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Dampf-Warmwasser-Heizkörper. Die Erfindung bezieht sich auf jene Dampf-Warmwasser-Heizkörper,
bei denen in einem mit Umlaufgliedern in Verbindung stehenden Heizglied ein unten'offenes
Rohrsystem angeordnet ist, in das der Dampf entgegen dem Druck einer im Heizglied
vorhandenen, durch eine Überlaufeinrichtung geschaffenen Wasser-Säule eintritt.
Gemäß dieser Erfindung ist eine vom Dampfeintrittsraum in die Kondenswasserableitung
führende Verbindungs- oder Nebenleitung vorgesehen, deren im Bereiche der Dampfausströmung
befindliche Öffnung oberhalb des Höchstwasserspiegels liegt. In diese Nebenleitung
kann ein Kondensator,
etwa eine Rohrschlange geschaltet sein. Die
obere vorzugsweise düsenartige Öffnung der Nebenleitung ist entsprechend dem zur
Anwendung kommenden Maximaldampfdruck so bemessen, daß beim Anheizen die in der
Anlage befindliche Luft leicht entweichen kann, wogegea Dampf nur in geringer Menge,
die überdies in der Rohrschlange o. dgl. kondensiert wird, durch die Nebenleitung
austreten kann.
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Die Regelung der Heizwirkung, nämlich die Vergrößerung oder Verkleinerung
der Wärmeaustauschflächen des Dampfrohrsystems, also der Grad der Abwärtsverdrängung
des Wassers in den unten offenen Dampfrohren durch den von oben einströmenden Dampf
kann durch Regelung der Dampfzuströmung, also durch irgendein Drosselorgan besorgt
werden. Diese Art der Regelung der Heizwirkung ist aber nur sehr unvollkommen, weil
die Dampf-Wasser-Heizfläche stets einen vom Dampfdruck abhängigen Höchstwert erhält
und die Dampfdrosselung bei höheren Wassertemperaturen praktisch wertlos wird. Eine
viel empfindlichere Regelung der Heizwirkung wird aber dadurch ermöglicht, daß nicht
die Dampfzuströmung mehr oder minder gedrosselt wird, sondern die Wasserüberlaufleitung,
zu welchem Zwecke diese ein Drosselorgan erhält, mittels dessen sie auch gänzlich
gesperrt werden kann.
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Die Abb. i, 2 und 3 der Zeichnung zeigen eine Ausführungsform eines
Heizgliedes gemäß der Erfindung, wobei Abb. i einen lotrechten Schnitt, Abb. 2 eine
Seitenansicht der Gesamtanordnung des Heizkörpers teilweise im Schnitt und Abb.
3 eine Draufsicht des Heizkörpers veranschaulichen. Abb. 4 zeigt eine Einzelheit
der Inneneinrichtung des Heizgliedes; Abb. 5 zeigt in schematischer Darstellung
eine andere Ausführungsform des Heizkörpers und Abb. 6 eine dritte Ausführungsform
des Heizgliedes, je in einem lotrechten Schnitt.
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Bei der Ausführungsform des Heizkörpers nach den Abb. i bis 4 ist
das Heizglied mit i bezeichnet und dieses steht oben und unten durch die Nippelverbindung'2
und 3 mit den Umlauf- oder Radiatorgliedern 4 in Verbindung. Das Heizglied bildet
also das eine Endglied des ganzen Heizkörpers. Das Heizglied i ist ebenso wie die
Radiatorglieder 4 gänzlich mit Wasser gefüllt und enthält ein bis in die Nähe des
Bodens hinabreichendes Dampfrohrsystem, daß hier aus Doppelrohren besteht, nämlich
aus je einem Innenrohr 5 und einem einen im Querschnitt ringförmigen Zwischenraum
7 freilassenden Außenrohr 6. Der Ringraum 7 ist unten offen und oben geschlossen,
und sein oberer Teil ist mit der Dampfzuleitung verbunden.
