DE4330328A1 - Trapezverteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizungsverteiler für Heiz­ anlagen mit einer Zulauf- und Rücklaufkammer, die über eine Zwischenwand unterteilt und wechselseitig in Teilbogen um die verschiedenen Rohranschlüsse der Leitungen herumgeführt ist.

Derartige Heizungsverteiler sind grundsätzlich aus der DE-PS 28 06 629 bekannt, wobei dort eine sinusförmige und jeweils in den Eckbereichen zwischen Stirnwand und Längswand des Gehäuses endende Trennwände vorgesehen sind. Dort ist die Anbringung der notwendigen Schweißrippen schwierig, insbeson­ dere dann, wenn die Trennwände beidseitig verschweißt werden müssen. Nachteilig ist auch, daß ein Schrägschnitt der Kanten erforderlich ist, um ein Aufeinanderliegen der verschiedenen Bleche zu gewährleisten. Bei diesen bekannten Heizungsvertei­ lern sind die einzelnen Rohranschlüsse jeweils auf die Längs­ wand aufgesetzt und dann verschweißt. Das Wasser ist damit gezwungen, um einen rechten Winkel zu strömen, wobei die so anzubringende Schweißnaht nachteiligerweise darüber hinaus genau im Strömungsverlauf liegt. Schäden und insbesondere Strömungsverluste sind die Folge.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen konstruktiv günstigen, größenmäßig weitgehend veränderbaren und geringere Strömungsverluste erbringenden Heizungsvertei­ ler zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohranschlüsse im Bereich der Rohreinlaufstellen Aushalsungen aufweisen und daß die Trennwand die Aushalsungen berücksich­ tigend und in Höhe der letzten Rohranschlüsse an der jeweili­ gen Längswand endend geführt ist.

Ein derartiger Heizungsverteiler verfügt zunächst einmal überraschend über deutlich verringerte Strömungsverluste.

Vergleichsmessungen haben ergeben, daß diese Verbesserung bei 30% liegt. Dies bedingt eine geringere Pumpenleistung bzw. führt zu höheren vorteilhaften Strömungsgeschwindigkeiten im Heizkreislauf, was zu einer besseren Wärmeübertragung in den Wärmetauschern beiträgt. Die erfindungsgemäß die Aushalsungen berücksichtigende Trennwand unterstützt die verbesserten Strömungsgegebenheiten durch die Formgebung und ist wesent­ lich leichter zu verwirklichen, weil die notwendigen Schweiß­ nähte besser anzubringen sind und weil durch einfachen und genau vorzuberechnenden Schnitt an der Kante der Trennwand eine vorteilhafte Kehle vorgegeben werden kann, die das An­ bringen der Schweißnaht zusätzlich begünstigt.

Um besonders günstige Strömungswerte zu erreichen, sieht die Erfindung vor, daß die Aushalsungen trompetenförmig aus­ geführt und einen gleichmäßigen Bogen ergebend ausgebildet sind. Das Wasser bzw. das Strömungsmedium wird somit gezielt aus dem Gehäuse heraus in die jeweiligen Rohre eingeführt, so daß Strömungsverluste gezielt vermindert werden.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß der Rand der Rohranschlüsse um rund 90° ausgehalst ist. Diese weitgehende Biegung bzw. Aushalsung der Rohran­ schlüsse ermöglicht eine schweißtechnisch günstige Ausbil­ dung, weil Wand vor Wand gesetzt und verschweißt wird. Damit können die Schweißnähte röntgenmäßig auch einwandfrei über­ prüft werden, was für den Einsatz der Heizungsverteiler er­ hebliche Vorteile mit sich bringt.

Dort, wo eine Aufrüstung des Heizungsverteilers aufgrund der Gegebenheiten erst vor Ort möglich ist, ist eine entspre­ chende Positionierung der Rohranschlüsse ohne Problem mög­ lich, weil die Aushalsungen und dementsprechend auch die Boh­ rungen in der Trennwand genormt sind. Eine genaue Anpassung ist somit auch dort möglich, wo aufgrund der Gegebenheiten der Abstand zwischen den einzelnen Rohranschlüssen abweichend von der Norm sein sollte.

Eine weitere Optimierung in schweißtechnischer Hinsicht wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß der Rand der Rohr­ anschlüsse mit der Wandung eine V-Naht ergebend ausgebildet ist. Hierdurch ist die Schweißraupe genau und sicher einzu­ bringen und eine wirksame Verbindung der entsprechenden Teile gewährleistet. Dies ist insbesondere sicher und leicht zu bewerkstelligen, wenn die V-Naht zur Außenseite des Gehäuses sich öffnend ausgebildet ist.

