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Dokumentenidentifikation DE3427369C2 30.08.1990
Titel Absorberplatte zur Wärmegewinnung oder Kälteerzeugung, insbesondere für einen Sonnenkollektor, ein Energiedach, einen Energiezaun, eine Kühlvorrichtung oder dergleichen, und Verfahren zu ihrer Herstellung
Anmelder Müller, Friedrich, 7180 Crailsheim, DE
Erfinder Müller, Friedrich, 7180 Crailsheim, DE
Vertreter Lauw, R., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 20.07.1984
DE-Aktenzeichen 3427369
Offenlegungstag 21.02.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.08.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.08.1990
IPC-Hauptklasse F28F 1/20
IPC-Nebenklasse B21D 53/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Absorberplatte zur Wärmegewinnung oder zur Kälteerzeugung, insbesondere für einen Sonnenkollektor, ein Energiedach, einen Energiezaun, eine Kühlvorrichtung oder dergleichen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Absorberplatte.

Absorberplatten dieser Art sind bekannt. Beispielsweise werden stranggepreßte Profillamellen aus Aluminium mit gleichzeitig angeformten Vorrichtungen zur Halterung der Rohrleitungen und zur Wärmeübertragung vom Absorberblech zur Rohrleitung verwendet. Diese Rohrleitungen sind jedoch im Querschnitt kreisförmig und werden in ihrer Gebrauchslage durch Verformen der Haltevorrichtungen gesichert. Der Kontakt zwischen der Rohrleitung und der Haltevorrichtung des Absorberblechs bzw. des stranggepreßten Profils ist allerdings sehr mangelhaft. Schon kleinste notwendigerweise vorzusehende Fertigungstoleranzen der Rohrleitung und/oder des Absorberblechs oder gar Abweichungen hiervon verhindern einen vollkommenen Kontakt zwischen der Rohrleitung und ihrem Trägerblech schon während der Werkstattfertigung, was also schon von Anfang an eine mangelhafte und damit nicht optimale Wärmeübertragung an der Nahtfläche bzw. an den Berührungsflächen zwischen Trägerblech und Rohrleitung zur Folge haben muß.

Um eine wirklich intensive Verbindung zwischen Rohrleitung und Trägerblech zu erzielen, müßte die Rohrleitung in den Aufnahmeteil des Trägerbleches eingelötet werden, was einen erheblichen finanziellen Fertigungsaufwand darstellt. Aus diesem Grunde geht man vielfach dazu über, die Rohrleitung nicht mehr an ihrem Trägerblech anzulöten, sondern lediglich eine Wärmeleitpaste zwischen diesen einzubringen, deren Wirkung jedoch erfahrungsgemäß nicht sehr lange anhält.

Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungen von Rohrleitung und Trägerblech bei Verwendung unterschiedlicher Materialien und/oder Materiallängen dehnen sich die einzelnen Teile des Absorbers bei Betrieb derart unterschiedlich, daß sich ihr erwünschter inniger Kontakt infolge Abriebs und Materialermüdung fortschreitend lockert und damit verschlechtert. Darüber hinaus kann der nun nicht mehr vorhandene innige Kontakt zwischen der Rohrleitung und dem Absorberblech auch dazu führen, daß bei Verwendung unterschiedlicher Materialien wegen ihrer unterschiedlichen Potentiale an den Nahtflächen Korrosion auftritt.

