DE1579949C3 - Konvektionsheizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Konvektionsheizgerät mit einem von einem Wärmeträger durchströmten Wärmetauscher, dem mit einem Gebläse durch Zwangsbelüftung wahlweise Wärme entnehmbar ist, wobei das Gebläse von einer vom Wärmeträgerstrom beaufschlagten Turbine angetrieben wird.

Es ist bereits eine Regelung für ein Raumheizgerät mit Zwangsbelüftung bekannt, bei dem ein Thermostat über ein Ventil den Zufluß zu einer ein Gebläse antreibenden Turbine regelt, wobei diese Turbine in dem Wasserzirkulationsstrom angeordnet ist. Es ist weiter eine Pumpe mit magnetischer Kraftübertragungseinrichtung auf den Pumpenrotor bekannt. Mit den bekannten Einrichtungen lassen sich Einrohrsysteme von Zentralheizungen nicht betreiben, da diese voraussetzen, daß die an einem Strang angeschlossenen Geräte keine Rückkoppelungseffekte aufeinander ausüben. Dies ist nur möglich, wenn der Druckabfall einer Turbinenanlage unabhängig von der Drehzahl der Turbine konstant ist. Bei den bekannten Heizgeräten ist dies jedoch nicht der Fall.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, eine Zwangsbelüftung bei Einrohrheizungssystemen vom Flüssigkeitskreislauf zu betreiben, ohne daß hierfür störanfällige, viel Energie verzehrende Bauteile verwendet werden, wobei die Wärmeentnahme kontinuierlich steuerbar sein soll.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Wärmeträgerstrom nach dem Einrohrsystem kontinuierlich durch den Wärmetauscher strömt und durch die Turbine und eine die Turbine umgebende Leitung wahlweise in unterschiedlichen Anteilen mittels eines von einem Thermostaten betätigten Verschlußorgans steuerbar ist und daß die Turbine über eine Magnetkupplung das Gebläse antreibt.

Hierdurch wird erreicht, daß dem Turbinenläufer als hydraulisches Widerstandselement im Kreislauf ein ventilähnliches Element parallel geschaltet ist, das ebenfalls einen hydraulischen Widerstand bildet. Nur dadurch ist der Einsatz im Einrohrbetrieb möglich.

Durch die magnetische Übertragungsvorrichtung wird die Eliminierung des nicht definierten Reibungswiderstandes der Stopfbuchse erreicht. Es ist bekannt, daß beispielsweise bei kleinen Pumpen die Leistungsaufnahme der Stopfbuchse bei neu eingezogener Stopfbuchse größer sein kann als die Leistungsaufnahme des

Pumpenläufers selbst.

Ein wichtiger Vorteil des Heizgerätes ist, daß die Wärmetauscher verschiedener Heizgeräte in Reihe geschaltet werden können in einem einzigen Rohrsystem, durch das Flüssigkeit aus einem zentralen Reservoir kontinuierlich zirkuliert. Ein derartiges Zentralheizungssystem erfordert weniger Rohrleitungen und Ventile als vergleichbare konventionelle Systeme, wodurch Material- und Arbeitskosten gespart werden.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Konvektionsheizgerät nach der Erfindung;

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Antriebsvorrichtung des Gebläses dieses Heizgerätes;

F i g. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch die Verbindung zwischen Antriebsvorrichtung und Gebläserotor;

Fig.4 zeigt eine Ansicht der Antriebsvorrichtung des Gebläses, die Verbindung zwischen Antriebsvorrichtung und Wärmetauscher und einen Teil des Wärmetauschers sowie den Thermostaten für die Antriebsvorrichtung.

Das in F i g. 1 gezeigte Konvektionsheizgerät hat ein Gehäuse 1 mit einer Lufteintrittsöffnung· 10 und einer Luftaustrittsöffnung 11. Ein rechteckiger Wärmetauscher 15 ist in einem geschlossenen oberen Teil des Gehäuses 1 angeordnet, in dem sich auch das Gebläse 16 befindet. Eine Klappe 40 dient zur Regelung eines Luftführungskanals 39, der zu einen Schlitz 42 an der Oberseite des Gehäuses 1 führt, durch den ein Teil der erwärmten Luft ausströmen kann.