Um insgesamt die Strömungsverluste möglichst gering zu halten, ist es von Vorteil, auch die Zulauf- und die Ablauf­ leitung auszuhalsen und in die jeweilige Kopfwand eingesetzt zu verschweißen. Damit sind alle Zu- und Abläufe entsprechend strömungsgünstig ausgebildet und mehr als die beschriebenen 30% verringerten Strömungsverluste können sichergestellt werden.

Insbesondere bei größeren Rohranschlüssen ist es von Vorteil, wenn in den ausgehalsten Rohranschlüssen trompeten­ förmige und im Abstand zur Rohrwandung angeordnete Einsätze positioniert sind, da über diese Einsätze eine zusätzliche Führung des Strömungsmediums möglich ist, was wie erwähnt insbesondere bei größeren Durchmessern von erheblichem Vor­ teil ist. Das Gleiche gilt auch für eine Ausbildung, bei der den ausgehalsten Rohranschlüssen korrespondierend gebogene und im Abstand zur Rohrwand angeordnete Leitschaufeln zuge­ ordnet sind. Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung insbeson­ dere auch eine deutliche Geräuschverminderung, was gerade beim Einsatz in Wohnhäusern wichtig ist, wo über Körperschall ansonsten eine unangenehme Geräuschübertragung vorhanden ist.

Die Anbringung der Trennwand aber auch ihre Wirkungswei­ se ist besonders vorteilhaft, wenn die Trennwand wechselsei­ tig vorspringende, pyramidenstumpfartige Ausbuchtungen auf­ weist. Damit kann die Form der Rohranschlüsse bzw. der Aus­ halsungen der Rohranschlüsse genau berücksichtigt werden und auf eine zumindest zum Teil geradlinig verlaufende Ausführung der Trennwand zurückgegriffen werden. Entsprechend sieht die Erfindung vor, daß die Trennwand aus parallel zu den Längs­ wänden und schräg dazu verlaufenden Teilstücken besteht. Im wesentlichen ist die Trennwand somit aus geraden Stücken zu­ sammengesetzt, wobei die Trennwand insgesamt durchaus ein einstückiges Bauteil sein kann.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß um rund 30% geringere Strömungsverluste durch die Aus­ halsung und die Ausbildung der Trennwand erzielt werden kön­ nen. Dadurch bedingt ist eine geringere Pumpenleistung, wobei Vergleichsmessungen eine Verminderung der Pumpenleistung um 15 W ergeben haben und darüber hinaus sorgen die niedrigeren Druckverluste für eine höhere Strömungsgeschwindigkeit im Heizkreislauf. Dieses führt zu einer besseren Wärmeübertra­ gung in den Heizkörpern. An den Rohreinlaufstellen werden verringerte Turbulenzgrade wie erwähnt erzielt, wodurch eine merkbare Körperschallverminderung auftritt. Die Schwinganre­ gung des Verteilers durch Turbulenzen im Verteiler verringert sich. Die Wärmeübertragungsverluste an den Rohranschlußstel­ len werden kleiner (hohe Turbulenzgrade zehren die Grenz­ schicht des Wassers auf, die den Wärmedurchgang vermindert, bei geringeren Turbulenzengraden ist somit die Grenzschicht dicker und somit der Wärmeübergang vermindert). Als weiterer Vorteil ist die erhöhte Güte der Schweißverbindung durch die V-Naht mit Wurzel gegenüber stumpfer Kehlnaht bei herkömmli­ chen Verteilern zu nennen. Die Schweißnaht wird darüber hin­ aus vorteilhaft aus dem Bereich höchster Turbulenz herausge­ nommen, wodurch die Dauerfestigkeit der Schweißverbindung erhöht werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht des Heizungsvertei­ lers,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Heizungsverteiler mit den jeweiligen Rohranschlüssen,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Rohranschluß und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Rohranschluß mit Einsatz.

Der in Fig. 1 wiedergegebene Heizungsverteiler 1 wird nachfolgend als Trapezverteiler bezeichnet und zwar insbeson­ dere wegen der besonderen Form der nachfolgend noch beschrie­ benen Trennwand 10.

Der Trapezverteiler 1 verfügt über die Zulaufkammer 2 mit der Zulaufleitung 3 und den Rohranschlüssen 4 und 8 sowie mit der Ablaufkammer 6 mit Ablaufleitung 7 und den Rohran­ schlüssen 5 und 9. Das Heizmedium wird somit über die Zulauf­ kammer 2 und die Zulaufleitung 3 dem Trapezverteiler 1 zuge­ führt, um dann über die Rohranschlüsse 4, 8 den jeweiligen Heizungen zugeführt und über die Ablaufkammer 6 dann wieder abgeführt zu werden mit den weiteren Rohranschlüssen 5, 9 und der Ablaufleitung 7.

