SE526291C2

SE526291C2 - Collector for connection to a heat pump

Info

Publication number: SE526291C2
Application number: SE0302190A
Authority: SE
Inventors: Johnny Waerneloev; Urban Kronstroem
Original assignee: Ivt Ind Ab
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-08-16
Also published as: SE0302190L; WO2005015095A1; US20080060786A1; NO20056206L; CA2531179A1; SE0302190D0; JP2007501929A; EP1654503A1

Abstract

The invention relates to a collector ( 1 ), designed to be connected to a heat pump, which includes a number of tubes ( 2 ), which are at least mainly parallel to each other, which in a meander-like way in pairs are connected to each other by 180° bends ( 3 ), alternately located at the one or the other collector end, and also mechanism designed to fix the mutual positions of the tubes. According to the invention, the bends ( 3 ) are, when they will be applied to the tubes, designed as 90° bend pairs, one of the 90° bends forming half a 180° bend of one bend and the other of the 90° bends forming half a 180° bend of an adjacent bend, and the fixation mechanism are designed as the 90° bends ( 3 ), connected by the connection elements ( 6 ), which at least partially include the bends and aeration channels ( 13 ), which connect them.

Description

526 291 Detta har givetvis ett stort tryckfall till följd och stora begränsningar i valet av antal kollektorer. I praktiken blir man tvungen att parallellkoppla dylika kollektorer, vilket medför ökade material- och arbetskostnader och är en hanteringsmässig nackdel. Ge- nerellt är det svårt att kontrollera ﬂödet i ﬂera parallellkopplade kretsar. Man märker i regel inte, om ﬂödet reduceras eller upphör i någon av kretsarna. Det har visat sig vara förenat med stora problem att transportera en vätska nedåt utan att det bildas luftﬁckor på vägen, vilka ständigt motverkar vätskeﬂödet. Vidare erfordras en speci- ell ﬂxtur för att erhålla den önskade kollektorformen. Eftersom ﬁxturen år relativt vek, torde det i praktiken vara svårt att garantera den eftersträvade formen. Avluft- ningsmedel saknas. 526 291 This of course results in a large pressure drop and large limitations in the choice of number of collectors. In practice, one has to connect such collectors in parallel, which entails increased material and labor costs and is a handling disadvantage. In general, it is difficult to control the fate of your parallel-connected circuits. As a rule, you do not notice if the ﬂ fate is reduced or stops in any of the circuits. It has been found to be associated with great difficulty in transporting a liquid downwards without the formation of air ions on the road, which constantly counteract the liquid ﬂ fate. Furthermore, a special urture is required to obtain the desired collector shape. As the structure is relatively weak, it should in practice be difficult to guarantee the desired shape. Deaerating agent is missing.

Dessa båda tidigare kända kollektorer är endast avsedda för placering i större cylin- driska eller konade borrhål. Dessa kräver i praktiken alltid särskild maskinutrustning, vilket är dyrbart, tidskrävande och ofta förenat med betydande åverkan på den kring- liggande marken.These two previously known collectors are only intended for placement in larger cylindrical or tapered boreholes. In practice, these always require special machine equipment, which is expensive, time-consuming and often associated with significant damage to the surrounding land.

Syftet med föreliggande uppﬁnning är att motverka och så långtgående som möjligt eliminera ovannämnda olägenheter och att frambringa en kollektor, som med få medel kan åstadkomma multipelfunktioner och dessutom medge önskad ﬂexibilitet i fråga om olika mark- och användningsförhållanden. Trots långtgående prefabricering skall transport och lagring kunna ske på optimalt sätt. I första hand skall kunna ske en fördelaktig seriekoppling av ett större antal kollektorer, men även enligt önskemål en parallellkoppling, t ex av ﬂera dylika serier av seriekopplade kollektorer. Slutligen skall uppfinningen göra en skonsam förläggning av kollektorer i marken möjlig med långtgående anpassning till ev hinder, såsom stenar, berg och i marken beﬁntliga föremål, t ex rörledningar, genom att kollektom kan ges varierande former.The object of the present invention is to counteract and as far as possible eliminate the above-mentioned inconveniences and to produce a collector which, with few means, can achieve multiple functions and also allow the desired flexibility in terms of different land and use conditions. Despite far-reaching prefabrication, it must be possible for transport and storage to take place in an optimal way. In the first instance, it must be possible for an advantageous series connection of a larger number of collectors to take place, but also, if desired, a parallel connection, for example of such series of collectors connected in series. Finally, the invention shall make a gentle placement of collectors in the ground possible with far-reaching adaptation to possible obstacles, such as rocks, rocks and objects that are in the ground, such as pipelines, by giving the collector various shapes.

