DE2619372A1

DE2619372A1 - Koerper eines waermetauschers mit einem system von kanaelen fuer den transport eines waermeuebertragungsmittels

Info

Publication number: DE2619372A1
Application number: DE19762619372
Authority: DE
Inventors: Charles A Kleine; Verne L Middleton
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1975-05-02
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1976-11-11
Also published as: NO142050C; IT1058224B; JPS5949518B2; JPS51134456A; ES447496A1; CA1065219A; SE7604985L; NO761174L; DE2619372C2; HU172858B; TR19700A; DD125357A5; YU40136B; YU91576A; FR2309819B1; AU1255476A; FR2309819A1; GB1541242A; RO80999A; RO80999B

Description

17. November 1975, Nr. 632 5o2, USA

17. November 1975, Nr. 632 643, USA

17. November 1975, Nr. 632 644, USA

Die Erfindung.bezieht sich auf einen vorzugsweise •plattenförmigen oder tafelförmigen Körper . mit einem System von rohrförmigen Kanälen für den Transport eines WärmeübertragungsmitteIs und insbesondere auf plattenförmige Körper aus Metall, die ein gewünschtes System von inneren rohrförmigen Kanälen für ein Wärmeübertragungsmedium aufweisen. Die inneren rohrförmigen Kanäle sind zwischen im Abstand über der Stärke des plattenförmigen Körpers angeordneten Abschnitten vorgesehen. Die plattenförmigen Körper eignen sich besonders für Vorrichtungen zur Nutzung von Solarenergie und insbesondere für die Verwendung bei Solarenergie absorbierenden Vorrichtungen zur Erhöhung der Temperatur eines Fluids.

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Bekanntlich kann die Sonneneinstrahlung gesammelt werden und als Energiequelle zum Erhitzen oder Abkühlen oder für eine direkte Umwandlung in Elektrizität benutzt werden. Das Erhitzen oder Abkühlen hängt von dem Sammeln der eingestrahlten Solarenergie in einem Fluidwärmeübertragungssystem ab. Das erwärmte Fluid wird zu einer Stelle gepumpt oder strömen gelassen, wo die aufgenommene thermische Energie benutzt wird. .- - -

In bestimmten Bereichen der Welt ist die Solarenergie die Energieform, die am reichlichsten verfügbar ist, wenn sie wirtschaftlich nutzbar gemacht werden könnte. Auch in höher entwickelten Gegenden der Welt würde die wirtschaftliche Nutzbarmachung der Solarenergie eine vorteilhafte Alternative zur Verwendung fossiler Brennstoffe für die Energieerzeugung bedeuten. .

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Metallkörper vorzugsweise Flachkörper für die Verwendung in einem Solarenergie sammelnden System zu schaffen, der die Solarenergie wirksam, und wirtschaftlich nutzen kann, wobei die Auslegung hinsichtlich des Wirkungsgrades so erfolgen soll, daß eine maximale Nutzung eines inneren Kanalsystems in einem Solarenergiesammler gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen hoch wirksamen Wärmetauscher bzw. eine hoch v/irksame Wärmeübertragungseinrichtung gelöst, die sich speziell für die Verwendung als solare Energie sammelndes plattenförmiges Feld eignet. Die erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung hat ein gewünschtes System von rohrförmigen Kanälen für ein Wärmeübertragungsmedium. Das System wird von gegenüberliegenden Sammel- bzw. Verteilerleitungen gebildet, die durch sich dazwischen erstreckende Verbindungsabschnitte der Kanäle verbunden sind. Die Kanäle haben Einlaß- und Auslaßabschnitte

