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Vorrichtung zum Eisfreihalten von Schlauchsystemen.
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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Versorgungstechnik.
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Genauer betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Eisfreihalten einer wasserführenden Schlauchleitung, zum vorzugsweisen Einsatz in der Landwirtschaft, im Gartenbau und ähnlichen Bereichen.
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Wasserführende Schlauchleitungen, die bei kalten Umgebungstemperaturen insb. im Freien nicht durchflossen werden, sind permanent der Gefahr ausgesetzt, dass sie einfrieren. Ein solches Einfrieren hat nicht nur die unmittelbare Unverwendbarkeit der Schlauchleitung zur Folge, sondern kann auch Schäden durch das entstandene Eis an der Schlauchleitung haben, welche wiederum Folgeschäden nach sich ziehen können, wenn das Eis schmilzt und eine entstandene Schadstelle frei gibt.
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Bevorzugt werden wasserführende Schlauchsysteme in der Versorgungstechnik als einfache Verschlauchung, von einer Einspeisestelle zu der am weitesten entfernten Verwendungsstelle mit beliebig vielen weiteren Verwendungsstellen dazwischen. Diese sind bevorzugt über einfache Kupplungen an den Hauptschlauch angebunden. Ein so aufgebautes Schlauchsystem stellt die denkbar kostengünstigste Art der Ausführung dar.
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Einen Schutz gegen das Einfrieren bieten Lösungen wie Begleitheizungen, Isolationen und Hauptschläuche, die als Ringleitungen mit permanenter Umwälzung ausgeführt sind. Jedoch stehen alle diese Lösungen einer möglichst kostengünstigen Ausführung entweder durch ihren relativ hohen Investionsaufwand bei Installation, oder den durch sie entstehenden Kosten im laufenden Betrieb entgegen.
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Das Patent
DE 44 03 067 C1 offenbart eine Vorrichtung zum Eisfreihalten von einseitig offenen Flüssigkeitsleitungen, insbesondere Stichleitungen für ein Wassersystem in einem Flugzeug. Die dort offenbarte Lehre eignet sich aber ausschließlich für Stichleitungen, die von Ringleitungssystemen abzweigen, in denen ein Medium kontinuierlich strömt. Zudem sind derartige Lösungen ebenfalls aus dem Anlagenbau bekannt.
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Es besteht daher ein Bedarf an einer preisgünstigen, Platz sparenden und zudem nachrüstbaren Lösung des Problems, eine einfache Vorrichtung zum Eisfreihalten eines definierten Abschnitts innerhalb eines betriebsströmungsfreien Schlauchsystems bzw. Schlauchleitungssystems bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das in einem betriebsströmungsfreien Schlauchsystem enthaltene Wasser innerhalb des Schlauchsystems bewegt wird, vorzugsweise durch eine Zirkulationspumpe.
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Hierzu wird das im betriebsströmungsfreien Schlauchsystem enthaltene Wasser durch eine in dem wasserführenden Schlauchsystem enthaltene Strömungsleitung mit geringerem Strömungsquerschnitt als der des Schlauchsystems zirkuliert, wobei das Wasser durch die Strömungsleitung in eine Richtung bis kurz vor das Ende eines jeweiligen Schlauchabschnittes geführt wird und dann über den Spalt zwischen dem Innendurchmesser des jeweiligen Schlauchabschnittes und dem Außendurchmesser der Strömungsleitung zurückgeführt wird.
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Vorzugsweise wird das in dem Schlauchsystem enthaltene Wasser durch eine an die Strömungsleitung angeschlossene Pumpe zur Zirkulation gebracht.
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Bei zu niedrigen Temperaturen, bei denen eine Bewegung des im Schlauchsystem enthaltenen Wassers alleine nicht mehr ausreicht, um das Einfrieren des Wassers in dem Schlauchsystem zu verhindern, kann in einer bevorzugten Ausführungsform eine Heizung der Pumpe vor- oder nachgeschaltet sein, um das zirkulierende Wasser auf einer wählbaren Temperatur über dem Gefrierpunkt zu halten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist stromabwärts der Pumpe oder druckseitig ein Rückschlagventil zum Schutz der Pumpe vorgesehen.
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Ebenso kann die Vorrichtung nachträglich in ein schon bestehendes Schlauchsystem eingebaut werden, indem die Strömungsleitung in die Schlauchabschnitte des Schlauchsystemes eingeführt und fixiert wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegen die Systemkomponenten Pumpe, Heizung und gegebenenfalls Rückschlagventil als integrale Einheit vor, die stromaufwärts an die Versorgungsleitung und stromabwärts oder druckseitig an das Schlauchsystem mit enthaltener Strömungsleitung angeschlossen wird.