In der US-PS 28 23 016 ist beispielsweise eine Absorberplatte zur Wärmegewinnung mit an dieser angeordneten Rohrleitungen beschrieben, die mittels zweier an der Absorberplatte im Abstand voneinander angeordneter, längs derselben verlaufender, die Wärmeübertragung bewirkender Haltebacken in ihrer Gebrauchslage gesichert sind, wobei die Wandung einer zwischen den Wirkflanken der Haltebacken angeordneten, im Querschnitt ursprünglich elliptischen, eiförmigen oder birnenförmigen Rohrleitung durch eine Druckkraft verformt fest und lückenlos an den Wirkflanken der Haltevorrichtung anliegt. Die beiden Haltebacken sind mit einer lichten Weite versehen, deren Querschnitt kreisrund ist. Ein vorher querschnittlich ovales Rohr wird mittels eines Werkzeugs zwischen den beiden Haltebacken so verformt, daß es nach seiner Verformung zwar fest und lückenlos an den Wirkflanken der Haltevorrichtung anliegt, jedoch selbst kreisförmigen Querschnitt aufweist. Trotz weiterer Druckausübung auf die Rohrwandung erhält diese keinen anderen, von der Kreisform abweichenden Querschnitt. Eine "Nachverformungs-Reserve" ist hier weder vorhanden noch vorgesehen. Dies wird als sehr nachteilig empfunden. Im Laufe der Zeit, insbesondere infolge von Wärme- und/oder Druckschwankungen des durch das Rohr hindurchströmenden Druckmediums und infolge der Außentemperaturen ist nicht zu verhindern, daß sich der feste Sitz des Rohrs zwischen den es haltenden Haltebacken lockert, so daß sich die Berührungsflächen zwischen Rohr und Haltebacken verringern und der Wärmeübergang zwischen den Haltebacken und dem Rohr verschlechtert. Dieses Problem läßt sich bei der Haltebacken- Rohr-Konfiguration des Gegenstandes der vorstehend genannten Druckschrift nicht befriedigend lösen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Absorberplatte zur Wärmegewinnung der eingangs genannten Art mit an dieser mittels Haltebacken angeordneten Rohrleitungen zu schaffen, wobei die Haltebacken und die Rohrleitungen zur Erzielung eines möglichst optimalen Wärmeübergangs an möglichst großen gegenseitigen Berührungsflächen innig miteinander in Kontakt stehen und bleiben, und wobei ein solcher inniger Kontakt gegebenenfalls wiederherstellbar ist, wenn er im Laufe des Wärmegewinnungsbetriebs sich verringert und damit der Wärmeübergang sich verschlechtert haben sollten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sowie ein zweckmäßiges Herstellungsverfahren ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Insbesondere bei Wärmegewinnungsanlagen mit Absorberplatten, deren Rohrleitungen mit einem unter hohem Druck stehenden Fluid durchströmt werden, findet praktisch ständig eine "Nachbesserung" der Formgebung der Rohrwandungen statt, wobei die ursprünglich im Querschnitt elliptische oder ovale Rohrleitung das Bestreben hat, sich zu runden. Da der zwischen den beiden Haltebacken gebildete Freiraum ebenfalls einen Querschnitt von elliptischer oder ovaler Form aufweist, ist hier der im Querschnitt runde "Idealzustand" noch nicht erreicht, so daß die Rohrleitung zwischen diesen Haltebacken nach wie vor das Bestreben hat, eine im Querschnitt runde Form einzunehmen, wenn sie mit einem Medium hohen Drucks gefüllt oder durchströmt ist.

Infolge der im Bereich der Hauptscheitel des elliptischen Querschnitts der Rohrleitung vorhandenen höheren Materialfestigkeit hat die Rohrleitung das Bestreben, sich im Bereich der Nebenscheitel wegen der dort vorhandenen geringeren Materialfestigkeit radial nach außen auszuweiten. Dies hat zur Folge, daß sich die Rohrleitung etwa nicht in Richtung zur Öffnung zwischen den beiden sie halternden Haltebacken hin ausweitet, sondern sich in Richtung der beiden Nebenscheitel weitet.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Absorberplatte besteht vor allem darin, daß Fertigungstoleranzen oder Abweichungen hiervon bei Rohrleitung bzw. Absorberblech in bezug auf die Güte des Kontakts zwischen Absorberblech und Rohrleitung und damit auf den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zwischen diesen Teilen keine nachteilige Rolle mehr spielen, da etwaige Abweichungen bezüglich der Formgenauigkeit von Absorberblech und/oder Rohrleitung durch die nachträgliche Verformung der Wandung der Rohrleitung ausgeglichen werden. Die gemäß der Erfindung vorgesehene Verformung der Rohrleitung erfolgt eben solange, bis sich deren Wandung an die Wirkflanken der Haltevorrichtung fest und lückenlos anpreßt, wobei die ovale Querschnittsform im Verhältnis zum Rohrinhalt eine große Wärmeübertragungsfläche zwischen der Haltevorrichtung und Rohrleitung ergibt.

