DE2244314A1

DE2244314A1 - Einrichtung zum konstanthalten des hydraulischen widerstandes in einem fluessigkeitsnetz

Info

Publication number: DE2244314A1
Application number: DE19722244314
Authority: DE
Inventors: Alexei Dipl Ing Andjulovici
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-09
Filing date: 1972-09-09
Publication date: 1974-03-14
Also published as: FR2199072A2

Description

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72/0004

Dipl.-Ing. Alexei Andjulovici

München

Einrichtung zum Konstanthalten des hydraulischen Widerstandes in einem Flüssigkeitsnetz (Zusatz zu Patent 2 154 870)

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung .zum Konstanthalten des hydraulischen Widerstandes in einem Flüssigkeitsnetz mit wenigstens an einer Stelle des Flüssigkeitsnetzes eingefügtem Widerstandsstabilisator, der in einem Gehäuse einen senkrecht stehenden Zylinder mit öffnungen in der Zylinderwand enthält, ferner einen von der Flüssigkeit umgebenen, verschiebbaren Kolben, welcher in dem Zylinder durch sein Eigengewicht nach unten gezogen wird, wobei der Zylinderraum unterhalb des Kolbens mit der Vor-

laufleitung und der Saum oberhalb des Kolbens mit der Rück&äufleitung verbunden ist nach Patent 2 154 870.

Mit der Einrichtung gemäß dem Hauptpatent läßt sich auf einfache Weise der Widerstand eines hydraulischen Flüssigkeitsnetzes exakt konstant halten. Im Hauptpatent ist unter anderem die Anwendung

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der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einem Zweirohrheizungssystem beschrieben. Der Widerstandsstabilisator ist hier zwischen die Vor- und die Rücklaufleitung des Heizungssystems eingefügt. Neuerdings gewinnt immer mehr das Einrohrheizungssystem an Bedeutung, da es im Vergleich zum Zweirohrheizungssystem wesentliche Vorteile besitzt. Ein Hindernis, das hinsichtlich Arbeits- und Materialaufwand sowie Platzbedarf wesentlich günstigere Einrohrheizungssystem einzuführen, liegt jedoch in der Schwierigkeit begründet, die Durchflußmengen zwischen Heizkörpern und Kurzschlußstrecken zwischen diesen Heizkörpern richtig zu verteilen. Zu diesem Zweck werden bisher in den Kurzschlußstrecken Drosselblenden mit festem Durchflußquerschnitt vorgesehen und die Heizkörperventile geeignet voreingestellt. Die richtige Voreinstellung der Heizkörperventile setzt aber eine genaue Kenntnis der Druckverluste in den Drosselblenden voraus und diese sind theoretisch nur unter großem Aufwand und nicht zuverlässig zu bestimmen. Aber selbst, wenn die Druckverluste in den Drosselblenden mehr oder weniger genau bestimmt worden sind, können bei der Herstellung der Drosselblenden größere Fehler auftreten. Die Drosselblenden werden nämlich zumeist erst an Ort und Stelle durch Einschweißen eines Querbleches oder durch vertieftes Einsetzen einer Rohrabzweigung für den Heizkörper gebildet und da bei dem rauhen Baustellenbetrieb nicht immer gewährleistet ist, daß das vorgeschriebene Einsetzmaß exakt eingehalten wird, kann der tatsächliche Durchflußquerschnitt der Drosselblende von dem errechneten abweichen. Eine Abweichung der

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Druckverluste von den in Rechnung gesetzten hat Geräusche, ein mangelhaftes Funktionieren der gesamten Heizung, die Notwendigkeit einer Umdimensionierung der Umwälzpumpe etc. zur Folge. Aber selbst, wenn die Heizkörperventile richtig voreingestellt sind, bringt Jede Betätigung eines Heizkörperventils eine starke Änderung der Wassergeschwindigkeit der in der betreffenden Ringleitung befindlichen Drosselblenden mit sich. Es schwankt damit auch stark der hydraulische Widerstand und der Pumpendruck. Beim Überschreiten einer bestimmten, aber nicht bekannten Grenze der Wassergeschwindigkeit können erneut die bereits erwähnten Mängel, wie Geräuschbildung, schlechtes Funktionieren der Anlage etc. auftreten. Da die Drosselblenden üblicherweise einbetoniert oder in Schächten eingebaut werden, ist eine nachträgliche Ausbesserung mit sehr großem Aufwand verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrohrheizung die genannten Mängel zu beseitigen.

