DE3332951A1 - SANDWICH HEAT EXCHANGER - Google Patents

SANDWICH HEAT EXCHANGER

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DE3332951A1
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Manfred 5206 Neunk.-Seelscheid Weber
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Abstract

Method for manufacturing a heat exchanger according to a sandwich construction mode with an insulation layer (2), a thin outer layer (1, 10) bound thereto by adhesion or welding as well as flow channels between the outer layer (1) and the insulation layer (2). To simplify and improve the construction of such heat exchangers, there is proposed to fabricate a filling core (3) corresponding to the cavity of the flow channels, to mould the insulating material of the insulation layer (2) around the filling core (3) against the inside of the outer layer (1, 2) and to take out the material of the filling core (3) after hardening of the insulation layer (2).

Description

- 3 -Nk.-Seeischeid,den 3.9-83 - 3 - Nk.-Seeischeid, 3.9-83

Helga Weber, geb. FischerHelga Weber, née Fischer

Schulwald 8School forest 8

5206 Neunkirchen-Seelscheid 15206 Neunkirchen-Seelscheid 1

■■

Sandwich-Wärme tauscherSandwich heat exchanger

Die Erfindung ist eine Weiterbildung der Patentanmeldung P 32 47 O29.O .The invention is a further development of the patent application P 32 47 O29.O.

Sie betrifft einen Sandwich-Wärmetauscher, mit einer wärme-bzw. kälteaufnehmenden Oberschicht und einer trag- und (oder) isolierfähigen Unterschicht mit beliebig vielen parallel und (oder) senkrecht verlaufenden Kanälefn die gebildet werden durch ein, zwischen Ober-und Unterschicht eingeschlossenem Füllmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial nach der Formgebung der Isolier-und (oder) Tragplatte aus den Kanälen ausgetrieben und dadurch zwischen Ober-und Unterschicht sich im Innern Hohlräume bilden, die später als Strömungskanäle benutzt werden.It relates to a sandwich heat exchanger, with a heat or. cold-absorbing upper layer and a load-bearing and (or) an insulating lower layer with any number of parallel and (or) perpendicular channels which are formed by a filling material enclosed between the upper and lower layers, characterized in that that the filling material is driven out of the channels after the shaping of the insulating and (or) support plate and as a result, cavities are formed in the interior between the upper and lower layers, which later act as flow channels to be used.

Der Wärmetauscher soll vorzugsweise als Ersatzbauelemen beispielsweise als Fassadenbauelement eingesetzt werden; als Absorberelement erfüllt es gegenüber herkömmlichen Fassadenelementen eine Zusatzfunktion, nämlich die eine Wärmesammlers; wird er zusätzlich noch mit einer transparenten Abdeckhaube bestückt, so ist er auch als Kollek tor einsetzbar.The heat exchanger should preferably be used as a replacement structural element, for example as a facade structural element; As an absorber element, it fulfills an additional function compared to conventional facade elements, namely one Heat collector; it will also come with a transparent one Equipped with a cover, it can also be used as a collector.

Um derartige Sandwich-Wärmetauscher techn. und wirtschaf lieh herstellen zu können, ist es von entscheidendex Bedeutung nach welchem Verfahren Ober-und Unterschicht, mit den innenliegenden Strömungskanälen, miteinander verbunden werden.To such sandwich heat exchanger techn. and to be able to produce economically, it is crucialex Meaning according to which process upper and lower layer, with the internal flow channels, with one another get connected.

Bei bekannten Verfahren werden Ober-und Unterschicht jeweils einzeln hergestellt und nachträglich zusammengefügt. In known methods, the upper and lower layers are each produced individually and subsequently joined together.

Die Herstellungsart ist aufwendig und techn. nicht immer einfach auszuführen.The production method is complex and technical. not always easy to do.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde die o.g. Nachteile der Einzelherstellung und dem nachträglichen Zusammenfügen von Ober-und Unterschicht durch ein integrieren beider Arbeitsvorgänge zu beheben.The invention is based on the above-mentioned disadvantages the individual production and the subsequent joining of the upper and lower layers by integrating fix both operations.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sandwich-Wärmetauscher,mit einer wärme-bzw. kälteaufnehmenden Oberschicht und einer trag-und (oder) isolierfähigen Unterschicht mit beliebig vielen parallel und (oder) senkrecht verlaufenden Kanälen, die gebildet werden durch ein, zwischen Ober-und Unterschicht eingeschlossenem Füllmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial nach der Formgebung der Isolier-und (oder) Tragplatte aus den Kanälen ausgetrieben - sich dadurch Hohlräume im Innern bilden - die später als Strömungskanäle dienen.The object is achieved according to the invention in that the sandwich heat exchanger, with a heat or. cold absorbing Upper layer and a load-bearing and (or) insulating lower layer with any number of parallel and (or) perpendicular channels that are formed by a layer enclosed between the upper and lower layers Filling material, characterized in that the filling material after the shaping of the insulating and (or) Support plate driven out of the channels - this creates cavities inside - which later than Serve flow channels.

