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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärmesperre, um
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an einem abgestellten Zentralheizungskörper in einem sogenannten Einrohr-System
eine derartige wärmetragende Strömung zum Heizkörper zu verhindern, wie sie von
dem durch das Anschlusstück des Heizkörpers gelangenden Fluss eines warmen, wärmetragenden
Mittels durch den Auslauf des Heizkörpers erfolgt und durch die die Temperatur des
Heizkörpers in unacceptabler Weise erhöht wird.
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In Zentralheizungssystemen des Einrohr-Typs,'d,h. bei dem die Heizkörper
in Serieschaltung hintereinander in einerodc mehreren Schlangen angeschlossen sind,
werden Anschlusstücke zwischen Rohrinstallation und den Heizkörpern benutzt. Diese
Anschlusstücke haben einen Einlauf für ein zufliessendes, warmes, wärmetragendes
Mittel, einen Auslauf zum Einlaufventil des Heizkörpers, das den Wärmefluss durch
den Heizkörper steuert, einen Auslauf, der direkt an den Heizkörper angeschlossen,
sowie einen Auslauf, der an das Rohrsystem angeschlossen ist. Um zu verhindern,.dass
sämtliche Heizkörper in ein und derselben Schlange blockiert werden, wenn ein Heizkörper
der Schlange gedrosselt oder ganz abgestellt wird, ist im Anschlusstück auch ein
by-pass-Kanal angeordnet, der den Einlauf des Anschlusstückes für ein warmes, einfliessendes,
wärmetragendes Mittel mit dessen Auslauf zur Rohrschlange verbindet.
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Dies bedeutet, dass der Wärmefluss, auch wenn das Regulierventil des
Heizkörpers ganz und gar geschlossen ist, durch das Anschlussstück strömt, wodurch
ein gewisser Wärmetransport zum Heizkörper nicht ganz ausgeschlossen werden kann.
Dieser Wärmetransport erfolgt im Prinzip auf zweierlei Weise, nämlich teils durch
eine direkte Wärmeleitung vom erwärmten Anschlusstück zum Heizkörper und teils durch
eine Strömung des wärmetragenden Mittels in den Heizkörper durch dessen Auslauf.
Denkbar ist, dass diese Strömung durch den Auslauf des lleizkOrpels (wenn deMscrl
kegulierventil ganz geschlossen ist), teils von gewissen Strömungspulsationen im
System und teils von solchen Dichtigkeitsunterschieden vorgetrieben wird, die aufgrund
von verschiedenen Temperaturen im wärmetragenden Mittel in diesem zustandegebracht
werden.
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In gewissen Situationen kann die unerwünschte Strömung durch den Auslauf
des Heizkörpers so grosse Werte annehmen, dass der Heizkörper praktisch kaum ganz
abgestellt werden kann. Dies ist
offenbar speziell der Fall, wenn
die Schlangentemperatur beispielsweise aufgrund dessen, dass ein anderer Heizkörper
in der gleichen Schlange grosse Mengen zugeführter Wärme erfordert, auf hohem Wärmestande
gehalten wird.-Bereits bekannt sind verschiedene Vorrichtungen zur Verhinderung
dieser unerwünschten Strömung des wärmetragenden Mittels durch den Auslauf des Heizkörpers.
Diese älteren Vorrichtungen sind jedoch nicht mit-einer rationellen Herstellung
des Anschlussstückes zwischen Heizkörper und Rohrsystem vereinbar, da darin kompliziert
gekrümmte oder gestaltete Kanäle eingehen, die es entweder notwendig machen, dass
das Gehäuse des Anschlusstückes gegossen wird, oder auch dass es, beispielsweise
durch Lötung mehrerer Einzelteile zusammengesetzt wird. Um eine rationelle Herstellung
zu ermöglichen, ist eine solche Formgebung des Gehäuses des Anschlusstückes erforderlich,
dass dieses in einem einzigen Arbeitsgang durch Warmpressung hergestellt werden
kann, woraufhin dann eine gewisse maschinelle Bearbeitung durch spanabhebende Bearbeitung
erfolgt. Hierbei ist es von grösster Wichtigkeit, dass sämtliche Kanäle, die zum
Anschlusstück gehören, so geformt sind, dass diese Maschinenbearbeitung in einfacher
Weise mit erforderlicher Präzision geschehen kann. Somit ist es vollkommen unacceptabel,
beispielsweise gezwungen zu sein, oeffnungen im Anschlusstück anzubringen, um eine
maschinelle Bearbeitung zu ermöglichen, wonach diese Öffnungen dann mit eingeschraubten
Spunden oder dergleichen verstopft werden müssen.