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Bei einer weiteren bevorzugen Ausführungsform kann die Strömungsleitung durch geeignete Haltemittel konzentrisch innerhalb der Schlauchabschnitte positioniert und gehalten werden. Geeignete Mittel können dabei über den Außenumfang der Strömungsleitung radial nach außen vorstehende Stege, Stifte oder sonstige Vorsprünge sein. Insbesondere können der jeweilige Schlauchabschnitt, die darin vorgesehene Strömungsleitung sowie die Haltemittel als integrale Einheit ausgebildet sein, wobei die Strömungsleitung jeweils in einem definierten Abstand vor dem Ende des jeweiligen Schlauchabschnittes endet, um bei geschlossenen Entnahmestellen eine Zirkulation von Wasser aus der Strömungsleitung in den Spalt zwischen Strömungsleitung und Innenquerschnitt des Schlauchabschnittes zu ermöglichen.
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Schließlich können zur Verbindung einzelner Schlauchabschnitte, die Strömungsleitungen enthalten, mit anderen, entsprechenden Schlauchabschnitten, definierte Kupplungen vorgesehen sein, die einerseits Verbindungselemente für die Schlauchabschnitte und andererseits integrale Verbindungselemente für die in den Schlauchabschnitten enthaltenen Strömungsleitungen vorsehen, um die Schlauchabschnitte zu einem Schlauchsystem verbinden zu können.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden rein beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren; darin zeigt:
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1 ein Schlauchsystem bei geschlossenen Entnahmestellen mit einer zusätzlichen Schnittdarstellung A-A des Schlauches,
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2 ein Schlauchsystem bei geöffneten Entnahmestellen, sowie
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3 eine schematische Ansicht einer Verteilervorrichtung.
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Die in den Figuren enthaltenen Richtungspfeile geben die jeweilige Strömungsrichtung des Wassers an.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Schlauchsystem 8 bei geschlossenen Entnahmestellen 6 dargestellt. Dieses Schlauchsystem 8 weist einen Anschluss an eine Versorgungsleitung 1 auf, welcher das Schlauchsystem 8 mit Wasser versorgt. Stromabwärts folgt ein Abzweig 9, durch den aus dem, in dieser Figur ruhenden Versorgungsstrom in der Leitung 11 ein Teil abgezweigt wird, der weiter in eine Heizung 2 mündet. Dort schließt sich eine Pumpe 3 an. Auf diese Pumpe 3 folgt ein Rückschlagventil 10. Dieses Rückschlagventil 10 verhindert einen Rückfluss von Wasser stromaufwärts bzw. gegen die Förderrichtung der Pumpe. Das durch die Pumpe geförderte Wasser durchströmt das Rückschlagventil 10 und gelangt in eine Strömungsleitung 7a. Die Strömungsleitung 7a wird über einen Flansch bzw. Abzweigung 4 in einen Schlauch 7 eingeführt und ist vorzugsweise von deutlich geringerem Querschnitt als der Schlauch 7. Eine Schnittdarstellung durch den Schlauch 7 mit der Strömungsleitung 7a und einem die Strömungsleitung 7a umgebenden Zwischenraum 7b ist in der Schnittdarstellung A-A gegeben. Von dort verläuft die Strömungsleitung 7a im Schlauch 7. An einer Kupplung 5 teilt sich der im Schlauch 7 enthaltene Flüssigkeitsstrom auf. Die Kupplung 5 ist so ausgebildet, dass sie sowohl den Schlauch 7 als auch die enthaltene Strömungsleitung 7a verbindet bzw. auf die einzelnen Abzweige aufteilt und so Durchfluss für jeweils den Schlauch 7 und die Strömungsleitung 7a in alle abzweigenden Richtungen herstellt. Die Strömungsleitung 7a erstreckt sich in den jeweiligen Teilen des Schlauches 7 bis fast an die Entnahmestellen 6 heran, ist jedoch kürzer als der umgebende Schlauch 7. Der entstehende Freiraum zwischen dem Ende der Strömungsleitung 7a und dem, in die Entnahmestelle 6 mündenden, Schlauch 7 wird benötigt, damit bei geschlossener Entnahmestelle 6 Wasser aus der Strömungsleitung 7a austreten kann, um dann in entgegengesetzter Richtung, durch den ringförmigen Zwischenraum 7b zwischen Strömungsleitung 7 und der Innenwandung des Schlauchs 7, zurück zum Abzweig 9 und damit zur Pumpe 3 zu strömen. So entsteht eine ständige Umwälzung beziehungsweise wird das im Schlauchsystem 8 enthaltene Wasser bei geschlossenen Entnahmestellen 6 zur Zirkulation gebracht. Diese Zirkulation entsteht zwischen den jeweiligen Enden der Strömungsleitung 7a und der Pumpe 3 wobei das Wasser über den oben beschriebenen Weg über den Abzweig 9 zur Pumpe gelangt. Durch diese Zirkulation, mit gegebenenfalls durch die Heizung 2 temperiertem Wasser, wird Eisbildung innerhalb des Schlauchsystems 8 vermieden. Ebenso werden die Entnahmestellen selbst durch die ständige Anströmung mit Wasser aus der Strömungsleitung 7a eisfrei gehalten.
