EP1031805B1 - Klimatisierungselement - Google Patents

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EP1031805B1 EP00890049A EP00890049A EP1031805B1 EP 1031805 B1 EP1031805 B1 EP 1031805B1 EP 00890049 A EP00890049 A EP 00890049A EP 00890049 A EP00890049 A EP 00890049A EP 1031805 B1 EP1031805 B1 EP 1031805B1
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flow pipe
flow
carrier medium
distributing
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Raimund Harreither
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Harreither GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/027—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes
    • F28F9/0275—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of distribution pipes with multiple branch pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/006—Tubular elements; Assemblies of tubular elements with variable shape, e.g. with modified tube ends, with different geometrical features

Definitions

  • the invention relates to an air-conditioning element through which a carrier medium flows according to the preamble of claim 1.
  • Air conditioning elements of this type are known in a variety of variations, e.g. out AT 401 294 B.
  • the carrier medium for example hot water over a Feed into the flow pipe, from which it flows to the confluence of the one smaller cross-section than the flow pipe having manifolds flows.
  • the carrier medium dissipates the heat, and the carrier medium flows through the distributor tubes the confluence areas in the serving as a manifold return pipe, which again has a larger cross section than the distribution pipes.
  • the return pipe is thus Carrier medium collected and fed via a drain of a heat source in which it is heated again to flow through the air conditioning element again.
  • Air conditioning elements of this type are when used for space heating as well Heating register designated and can be used as underfloor heating in screed or wall heating or used as wall cooling embedded in the wall plaster, as this For example, in AT 401 294 B is described.
  • a refrigerant distributor which is a transversely to his Longitudinal extrusion has extruded metal profile, at the side channels, by pipes are formed, are connected.
  • the extruded metal profile that forms the main channel has arcuately shaped, directed against the flow direction mouth pieces, into which the rectilinear tubes open.
  • FR 918.616 A is an air conditioning element according to the preamble of Claim 1, in which tubes of a tube exchanger are curved at their ends, so that its end direction is approximately the same as that of the direction of flow when the fluid enters the pipes and the discharge of the fluid from the pipes without significant change in direction he follows.
  • the invention has as its object, an air conditioning element according to the preamble of claim 1, but to provide increased performance, which also improved Having flow conditions for the carrier medium.
  • Air conditioning element at a variety of distribution pipes aerodynamically cheaper be than conventional air conditioning elements. This is how eddies of the Carrier medium can be reduced or largely avoided and the Total flow resistance of the air conditioning element can be reduced.
  • This object is achieved in that the distribution pipes between the Lead pipe and the return pipe serpentine and steadily in the Overflow confluence areas.
  • an air conditioning element in which an inlet and a process for a carrier medium is connected directly to distribution pipes.
  • the Distributor pipes open into a narrower cross section than the cross section of a Distributor tube exhibiting connector, wherein this connector in turn further distribution pipes are connected.
  • arcuate designed Pipe ends provided tangentially in the flow direction of the support medium open into one another.
  • a particularly easy to manufacture variant is characterized in that in the Junction of a manifold in the flow pipe or optionally in the Return pipe the longitudinal axis of the manifold is rectilinear.
  • the longitudinal axis the manifold is arcuate.
  • a further improvement of the flow for the carrier medium can be achieved thereby that in the junction region of a manifold in the flow pipe or optionally in the return pipe a resulting acute-angled wall portion below Extension of the interior is capped at the junction area.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an air-conditioning element according to the invention, from FIG Seeing the page, illustrate.
  • Figs. 3, 4 and 5 are different Embodiments of the junction areas of the distribution pipes in the return pipe in Section shown.
  • With 1 is a to an unspecified inlet for a carrier medium connected flow pipe referred to, from the distribution pipes 2, which has a smaller Have cross-section than the flow pipe, go out and in a distance from Flow pipe 1 arranged return pipe 3 open.
  • the return pipe 3 is at a End connected in a conventional manner to a process for the carrier medium, but what is not illustrated in detail.
  • the distributor pipes are 2 - of which are shown for clarity, only two of several - in the Junction areas 4, both in the flow pipe 1 and in the return pipe 3, arched, u.zw. such that the carrier medium, which by the arrows 5 is illustrated, if possible without vortex formation from the flow pipe 1 in the distribution pipes. 2 and from these in turn flows into the return pipe 3.
  • arcuate junctions of the distribution pipes 2 in the flow pipe 1 and in the return pipe 3 are the angles ⁇ by tangents 7, which are at the center axes of the Supply pipes are placed at these junction areas 4, illustrated.
  • an air conditioning element shown in Fig. 2 are the Distributor tubes 2 serpentine between the flow pipe 1 and the return pipe. 3 arranged, whereby a greater length of the same at the same distance of Flow pipe 1 from the return pipe 3 results. This allows for the same area a achieve higher performance.
  • junction areas 4 of the distribution pipes shown in FIG 2 in the return pipe 3 are the distributor pipes 2 at the ends, i. in the immediate Area of connection to the return pipe 3, designed rectilinear, resulting in yield manufacturing advantages.
  • Fig. 4 shows in Fig. 3 analog representation of a Enlargement of the interior space at the confluence areas 4, which is achieved by that the acute-angled wall part 8 (shown in FIG. 3) between the distributor pipes 2 and the return pipe 3 is processed.
  • Fig. 5 the mouth areas 4 of manifolds, as shown in Figs. 1 and 2 are shown schematically, illustrated on an enlarged scale.
  • the flow and the return pipe 1, 3, a variety of cross sections, such. circular, oval, rectangular, have.
  • the cross sections of the distribution pipes freely selectable according to the desired conditions.
  • the air conditioning element may be off Be made of copper, plastic or steel; it can also use multilayer pipes Find.