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Der durch ein Rohr 8 zuströmende Dampf (vgl. auch Abb. 4, die einen
lotrechten Schnitt, senkrecht auf den in Abb. z dargestellten lotrechten Schnitt
des Dampfeintrittsraumes zeigt) tritt in eine Verteilkammer g ein, aus der er durch
Zweigstutzen io und ii in den Ringraum 7 der Doppelrohre strömt. Die Einströmung
des Dampfes durch das Rohr 8 kann auch durch eine thermostatische Einrichtung geregelt
werden, die aus einem Ausdehnungskörper 12 (Abb. 2) besteht, der seinerseits aus
einer Reihe von ausdehnbaren Elementen zusammengesetzt ist. Der Thermostat i2 ist
in einem an der Vorderseite des Heizgliedes dicht angesetzten Gehäuse 13 eingeschlossen
und an der tiefsten Stelle des Heizgliedes, d. h. so angebracht, daß er vom kältesten
Umlaufwasser beeinflußt wird und leicht zugänglich ist. Der Thermostat wirkt auf
das die Dampfzuströmung.regelnde Ventil iq. in bekannter Weise.
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Im Innern des Heizgliedes i ist eine Ü'berlaufeinrichtung angeordnet,
die aus einem Rohr 15 besteht und mit der Kondenswasserableitung 16 (Abb, i und
3) verbunden ist.
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Vor dem Anlassen wird der ganze Heizkörper mit dem Rohrsystem mit
Wasser gefüllt. Wird dann Dampf in das Heizglied i eingelassen, so wirkt er entgegen
der im Heizglied vorhandenen Wassersäule und drückt das Wasser aus den Ringräumen
7 des Doppelrohrsystems. Zu Beginn der Dampfeinströmung oder schon bei einem sehr
kleinen Dampffüllungsgrad wird der obere Teil der Innenrohre 5 erwärmt, so daß das
darin befindliche Wasser emporsteigt und kälteres von unten nachströmen muß, wodurch
die Wasserzirkulation eingeleitet wird.
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Durch eine erstmalige Einstellung eines Regelungsorgans =7 (Abb. 2)
wird der Dampfeintrittsdruck so bestimmt, daß das das Innere des Doppelrohrsystems
5, 6 erfüllende Wasser gerade bis in die Nähe des unteren Randes verdrängt wird,
so daß kein unmittelbarer Dampfeintritt in das zu erwärmende Wasser erfolgen kann.
Da aber beim Anheizen die das Dampfverteilungsnetz erfüllende Luft in das Dampfheizrohrsystem
6 gelangen müßte, so würde dieses dadurch mit Luft ganz oder teilweise erfüllt werden
und daher den angestrebten Zweck einer sicheren Erwärmung nicht erfüllen. Es ist
daher gemäß der Erfindung eine besondere Rohrverbindung 18 zwischen dem Dampfeintrittsraum
bzw. der Verteilkammer g oberhalb des durch die Überlaufeinrichtung gegebenen Wasserspiegels
und der Kondenswasserableitung 16 angeordnet. Diese Rohrleitung stellt also eine
Nebenleitung vom Dampfeintrittsraum zur Kondenswasserableitung dar, nämlich eine
Leitung, die dem Wege vom Dampfeintrittsraum durch die Rohre 6, dem Überlauf 15
zur Kondenswasserableitung parallel geschaltet ist. Die obere
Mündung
des Rohres 18 wird durch ein düsenförmiges Einsatzstück rg gebildet, das in den
oberen Raum der Verteilkammer 9 ragt. Dieser obere Raum ist bei der vorliegenden
Ausführungsform durch eine Wand 2o zu einem A-förmigen Kanal ausgebildet, des-zen
einer Schenkel 21 mit der Dampfeinströmung 8 und dessen anderer Schenkel 22 mit
dem unteren Teil der Verteilkammer 9 in Verbindung steht, wobei das Einsatzstück
rg im Scheitel der beiden Schenkel 21 und 22 liegt (Abb. 4). Die Verteilkammcr 9
ist durch eine Schraubl@appe 23 geschlossen. Der das Heizglied abschließende Deckel
24 wird mittels eines in die Kappe 23 eingeschraubten Bolzens 25 niedergehalten.
