DE3419304A1 - Leitungsrohr zu installationszwecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitungsrohr zu Installationszwecken, insbesondere sum Einsatz in Warmwasser-Versorgunga- und/oder Hei zunge- bsw· Wäraetauscher-Syetemen.

Bei Gebäuden alt einer Warmwasserversorgung aus einem gegenüber den Verbrauches teilen tiefer gelegenen» sac ißt im Keller installierte» Warmwasser-Behälter besteht das Probleaa» daS bei Bedarf zunächst eine gans Zeit verseht, bevor überhaupt warmes Wasser an der Verbrauchestelle ankoasat und beispielsweise aus eine« Wasserhahn austritt. Dadurch strömen große Mengen meistens nicht genutzten Kühlwassers ab, was den Wasserverbrauch unnötig erhöht und verteuert; dies gilt insbesondere in Gebäuden mit vielen Verbrauchsstellen, wie beispielsweise in Krankenhäusern» Darüber hinaus wird auch die Kanalisation und insbesondere die häufig begrenzte Kapazität der Wasserwerke beim Wiederaufbereiten der Abwässer Über Gebühr beansprucht·

Es sind zur Vermeidung dieser Nachteile Warrawasser-Umlaufsysteae alt zwei vom Warswasserbehälter abgehenden parallel geschalteten Rohrleitungen und einer in der einen Leitung angeordneten Puape bekannt, die das wärme Wasser ständig fördert, so daß der Verbraucher aus dem zirkulierenden Wasserstroai unverzüglich hei Sea Wasser entnehmen kann. Das setst Jedoch eine aufwendige» bedingt durch dan nahezu verdoppelten Materialbedarf und den damit einhergehenden erhöhten Montageaufrand aaßgeblleh verteuerte Installation voraus«

Das Vorerwähnte gilt gleichermaßen für zu Heiazwecken, beispielsweise als Wärmetauscher in Radiatoren von ZentralhetsungsanXagen eingesetzte Heizungsrohre, Der Wirkungsgrad eines zylindrischen otter flachen Beisungsrohres IHSt sich hierbei noch steigern» indem, wie bekannt, das Rohr als Trägerelement für eine vorzugsweise wendelartige Bedrahtung

liber die Läng« dos Rohres benutet wird. Die mit der Mantelfläche dee Rohrοs zu einer wärmeleItfähigen Einheit verlötet© Bedrahtung bildet hierbei in Hohrachalängsrichtung gesehen einen kreisförmigen bzw« einen der Kreisform angenäherten Querschnitt. Die wirksame Oberfläche, d.h. die Fläche, die Wärme an die Uagebung abgibt, ist um ein Vielfaches größer als bei herkömmlichen Radiatoren. Selbst bei lediglieh kleinen Unterschieden zwischen der Temperatur der Heizeinheit und der sie umgebenden tuft wird die Luft zwischen den Kupferdrahtspiralen in Bewegung versetzt. Die aufgeheiste Luft steigt nach oben und wird durch naehströmende, gegebenenfalls nachgeblaeene Luft ersetzt, die damn ihrerseits von den Drahtspiralen aufgeheist wird· Es entsteht ein Luftitiftssen-Kreiülauf; da jeweils große Mengen an Luft aufgeheizt werden, stellen sich gute Heisresultate ein. Eine Vielzahl derartig bedrahteter Rohre IaBt sich zu einem Wärmetauscherbündel zusammensetzen, wobei allerdings an der dem Wassereintritt gegenüberliegenden Austritteseite des U'arnetauecherbundels ein Flussigkeita-(Wasser-JSajamelkasten vorhanden sein ami).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und ein Leitungsrohr zu schaffen, mit dem sich der Montage- und Kostenaufwand insbesondere in WarmwasserVersorgung«- und Hexz-/Var»etaueohersysteraen merklich reduzieren IaBt, und das gleichzeitig eine bessere wärmetechnische Ausnutzung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine das Bohr in Längsrichtung in zwei Kanäle unterteilende Trennwand gelöst, wobei die Trennwand vorzugsweise in der Mitte des Hohree verläuft. Damit ist für einen zweiten Flüssigkeitsstrom keine zusätzliche Leitung mehr erforderlich· Bei einem Einsatz dieses Rohres in einem Heizkörper kann das züge führte hei Se Wasser nach den Wärmeaustausch in des» zwei-

ten Kanal des Rohre» zur Vaeseraintrittsselte zurückfließen und dort wieder in den Yersorgungskreislauf eintreten. Ein Wasser sammelkasten an der dem Wassereintritt gegenüberliegenden Seite kann dann entfallen.

