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Die Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung für einen Heizkörper mit mindestens zwei Heizelementen, mindestens einem Vorlauf und mindestens einem Rücklauf sowie einen entsprechenden Heizkörper.
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Bei Heizkörpern mit mindestens zwei Heizelementen, die von einem gemeinsamen Vorlauf gespeist werden, besteht ein Bedarf, die Zuflussmenge von Heizmedium in jedes der beiden Heizelemente separat voneinander steuern zu können. Meist werden derartige Heizkörper an Raumwänden so montiert, dass das erste Heizelement dem Raum zugewandt ist und das zweite Heizelement der Wand zugewandt ist. Während es im Volllastbetrieb zum möglichst schnellen Aufheizen eines kalten Raumes wünschenswert ist, beide Heizelemente voll mit Heizmedium zu durchströmen, um einen maximalen Wärmeübertrag zu erzielen, soll im Teillastbetrieb möglichst nur die in den Raum gerichtete Strahlungswärme des raumseitigen Heizelements genutzt werden, um die Raumtemperatur zu erhalten und dosiert zu steuern. Das wandseitige Heizelement erzeugt durch die Abschirmung durch das raumseitige Heizelement keine in den Raum gerichtete Strahlungswärme sondern lediglich Konvektionswärme. Ein Großteil der von dem wandseitigen Heizelement erzeugten Wärme wird auf die Wand übertragen. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Heizkörpers reduziert.
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DE 10 2010 010541 A1 beschreibt einen Heizkörper, bei dem die beiden Öffnungen zu den beiden Heizelementen durch längs verschiebbare miteinander verbundene Kolben gesteuert werden. Die beiden Kolben werden hierbei durch das Thermoelement eines Thermostatventils bewegt. Im Volllastbereich sind beide Kolben in geöffneter Position. Dies kann beispielsweise in einem unteren Temperaturbereich der Fall sein, in welchem zur schnellen Aufheizung eines kalten Raumes beide Heizelemente voll durchströmt werden sollen. Bei Erreichen einer ersten Grenztemperatur schließt der erste Kolben die Öffnung zu dem wandseitigen Heizelement und der verbleibende Resthub wird zur Steuerung der Durchflussmenge in das raumseitige Heizelement genutzt. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, dass der verbleibende Resthub Für die Steuerung der Durchflussmenge in das raumseitige Heizelement zu gering ist, um eine geeignete Regelung der Raumtemperatur zu erreichen. Beispielsweise verbleibt ein Axialhub von lediglich 0,6 mm, um einen Raumtemperaturbereich von 6°C zu regeln. Eine genaue und für einen Menschen angenehme Regelung ist damit erschwert.
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Eine besondere Schwierigkeit besteht beim Anschluss eines Kompaktheizkörpers mit einem wandseitigen und einem raumseitigen Heizelement. Ein Kompaktheizkörper weist seitliche Anschlüsse zur Verbindung mit seitlich beispielsweise aus der Raumwand ragenden Vor- und Rücklaufanschlüssen auf. Die Durchflusssteuerung muss gut zugänglich sein und darf nicht den Anschluss des Vorlaufs behindern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Durchflusssteuerung für einen Heizkörper mit zwei Heizelementen zu schaffen.
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Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung wird definiert durch die Merkmale von Anspruch 1.