Das Füllmaterial besteht im wesentlichen aus einem feste formbaren Stoff, beispielsweise Salzen, Wachsen, thermopl. Kunststoffen etc. mit niedrigem Schmelzpunkt; denkbar ist jedoch auch ein flüssiger Stoff, der in einer Umhüllung (Folie) eingeschlossen ist.· Bei dem flüssigen Stoff kann es sich als vorteilhaft erweisen, daß er während der Schäumphase eingebracht wird.The filling material consists essentially of a solid, malleable substance, for example salts, waxes, thermopl. Plastics, etc. with a low melting point; However, a liquid substance is also conceivable in a Wrapping (foil) is enclosed. · With the liquid substance it can be advantageous prove that it is introduced during the foaming phase.

Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann es sich erweisen, wenn das Füllmaterial zusätzlich mit einer Trennmittelschicht versehen wird.As a further advantageous embodiment, it can prove to be if the filler material is additionally provided with a release agent layer.

Das Austreiben des Füllmaterials erfolgt je nach Stoffart thermisch oder über die ehem. Löslichkeit des betreffenden Stoffes.The expulsion of the filling material takes place depending on the type of fabric thermally or via the former solubility of the substance in question.

Beim thermischen Austreiben des Füllmaterials kann die Energiezufuhr von:During the thermal expulsion of the filling material, the energy supply of:

- Außen, z.B. im Y/ärme schrank- Outside, e.g. in the Y / arm cupboard

- Innen, z.B. über einen elektr. Widerstand des metall· ischen Einlegegewebes erfolgen.- Inside, e.g. via an electr. Resistance of metal ical inlay fabric.

Die Ober-und Unterschicht besteht beispielsweise aus einem verstärkten duropl. Kunststoff mit (ohne) Metalleinlage; als Metalleinlage können Gewebe oder lose Fäden zum Einsatz kommen.The upper and lower layers consist, for example, of a reinforced duropl. Plastic with (without) metal insert; fabric or loose threads can be used as a metal insert.

Die Verbindung von Ober-und Unterschicht wird durch defi· nierte Ausnehmungen im Füllmaterial ermöglicht. Das Füllmaterial ist so ausgebildet, daß es;The connection of the upper and lower layers is made possible by defined recesses in the filler material. The filling material is designed so that it;

- die Form einer dünnen Lochplatte hat- Has the shape of a thin perforated plate

- die Form eines Gitterstabgebildes hat- Has the shape of a lattice bar image

- in ein Gewebe aus Metall, Glasfaser etc. teilweise eingebettet ist.- partially in a fabric made of metal, fiberglass, etc. is embedded.

Eine Weiterausgestaltung der Erfindung ergibt sich in vorteilhafter Weise dadurch, daß das Füllmaterial,fest oder flüssig, allseitig durch eine Folie dicht eingeschlossen ist; die Folie ist in definierten Abständen gelocht.A further development of the invention results in an advantageous manner in that the filler material is solid or liquid, is tightly enclosed on all sides by a film; the slide is at defined intervals perforated.

Eine weitere Variation der o.g. Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Oberschicht aus einem Metallblech, mit (ohne) Anker, besteht; dabei kann das Metallblech wahlweise ein-oder beidseitig auf die Isolier-und (oder) Tragplatte aufgebracht werden.Another variation of the above-mentioned invention results from the fact that the top layer is made of sheet metal with (without) anchor, consists; the metal sheet can optionally be placed on one or both sides of the insulating and (or) Support plate are applied.