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Description

Die Erfindung betrifft ein von einem Trägermedium durchflossenes Klimatisierungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Klimatisierungselemente dieser Art sind in einer Vielzahl von Varianten bekannt, z.B. aus der AT 401 294 B. Hierbei wird das Trägermedium, beispielsweise Warmwasser, über einen Zulauf in das Vorlaufrohr geleitet, von dem aus es zu den Einmündungsbereichen der einen geringeren Querschnitt als das Vorlaufrohr aufweisenden Verteilerrohren strömt. Hier gibt das Trägermedium die Wärme ab, und das Trägermedium strömt durch die Verteilerrohre zu den Einmündungsbereichen in das als Sammelrohr dienende Rücklaufrohr, welches wieder einen größeren Querschnitt als die Verteilerrohre aufweist. Im Rücklaufrohr wird somit Trägermedium gesammelt und über einen Ablauf einer Wärmequelle zugeführt, in der es wiederum erwärmt wird, um abermals durch das Klimatisierungselement zu ströme.
Klimatisierungselemente dieser Art werden bei Verwendung für die Raumheizung auch als Heizregister bezeichnet und können als Fußbodenheizung im Estrich oder als Wandheizung oder als Wandkühlung im Wandverputz eingebettet verwendet werden, wie dies beispielsweise in der AT 401 294 B beschrieben ist.
Aus der DE 43 19 192 A1 ist ein Kältemittelverteiler bekannt, der ein quer zu seiner Längserstreckung extrudiertes Metallprofil aufweist, an dem Nebenkanäle, die von Rohren gebildet sind, angeschlossen sind. Das extrudierte Metallprofil, das den Hauptkanal bildet, weist bogenförmig gestaltete, gegen die Strömungsrichtung gerichtete Mündungsstücke auf, in die die geradlinig gestalteten Rohre einmünden.
Aus der FR 918.616 A ist ein Klimatisierungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem Rohre eines Rohrtauschers an ihren Enden gewölbt sind, so dass ihre Endrichtung ungefähr mit jener der Strömungsrichtung beim Eintritt des Fluids in die Rohre und beim Austritt des Fluids aus den Rohren ohne wesentliche Richtungsänderung erfolgt.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Klimatisierungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, jedoch mit erhöhter Leistung zu schaffen, das ebenfalls verbesserte Strömungsverhältnisse für das Trägermedium aufweist. Insbesondere soll das Klimatisierungselement bei einer Vielzahl von Verteilerrohren strömungstechnisch günstiger sein als herkömmliche Klimatisierungselemente. So sollen Wirbelbildungen des Trägermediums reduziert oder weitgehend vermieden werden und der Gesamtströmungswiderstand des Klimatisierungselementes reduziert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verteilerrohre zwischen dem Vorlaufrohr und dem Rücklaufrohr schlangenförmig verlaufen und stetig in die Einmündungsbereiche übergehen.
Aus der EP-A2-0 702 200 ist ein Klimatisierungselement bekannt, bei dem ein Zulauf und ein Ablauf für ein Trägermedium direkt an Verteilerrohre angeschlossen ist. Die Verteilerrohre münden in ein einen engeren Querschnitt als der Querschnitt eines Verteilerrohres aufweisendes Verbindungsstück, wobei an dieses Verbindungsstück wiederum weitere Verteilerrohre angeschlossen sind. Hierbei sind bogenförmig gestaltete Rohrenden vorgesehen, die in Strömungsrichtung des Trägermediums tangential ineinandermünden.
Eine besonders einfach herzustellende Variante ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einmündungsbereich eines Verteilerrohres in das Vorlaufrohr bzw. gegebenenfalls in das Rücklaufrohr die Längsachse des Verteilerrohres geradlinig verläuft.
Strömungstechnisch von besonderem Vorteil ist es, wenn in dem Einmündungsbereich eines Verteilerrohres in das Vorlaufrohr bzw. gegebenenfalls in das Rücklaufrohr die Längsachse des Verteilerrohres bogenförmig ausgebildet ist.
