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DE1926187A1 - Waermeaustauschelement aus Werkstoffen mit geringer Waermeleitfaehigkeit und Festigkeit - Google Patents

Waermeaustauschelement aus Werkstoffen mit geringer Waermeleitfaehigkeit und Festigkeit

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DE1926187A1
DE1926187A1 DE19691926187 DE1926187A DE1926187A1 DE 1926187 A1 DE1926187 A1 DE 1926187A1 DE 19691926187 DE19691926187 DE 19691926187 DE 1926187 A DE1926187 A DE 1926187A DE 1926187 A1 DE1926187 A1 DE 1926187A1
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Germany
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heat exchange
exchange element
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SCHOELL DR ING GUENTER
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Description

P K U t H S Ml H DR.- ING. Ii. M.'IOU
FO R i C. H U N Ci :> L Λ U U K. A T U K. 1 U .M * U H
ANGEWANDTE »ARMEHChNU
Wärmeaustauschelement aus Werkstoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit
Die Erfindung betrifft ein Wärmeaustauschelement zur wirtschaftlichen Übertragung von Wärmeströmen bis zur
2 Größenordnung von etwa 1000 kcal/m h, wobei Werkstoffe, insbesondere Kunststoffe verwendet werden können, deren Wärmeleitfähigkeit und deren Temperaturfestigkeit (letztere bezogen auf etwa 100 grd) beide etwa 100 mal kleiner sind als die von Metallen, welche seither ausschliesslich zum Aufbau solcher Wärmeaustauschelemente verwendet worden sind.
Eine weitere Forderung, die der Gegenstand der Erfindung für die erfolgreiche Anwendung in der Praxis erfüllen muß, ist die statische Formstabilität. Hiermit ist gemeint, daß das Wärmeaustauschelement zumindest in einer Richtung seines Querschnittes ein so großes Widerstandsmoment besitzen muß, daß es an seinen Enden eingespannt oder aufgelegt in der Lage ist, ohne nennenswerte Durchbiegung freitragend größere Längen (z.B. mehrere Meter) zu überbrücken und dabei außer seinem Eigengewicht auch noch Kräfte aufzunehmen, die von einem strömenden Medium herrühren.
Schliesslich ist es aus Gründen der Wirtschaftlichkeit noch unerläßlich, daß das Wärmeaustauschelement mit einem Minimum von Werkstoff- und Zeitaufwand auf einfachen, konventionellen Maschinen (z.B. Extrudern) hergestellt werden kann.
All die vorgenannten Bedingungen werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Vielzahl dünner und dünnwandiger Rohrprofile, die durch kurze Stege miteinander verbunden sind, in einer Ebene, die durch alle Rohrprofil-Mittelpunkte und durch die Mitte aller Stege hindurchgellt, angeordnet sind und dieses
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und dieses Wärraeaustauschelement aus homogenem Werkstoff, in einem Stück gegossen, gespritzt oder extrudiert ist.
Weitere Gegenstände der Erfindung betreffen die Anwendung der Wärmeaustauschelemente zum Aufbau von Wärmeaustauschern und zwar:
daß zwei oder mehrere Austauschelemente durch Abstandsleisten, die in ihrem Profil dem Profil der Elemente angepaßt sind, und die zwischen die Elemente eingeklebt, eingeschweißt oder mechanisch durch Nieten, Schrauben oder Zuganker, welctje die Elemente an der Stelle der Stege durchdringen, verbunden sind,
daß zur Verbindung der Elemente mit Sammlern die Stege an den Anschlußstallen auf ein kurzes Stück herausgeschnitten a»ind und die dadurch gebildeten Einzelrohre nach Einschieben in Bohrungen der Sammelrohre durch Einkleben, oder durch Umgiessen der hervorstehenden Rohrenden oder durch Einschrauben von Gewinderohrhülsen mit konischer Erweiterung festgehalten sind,
daß zur Verbindung der Elemente mit Sammlern die Stege mit Löchern versehen oder an den Anschlußstellen auf ein kurzes Stück herausgeschnitten sind und durch Aufstecken auf Rohrstutzen in den Sammlern durch Aufschrumpfen und/ oder durch rohrschellenähnliche Verbindungen oder Schlauchklemmen festgehalten sind.
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Die Erfindung wird anhand der Abbildungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Wärmeaustauschelement gemäß der Erfindung in schräger Parallelprojektion und etwa natürlicher Größe. Die Rohrprofile (1) sind mit den Verbindungsstegen (2) verbunden. Das ganze Element wird zweckmäßig in einem Stück aus einem entsprechend geformten Mundstück extrudiert. Bei der meist gegebenen geringen Werkstoff-Festigkeit muß die Rohrwandstärke in der Größenordnung von 1/10. des Rohrdurchmessers liegen. Infolge der geringen Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes sollte weiterhin die Rohrwandstärke selbst in der Größenordnung von etwa 1 ram gehalten werden, sodaß durch die vorgegebenen Begrenzungen sich die Gesamtabmessungen zwangsläufig innerhalb eines eng begrenzten Rahmens bewegen. Aus wirtschaftlichen Gründen ist auch die Länge der Stege eine dem Rohrdurchmesser zugeordnete Größe, die in der Regel gleich oder kleiner als der Rohrdurchmesser ausgeführt werden wird. Bei einer Übereinanderanordnung von z.B. 10 oder mehr Rohrprofilen ergeben sich für die Achsrichtung der Übereinanderanordnung Widerstandsmomente, welche freitragende Längen von mehreren Metern zulassen,
Fig. 2 zeigt in schräger Parallelprojektion die Zusammenfassung von mehreren Elementen nach Fig. 1 durch Abstandsleisten (3), welche duöch Verkleben, Verschwüssen oder durch mechanische Befestigungen wie Zuganker mit den Elementen verbunden sind. Durch Hebeneinanderanordnung zahlreicher Elemente ergibt sich ein nach allen Achsrichtungen hin hohes Widerstandsmoment für eine derartige Sandwich-Bauweise.
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In Fig. 3 ist ein Element gezeigt/ bei dem zum Zweck des Anschlusses an Sammler die Stege um ein kurzes Stück (4) herausgeschnitten sind.
In Fig. 4 ist eine Ausfuhrungsform gezeigt, bei der ein Element in den Stegen Ausstanzungen (5) besitzt, die zur Befestigung des Elementes mit Sammlern Anwendung finden können.
Fig. 5 zeigt den Einbau eines Elementes mit herausgeschnittenen Stegen nach Fig. 3 in die Wand (6) eines Sammlers, welche Bohrungen oder Ausstanzungen im Abstand der Rohrprofile des Elementes besitzt. Die durch die herausgeschnittenen Stege gebildeten Einzelrohre sind in die Bohrungen des Sammlers (6) eingeführt und durch Vergiessen, z.B. mit einem Zweikomponenten-Gießharz (7) fest und dicht mit der Sammlerwandung (6) verbunden.
In Fig. 6 ist eine mechanische Verbindung eines Elementes nach Fig. 3 mit einer gelochten Sammlerwandung (6) gezeigt. Die feste und dichte Verbindung erfolgt hier durch Einschrauben von Rohrhülsen )8) mit konischer Erweiterung (9), wobei sich das Gewinde der Rohrhülsen (8) beim Einschrauben in die Rohrstutzen des Elementes einschneidet.
In Fig. 7 ist eine Befestigung eines Elementes nach Fig. 3 mit einer Sammlerwand)! (6) gezeigt, wobei die Einzelrohre auf in der Sammlerwand (6) befestigte Rohrstutzen (lo) warm aufgeschoben und durch nach_ folgende Abkühlung aufgeschrumpft sind.
Fig. 8 gibt eine Befestigung eines Elementes nach Fig.3 oder Fig.4 mit Rohrstutzten (11) auf einer Sammlerwand (6) mittels durchlaufender Rohrschellenbänder (12) und Schrauben (13) wieder.
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Anstelle der Verbindung zweier Rohrschellenbänder durch Schrauben (13) könen diese Bänder miteinander auch durch Umlegen von Blechlappen innerhalb des freien vorher von den Rohrstegen eingenommenen Raumes verbunden werden.
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Claims (4)