Ausgehend von einer Einrichtung der einleitend genannten Art ist dies erfindungsgemäß dadurch möglich, daß der Widerstandsstabilisator als Drosselblende in die Kurzschlußstrecke der Einrohrleitung zwischen den Vorlauf und den Rücklauf eines Heizkörpers gefügt ist..

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine einwandfreie Arbeitsweise der Einrohrheizung gewährleistet. Die Arbeitsweise der

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Anlage ist nicht mehr von der technischen Ausführung der Anlage abhängig. Die Projektierung ist wesentlich einfacher und zufälligerweise fehlerhafte Dimensionierungen können leicht und ohne Aufwand auch bei abgeschlossener, d.h. in Betrieb befindlicher Anlage berichtigt werden.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von vier Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Einrohrheizung mit erfindungsgemäßen Widerstandsstabilisatoren,

Fig. 2 ein Heizkörperventil-Diagramm,

Fig. 3 und 4 in zwei zueinander senkrechten Schnittansichten einen erfindungsgemäßen Widerstandsstabilisator.

Bei der in Fig. 1 ausSchnittsweise dargestellten Einrohrheizung sind eine Vorlaufleitung 1 und eine Bücklaufleitung 2 durch Einrohrleitungen 3 und 4 miteinander verbunden. Die Einrohrleitungen 3 und 4 können beispielsweise verschiedenen Stockwerken zugeordnet sein. An die Einrohrleitungen 3 und 4 sind Jeweils mehrere Heizkörper 5/1 bis 5/n bzw. 6/1 bis 6/n angeschlossen, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit Jeweils nur der erste und der letzte dargestellt ist. Das Warmwasser wird den Heizkörpern Jeweils über einen Vorlauf 7 aus der Einrohrleitung zugeführt und durch einen Rücklauf 8 wieder in die Einrohrleitung zurückgeleitet. In die Vorlaufleitungen 7 ist Jeweils ein Heizkörperventil 9 eingesetzt.

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Zur Regelung der Aufteilung zwischen der Durchflußmenge des Warmwassers durch den Heizkörper und durch eine ZurζSchlußstrecke 10 der Einrohrleitung zwischen den Anschlußstellen des Vorlaufes? und des Bücklaufes 8 des jeweiligen Heizkörpers ist in die Kurzschlußstrecke ein Widerstandsstabilisator 11 gefügt. Im dargestellten Fall ist der Widerstandsstabilisator konstruktiv mit der Abzweigung des Vorlaufes 7 von der Einrohrleitung zusammengefaßt. Hierdurch läßt sich der Widerstandsstabilisator besonders wirtschaftlich ausbilden und einbauen.

Wird beispielsweise die durch die Einrohrleitung 3 fließende Gesamtwassermenge mit QG die durch den Heizkörper 5/n fließende Wassermenge mit QH und die durch die Kurzschlußstrecke zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf dieses Heizkörpers fließende Wassermenge mit QK bezeichnet, dann gilt

QH + QK --QG (l/h).

Der erfindungsgemäße Widerstandsstabilisator 11 hat, wie zur Fig. 3 noch erläutert werden wird, die Eigenschaft, daß er innerhalb seines Regelbereiches den Druck an seinem Eingang unabhängig von der Aufteilung zwischen der durch den Heizkörper fließenden Wassermenge QH und der durch die KurζSchlußleitung fließenden Wasseimenge QK konstant hält, so daß unabhängig von der Einstellung des Heizkörperventils 9 immer die gleiche stündliche Gesamtwassermenge QG zufließt. Bei einer Änderung der Einstellung der

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Heizkörperventile 9 der an eine Einrohrleitung angeschlossenen Heizkörper ändert sich somit die durch diese Einrohrleitung fliessende stündliche Gesamtwassermenge QG nicht, sofern jedem der Heizkörper ein erfindungsgemäßer Widerstandsstabilisator zugeordnet ist und der Regelbereich des Widerstandsstabilisators nicht überschritten wird.

Fig. 2 stellt ein Heizkörperventil-Diagramm mit der Ventilstellung als Parameter dar. Das Ventil ist mit einer Voreinstellung versehen, d.h. bei der Ventilstellung "zu" besitzt das Ventil einen vorgegebenen öffnungsquerschnitt. Das Diagramm läßt bei einer vorgegebenen stündlichen Durchflußmenge die starke Abhängigkeit des Druckabfalles von der Ventilstellung erkennen.

