DE7927236U1 - Wärmeaustauscher aus Kunststoff - Google Patents
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Description
Wärmeaustauscher aus Kunststoff
Die Neuerung betrifft einen Wärmeaustauscher aus Kunststoff, bestehend aus einem extrudierten, plattenförmigen
Austauscherkörper aus Kunststoff, der aus zwei parallelen, ebenen Außenwänden und einer Vielzahl von diese verbindenen
Stegen aufgebaut ist und worin zwischen den Außenwänden und den Stegen eine Vielzahl von parallelen, durchlaufenden,
an den Stirnseiten des Austauscherkörpers endenden Durchflußkanälen gebildet werden, sowie aus zwei
Sammelrohren aus Kunststoff, die mit dem Austauscherkörper an dessen Stirnseiten verbunden sind und in die die Durchflußkanäle
einmünden. Wärmeaustauscher mit diesen Merkmalen sind aus der DE-OS 26 57 468 bekannt. Für die Ausbildung
der Sammelrohre werden Innenrohre vorfabriziert und mit einer Vielzahl von seitlichen Verbindungsröhrchen
versehen. Die vorfabrizierten Sammelrohre werden dann so auf die Stirnseiten des Austauscherkörpers aufgesetzt, daß
die Verbindungsröhrchen in die Durchflußkanäle hineinragen^ und mit dem Austauscherkörper verbunden. Die Verbindung
kann mittels eines Linien-Schweißgerätes oder durch Vergießen mit Kunststoff hergestellt werden.
Die vorausgehende Herstellung des Sammelrohres und das Anbringen der Verbindungsröhrchen stellt den aufwenigsten
Teil der Herstellung des Wärmeaustauschers dar. Das Sammelrohr muß mit einer Reihe von Bohrungen
versehen werden, in welche die einzelnen, getrennt hergestellten Verbindungsröhrchen eingesetzt werden. Die
Herstellung eines langen Sammelrohres mit kleinem Innendurchmesser und angeschlossenen Verbindungsröhrchen in
einem einzigen Arbeitsgang durch Spritzgießen aus Kunststoff
wäre mit erheblichen technischen Schwierigkeiten verbunden.
Die Wärmeaustauscher gemäß der Neuerung erfüllen die gleichen Aufgaben wie die bekannten Wärmeaustauscher,
sind jedoch wesentlich einfacher herzustellen. Erfindungsgemäß sind die Sammelrohre aus wenigstens zwei in Längsrichtung
angeordneten Segmenten und einer diese umhüllenden und auf den Austauscherkörper übergreifenden Schicht
zusammengesetzt.
Die Neuerung wird in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch den Rand
des Wärmeaustauschers mit dem angeschlossenen Sammelrohr und im oberen Teil die Segmente, aus denen der innere Teil
des Sammelrohres zusammengesetzt ist.
Figur 2 stellt eine andere Ausführung der Neuerung
mit einer anderen Teilungsebene der Sammelrohrsegmente dar. Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch den in Figur
dargestellten Abschnitt des Wärmeaustauschers.
Der innere Teil des Sammelrohres, der den Rohrhohlraum
einschließt, wird erfindungsgemäß aus wenigstens zwei Segmenten, die sich in Längsrichtung des Sammelrohres
erstrecken, zusammengesetzt. Die einzelnen Segmente lassen sich durch Spritzgießen ohne hohe Fertigungskosten
wesentlich einfacher herstellen als ein einstückiges Rohr. Die Segmente (7) und (8) werden vor
der Fertigstellung des Wärmeaustauschers zusammengefügt und mit der Stirnseite des Austauscherkörpers (1)
in der Weise in Verbindung gebracht, daß ein offener Durchgang von dem Rohrhohlraum (6) zu den Durchflußkanälen
(5) besteht. Nach dieser Anordnung der einzelnen Teile wird die umhüllende Schicht (9) erzeugt. Sie hält
die Segmente (7) und (8) des Sammelrohres zusammen und stellt gleichzeitig die Verbindung zwischen dem Sammelrohr
(6) und dem Austauscherkörper (1) her. Die Schicht
(9) macht eine haftende Verbindung der Segmente (7,8) untereinander oder mit dem Austauscherkörpe - entbehrlich,
so daß KLeb- oder Schweißvorgänge beim Zusammensetzen
der Einzelteile entfallen können. Die Schicht (9) kann wie bei den bekannten Wärmeaustauschern durch Vergießen
mit Kunststoff erzeugt werden. Zweckmäßiger ist es jedoch, die Schicht mittels eines das Sammelrohr und den Rand des
Austauscherkörpers umgreifenden Formwerkzeuges durch Extrusion herzustellen, wobei das Werkzeug während der Extrusion
an den zusammengefügten Teilen (1), (7) und C 8)
entlang geführt wird. Infolge der kurzen Fließwege kann man mit einem verhältnismäßig geringen Schmelzendruck arbeiten,
der jedoch für eine feste Verschweißung der
Schicht (9) mit den Rohrsegmenten (7) und (8) ausreicht.