Das Unterteilen des Rohres läSt sich erreichen, indem die Trennwand in das Rohr eingesetzt und darin verspannt wird. Da« läßt sieh bei einem zylindrischen Rohr beispielsweise erreichen, indem der Querschnitt des Rohres kurzzeitig in eine oval« For» gebracht wird. Öle Ovalfora erlaubt es, dafl die Trennwand» z.B. ein dünner Blechstreifen, der mindestens so breit wie der Innendurchmesser des Rohres ist» ohne Schwierigkeiten in das ovale Rohr eingeschoben werden kann« Bein Aufheben der Ewengsverformung des Rohres nimmt dieses wieder seine zylindrische Ausgangeform ein und klemmt dabei die Trennwand fest» Alternativ läßt sich die Trennwand in Form eines »usaamengefaltenen bzw. abwechselnd gewinkelten Bleches unter Vorspannung setzen, zusammendrücken vtoa in das zylindrische Rohr einfuhren, wo sie sich nach dem Entspannen gegen die Hohrwandung legt. Auf diese Weise ist auch eine Nachrüstung bereits verlegter Rohrleitungssysteme möglich.

Sin solches, sur Warmwasserversorgung eingesetztes flohr er» «Bglieht durch eine in einem Bypass an einen Kanal angeschlossene \faeeerpu»pe ein ununterbrochenes Zirkulieren des heißen Wassers. Der Bypass ist dann vorzusehen, wenn sich die Pumpe wegen ihrer großen Abmessungen nicht unmittelbar an einen Kanal anschließen lägt. Die Hebenleitung, für die ein herköäBRliehes, also nicht unterteiltes Rohr verwendet wird, braucht allerdings nur äußerst kurz; zn sein, so dag der Bypass hinsichtlich der Kosten und des Montageaufwands vernachlässigbar ist·

Es können an dem/den Kanülen abzweigende VerbraucherleItungen in beliebiger Anzahl angeschlossen werden; es steht unverzüglich heißes Wasser zur Verfügung, ob der Verbraucher von dem einen oder den anderen bzw. von beiden Kanälen gleichseitig Wasser entnimmt.

Der Nut seen beim Einsät* eines derartig unterteilten Rohres asu He las wecken basw. zu» wanne tauseh laßt sich durch eine Bedrahtung des Rohres verbessern, beispielsweise ein Igelartig mit umfangeverteilten Drähten bestücktes Rohr» vorzugsweise jedoch Drahtwendeln, die sieh spiralförmig Über due Länge des Rohre» erstrecken. Sin erhöhter Wirkungsgrad läßt sich nach eines» weiteren Vorschlag der Erfindung für ein unterteiltes wie gleichermaßen für ein herktfsHaliehe» Rohr durch eine aeyametrieehe Bedrahtung aus tordiertem Profildraht mit uafangeverteilt unterschiedlich langen Drähten und/oder einer umfangsvertellt «ehr oder weniger dich« ten Bedrahtung erreichen« Hierbei wird von der Erkenntnis auegegangen, daß beim Queranströnen eines Rohres das An* etröejmedluJB einem gans bestimmten StrtSaungsverlauf unterliegt. Ia Zentrum befindet sieh in Strönungsrichtung gesehen eine Frei- bzw. Totzone, in die das Medium kaum eintritt. Das Medium wird vielmehr umgelenkt und seitlich um daa Rohr herumgeführt. Der StrtSaungsverlauf last eich, ausgehend von nicht angeströmten Zentrum als Nullpunkt, in etwa mit der Sonder-Geoaetrie einer Epizykloide, nämlich einer Merzkurve oder Kardioide vergleichen·