Dessa syftemål förverkligas enligt uppfinningen genom att en kollektor av det inled- ningsvis beskrivna slaget i huvudsak är så beskaffad, som anges i den kännetecknan- de delen av patentkravet 1. 526 291 Ytterligare kännetecken av och fördelar med uppﬁnningen framgår av följande beskrivning under hänvisning till bifogade ritningar, som föreställer några före- dragna, dock ej begränsande utföringsexempel av uppﬁnningen. I detalj föreställer: Fig 1 a) - d) en kollektor enligt uppﬁnningen sedd framifrån, uppifrån, från sidan och i perspektiv uppifrån, framifrån och från sidan, Fig 2 a) - d) motsvarande vyer av ett böjpar enligt uppfinningen inkluderande de båda böjama förenande förbindningsmedel och Fig 3 a) - d) motsvarande vyer av ett motsvarande böjpar enligt uppﬁnningen, vilket även inkluderar en de båda böjama med varandra förbindande luftningskanal.These objects are realized according to the invention in that a collector of the type described in the introduction is essentially as described in the characterizing part of claim 1. 526 291 Further features and advantages of the invention appear from the following description with reference to attached drawings, which represent some preferred, but not limiting embodiments of the invention. In detail: Fig. 1 a) - d) a collector according to the invention seen from the front, from above, from the side and in perspective from above, from the front and from the side, Fig. 2 a) - d) corresponding views of a bending pair according to the invention including the two bends connecting connecting means and Fig. 3 a) - d) corresponding views of a corresponding bending pair according to the invention, which also includes an aeration channel connecting the two bends to each other.

En kollektor enligt uppﬁnningen är i sin helhet betecknad med 1. Den består företrä- desvis av plast och innefattar ett större antal sinsemellan parallella rör 2 med företrä- desvis relativt stor ytterdiameter, nämligen cza 40 mm, i ett föredraget utförande.A collector according to the invention is in its entirety denoted by 1. It preferably consists of plastic and comprises a larger number of mutually parallel pipes 2 with preferably a relatively large outer diameter, namely about 40 mm, in a preferred embodiment.

Rörens längd kan i ett typfall uppgå till 1 - 3 m, företrädesvis cra 2 m, och avståndet mellan närbelägna rörs mittaxlar 5 - 20 cm, företrädesvis cza 10 cm. Ett godtyckligt antal rör, t ex mellan 10 och 25, kan bilda en kollektor, företrädesvis i ett gemensamt plan, vilket underlättar både tillverkning, lagring och transport samt en senare för- läggning i mark eller vatten.The length of the pipes can typically amount to 1 - 3 m, preferably about 2 m, and the distance between adjacent pipes' central axes 5 - 20 cm, preferably about 10 cm. An arbitrary number of pipes, for example between 10 and 25, can form a collector, preferably in a common plane, which facilitates both manufacture, storage and transport as well as a later placement in soil or water.