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die sich von den Sammelleitungen aus erstrecken und Zustrom- und Abströmöffnungen für das Wärmeübertragungsmedium bilden. Die Sammelleitungen bilden bezüglich der Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungseinrichtung, normalerweise bezüglich der Eintritts- und Austrittsabschnitte, die sich von den Sammelleitungen aus erstrecken, einen Winkel von wenigstens 91 . Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der plattenförmige Körper aus Metall oder die Platte ein gewünschtes System von inneren rohrförmigen Kanälen für ein Wärmeübertragungsmedium, wobei die Kanäle zwischen über der Stärke des plattenförmigen Körpers im Abstand angeordneten Abschnitten angeordnet sind und gegenüberliegende Sammelleitungen bilden, die durch sich dazwischen erstreckende Verbindungsabschnitte der Kanäle verbunden sind. Die Verbindungsabschnitte der Kanäle erstrecken sich in dem plattenförmigen Körper in eine Richtung quer zu den Sammelleitungen, die sie verbinden. Im allgemeinen erstrecken sich die Verbindungsabschnitte in Längsrichtung des plattenförmigen Körpers, obwohl sich die Verbindungskanäle gewünschtenfalls auch in Querrichtung erstrecken können. Die inneren Kanäle bzw. Durchlässe sind mit Eintrittsund Austrittsabschnitten versehen, die sich von den Sammelleitungen zu den gegenüberliegenden Rändern des plattenförmigen Körpers erstrecken, um so Einström- und Abströmöffnungen für das Wärmeübertragungsmedium zu schaffen. Die Sammelleitungen bilden bezüglich der Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums und im Normalfall bezüglich der Eintritts- bzw. Austrittsabschnitte, die sich von den Sammelleitungen aus erstrecken, einen Winkel von wenigsten 91° und im allgemeinen von 92° bis 1oo°. Die Sammel- bzw. Verteilerleitungen weisen vorzugsweise zusätzlich Metallabschnitte auf, die miteinander haftend verbunden sind, so daß man eine erhöhte Sammelleitungsfestigkeit erhält, die Fluidstromsteuerung und Ausrichtung verbessert und eine Unterbrechung des Wärmeübertragungsmediumsstrom vorgesehen

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Der erfindungsgemäße plattenförmige Körper hat eine Vielzahl bedeutender Vorteile. Der zwischen den Sammelleitungen und den Eintritts- bzw. Austrittsabschnitten gebildete Winkel erzeugt eine insgesamt geneigte, haftend verbundene Abschnitte aufweisende Sammelleitung, die so ausgelegt ist, daß man eine gleichförmige Fluidverteilung erhält. Zusätzlich bildet die geneigte Sammelleitung eine Einrichtung für ein wirksames Abziehen von Fluid aus der Einrichtung sowie für ein Abziehen gesammelter Gase, wodurch eine Blockierung durch Luft verhindert wird. Zusätzlich tragen die haftend verbundenen Abschnitte in den Sammelleitungen zu einer erhöhten Sammelleitungsfestigkeit bei, verbessern die Steuerung und Ausrichtung des Fluidstroms, bilden eine Unterbrechung des Stroms des Wärmeübertragungsmediums und tragen materiell zur Erzielung einer gleichförmigen Fluidverteilung über dem Körper bei.

Bevorzugt wird ein plattenförmiger Körper aus Metall verwendet, der ein System von inneren Fluidkanälen aufweist und in herkömmlicher Weise schwarz gestrichen ist, was später erläutert wird. Das vorstehend beschriebene Konzept kann auch ganz allgemein vorteilhft bei Wärmetauschern benutzt werden, beispielsweise bei Wärmetauschern, welche Ziehprofile verwenden. Da das erfindungsgemäße Konzept besonders vorteilhaft bei .Metallplatten mit einem System innerer Fluidkanäle ist, wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein solches System anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

Fig.' 1 zeigt schematisch eine Verwendungsmöglichkeit der plattenförmigen Körper.

Fig. 2 zeigt perspektivisch ein Metallblech mit einem auf eine Fläche aufgebrachten Muster aus ein Verschweißen verhinderndem Trennmittel.

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Pig. 3 zeigt perspektivisch einen zusammengesetzten Metallkörper, bei welchem ein zweites Metallblech auf das in Fig. 2 gezeigte Metallblech aufgelegt ist, wobei das "Muster des das Verschweißen hindernden Trennmittels dazwischen eingeschlossen ist.

Fig. 4 zeigt perspektivisch schematisch die Bleche von Fig. 3 bei ihrem Zusammenschweißen, während sie durch ein Paar von Walzwerkwalzen hindurchgehen.

Fig. 5 zeigt in einer Draufsicht einen plattenförmigen Körper mit inneren rohrförmigen Kanälen, die zwischen über der Stärke des Körpers im Abstand angeordneten Abschnitten in den Bereichen des schweißhindernden Trennmittels angeordnet sind.

Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6 von Fig. 5.

Fig. 7 zeigt in einer Ansicht wie Fig. 6 eine andere Rohrform.

Fig. 8 bis 13 zeigen in Draufsichten verschiedene Aus- -fuhrungsformen von plattenförmigen Körpern.

