DE10150987B4

DE10150987B4 - Verfahren zum Verlegen einer Matte mit dünnwandigen Kunststoffrohren

Info

Publication number: DE10150987B4
Application number: DE2001150987
Authority: DE
Inventors: Donald Herbst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: WO2003031877A1; DE10150987A1

Abstract

Verfahren zum Verlegen einer Matte mit dünnwandigen Kunststoffrohren (2) mit einem Außendurchmesser bis zu 5 mm (Kapillarrohre), die an ihren offenen Enden jeweils mit runden Stammrohren (1, 5) größeren Durchmessers, radial von diesen abgehend, für die Zu- und Abführung eines Heiz- bzw. Kühlmediums verschweißt sind, wobei die Stammrohre (1, 3) an den Schweißstellen (3) Bohrungen mit einem etwa dem Innendurchmesser der Kunststoffrohre (2) entsprechenden Durchmesser aufweisen, auf einer im wesentlichen ebenen Unterlage (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Stammrohre (1, 5) und/oder die Kunststoffrohre (2) nach deren Anschweißen an die Stammrohre (1, 5) thermisch behandelt und hierdurch bleibend derart verformt werden, dass durch Änderung des Querschnitts der Stammrohre (1, 5) der Abstand der Schweißstellen (3) von der Unterlage (4) verringert wird und/oder die Neigung der Kunststoffrohre (2) jeweils zwischen der Schweißstelle (3) und dem Punkt der ersten Berührung des Kunststoffrohres (2) mit der Unterlage (4) vergrößert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 197 25 326 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Heiz- bzw. Kühlmatte mit dünnwandigen Kunststoffrohren von rundem Querschnitt mit einem Durchmesser bis 5 mm, vorzugsweise 2–4 mm, sogenannten Kapillarrohren bekannt. Hierbei werden die Kapillarrohre radial an Stammrohre angeschweißt, über welche die Zu- und Abfuhr eines Heiz- oder Kühlmediums zu bzw. von den Kapillarrohren erfolgt. Die Kapillarrohre haben einen gegenseitigen Abstand von 10–20 mm. die Stammrohre weisen an den jeweiligen Schweißstellen Bohrungen auf, deren Durchmesser angenähert dem Innendurchmesser der Kapillarrohre entspricht.