Närbelägna rörändar är i regel förenade med varandra genom två t ex stumt mot varandra resp nämnda rörändar stötande 90°-böjar 3. Ett så erhållet förband ﬁxeras lämpligen genom svetsning. På ingångs- och utgångssidan är anslutningsrör 4 resp 5 lämpligen anordnade i samma böjrad, där det givetvis bara ﬁnns en 90°-böj 3 för att förbinda det yttersta kollektorröret med nämnda anslutning. Anslutningsrören är lämpligen så långa, att två med sina resp anslutningsrör till varandra angränsande 526 291 4 seriekopplade kollektorer kan förbindas genom konventionella rörkopplingar. Vid parallellkoppling förbindes aktuella anslutningsrör med en till en vännepump ledande grenrörskoppling på här ej visat, i och för sig känt sätt.Adjacent pipe ends are generally connected to each other by two, for example, mutually mutually abutting 90 ° bends 3 abutting each other, respectively. On the inlet and outlet side, connecting pipes 4 and 5, respectively, are suitably arranged in the same bending row, where of course there is only a 90 ° bend 3 for connecting the outermost collector pipe to said connection. The connecting pipes are suitably so long that two collectors connected in series with their respective connecting pipes can be connected by conventional pipe connections. In the case of a parallel connection, the relevant connection pipes are connected to a branch pipe connection leading to a friend pump in a manner not shown here, known per se.

Trots att det är mest närliggande att här använda 180°-böjar, uppnås genom användan-de av 90°-böjar möjligheten till utfominingen av två 90°-böjar som ett spegelvänt par i ett stycke tillsammans med ett de båda böjama förenande förbindningsmedel 6, företrädesvis i nivå med det yttersta området av de böjskänklar 7, som skall anslutas till motsvarande, angränsande böjskänklar 7.Although it is most probable to use 180 ° bends here, by using 90 ° bends the possibility of the formation of two 90 ° bends is achieved as a mirror-inverted pair in one piece together with a connecting means 6 connecting the two bends. preferably at the level of the outermost region of the bending legs 7 to be connected to the corresponding, adjacent bending legs 7.

Förbindningsmedlen 6 till de böjar, som skall anordnas nederst i en kollektor, kan ut- formas i enlighet med vad som visas i ﬁg 2, där förbindningsmedlet är stavliknande, ev med profilen av ett rör, där dock minst ett avsnitt 8, företrädesvis ett centralt mel- lan ansatserna av nämnda böjskänklar 7 resp sluten av de till böjskänklarna 7 ledande krökningama beläget avsnitt, är försett med en böjningsanvisning, t ex i form av en hopklämning eller arman tjockleksreducering 9, vilken lämpligen är spegelsymme- trisk tillsammans med böjparet i övrigt. På så sätt främjas en veckning runt avsnittet 8 med böjamas 3 röranslutningsskänklar 10 närmande sig varandra utmed cirkelbågfor- miga rörelsebanor med den genom avsnittet 8 gående symmetriaxeln 11 som sväng- ningsaxel. Är förbindelsemedlet 6 ett rör, så föreligger avsnittet 8 lämpligen i form av en det inre rörtvärsnittet utplånande eller åtminstone reducerande hopklänming, sär- skilt om röret kommunicerar med böjamas inre 12.The connecting means 6 to the bends to be arranged at the bottom of a collector can be designed in accordance with what is shown in ﬁ g 2, where the connecting means is rod-like, possibly with the profile of a pipe, where however at least one section 8, preferably a central between the shoulders of said bending legs 7 or closed by the sections located leading to the bending legs 7, is provided with a bending instruction, for example in the form of a clamping or other thickness reduction 9, which is suitably mirror-symmetrical together with the bending pair in general. In this way, a fold is promoted around the section 8 with the pipe connection legs 10 of the bends 3 approaching each other along circular arcuate paths of movement with the axis of symmetry 11 passing through the section 8 as the pivot axis. If the connecting means 6 is a pipe, the section 8 is suitably in the form of a flattening or at least reducing clamping of the inner pipe cross-section, especially if the pipe communicates with the inner 12 of the bends.

Den i ﬁg 3 visade utformningen är avsedd för placering överst i en kollektor, där det finns risk för bildande av luftfickor. I detta fall är förbindelsemedlet 6 ett med böjar- nas inre 12 kommunicerande rör. Man kan även här tänka sig en hopklänming eller liknande 9, dock utan att en genom röret sig sträckande luftningskanal 13 utplånas.The design shown in Figure 3 is intended for placement at the top of a collector, where there is a risk of air pockets forming. In this case, the connecting means 6 is a tube communicating with the inner 12 of the bends. Here, too, a clamp or the like 9 is conceivable, but without an aeration channel 13 extending through the pipe being erased.