Fig. 2 zeigt den Trapezverteiler 1 mit der die Rohran­ schlüsse 4, 8 bzw. 5 und 9 von einander trennenden Trennwand 10, wobei die Trennwand 10 im Bereich der Rohranschlüsse 8 und 5 entsprechende Ausbuchtungen 11, 12 aufweist. Dies Aus­ buchtungen 11, 12 geben der Trennwand 10 die Trapezform wie weiter vorne schon erläutert.

Die Trennwand 10 mit den Ausbuchtungen 11, 12 besteht aus parallel zur Längswand 15 verlaufenden Teilstücken 13 sowie schräg dazu verlaufenden Teilstücken 14. Diese stützen das Gehäuse 16 gleichzeitig ab, wobei zusätzlich die Zulauf­ kammer 2 und die Ablaufkammer 6 geschaffen werden. Bei der Ansicht nach Fig. 2 wird deutlich, daß die einzelnen Rohran­ schlüsse 4, 5, 8, 9 jeweils eine besondere Form im Bereich der Rohreinlaufstellen 19 aufweisen und zwar ragen sie in Richtung Außenseite 17 des Gehäuses 16 vor, weil sie endsei­ tig trompetenförmige Aushalsungen 20 haben. Entsprechendes zeigen die Fig. 3 und 4.

Die Aushalsungen 20 bilden einen Bogen 21, der zum Rand 22 so ausläuft, daß der Rand 22 vor dem entsprechenden Ein­ schnitt in der Wandung 23 steht. Dadurch kann eine V-Naht 24 gebildet werden, die für eine wirksame Festlegung des Rohr­ anschlusses 4, 5, 8, 9 sorgt und dabei vorteilhaft die Schweißnaht bzw. V-Naht 24 in einen Bereich legt, wo sie strömungstechnisch nicht beaufschlagt ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen, daß nicht nur die Rohranschlüs­ se 4, 5, 8, 9, sondern auch die Zulaufleitung 3 und die Ab­ laufleitung 7 eine entsprechende Aushalsung aufweisen. Sie sind genau wie die Rohranschlüsse 4, 5, 8, 9 in die Kopfwände 25, 26 eingesetzt, so daß sich im Prinzip das aus Fig. 3 er­ sichtliche Bild auch bezüglich der Zulaufleitung 3 und der Ablaufleitung 7 ergibt.

Eine besondere Ausbildung und dabei insbesondere für Rohranschlüsse 4, 5, 8, 9 großen Durchmessers geeignete Aus­ bildung verdeutlicht Fig. 4. Hier sind sich an der Rohrwan­ dung 28 der Rohranschlüsse 4, 5, 8, 9 abstützende Einsätze 29 bzw. Leitschaufel 30 gezeigt, die ebenfalls eine Trompeten­ form aufweisen und für eine weitere Reduzierung der Druckver­ luste insbesondere bei den großen Durchmessern Sorge tragen. Die Einsätze 29 bzw. Leitschaufeln 30 stützen sich über Ab­ standshalter 31 an der Rohrwandung 28 ab, wobei dies sowohl für das gerade verlaufende Ende des Einsatzes 29 wie auch für die Aushalsung 32 gilt. Fig. 4 verdeutlicht, daß hier der Ab­ standshalter 31′ genau in der Rundung angesetzt ist und für eine stabile Anordnung des Einsatzes 29 sorgt.

Die in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Vorteile sind im Rahmen von Versuchen überprüft worden. Dabei sind Verteiler mit einem Nennförderstrom von 7,2 l pro Sekunde und einem Hauptanschluß und 4 Abgängen überprüft worden. Die äu­ ßeren Maße sowie die Abmessungen für das trennende Trennblech zwischen Zulauf- und Rücklaufkammer sind bei dem ausgehalsten sowie bei dem nicht ausgehalsten Verteiler gleich gewesen.