Die Aufrechterhaltung eines guten Kontaktes zwischen Haltevorrichtung und Rohrleitung und damit einer guten Wärmeübertragung zwischen denselben wird zusätzlich durch das in der Rohrleitung zirkulierende, unter hydraulischem Betriebsdruck stehende Betriebsmedium unterstützt, das die Wandung der Rohrleitung an die abgeflachten Stellen der Wirkflanken der Haltevorrichtung, zumindest während der Betriebszeit der Absorberanlage, gleichmäßig anpreßt und auf diese Weise eine optimale Wärmeübertragung ermöglicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein nach dem Stand der Technik hergestelltes Absorberblech mit angeformter Haltevorrichtung und einer an dieser angebrachten, im Querschnitt kreisförmigen Rohrleitung;

Fig. 2 ein gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hergestelltes Absorberblech mit angeformter Haltevorrichtung und einer an dieser angebrachten, im Querschnitt elliptischen Rohrleitung;

Fig. 2a einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Absorberplatte bzw. ein Absorberblech mit zwei Haltebacken in vergrößerter Darstellung.

Fig. 3 eine Haltevorrichtung mit elliptischer Rohröffnung nach Fig. 2 in vergrößerter Darstellung, wobei der Querschnitt einer daran anzuordnenden Rohrleitung vor ihrer Montage gestrichelt gezeichnet ist;

Fig. 4 eine Darstellung der mittels einer Stanze bewirkten Verformung der Rohrleitung aus ihrer in Fig. 3 gestrichelt gezeichneten Lieferform in ihre in Fig. 2 mit durchgehender Linie gezeichnete Gebrauchsform;

Fig. 5 eine Darstellung der mittels hydraulisch erzeugten Innendrucks eines Druckmediums bewirkten Verformung der Rohrleitung aus ihrer in Fig. 3 gestrichelt gezeichneten Lieferform in ihre in Fig. 2 mit durchgehender Linie gezeichnete Gebrauchsform;

Fig. 6 ein gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung hergestelltes Absorberblech mit angeformter Haltevorrichtung und einer an dieser angebrachten, im Querschnitt birnen- oder kegelförmigen Rohrleitung;

Fig. 7 eine Haltevorrichtung mit birnen- oder kegelförmiger Rohröffnung nach Fig. 6 in vergrößerter Darstellung mit einer in diese eingeführten Rohrleitung entsprechenden Querschnitts;

Fig. 8 eine Darstellung der mittels einer Stanze bewirkten Verformung der Rohrleitung gemäß Fig. 7 in ihre Gebrauchslage;

Fig. 9 eine Darstellung der mittels hydraulisch erzeugten Innendrucks eines Druckmediums bewirkten Verformung der Rohrleitung gemäß Fig. 7 in ihre Gebrauchslage;

Fig. 10 ein gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung hergestelltes Absorberblech in Lieferform, wobei die beiden seitlich der Haltevorrichtung verlaufenden Blechteile auf Seiten der Haltevorrichtung konkav gewölbt sind;

Fig. 11 das Absorberblech gemäß Fig. 10 vor Montage der Rohrleitung, wobei es durch Biegekräfte in angegebener Pfeilrichtung im elastischen Bereich derart verformt wird, daß die Rohrleitung leicht in die Haltevorrichtung eingeführt werden kann;

Fig. 12 das Absorberblech gemäß Fig. 10 nach erfolgter Montage der Rohrleitung, wobei es nach Ende des in Fig. 11 gezeigten Biegevorgangs seine Gebrauchslage einnimmt, in der die beiden Haltebacken der Haltevorrichtung an der Rohrleitung federnd anliegen;

Fig. 13 ein gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung hergestelltes Absorberblech und eine daran angebrachte, im Querschnitt elliptische Rohrleitung, deren Hauptachse zur Absorberblechebene etwa parallel verläuft, und die mittels eines sie übergreifenden Bügels und lösbarer Befestigungsmittel am Absorberblech befestigt wird;

Fig. 14 eine der Fig. 13 entsprechende Anordnung der Rohrleitung an einem Absorberblech, wobei die Rohrleitung mittels eines beidseitig am Absorberblech zu befestigenden Haltebügels an diesem in Gebrauchslage gesichert ist;

Fig. 15 einen Teilausschnitt aus einem Absorberblech mit einer daran angebrachten Rohrleitung mit an dieser ausgebildeten länglichen Eindrückungen;

Fig. 16 ein Stück einer Rohrleitung mit an dieser ausgebildeten punktförmigen Eindrückungen;

Fig. 17 ein Stück einer Rohrleitung mit einem in dieser in Gebrauchslage angeordneten gewendeltem Blechstreifen, in dem Löcher ausgestanzt sind, und

Fig. 18 ein Stück einer Rohrleitung mit an deren Innenwand angeordneten erhabenen Stegen od. dgl., die in Längsrichtung der Rohrleitung gewendelt sind.