En sådan kollektor kan relativt enkelt, snabbt och billigt färdigt masstillverkas på fa- brik. Eftersom den företrädesvis är helt plan, kan den på ett optimalt utrymmesspa- 526 291 rande sätt lagras och transporteras. Förbindningsmedlen garanterar kollektoms principiella form, möjliggör emellertid problemlösa forrnanpassningar vid t ex förläggning i mark. Således kan en kollekor enligt uppfinningen böjas runt en stor sten eller något annat hinder i marken. Förläggning i marken kan ske med hjälp av en grävmaskin med minimal skopbredd, exempelvis såsom är brukligt vid nedgrävning av rörledningar. Ett större antal, t ex 6 - 10 kollektorer kan seriekopplas efter varandra, varvid de överst belägna anslutningarna medger god åtkomlighet vid montering och ev senare kontroll. Den grävda fåran för nedsänkning av kollektorema kan vara krokig, ja rentav sicksackliknande, om så erfordras eller önskas.Such a collector can be mass-produced in a factory relatively easily, quickly and cheaply. Since it is preferably completely flat, it can be stored and transported in an optimal space-saving manner. The connecting means guarantee the principle shape of the collector, however, enables problem-free form adjustments in, for example, placement in the ground. Thus, a collector according to the invention can be bent around a large rock or some other obstacle in the ground. Placement in the ground can be done with the help of an excavator with a minimal bucket width, for example as is usual when burying pipelines. A larger number, eg 6 - 10 collectors can be connected in series one after the other, whereby the top connections allow good accessibility during installation and possible later inspection. The dug groove for immersion of the collectors can be crooked, even zigzag-like, if required or desired.

Ev innesluten luft samlas i de övre böjama i en kollektor och behöver ej tvingas följa kollektorrörens meanderform utan kan genom förbindelsemedlen och deras luftnings- kanaler snabbt och problemlöst passera huvudsakligen rakt och horisontellt från kol- lektoringången till -utgången Härvid garanteras i princip en snabb och fullständig avluftning.Any trapped air collects in the upper bends of a collector and does not have to be forced to follow the meander shape of the collector tubes but can pass quickly and smoothly through the connecting means and their aeration channels mainly straight and horizontally from the collector inlet to the outlet. deaeration.

Förbindningsmedlen med luftningskanaler har viss begränsat böjbarhet, medan förbindningsmedlen utan luftningskanaler lämpligen uppvisar ökad böjbarhet. Det föreligger nämligen större risk för hinder längre ned i marken än högre upp, varför en i sådan uppdelning av egenskapema långtgående motsvarar praktiska förhållanden.The connecting means with aeration channels have a certain limited flexibility, while the connecting means without aeration channels suitably show increased flexibility. Namely, there is a greater risk of obstacles further down in the ground than higher up, which is why such a division of properties largely corresponds to practical conditions.