Eine häufige Verwendung solcher Heiz- bzw. Kühlmatten besteht darin, daß sie auf einer im wesentlichen ebenen Unterlage, beispielsweise einer aus Platten zusammengesetzten Metalldecke, verlegt werden, auf der sie lose aufliegen oder durch Kleben oder anderweitig befestigt sein können. Da die Stammrohre einen erheblich größeren Durchmesser als die Kapillarrohre besitzen und die Kapillarrohre senkrecht von den Stammrohren abstehen, liegen die Schweißstellen in einem Abstand, der etwa dem halben Durchmesser der Stammrohre entspricht, über der Unterlage. Da weiterhin die Kapillarrohre zwar elastisch, jedoch geradlinig ausgebildet sind und eine gewisse Steifigkeit besitzen, besteht auch ein größerer horizontaler Abstand zwischen einem Stammrohr und einem Punkt, an dem ein von diesem Stammrohr abgehendes Kapillarrohr zuerst die Unterlage berührt. In diesem Abstand besteht eine sogenannte tote Zone, in welcher mangels eines Kontaktes zwischen den Kapillarrohren und der Unterlage praktisch keine Wärmeübertragung zwischen diesen stattfindet. Der Wirkungsgrad der Heiz- bzw. Kühlmatte wird somit hierdurch herabgesetzt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verlegen einer Matte mit dünnwandigen Kunststoffrohren mit einem Außendurchmesser bis zu 5 mm (Kapillarrohre), die an ihren offenen Enden jeweils mit runden Stammrohren größeren Durchmessers, radial von diesen abgehend, für die Zu- und Abführung eines Heiz- bzw. Kühlmediums verschweißt sind, wobei die Stammrohre an den Schweißstellen Bohrungen mit einem etwa dem Innendurchmesser der Kunststoffrohre entsprechenden Durchmesser aufweisen, auf einer im wesentlichen ebenen Unterlage, anzugeben, mit welchem ein höherer Wirkungsgrad der Heiz- bzw. Kühlmatte erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, dass die Stammrohre und/oder die Kunststoffrohre nach deren Anschweißen an die Stammrohre thermisch behandelt und hierdurch bleibend derart verformt werden, dass durch Änderung des Querschnitts der Stammrohre der Abstand der Schweißstellen von der Unterlage verringert wird und/oder die Neigung der Kunststoffrohre jeweils zwischen der Schweißstelle und dem Punkt der ersten Berührung des Kunststoffrohres mit der Unterlage vergrößert wird, wird die tote Zone verkleinert bzw. die aktive Fläche der Heiz- bzw. Kühlmatte vergrößert, ohne dass der Schweißvorgang zur Verbindung der Kunststoffrohre mit den Stammrohren geändert oder neue Werkzeuge zur Herstellung von Stammrohren mit verändertem Querschnitt verwendet werden müssten. Es ist von besonderem Vorteil, wenn beide Maßnahmen kombiniert werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch ein Stammrohr mit der Ansicht eines angeschweißten Kunststoffrohres (Kapillarrohr) nach dem Auflegen auf eine Unterlage, jedoch ohne thermische Verformung,
2 die Anordnung gemäß 1 mit thermischer Verformung des Stammrohres,
3 die Anordnung gemäß 1 mit thermischer Verformung des Kapillarrohres,
4 die Anordnung gemäß 1 mit thermischer Verformung sowohl des Stammrohres als auch des Kapillarrohres,
5 die Anordnung von zwei nebeneinander liegenden Stammrohren mit thermischer Verformung,
6 die Anordnung von zwei übereinander liegenden Stammrohren mit thermischer Verformung, und
7 die Draufsicht auf eine Heiz- bzw. Kühlmatte, bei der durch die thermische Verformung auch der Abstand zwischen den Kapillarrohren verändert wurde.
1 zeigt ein Stammrohr 1 mit kreisförmigem Querschnitt, an welches eine Vielzahl von zueinander parallelen Kapillarrohren 2 mit einem Außendurchmesser bis zu 5 mm angeschweißt sind. Der Abstand der Kapillarrohre 2 zueinander beträgt etwa 10–20 mm. Das Stammrohr 1 weist an den Schweißstellen 3 Bohrungen auf, so daß der Innenraum des Stammrohres 1 mit dem Innenraum der angeschweißten Kapillarrohre 2 in Verbindung steht. Das jeweils andere Ende der Kapillarrohre 2 ist in entsprechender Weise mit einem weiteren, nicht gezeigten Stammrohr verbunden.
Das dargestellte Stammrohr 1 dient beispielsweise zur Zuführung eines Heiz- bzw. Kühlmediums, vorzugsweise Wasser mit einer entsprechenden Temperatur, das in die Kapillarrohre 2 strömt und am anderen Ende wieder aus diesen austritt, um über das nicht gezeigte Stammrohr wieder abgeführt zu werden.
Die Heiz- bzw. Kühlmatte aus den Kapillarrohren 2 und den Stammrohren 1 ist auf eine Unterlage 4 aufgelegt. Diese wird z.B. durch eine Metallplatte einer abgehängten Decke dargestellt. Je nach der Temperatur des durch die Kapillarrohre 2 strömenden Mediums nimmt dieses entweder Wärme über die Unterlage 4 aus dem darunter liegenden Raum auf oder gibt Wärme an diesen ab, so daß der Raum in gewünschter Weise gekühlt oder erwärmt werden kann.
1 zeigt den Zustand, in welchem die Heiz- bzw. Kühlmatte auf die Unterlage 4 aufgelegt, jedoch nicht thermisch verformt, ist. Infolge der Steifigkeit der Kapillarrohre 2 ist der Abstand A zwischen dem Berührungspunkt von Stammrohr 1 und Unterlage 4 einerseits und dem Punkt der ersten Berührung von Kapillarrohren 2 und Unterlage 4 andererseits relativ groß, so daß eine entsprechend große tote Zone, in der praktisch keine Wärmeübertragung zwischen den Kapillarrohren 2 und der Unterlage 4 stattfindet, gebildet ist.
