EP2098647A1

EP2098647A1 - Anschlussarmatur

Info

Publication number: EP2098647A1
Application number: EP09002889A
Authority: EP
Inventors: Roland Dr. Blumenthal
Original assignee: Gebr Kemper GmbH and Co KG
Current assignee: Gebr Kemper GmbH and Co KG
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: EP2098645A1; EP2098647B1; DK2098647T3; ATE554239T1; DE202008003044U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anschlussarmatur zum Anschließen einer Ringleitung mit mindestens einem Verbraucher an einen Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang mit je einer an den Strang anschließbaren Ein- und Auslassöffnung (1) und dazwischenliegenden Einfädel- und Ausfädelöffnungen (4), die durch eine Querschnittsverengung (2) voneinander getrennt sind, wobei die Querschnittsverengung (2) von zwei sich in Richtung der Ein- bzw. Auslassöffnung (1) allmählich vergrößernden Querschnittserweiterungen (3) eingefasst ist. Im Hinblick auf eine zuverlässige Durchspülung der Ringleitung auch bei Strömungsumkehr im Strang wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Einfädelöffnung (4) im Bereich der einen Querschnittserweiterung (3) und/oder an dieser auf der der Querschnittsverengung (2) gegenüberliegenden Seite angrenzend anzuordnen und die Ausfädelöffnung (4) im Bereich der anderen Querschnittserweiterung (3) und/oder an dieser auf der der Querschnittsverengung (2) gegenüberliegenden Seite unmittelbar angrenzend vorzusehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlussarmatur zum Anschließen einer Ringleitung mit mindestens einem Verbraucher an einem Stockwerk- bzw. Steigrohrstrang mit an den Strang anschließbaren Ein- und Auslassöffnungen und dazwischenliegenden Ein- und Ausfädelöffnungen, die durch eine Querschnittsverengung voneinander getrennt sind, wobei die Querschnittsverengung von zwei sich in Richtung der Ein- und Auslassöffnung allmählich vergrößemden Querschnittserweiterungen eingefasst ist.
Im Bereich von Trink- oder Brauchwassersystemen ist es insbesondere zur Vermeidung von Verkeimung in den Trink- oder Brauchwasserleitungen bekannt, eine Anschlussarmatur der vorerwähnten Art vorzusehen, um in einer über diese Anschlussarmatur angeschlossene Ringleitung bei Entnahme von Trink- oder Brauchwasser über einen in Strömungsrichtung nachfolgend angeordneten Verbraucher eine Ringleitungsströmung zu erzielen. Dabei wird eine Teilströmung des Stranges an der Ausfädelöffnung der Anschlussarmatur herausgeleitet und über die Ringleitung zu dem wenigstens einen an der Ringleitung angeschlossenen Verbraucher geführt. Die Ringleitung mündet in der Einfädelöffnung der Anschlussarmatur. In Hauptströmungsrichtung ist der Einfädelöffnung eine Querschnittsverengung vorgelagert, die nach Art einer Düse wirkt und zwischen der Aus- und Einfädelöffnung eine Druckdifferenz bewirkt, durch welche bei einer Strömung in dem Strang auch in der Ringleitung eine Strömung erzeugt wird. Die Hauptströmungsrichtung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung synonym zur axialen Erstreckungsrichtung des Stranges zu verstehen. Als Strang im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jede Hauptleitung verstanden, unabhängig davon, ob diese sich innerhalb eines Stockwerkes erstreckt und innerhalb des Stockwerkes mehrere hintereinander angeordnete Nasszellen über jeweils eine Ringleitung mit Trink- oder Brauchwasser versorgt, oder als Steigrohrschrank beispielsweise in mehreren Stockwerken übereinander liegende Nasszellen miteinander verbindet.