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Im Folgenden wird auf die 2 Bezug genommen, in der die Strömungsverhältnisse im Schlauchsystem 8 bei geöffneten Entnahmestellen 6 beschrieben werden. Daher wird nur für von denen in 1 abweichende Zustände und Bauteile eine Beschreibung gegeben. Gleiche Elemente wie in 1 sind auch mit identischen Bezugszeichen wie in 1 versehen.
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Bei geöffneten Entnahmestellen 6 teilt sich der, aus der Versorgungsleitung 1 kommende, Wasserstrom am Abzweig 9 in einen Teil, der direkt über den Abschnitt 11 ohne Strömungsleitung in das Schlauchsystems 8 fließt und einen Teil, der wie oben beschrieben erst durch die Heizung 2, die Pumpe 3 und das Rückschlagventil 10 in die Strömungsleitung 7a gelangt. Sind die Entnahmestellen 6 geöffnet, so strömt das an den Entnahmestellen 6 austretende Wasser im Schlauch 7 sowohl durch die durch die Pumpe 3 erzeugte Strömung an die Entnahmestelle 6, als auch durch den ringförmigen Zwischenraum 7b. Der Hauptteil des Wassers gelangt durch den Zwischenraum 7b an die Entnahmestellen 6, da die Querschnittsfläche des Zwischenraumes 7b wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche der Strömungsleitung 7a. Somit behindert die, in das Schlauchsystem 8 eingebrachte, Strömungsleitung 7a den Durchsatz nur unwesentlich.
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Wird eine der Entnahmestellen 6 geschlossen oder wurde nur eine geöffnet, so herrscht im Wesentlichen in dem Teil ohne Durchfluss bzw. geschlossener Entnahmestelle 6 der zu 1 beschriebene Zustand. Die geschlossene Entnahmestelle 6 wird durch die Strömungsleitung 7a angeströmt und das Wasser fließt über den Zwischenraum 7b in den Teil des Schlauchsystems 8 zurück, in dem durch die Entnahme an einer anderen, geöffneten Entnahmestelle 6 die oben beschriebene Strömung bei geöffneten Entnahmestellen 6 vorherrscht.
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Bei einem kurzen Schlauchstück zwischen der Kupplung 5 und der Entnahmestelle 6 kann auf die Verwendung eines entsprechenden kurzen Stücks Strömungsleitung 7a verzichtet werden, da das aus der Kupplung austretende und in Richtung der geschlossenen Entnahmestelle 6 verwirbelnde Wasser das kurze Stück ausreichend durchströmt, um Eisbildung im Schlauch 7 und der Entnahmestelle 6 zu verhindern. In diesem Falle fungiert die Kupplung 5 an dieser Stelle gleich einer Düse. Nötigenfalls können die Strömungseigenschaften in besagtem kurzem Schlauchstück durch Einsätze, die in die Kupplung eingesetzt werden, günstig beeinflusst werden, um größere Distanzen ohne Strömungsleitung 7a eisfrei zu halten.
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Die 3 schließlich zeigt eine Verteilervorrichtung zur Verbindung einer Mehrzahl von definierten, geschlossenen Abschnitten, die die Kupplung 5 der 1 und 2 ersetzen kann. Zu erkennen ist dabei ein hohles, in der dargestellten Ausführungsform rundes Gehäuse 12, welches aus durch einen (nicht gezeigten) Deckel verschlossen ist. Über den Umfang des Gehäuses 12 verteilt sind drei die Wandung des Gehäuses 12 durchbrechenden Kupplungen 13 vorgesehen, zur Verbindung mit einem Versorgungsleitungsanschluss 1 eines definierten, geschlossenen Schlauchabschnittes 7. Die Kupplungen 13 weisen darüber hinaus mittels Verteilerströmungsleitungen 14 miteinander verbundene Innenkupplungen (nicht gezeigt) zum Anschluss an die Strömungsleitung 7a innerhalb des jeweiligen Abschnittes auf. Die in den Strömungsleitungen 7a strömende Flüssigkeit wird dabei über die Verteilerströmungsleitungen 14 ausgetauscht während die in den Strömungsleitungen 7b strömende Flüssigkeit über den Hohlraum des Gehäuses 12 ausgetauscht wird. Wie zu erkennen ist, sind dabei die drei Verteilerströmungsleitungen 14 über eine Steckverbindung 15 kommunizierend miteinander verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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