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Die vorliegende Erfindung erfüllt daher den Zweck der Zustandebringung
einer Vorrichtung der einleitend angedeuteten Art, die so geformt ist, dass sie
durch Warmpressung und eine sehr einfache sponabhebende Bearbeitung hergestellt
werden kann.
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Dieser Zweck wirderfindungsgemäss erzielt, wenn dem Erfindungsgegenstand
ein oder mehrere Kennzeichen gemäss den anliegenden Patentansprüchen gegeben werden.
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Die Erfindung soll nun unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen
genauer beschrieben werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Beispiel eines Anschlusstückes,
das zum Anschluss eines Heizkörpers an eine Rohrschlange in einem Zentralheizungssystem
des aktuellen Typs benutzt wird.
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Fig. 2a und 2b alternative Ausführungen eines Strömungsleiters, der
im Erfindungsgegenstand zur Anwendung kommt.
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Die Erfindung wird nachstehend exemplifiziert an einer Zentralheizungsanlage
beschrieben, bei der erhitztes Wasser als wärmetragendes Mittel von einer Wärmequelle
nach den verschiedenen Heizkörpern der Anlage benutzt wird. Natürlich kann die Erfindung
ebenso gut in solchen Zentralheizungsanlagen oder Heizanlagen für industrielle Zwecke
benutzt werden, beispielsweise in der Prozessindustrie oder dergleichen, wo andere
Arten von wärmetragenden Mitteln angewendet werden.
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Erfindungsgemäss wird auch vorausgesetzt, dass die Wärmequelle an
eine oder mehrere miteinander parallel geschaltete Schlangen angeschlossen ist,
wobei die einzelnen Heizkörper in jeder Schlange Serienanschluss hintereinander
aufweisen.
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In Fig. 1 ist ein Anschlusstück dargestellt, das an eine Schlange
in einer Zentralheizungsanlage der vorstehend skizzierten Art angeschlossen ist,
wobei das Anschlusstück einen Einlauf 2 aufweist, der an die Schlange angeschlossen
ist, einen Auslauf 3, der an ein Regulierventil für einen Heizkörper angeschlossen
ist und danach an den Heizkörper selbst, einen Einlauf 4 von der Rückleitung des
Heizkdrpers und einen Auslauf 5, der mit der Schlange verbunden ist. Ferner ist
zwischen Einlauf 2 und Auslauf 5 ein.by-pass-Kanal 6 vorhanden, dessen Zweck nachstehend
noch genauer beschrieben werden soll. Bai normalem Betrieb des an Anschlusstück
1 angeschlossenen Heizkörpers erfolgt die Strömung durch das Anschlusstück wie in
Fig. 1 mit Pfeilen gekennzeichnet. Dies bedeutet, dass der nach Einlauf 2 kommende
Fluss in einen Teilfluss durch. Auslauf 3 und einen anderen Teilfluss durch by-pass-Kanal
6 aufgeteilt wird, wobei diese beiden Teilflüsse in Auslauf 5 wiedervereint werden,
nachdem der eine Teilfluss durch den Heizkörper gelangt ist. Um die Flüsse durch
Ausfluss 3 und by-pass-Kanal 6 zueinander zu balancieren, ist praktisch oft eine
variabel einstellbare Drosselung in by-pass-Kanal 6 angeordnet. Diese ist jedoch
erfindungsgemäss uninteressant und daher auf der Zeichnung fortgelassen worden.