Diese werden in der kurzen Kontaktzeit mit der Schmelze nicht völlig durchwärmt und deshalb auch
nicht durch den Schmelzendruclc zusammengedrückt. Die Schicht (9) wird so dick ausgeführt, daß sie den Druck
des im Betriebszustand durch das Sammelrohr strömenden Mediums aufzunehmen vermag. Ebenso muß die Verbindung
mit dem Austauscherkörper (1) genügend fest sein, um
eine Ablösung des Sammelrohres sicher zu verhindern.
Der innere Teil des Sammelrohres kann in verschiedenen Trennungsebenen parallel zur Längsachse in Segmente geteilt
sein. Es ist nicht zweckmäßig, wenn das Sammelrohr in mehr als zwei Segmente unterteilt ist. Bei der Ausführungsform
gemäß Figur 1 verläuft die Trennungsebene parallel zur Stirnseite des Austauscherkörpers durch die
Sammelrohrachse. Das an der Stirnseite anliegende Segment (8) ist mit Durchbrüchen zu den Durchflußkanälen (5) versehen.
Diese Durchbrüche können als angeformte Rohrstutzen (10) ausgebildet sein. Im Falle der Figur 2 liegt
die Teilungsebene des Sammelrohres in der Mittelebene des Austauscherkörpers. In diesem Falle sind auch die Rohrstutzen
(10) aus zwei Segmenten zusammengesetzt. Die in die Durchflußkanäle (5) hineinragenden Rohrstutzen (10)
dienen nicht nur zur vorübergehenden Befestigung des Segments (8) an dem Austauscherkörper (1), sondern sie
verstärken den Endabschnitt des Austauscherkörpers in dem Bereich, wo an der Außenseite die Schicht (9) angefügt
wird. Bei der Ausbildung dieser Schicht durch Extrusion wirkt ein erheblicher Formmassendruck auf den Rand des
• *
Austauscherkörpers ein. In der Regel ist der Austauscherkörper so dimensioniert, daß er diesem Druck
alleine nicht gewachsen ist. Die Rohrstutzen (10) werden daher so stark ausgebildet, daß während der
Extrusion der Schicht (9) nicht ihr gesamter Querschnitt über die Glastemperatur erwärmt wird, und
daß sie den Rand des Austauscherkörpers gegen den Fbrmmassendruck zu stützen vermögen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung besitzt das Segment (8) am Ende zwei Zapfen (11) und
(14) ohne Durchlaß. Die dazwischen eindringende Formmasse bewirkt auch am Außenrand der Wärmetauscherplatte
eine dichte Verbindung mit dem Sammelrohr.
bemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ragt
das Sammelrohr (6) wenigstens an einer Seite über den Rand des Austauscherkörpers (1) hinaus. Der herausragende
Abschnitt (13) dient als Anschlußstutzen zum Ein- oder Auslaß des Wärmeaustauschmediums.
Vorzugsweise bestehen die Sammelrohrsegmente, der Austauscherkörper
und die Schicht (9) aus dem gleichen oder einem gleichartigen Kunststoff. Die Kunststoffe sind
untereinander gleichartig, wenn sie bei etwa gleichen Temperaturen schmelzflüssig werden und in diesem Zustand
miteinander verschweißen und nach dem Abkühlen eine dauerhafte Verbindung ergeben. Geeignete Kunststoffe
sind z.B. Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyvinylchlorid,
schlagzäh modifizierte Typen dieser Kunststoffe,
schlagzähe Styrol-Mischpolymerisate bzw. -Pfropfmischpolymerisate
mit Butadien, Acrylnitril und dergl., Polycarbonate, Polysulfone, thermoplastische
Polyester oder Polyarylate auf Basis von Bisphenol A und Phthalsäure. Besonders geeignet sind Polyolefine,
insbesondere Polypropylen. Die Kunststoffe können eingefärbt oder pigmentiert sein. Wenn die Verwendung
als Sonnenkollektor beabsichtigt ist, wird ein Kunststoff mit einer Wärmestrahlung absorbierenden
Einfärbung verwendet. Eine schwarze Einfärbung mit Ruß ist für diesen Zweck am besten geeignet.
Bei der bevorzugten Aufbringung der Schicht (9) aus dem gleichen oder einem gleichartigen Kunststoff wie
die Teile CD, (7) und (8) durch Extrusion im schmelzflüssigen Zustand wird die Grenzschicht zwischen der
Schicht (9) und den Teilen (1), (7) und (8) aufgeschmolzen,
so daß diese Teile mit der Schicht (9) fest verschweißt werden. Dagegen sind die Teile (1), (7)
und (8) miteinander nicht verschweißt. Sie können jedoch
vor der umhüllung mit der Schicht (9) miteinander verklebt,oder anderweitig verbunden werden.