Die Verankerung des Metallbleches in der Isolier-und (oder) Tragplatte erfolgt durch Loch-oder Aufsetzanker. Lochanker können beispielsweise in dem Metallblech erzeugt werden durch:The anchoring of the sheet metal in the insulating and (or) support plate is carried out by means of perforated or surface anchors. Hole anchors can be created in the sheet metal, for example, by:

- Einloch-, Doppelloch-Ausführung- Single-hole, double-hole design

- Einschnitt-, Parallelschnitt-, Doppel-T-Schnitt-, Kreuzschnitt-Ausführung.- Single cut, parallel cut, double T cut, cross cut execution.

Aufsetzanker sind beispielsweise durch aufschweißen von Laschen, Stiften mit (ohne) Kragen sowie Einrastbuchsen mit Hinterschneidungen,auf je ein Metallblech herstellbarSurface anchors can be produced, for example, by welding tabs, pins with (without) collars and snap-in sockets with undercuts onto a sheet of metal

Als weitere Maßnahme ist es vorteilhaft, wenn die Ränder der beiden Metallbleche, nach dem Einbringen der Isolier und (oder) Tragplatte auch nachträglich verschweißbar
sind.As a further measure, it is advantageous if the edges of the two metal sheets can also be subsequently welded after the insulation and (or) support plate have been introduced
are.

An mehreren Ausführungsbeispielen soll die Erfindung
näher erläutert werden.The invention is intended to use several exemplary embodiments
are explained in more detail.

In Fig.1 wird im Schnitt gezeigt, wie das Füllmaterial(3 mit (ohne) Gewebe(4) zwischen der Ober-und Unterplatte
(1,2) eingebettet ist; die Verbindung von Ober-und Unterschicht(1,2) wird durch Ausnehmungen(5) im Füllmaterial
(3) ermöglicht.1 shows in section how the filling material (3 with (without) fabric (4) between the upper and lower plate
(1,2) is embedded; the connection between the upper and lower layers (1, 2) is established by means of recesses (5) in the filler material
(3) enables.

Ferner wird gezeigt, wie in der Oberplatte, zur Verbesserung des Wärmeübergangs, eine Metalleinlage(10) eingebettet ist.It is also shown, as in the top plate, for improvement the heat transfer, a metal insert (10) is embedded.

Fig.2 zeigt eine Ausführung, bei der das Füllmaterial(3) durch Folien(6) dicht eingeschlossen ist, die zusätzlich zur Verbindung von Ober-und Unterschicht(1,2), in definierten Abständen noch gelocht(7) sind.
In Fig.3 wird eine Ausführungsart gezeigt, bei der die2 shows an embodiment in which the filler material (3) is tightly enclosed by foils (6) which, in addition to connecting the upper and lower layers (1, 2), are perforated (7) at defined intervals.
In Figure 3, an embodiment is shown in which the

Oberschicht(1) aus einem Metallblech besteht, das zusatz· lieh mit Lochankern(8) versehen ist; die Lochanker(8)
verbinden das Metallblechd) fest mit der Unterplatte(2) In Fig.4 und 5 wird ein doppelseitiger Sandwich-Wärmetauscher gezeigt, der eine allseitige metallische Äußenhaut(1) besitzt, die durch Ankern(9), mit der Isolier-The top layer (1) consists of a metal sheet which is additionally provided with perforated anchors (8); the hole anchors (8)
connect the metal sheet d) firmly to the lower plate (2) In Fig. 4 and 5 a double-sided sandwich heat exchanger is shown, which has an all-round metallic outer skin (1), which is secured by anchors (9), with the insulating

und (oder) Tragplatte(2) fest verbunden ist; er kann sowohl im ßinkreissystem (mit zwei Anschlußstutzen) als
auch als Zweikreissystem (mit vier Anschlußstutzen) betrieben werden.and (or) the support plate (2) is firmly connected; it can be used both in the ßinkreissystem (with two connecting pieces) and
can also be operated as a two-circuit system (with four connection nozzles).

Der Füllstoff(3) besteht beispielsweise wieder aus einerThe filler (3) consists for example again of one

- formbaren Masse die direkt mit dem Material (z.B.
duropl. Harze) der Isolier-und (oder) Tragplatte(2)
in Verbindung steht.- malleable mass that is directly connected to the material (e.g.
duropl. Resins) of the insulating and (or) supporting plate (2)
communicates.

- Flüssigkeit, und ist in einer Folie(6) dicht eingeschlossen, die ihrerseits wiederum von Kunststoff,- liquid, and is tightly enclosed in a foil (6), which in turn are made of plastic,

z.B. PUR-3chaumstoff(2), umhüllt ist.e.g. PUR-3 foam (2) is encased.

