DE172065C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

-- M 172065 KLASSE 36 c.

Einrichtungen, in welchen dem Umlaufwasser einer Warmwasserheizung Dampf oder stärker angewärmtes Wasser aus einer, neben dem Warmwasserkessel aufgestellten Heizschlänge behufs Vergrößerung der Umlaufkraft beigemischt werden, sind zwar bekannt, doch sind diese bisher bekannt gewordenen Einrichtungen mit zwei grundsätzlichen Übelständcn behaftet. Einerseits wird der Inhalt

ίο der Heizschlange in das Unterste Ende des Steigrohres, in den oberen Anschlußstutzen des Warm Wasserkessels, oder gar in diesen Kessel selbst ergossen, wodurch nicht nur die vorhandene Höhe der Warmwasserheizanlage zur Umlauf beschleunigung nicht ausgenutzt . wird, sondern auch der Dampfdruck, wglcher den Umlauf beschleunigen soll, unnötigerweise hoch gehalten wird, so daß infolgedessen bei Anlagen für mehrstöckige Gebäude Hochdruckdampf angewendet werden muß. Andererseits benutzen diese Einrichtungen die Zusatzkessel (Heizschlangen) lediglich zur Erzielung der Umlaufbeschleunigung und belassen dem Warm wasserkessel die Aufgäbe, dem Umlauf wasser fast die ganze erforderliche Wärme zurückzuführen. Sie bedürfen daher zu ihrer Tätigkeit zweier besonderer Kessel, des eigentlichen Warmwasserkessels und eines Zusatzkessels (Heizschlange), was die Anlage weitläufig macht.

Alle diese Übelstände vermeidet die nachbeschriebene Erfindung, welche eine Einrichtung zur Vergrößerung der Umlaufkraft in einer Heiß-, Warm- oder Dampf wasserheizung, sowie zur Erzielung gewünschter Temperaturen des zu den Heizkörpern fließenden Wassers betrifft, und welche durch die Anordnung eines Wasserüberhitzers gekennzeichnet ist, dessen überhitztes Wasser durch ein von ihm emporsteigendes Steigerohr in das Umlaufrohr für den, den Wasserüber-. hitzer nicht passierenden Teil des Wassers der Heizanlage unter Vermittelung einer Heißwassertreibvorrichtung bekannter Konstruktion (z. B. eines Saugstrahlapparates) getrieben wird, wobei die Heißwassertreibvorrichtung mit Drosselvorrichtungen bekannter Konstruktion versehen werden kann, zum Zweck, durch Änderung des Verhältnisses zwischen den Mengen des überhitzten und des Umlaufwassers die Temperatur und die Umlaufkraft des nach der Heizanlage strömenden Wassers zu regeln.

Fig. ι stellt in ausgezogenen Linien die neue Einrichtung dar, welche in eine bestehende, mit punktierten Linien dargestellte Warmwasserheizung mit oberer Zuleitung eingefügt ist, und

Fig. 2 ein Mehrfachsystem der neuen Einrichtung.

In den Zeichnungen sind die Heizkörper mit DD, die senkrechten Zu- und Abflußröhren der Heizkörper mit cf, d e (in Fig. 2 mit c^lf\ d¹ e\ Pf, d'² e²) bezeichnet.

Die einfachste grundsätzliche Anordnung würde man erhalten, wenn in Fig. 1 der Warmwasserkessel A, das Expansionsgefäß B nebst Überlaufrohr tu und Sicherheitsrohr s ν w fortgelassen wird.

Die einfachste Art der Anordnimg besteht somit in der Anordnung eines Wasserüberhitzers E, eines von demselben ausgehenden

Steigerohres mn, welches seinen Inhalt an überhitztem Wasser der Düse eines Saugstrahlapparates G zuführt. Der Strom des durch diese Düse fließenden, überhitzten Wassers saugt durch den Saugraum des Saugstrahlapparates aus dem Umlaufrohr i A b η einen Teil des von der Heizanlage kommenden Rücklaufwassers an und wirft ihn durch die Mischdüse des Saugstrahlapparates G in die Heizanlage zurück, ^?während der übrige Teil des Rücklaufwassers durch das Rohr i k den Wasserüberhitzer speist.

