EP0098258B1

EP0098258B1 - Heizkörper

Info

Publication number: EP0098258B1
Application number: EP19830890093
Authority: EP
Inventors: Raimund Ing. Wanderer
Original assignee: Individual
Current assignee: WANDERER, RAIMUND, ING.
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1983-06-03
Publication date: 1989-03-01
Also published as: AT375767B; EP0098258A2; ATA237282A; EP0098258A3; DE3379280D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkörper, insbesondere Heizungsradiator, dem die abzugebende Wärmeenergie durch ein flüssiges Heizmedium, welches den Heizkörper durchfließt, zugeführt wird, wobei im Fließweg des Heizmedizums im Bereich des Heizkörpers eine Überdruckturbine vorgesehen ist, in der das Heizmedium über Strömungsleitflächen einem Schaufeln tragenden Laufrad zufließt, und am Heizkörper ein von dieser Turbine in Drehung versetzter Lüfter angeordnet ist, der die über den Heizkörper führende Luftströmung intensiviert und damit die Wärmeabgabe der Heizkörperflächen vergrößert.
Ein Heizkörper vorgenannter Art, der als gegen Abstrahlung weitgehend isolierter Konvektor ausgebildet ist, ist aus der CH-A-411 285 bekannt. Es ist bei diesem bekannten Heizkörper die Turbine mit fix eingebauten Strömungsflächen, über die das Medium dem Laufrad zufließt, versehen, wobei auch die Möglichkeit in Betracht gezogen ist, durch Ablenken eines Teiles der auf das Laufrad gerichteten Strömung, was z. B. durch Verschieben des Laufrades vorgenommen werden kann, die Antriebsströmung des Laufrades herabzumindern. Es ist bei diesem bekannten Konzept eine verhältnismäßig starke Strömung des Heizmediums erforderlich, um einen ausreichenden Antrieb des Lüfters zu erhalten.
Man trachtet nun in neuerer Zeit bei Heizungsanlagen mit kleinen Rohrdimensionen das Auslangen zu finden, und es ist der Wirkungsgrad der Umwälzpumpen, insbesondere bei Kleinanlagen, eher gering. Damit kann in den meisten Fällen an den Heizkörpern nur eine mäßige Strömung des Heizmediums erzielt werden, wobei überdies an den verschiedenen Heizkörpern einer Heizungsanlage unterschiedliche Strömungsverhältnisse vorliegen können.
Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Heizkörper eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei dem auf einfache Weise eine Abstimmung des Antriebes für den Lüfter an die jeweils vorliegenden Verhältnisse, und zwar sowohl hinsichtlich der Umlaufströmung des Heizmediums im Heizsystem als auch hinsichtlich der Lage des jeweiligen Heizkörpers im Heizsystem und hinsichtlich der jeweils gewünschten Lüfterwirkung vorgenommen werden kann.
Der erfindungsgemäße Heizkörper eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Laufrad der Turbine ein mit Strömungsleitflächen versehener und die Strömung des Heizmediums dirigierender austauschbarer Einsatz vorgeschaltet ist.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ausbildung kann der vorstehend angeführten Zielsetzung gut entsprochen werden. Durch die Austauschbarkeit des mit Strömungsleitflächen versehenen Einsatzes kann auf einfache Weise eine Anpassung der Turbinenleistung und des Turbinenwirkungsgrades an die jeweils vorliegenden Strömungsverhältnisse und eine gute Ausnützung der Strömung für den Antrieb des Lüfters erzielt werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform für Einrohrheizungen erhält man, wenn man den Hydraulikmotor in einer Bypass-Strecke anordnet, da man auf diese Weise für den Hydraulikmotor einerseits eine verhältnismäßig groß Durchströmung zur Verfügung hat und andererseits durch den Strömungswiderstand des Hydraulikmotors von selbst die erforderliche Drosselung der Bypass-Strecke, die ja die Durchströmung des Heizkörpers einer Einrohrheizung ergibt, erhält. Gewünschtenfalls kann man auch bei einer normalen Zweirohrverteilung des Heizmediums einer Heizungsanlage den Hydraulikmotor dem jeweiligen Heizkörper parallel schalten, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn in der betreffenden Heizungsanlage ein großes Umlaufvolumen an Heizmedium bei verhältnismäßig niederem Druck zur Verfügung steht.
Zur Placierung des Lüfters am Heizkörper stehen eine Reihe von Möglichkeiten offen, wobei natürlich einerseits die Form der wärmeabgebenden Flächen des betreffenden Heizkörpers und die sich ergebende natürliche Konvektion und andererseits die Lage des Hydraulikmotors und die Gegebenheiten der Antriebsverbindung vom Hydraulikmotor zum Lüfter in Betracht zu ziehen sind. Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dabei, wenn man vorsieht, daß der Heizkörper als Plattenradiator ausgebildet ist und der Lüfter im Bereich des unteren Randes der Radiatorplatte bzw. der Radiatorplatten angeordnet ist. Es kann so auch eine gute Zugänglichkeit der Turbine für den Austausch des mit Strömungsleitflächen versehenen Einsatzes erzielt werden. Es ergibt sich dabei weiter eine kompakte, platzsparende Ausbildung, wenn man vorsieht, daß der Plattenradiator aus mindestens zwei Radiatorplatten besteht und der Lüfter im Zwischenraum zwischen den Radiatorplatten im Bereich des unteren Randes dieser Platten angeordnet ist.
Außer dem bevorzugten Anblasen kommt auch ein Absaugen von Luft vom Heizkörper mit Hilfe des Lüfters in Frage.
Hinsichtlich des Lüfters selbst ist es in vielen Fällen, z. B. für ein Angringen des Lüfters im Bereich des unteren Randes des Heizkörpers oder im Zwischenraum zwischen den einzelnen Platten eines Plattenheizkörpers, von Vorteil, wenn der Lüfter ein sogenannter Querstromlüfter ist. Man kann aber als Lüfter auch einen Axialventilator vorsehen.
Die Erfindung wird nun anhand in der Zeichnung dargestellter Beispiele weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Heizkörpers in einem lotrechten Schnitt,
Fig. 2 diesen Heizkörper in einem waagrecht geführten Schnitt gemäß der Linie 11-11 in Fig. 1,
Fig. 3 eine für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Heizkörper vorgesehene Antriebsverbindung vom Hydraulikmotor zum Lüfter, und