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In einer Lage, bei der der an Auslauf 3 des Anschlusstückes und dessen
Auslauf 4 angeschlossene Heizkörper abgestellt ist, soll keine Strömung durch Auslauf
3 und Einlauf 4 erfolgen. Statt dessen
soll hierbei der ganze an
Einlauf 2 eingehende Fluss durch bypass-Kanal 6 und direkt aus Auslauf 5 hindurchgehen,
um eventuell seinen Wärmeinhalt in einem oder mehreren nachfolgend angeschlossenen
Heizkörpern abzugeben. In dieser Lage ist bezweckt, dass keine Wärmeentnahme durch
den an Auslauf 3 und Einlauf 4 angeschlossenen Heizkörper geschehen soll.
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Bei bisher bekannten Anschlusstücken zum Anschlus-s von Heizkörpern
an Zentralheizungsschlangen war es gewöhnlich so, dass ein gewisser Teil des durch
by-pass-Kanal 6 einkommenden Flusses abgezweigt wurde und durch den Auslauf des
Heizkörpers floss, d.h. durch Einlauf 4 des Anschlusstückes und im Heizkörper eine
Wasserzirkulation zustandebrachte, die zur Folge hatte, dass ein Fluss von kaltem
Wasser auch durch den Auslauf des Heizkörpers ausströmte, d.h. durch Einlauf 4 des
Anschlusstückes. Es erfolgte also eine unfreiwillige und ganz unerwünschte, doppeltgerichtete
Strömung durch den Heizkörperauslauf, was bei vielen praktischen Situationen zu
bedeuten hatte, dass der Heizkörper praktisch nicht ganz und gar abgestellt war.
Speziell stark waren diese Strömungen, wenn die Schlangentemperatur hoch war, d.h.
wenn die Temperatur des durch by-pass-Kanal 6 strömenden Wassers hoch gewesen ist.
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Um die vorstehend beschriebene, nicht erwünschte Strömung durch Auslauf
4 des Heizkörpers theoretisch zu minimieren und falls möglich ganz zu stoppen, können
zwei Wege beschritten werden. Der eine besteht darin, dass die Kanalverbindung zwischen
Auslauf 4 des Heizkörpers und Auslauf 5 des Anschlusstückes so geformt wird, dass
der Kanal ein gekrümmtes Aussehen erhält, wobei die Strömung zu einem Niveau geführt
wird, das sich eine gewisse Strecke Uber dem Niveau von Auslauf 4 befindet, Hiermit
ist beabsichtigt, dass sich warmes Wasser mit verhältnismässig niedriger Densität
in den oberen Teilen des (U-förmig gekrUmmten) Kanals ansammelt und dort einen Strömungshindernden
Pfropfen warmen Wassers bildet. Gemäss einer anderen Alternative wird die vorstehend
skizzierte, unerwünschte Strömung eliminiert oder minimiert, indem die Kanalverbindung
zwischen Auslauf 4 des Heizkörpers und Auslauf 5 des Anschlusstückes eine solche
Länge im Verhältnis zudessen Strömungsquerschnitt erhält, dass die Strömung dadurch
turbulent sein würde, was bedeutet, dass eine gute Mischung verschiedener Temperaturschichten
im
Wasser zustandekäme und die Strömung hierdurch blockiert würde.
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Gemäss dem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken werden diesebeiden
theoretischen Modelle miteinander kombiniert, wobei die praktische Formgebung ausserdem
so erfolgte, dass das Anschlussstück durch Warmpressung äusserst rationell hergestellt
werden kann, woraufhin eine geringe Zahl von verhältnismässig einfachen Arbeitsgängen
mit spanabhebender Bearbeitung folgt.
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Erfindungsgemäss hat somit Anschlusstück 1, von Auslauf 5 nach dem
System ausgehend, eine vertikale, zylindrische Bohrung 7, deren oberes Ende sich
C j' ,tlecke über der oberen Kante von Auslauf 4 des Heizkörpers befindet. Diese
vertikale Bohrung 7 tangiert und hat Strömungsverbindung mit einer winkelrecht dazu
verlaufenden, horizontalen Öffnung 8, in der ein axial ausgebohrter Bolzen 9 angeordnet
ist, der Anschlusstück 1 mechanisch und strömungsmässig mit dem Heizkörper verbindet.