Eine weitere Verbesserung der Strömung für das Trägermedium läßt sich dadurch erzielen, daß in dem Einmündungsbereich eines Verteilerrohres in das Vorlaufrohr bzw. gegebenenfalls in das Rücklaufrohr ein sich ergebender spitzwinkeliger Wandteil unter Erweiterung des Innenraumes bei dem Einmündungsbereich gekappt ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die Fig. 1 ein Klimatisierungselement gemäß dem Stand der Technik und Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Klimatisierungselement in schematischer Darstellung, von der Seite gesehen, veranschaulichen. In den Fig. 3, 4 und 5 sind unterschiedliche Ausführungsformen der Einmündungsbereiche der Verteilerrohre in das Rücklaufrohr im Schnitt dargestellt.
Mit 1 ist ein an einen nicht näher dargestellten Zulauf für ein Trägermedium angeschlossenes Vorlaufrohr bezeichnet, von dem Verteilerrohre 2, die einen kleineren Querschnitt aufweisen als das Vorlaufrohr, ausgehen und in ein im Abstand vom Vorlaufrohr 1 angeordnetes Rücklaufrohr 3 einmünden. Das Rücklaufrohr 3 ist an einem Ende in üblicher Weise an einen Ablauf für das Trägermedium angeschlossen, was jedoch nicht näher veranschaulicht ist. Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind die Verteilerrohre 2 - von denen der Übersichtlichkeit halber nur zwei von mehreren dargestellt sind - in den Einmündungsbereichen 4, sowohl in das Vorlaufrohr 1 als auch in das Rücklaufrohr 3, bogenförmig gestaltet, u.zw. derart, daß das Trägermedium, welches durch die Pfeile 5 veranschaulicht ist, möglichst ohne Wirbelbildung vom Vorlaufrohr 1 in die Verteilerrohre 2 und von diesen wiederum in das Rücklaufrohr 3 strömt.
Die Achsen der Verteilerrohre 2 (ebenfalls veranschaulicht durch die Pfeile 5) an den Einmündungsbereichen 4 in das Vorlaufrohr 1 und in das Rücklaufrohr 3 schließen mit den Längsachsen 6 des Vorlaufrohres 1 bzw. des Rücklaufrohres 3 spitze Winkel α ein, wobei die Winkel α an den Einmündungsbereichen 4 in das Vorlaufrohr 1 in Strömungsrichtung des Trägermediums divergieren und in den Einmündungsbereichen 4 in das Rücklaufrohr 3, in Strömungsrichtung des Trägermediums gesehen, konvergieren. Bei den in Fig. 1 dargestellten bogenförmigen Einmündungen der Verteilerrohre 2 in das Vorlaufrohr 1 und in das Rücklaufrohr 3 sind die Winkel α durch Tangenten 7, die an die Mittelachsen der Vorlaufrohre bei diesen Einmündungsbereichen 4 gelegt sind, veranschaulicht.
Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform eines Klimatisierungselementes sind die Verteilerrohre 2 schlangenförmig zwischen dem Vorlaufrohr 1 und dem Rücklaufrohr 3 angeordnet, wodurch sich eine größere Länge derselben bei gleichem Abstand des Vorlaufrohres 1 vom Rücklaufrohr 3 ergibt. Hierdurch lässt sich bei gleicher Fläche eine höhere Leistung erzielen.
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Variante von Einmündungsbereichen 4 der Verteilerrohre 2 in das Rücklaufrohr 3 sind die Verteilerrrohre 2 an den Enden, d.h. im unmittelbaren Bereich des Anschlusses an das Rücklaufrohr 3, geradlinig gestaltet, wodurch sich fertigungstechnische Vorteile ergeben. Fig. 4 zeigt in zu Fig. 3 analoger Darstellung eine Vergrößerung des Innenraumes an den Einmündungsbereichen 4, die dadurch erreicht wird, daß der spitzwinkelige Wandteil 8 (in Fig. 3 eingezeichnet) zwischen den Verteilerrohren 2 und dem Rücklaufrohr 3 abgearbeitet ist.
In Fig. 5 sind die Einmündungsbereiche 4 von Verteilerrohren, wie sie in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt sind, im vergrößerten Maßstab veranschaulicht.
Das Vorlauf- und das Rücklaufrohr 1, 3 können verschiedenste Querschnitte, wie z.B. kreisrund, oval, rechteckförmig, aufweisen. Ebenso sind die Querschnitte der Verteilerrohre nach den gewünschten Verhältnissen frei wählbar. Das Klimatisierungselement kann aus Kupfer, Kunststoff oder Stahl gefertigt sein; es können auch Mehrschichtrohre Verwendung finden.