Aus der DE 39 19 074 ist beispielsweise eine Anschlussarmatur der vorerwähnten Art als Teil eines Reinstwasserversorgungssystems bekannt. Bei dieser vorbekannten Anschlussarmatur wird die aus der Ringleitung in den Strang zurückgeführte Ringleitungsströmung mit einem Winkel von etwa 90° zur Hauptströmungsrichtung in die Anschlussarmatur eingeleitet. Die Rückführung der Ringleitungsströmung erfolgt über eine in einer Querschnittsverengung angeordnete Einfädelöffnung. Die Einfädelöffnung ist demnach in einem Bereich mit dem geringsten Druck vorgesehen. Da die Querschnittsverengung nach Art einer Venturidüse wirkt und zwischen der Aus- und Einfädelöffnung die vorbeschriebene Druckdifferenz bewirkt, wird bei Entnahme von Trink- oder Brauchwasser eine von der Ausfädelöffnung zu der Einfädelöffnung gerichtete Strömung erzeugt. Die erzeugte Strömung ist demnach richtungsgebunden. Damit ist die aus der DE 39 19 074 vorbekannte Anschlussarmatur für Trink- oder Brauchwassersysteme ungeeignet, in denen eine Durchströmung des Stranges je nach Bedarfsfall in die eine oder in die andere Richtung vorzusehen ist.
Aus der auf die Anmelderin zurückgehende EP 1 882 784 ist ebenfalls eine Anschlussarmatur der vorgenannten Art bekannt. Die aus der EP 1 882 784 vorbekannte Anschlussarmatur unterscheidet sich von der vorbeschriebenen Anschlussarmatur im Wesentlichen darin, dass die Einfädelöffnung im Bereich eines Diffusors vorgesehen ist und die aus der Ringleitung zurückgeführte Ringleitungsströmung unter einem Winkel von nicht mehr als 75° zur Hauptströmungsrichtung eingeleitet wird. Diese Anschlussarmatur ist gleichfalls für ein Trink- oder Brauchwassersystem mit beabsichtigter Strömungsumkehr ungeeignet, da im Falle der Strömungsumkehr der in der Ringleitung gewünschte Durchspülungseffekt drastisch reduziert oder nicht mehr vorhanden ist, womit eine Durchspülung von nachfolgenden an den Strang angeschlossenen Ringleitungen nicht sicher gewährleistbar ist. Eine solche Strömungsumkehr kann dann eintreten, wenn die Stockwerk- bzw. Steigrohrleitung ebenfalls als Ring ausgebildet ist und die Entnahme von Trink- oder Brauchwasser in einer der an die Stockwerk- bzw. Steigrohrleitung angeschlossenen Ringleitungen eine Strömung sowohl in den vor- als auch den nachgeschalteten Anschlussarmaturen hervorruft.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Anschlussarmatur zum Anschließen einer Ringleitung mit mindestens einem Verbraucher an einem Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang oder Ring anzugeben, mit der ein zuverlässiger Durchspülungseffekt der Ringleitung auch bei Strömungsumkehr erzielt werden kann, und ein Trink- oder Brauchwassersystem bereitzustellen, welches eine solche Anschlussarmatur verwendet.