Hierbei hat die horizontale Öffnung 8 einen solchen Durchmesser, dass um Bolzen
9 ein ringförmiger Kanal gebildet wird. In Strömungsverbindung mit diesem ringförmigen
Kanal hat dann Bolzen 9 eine Zahl, beispielsweise 4, radial gerichtete Bohrungen
10, die in den zentralen Kanal von Bolzen 9 einmünden, der praktisch sowohl mit
dem Auslauf des Heizkörpers als auch dem Einlauf 4 des Anschlusstückes zusammenfällt.
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Ferner ist der Verbindungsbereich zwischen der horizontalen Öffnung
8 und der vertikalen Bohrung 7 eine Strecke unter dem oberen Ende der vertikalen
Bohrung angebracht.
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Um der Strömung in der vertikalen Bohrung 7 das bezweckte Aussehen
zu geben, ist in dieser ein Strömungsleiter 11 mit einer vertikalen Teilungsplatte
12 angebracht, die die vertikale Bohrung 7 längs einer axialen Durchmesserebene
in zwei verschiedene Strömungspassagen 13 und 14 unterteilt. Ferner sind die Strömungspassagen
13 und 14 am oberen Ende von Bohrung 7 miteinander vereint, da sich Teilungsplatte
12 nicht den ganzen Weg bis zum oberen Ende der Bohrung erstreckt. Hierdurch erfolgt
die Strömung von Heizkörperauslauf 4 erst in Richtung aufwärts zum oberen Ende von
Bohrung 7, um dort um die obere Kante von Teilungsplatte 12 herum zu wenden und-
dann lotrecht nach unten zu Auslauf 5 zu verlaufen. Um zu verhindern, dass die Strömung
statt dessen direkt von Heizkörperauslauf
4 durch Strömungspassage
14 in Richtung abwärts nach dem Heizkörperauslauf erfolgt, ist dieser Strömungsweg
durch eine quer verlaufende Trennwand 15 blockiert, die diese Strömungsmöglichkeit
ganz unterbindet. Schliesslich ist auch Teilungsplatte 12 zweckmässigst soweit heruntergezogen,
dass sie by-pass-Kanal 6 zum grössten Teil abschirmt, wodurch sich ein eventueller
Fluss von diesem nach oben durch Strömungspassage 13 plötzlich um das untere Ende
von Teilungsplatte 12 herum krümmen muss. Eine solche Krümmung bewirkt, besonders
wenn sie um eine scharfe Kante der Teilungsplatte erfolgt, eine günstige Turbulen
z des Flusses.
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Dadurch, dass eine hypothetische Rückwärtsströmung von Auslauf 5 des
Anschlusstückes 1 nach Heizkörperauslauf 4 durch die in zwei Strömungspassagen 13
und 14 aufgeteilte Bohrung 7 erfolgen muss, wird die lineare Strömungslänge lang,
was eine günstige Einwirkung hat. Ferner sind die Flächen an den beiden Strömungspassagen
13 ud 14 im Verhältnis zur Länge der Strömungspassagen so abgepasst, dass in den
Strömungspassagen Turbulenz gebildet wird, wodurch eine weitere Sicherheit gegen
die unerwünschte Strömung erreicht wird, da eine solche Turbulenz Flüsse mit verschiedenen
Temperaturen vermischt. Um das Verhältnis zwischen Strömungslänge und Fläche in
den Strömungspassagen 13 und 14 zu erläutern, soll erwähnt werden, dass eine in
einer Experimentaufstellung einwandfreie Funktion mit einem Kanaldurchmesser von
7.3 mm bei einer gewissen, gegebenen Kanallänge erzielt wurde, während dagegen bei
einem Kanaldurchmesser von 8.5 mm eine derartig bösartige Doppelströmung entstand,
wie sie durch die Erfindung eliminiert werden soll.