In dem Saugstrahlapparat teilt das überhitzte Wasser die im Steigerohr erlangte Umlaufkraft dem angesaugten Rücklaufwasser mit, wobei auch die beiden Wasserströme sich innig miteinander mischen und in dem Gemische eine Temperatur erzeugen, welche dem Mischungsverhältnisse und den Temperatüren der beiden Wasserteile entspricht. Daher kann die Temperatur des aus dem Saug-· Strahlapparate nach der Heizanlage fließenden Wassergemisches durch Änderung des Mischungsverhältnisses in weiten Grenzen beliebig (auch weit unter ioo°) geregelt werden.

Das übliche Expansionsgefäß H bietet den nötigen Raum dar, die infolge Erwärmung eintretende Volumenzunahme des Wassers der ganzen Heizanlage in sich aufzunehmen, auch die Luft aus der ganzen Anlage entweichen zu lassen.

Das aus dem Wasserüberhitzer E im Steigerohr emporsteigende, überhitzte Wasser scheidet im oberen Teil des Steigerohres, wo der Druck geringer wird, Dampf aus. Es bildet sich daher im oberen Teile des Steigerohres ein Gemenge von Dampf und Wasser, welches Gemenge leichter ist als das im übrigen Heizsystem umlaufende, nicht überhitzte Wasser. Diese Gewichtsdifferenz der Wassersäulen bildet die Kraft, welche das Gemenge von Wasser und Dampf in die Düse des Saugstrahlapparates drückt und welche somit den Umlauf im ganzen System verstärkt.

Diese grundsätzliche Anordnung der neuen Einrichtung mit nur einem Luftauslaß durch das Expansionsgefäß H würde häufig unbequem in der Ausführung sein, z. B. wenn eine bestehende Warmwasserheizung (in Fig. 1 mit punktierten Linien dargestellt) von un^- genügender Umlaufkraft, d. h. mit zu engen Rohrquerschnitten oder zu langen Rohrleitungen, durch Zufügung der neuen, in Fig. ι mit ausgezogenen Linien dargestellten Einrichtung die nötige Umlaufkraft erhalten soll. In Fig. 1 ist diese besondere Ausführungsform dargestellt, und es bezeichnet darin: A den bestehenden Warm wasserkessel, igAabn die als Umlaufrohr benutzte, bestehende Leitung, B das alte Expansionsgefäß, ferner E den Wasserüberhitzer, mn j das Steigerohr, G den Saugstrahlapparat. Die bezeichneten Vorrichtungen samt den Heizkörpern D D und ihren Zufluß - und Rückleitungen würden genau in derselben Art wirken, wie die vorbeschriebene grundsätzliche einfachste Einrichtung, nur der Teil des Systems, welchem der Saugstrahlapparat das Wasser zupreßt, würde einer genügendenEntlüftung entbehren. Diesem Übelstande könnte zwar ein selbsttätiges Luftauslaßventil (etwa im Punkte 0) abhelfen, besser ist jedoch ein in diesem Punkte hochgeführtes Entlüftungsrohr, welches am zweckmäßigsten zu einem Luftauslaßgefäß H erweitert wird. Die gefäßartige Erweiterung bietet auch den nötigen Raum für etwa aufzustellende Temperatur- und Druckregler, schließlich mildert sie die Stöße, welche im System durch eine sich plötzlich verstärkende Wirkung des Saugstrahlapparates entstehen könnten, indem sie den augenblicklichen Überschuß an Wasser in sich aufnimmt. In diesem Gefäß stellt sich (selbstverständlich nur dann, wenn die beiden Gefäße B und H auf verschiedenen Seiten des Saugstrahlapparates angeordnet werden) auch der Wasserspiegel N₂ um h höher ein als der Spiegel N₁ im Gefäß B. Dieser Höhenunterschied kann als Maß der erzielten Umlaufkraft betrachtet und zur Betätigung entsprechender Druckregler bekannter Konstruktion ausgenutzt werden.