Die Flüssigkeit(3)j kann vor oder während der Schäumphase in die, durch die Folie(6), gebildeten Kanäle gebracht werden.The liquid (3) j can before or during the foaming phase are brought into the channels formed by the film (6).

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß durch das Einbringen des Füllmaterials zwischen der Ober-und Unterschicht,beim Austreiben desselben, Kanäle erzeugt werden; Ober-und Unte3 schicht können sich, durch Ausnehmungen im Füllmaterial, in diesem Bereich monolithisch miteinander verbinden.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that by introducing the filler material channels are created between the upper and lower layers when they are expelled; Upper and Lower3 layer can monolithically connect to one another in this area through recesses in the filler material.

Dabei ist es gleichgültig, ob die Oberschicht nur aus verstärkten Kunststoff, mit (ohne) Metalleinlagen (λ >20 W/m 0K) oder aus einer reinen Metallplatte mit (ohne) Ankern besteht.
Die Kanalkonfiguration wird ausschließlich durch entsprechende Ausgestaltung der Füllmaterialeinlage bestimmt. It does not matter whether the top layer consists only of reinforced plastic, with (without) metal inserts ( λ > 20 W / m 0 K) or of a pure metal plate with (without) anchors.
The channel configuration is determined exclusively by the corresponding design of the filler material insert.

Dabei kann die Füllmaterialeinlage so ausgebildet sein, daß sie z.B. die Form einer dünnen Lochplatte9 eines Gitterstabgebildes o.a. hat, oder innerhalb (außerhalb) ein Gewebe, z.B. aus Metall, Glasfaser etc. angeordnet ist.The filling material insert can be designed in such a way that it has, for example, the shape of a thin perforated plate 9 of a lattice bar structure or the like, or a fabric, for example made of metal, glass fiber, etc., is arranged inside (outside).

Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß das Füllmaterial nach dem Austreiben wieder-verwendbar ist. Das bei dem herkömmlichen Kollektor auftretende Problem der Kondenswasserbildung, zwischen der kalten Absorberplatte und der warmen Isolierplatte, wird durch die o.g Ausführung in der Weise vermieden, daß die untere Kontaktfläche, zwischen Absorberplatte-Isolierplatte, entfällt; ein kondensieren, der in der Luft enthaltenen Feuchtigkeit, kann nicht mehr stattfinden, weil es kein Grenzflächen(Grenzräume) mehr gibt.Another advantage is that the filling material can be reused after it has been driven out. The problem of the formation of condensation water between the cold absorber plate, which occurs with the conventional collector and the warm insulating plate, is avoided by the above design in such a way that the lower contact surface, between absorber plate and insulation plate, not applicable; a condense contained in the air Moisture can no longer take place because there are no longer any interfaces.

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Claims (12)