Im Rahmen der durchgeführten Versuche wurden die Rohr­ leitungskennlinien beider Verteiler bestimmt. Hierzu wurde ein Fluid durch den Verteiler gepumpt, wobei die Strömungs­ leistungen an den Zu- und Abgängen des Verteilers ermittelt wurden. Die Differenz dieser Strömungsleistungen ist hierbei die Verlustleistung des jeweiligen Prüflings. Weiter wurden zur späteren Berechnung der Verlustenergien die statischen Drücke sowie die Strömungsgeschwindigkeiten gemessen. Die statischen Drücke wurden mittels Wassersäule bestimmt. Die Messung der Strömungsgeschwindigkeiten erfolgte über Meß­ blenden, die aus einem Rohr mit einer Strahlverengung beste­ hen. Die statischen Drücke vor und hinter der Strahlverengung wurden mittels Wassersäulen gemessen. Aus der Differenz der statischen Drücke ließ sich die Strömungsgeschwindigkeit be­ rechnen. Die Meßblenden wurden zuvor ausgelitert.

In der Versuchsauswertung wurden die Verlustenergien der einzelnen Anschlüsse aufaddiert und als Gesamtverlustenergie Pvges über dem Volumenstrom aufgetragen.

Pvges = Σ⁴ Pvn
n = 1
Pvges = f (Vpunkt).

In den Diagrammen sind die einzelnen Verlustenergien (Ein­ heit: Watt) der beiden Verteiler über dem Volumenstrom (Li­ ter/Sekunde) aufgetragen. Die Meßergebnisse wurden statisti­ sch ausgewertet und durch Ausgleichsparabeln beschrieben. Der Nachteil dieser Auswertungsform besteht bei beiden Meßreihen darin, daß die Ausgleichspolynome bis zu einer Fördermenge von 2 l pro Sekunde fehlerbehaftet sind. So sind die Diagram­ me erst ab dem Förderstrom von 3 l pro Sekunde hinreichend genau (hier liegt ein annähernd quadratischer Zusammenhang zwischen Volumenstrom und Verlustleistung vor).

Da der Arbeitsbereich des Verteilers ohnehin in der Re­ gel bei einem Volumenstrom zwischen 3 und 7,2 1 pro Sekunde liegt, sind die Diagramme für die Abschätzung der Strömungs­ verluste gut geeignet.

Die nachfolgenden Diagramme zeigen die druckseitigen Verluste (Diagramm 1), die saugseitigen Verluste (Diagramm 2) und die Summe der Verluste (Diagramm 3). Der Vergleich ver­ deutlicht, daß der Trapezteiler, d. h. die jeweils untere Kurve wesentlich günstiger ist, als die des herkömmlichen Kompaktverteilers bzw. Heizungsverteilers.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfin­ dungswesentlich angesehen.

Claims (10)

1. Heizungsverteiler für Heizanlagen mit einer Zu­ lauf- und einer Rücklaufkammer, die über eine Zwischenwand unterteilt und wechselseitig im Teilbogen um die ver­ schiedenen Rohranschlüsse der Leitung herumgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohranschlüsse (4, 5, 8, 9) im Bereich der Rohrein­ laufstellen (19) Aushalsungen (20) aufweisen und daß die Trennwand (10) die Aushalsungen berücksichtigend und in Höhe der letzten Rohranschlüsse (4, 9) an der jeweiligen Längswand (15) endend geführt ist.

2. Heizungsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushalsungen (20) trompetenförmig ausgeführt und ei­ nen gleichmäßigen Bogen (21) ergebend ausgebildet sind.

3. Heizungsverteiler nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (22) der Rohranschlüsse (4, 5, 8, 9) um rund 90° ausgehalst ist.

4. Heizungsverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (22) der Rohranschlüsse (4, 5, 8, 9) mit der Wandung (23) eine V-Naht (24) ergebend ausgebildet ist.

5. Heizungsverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die V-Naht (24) zur Außenseite (17) des Gehäuses (16) sich öffnend ausgebildet ist.

6. Heizungsverteiler nach Anspruch 1 und Anspruch 2 bis Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Zulauf- (3) und die Ablaufleitung (7) ausgehalst und in die jeweilige Kopfwand (25, 26) eingesetzt verschweißt sind.

7. Heizungsverteiler nach Anspruch 1 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den ausgehalsten Rohranschlüssen (4, 5, 8, 9; 3, 7) trompetenförmige und im Abstand zur Rohrwandung (28) angeord­ nete Einsätze (29) positioniert sind.

8. Heizungsverteiler nach Anspruch 1 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den ausgehalsten Rohranschlüssen (4, 5, 8, 9; 3, 7) kor­ respondierend gebogene und im Abstand zur Rohrwandung (28) angeordnete Leitschaufeln (30) zugeordnet sind.

9. Heizungsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (10) wechselseitig vorspringende, pyrami­ denstumpfartige Ausbuchtungen (11, 12) aufweist.

10. Heizungsverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (10) aus parallel zu den Längswänden (15) und schräg dazu verlaufenden Teilstücken (13, 14) besteht.