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Die Öffnung ig der Nebenleitung 18 ist, entsprechend dem zur Verwendung
kommenden Maximaldampfdruck so bemessen, daß beim Anheizen die Luft leicht entweichen
kann, während der Dampf nur in einer sehr geringen Menge durch die Nebenleitung
strömen kann. Zweckmäßig ist diese Nebenleitung außerhalb, oder wie in Abb. z dargestellt,
innerhalb des Wassers zu einer Rohrschlange 28 ausgebildet, in der der Dampf auf
seinem Wege durch die Nebenleitung 18 kondensiert wird. Es kann also durch das Einströmen
von Dampf in die Nebenleitung 18, nachdem durch diese die Luft entwichen ist, kein
Verlust entstehen, weil auch die geringe, durch die Nebenleitung 18 strömende Dampfmenge
ihre Wärme an das umgebende Heizwasser abgibt und nur Kondenswasser zur Ableitung
16 gelangen kann.
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Das sich bei der Wärmeabgabe des Dampfes im Heizrohrsystem bildende
Kondensat tritt in die Füllflüssigkeit des Heizgliedcs über und bildet damit einen
Teil der Zirkulationsflüssigkeit. Je tiefer das Wasser in den Dampfheizrohren abwärts
gedrängt wird. desto größer ist die Heizfläche und umgekehrt, so daß also die Heizwirkung
geregelt werden kann.
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Die Nebenleitung 18 zwischen Dampfeintrittsraum und Kondenswasserableitung
hat auch den Zweck, ein Leersaugen des Heizkörpers bei allenfalls in der Dampfleitung
sich bildendem Vakuum zu verhindern, weil ja die Mündung ig dieser Nebenleitung
durch Vermittlung der Kondenswasserableitung mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung
steht, so daß also im Heizglied kein Vakuum entstehen kann. Außerdem wird schon
bei einem von Null fast kaum verschiedenen Druck durch die Leitung 18 ein Dampfübergang
unter gleichzeitiger Kondensation -zur Kondenswasserableitung -stattfinden, so daß
also bereis eine Erwärmung der Füllflüssigkeit zu einem Zeitpunkt eingeleitet wird,
wo wegen des sehr geringen Druckes eine Erwärmung der Füllflüssigkeit durch die
Heizrohre 6, die mit der Füllflüssigkeit in direkter Verbindung stehen, unmöglich
wäre. Hierdurch wird auch bereits die Wasserzirkulation eingeleitet, die sonst erst
bei den Dampfheizrohren bei einem größeren Druck beginnen würde. Auch das Warmhal'en
der Füllflüssigkeit- wird durch die Nebenleitung 18 bei einem ganz geringen Dampfdruck
und infolgedessen mit einem sehr geringen Wärmeaufwand besorgt.
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Die Regelung der Größe der Heizfläche geschieht hier, wie bereits
erwähnt, -durch ein Dampfdrosselventil, was aber, wie eingangs hervorgehoben worden
ist, nur in eines unvollkommenen Weise geschehen kann, wenn der Dampfdfuck vom Kessel
her unverändert bleibt.
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Eine viel empfindlichere Regelung der Heizwirkung kann mit der in
Abb. 5 dargestellten Einrichtung erreicht werden. Hier ist der ganze Heizkörper
zur Erleichterung des Verständnisses schematisch dargestellt, wobei aber die Einrichtung
im Wesen der eben geschilderten entspricht, und sich von dieser lediglich durch
eine besondere Ausgestaltung der Regelungsvorrichtung unterscheidet.
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In dem geschlossenen, gänzlich mit Wasser gefüllten Heizglied 27 ist
also, ebenso wie früher, ein oben geschlossenes und unten offenes Rohr 28 angeordnet,
dessen oberes Ende etwas höher liegt als der Flüssigkeitsspiegel im Heizglied 27.