Ein in Fig. 1 gezeigtes herkömmliches Absorberblech 1 weist eine Haltevorrichtung 2 mit zwei Haltebacken 3, 4 auf, zwischen denen eine im Querschnitt üblicherweise kreisförmige Rohrleitung 5 gehaltert wird. Die Güte der Wärmeübertragung vom Absorberblech 1 auf das in der Rohrleitung 5 enthaltene Betriebsmedium 6 hängt von der Intensität des Kontaktes zwischen denselben ab. Demzufolge sollte die Rohrleitung 5 so fest wie möglich zwischen den beiden Haltebacken 3, 4 der Haltevorrichtung 2 eingeklemmt sein. Dieses ist jedoch aus vielen Gründen leider nicht immer gewährleistet beziehungsweise kann sich im Laufe der Zeit so verschlechtern, daß von einem innigen Kontakt zwischen den die Wärmeübertragung bewirkenden Flächen kaum mehr gesprochen werden kann. Insbesondere eine nachträgliche Verbesserung und/oder Nachbesserung eines mangelhaften Kontaktes zwischen einer im Querschnitt kreisförmigen Rohrleitung und dens Wirkflanken der Haltebacken 3, 4 der Haltevorrichtung 2 ist praktisch nicht möglich. Durch die nach bekanntem Verfahren hergestellte Absorberanordnung kann eine optimale Wärmeübertragung von einem Absorberblech 1 auf das Betriebsmedium 6 keinesfalls erzielt werden.

Fig. 2 zeigt nun eine erste Ausführungsform der Erfindung, wonach ein Absorberblech 11 eine Haltevorrichtung 12 mit zwei Haltebacken 13, 14 aufweist, deren Wirkflanken im Querschnitt die Form einer Ellipse zur Aufnahme einer im Querschnitt ebenfalls elliptischen Rohrleitung 15 aufweist, in welcher ein Betriebsmedium 16 enthalten ist.

Fig. 2a zeigt in vergrößerter Darstellung und im Querschnitt eine erfindungsgemäße Absorberplatte bzw. ein Absorberblech 11, 21, 31. Die Absorberplatte bzw. das Absorberblech 11, 21, 31 weist zwei Haltebacken 13, 23, 33/14, 24, 34 auf, die einen im Querschnitt ovalen Freiraum begrenzen bzw. umschließen, wobei sie an der der Absorberplattenfläche abgewandten Seite zwischen sich eine Öffnung aufweisen, durch die eine ovale Rohrleitung 15, 25, 35 einführbar bzw. eingepaßt ist. In Gebrauchslage füllt die Rohrleitung 15, 25, 35 den Freiraum zwischen den beiden Haltebacken 13, 23, 33/14, 24, 34 formschlüssig aus.

Der ovale Freiraum ist so angeordnet, daß die beiden Hauptscheitel H&sub1;, H&sub2; in der Symmetrieebene E der Absorberplatte bzw. des Absorberblechs 11, 21, 31 und die beiden Nebenscheitel N&sub1;, N&sub2; in einer zur Absorberplattenebene parallelen und zur Symmetrieebene E der Absorberplatte bzw. des Absorberblechs 11, 21, 31 rechtwinkelig verlaufenden Ebene R liegen bzw. angeordnet sind.

Wie in Fig. 3 in vergrößerter Darstellung verdeutlicht wird, kann als Vormaterial eine Rohrleitung 15 verwendet werden, die nicht nur eine von der Kreisform abweichenden elliptischen Querschnitt aufweist, sondern deren elliptischer Querschnitt auch vom elliptischen Querschnitt der Wirkflanken der Haltevorrichtung 12 abweicht. Beispielsweise habe die angelieferte Rohrleitung 15 einen im Vergleich zum Ellipsenquerschnitt der Wirkflanken der Haltevorrichtung 12 flacheren Ellipsenquerschnitt, wie durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist. Diese Querschnittsabweichung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur möglich, sondern geradezu gewollt. Dadurch kann die Rohrleitung von unten oder durch die Öffnung der Haltevorrichtung in diese eingebracht werden, was besonders bei gebogenen Rohrleitungen von mehreren Metern Länge wichtig ist.