Die erfindungsgemäßen plattenförmigen Körper werden vorzugsweise in einem solaren Heizsystem verwendet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Bei diesem System sind eine Vielzahl von plattenförmigen Körpern 1o auf einem Dach 11 eines Gebäudes 12 installiert, wobei Leitungen 13 und 14 in herkömmlicher Weise mit den Installationen im Gebäude verbunden sind. Diese Verbindungen sind nicht gezeigt. Beispielsweise kann kaltes ,Wasser aus dem Gebäude 12 mittels einer, herkömmlichen Pumpe oder dergleichen in die Leitung strömen. Das Wasser strömt längs der gemeinsamen Hauptleitung 13a und wird auf die plattenförmigen Körper 1o verteilt.

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Das Wasser strömt durch die Platten 1o und wird von der Sonnenenergie erhitzt, in der gemeinsamen Hauptleitung 14a gesammelt und fließt dann in die Leitung 14. Das erwärmte Wasser wird dann in einem Wärmetauschersystem innerhalb des Gebäudes in bekannter Weise gespeichert oder genutzt. Gewünschtenfalls kann natürlich das Wasser umgekehrt strömen, wobei das kalte Wasser durch die Leitung 14 eintritt und durch die Leitung 13 gesammelt wird. Alternativ kann die solare Heizeinheit in jeder geeigneten Umgebung verwendet oder angeordnet werden, beispielsweise am Boden, wobei geeignete Befestigungseinrichtungen vorgesehen werden, um eine Verschiebung durch Windkräfte oder die Schwerkraft zu verhindern. Die solare Heizeinheit kann für Heizzwecke in Wohnungen verwendet werden, beispielsweise zur Erzeugung von heißem Wasser in Wohnbezirken. Drei plattenförmige Körper mit Abmessungen von 2,4 χ 1,2 m (8 χ 4ft) könnten einen mittleren Haushalt von vier Personen mit heißem Wasser für Haushaltszwecke wirksam versorgen. Die plattenförmigen .Körper zur Nutzung der solaren Energie können alternativ .auch vorteilhaft für das Erwärmen von Wasser für Schwimmbäder oder zum Vorwärmen von Wasser für Warmwasserheizungen in Haushalten verwendet werden, die einen Gas- oder ölofen benutzen. Das Fluid wird vorzugsweise in einem geschlossenen System gehalten, wobei das Wasser des Systems in dem die solare Energie nutzenden Körper erhitzt und in einen isolierten Speicher oder Behälter transportiert wird, so daß das erhitzte Fluid,während die Sonne scheint, für eine Nutzung an kühlen bewölkten Tagen oder in der Nacht gespeichert werden kann, wenn die Erwärmung des Fluids in dem plattenförmigen Körper nicht ausreicht, um die erforderliche Wärme an der Nutzungsstelle zu erzeugen.

Gewünschtenfalls kann ein nicht gezeigter Thermostat an der Oberseite der solaren Heizeinrichtung installiert werden. Dieser Thermostat kann so eingestellt werden, daß er eine

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umwälzpumpe immer dann einschaltet, wenn die Temperatur eine vorher festgelegte Größe erreicht. Die Pumpe pumpt dann das Wasser durch das System, wie dies bereits allgemein erläutert wurde.

Erfindungsgemäß wird eine bevorzugte Konstruktion des plattenförmigen Körpers zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades bei dem solaren Heizsystem verwendet. Der plattenförmige Körper aus Metall wird gemäß der US-PS 2 6o9 oo2 hergestellt. Fig. 2 zeigt ein einzelnes metallisches Blech aus Aluminium, Kupfer oder einer Legierung davon, auf dessen gereinigter Oberfläche 21 ein Muster eines verschweißungshindernden Trennmittels 22 aufgebracht ist, das dem späteren gewünschten Kanalsystem entspricht.

Fig. 3 zeigt, daß auf das Blech 20 ein zweites Blech 23 gelegt wird, wobei das Muster aus verschweißungshinderndem Trennmittel 22 zwischen den beiden Blechen eingeschlossen wird. Die Bleche 2o und 23 werden dann durch Halteschweißungen 24 aneinandergeheftet, um eine Relativbewegung der Bleche zu verhindern, wenn sie, wie in Fig. 4, dadurch verschweißt werden, daß sie durch ein Paar von Walzwerkswalzen 25 geführt werden, wodurch ein geschweißter Rohling 26 gebildet wird. Normalerweise ist es erforderlich, daß die Bleche 2o und 23 erhitzt werden, bevor sie durch die Walzen hindurchgeführt werden, um zu gewährleisten, daß sie miteinander verschweißen, was in der Walztechnik allgemein bekannt ist.