Herrscht in diesem Rohr 28 kein Überdruck, so dringt von unten her Wasser ein, und
zwar bis auf die Höhe des Wassers im Heizglied 27 außerhalb des Rohres 28, und es
bleibt dann oberhalb der Wasseroberfläche im Rohr 28 noch ein freier Raum. In diesem
Raum mündet von oben her die Dampfzuströmung 29, und ferner liegt in ihm die obere,
mit einer Düse 30 versehene Öffnung des Rohres 31, das abwärts zu einem Kondensator
32 führt, von dem ein Rohr 33 zur Kondenswasserableitung 34 ausgeht. Die Teile 34
32 und 33 bilden also die obenerwähnte Nebenleitung zwischen der Dampfzuströmung
29 und der Kondenswasserableitung 34, die mit dem Überlaufrohr 35, das hier außerhalb
des Heizgliedes 27 angeordnet ist, durch das Rohr 36 verbunden ist. Das Heizglied
27 steht mit den Umlauf- oder Radiatorgliedern 37 oben und unten in Verbindung.
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Soweit entspricht der Heizkörper im Wesen dem- vorhin geschilderten.
Bei Anlassen der Heizung, wobei also Dampf durch das Rohr 29 zuströmt, wird zunächst
die in der Dampfzuleitung und im oberen Teil des Rohres 26 enthaltene Luft durch
das Rohr 31, den Kondensator 32 und das Rohr 33 in die mit der Außenluft in Verbindung
stehende Kondenswasserableitung 34 entweichen, und schließlich wird im Rohr 28 oberhalb
des Wasserspiegels nur mehr Dampf vorhanden sein, der
bei Anwachsen
des Druckes den Wasserspiegel im Rohr 28 herabdrückt, eine gewisse Wassermenge aus
dem Rohr 28 verdrängt und das Abfließen einer gleich großen Wassermenge aus dem
Überlaufrohr 35 durch das Rohr 36 zur Ableitung 34 bewirkt. Die vom Dampf bespülte
Innenfläche des Rohres 28 wirkt als Heizfläche auf das das Rohr 28 umgebende Wasser
des Heizgliedes 27, und das sich beim Wärmeaustausch bildende Kondenswasser, das
sich mit dem Rest des im Rohre 28 stehenden Wassers vermengt,- bedingt jeweils ein
Überlaufen einer gleich großen Wassermenge durch die Rohre 35 und 36 zur Ableitung
34. Nachdem die ganze Luft durch das Rohr 31 entwichen ist, wird durch die Düse
3o ein Teil des durch das Rohr _9 zuströmenden Dampfes in das Rohr 3=- gelangen,
kommt aber von hier in den Oberflächenkondens ator 32, der gleichfalls das ihn umgebende
Wasser des Heizgliedes 27 erwärmt, so daß also auch der durch die Nebenleitung strömende
Dampf zur Heizwirkung herangezogen. wird und in kondensiertem Zustande durch das
Rohr 33 der Ableitung 34 zufließt.
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Zur Regelung der Heizwirkung wird nun in der Ü berlaufleitung 35,
36 ein Drossel- oder Absperrorgan eingeschaltet, und zwar vorzugsweise im oberen
Ende des Überlaufrohres 35, daß bei der dargestellten Ausführungsform in ein Gefäß
38 hineinragt, von dem das Rohr 36 abzweigt. Auf dem Ende des Überlaufrohres 35
ist zur Ermöglichung einer Feineinstellung des Abflusses ein Nadelventil 39 angeordnet,
mit dem das Überlaufrohr 35 auch gänzlich abgesperrt werden kann. Wird das Nadelventil
39 gesperrt, so daß also durch das Überlaufrohr 35 kein Wasser abfließen kann, so
kann der in das Rohr 28 einströmende Dampf das dort befindliche Wasser auch nicht
nach unten verdrängen, weil eben das zu verdrängende Wasser durch das gesperrte
Rohr 35 nicht entweichen könnte. Wird das Nadelventil geöffnet, so kann der Dampf
das Wasser im Rohre 28 nach Maßgabe des durch die Ventilöffnung gebotenen Widerstandes
niederdrücken. Durch die stärkere oder schwächere Eröffnung des Nadelventils 39
kann also die Heizfläche des Rohres 28 geändert werden, und zwar in viel empfindlicherer
Weise als dies durch Änderung der Dampfzuströmung möglich wäre, weil ja die Regelung
der Abflußmenge des Wass-rs, also eines dichteren Mittels a1, Dampf, in viel genauerer
und wirksamerer Weise geschehen kann, als die Regelung der Dampfströmung.