Durch nachträgliche Druckbeaufschlagung auf die solchermaßen vorgeformte Rohrleitung 15 kann deren Querschnitt vollkommen an den vorgegebenen Querschnitt der Wirkflanken der Haltevorrichtung 12 angepaßt werden, wie in den nachfolgenden Fig. 4 und 5 gezeigt ist.

Die Rohrleitung kann weiterhin unter Druck im Querschnitt über den ursprünglichen Querschnitt der Haltevorrichtung hinaus erweitert werden. Dies hat zur Folge, daß die Haltevorrichtung etwas auseinandergedrückt wird, und ein stetiger Druck zwischen Haltevorrichtung und Rohrleitung entsteht, der eine optimale Verbindung beider Teile ermöglicht.

Dehnt sich nun die Rohrleitung auf Grund von Wärmeentwicklung stärker aus, so hat dies zur Folge, daß die Haltevorrichtung den Druck auf die Rohrleitung verstärkt, was die Verbindung weiter verbessert. Verringert sich der Durchmesser der Rohrleitung auf Grund von Abkühlung, so folgen die Wirkflanken der Haltevorrichtung auf Grund des noch vorhandenen Federdrucks dem verringerten Querschnitt der Rohrleitung und drücken weiterhin auf die Rohrleitung, was einen guten Kontakt aufrechterhält.

In Fig. 4 wird die ursprünglich mit sehr flachem Ellipsenquerschnitt angelieferte Rohrleitung 15 mittels einer Stanze 17 in Pfeilrichtung 18 in die Haltevorrichtung 12derart hineingedrückt, daß sich ihre Wandung gleichmäßig an die Wirkflanken der Haltevorrichtung des Absorberblechs 11 anlegt, wie durch die durchgezogene Linie angedeutet ist.

In Fig. 5 ist ein Verfahren demonstriert, wonach die Rohrleitung 15 mit einem Druckmedium 19 gefüllt wird, das mittels einer hydraulischem Pumpe derart unter Druck gesetzt werden kann, daß sich die Rohrleitung 15 in ihrem Bestreben, ihre Ellipsenform einer Kreisform anzunähern, an die von den Wirkflanken der Haltevorrichtung 12 vorgegebene rundere Ellipsenform anlegt, wie durch die durchgezogene Linie gezeigt ist.

Fig. 6 zeigt ein Absorberblech 21 mit einer Haltevorrichtung 22, deren zwischen ihren Haltebacken 23, 24 vorhandene Wirkflanken eine Rohröffnung von birnen- oder kegelförmigem Querschnitt für eine Rohrleitung 25 entsprechenden Querschnitts umschließen.

Fig. 7 zeigt in Vergrößerung einen Ausschnitt aus einer derart geformten Haltevorrichtung 22 mit einer Rohrleitung 25entsprechenden Querschnitts. Dieser Querschnitt weist an seiner Basis etwa kreisförmige Kontur R, an seinen Seitenflanken A&sub1;, A&sub2; eine leicht gebogene Kontur und an seiner Spitze S eine abgerundete Kontur von kleinem Radius auf.

Übt man auf eine Rohrleitung 25 dieses Querschnitts einen Druck aus, so nimmt sie den gleichen Querschnitt, wie den, den die Haltevorrichtung 22 aufweist, ein.

Dieser Druck kann auf die Wandung der Rohrleitung 25 sowohl von außen mittels einer in Pfeilrichtung 28 wirkenden Stanze 27 (siehe Fig. 8) als auch von innen mittels eines auf die Wandung von innen wirkenden, von einer Hydraulikpumkpe unter Druck setzbaren Druckmediums 29 (siehe Fig. 9) erzeugt werden.

Fig. 10 zeigt ein Absorberblech 31 zur Verwendung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das schon beim Walzen mit einer Form hergestellt wird, wobei seine beiden Seitenteile 36, 37 bezüglich seiner die Haltevorrichtung 32 aufweisenden Seite leicht konkav gewölbt sind, wie Fig. 10 zeigt. Dabei weisen die beiden Haltebacken 33, 34 an ihrer Öffnung einen Abstand S&sub1; auf.