Aus dem in 0 aufgestellten Entlüftungsrohre oder aus seiner Erweiterung H könnte das Wasser . bei zu starker Wirkung des Saugstrahlapparates überfließen und den Aufstellungsraum überschwemmen. Um diesem vorzubeugen, wird vom Entlüftungsrohr bezw. von dem Entlüftungsgefäß ein Überlaufrohr tu am besten nach dem Expansionsgefäß B angeordnet. Dieses Überlaufrohr dient bei geschlossenen Heißwasserheizungen nicht nur · dazu, das überfließende Wasser, sondern auch die Luft aus dem Gefäß H nach dem Gefäß B hinüberzuleiten, um ein besonderes Luftauslaßventil am Gefäß H zu vermeiden. Bei geschlossenem Gefäße H kann das Uberlaufrohr tu auch den sich etwa ausscheidenden Dampf nach der anderen Seite des Systems hinüberleiten.

Zur Sicherung der ganzen, nach der neuen Einrichtung gebauten Anlage können Sicherheitsventile oder Siphonausblaserohre an ge- ¹¹S eigneten Stellen, z. B. in 5 (Fig.-i), zur Erleichterung der Bedienung auch Druck- und Temperaturregler bekannter Konstruktion an geeigneten Stellen angeordnet werden.

Wird die ganze Anlage nach Fig. 1 nicht als Umbau, sondern als Neuanlage ausgeführt, so kann der Warmwasserkessel A, sofern er nicht ganz fortgelassen wird, ohne Anwärmevorrichtung nur als wärmeauf-

speichernder Rücklaufwasserbehälter ausgeführt werden, er kann jedoch auch eine Vorrichtung zum Anwärmen erhalten, und zwar, sei es aus einer mit dem Wasserüberhitzer gemeinsamen, sei es aus einer besonderen Wärmequelle. Es kann z. B., behufs besserer Ausnutzung der Feuerung des Wasserüberhitzers, die zeitweilig oder ständig überschüssige Wärme der Verbrennungserzeugnisse dieser Feuerung an den Warmwasserkessel abgegeben werden.

Die vorbeschriebene Umlauf einrichtung kann auch für Wasserheizsysteme mit untenliegendem Zuleitungsnetze Verwendung finden. Da es zur Erzielung der Umlaufkraft vorteilhaft ist, wenn der Saugstrahlapparat hoch über dem Wasserüberhitzer liegt, also an das obere Ende des hochgeführten Steigerohres angeschlossen wird, so ist (wie in Fig. 1) von dem Wasserüberhitzer E das Steigerohr m η sowie das Umlaufrohr igAabn zum hochgelegenen Saugstrahlapparat G hinzuführen, das fertige Gemisch der beiden Wasser muß aber vom Saugstrahlenapparat durch ein be-.25 sonderes Rohr, z.B. in das Kellergeschoß, wieder herabgeführt werden, wo es das unten liegende Zuleitungsnetz der Heizkörper speisf. Es könnte zwar der Saugstrahlapparat auch eine tiefere Lage erhalten und auch das Steigerohr vom Wasserüberhitzer zuerst hochgeführt, das leichtere Gemenge von Wasser und Dampf aber zur Düse des Saugstrahlapparates wieder herabgeführt werden, doch ist eine solche Anordnung im allgemeinen nicht zweckmäßig.

Im allgemeinen ist die möglichst hohe Lage des Saugstrahlapparates am vorteilhaftesten, sie gestattet nämlich die beste Ausnutzung der gegebenen Höhe der Anlage zum Zweck der beabsichtigten Umlaufbeschleunigung. Denn unter sonst gleichen Umständen wird bei einer möglichst hohen Lage des Saugstrahlenapparates für eine zu erzielende Umlaufkraft der benötigte Dampfdruck vor der Düse des Saugstrahlenapparates ein Minimum und umgekehrt bei gegebener Grenze, welche dieser Dampfdruck nicht überschreiten soll, wird die erzielte Umlaufkraft ein Maximum.

Der Wasserüberhitzer kann statt mit dem von der Heizung kommenden Rücklaufwasser auch mit einem Teile des von dem Saugstrahlapparates kommenden Gemische gespeist werden, . während der Rest des Gemisches nach der Heizanlage strömt.