Durch den erfindungsgemäßen Widerstandsstabilisator 11 wird, wie bereits oben erwähnt, der Wasserdruck am Eingang des Stabilisators exakt konstant gehalten, solange der Regelbereich des Stabilisators nicht überschritten wird. Wird ein solcher Stabilisator somit zu dem Leitungszweig, in dem sich das Ventil befindet, parallel angeordnet, dann bleibt auch der Druckabfall der Parallelanordnung im Regelbereich des Widerstandsstabilisators exakt konstant. Die Kennlinie der Parallelanordnung ist gestrichelt eingetragen, auf sie wird später noch Bezug genommen werden.

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Widerstandsstabilisator ist

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konstruktiv mit einem Teil der Vorlaufleitung 7 vereinigt. Dies ist Jedoch kein für die Wirkungsweise des Stabilisators wesentliches Merkmal sondern nur ein konstruktiv vorteilhaftes Merkmal. Der Widerstandsstabilisator kann ebenso gesondert in die Kurzschlußstrecke 10 zwischen den Anschlußstellen des Vorlaufes 7 und des Rücklaufes 8 eingefügt werden. Wesentlich für die Wirkungsweise des Widerstandsstabilisators ist ein in einem Gehäuse 12 angeordneter senkrecht stehender Zylinder 13 mit wenigstens einer Öffnung 14 in der Zylinderwand und einem von der Flüssigkeit umgebenen verschiebbaren Kolben 15 - dieser ist in einer Betriebsstellung dargestellt -, welcher in dem Zylinder durch sein Eigengewicht nach unten gezogen wird, sowie ein derartiger Anschluß des Zylinders, daß der Zylinderraum 16 unterhalb des Kolbens mit der Vorlaufleitung 7 und der Raum 17» der sich an die Öffnung 14 in der Zylinderwand anschließt und sich bis oberhalb des Kolbens erstreckt, mit der Rücklaufleitung 8 ±n Verbindung steht·. Die Verbindung kann hierbei auch über ein längeres Rohrstück der Kurzschlußstrecke 10 hergestellt sein. Das Gehäuse 12 ist oben durch eine Verschlußkappe 18 verschlossen, in der sich eine Entlüftungsschraube 19 befindet. Der Kolben 15 weist auf der oberen Stirnfläche eine Gewindebohrung 20 auf· Eine den Raum 16 unterhalb des Kolbens 15 V-on dem Raum 17 außerhalb der Zylinderwandung 13 trennende Trennwand 21 besitzt einen Spalt

Es wird nun die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Widerstands-

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Stabilisators näher erläutert.

Bezeichnet man die durch den Kolben pro cm nach unten ausgeübte Kraft mit gK, dann gilt

~ GK - GF
FK

wobei GK » Gewicht des Kolbens in Luft

GF ■ Gewicht der durch den Kolben verdrängten Flüssigkeitsmenge

2 FK - die untere Stirnfläche des Kolbens in cm .

Die durch den Kolben pro cm nach unten ausgeübte Kraft ist somit konstant. Solange der Wasserdruck, der auf die untere Kolbenfläche einwirkt, unterhalb des durch den Kolben nach unten ausgeübten Druckes liegt, nimmt der Kolben seine unterste Stellung ein, bei der er mit seinem Absatz 23 auf der Stirnfläche der Zylinderwandung 13 aufliegt. Steigt der Druck im Raum 16 unterhalb des Kolbens bis zu dem durch den Kolben ausgeübten Druck an, dann wird der Kolben nach oben verschoben. Hierdurch wird die Öffnung 14 in der ZyIinderwendung 13 zum Teil freigegeben. Das Wasser kann durch einen von der Lage des Kolbens 15 bestimmten Querschnitt der Öffnung 14 vom Raum 16 zum Raum 17 gelangen.

Es sei angenommen, daß bei einem Druckabfall W1 durch das Ventil 9 in geöffneter Stellung die stündliche Durchflußmenge QH2 und in

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geschlossener Stellung die stündliche Durchflußmenge QH1 fließt (Fig. 2). Das Gewicht des Kolbens 15 des WiderstandsStabilisators sei so eingestellt, daß die durch den Kolben nach unten ausgeübte Druckkraft dem bei voll aufgedrehtem Ventil 9 im Vorlauf 7 zu diesem Ventil vorhandenen Wasserdruck entspricht. Die Gesamtwassermenge QG sei etwas größer als die maximale durch das Ventil 9 fließende Wassermenge QH2.