Fig. 4 eine weitere Ausbildung einer derartigen Antriebsverbindung.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizkörpers weist zwei Radiatorplatten 1, 2 auf, die, wie an sich üblich, über Verbindungsrohre zusammengeschlossen sind. Es ist ein derartiges Verbindungsrohr 3 dargestellt, und es ist in diesem Verbindungsrohr ein Hydraulikmotor 4 placiert, der zum Antrieb eines Lüfters 5 dient. Dieser Lüfter 5 ist als Querstromlüfter mit einer Lüfterwalze 6 und Strömungsleitflächen 7, 8 ausgebildet und im Bereich des unteren Randes des Heizkörpers im Zwischenraum 9 zwischen den beiden Radiatorplatten 1, 2 angeordnet. Diese Lüfterwalze fördert bei Rotation Umgebungsluft im Sinne der Pfeile 10 aus dem unter dem Heizkörper gelegenen Bereich durch den Zwischenraum 9 zwischen den beiden Radiatorplatten 1, 2 nach oben und intensiviert damit die Wärmeabgabe von dieser Radiatorplatte durch Konvektion. Man kann dabei gewünschtenfalls im Zwischenraum 9 an den Radiatorplatten in üblicher Weise auch Konvektionsbleche 11, 12 anordnen.
Der zum Antrieb des Lüfters 5 vorgesehene Hydraulikmotor 4 ist in Form einer Überdruckturbine und zwar im speziellen in Form einer Propellerturbine mit einem Laufrad 14 ausgebildet, und es ist dieses Laufrad auf einer Welle 15 gelagert, welche auch die Antriebsverbindung zur Lüfterwalze 6 herstellt. Die Welle 15 führt mit genauer leicht gängiger Passung durch einen Lagerkörper 16, wobei durch diese Passung auch die erforderliche Abdichtung gegen einen Austritt von Heizmedium, welches den Hydraulikmotor 4 durchfließt, geschaffen ist. Das Laufrad 14 des als Propellerturbine ausgebildeten Hydraulikmotors ist von einer Ringwand 17 umgeben, welche unmittelbar auf den Zuleitungsanschlußstutzen 18 des Heizkörpers folgt. In diesem Zuleitungsanschluß wird bei der üblichen Montage des Heizkörpers das Anschlußrohr 20 eingeschraubt. Dem Laufrad 14 ist ein die Strömung des Heizmediums dirigierender Verdrängerkörper 21 vorgeordnet, der Strömungsleitflächen 22 trägt, welche den Winkel, unter dem die Strömung auf die Schaufeln 23 des Laufrades 14 trifft, bestimmen. Der Verdrängerkörper 21 mit den Strömungsleitflächen 22 ist austauschbar vorgesehen, wobei man durch verschiedene Ausbildung der Strömungsleitflächen 22 eine dem jeweiligen Einsatzfall entsprechende Anpassung an die Gegebenheiten der Strömung des Heizmediums und an die Gegebenheiten des Lüfters 5 erzielen kann.
Gewünschtenfalls kann man den Hydraulikmotor auch in Form einer Francis-Turbine ausbilden, wobei sowohl eine axiale Anspeisung, wie bei der Propellerturbine nach Fig. 2, als auch eine Spiralanspeisung in Betracht kommt. Da die Spiralanspeisung einer Francis-Turbine einen außen liegenden Betriebsmittelzufluß aufweist, der über einen dem Laufradumfang folgenden Kanal erfolgt und die Abströmung des Betriebsmittels vom Laufrad axial stattfindet, eignet sich eine solche Ausführungsform insbesondere für Heizkörper, bei denen analog den Fig. 1 und 2 eine waagrecht verlaufende Antriebswelle des Lüfters vorliegt und der Zuleitungsanschluß des Heizkörpers dazu senkrecht ausgerichtet ist, also einen lotrechten Verlauf hat. Auch bei der Ausbildung des Hydraulikmotors in Form einer Francis-Turbine sind die stehenden Strömungsleitflächen der Turbine in Form eines austauschbaren Einsatzes ausgeführt.
Die Strömung des Heizmediums von der Zuleitung des Heizkörpers durch die Propellerturbine 4 und weiter in die Radiatorplatten 1, 2 ist in Fig. 2 durch die Pfeile 25 angedeutet.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante der Antriebsverbindung vom Hydraulikmotor zum Lüfter eines erfindungsgemäß ausgebildeten Heizkörpers ist die Welle 15, welche das Laufrad 14 einer Turbine mit einem Läufer 26 des Lüfters verbindet, mit leichtem Laufspiel in einem Lager 27 gelagert, welches den vom Heizmedium erfüllten Raum 28, in dem sich die Turbine befindet, von der freien Umgebung 29 des Heizkörpers trennt, und es ist zur Abdichtung in das Lager 27 eine Ringdichtung 30 eingefügt, welche z. B. in Form eines O-Ringes oder eines Simmer-Ringes ausgebildet sein kann.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Variante ist die vom Hydraulikmotor 4 zum Lüfter 5 führende Antriebsverbindung durch eine dauermagnetische Kupplung gebildet. Der treibende Kupplungsteil ist dabei durch einen auf der Welle 15 des Läufers 14 der Turbine angeordneten Dauermagneten 31 gebildet, und es ist der getriebene Kupplungsteil in Form eines Bügels 32 aus ferromagnetischem Material, insbesondere weichem Eisen, realisiert. Dieser Bügel 32 ist auf einer Welle 33, die mit dem walzenförmigen Rotor 6 des Lüfters 5 verbunden ist, angebracht. Der treibende Kupplungsteil 31 und der getriebene Kupplungsteil 32 sind voneinander durch eine flüssigkeitsdichte Wand in Form eines Bechers 34 getrennt. Der Becher 34 besteht aus einem nicht magnetisierbaren Material, welches einen die Entstehung von Wirbelströmen weitgehend vermeidenden Wert seines elektrischen Widerstandes hat. Die Mitnahme des getriebenen Kupplungsteiles vom treibenden Kupplungsteil her erfolgt dabei über die Wirkung der magnetischen Kraftlinien 35 des Magneten 31, für die der Bügel 32 ein Schließjoch darstellt.
Erfindungsgemäß ausgebildete Heizkörper können auch über die Anspeisung mit Heizmedium in ihrer Wärmeabgabe gesteuert werden. Es ergibt sich dabei auch die Möglichkeit, durch Änderung der Umlaufmenge des Heizmediums ohne Veränderung der Zulauftemperatur des Heizmediums die Wärmeabgabe der Heizkörper zu steuern, da mit einer Änderung der Umlaufmenge des Heizmediums bzw. des Pumpendrucks im System die Drehzahl der Turbinen in den Heizkörpern einer Anlage und damit die die Wärmeabfuhr von den Heizkörpern wesentlich bestimmende Lüfterwirkung verändert werden kann. Diese Veränderung kann auch mittels Ventilsteuerung für einzelne Heizkörper individuell vorgenommen werden, z. B. unter Verwendung von Thermostatventilen.