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Demnach ist die Anschlussvorrichtung hohl und ist mit einem vorlaufseitigen Einlass versehen, der mit dem Heizkörpervorlauf dichtend verbunden werden kann. Die Anschlussvorrichtung weist zudem zwei Auslässe auf, von denen der erste Auslass dichtend mit dem ersten, meist raumseitigen Heizelement und der zweite Auslass dichtend mit dem zweiten, meist wandseitigen Heizelement verbindbar ist. Eine Verstelleinrichtung verstellt den Durchflussquerschnitt für das erste, raumseitige Heizelement durch translatorisches Verschieben eines Kolbens, beispielsweise in Abhängigkeit von der Ausdehnung des Thermoelements eines Thermostatventils. Durch Rotation einer Steuerhülse wird der Durchflussquerschnitt für das zweite, wandseitige Heizelement verändert. Hierbei ist der Einlass mit beiden Auslässen verbunden, wobei die Durchflussmenge von Heizmedium durch den Einlass über die Kolbenstellung des translatorisch verschiebbaren Kolbens eingestellt wird. Beispielsweise strömt im Falle eines Thermostatventils entsprechend der Ausdehnung des Thermoelements Heizmedium durch den Einlass in die Anschlussvorrichtung hinein. In Abhängigkeit von der Rotationsstellung der Steuerhülse strömt ein Teil dieses Heizmediums durch den zweiten Auslass in das wandseitige Heizelement und der übrige Teil des Heizmediums strömt durch den ersten Auslass in das raumseitige Heizelement.
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Hierbei kann der Drehregler eines Thermostatventils derart mit der Steuerhülse verbunden werden, dass in einem bestimmten Winkelbereich ein maximaler Durchfluss von Heizmedium durch den zweiten Auslass in das wandseitige Heizelement erfolgt, während in einem anderen Winkelbereich des Drehreglers kein Heizmedium in das wandseitige Heizelement strömt. Hierbei ist denkbar, dass in einem Winkelbereich, der einem Bereich unterer Raumtemperaturen, beispielsweise zwischen 12°C und 16°C, entspricht, der Durchfluss durch den zweiten Auslass in das wandseitige Heizelement maximal ist. In einem Winkelbereich, der höheren Raumtemperaturen des Thermostatventils entspricht, ist der zweite Auslass dann vollständig geschlossen. Die Querschnittsöffnung des zweiten Auslasses kann dann gegebenenfalls in einem Winkelbereich des Drehreglers für Temperaturen zwischen 16°C und 18°C linear reduziert werden, bis der Öffnungsquerschnitt bei ca. 18°C null ist. Entsprechend kann der Öffnungsquerschnitt in einem Drehwinkelbereich des Drehreglers für Raumtemperaturen von 10°C bis 12°C geöffnet werden.
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Erfindungsgemäß wird also die Durchflussmenge von Heizmedium in das wandseitige Heizelement durch Rotation der Steuerhülse verstellt. Hierbei steht ein großer Winkelbereich zur Feineinstellung verschiedener Öffnungs- oder Schließstellungen für das wandseitige Heizelement zur Verfügung. Die Einstellung kann dadurch genauer als bei dem begrenzten Axialhub eines Doppelkolbens, der die Zuflüsse zu beiden Heizelementen steuert, erfolgen.
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Vorzugsweise durchströmt das Heizmedium zunächst den Einlass des Anschlusskörpers und gelangt von dort zunächst zu dem ersten Auslass für das raumseitige Heizelement und anschließend zu dem zweiten Auslass für das wandseitige Heizelement. Die erste Durchflussöffnung ist derart mit dem ersten Auslass verbunden, dass das Heizmedium durch den Einlass und durch die erste Durchflussöffnung hindurch in das raumseitige Heizelement strömt. In Hauptströmungsrichtung des Heizmediums ist hinter der ersten Durchflussöffnung eine zweite Durchflussöffnung in der Steuerhülse ausgebildet. Der Querschnitt der zweiten Durchflussöffnung kann durch Verdrehen der Steuerhülse verändert werden. Die Steuerhülse ist hierbei derart mit dem zweiten Auslass verbunden, dass durch die zweite Durchlassöffnung gelangendes Heizmedium durch den zweiten Auslass hindurch in den wandseitigen Heizkörper strömt. Vorzugsweise kann der Querschnitt der ersten Durchflussöffnung verstellt werden, um den relativen Anteil des Heizmediums festzulegen, der in das raumseitige Heizelement strömt. Der übrige Anteil strömt dann in Abhängigkeit von der Drehstellung der Steuerhülse in das wandseitige Heizelement.