Da ein Wärmeübergang in dem Bereich der Freizone nicht stattfinden kann» sollte ein su Heilzwecken bzw. in Warme« tauscherpaketen von beispielsweise Badlatoren üblich horizontal angeordnetes Bohr so bedrahtet werden, das der einem aufsteigenden Medium, vorzugsweise Luft zugewandte Abschnitt des Rohree keine oder kaum eine Bedrahtung aufweist. Die von unten nach oben naohströmende. gegebenen-

falls durch Einblasen zusätzlich beschleunigte Luft erwärmt sich in den Bereichen, wo ein Wärmeübergang zu erwarten ist, nämlich in dem außerhalb der Freizone liegenden Umfangsbereich des Rohre», der ca. 300 bis 340° beträgt. Es empfiehlt sieh daher eine asymmetrische Bedrahtung salt längeren und/oder dichter angeordneten Drähten im Bereich des tatsächlichen Luftströmen - und damit ia Bereich des effektiven Wärmeübergang« - und keine oder nur wenige sowie kürzere Drähte im Bereich der weniger oder gar nicht umstritten Zone. Neben einem verbesserten Wirkungsgrad ergibt sich hiermit insbesondere auch eine Kosten- und Materialoptimierung beim Herstellen der Bedrahtung.

Der Wärmeübergang bei eine» unterteilten Rohr läßt sich weiter steigern» wenn der Vorlaufwasser-Kanal bei Anordnung in einem aufsteigenden Luftstrom oben liegt. Damit befindet sich das heiße Vorlaufwasser unterhalb der dichten Bedrahtung des für den Wärmeübergang auf die angeströmte Luft wichtigen Bereichs, während das kühlere RUcklaufwasser weite et gehend in des an die nicht oder wenig bewegte Zone «tngrensenden Kanal zurückgeführt wird, wo wegen des dort nicht effektiven Wärmeübergangs das Rohr keine oder nur eine geringe Bedrahtung aufweist.

Xn den Zeichnungen werden nachfolgend näher beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

ein zylindrisches Leitungsrohr mit einer darin angeordneten Trennwand» in Querschnitt; das Rohr geaöB Fig. 1 mit einer anderen Ausführung der Trennwand;

einen Bypass mit einer an ein Rohr gesäß Fig. 1 oder Fig. 2 angeschlossenen Pumpe, als Ausschnitt eines Leitungssystems?

Fig. 4 ein Rohr in einem Bereich mit einem Kupplungsstück zum Anschließen zweier Verbraucher entlang der Linie IV-IV gemäß Fig. 1, im Längsschnitt;

Fig. 5 einen Schnitt des Endbereiche eines Rohres entlang der Linie V-V gemäß Fig* ? ait einer aufgesetzten Abschlußmuffe;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 3 durch ein Rohr mit einem unmittelbar an einen Kanal dea unterteilten Hohrea angeschlossenen Verbraueher;

Fig» _{u i} 7 die Installation einer Warmwasserversorgung mit saeiireren an ein unterteiltes Rohr angeschlossenen Verbrauehern sowie einen Bypass mit Pumpe, schematisoh dargestellt;

Flg. 8 eine andere Aueführungsform der Erfindung mit kreisförmiger Außenbedr&htung eines unterteilten Rohres, im Längsschnitt; und

Pig«. 9 eine Ansieht des Gegenstandes geeäß Fig. 3 in Richtung der Linie IX-XX.

Die Fig. 1 und 2 aeigen zylindrische Leitungsrohre 1 ait in der Mitte angeordneten, sich über die gesamte Länge der Rohre erstreckenden Trennwänden 2, 3, die ein Rohr Jeweils in zwei Kanäle 4_t 5 unterteilen* Die Trennwände 2, 3 werden Xm Rohr inneren verspannt, was bei der trennwand 2 geaäß Fig. 1 durch die Spannkraft des aus einer ovalen Zwangslage beim Einsetzen der Trennwand 2 anschließend wieder seine zylindrische Ausgangsfora einnehmenden Rohres erreicht wird. Demgegenüber läßt sich die Trennwand 3 gemäß Fig. 2 auf eine Breite zusammendrücken» die geringer ist als der Rohr-Innendurchmesser, so das sich die Trennwand 3 in das Rohr einschieben last und sich nach des Entspannen sentrierend gegen die Rohrinnenwand legt. Etwa auftretende Undichtigkeiten sind vernachlÄssigbar, da hierdurch allenfalls ein geringer Flüssigkeitsauetausch der in ihrer Zusammensetzung identischen Flüssigkeitsstrom« der beiden Kanäle stattfindet*