Bei Montage einer Rohrleitung 35 werden auf das Absorberblech 31 Kräfte B, C, D ausgeübt, wobei sich letzteres in der in Fig. 11 gezeigten Weise elastisch verformt und sich die Öffnung zwischen den beiden Haltebacken 33, 34 zu einem Abstand S&sub2; erweitert.

Nach Einführung der Rohrleitung 35 in die Haltevorrichtung 32 läßt man nach Unterbrechung der Biegekräfte B, C, D das Absorberblech 31 in die in Fig. 12 gezeigte Lage sich durch seine Eigenelastizität zurückverformen, wonach die beiden Haltebacken 33, 34 nunmehr in den Pfeilrichtungen 38, 39 fest auf die Wandung der Rohrleitung 35 drücken. Hierdurch sowie ggf. durch zusätzlichen Druck auf die Rohrleitung, wie vorstehend anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben, ergibt sich ein inniger Kontakt zwischen der Haltevorrichtung 32 des Absorberblechs 31 und der Rohrleitung 35 und damit eine optimale Wärmeübertragung von jenem zu dieser.

Schließlich zeigen die Fig. 13 und 14 noch einige Varianten der Ausgestaltung einer Haltevorrichtung 42, 52 für eine Rohrleitung 45, 55 an einem Absorberblech 41, 51. Diese kommen insbesondere dann zum Zuge, wenn bauliche Gründe bzw. Platzmangel es erforderlich machen, die elliptischen Querschnitt aufweisenden Rohrleitungen 45, 55 an dem sie tragenden Absorberblech 41, 51 so anzuordnen, daß ihre elliptische Hauptachse zur Achse des Absorberblechs 41, 51 etwa parallel verläuft. Auf diese Weise kann die Absorberabmessung senkrecht zur Plattenebene des Absorberblechs 41, 51 verringert werden. Fig. 14 zeigt eine zweiteilige Haltevorrichtung 52.

Die Erweiterung der Rohrleitung zur optimalen Anlage an den Wirkflanken der Haltevorrichtung könnte außer durch den vorstehend bereits erwähnten Druck auf die Rohrleitung von außen (siehe Fig. 4 und 8) oder durch die vorstehend genannte Möglichkeit einer Druckausübung auf die Wandung der Rohrleitung mittels eines hydraulisch unter Druck setzbaren Druckmediums von innen (siehe Fig. 5 und 9) bewerkstelligt werden. Es bestünde daneben auch noch die Möglichkeit, durch die Rohrleitung ein beispielsweise eiförmiges Metallstück, das die Form des gewünschten Endquerschnitts der Rohrleitung aufweist, in axialer Richtung hindurchzuziehen oder hindurchzudrücken. Dabei muß die Wandung der Rohrleitung lediglich über ihre Elastizitätsgrenze hinaus verformt werden, damit es nach der Verformung die gewollte Form auch beibehält.

Es sei schließlich noch hervorgehoben, daß die birnen- oder kegelförmige Formgebung des Querschnitts einer Haltevorrichtung, wie sie vorstehend anhand der Fig. 6 bis 9 beschrieben wurde, folgende Vorteile aufweist:

Die Rohrleitung dehnt sich nicht an ihrer runden Stelle (R), sondern an ihren bogenförmig gekrümmten Stellen (A&sub1;, A&sub2;). Somit können die beiden Haltebacken 23, 24 auf die sich dehnen wollende Rohrleitung 25 einen entsprechenden Gegendruck ausüben und drücken diese umso fester in den runden Bereich (R) der Aussparung zwischen den beiden Haltebacken 23, 24 hinein und verbessern auf diese Weise die Intentisät des Kontaktes zwischen Absorberblech 21 und Rohrleitung 25 (Fig. 7).