Gemäß 2 wurde das Stammrohr 1 nach dem Anschweißen der Kapillarrohre 2 bleibend verformt, indem das Stammrohr 1 auf eine Temperatur, bei der es seine Elastizität verliert, erwärmt und dann eine entsprechende Kraft auf dieses ausgeübt wurde. Im Fall von 2 wurde die Kraft von oben ausgeübt, so daß ein ovaler Querschnitt in liegender Farm erhalten wurde. Die Schweißstelle 3 befindet sich daher in einem geringeren Abstand von der Unterlage 4 als in dem Fall von 1, so daß die Kapillarrohre 2 trotz gleicher Neigung zu der Unterlage 4 eher mit dieser in Kontakt gelangen, das heißt der Abstand A wird verkürzt und damit die tote Zone verkleinert.
Bei der Ausbildung nach 3 wurde der Querschnitt des Stammrohres 1 nicht verändert, sondern die Kapillarrohre 2 wurden auf eine Temperatur erwärmt, bei der sie ihre Elastizität verlieren, und dann durch Krafteinwirkung bleibend verformt. Hierbei wird an der Stelle der ersten Berührung zwischen der Unterlage 4 und den Kapillarrohren 2 ein Knick in diesen gebildet, so daß die Kapillarrohre 2 zwischen dieser Knickstelle und der Schweißstelle 3 eine deutlich größere Neigung gegenüber der Unterlage 4 erhalten. Da die Kapillarrohre 2 senkrecht zur Oberfläche des Stammrohres 1 stehen, verschieben sich hierdurch auch die Schweißstellen 3 in Richtung zur Unterlage 4, so daß der Abstand A erheblich verkürzt wird.
Einen minimalen Abstand A erhält man, wenn, wie in 4 gezeigt ist, sowohl das Stammrohr 1 als auch die Kapillarrohre 2 bleibend verformt werden. Hierdurch kann die tote Zone nahezu eliminiert werden.
Die Verformung der Stammrohre 1 muß nicht zwangsläufig eine ovale Form ergeben. Durch entsprechende Ausbildung der die Verformungskraft aufbringenden Preßform kann beispielsweise die Seite, die auf die Unterlage 4 aufgelegt wird, sehr flach sein, so daß sich eine große Kontaktfläche ergibt, während andererseits die gegenüberliegende Seite praktisch unverformt bleibt, d.h. einen Kreisausschnitt bildet.
5 bezieht sich auf eine Ausbildung der Heiz- bzw. Kühlmatte, bei der die Kapillarrohre 2 geführt sind, daß sich ihre jeweils beiden Enden auf einer Seite der Matte befinden. Damit verlaufen auch beide Stammrohre, das heißt das Stammrohr 1 beispielsweise für die Zuführung des Heiz- bzw. Kühlmediums und das Stammrohr 5 beispielsweise für die Abführung des Heiz- bzw. Kühlmediums auf derselben Seite der Matte.
Dabei liegt das innere Stammrohr 5 höher als das äußere Stammrohr 1, da die vom Stammrohr 1 abgehenden bzw. in dieses mündenden Kapillarrohre 2 unter dem Stammrohr 5 verlegt sind. Wenn es wünschenswert ist, daß beide Stammrohre 1 und 5 die gleiche maximale Höhe haben, kann deren Verformung entsprechend durchgeführt-werden. Gemäß 5 hat das Stammrohr 1 seinen runden Querschnitt beibehalten, während das Stammrohr 5 in eine ovale Form gebracht wurde; jedoch können auch beide Stammrohre in unterschiedlich starkem Ausmaß verformt werden.
6 zeigt einen entsprechenden Fall, bei dem die beiden Stammrohre 1 und 5 jedoch nicht nebeneinander, sondern übereinander angeordnet sind. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft bei Fußbodenheizungen, bei denen die Stammrohre in Fußbodenleisten untergebracht werden. Da die mit dem oberen Stammrohr 1 verbundenen Enden der Kapillarrohre 2 hinter dem unteren Stammrohr 5 vorbei geführt werden, wird das untere Stammrohr 5 allein oder stärker als das obere Stammrohr 1 verformt, damit diese den gleichen maximalen Abstand von der angrenzenden Wand haben.
Die thermische Verformung der Kapillarrohre 2 kann zusätzlich dazu ausgenutzt werden, daß die gegenseitigen Abstände der Kapillarrohre 2 verändert werden. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Stammrohre kürzer sein sollen als die Abmessung der zu heizenden/kühlenden Fläche 6 in Längsrichtung der Stammrohre. Die Kapillarrohre 2 haben dann in unmittelbarer Nähe der Stammrohre einen geringeren gegenseitigen Abstand als auf der Fläche selbst, wobei dieser Abstand auf der Fläche möglichst gleich sein sollte, um den maximalen thermodynamischen Nutzen zu erzielen.
7 zeigt ein Beispiel, bei dem die Stammrohre 1 und 5 auf entgegengesetzten Seiten der Heiz- bzw. Kühlmatte angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht es, daß die Anschlußschläuche 7 für die Stammrohre 1 und 5 axial an diese angeschweißt werden können, um dann innerhalb der Fläche 6 untergebracht zu werden. Da somit ein radialer Anschluß vermieden wird, kann der so zusätzlich verfügbare Platz für den Anschluß weiterer Kapillarrohre 2 genutzt werden.
Werden bei einem verkürzten Stammrohr die Abstände zwischen benachbarten Schweißstellen 3 zu klein, können diese beispielsweise in zwei in Umfangsrichtung des Stammrohres gegeneinander versetzten Reihen angeordnet sein, wobei die Schweißstellen der einen Reihe gegenüber denen der anderen Reihe auch in Längsrichtung des Stammrohres versetzt sind.
Die Verkürzung der Stammrohre gegenüber der zu beheizenden / kühlenden Fläche ist selbstverständlich auch möglich, wenn sich beide Stammrohre 1 und 5 auf der selben Seite der Matte befinden.