Zum ständig zirkulierenden Umlauf heißen Wassers wird bei einem zur Warmwasserversorgung eingesetzten Leitungsrohr 1 eine Pumpe 6 in einen) kurzen Bypass 7 angeordnet, der sich mittels zweier Ansehlußsauffen S in diesem Fall an den Kanal

4 anschließen läßt. Beim Betrieb der Pumpe läuft das von einem War »Wasserkessel 10 (Fig. 7} in den Kanal 4 des Rohres 1 eintretende warme Wasser Xn PfeiIrschtung 9 um. Sobald der Wasserstroa in die in Forderrichtung gesehen erste AnschluQmuffe eintritt, wird er In den Bypass 7 abgeleitet, wossu die Anschlußmuffe 8 eine den Kanal 4 abschließende Umlenkplatte 12 aufweist. Der Wasserstrom passiert danach die Pumpe 6 und wird von dieser über den in die zweite AnschluSauffe θ übergehenden Bypass 7 wieder in den Kanal 4 zurückgeführt. Oer Wasserstrom wird danach im oberen Umlenkpunkt, d.h. am Ende des Rohres 1 in den Kanal

5 geleitet· Das Rohr wird dazu mit einer den Wasserst rom umlenkenden Endmuffe 13 abgeschlossen (Fig. 5), so daß er wieder in den Kessel 10 strömen kann. Der Bypass laßt sich ebenso an den Kanal 5, also in den Rücklauf des Wasserstroas anschließen.

An das Rohr 1 lassen sich beliebig viele Verbraucher entweder an einem oder an beide Kanäle 4,5 anschließen. Bei der Ausfuhrung gemäß Fig. 4 werden mit einem in das Rohr 1 eingesetzten Kupplungsstuck 14 zwei sioh gegenüberliegende Verbraucherleitungen 15 angeschlossen, und zwar jeweils eine Leitung an den Kanal 4 und die andere an den Kanal 5. Damit die Unterteilung in zwei Kanäle in cieoi Kupplungsstuck 14 nicht aufgehoben bzw. unterbrochen wird, enthält dieses ebenfalls eine mittige Wand 16, die die Trennwand 2 in Längsrichtung des Bohres l weitestgehend übergangslos ergänzt bzw, schließt.

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Fig» B weist das Rohr 1 eine Bedrahtung 17 auf« Diese Ausführung eignet sich besondere zum Eineatz Xn Radiatoren b£w. WärmetauacherbUndeln. Die Bedrahtung 17 Kann aus ein« «einen Drähten 16 bestehen» die außen auf das zylindrisch« Rohr 3 aufgelötet sind oder als Wendeln ihrerseits wendel« bzw. spiralförmig auf das Rohr aufgelegt sein können. Als Drahtmaterial eignet sich wegen der guten Wärmeleitfähigkeit bevoräugt Kupfer. Zu» Versteifen der äußeren Enden lassen sich die Drähte 13 durch einen Köpf draht 13 miteinander verbinden.

Das auf diese Weise bedrahtete Rohr 1 läßt sich eintrlttsseitig mit einem Heißwasser-Zuführrohr ZZ verbinden. Im Bereich dee Anschlusses wird von außen ein schieberartiges Einsatateil 23 mit einer den Querschnitt dee Zuführrohree 22 absperrenden Platte 24 eingesetzt, in die die Trennwand 2 des Rohres 1 dichtend eingreift, beispielsweise in eine Rast-Auanehraung 25 der Platte 24· Di· in Pfeilrichtung 9 von dem heißen Wasser angeströmte Platte 24 lenkt den Wasser strom eorait In den Kanal 4 des Rohres 1 um, wo ein Wärmeaustausch über die Drahtwendeln stattfindet. Sine am Rohrende aufgesetzte Endmuffe 12 lenkt den Wasseratrom des Vor lauf wasserk anale 4 in den Rücklaufkanal 5 um, wo das Wasser anschließend unterhalb der Platte 24 wieder in das Zuftihrrohr 22 gelangt.