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Vorzugsweise ist die erste Durchlassöffnung durch mindestens eine Innenhülse mit dem ersten Auslass und dem ersten, meist raumseitigen Heizelement verbunden. Die Verbindung durch die Innenhülse ist eine Kurzschlussverbindung, so dass sämtliches, durch die erste Durchflussöffnung hindurch strömendes Fluid auch durch den ersten Auslass in das betreffende, meist raumseitige Heizelement gelangt. Die Innenhülse kann mehrteilig ausgebildet sein, um verschiedene Längenabstände je nach den vorhandenen örtlichen Gegebenheiten abdecken zu können.
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In entsprechender Weise wird eine die Innenhülse außen umgebende Außenhülse dazu verwendet, die Steuerhülse und den zweiten Auslass für das andere, meist wandseitige Heizelement zu verbinden. Die Verbindung mit Hilfe der Außenhülse ist ebenfalls eine Kurzschlussverbindung, wobei eine dem zweiten Auslass zugeordnete Öffnung, deren Querschnitt durch Rotation der Steuerhülse veränderbar ist, mit dem Auslass nach Art eines Kurzschlusses verbunden wird. Dadurch gelangt sämtliches Fluid, das durch die Öffnung in der Steuerhülse strömt, zu dem zweiten Auslass und in das betreffende, meist wandseitige Heizelement. Die Außenhülse umgibt die Innenhülse derart außen, dass der Fluidstrom durch die Öffnung in der Steuerhülse und durch den zweiten Auslass den Fluidstrom durch die erste Durchlassöffnung und durch den ersten Auslass außen umgibt. Die Hauptströmungsrichtungen der Fluidströme in der Außenhülse und in der Innenhülse verlaufen dadurch parallel zueinander.
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Vorzugsweise ist die Steuerhülse abgewinkelt, d. h. in einem Winkel größer als Null Grad, bzw. senkrecht oder quer zu dieser Hauptdurchströmungsrichtung in der Innenhülse und in der Außenhülse angeordnet. Beispielsweise kann die Verstelleinrichtung in einer separaten, seitlich von der Anschlussvorrichtung abstehenden Öffnung vorgesehen sein. Dadurch behindert die Verstelleinrichtung nicht die seitlich geführten Anschlüsse von Vorlauf und Rücklauf an einem Kompaktheizkörper. Die Betätigung, d. h. die Rotation bzw. Verdrehung der Steuerhülse erfolgt dann seitlich aus einer Richtung, die senkrecht zu der Hauptdurchströmungsrichtung in der Innenhülse und in der Außenhülse angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist die Steuerhülse mit einer Öffnung und mit einem Langloch versehen, die in gegenseitige Deckung in Abhängigkeit von der relativen Rotationsstellung der Steuerhülse gebracht werden können. Bei in vollständige Deckung mit dem Langloch gebrachter Öffnung strömt das Heizmedium durch den zweiten Auslass aus dem Anschlusskörper in das zweite, wandseitige Heizelement. Wenn die Öffnung und das Langloch nicht in Deckung gebracht sind, ist der zweite Auslass verschlossen und kein Heizmedium kann in das zweite, wandseitige Heizelement gelangen.
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Im Folgenden wird anhand der Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert:
Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung.
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Ein raumseitiges Heizelement 62 und ein wandseitiges Heizelement 64 sind durch einen Anschlusskörper 100 miteinander verbunden. Der Anschlusskörper 100 besteht aus einem Außengehäuse 12 und einem Innengehäuse 14. Der Anschlusskörper 100 ist mit einer Vorlaufanschlussöffnung 102 versehen, die in das Innengehäuse 14 mündet. Ein Auslass 20 verbindet den Innenraum des Innengehäuses als Kurzschlussverbindung mit dem wandseitigen Heizelement 64. Ein Auslass 18 verbindet den Innenraum des Innengehäuses 14 mit dem Innenraum des Außengehäuses 12 und nach Art einer Kurzschlussverbindung mit dem raumseitigen Heizelement 62. Die Anschlussöffnung 102 ist als kreisrunde Öffnung eines zylindrischen Fortsatzes des Anschlusskörpers 100 ausgebildet. Der Durchmesser der Anschlussöffnung 102 ist zum dichtenden Verbinden mit dem Rohr eines Heizungsvorlaufs von einer Heizung zu einem Heizkörper ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 10 ist gewissermaßen als bauseitiges Zwischenstück zwischen dem Vorlauf und der Anschlussöffnung 102 ausgebildet. Die Anschlussvorrichtung 10 besteht aus zwei Innenhülsen 82, 84, zwei Außenhülsen 86, 88 und einem Vorlaufanschlusskörper 94.