In größeren Gebäuden wird es zweckmäßig sein, wie in Fig. 2 in ausgezogenen Linien dargestellt ist, die neue Einrichtung als Mehrfachsystem auszuführen, um den Umlauf in den einzelnen Teilsystemen, namentlich während der Unterbrechung der Wasserüberhitzung, zu verbessern. Jedes einzelne Teilsystem 1,11. . . besteht aus einer nach Fig. 1 hergestellten Anlage, jedoch unter Fortlassung·'des Wasserüberhitzers E, der Leitung i k mn und des Expansionsgefäßes. Das von den einzelnen Teilsystemen kommende, überschüssige Rücklaufwasser gelangt durch die Leitung χ i k (Fig. 2) nach dem zentralen Wasserüberhitzer E und, nachdem es darin überhitzt worden ist und im zentralen Steigerohr mn seine Umlaufkraft erlangt hat, speist es durch die .Hauptzuleitung ny und durch die zugehörigen Abzweigungen die Düsen der Saugstrahlapparate G¹G² ... der einzelnen Teilsysteme. Die Saugstrahlapparate G¹G'² saugen nun das Rücklauf wasser der einzelnen Teilsysteme durch die Umlaufrohre a¹ b^l a'² b² ... an und drücken es nach den Heizkörpern des betreffenden Teilsystems hin.

Statt das überhitzte Wasser nach den einzelnen Teilsystemen zu führen, kann auch eine andere Ausführungsform durch Zufügung der in Fig. 2 in punktierten Linien angedeuteten Vorrichtung zur Anwendung kommen. Hierbei wird zusätzlich noch ein zentraler Saugstrahlapparat G angeordnet, welcher die einzelnen Teilsysteme mit dem fertigen Gemisch des überhitzten, vom Wasserüberhitzer E kommenden, und des durch das Umlaufrohr i g b η zufließenden Rücklaufwassers unter dem nötigen Druck versorgt. . Unter Umständen wird noch die Anordnung des punktierten Expansionsgefäßes B und eines besonderen Entlüfters. H notwendig, dagegen werden die Saugstrahlapparate G¹ G² ... sowie die Gefäße B¹ B² entbehrlich.

Während der Unterbrechung der Überhitzung läuft das in den einzelnen Behältern A¹ A'² . . . (welche auch als Warmwasserkessel ausgeführt werden können) aufgespeicherte, warme Wasser durch die verhältnismäßig kurze Leitung der einzelnen Teilsysteme, wofür die geringe natürliche Umlaufkraft des warmen Wassers genügen wird, um.

Es sei noch bemerkt, daß für solchen natürlichen Umlauf die Verengung des Querschnittes durch den Saugstrahlapparat in allen Ausführurigsformen etwas hemmend wirken muß. Um diesem vorzubeugen, kann eine besondere, durch eine Absperrvorrichtung verschließbare, direkte Rohrverbindung (um den Saugstrahlapparat herum) zwischen dem Umlaufrohre und der Hauptzuleitung zur Heizanlage vorgesehen werden.

Selbstverständlich können alle Ausführungsformen der neuen Einrichtung durch eine beliebige Wärmequelle betrieben werden, also nicht nur durch direkte Feuerung, sondern auch z. B. durch Dampf (Dampfwasserheizung) angewärmt werden. Ebenso kann die neue Einrichtung bei geschlossenen Expansionsgefäßen undEntlüftungsröhren als geschlossene Heißwasserheizung betrieben werden.

.Die große Umlaufkraft der neuen Einrichtung gestattet, bestehende Dampfheizungen ohne Änderung des engen Rohrnetzes in Wasserheizungen umzubauen, wobei der alte Dampfkessel als Wasserüberhitzer dienen kann.

Um die oben schon erwähnte Regelung des Mischverhältnisses der beiden, zum Saugstrahlapparate strömenden Wassermengen zu