An der am Absorberblech 11 angebrachten Rohrleitung 15 kann an deren in Gebrauchslage freiliegendem Bereich (das heißt im Bereich außerhalb der beiden Haltebacken 13, 14) eine oder mehrere Reihen von länglichen Einkerbungen bzw. Eindrückungen 60 von außen her an der Rohrleitungswand ausgebildet sein. Die zum Rohrinneren hin als längliche Erhebungen in Erscheinung tretenden Buckel sorgen dafür, daß das durch die Rohrleitung 15 hindurchströmende Betriebsmedium 16 zu einer Spiralbewegung verwirbelt und daher in einen Rechts- oder Linksdrall versetzt wird. Auf diese Weise wird der Wärmeübergang zwischen Rohrleitung 15 und Betriebsmedium 16 verbessert. Die Einkerbungen 60 sollten mit ihrer Längsachse zur Mittelachse der Rohrleitung 15 einen Winkel von etwa 45° bilden. Die Einkerbungen 60 sind spitzwinkelig und daher formstabil. Fig. 15.

Anstelle der länglichen Einkerbungen 60 könnte man auch, wie Fig. 16 zeigt, etwa kreisrunde, punktförmige Eindrückungen 70 vorsehen. Hiermit läßt sich zwar kein Rechts- oder Linksdrall erzeugen, aber eine Verwirbelung des Betriebsmediums 16 findet dennoch statt, da dessen Strömung nicht laminar, sondern turbulent erfolgt.

Die Eindrückungen 60, 70 könnten in einem einzigen Stanzvorgang, gleichzeitig mit dem Eindrücken der Rohrleitung 15 zwischen die Haltebacken 13, 14 des Absorberbleches 11, an der Unterseite der Rohrleitung 15 ausgebildet werden. Im Bereich der wärmeübertragenden Flächen zwischen den Haltebacken 13, 14 bleibt die Rohrleitungswand glatt. Nur die im unteren Drittel der Rohrleitung 15 ausgebildeten Einkerbungen 60, 70 erzeugen die gewünschte Verwirbelung des Betriebsmediums 16.

Zur Verbesserung der Wärmeübertragung von der Rohrleitung 15 auf das Betriebsmedium 16 ist eine möglichst hohe Reibung zwischen beiden erforderlich. Diese wird erreicht, indem die Durchlaufgeschwindigkeit des Wärmeträgermediums bzw. Betriebsmittels 16 durch die Rohrleitung 15 möglichst hoch ist. Da jedoch eine zu hohe Durchlaufmenge den Wirkungsgrad des Sonnenkollektors reduzieren würde, ist vorgesehen, in der Rohrleitung 15 ein wendelartig gedrehtes Flachblech 80 einzulegen, wie Fig. 17 zeigt. Das Flachblech 80 bewirkt, daß sich die Wärmeträgerflüssigkeit bzw. das Betriebsmittel 16 in der Rohrleitung 15 um deren Achse herumdreht, was den Wärmeübergang bzw. die Wärmeübertragung verbessert, weil hierdurch die Fließgeschwindigkeit des Betriebsmittels 16 erhöht wird. In dem Flachblech 80 sind Ausstanzungen 90 zur Verwirbelung von 16 vorgesehen. Es ist bekannt, die Rohrleitungswand mit Rillen (ähnlich einem Gewehrlauf) zu versehen, die die Aufgabe haben, die Flüssigkeit axial zu drehen. Der Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, daß an den gezogenen Riefen bzw. Rillen im Rohr dessen Wandstärke geschwächt wird.

Die Wand der Rohrleitung 15 ist daher, innenseitig mit Stegen 100 versehen, die in Achsrichtung der Rohrleitung 15 spiralförmig an der Rohrleitungswand angeordnet sind, aus den vorstehend bereits genannten Gründen. Fig. 18.