Die als Gebläseantriebsvorrichtung dienende Turbine besitzt ein zylindrisches Gehäuse 58 (vgl. F i g. 4) mit horizontaler Achse. Das Gehäuse 58 und ein seitlicher Vorsprung 59, der durch die Schraube 60 mit dem Gehäuse einer Ein- und Austrittskammer (50,56) des Wärmetauschers (15) verbunden ist, bilden eine Turbinenkammer 62 (vgl. F i g. 2) und eine herausführende Seitenkammer. Die Turbinenkammer 62 ist über einen Kanal 69 mit der Austrittskammer 56 des Wärmetauschers 15 verbunden. Der Kanal 69 führt zu der Eintrittsöffnung 70 in einer Endplatte 65 neben einer Seitenwand 66 des Gehäuses 58 der Gebläseantriebsvorrichtung.

An der Gehäuseendplatte 65 ist auch ein Rohrflansch 71 vorgesehen, in den die Austrittskammer 71a in der Endplatte mündet.

In der Turbinenkammer 62 (F i g. 2) ist der Rotor 72 angeordnet, der axial zum Gehäuse 58 gelagert ist. Der Rotor 72 hat eine hohle konische Nabe 73, die in die Turbinenkammer 62 vorspringt und mit ihrem geschlossenen inneren Ende 73a auf dem dünneren Endteil 74 der Welle 75 gelagert ist. Um die Nabe 73 ist der Schaufelring 87 des Turbinenrotors angeordnet sowie der Ummantelungsring 88 für diese Schaufeln, der sich zu der zylindrischen Wand 89 erweitert. Eine Grundplatte 64 des Gehäuses 58 trägt einen Ring feststehender, den Rotor 72 umgebender Schaufeln 90, die mit den Rotorschaufeln 87 fluchten, sowie einen fest angebrachten Ummantelungsring 91. Auf der durch die vom Vorsprung 59 gebildeten Seitenkammer verlaufenden und an ihrem äußeren Ende angebrachten Welle 93 ist der Regelungsring 92 in der Turbinenkammer gelagert und auf der Welle 94 verschwenkbar. Der Regelungsring 92 kann, wie in F i g. 2 in ausgezogenen Linien dargestellt ist, so angeordnet sein, daß seine Achse mit der Achse der Turbinenkammer 62 des Rotors 72 zusammenfällt. In dieser Stellung bildet der Ring 92 eine sta-

tionäre Fortsetzung des durch die rotierende zylindrische Wand 89 des Rotors 72 gebildeten Austrittskanals und leitet Wasser, das durch die Schaufelringe 87 und 90 strömt, zu der öffnung der Austrittskammer 71a. Zur Vermeidung von Flüssigkeitsdurchtritt von der Eintrittsöffnung 70 in die Austrittskammer 71a sind die Enden des Regelungsrings 92 und das benachbarte Ende der zylindrischen Wand 89 nach außen umgebördelt. Der Regelungsring 92 kann auch die in F i g. 2 gestrichelt dargestellte Stellung einnehmen; in dieser Stellung befindet er sich an einer Seite der Turbinenkammer 62. Wenn der Ring 92 sich in dieser Stellung befindet, strömt Wasser von der Kammer 62 durch den Ring 92 zu der Austrittskammer 71a, wie durch die Pfeile 98 angedeutet ist, wobei die Schaufelringe 87 und 90 nicht durchströmt werden, die — gegenüber dem Strömungsverlauf gemäß 98 — einen größeren Strömungswiderstand bilden. Bei Zwischenstellungen des Regelungsringes 92 verläuft die Strömung teilweise durch die Schaufelringe 87 und 90 und teilweise direkt zur Austrittskammer 71a.

Die den Regelungsring 92 tragende Welle 93 ist an der verschwenkbaren Welle 94 befestigt. Das Ende der Welle 94 ist mit einem Ende eines Bimetallstreifens 108 (vgl. F i g. 4) verbunden, der in einigem Abstand von der Welle dieses wendelförmig umgibt. Der Bimetallstreifen 108 befindet sich in der Lufteintrittsöffnung 10, also im Strömungsverlauf der zu dem Wärmetauscher 15 strömenden Luft.

Obwohl der Wärmetauscher 15 kontinuierlich von heißem Wasser durchströmt wird, ist die Wärmeabgabe gering. Wenn das Gebläse 16 in Betrieb ist und Luft von der Lufteintrittsöffnung ansaugt, sie durch den Wärmetauscher 15 fördert und die aufgeheizte Luft in einem nach unten gerichteten, flachen Strahl aus der Luftaustrittsöffnung ausbläst, ist die Wärmeabgabe größer. Sie ist abhängig von der Drehzahl des Gebläseläufers.

