächiger Durchströmung
des Wärmetauschers optimale Wärmeübertragungsvorgänge erzielt werden.
-
Der Flächenwärmetauscher 2 kann in verschiedenen Varianten und Anordnungen
eingesetzt werden. So ist es möglich, ihn für Heizkörperflächen, Fußbodenheizungen,
Energiestapel, Energiesäulen, Energiefassaden, Energiezäunen und dgl. zu verwenden.
Ferner ist ein Einsatz im Kühl- und Klimabau möglich sowie dort wo eine Wärme- oder
Kälteübertragung mit großem Wärmungsgrad bei geringem a T erforderlich ist. Bei
entsprechender Oberflächenbehandlung der Außenflächen des Flächenwärmetauschers
2 ist es auch möglich, ihn für den Einsatz bei der Solarenergiegewinnung zu verwenden.
Als Beispiel für eine der möglichen Einsatzformen eines als Flächenwärmetauscher
2 ausgebildeten Bauelements 1 ist in den Fig. 13a und 13b ein Wärmetauscherbündel
dargestellt,bei dem verschiedene Flächenwärmetauscher 2 radial zu einem zentralen
Vor- und Rücklaufverteiler 25 angeordnet sind.
-
Hierdurch sind die Flächenwärmetauscher 2 strahlenförmig zu dem Vor-
und Rücklaufverteiler 25 ausgerichtet und ermöglichen bezogen auf die Grundfläche
eine große Konzentration von Wärmeaustauschflächen.
-
Das beschriebene Bauelement stellt,das Grundelement für die verschiedensten
Anwendungsformen dar. Neben den vorzüglichen Eigenschaften für den Einsatz als Flächenwärmetauscher
2 ist es auch möglich das Bauelement 1 wegen seiner hohen statischen Eigenfestigkeit
bei nur geringem Gewicht überall
dort einzusetzen wo großflächige
plattenförmige Verkleidungen oder Bauelemente benötigt werden. So kann das Bauelement
1 z.B. als Fassadenverkleidungselement, Tischplatte, Türplatte und dgl. Verwendung
finden. Beim Einsatz als Flächenwärmetauscher 2 für Fußbodenheizungen besteht der
große Vorteil, daß die Hohlprofilkörper 3 aufgrund ihrer großen Eigenfestigkeit
unmittelbar mit dem jeweils gewünschten Fußbodenbelag versehen werden können. Hierdurch
werden erhebliche Kosteneinsparungen erzielt.
-
- Leerseite -