Das sich als Rohling 26 ergebende Werkstück zeichnet sich dadurch aus, daß die Bleche 20 und 23 miteinander verschweißt sind, ausgenommen im Bereich des verschweißungshinaernüen Trennmittels 22. Der Rohling 26 mit dem unverbundenen inneren Abschnitt, der dein auster aus verscnvfeißungshinderudem Trennmittel entspricht, kann dann in geeigneter Weise durch eine Glühbehandlung weichgemacht werden. Danach wird der Rohling kaltgewalzt, um eine gleichmäßigere Stärke zu erhalten, und anschließend

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erneut glühbehandelt. Die Abschnitte des plattenförmigen Körpers angrenzend an das versctiweißungshindernde Trennmittel werden dann durch Zuführen eines Fluids unter einem Aufblähdruck, beispielsweise durch Zuführen von Luft oder Wasser, in bekannter Weise aufgebläht, wodurch ein System innerer rohrförmiger Kanäle 3o gemäß Fig. 5 entsprechend dem Muster, des .yerschweißungshindernden Trennmittels gebildet .wird,. Die Kanäle 3o erstrecken sich im Inneren des plattenförmigen Körpers 1o und sind zwischen im Abstand angeordneten Abschnitten Über der Stärke des plattenförmigen Körpers angeordnet. Der plattenförmige Körper 1o ist somit eine hohle Blechtafel oder -platte mit einem sich im Inneren erstrecken-« den System von Kanälen 30 für ein Wärmeübertragungsmittel bzw. Fluid. Wenn die Kanäle durch Anleger des aufblähenden Fluiddrucks zwischen flachen Formplatten aufgebläht werden, haben die erhaltenen Kanäle eine flache Form 31 auf der Oberseite, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Wenn andererseits die Kanäle 3o ohne darüberliegende Hemmplatten hergestellt werden, haben die erhaltenen Kanäle halbkreisförmige Eorm 32, wie dies in Fig.-7-gezeigt ist. .... _ -

Die Kanäle 30 haben, wie dies aus Fig.5 hervorgeht, gegenüberliegende Sammelleitungen 33,die als Sammler oder Kopfstücke dienen •und durch Verbindungsabschnitte 34 der Kanäle verbunden sind, die sich in Längsrichtung in der Platte 10 zwischen den Sammelleitungen 33 erstrecken und diese verbinden. Die gegenüberliegenden Sammelleitungen erstrecken sich dabei in einr Richtung quer zu den Längskanälen. Vorzugsweise sind die gegenüberliegenden Sammelleitungen 33 durch eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten, parallelen, einzelnen Verbindungsabschnitten 34 der Kanäle verbunden, die sich zwischen den Sammelleitungen erstrecken.

Die Kanäle haben einen Eintrittsabschnitt 35 und einen Austrittsabschnitt 36, die von den Sammelleitungen 33 ausgehen und eine Zuström- bzw. Abströmöffnung für das

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Wärmeübertragungsmittel bilden. Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, daß die Sammelleitungen bezüglich des Fluidstroms und insgesamt bezüglich des Eintritts- und Austrittsabschnittes 35 bzw. 36, die sich von den Sammelleitungen aus erstrecken, einen Winkel 37 von wenigstens 91° bilden. Im allgemeinen erstreckt sich der Winkel von 92° bis 1oo° und vorzugsweise von 92,5° bis 97,5°. Infolge des Winkels 37 erhält man eine geneigte Sammelleitung, welche eine gleichförmige Fluidverteilung in der Platte 1o ermöglicht. Dadurch wird eine Einrichtung geschaffen, um Fluid völlig aus dem Körper abzuziehen und um einen Abzug für gesammelte Gase zu erhalten, wodurch Luftblockierungen verhindert werden. Dadurch, daß ein exaktes Abführen der innen strömenden Fluide gewährleistet ist, werden mehrere Probleme

des Fluids gelöst. Beispielsweise verringert ein'richtiges Abziehen die Möglichkeit, daß in dem Körper ein inneres Lösungsfrieren auftritt, was zu einer Expansion und einem Reißen der Rohrwand führen könnte. Zusätzlich wird durch die geeignete Fluidabführung die Möglichkeit ausgeschlossen, daß sich in dem Körper eine Abscheidung ansammelt, die eine die Korrosion fördernde Umgebung schaffen würde. Ein wirksam entwässerter Körper ermöglicht ein System mit einem besseren Wirkungsgrad und demzufolge eine vollständige Nutzung der verfügbaren Sonnenenergie.