Der Wärmeübergang auf ein die Bedrahtung 17 in Pfeilrichtung 26 von unten nach oben anströmendes Medlun läßt sich optimieren» wenn in der* bedingt durch die StrüaungBverh&ltnisse in Ströiaungsrichtung gesehen unterhalb des Rohres 1 entstehenden Abschnitt 27 eines im wesentlichen von nicht bewegtem Medium uagebenen Bereiche» keine oder allenfalls nur wenig Drähte 18 angeordnet werden. Der Medienstrom teilt sich unterhalb des Rohres 1 im Bereich des Kanals S

gemäß Fig. 9 in zwei Strötae auf, did links und rechts ura das ftohr 1 her umströmen und sich im Bereich oberhalb des Kanäle 4 wieder vereinigen. Der Wirkungsgrad läßt »ich weiter verbessern, wenn in den von bewegter Luft erreichten Bereichen (vgl. Pfeile 26 gemäß Fig. 9) die Drähte 18 länger und/oder dichter auf dem Rohrmantel angeordnet werden* Zum Aufnehmen der Wärae, d.h. als Anströmmedium, eigne« sieh nicht nur gasförmige Medien, wie vorzugsweise Luft, sondern die Bohre einer Wär»etau»chereinheit können auch von flüssigen Medien umströmt werden.

■ ΛΑ,

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Claims (10)

Dry-Ing. Reimar König- * ;· : 'tlipt-lng-: Klaus Bergen Wilhelm-Tell-Stn"1-4 «4000 Düsseldorf 1 Telefon 39 7O2B Patentanwälte 35 43β B Spiro Research S.V., le Induaawe.-s 6, 6700 AE fleliaond/N ieder1ande "Lei tuftgsrphr izn Installationszwecken';

1. Leitungsrohr (1) zn Installationszweeken, insbesondere sura Einse.ta in «/ariswasser-Versorgunsis·- und/oder Ηβϊ~ zunge- bzw. Wäraetauschersystemen, ggkannzelehnet durch eine das Rohr (1) in Länger ichtung in «w«. Kanäle (4, 5} unterteilende Trennwand (2, 3).

2. Leitungerohr nach Anspruch 1, dadurch gskennzelehnet, daß dl« Trennwand (2, 3) xn der Mitte des Rohres il' verläuft.

3. Leitungsrohr naeh Anspruch 1 oder 2, dadurch^^okenn»-

, daß die trennwand (2, 3) in das Rohr ι Ij ein-

gesetzt und darin verspannt wird.

4. Leitungsrohr nach einem oder mehreren der Anspruchs 1 his 3, gekennzetchnat durch eine zn einem Bypass an einen der Kanäle (4, 5) angeschlossene Wasserpurnpe (6).

5. Leitungsrohr naoh Anspruch 4, gakenngg λ ohne t__ durch von clem/iien Kanälen (4, 5) abssweigendö Verbraucher leitungen (15).

3A19304

6. Leitungsrohr, das «u Heizzwecken bzw. zum War »ae tausch mit uwfangsverteilten, vorzugsweise geradl inigen Drahtstücken oder Dr&htwendeln aus tordiertem Profildraht, die sich vorzugsweise spiralförmig über die gesamt* Länge des Rohres erstrecken» bedrahtet 1st,

gelehnet durch eine umfangsverteilt unterschied!ioh lange und/oder dichte asymmetrische Bedrahtung (17).

7. Leitungsrohr nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine umfangeverteilt mehr oder weniger dichte Bedrahtung (17).

3, Leitungerohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 sowie 6 und 7, dadurch gekennzelehnet, daß der einem aufsteigenden Luftstrom zugewandte Abschnitt (27) des bedrahteten Rohres keine oder kaum eine Be~ drahtung (17) aufweist.

9. Leitungerohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet_T daß das Rohr (1) im Bereich des das heiSe Vorlaufwaeeer führenden Kanäle (4) dichter als i« Übrigen Bereich bedrahtet ist*

10. Leitungsrohr nach eine« oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 sowie 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, da3 der Vorlaufwaseer-Kanal (4) bei Anordnung in einem aufsteigenden Luftstrom oben liegt·