Wird unter dieser Voraussetzung das Ventil zugedreht, dann steigt, da der Durchflußquerschnitt durch das Ventil verringert wird, der Wasserdruck im Raum 16 etwas an, wodurch der Kolben 15, dessen nach unten wirkender Druck konstant ist, etwas angehoben wird. Hierdurch wird der Durchflußquerschnitt der Öffnung 14 etwas vergrößert und zwar so weit, bis der Druck im Baum 16 unterhalb des Kolbens 15 wieder exakt dem konstanten, durch den Kolben ausgeübten Druck, entspricht. Die Verkleinerung des Durchflußquerschnittes des Ventils hat eine Vergrößerung des Durchflußquerschnittes der öffnung 14 zur Folge; der aus der Parallelanordnung von Heizkörper und Kurzschlußstrecke bestehende Gesamtwiderstand bleibt konstant.

Die Charakteristik des Gesamtwiderstandes ist in 3?ig. 2 strichpunktiert eingetragen. Bei geschlossener Ventilstellung entspricht die Kennlinie bis zur stündlichen Durchflußmenge QHI der Kennlinie des voreingestellten Ventils, da bis dahin im Raum 16 unterhalb des

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ρ Kolbens 15 nicht die durch den Kolben pro cm nach unten ausgeübte Kraft gK erreicht wird. Vergrößert sich die stündliche Durchflußmenge weiter, dann setzt der bereits beschriebene Regelmechanismus des Widerstandsstabilisators ein, d.h. durch Vergrößerung des öffnungsquerschnittes der Öffnung 14 wird der Druck im Raum 16 unterhalb des Kolbens konstant gehalten. Der Druckabfall W1 bleibt konstant. Ist die Öffnung 14 vollständig freigegeben, dies ist der Fall bei der stündlichen Durchflußmenge QG, dann bestimmt sich bei einer weiteren Erhöhung der stündlichen Durchflußmenge die Kennlinie durch die Parallelanordnung der festen Durchflußquerschnitte von voreingestelltem Ventil und vollem Öffnungsquerschnitt der Öffnung 14. Bei anderen Ventilstellungen schiebt sich die strichpunktierte Kennlinie des Gesamtwiderstandes in dem Diagramm nach Fig. 2 parallel nach oben.

Zur Anpassung des nach unten wirkenden Druckes gK des Kolbens 15 an den Wasserdruck im Raum 16 kann das Gewicht des Kolbens verändert werden. Im oberen Teil des Kolbens ist zu diesem Zweck eine Gewindebohrung 20 vorgesehen, auf die weitere scheibenförmige Gewichte aufgeschraubt werden können. Die Zugänglichkeit ist durch die Verschlußkappe 18 gewahrt.

Durch den Spalt 22 fließt ständig eine kleine Wassermenge (auch wenn sich der Kolben 15 in seiner untersten Position befindet) und dadurch werden alle kleinen sich im Wasser befindenden körper-

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lichen Verunreinigungen automatisch entfernt. Die Zeitspanne zwischen zwei Reinigungen des Widerstandsstabilisators kann hierdurch wesentlich verlängert werden.

Der WiderstandsStabilisator kann bei geeigneter konstruktiver Abwandlung selbstverständlich auch an einen senkrechten Abschnitt der Einrohrleitung angeschlossen sein.

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Claims

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72/0004 Patentansprüche

1/ Einrichtung zum Konstanthalten des hydraulischen Widerstandes in einem Flüssigkeitsnetz mit wenigstens an einer Stelle des Flüssigkeitsnetzes eingefügtem Widerstandsstabilisator (11), der in einem Gehäuse einen senkrecht stehenden Zylinder.(13) mit Öffnungen (14) in der Zylinderwand enthält, ferner einen von der Flüssigkeit umgebenen verschiebbaren Kolben (15), welcher in dem Zylinder durch sein Eigengewicht nach unten gezogen wird, wobei der Zylinderraum (16) unterhalb des Kolbens mit der Vorlaufleitung,der Kaum (17) oberhalb des Kolbens mit der Rücklaufleitung verbunden ist nach Patent 2 154 870, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Einrohrheizung der Widerstandsstabilisator als Lrosseiblende in die Kurzschlußstrecke (10) der Einrohrleitung (3, 4) zwi-

Rück

sehen denVorlauf (7) und den lauf (8) eines Heizkörpers gefügt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der Widerstandsstabilisator (11) konstruktiv mit der Abzweigung des Vorlaufes (7) von der Einrohrleitung (3, 4) zusammengefaßt ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2,dadurch gekennzeichnet , daß in der Trennwand (21) zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf ein Spalt (22) vorgesehen ist.
4-. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Kolbens (15) einzelne abnehmbare Scheiben enthält.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß im Strömungsweg durch den Viderstandsstabilisator mehrere Zylinder hintereinander so angeordnet sind, daß jeweils der Zylinderraum unterhalb des Kolbens eines folgenden Zylinders mit dem Auslaß des vorhergehenden Zylinders verbunden ist.

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