Ein zusätzliches bedeutendes Merkmal der plattenförmigen Körper besteht da*-in, daß die Sammelleitungen 33"

insbesondere inseif örr^ig fuitoinander - - —

verbundene Metallabschnitte 38 haben, die miteinander verschweißt sind, um eine erhöhte Sammelleitungsfestigkeit zu erzielen, die Fluidströmungssteuerung und die Ausrichtung zu verbessern und um eine Unterbrechung des Stroms des Wärmeübertragungsmediums herbeizuführen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß an den Stellen, wo die miteinander verbundenen Abschnitte 38 vorgesehen werden sollen, kein verschweissungshinderndes - Material aufgebracht wird. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, bevorzugt man waffeiförmige Sammelleitungen,

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bei denen eine Vielzahl von miteinander verbundenen Abschnitten 38 in insgesamt symmetrischer Weise an beiden Sammelleitungen 33 vorgesehen sind, um die Fluidströmung auf irgendeine vorher festgelegte Weise zu leiten. Natürlich können auch nicht symmetrische Muster der miteinander verbundenen Abschnitte 38 verwendet werden, wobei eine Vielzahl gewünschter Muster auswählbar ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform treffen die Eintrittsund Austrittsabschnitte 35 bzw. 36 ihre zugeordnete Sauiraelleitung in der Mitte. Die Abschnitte fluchten miteinander. Gewünschtenfalls können gegebenenfalls, aber nicht notwendig, bei sonst gleichbleibender Anordnung die Eintritts- und Austrittsabschnitte in die entsprechende Sammelleitung an gegenüberliegenden Enden münden, wie dies für die Eintrittsund Austrittsabschnitte 35c bzw. 36c in Fig. 10 gezeigt ist. Die Abänderung kann auch so vorgenommen werden, daß die Eintritts- und Austrittsabschnitte alternativ auch in der gleichen Richtung wie die Sammelleitung verlaufen, was in Fig. durch die gestrichtelten Linien 35c¹ und 36c¹ gezeigt ist. In diesem Fall basiert der Sammelleitungsviinkel auf der Richtung des Fluidstroms oder er wird auf die Horizontale bezogen.

Die symmetrischeAuslegung der plattenförmigen Körper ermöglicht ein einfacheres Handhaben der Körper, so daß jedes Ende der obere Abschnitt sein kann. Man sieht, daß in gleicher Weise die im Winkel angeordnete Sammelleitung den Ablauf an beiden Enden des plattenförmigen Körpers begünstigt.

Die Figuren 3, 9 und 10 zeigen weitere mögliche Abwandlungen der Konstruktion des plattenförmigen Körpers von der eingangs beschriebenen Grundkonstruktion bzw. deren genannten Alternativen. Bei dem in Fig. 8 gezeigten plattenförmigen Körper 10a haben die Abschnitte der Sammelleitung 33a, welche einen Winkel 37a bezüglich des Eintritts- und Austrittsabschnittes 35a bzw. 36a bilden, geschweifte bzw. gebogenen Form, was bei 40 gezeigt ist. Diese Form der Sammelleitung ermöglicht

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eine wirksame Leitung des Fluidstroms durch das System. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, sind die gegenüberliegenden Sammelleitungen 33a durch eine Vielzahl von einzelnen im Abstand angeordneten» parallelen Verbindungsabschnitten 34a der Kanäle verbunden, die sich zwischen den Sammelleitungen erstrecken. In den Sammelleitungen 33a ist eine Vielzahl von miteinander verbundenen Abschnitten 3da vorgesehen. Fig. 9 zeigt eine alternative Ausführung, bei welcher der plattenförmige Körper 10b eine Vielzahl von miteinander verbundenen Abschnitten 38b über dem ganzen Körper d.h. nicht nur in den Sammelleitungen 33b, sondern auch im Be-

meist

reich der sonst vorgesehenen/ geraden Verbindungsabschnitte, hat. Dies ermöglicht ein wirksames Aufbrechen des Fluidstroms über dem ganzen Körper sowie eine erhöhte Plattenfestigkeit und eine verbesserte Strömungssteuerung und -richtung durch den Körper. Der plattenförmige Körper 10b hat einen Eintritts- und einen Austrittsabschnitt 35b bzw. 36b, die mit den Sammelleitungen 33b einen Winkel 37b bilden. Zwischen den Sammelleitungen 33b .erstrecken sich Kanalverbindungsabschnitte 34b. Der mittlere verbundene -Abschnitt 39 kann als Anbringungsführung beim Aufblähen verwendet werden. ... . . ._:. ..-. .