Schließlich ist es auch noch möglich, das Einbringen der ovalen Rohrleitung 15 zwischen die Haltebacken 13, 14 des Absorberbleches 11 dadurch zu bewirken, daß die Aluminiumprofile auf sehr hohe Temperatur erhitzt werden, wobei sich der Querschnitt der Öffnung zwischen den Haltebacken 13, 14 vergrößert. Bei dieser hohen Temperatur wird die Rohrleitung 15 eingeführt. Nach Abkühlung der Aluminiumprofile ziehen sich diese zusammen und pressen sich fest an die Rohrleitung 15, was für den Wärmeübergang zwischen Absorberblech 11 und Rohrleitung 15 sehr günstig ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Absorberplatte zur Wärmegewinnung oder Kälteerzeugung, insbesondere für einen Sonnenkollektor, ein Energiedach, einen Energiezaun, eine Kühlvorrichtung oder dgl., mit einem an dieser angeordneten System aus flüssigkeitsdurchströmten Rohrleitungen, die mittels zweier an der Absorberplatte im Abstand voneinander, symmetrisch zueinander angeordneter, längs derselben verlaufender, die Wärmeübertragung bewirkender Haltebacken in ihrer Gebrauchslage gesichert sind, wobei die Wandung einer zwischen den Wirkflanken der Haltebacken angeordneten, im Querschnitt ursprünglich elliptischen, eiförmigen oder birnenförmigen Rohrleitung durch eine Druckkraft verformt fest und lückenlos an den Wirkflanken der Haltebacken anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Haltebacken (13, 23, 33/14, 24, 34) gebildete lichte Querschnitt im wesentlichen die Form einer Ellipse oder eines Ovals aufweist, deren Hauptscheitel (H&sub1;, H&sub2;) in der zwischen den beiden Haltebacken (13, 23, 33/14, 24, 34) angeordneten Symmetrieebene (E) und deren Nebenscheitel (N&sub1;, N&sub2;) in einer zur Absorberplattenebene parallel und zur Symmetrieebene (E) rechtwinklig verlaufenden Ebene (R) angeordnet sind.
  2. 2. Absorberplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Querschnitts der Rohrleitung (15, 25) auf die Form des lichten Querschnitts der Haltevorrichtung (12, 22) derart abgestimmt ist, daß die Rohrleitung (15, 25) auch nach deren Verformung noch einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, der eine spätere weitere Verformung in Richtung auf die Kreisform hin zuläßt.
  3. 3. Absorberplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Lockerung des Kontaktes zwischen der Haltevorrichtung (12, 22) und der Rohrleitung (15, 25) dieser mangelhaft gewordene Kontakt durch wiederholte Druckeinwirkung auf die Rohrleitung (15, 25) wiederherstellbar ist.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung einer Absorberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wonach ein Absorberblech mit einer Rohrleitung unter Druckeinwirkung verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinwirkung auf die Rohrleitung (15, 25) von außen her mittels einer auf die Rohrleitung (15, 25) drückenden Stanze (17, 27) erfolgt.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung einer Absorberplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wonach ein Absorberblech mit einer Rohrleitung unter Druckeinwirkung verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinwirkung auf die Rohrleitung (15, 25) von innen her erfolgt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung 615, 25) mit einem flüssigen oder gasförmigen Druckmedium (19, 29) gefüllt wird, daß das Druckmedium (19, 29) mittels einer Pumpe unter hydraulischen oder pneumatischen Druck von genau dosierbarer Stärke gesetzt wird, und daß hierdurch die Rohrleitung (15, 25) in radialer Richtung nach außen hin so verformt wird, daß sich ihre Wandung fest an den Wirkflanken der Haltevorrichtung (12, 22) anlegt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Rohrleitung (15, 25) in axialer Richtung ein Formstück mit bestimmter Form und Größe hindurchgezogen oder -gedrückt wird, wobei die Wandung der Rohrleitung (15, 25) entsprechend so verformt wird, daß sie sich dicht an die Wirkflanken der Haltevorrichtung (12, 22) anlegt.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absorberblech (31) verwendet wird, dessen seitlich der Haltevorrichtung (32) verlaufenden Blechteile (36, 37) auf der die Haltevorrichtung (32) aufweisenden Seite in ihrer Ruhelage im Querschnitt konkav gewölbt sind, wobei die Wirkflanken der Haltevorrichtung (32) einen geringeren Abstand (S&sub1;) voneinander aufweisen, als in ihrer Gebrauchslage, und daß bei Montage der Rohrleitung (35) an der Haltevorrichtung (32) die Blechteile (36, 37) unterhalb der Elastizitätsgrenze elastisch derart verformt werden, daß sie etwa geradlinig zueinander fluchten, wobei infolge Auseinanderspreizens der Haltevorrichtung (32) der Abstand (S&sub2;) der Wirkflanken der Haltevorrichtung (32), insbesondere im Bereich ihrer Öffnung, derart vergrößert wird, daß zwischen diese die Rohrleitung (35) eingeführt werden kann, und wonach die Wirkflanken der Haltevorrichtung (32) sich an die Wandung der Rohrleitung (35) federnd anlegen.






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