Uppﬁnningen är inte begränsad till ovan beskrivna och/eller på bifogade ritningar visade utföranden, vilka endast skall betraktas som exempel, som kan modiﬁeras och kompletteras på godtyckligt sätt inom ramen för uppfinningstanken och följande patentkrav. Således kan man även tänka sig utgå från 180°-böjar, som är försedda med ett förbindelsemedel, ett riktat åt varje håll, som t ex är hälften så långt som hela det färdiga förbindelsemedlet. I stället för förening av två 90°-böjar till en 180°-böj förenar man i detta fall de båda mot varandra stötande förbindningsmedelhalvoma med varandra, t ex genom svetsning. Förbindelsemedelshalvoma kan också tillverkas något längre och med olika diametrar, så att man kan skjuta de mötande ändarna över 526 291 varandra, vilket öppnar för möjligheten till sammanklistring. Man kan även tänka sig att i det förra fallet förena de tillsammans tillverkade 90°-böjarna genom en vägg, hinna e dyl, vars övre avslutning bildas av förbindelsemedlet.The invention is not limited to the embodiments described above and / or shown in the accompanying drawings, which are to be considered as examples only, which can be modified and supplemented in any way within the scope of the inventive concept and the following claims. Thus, it is also conceivable to start from 180 ° bends, which are provided with a connecting means, one directed in each direction, which is, for example, half as far as the entire finished connecting means. Instead of joining two 90 ° bends to a 180 ° bend, in this case the two abutting connecting means halves are joined together, for example by welding. The connecting means halves can also be manufactured slightly longer and with different diameters, so that the facing ends can be pushed over each other, which opens up the possibility of gluing together. It is also conceivable that in the former case the 90 ° bends co-manufactured are joined by a wall, membrane, etc., the upper end of which is formed by the connecting means.

Trots att en plan tillverknings- och företrädesvis även förläggningsforrn torde vara att föredra, möjliggör uppfinningen en tillverkning och/eller förläggning i rundad eller sicksackform. Särskilt i det senare fallet kan det finnas olika utformade böjningsan- visningar i förbindningsmedlen möjliggörande exempelvis upp till 90° svängda av- snitt av t ex 2 - 4 rör åt gången relativt varandra, dvs 2 - 4 rör bildar en plan del åt gången, vilken sedan är svängd upp till 90° relativt de angränsande delama. Det skall även nämnas, att rören elastiskt kan böjas isär utmed en längre central del, t ex runt vissa hinder, eftersom det mellan böjarna på varje sida inte ﬁnns några rörens rörlig- het inskränkande medel. Särskilt de nedre böjama kan alternativt förses med förbind- ningsmedel i fonn av gångjärn, leder e dyl. särskilt i form av öronliknande, från rör- anslutningsskänklarna 10 utskjutande axeltappförsedda han- och hålförsedda honde- lar (ej visade), vilka kan knäppas samman till ett hållbart förband, som är längstgåen- de böjlig till att anta praktiskt taget vilken form som helst. Nämnda hål och axeltap- par ligger i symmetriaxeln l 1.Although a plan of manufacturing and preferably also a form of installation should be preferred, the invention enables a manufacture and / or installation in a rounded or zigzag shape. Especially in the latter case, there may be different designed bending instructions in the connecting means enabling, for example, up to 90 ° curved sections of, for example, 2 - 4 pipes at a time relative to each other, ie 2 - 4 pipes form a flat part at a time, which then is pivoted up to 90 ° relative to the adjacent parts. It should also be mentioned that the pipes can be elastically bent apart along a longer central part, for example around certain obstacles, since there are no means of restricting the mobility of the pipes between the bends on each side. The lower bends in particular can alternatively be provided with connecting means in the form of hinges, joints and the like. particularly in the form of ear-like, male and perforated dogs (not shown) projecting from the pipe connection legs 10, which can be fastened together to form a durable bandage which is elongated at long last to assume practically any shape. Said holes and shaft journals lie in the axis of symmetry l 1.

Claims

10 15 20 25 526 291 7 Patent claims

A collector (1) for connection to a heat pump, comprising a number of mutually at least substantially parallel pipes (2), which in a meander-like manner are connected in pairs to each other by alternating 180 ° bends located at one and the other collector end (3), and there are means (6) for connecting the pipes to each other, characterized in that the connecting means (6) connect adjacent bends (3) to each other, and that these connecting means at the top of a collector comprise the interior of the bends (12) interconnecting ventilation ducts (13).

Collector according to Claim 1, characterized in that the bends (3), when applied to the pipes, are designed as 90 ° bends with one 90 ° bend forming a 180 ° bend half to a 180 ° bend and the second 90 ° bend forming a 180 ° bend half to an adjacent 180 ° bend, and said connecting means (6) connecting said 90 ° bend (3) to each other.

A collector according to claim 1 or 2, characterized in that said 180 ° and 90 ° bends (3) are made in one piece with the associated connecting means (6).