Hie aus Fig. 1o zu ersehen ist, münden der Eintrittsabschnitt 35c und der Austrittsabschnitt 36c in die jeweilige Sammelleitung 33c an gegenüberliegenden Enden und bilden einen Winkel 37c an den gegenüberliegenden Enden.

Die plattenförmigen Körper können in einer Vielzahl von Mustern und Formen hergestellt werden, um den Fluidstrom und dessen Verteilung beim .Durchströmen zu erhöhen. Bei dem plattenförmigen Körper 1Odvon Fig. 11 werden Sammelleitungen 3 3d verwendet, die in einem Winkel Q{ angeordnet sind, der einem Winkel entspricht, der von 91° bis 1oo° -reicht, wie dies bei dem Winkel 37 von Fig. 5 der Fall ist. Zusätzlich hat der plattenförmige Körper 1Od Kanäle 41, die in gleicher Weise in einem Winkel B bezogen auf die

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Längsabmessung des Körpers angeordnet sind, die durch einen

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Längsrand /fles Körpers definiert ist und als gestrichelte Linie gezeigt ist. Dieser Winkel B beträgt wenigstens 1° bezogen auf den Längsrand 42 und reicht im allgemeinen von 2° bis 1o°, vorzugsweise von 2_r5° bis 7,5°. Durch' die Verwendung des Winkels B in Verbindung mit dem Winkel tK. erhält man entsprechende Neigungen sowohl in den Sammelleitungen 33d als auch in den Verbindungsabschnitten 41 , wodurch der plattenf örmige Körper löo ein wirksames Abziehen unabhängig von der Ebene ermöglicht, in welcher der Körper isntalliert ist. Man sieht, daß der plattenförluige Körper um 9o° gedreht werden kann, wodurch die Einlaßöffnung 43 und die Auslaßöffnung 44 in eine Stellung kommen, die der Einlaßöffnung 43' und der Auslaßöffnung 44', die gestrichelt gezeichnet sind, entspricht. Der plattenförmige Körperlos ist somit vielseitiger plazierbar, da er entweder horizontal oder vertikal angeordnet werden kann, wobei ein gewünschtes Maß an Fluidströmung und Abströmung bzw. Entwässerung beibehalten wird. Die miteinander verbundenen Abschnitte 45 in den Sammelleitungen 33derhöhen die Sammelleitungsfestigkeit, verbessern die Fluidströmung und die Richtungsverteilung.

Fig. 12 zeigt eine weitere Modifizierung eines plattenförmigen Körpers 46, der Sammelleitungen 47 aufweist, die dreiecksförmig vorzugsweise spitzwinklig ausgebildet und mit Begrenzungsseiten 48 versehen sind, welche mit der Basis

des Dreiecks einen Teil des Außenumfangs eines seitlich an-Jcanalformigen

geordneten/Lintrittsabschnitts 49 sowie mit dessen Schenkeln zwei der drei Grenzen des Sammelleitungsaufbaus bilden. Die Begrenzungsseiten 48 sind zu den Fluidöffnungen des Körpers 46 durchgehend ausgebildet, der einen Eintrittsabschnitt 49 und einen Austrittsabschnitt 5o aufweist, wodurch die Längsabmessung von wenigstens einer der Seiten 48 in im wesentlichen der gleichen Ebene bleibt wie die Seite, welche die Längsabmessung der jeweiligen öffnung

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enthält. Bei der Darstellung von Fig. 12 liegen die jeweiligen Längsabmessungen der Seiten 48 und die Eintritts- und Austrittsabschnitte in der gleichen Längsebene.