Claims

1. Heizkörper, insbesondere Heizungsradiator, dem die abzugebende Wärmeenergie durch ein flüssiges Heizmedium, welches den Heizkörper durchfließt, zugeführt wird, wobei im Fließweg des Heizmediums im Bereich des Heizkörpers eine Überdruckturbine (4) vorgesehen ist, in der das Heizmedium über Strömungsleitflächen einem Schaufeln (23) tragenden Laufrad (14) zufließt, und am Heizkörper ein von dieser Turbine in Drehung versetzter Lüfter (5) angeordnet ist, der die über den Heizkörper führende Luftströmung intensiviert und damit die Wärmeabgabe der Heizkörperflächen vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laufrad (14) der Turbine ein mit Strömungsleitflächen (22) versehener und die Strömung des Heizmediums dirigierender austauschbarer Einsatz (21) vorgeschaltet ist.

2. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (4) in einer Bypass-Strecke einer Einrohrheizung angeordnet ist.

3. Heizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (4) eine Propellerturbine mit axialer Anströmung und der Einsatz (21) ein Verdrängerkörper ist.

4. Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper als Plattenradiator ausgebildet ist und der Lüfter (5) im Bereich des unteren Randes der Radiatorplatte bzw. der Radiatorplatten angeordnet ist.

5. Heizkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenradiator aus mindestens zwei Radiatorplatten besteht und der Lüfter (5) im Zwischenraum (9) zwischen den Radiatorplatten (1, 2) im Bereich des unteren Randes dieser Platten angeordnet ist.