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Die Regelun_- der Überlaufwassermenge bietet aber auch noch andere
Vorteile. Sollte z. B. aus irgendeinem Grunde, sei es, daß das Anheizen besonders
rasch vor sich geht, sei es, daß ein abgesperrt ge,vesener Dampfstrang erst während
des Betriebes geöffnet wird, wobei es also vorkommen mag, daß die Luft nicht genügend
rasch durch das Rohr 31 entweichen kann, sollte also aus derartigen Gründen das
Heizglied infolge der Anwesenheit von Luft im Rohre 28 nur unvollkommen wirken,
was sich durch eine sehr langsame oder ungenügende Erwärmung bemerkbar macht, so
braucht man nur das Regelungsventil 39 auf kurze Zeit, etwa drei bis fünf Minuten,
zu schließen. Hierdurch wird es dem aus dem Dampf-Luft-Gemisch sich bildenden Kondensat
unmöglich, eine jeweils gleich große Menge Wasser durch das Überlaufrohr 35 zu verdrängen,
und es findet ein Rückstauen des Wassers im Rohre 28 statt, wodurch schließlich
das im Pohr 28 immer höher steigende Wasser das Dampf-Luft-Gemisch durch das Rohr
31 verdrängt. Ist -das schädliche Dampf-Luft-Gemisch auf diese Weise beseitigt worden,
wobei selbstverständlich der darin enthaltene Dampf im Kondensator 32 unter Wärmeabgabe
kondensiert wird, so wird das Regelungsventil 39 wieder so weit geöffnet, als es
der beabsichtigten Heizwirkung entspricht, und der Heizkörper muß nunmehr in befriedigender
Weise arbeiten.
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Eine andere Ausführungsform des Heizgliedes ist in Abb. 6 schematisch
dargestellt. Auch hier ist wieder in das mit Wasser zu füllende Heizglied 4o ein
Dampfrohr 41: eingesetzt, das von dem Dannpfeintrittsraum 42 ausgeht, in welchen
die Dampfzuleitung einmündet. l-Teben dem Wasserraum 40 ist eine Kammer 44 angeordnet,
in welcher das vom unteren Teil des Wasserraumes abzweigende Überlaufrohr 45 aufsteigt,
und von der unten die Kondenswasserableitung 46 ausgeht. Vom Dampfeintrittsraum
42 führt eine Verbindungsöffnung 47 unmittelbar in die Kammer 44, und diese unmittelbare
Verbindung stellt nichts anderes dar als die vorhin mehrfach erwähnte Nebenleitung,
da auch durch sie der Dampfeintrittsraum 42 mit der Kondenswasserableitung 46 verbunden
ist. Es wird also die bei Inbetriebsetzung der Heizung in der Dampfleitung befindliche
Luft durch den Dampf durch die düsenförmige Öffnung 47 in die Kammer 44 gedrängt
werden und durch die Leitung 46 ins Freie strömen. Die an sich geringfügige Dampfmenge,
die nach Verdrängung der Luft durch die Öffnung 47 in die Kammer 44 strömt, wird
hier, da sie ihren Weg zwischen der Außenwand dieser Kammer und dem Überlaufrohr
45 nimmt, ihre Wärme nutzbringend abgeben und, bevor sie noch zur Ableitung 46 kommt,
kondensiert, so daß keine Dampfverluste entstehen.