Der mit dieser Anordnung erzielbare Vorteil besteht darin, daß eine größere Tiefe verfügbar ist bzw. daß die Sammelleitung 47 in der Lage ist, ganz nahe am Bereich der stärksten Turbulenz und Strömung angeordnet zu werden, was die Eintritts- und Austrittsstelle des Wärmeübertragungsfluids ist. So hat beispielsweise der Eintrittsabschnitt 49 des Fluids in Fig. 12 die größte Tiefe der Sammelleitung 47, was durch die sich vertikal erstreckende Seite 48 gebildet wird. Da der plattenförmige Körper 46 im allgemeinen iⁿ aufrechter Stellung verwendet wird, wobei die obere Kante die Stelle des Eintrittsabschnittes 49 aufweist, ist die Hauptströmungsrichtung durch die Schwerkraft vertikal nach unten auf dem direkten Weg vorgegeben. Am Abschnitt 49 eintretendes Fluid möchte somit direkt nach unten durch vertikal benachbarte Verbindungsabschnitte strömen. Wenn diese Verbindungsabschnitte sich füllen, läuft das Fluid über zu den seitlich verschobenen parallelen Verbindungsabschnitten.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß miteinander verbundene Abschnitte 52 vorgesehen werden, die eine längliche Form haben und die fluchtend ausgerichtet sind, so daß sie parallel gerichtete Kanäle 53 des Fluids in einem" Stück mit dem Verbindungsabschnitt bilden, welche im wesentlichen quer dazu verlaufen. Dies trägt zur seitlichen Verschiebung des Wärmeübertragungsfluids zu den jeweiligen Verbindungsabschnitten 51 bei. Obwohl die Erfindung zusammen mit verbundenen Abschnitten 52 erläutert wurde, die länglich oder im wesentlichen rechteckig sind, ist dies keine Beschränkung darauf, weil eine breite Vielfalt von Formen verwendet v/erden kann, welche parallele Kanäle 53 ergeben, wie sie hier erwünscht sind und verwendet werden.

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Erfindungsgemäß kann die Sammelleitung der vorstehenden Art weiter dadurch modifiziert werden, daß Verbindungsabschnitte vorgesehen v/erden, die so ausgelegt sind, daß sie einen Zwangseinfluß auf die Verteilung des durchgehenden Fluids ausüben. In Fig. 13 ist der plattenförmige Körper 54, der Kanäle 55 mit gegenüberliegenden Sammelleitungen 56, die durch sich dazwischen erstreckende Verbindungsabschnitte 57 verbunden sind, einen Eintrittsabschnitt 58 und einen Austrittsabschnitt 59 aufweist, die von gegenüberliegenden Seiten ausgehen, mit einem Fluidverteilungsmuster versehen, welches in der gezeigten Weise einen verbundenen Abschnitt 6o aufweist. Obwohl die Beschreibung und die Zeichnung auf einen einzigen verbundenen Abschnitt Bezug nehmen, ist dies keine Beschränkung, da auch Muster in Betracht gezogen werden können, die beispielsweise eine Vielzahl von verbundenen Abschnitten und Sammelleitungen verschiedener Gestaltungen aufweisen können. Der verbundene Abschnitt 6o bildet wenigstens eine Stelle längs seines ümfangs, die einen keilförmigen Vorsprung 61 hat, der zur Verteilung der Strömung des Wärmeübertragungsm ttels beiträgt. Die Vorsprünge 61 sind jeweils angrenzend an und neben dem Eintrittsabschnitt 58 bzw. Austrittsabschnitt von Fig. 13 angeordnet. Die Positionierung des Vorsprungs 61, insbesondere bezüglich des Eintrittsabschnittes 58, erleichtert das proportionale Aufteilen des ankommenden Fluidstroms in zwei gesonderte Fluidkanäle. Weiterhin dient der verbundene Abschnitt 6o dazu, jeden Kanal unter einem gleichförmigen Druck zu halten, wodurch das vorstehend genannte Problem des Druckabfalls verhindert wird. Das Fluid, welches auf diese Weise den Bereich der Sammelleitung 56 verläßt, kann gleichmäßig und schnell in die jeweiligen Verbindungsabschnitte 57 strömen. In gleicher Weise verhindert der verbundene Abschnitt 6o in der Nähe des Austrittsabschnittes 59 die Entwicklung eines Druckabfalls, wenn das Fluidmedium das gegenüberliegende Ende des plattenförmigen Körpers 54 erreicht.

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Alle verschiedenen angegebenen Variationen der Grundkonstruktion können unter sich kombiniert werden, wie z.B. die geschweifte Form von Eintritts- und Austrittsabschnitten nach Fig. 8 mit deren zentraler oder seitlicher Anordnung und gegebenenfalls die Gestaltung des Wärmetauschers nach Fig. 9.