33323513332351 PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1J Sandwich-Wärmetauscher mit beliebig vielen parallel und (oder) senkrecht verlaufenden Strömungskanälen, die gebildet werden durch ein, zwischen Ober-und Unterschicht eingeschlossenem Füllmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial(3) nach der Formgebung aus den Kanälen ausgetrieben und dadurch zwischen Ober- und Unterschicht(1,2) Hohlräume entstehen, die später als Strömungskanäle benutzt werden.1J sandwich heat exchanger with any number in parallel and (or) perpendicular flow channels, which are formed by a, between the upper and lower layer enclosed filling material, characterized in that the filling material (3) after shaping driven out of the canals and thereby create cavities between the upper and lower layers (1,2), which later occur be used as flow channels. 2. Sandwich-Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß das Füllmaterial(3) aus einem formbaren Stoff besteht, der sich, mit (ohne) Trennmittelschicht, nicht mit der Ober-und Unterschicht(1,2) verbindet und - sich nachträglich, z.B. durch Wärmeeinwirkung ,austreiben läßt.2. Sandwich heat exchanger according to claim 1, characterized in that the filling material (3) consists of a moldable There is a substance which, with (without) a release agent layer, does not bond with the upper and lower layers (1,2) and - can be expelled afterwards, e.g. by the action of heat. 3. Sandwich-Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß das Füllmaterial(3) aus einem, zwischen zwei Dichtfolien liegenden, gitterartigen Sinlegegewebe (4) besteht.3. Sandwich heat exchanger according to claim 1, characterized in that the filler material (3) consists of one, between consists of two sealing foils, lattice-like single-layer fabric (4). 4· Sandwich-Wärmetauscher nach Anspruch 1...3 dadurch gekennzeichnet, daß Ober-und Unterschicht(1,2) aus einer mit gewebeverstärktem Kunststoff besteht, die durch Aus nehmungen(5), im Füllmaterial(3), miteinander verbunden sind.4 · Sandwich heat exchanger according to claim 1 ... 3 thereby characterized in that the upper and lower layers (1,2) consist of one with fabric-reinforced plastic, which are connected to one another by means of recesses (5) in the filler material (3) are. 5· Sandwich-Wärmetauscher nach Anspruch 1,2,4 dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial(3) aus einer dicke Folie besteht, die in definierten Abständen gelocht ist5 · sandwich heat exchanger according to claim 1, 2, 4 characterized characterized in that the filling material (3) consists of a thick film which is perforated at defined intervals 6. Sandwich-V/ärmetauscher nach Anspruch 1,2,4 dadurch gekennzeicnnet, daß das Füllmaterial(3) in gitterartiger Form ausgebildet ist.6. Sandwich V / heat exchanger according to claim 1,2,4 thereby gekennzeicnnet that the filling material (3) is designed in a grid-like shape. 7· Sandwich-Wärmertauscher nach Anspruch 1,2,4,5 dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial(3) mit einem gitterartigen Gewebe(4) versehen ist.7 · Sandwich heat exchanger according to claim 1, 2, 4, 5, characterized in that the filling material (3) has a grid-like Fabric (4) is provided. 8. Sandwich-Wärmetauscher nach Anspruch 1...7 dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial(3) im Kanalbereich, zwischen zwei Kunststoff-Folien(6), dicht eingeschlossen ist, die Folien jedoch im übrigen Bereich(5) durchbrochex sind.8. sandwich heat exchanger according to claim 1 ... 7 characterized characterized in that the filling material (3) is tightly enclosed in the channel area between two plastic films (6) is, however, the films in the remaining area (5) durchbrochex are. 9. Sandwich-Wärmetauscher nach Anspruch 1,2,5...8 dadurct gekennzeichnet, daß die Oberschicht aus einem Metallblecl besteht, das sich durch Ausnehmungen(8), bei einer nachfolgenden Formgebung .,ankerartig mit der trag-und isoliei fähigen Unterschicht(2) verbindet.9. sandwich heat exchanger according to claim 1, 2, 5 ... 8 dadurct characterized in that the top layer consists of a sheet metal, which extends through recesses (8), in a subsequent Shaping., Connects like an anchor with the load-bearing and insulating-capable lower layer (2). 10. Sandwich-Wärmetauscher nach Anspruch 1,2,5··>9 dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig die Oberschicht(1) aus einem Metallblech besteht, in deren Ausnehmungen(8) sich die Isolier-und (oder) Tragplatte(2) kegelartig verankert.10. Sandwich heat exchanger according to claim 1, 2, 5 ··> 9 thereby characterized in that on both sides the top layer (1) consists of a metal sheet, in the recesses (8) The insulating and (or) support plate (2) is conical anchored. 11. Sandwich-Wärmetauscher nach Anspruch 1,2,5··«10 dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Metallblech(1) innenseitig Anker(9) angebracht sind, die sich bei der Formgebung in der Isolier-und (oder) Tragplatte(2) verankern11. Sandwich heat exchanger according to claim 1, 2, 5 ·· «10 thereby characterized in that on the inside of the sheet metal (1) anchors (9) are attached, which are in the shaping anchor in the insulating and (or) support plate (2) 12. Sandwich-Wärmetauscher nach Anspruch 1,2,5···11 dadurch gekennzeichnet, daß die Außenränder(11) der Metall bleche(i) nach der Formgebung verschweißt werden.12. Sandwich heat exchanger according to claim 1, 2, 5 ··· 11, characterized in that the outer edges (11) of the metal sheets (i) are welded after shaping. 13· Sandwich-Wärmetauscher nach Anspruch 1,2,5··»11 dadurch gekennzeichnet, daß die Außenränder(11) der Metall bleche(1) vor der Formgebung verschweißt werden.13 · Sandwich heat exchanger according to claim 1, 2, 5 ·· »11 thereby characterized in that the outer edges (11) of the metal sheets (1) are welded before shaping.
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