Die Wärmeaustauscher gemäß der Neuerung können von gasförmigen oder flüssigen Wärmeaustauschmedien durchströmt
werden, die gegenübei dem verwendeten Kunststoff inert sind. Die Betriebstemperatur des Wärmeaustauschers
soll unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffs liegen. Im Betriebszustand kann der Wärmeaustauscher
von einem anderen flüssigen oder gasförmigen
J verschweißt
It«»·
τ 7 -
wärmeaufnehmenden oder -abgebenden Medium umgeben sein oder es kann ein Wärmeaustausch mit einfallender
Strahlungswärme, insbesondere Somenstrahlung, stattfinden.
Im Gegensatz zu den eingangs erwähnten bskannten Wärmeaustauschern ist es weder für die Herstellung
noch für den Betrieb der neuen Wärmeaustauscher erforderlich, dickwandige Sammelrohre C6}
anzubringen. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Waxdicke der Sannuelröhre zu deren größtem Innendurchmesser
nicht mehr als doppelt so groß wie das Verhältnis der Wanddicke der Außenwände des Austauscherkörpers zu
dessen Innendurchmesser. Diese Verhältnisse werden allein nach den vorgegebenen Festigkeitsanfnrderunger.
und dem Druck des durchströmenden Wärmeaur ,auschmediums
festgelegt.
Claims (8)
- Wärmeaustauscher aus KunststoffSchutzansprüche1- Wärmeaustauscher aus Kunststoff, bestehend aus einem extrudierten, plattenförmigen Austauscherkörper CD aus Kunststoff, der aus zwei parallelen, ebenen Außenwänden (2,3) und einer Vielzahl von diese verbindenden Stegen (4) aufgebaut ist und worin zwischen den Außenwänden und den Stegen eine Vielzahl von parallelen, durchlaufenden, an den Stirnseiten des Austauscherkörpers endenden Durchflußkanälen (5) gebildet werden, sowie aus zwei Sammelrohren (6) aus Kunststoff, die mit dem Austauschkörper an dessen Stirnseiten verbunden sind und in die Durchflußkanäle ainmünden,dadurch gekennzeichnet,daß die Samraelrohre (6) aus wenigstens zwei in Längsrichtung angeordneten Segmenten (7,8) und einer diese umhüllenden und auf den Austauscherkörper übergreifenden Schicht (9) zusammengesetzt sind.
- 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente der Sammelrohre untereinander und mit der Stirnseite des Austauscherkörpers nicht verbunden sind und 25daß die umhüllende Schicht mit den Segmenten und den Außenwänden des Austauscherkörpers verschweißt ist.
- 3. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Wanddicke der Sammelrohre zu deren größtem Innendurchmesser n^cht mehr als doppelt so groß wie das Verhältnis dar Wanddicke der Außenwände des Austauscherkörpers zu dessen lüDsndurchmesser ist.
- 4. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrovre (6) Rohrstutzen (10) aufweisen, die in die uurchflußkanäle (5) hineinragen.
- 5. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bi_. 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrohre parallel zur Stirnseite des Austauscherkörpers in Segmente (7) und (8) geteilt sind und daß das an der Stirnseite des Austauscherkörpers (1) anliegende Segment (8) Rohrstutzen (10) trägt.
- 6. Wärmeaustauscher nach den Ansprüche] 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die randständige Kammer(11) des Austauscherkörpers (1) nicht mit dem Sammelrohr (6) in offener Verbindung steht und ein Zapfen(12) des der Stirnseite anliegenden Segments (8) in die Kammer (11) hineinragt.
- 7. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende des Samnelrohres (6) als Anschlußzapfen (13) seitlich den Austauscherkörper (1) überragt.
- 8. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Polypropylen besteht.g. Wärmeaustauscher nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er auc einem Wärmestrahlung absorbierend eingefärbtem Kunststoff besteht.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE7927236U1 true DE7927236U1 (de) | 1980-01-10 |
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ID=1325571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE7927236U Expired DE7927236U1 (de) | Wärmeaustauscher aus Kunststoff |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE7927236U1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3916316A1 (de) * | 1989-05-19 | 1990-11-22 | Carbone Ag | Verfahren zur herstellung eines kopfstuecks eines waermetauschers |
DE4223699A1 (de) * | 1992-07-18 | 1994-01-20 | Vielberth Inst Entw & Forsch | Wärmetauscher |
DE19945223A1 (de) * | 1999-09-21 | 2001-03-22 | Behr Gmbh & Co | Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug |
-
0
- DE DE7927236U patent/DE7927236U1/de not_active Expired
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3916316A1 (de) * | 1989-05-19 | 1990-11-22 | Carbone Ag | Verfahren zur herstellung eines kopfstuecks eines waermetauschers |
DE4223699A1 (de) * | 1992-07-18 | 1994-01-20 | Vielberth Inst Entw & Forsch | Wärmetauscher |
DE19945223A1 (de) * | 1999-09-21 | 2001-03-22 | Behr Gmbh & Co | Wärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug |
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