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Um eine einfache Herstellung des Erfindungsgegenstandes zu ermöglichen
ist es wichtig, dass Bohrung 7 so angebracht ist, dass sie sich maschinell bis zur
gewünschten Präzision bearbeiten lässt, ohne dass Extraöffnungen in den Wänden von
Anschlusstück 1 vorgenommen zu werden brauchen. Ferner ist es wichtig, dass Strömungsleiter
11 nicht an Ort und Stelle bearbeitet zu werden braucht, sondern dass er als separate
Einheit gefertigt wird, und zwar vorzugsweise aus Kunststoff, die dann, wenn Bohrung
7 fertigbearbeitet ist, in die korrekte Lage eingepresst wird.
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In Fig. 2b ist Strömungsleiter 11 in der aus Fig. 1 hervorgehenden
Ausführung wiedergegeben. Aus der Figur ist ersichtlich, dass Teilungsplatte 12
eine wesentlich rechteckige Form hat, während Trennwand 15 als vorstehende, halbkreisförmige
Scheibe gestaltet ist, die winkelrecht zu Teilungsplatte 12 verläuft. Um die Lage
des Strömungsleiters in Bohrung 7 zu fixieren, hat der Strömung leitergegenüber
von Trennwand 15 eine vorstehende Stützflosse 16, die an der Wand von Bohrung 7
anliegt, wenn der Strömungsleiter montiert ist.
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In Fig. 2a ist eine alternative Ausführung des Strömungsleiters dargestellt.
Bei dieser Ausführung ha-t auch Teilungsplatte 12 eine wesentlich rechteckige Form.
Ferner ist Trennwand 15 in gleicher Weise wie in Fig. 2b gestaltet. Dagegen wird
der Strömungsleiter in Bohrung 7 nicht durch eine vorstehende Stützflosse b6 in
korrekter Lage gehalten, sondern durch zwei vorstehende Stützabsätze 17, deren äussere
Kanten als Fortsetzungen der Kanten von Trennwand 15 geformt sind.
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Um den Strömungsleiter in Tiefrichtung in Bohrung 7 zu fixieren, kann
die Wand.von Bohrung 7 mit einem Ansatz ausgestattet sein, an dem beispielsweise
die vorstehende Trennwand 15 anliegen kann.
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Alternativ kann auch Bohrung 7 ganz zylindrisch sein und statt dessan
Teilungsplatte 12 an ihrem einen Ende einen vorstehenden Zapfen aufweisen, der dazu
dient, zum Anliegen an die obere Endwand von Bohrung 7 zu kommen.
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Erfindungsgemäss kann auch Strömungsleiter 11 im Prinzip in der in
Fig. 2a dargestellten Weise geformt sein, wobei er jedoch auch an seinem oberen
Ende vier, einander paarweise gegenüber angeordnete, Stützabsätze 17 aufweisen kann.
Dieser Bau des Strömungsleiters mag auch aus dem Grunde günstig sein, dass die Aussparungen
zwischer den Stützabsätzen 17 leicht zur Änderung des Strömungsquerschnittes in
den beiden Strömungspassagen 13 und 14 geändert werden kßnnen.Ferner ist zu erwarten,
dass die vorstehenden Absätze 17 die Turbulenz in den Strömungspassagen verstärken.
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Erflndungegem:lss brauellt n;it Ur) ich Cilll,.luf 4 dco Anuchlusstückes
1 1 vom Heizkörper nicht in der in Fig. 1 wiedergegebenen Art geformt zu sein. Somit
können die Achsen sämtlicher Anschlüsse von
Anschlusstück 1 sehr
wohl in ein und derselben Ebene liegen, und Einlauf 4 kann beispielsweise nach rechts
winkelrecht von Bohrung 7 vorstehend gerichtet sein. Wichtig ist nur, dass Bohrung
7 in eine solche Höhe geführt ist, dass sich deren oberes Ende eine zweckmässige
Strecke über Einlauf 4 be-findet.
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Die Erfindung kann im Rahmen der vorstehenden Patentansprüche abgeändert
werden.
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