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Der Vorlaufanschlusskörper 94 weist einen vorlaufseitigen Einlass 16 zum Verbinden mit dem Vorlauf und eine seitliche Einschuböffnung 92 für die Verstelleinrichtung 34 auf.
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Die Verstelleinrichtung 34 ist in die seitliche Aufnahme 92 hineingeschoben und mit einem Innengewinde 24 des Vorlaufanschlusskörpers 94 fest verschraubt. Die Verstelleinrichtung 34 besteht aus einem Thermostatventil 36 und einer Steuerhülse 38. Das Thermostatventil 36 besteht aus einem Drehregler 40 in Form einer Verstellschraube und aus einem Ventileinsatz 42. Der Drehregler 40 und der Ventileinsatz 42 entsprechen im Wesentlichen denjenigen allgemein bekannter Thermostatventile. Bei dem Drehregler 40 kann es sich um den Drehregler eines Thermostatventils handeln. Gegenüber den bekannten Thermostatventilen besteht der Unterschied darin, dass die Steuerhülse 38 in den Ventileinsatz 42 eingeschoben ist, von dem Ventileinsatz 42 umschlossen wird und mit dem Drehregler 40 fest verbunden ist. Die Steuerhülse 38 liegt in dem Ventileinsatz 42 derart rotatorisch frei, dass eine Drehung des Drehreglers 40 zu einer Rotation der Steuerhülse 38 innerhalb des Ventileinsatzes 42 und um deren gemeinsame Mittellängsachse führt.
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Die Steuerhülse 38 weist offene Stirnseiten auf und ist mit einem Langloch 44 in dessen Mantelfläche versehen. Das Langloch 44 erstreckt sich über einen Winkelbereich von etwa 60° entlang des äußeren Umfangs der Steuerhülse 38.
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Der Ventileinsatz weist eine Öffnung 46 auf, die durch Rotation der Steuerhülse 38 mit dem Langloch 44 in Deckung gebracht werden kann. Dies hat zur Folge, dass durch den Einlass 16 in die Anschlussvorrichtung 10 einströmendes Heizmedium durch die offene Stirnseite 48 des Ventileinsatzes 42 in diesen hineinströmt und durch die Öffnung 46 und das Langloch 44 in die Außenhülse 86 hineinströmt, wenn das Langloch zumindest zu einem Teil in Deckung mit der Öffnung 44 gebracht ist.
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Der Ventileinsatz 42 weist nach Art eines herkömmlichen Thermostatventils einen Ventilsitz 56 und einen mit diesem Ventilsitz 56 zusammenwirkenden Kolben 58 im Bereich zwischen der offenen Stirnseite 48 und dem Einlass 16 auf. Der Kolben 58 ist in bekannter Weise mit dem Drehregler 40 des Thermostatventils 36 derart verbunden, dass der Ventilsitz 56 durch den Kolben 58 in Abhängigkeit von der Ausdehnung des Thermoelements je nach Drehstellung des Drehreglers 40 öffnet oder schließt. Hierzu kann der Drehregler 40 in bekannter Weise mit einer Skala von 1 bis 5 entlang seines äußeren Umfangs versehen sein. Die Drehstellung 3 entspricht bei dieser Skala einer gewünschten Raumtemperatur von ungefähr 20°C. Der Wert 2 entspricht einer gewünschten Raumtemperatur von ungefähr 16°C und der Wert 1 einer gewünschten Raumtemperatur von ungefähr 12°C. In entsprechender Weise markiert der Wert 4 die Drehstellung für eine gewünschte Raumtemperatur von ungefähr 24°C und der Wert 5 die Drehstellung für eine gewünschte Raumtemperatur von ungefähr 28°C.