A collector according to any one of claims 1 - 3, characterized in that the collector (1) consists of plastic and comprises a larger number of mutually parallel pipes (2) with preferably a relatively large outer diameter, namely about 40 mm, that the length of the tubes preferably amounts to 1 - 3 m, preferably about 2 m, and the distance between adjacent tubes central axes 5 - 20 cm, preferably about 10 cm, that an arbitrary number of tubes, e.g. between 10 and 25, forms a collector, preferably in a common plane. 10 15 20 25 30 526 291 s

Collector according to one of Claims 1 to 4, characterized in that adjacent pipe ends are generally connected to one another by two, for example, mutually mutually abutting or said pipe ends abutting 90 ° bends (3), that such a connection of pipes and 90 ° bends are preferably fixed by welding, that there are connecting pipes (4 and 5, respectively) on the inlet and outlet side, which are suitably arranged in the same bend, a 90 ° bend (3) connecting the outermost the collector pipe with said connection, that the connection pipes are suitably so long that two collectors connected in series with their respective connecting pipes can be connected by conventional pipe connections or that in connection with parallel connection current connection pipes are connected to a branch pipe connection leading to a heat pump.

Collector according to one of Claims 1 to 5, characterized in that when 90 ° bends are used, these are arranged / manufactured as a mirror-inverted pair in one piece together with a dry bonding means connecting the two bends ( 6), preferably at the level of the outermost region of the bending legs (7) to be connected to the corresponding, adjacent bending legs (7).

Collector according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the connecting means (6) to the bends to be arranged at the bottom of a collector are rod-like, possibly with the profile of a pipe, where, however, at least one section ( 8), preferably a central section, is provided with a bending instruction, for example in the form of a clamp or other thickness reduction (9), which is suitably mirror-symmetrical together with the bending pair in general to allow / promote a folding around the section (8) with the pipe connection legs (10) of the bends (3) approaching each other along circular arcuate paths of movement with the axis of symmetry (1 l) passing through the section (8) as the pivot axis, and that in the design of the connecting means (6) as a pipe section (8 ) is suitably present in the form of a flattening or at least reducing squeezing of the inner pipe cross-section, in particular if the pipe communicates with the interior of the bends (12). 10 15 20 25 30 526 2991

Collector according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the collector is intended for complete mass production at the factory, preferably in a planar form, the connecting means being intended to guarantee the principal shape of the collector by enabling pre-adaptations in, for example, installation. in the ground, eg bending around obstacles in the ground, that placement in the ground is intended to take place with the aid of an excavator with a minimum bucket width, that a larger number, eg 6 - 10 collectors are intended to be arranged in preferably series-connected form one after the other with connections located at the top to allow good accessibility during installation and possible later inspection.

Collector according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the connecting means with aeration channels have a certain limited flexibility, while the connecting means without aeration channels suitably have increased flexibility.

10. A collector according to any one of claims 1 to 9, characterized in that 180 ° bends are starting parts in the manufacture of the collector, each of which is provided with a connecting means, one directed in each direction, which is, for example, half as long as the whole the finished connecting means, that two abutting connecting means halves are connectable to each other, for example by welding, or by the connecting means halves having a slightly greater length and having different diameters, so that the facing ends can be pushed over each other and possibly glued together, and / or that in the case of 90 ° bends as starting parts these are also connected to each other by a wall, membrane or the like, the upper end of which is formed by the connecting means, and / or that there are differently designed bending instructions in the connecting means enabling, for example, up to 90 ° sections of eg 2 - 4 pipes at a time relative to each other, ie with 2 - 4 pipes forming a flat part at a time, which is intended to be swung up to 90 ° relative to the adjacent parts and / or that in particular the lower bends are provided with connecting means in the form of hinges, joints or the like, in particular in the form of ear-like, projecting male and perforated female parts projecting from the pipe connection legs (10), which are intended to be buttoned together into a durable, elongate flexible joint, where the axis of symmetry (1 1) passes through said holes and shaft pins.