Im übrigen wird auf die gleichzeitig am 30. April 1976 eingereichte deutsche Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel "Verfahren zur Herstellung von druckgeschweißten, aufgeweitete Kanäle aufweisenden Flachkörpern und Körper mit einer Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens" (Unser Zeichen L 032 H) ausdrücklich als ergänzende Offenbarung der vorliegenden Anmeldung Bezug genommen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

fl., Körper eines metallischen Wärmetauschers, der von einem

^^^ System von Kanälen für den Transport eines Wärmeübertragungsmittels durchzogen ist, wobei gegenüberliegende Sammelleitungen mit dazwischenliegenden Verbindungsabschnitten und Einlaß- und Auslaßabschnitten kommunizieren, dadurch gekennze ichnet, daß die Sammelleitungen (33,33a,33b,33c; 33d,47,56) mit der Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums in dem Körper (10,10a, 10b,10c; 1Od,46,54) oder mit dem Einlaßabschnitt (35,35a, 35b,35c; 43,49,58) bzw. dem Auslaßabschnitt (36,36a,36b, 36c; 44,50,59) einen Winkel von wenigstens 91° bilden.
2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitungen (33,33a,33b,33c; 33d,47,56) eine Vielzahl von metallischen Abschnitten (38,38a,38b,38c; 45,52,60) aufweisen, die als Unterbrechungen der Strömung des Wärmeübertragungsmediums zwei Außenseiten des Körpers verbinden,
3. Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Abschnitte (38,38a,38b,38c; 45,52,60) Inseln in der Sammelleitung (33,33a,33b,33c; 33d,47,56) bilden.
4. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Sammelleitungen (33, 33a,33b,33c; 33d,47,56) durch eine Vielzahl sich zwischen ihnen erstreckender paralleler, einzelner im Abstand angeordneter Kanalverbindungsabschnitte (34,34a,34b; 41,51, 5?) verbunden sind.
5. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Metallblech besteht und hohl ist.
6. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in ihm in seiner Längsrichtung quer zu den Sammelleitungen (33,33a,33b,33c? 33d,47,56) die Kanal-

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Verbindungsabschnitte (34,34a,34b; 41,51,57) und von den Sammelleitungen zu den gegenüberliegenden Rändern des Körpers (10,10a,10b,10c; 1Od,46,54) führende Einströmöffnungen (35,35a,35b,35c; 43,49,58) und Abströmöffnungen (36,36a, 36b,36c; 44, 50,5'Jj vorgesehen sind»
7. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalabschnitte (41) in einem Winkel von wenigstens 1° zum Längsrand (42) des Körpers (39) angeordnet sind.
8. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitungen (33d,56) dreiecksförmig ausgebildet sind und eine Vielzahl von parallelen Fluidkanälen (41,57) aufweisen, die mit den Verbindungsabschnitten in Verbindung stehen und sich in einer im wesentlichen quer dazu verlaufenden Richtung erstrecken.
9. Körper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitungen (56) ein fluidverteilendes Muster aufweisen, welches wenigstens einen verbundenen Abschnitt (60) aufweist, der wenigstens einen keilförmigen Vorsprung bildet, welcher die Strömungsverteilung des Wärmeübertragungsmediums unterstützt.
IQ, Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitungen (33, 33a, 33b, 33c; 33d,47, 56) einen Winkel von 92° bis 1oo° bezogen auf den Einlaßabschnitt (35, 35a, 35b, 35c, 43, 49, 58) bzw. den Auslaßabschnitt (36, 36a, 36b, 36c, 44, 5o, 59) aufweisen, der von den Sammelleitungen ausgeht.
11. Körper nach Anspruch Ic, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel sich von 92,5° bis 97,5° erstreckt.

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12. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanäle (34b) eine Vielzahl von Abschnitten (38b) aus Metall aufweisen, die miteinander verbunden sind und eine Strömungsunterbrechung für das Wärmeübertragungsmittel bilden.
13. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsabschnitt (35, 35a, 35b, 58) und der Austrittsabschnitt (36, 36a, 36b, 59) die zugeordnete Sammelleitung (33, 33a, 33b, 56) in ihrer Mitte schneiden.
14'. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßabschnitt (35c, 43, 49) und der Auslaßabschnitt (36c ,44, 5o) die zugeordnete Sammelleitung (33c,33d, 47) an entgegengesetzten Enden schneiden.
15* Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Sammelleitungen (33a) , der mit dem Einlaßabschnitt (35a) bzw. Auslaßabschnitt (36a) einen Winkel von wenigstens 92 bildet, ausgebogen oder zackig bzw. zinnenförmig ist.
16. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel eine geneigte Sammelleitung für eine gleichförmige Fluidverteilung bildet.
17. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem Sonnenenergie verwendenden Heizsystem angeordnet ist.

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18. Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Platte ausgebildet ist.
19. Körper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß er an beiden Außenseiten flach (Fig. 6) ist und das Kanal- system sich über die Dicke der Platte erstreckt.

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