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Das Regelungsorgan ist hier am unteren Ende des Dampfheizrohres 41
angeordnet. Dieses Dampfheizrohr besitzt unten nur eine
mit einem
Drossel- oder Absperrorgan 48 versehene Öffnung, deren freier Durchgangsquerschnitt
durch das ventilartige Absperrorgzn 48, dessen Spindel 49 von einem außen gelegenen
Handgriff 5o betätigt wird, beliebig eingestellt werden kann. Je mehr dieser Durchgangsquerschnitt
verengt ,wird, desto weniger Wasser kann aus dem Dampfheizrohr 41 in den Wasserraum
des Heizgliedes 4o fließen, desto geringer ist das Maß der durch den Dampf bewirkten
Verdrängung des Wassers aus dem Dampfheizrohr und desto kleiner ist die Heizfläche
des Dampfrohres gegenüber dem es umgebenden Wasser im Heizglied und umgekehrt. Selbstverständlich
stellt sich der Wasserspiegel im Dampfheizrohr 41, dem jeweiligen Dampfdruck und
dem jeweiligen Eröffnungsquerschnitt des Regelungsorganes 48 entsprechend, auf einer
bestimmten Höhe, ein und bleibt unverändert auf dieser Höhe, weil durch die untere
Öffnung des Dampfheizrohres415o viel Wasser in denWasserraum4o des Heizgliedes verdrängt
wird und durch das Überlaufrohr abfließt, als durch Kondensation des Dampfes im
Dampfheizrohr gebildet wird. Wird das Regelungsorgan 48 gänzlich gesperrt, so daß
also die Verbindung des Dampfheizrohres mit dem Wasserraum des Heizgliedes 40 unterbrochen
ist, so kann die durch Kondensation im Dampfheizrohr 41 zuwachsende Wassermenge
nicht verdrängt werden; es steigt daher der Wasserspiegel im Dampfheizrohr, die
Heizfläche wird immer kleiner und wird Null, wenn das ganze Dampfheizrohr mit Wasser
gefüllt ist.
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Da die Regelung jetzt nur mehr ummittelbar auf die Verbindung zwischen
Dampfheizrohr und Wasserraum des Heizgliedes 40 wirkt, so ist die in den bei 51
und 52 angeschlossenen Radiatorgliedern (in der Zeichnung nicht dargestellt) befindliche
Wassermenge an dem Regelungsvorgang gänzlich unbeteiligt, so daß die Empfindlichkeit
der Regelung erhöht ist.
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Die Verbindungsöffnung 53 zwischen dem oberen Teil des Wasserraumes
des Heizgliedes 40 und der Kammer 44 dient @ zur Entlüftung des Wasserraumes.
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In baulicher Beziehung kann das Heizglied und seine Inneneinrichtung
selbstverständlich in mannigfacher Weise ausgeführt werden.
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Da die gesamte, durch die Heizwirkung entstehende Kondensatmenge durch
die Kondenswasserableitung abfließt, ohne daß die Möglichkeit bestünde, daß Dampf
als solcher entweicht, weil ja auch, wie oben gezeigt worden ist, die in die Nebenleitung
einströmende Dampfmenge jedenfalls kondensiert wird, ehe sie noch die Kondenswasserableitung
, -z , reiLli t, so ergibt die Messung des durch die Kondenswasserableitung
abfließenden Wassers das Maß für die verbrauchte Heizenergie. Ein solcher Heizkörper
eignet sich also ganz besonders für Heizungsanlagen, deren Heizenergie verkauft
oder vermietet werden soll. Ein an die Kondenswasserableitung angeschlossener Wassermesser
wirkt nämlich unmittelbar als Heizenergiezähler, der genau angibt, was der Abnehmer
an Heizenergie verbraucht hat. Eine derartige genaue Messung der verbrauchten Energie
ist bei keiner anderen Heizung möglich.