Claims

Verfahren zum Verlegen einer Matte mit dünnwandigen Kunststoffrohren (2) mit einem Außendurchmesser bis zu 5 mm (Kapillarrohre), die an ihren offenen Enden jeweils mit runden Stammrohren (1, 5) größeren Durchmessers, radial von diesen abgehend, für die Zu- und Abführung eines Heiz- bzw. Kühlmediums verschweißt sind, wobei die Stammrohre (1, 3) an den Schweißstellen (3) Bohrungen mit einem etwa dem Innendurchmesser der Kunststoffrohre (2) entsprechenden Durchmesser aufweisen, auf einer im wesentlichen ebenen Unterlage (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Stammrohre (1, 5) und/oder die Kunststoffrohre (2) nach deren Anschweißen an die Stammrohre (1, 5) thermisch behandelt und hierdurch bleibend derart verformt werden, dass durch Änderung des Querschnitts der Stammrohre (1, 5) der Abstand der Schweißstellen (3) von der Unterlage (4) verringert wird und/oder die Neigung der Kunststoffrohre (2) jeweils zwischen der Schweißstelle (3) und dem Punkt der ersten Berührung des Kunststoffrohres (2) mit der Unterlage (4) vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stammrohre (1, 5) für die Zu- und Abführung auf einer Seite der Matte und nebeneinander angeordnet sind, wobei die Stammrohre (1, 5) einen unterschiedlich großen geringsten Abstand zur Unterlage (4) aufweisen und unter schiedlich so verformt werden, dass ihr jeweils größter Abstand zur Unterlage (4) gleich ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stammrohre (1, 5) für die Zu- und Abführung auf einer Seite der Matte und übereinander angeordnet sind, wobei die Stammrohre (1, 5) einen unterschiedlich großen geringsten Abstand zu einer angrenzenden Wand aufweisen und unterschiedlich so verformt werden, dass ihr jeweils größter Abstand von der Wand gleich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verformung der Kunststoffrohre (2) zusätzlich ihr gegenseitiger Abstand verändert wird.