Das durch den Wärmetauscher 15 zirkulierende Wasser wird in einen eintrittsseitigen Rohrflansch 61 zu der Eintrittskammer 50, und, nach Durchströmen des Wärmetauschers, zu der in Reihe geschalteten Turbinenkammer 62 geleitet; dann tritt es durch den austrittsseitigen Rohrflansch 71 aus dem Raumheizgerät aus. Die Geschwindigkeit, mit der diese kontinuierliche Wasserzirkulation den Turbinenrotor 72 und somit den Gebläserotor antreibt, hängt von der Stellung des Regelungsringes 92 ab, der so verstellt werden kann, daß jede gewünschte Wassermenge den Turbinenrotor 72 durchströmen und so seine Drehzahl von Null bis zur Maximaldrehzahl regeln kann. Die Stellung des Regelungsringes 92 hängt von der Stellung der Welle 94, auf die er axial verschieblich aufgebracht ist, ab. Die Stellung der Welle wiederum hängt von der Raumtemperatur ab, die auf die beiden Enden des Bimetallstreifens 108 einwirkt, und von der Stellung eines Betätigungsknopfes, der die Stellung eines Flügelrades 109, auf dem ein Ende des Bimetallstreifens befestigt ist, bestimmt. Der Bimetallstreifen 108 wirkt auf den Regelungsring 92, so daß dieser, wenn die Raumtemperatur ansteigt, die Drehzahl des Turbinenrotors 72 reduziert.

Da die Gebläseantriebsvorrichtung als Wasserturbine ausgebildet ist, kann die Drehzahl des Gebläseläufers 18 und daher die Wärmeleistung des Geräts über einen größeren Bereich geregelt werden wie beim Antrieb mit einem serienmäßigen Elektromotor.

Ein weiterer Vorteil des Antriebs des Gebläserotors mittels einer Wasserturbine besteht darin, daß bei der Installation des Geräts keine elektrischen Anschlüsse erforderlich sind. Es müssen lediglich die Zufluß- und Abflußrohrverbindungen in einem Rohr, beispielsweise einem Kupferrohr mit kleinem Durchmesser verbunden werden.

Wie in F i g. 3 gezeigt, ist an der Grundplatte 64 der Antriebsvorrichtung auf der dem Gebläseläufer 18 zugewandten Seite eine halbkugelförmige Schale 120 aus dünnem, nicht magnetischem Material befestigt. In der Schale 120 trägt die Welle 75 den verschieblich angeordneten Magneten 122. Außerhalb der Schale 120 trägt die Fortsetzung 123 der Grundplatte 64 das Lager 124, das die in einer Linie mit der Welle 75 liegende Welle 125 aufnimmt, auf der der Gebläseläufer 18 angebracht ist. Die Endscheiben 20 des Gebläseläufers weisen an der dem Rotor zugewandten Seite eine Muffe 117 in der Ausnehmung 115 auf. Auf der der Schale 120 zugewandten Seite des Lagers 124-trägt die Welle

125 den Anker 126 aus magnetischem Material, der die Schale 120 umschließt und mit dem in ihr befindlichen Magneten 122 zusammenwirkt. Die Zwischenräume zwischen dem Magneten 122 und seinem Anker 126 werden so klein wie möglich gehalten, und die umgebenden Teile werden zur Vermeidung von Störungen erforderlichenfalls aus nicht magnetischem Material hergestellt. Der Gebläseläufer 18 wird von dem Turbinenrotor 72 durch den Magneten 122 und den Anker

126 angetrieben. Eine Wellenabdichtung erübrigt sich.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Konvektionsheizgerät mit einem von einem Wärmeträger durchströmten Wärmetauscher, dem mit einem Gebläse durch Zwangsbelüftung wahlweise Wärme entnehmbar ist, wobei das Gebläse von einer vom Wärmeträgerstrom beaufschlagten Turbine angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerstrom nach dem Einrohrsystem kontinuierlich durch den Wärmetauscher (15) strömt und durch die Turbine (87) und eine die Turbine umgehende Leitung (98) wahlweise in unterschiedlichen Anteilen mittels eines von einem Thermostaten (108) betätigten Verschlußorgans (92) steuerbar ist und daß die Turbine über eine Magnetkupplung (122, 126) das Gebläse (18) antreibt.