ίο bewirken, können an geeigneten Stellen beliebige Vorrichtungen bekannter Konstruktion, z. B. Drosselklappen, Schieber, Ventile, Hähne, Dreiweghähne usw., angebracht werden.
Zwar könnte je eine solche Vorrichtung in die Zuflußleitungen i k (Fig. 1) zum Wasserüberhitzer und i g zum Warmwasserkessel eingestellt . werden, oder beide durch einen Dreiweghahn im Punkte i ersetzt werden, doch erscheint es zweckmäßig, behufs Vermeldung der mit einem alsdann möglichen Wassermangel im Wasserüberhitzer oder Warmwasserkessel verbundenen Gefahren die Drosselvorrichtung auf die Abflußleitungen vom Wasserüberhitzer und Warmwasserkessel zu verlegen. Man könnte z. B. die eine Drosselvorrichtung zwischen den Punkt s (Fig. 1) und die Düse des Saugstrahlapparates, die andere zwischen b und η (Fig. 1) einsetzen, alsdann würde, selbst bei ganz geschlossenen Drosselvorrichtungen, der Wasserüberhitzer durch das Ausblaserohr s ν w, der Warmwasserkessel durch das Expansionsgefäß B (Fig. 1) geschützt sein. Eine Beschränkung des vollen Schließens der Regelungsvorrichtung würde alsdann den Zweck haben, aus dem Saugstrahlapparate stets ein Gemisch von überhitztem und nicht überhitztem Wasser zu erhalten, und nicht etwa nur eine von diesen Wassersorten. Am zweckmäßigsten ist es jedoch, die Drosselvorrichtungen in den Saugstrahlapparat selbst hineinzubauen. Als Beispiel solcher bekannten Drosselvorrichtungen mögen angeführt werden: Dorne, welche den Düsenquerschnitt verengen, Glockenventile, welche den Durchflußquerschnitt des Saugraumes verengen, schließlich Einlassen eines Luftstromes, welcher einen Teil der nützlichen Durchflußquerschnitte ausfüllt, mithin in bekannter Weise eine Drosselwirkung hervorruft.

Der in vorstehender Beschreibung der neuen Umlaufeinrichtung beregte Saugstrahlapparat besteht (wie alle Saugstrahlapparate) grundsätzlich aus zwei Teilen: aus dem motorischen Teile (Düse), in welchem die Kraft des überhitzten Wasserstromes zur Wirkung kommt, und aus dem saugenden und fortdrückenden Teile (Saugraum und Mischdüse), welcher das Umlaufwasser ansaugt und es nach dem Heizsystem weiterdrückt. Daher kann der vorerwähnte Saugstrahlapparat durch eine beliebige andere Heißwassertreibvorrichtung ersetzt werden, welche aus zwei ähnlich aufeinander wirkenden Teilen besteht. Die Düse kann also durch einen, durch überhitztes Wasser betriebenen Motor beliebiger Konstruktion, z. B. eine Turbine, ein Wasserrad, einen Kolbenmotor u. dgl., ersetzt werden. Ein solcher Motor müsste alsdann eine zweite Vorrichtung antreiben, weiche als Ersatz des Saugraumes und der Mischdüse des Saugstrahlapparates dienen soll, also z. B. eine Zentrifugalpumpe, eine Kolbenpumpe u. dgl., welche das Umlaufwasser ansaugt und es in die Hauptzuleitung der Heizanlage drückt. In dieselbe Hauptzuleitung würde auch das heiße Abwasser des Motors abgeleitet werden und erst das Gemisch beider Wasser nach den Heizkörpern fließen.

Der Saugstrahlapparat verdient jedoch vor allen zuletzt genannten Apparaten den Vorzug, da er keine sich bewegenden Teile besitzt, und da er sehr bequem sich überall aufstellen läßt, indem er ,nicht nur wagerecht, wie in den Zeichnungen, sondern auch senkrecht oder in beliebig geneigter Lage aufgestellt, also in bestehende Leitungen an geeigneter Stelle leicht eingefügt werden kann.

Claims (2)

Patent-An Sprüche:

1. Einrichtung zur Vergrößerung der Umlaufkraft in einer Heiß-, Warm- oder Dampfwasserheizung, sowie zur Erzielung gewünschter Temperaturen des zu den Heizkörpern fließenden Wassers, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Wasserüberhitzers, dessen überhitztes Wasser durch ein von ihm emporsteigendes Steigerohr in das Umlaufrohr für den, den Wasserüberhitzer nicht passierenden Teil des Wassers der Heizanlage unter Vermittelung einer Heißwassertreibvorrichtung bekannter Konstruktion (z. B. eines' Saugstrahlapparates) getrieben wird.

2. Eine Ausführungsform der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch überhitztes Wasser betriebene Heißwassertreibvorrichtung mit Drosselvorrichtungen bekannter Konstrüktion versehen wird, zum Zweck, durch Änderung des Verhältnisses zwischen den Mengen des überhitzten und des Umlaufwassers die Temperatur und die Umlaufkraft des nach der Heizanlage strömenden Wassers zu regeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.