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Der Drehregler kann mit einer zusätzlichen, in den Figuren nicht dargestellten Markierung entlang seines äußeren Umfangs versehen sein, die den Grad der Überdeckung des Langlochs 44 mit der Öffnung 46 in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehstellung des Drehreglers darstellt. Hierbei ist beispielsweise der Bereich zwischen den Werten 1 (entspricht 12°C) und 2,5 (entspricht 18°C) markiert, um zu signalisieren, dass das Langloch 44 und die Öffnung 46 in Drehstellungen des Drehreglers 40 innerhalb dieses Bereichs in Deckung gebracht sind. In Drehstellungen innerhalb dieses Bereichs kann das Heizmedium also durch den zweiten Auslass 20 in das wandseitige Heizelement 64 einströmen. Bei dieser Skalierung wird davon ausgegangen, dass eine typische, gewünschte Raumtemperatur bei etwas 20°C liegt. Das Halten dieser Raumtemperatur soll in einem Regelbereich von ±2°C-Abweichung ausschließlich durch die angenehmere Strahlungswärme des raumseitigen Heizelements 62 erfolgen. Das Halten dieser Raumtemperatur entspricht folglich einem Teillastbetrieb des Heizkörpers. In einem stark ausgekühlten Raum soll hingegen der Heizkörper im Volllastbetrieb mit beiden Heizelementen 62, 64 betrieben werden. Hierzu kann ein z. B. auf 10°C abgekühlter Raum schnell aufgeheizt werden, indem der Drehregler auf einen Wert zwischen 1 und 2,5 gestellt wird. Bei Einstellen des Drehreglers auf den Wert 2 wird der Raum durch volle Auslastung beider Heizelemente bis auf ungefähr 18°C aufgeheizt. Bei Erreichen dieser Raumtemperatur kann der Benutzer den Drehregler anschließend auf den Wert 3 für die gewünschte Raumtemperatur von etwa 20°C einstellen, wobei die weitere Aufheizung des Raums bis 20°C dann lediglich unter Verwendung des raumseitigen Heizelements 62 erfolgt.
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Für die Erfindung ist die seitliche Anordnung der Verstelleinrichtung 34 quer zu der Hauptdurchströmungsrichtung innerhalb der Innenhülsen 82, 84 und der Außenhülsen 86, 88 von besonderer Bedeutung. Seitliche Anordnung bedeutet hierbei einen Winkel von etwa 90° zwischen der Längsrichtung durch die zylindrische Steuerhülse 38 und durch die seitliche Aufnahme 92 und zu der Hauptdurchströmungsrichtung. Dabei ist die Verstelleinrichtung auf einfache Weise auch dann erreichbar, wenn mit der Anschlussvorrichtung der Anschluss eines Kompaktheizkörpers an die seitlich vorgesehenen Anschlüsse für Vorlauf und Rücklauf hergestellt wird. Die Versteileinrichtung 34 ist dann nicht in dem Strömungsweg des Heizmediums enthalten, sondern vielmehr seitlich abstehend angeordnet.
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Verbindungsstücke 90 verschiedener Längen und/oder Durchmesser können eingesetzt werden, um verschiedene Abstände oder Durchmesserabstufungen mit der Anschlussvorrichtung abdecken zu können. Die Anschlussstücke 90 sind hierbei jeweils mit einer Überwurfmutter 96 in einem Außengewinde 98 an der Außenhülse 86 festgeschraubt. Ein konischer Dichtsitz 99 stellt dabei die dichtende Verbindung zwischen der Außenhülse 86 und dem Verbindungsstück 90 bzw. der Außenhülse 88 her.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010010541 A1 [0003]