Claims (4)

  1. Von einem Trägermedium (5) durchflossenes Klimatisierungselement mit einem Vorlaufrohr (1), einem Rücklaufrohr (3) sowie einer Anzahl von diese beiden Rohre (1, 3) miteinander verbindenden Verteilerrohren (2) mit geringerem Querschnitt als das Vorlaufrohr (1) und das Rücklaufrohr (3), wobei das Vorlaufrohr (1) an einen Zulauf für das Trägermedium und das Rücklaufrohr (3) an einen Ablauf für das Trägermedium (5) anschließbar sind und die Achsen der Verteilerrohre (2) in den Einmündungsbereichen (4) in das Vorlaufrohr (1) und vorzugsweise auch in das Rücklaufrohr (3) mit der Längsachse (6) des Vorlaufrohres (1) sowie vorzugsweise auch mit der Längsachse (6) des Rücklaufrohres (3) jeweils einen spitzen Winkel (α) einschließen, der mit der Strömungsrichtung des Trägermediums (5) im Vorlaufrohr (1) divergiert und mit der Strömungsrichtung des Trägermediums (5) im Rücklaufrohr (3) konvergiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerrohre (2) zwischen dem Vorlaufrohr (1) und dem Rücklaufrohr (3) schlangenförmig verlaufen und stetig in die Einmündungsbereiche (4) übergehen.
  2. Klimatisierungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einmündungsbereich (4) eines Verteilerrohres (2) in das Vorlaufrohr (1) bzw. gegebenenfalls in das Rücklaufrohr (3) die Längsachse des Verteilerrohres (2) geradlinig verläuft (Fig. 3, 4).
  3. Klimatisierungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einmündungsbereich (4) eines Verteilerrohres (2) in das Vorlaufrohr (1) bzw. gegebenenfalls in das Rücklaufrohr (3) die Längsachse des Verteilerrohres (2) bogenförmig ausgebildet ist (Fig. 1, 2, 5).
  4. Klimatisierungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einmündungsbereich (4) eines Verteilerrohres (2) in das Vorlaufrohr (1) bzw. gegebenenfalls in das Rücklaufrohr (3) ein sich ergebender spitzwinkeliger Wandteil (8) unter Erweiterung des Innenraumes bei dem Einmündungsbereich (4) gekappt ist.
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