Patentansprüche
1. J Wärmeaustauschelement aus Werkstoffen mit geringer / Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit, dadurch gekennzeichnet/ daß eine Vielzahl dünner und dünnwandiger Rohrprofile (1), die durch kurze Stege (2) miteinander verbunden sind, in einer Ebene, die durch alle Rohrprofilmittelpunkte und durch die Mitte aller Stege hindurchgeht, angeordnet sind und dieses Wärmeaustauschelement aus homogenem Werkstoff in einem Stück gegossen, gespritzt oder extrudiert ist.
2. Wärmeaustauschelement aus Werkstoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere der Wärmeaustauschelementa iv^^h Abstandsleisten (3), die in ihrem Profil -J-r:: Profil der EI niente angepaßt sind, und die zwischen die Elemente eingeklebt, eingeschweißt oder mechanisch durch Nieten, Schrauben oder Zuganker, welche die Elemente an der Stelle der Stege (2) durchdringen, verbunden sind.
3. Wärmeaustauschelement aus Werkstoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der Elemente mit Sammlern (6) die Stege (2) an den Anschlußstellen auf ein kurzes Stück (4) herausgeschnitten sind, und die dadurch gebildeten Einzelrohre nach Einschieben in Bohrungen der Sammelrohre (6) durch Einkleben, oder durch ümgiessen (7) der hervorstehenden Rohrenden, oder durch Einschrauben von Gewinderohrhülsen (8) mit konischer Erweiterung (9) festgehalten sind.
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4. Wärmeaustauschelement aus Werkstoffen mit
geringer Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit nach Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der Elemente mit Sammlern (6) die Stege (2) mit Löchern (5) versehen, oder an den Anschlußstellen auf ein kurzes Stück (4) herausgeschnitten sind und durch Aufstecken auf Rohrstutzen (10, 11) in den Sammlern (6) durch Aufschrumpfen und/oder durch rohrschellenähnliche Verbindungen (12) oder Schlauchklemmen festgehalten sind.
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