Zur Lösung des obigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung eine Anschlussarmatur mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Trink- oder Brauchwassersystem mit den Merkmalen von Anspruch 15 vorgeschlagen. Die erfindungsgemäße Anschlussarmatur zeichnet sich gegenüber der gattungsgemäßen Anschlussarmatur durch eine Einfädelöffnung, die im Bereich der einen Querschnittserweiterung und/oder unmittelbar an dieser auf der der Querschnittsverengung gegenüberliegenden Seite angrenzend angeordnet ist, und durch eine Ausfädelöffnung aus, die im Bereich der anderen Querschnittserweiterung und/oder an dieser auf der der Querschnittsverengung gegenüberliegenden Seite unmittelbar angrenzend angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Anordnung der Ein- und Ausfädelöffnung erlaubt eine Durchströmung der Anschlussarmatur in beide Richtungen derart, dass ein gewünschter Durchspülungseffekt der Ringleitungen unabhängig von der in dem Strang vorherrschenden Strömungsrichtung sichergestellt bleibt. Mit anderen Worten können bei Entnahme von Trink- oder Brauchwasser an einem Verbraucher sämtliche in Strömungsrichtung davor an den Strang angeschlossene Ringleitungen durchspült werden. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass ein durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ein- und Ausfädelöffnung bedingter Druckverlust innerhalb der Anschlussarmatur minimierbar ist, wodurch mehrere in Hauptströmungsrichtung hintereinander angeordnete Anschlussarmaturen aufeinander unter Berücksichtigung eines in dem Strang vorherrschenden Betriebsdruckes abstimmbar sind, so dass ein ausreichender Durchspülungseffekt sämtlicher Ringleitungen gewährleistet bleibt. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft zur Verminderung der Druckdifferenz erwiesen, die Einfädelöffnung in Hauptströmungsrichtung in einem Bereich unmittelbar hinter der Querschnittserweiterung anzuordnen, sprich in einem Bereich, in welchem üblicherweise zu erwarten wäre, dass der Leitungsdruck dem Druck an der Ausfädelöffnung entspricht, womit eine Durchspülung der Ringleitung mangels Druckdifferenz nicht erreichbar wäre. Es hat sich aber herausgestellt, dass die Strömung in dem unmittelbar hinter der Querschnittserweiterung liegendem Bereich einen niedrigeren Druck als an der Ausfädelöffnung aufweist, so dass eine Druckdifferenz erreichbar ist, die einen Durchspülungseffekt der Ringleitung gewährleisten kann. Im Einzelnen wirkt die der Einfädelöffnung vorgelagerte Querschnittsverengung als Düse, wodurch die Strömung in den nachgeordneten Diffusor mit erhöhter Geschwindigkeit eingeleitet wird. Obwohl die Strömungsgeschwindigkeit im Diffusor abnimmt, strömt ein bestimmter Anteil der Strömung mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit in den unmittelbar hinter dem Diffusor liegenden Bereich und nimmt in seiner Strömungsgeschwindigkeit erst in einem diesem nachfolgenden Bereich auf eine zu der übrigen Strangströmung korrespondierenden Strömungsgeschwindigkeit ab. Einhergehend mit der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit dieser Teilströmung ist der Druck niedriger als an der Ausfädelöffnung, wodurch ein die Durchspülung der Ringleitung bewirkender Unterdruck an der in diesem Bereich angeordneten Einfädelöffnung resultiert. Da die Druckdifferenz allerdings gering ist, sollte vorzugsweise ein durch die Ringleitung auf die Ringleitungsströmung wirkender Strömungswiderstand unter Berücksichtigung der Ringleitungs-Ausgestaltung, beispielsweise durch Anpassung der Oberflächenbeschaffenheit der Ringleitungs-Innenwandung, der Ringleitungslänge, der Anzahl an Krümmungen oder Kanten minimiert werden, um so einem Erliegen der Ringleitungsströmung vorzubeugen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Einfädelöffnung derart ausgebildet, dass die aus der Ringleitung zurückgeführte Ringleitungsströmung unter einem Einströmwinkel von nicht mehr als 75° zur Hauptströmungsrichtung einströmt. Vorzugsweise beträgt der Einströmwinkel zwischen 35° und 55° zur Hauptströmungsrichtung. Unter Berücksichtigung der vorgenannten Einströmwinkel können eine Vielzahl von Anschlussarmaturen in einem Strang in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet werden, die jeweils für sich bei einer Durchströmung des Stockwerk- oder Steigrohrstranges eine Durchspülung der Ringleitung bewirken, ohne dass ein übermäßiger Betriebsdruck in dem Rohrleitungssystem aufgewendet werden muss. Die Strömung wird dabei mit relativ geringer Druckdifferenz durch jede einzelne Armatur im Bereich des Stranges, d.h. der Hauptströmung geführt und beim Zurückführen von der Ringleitung in den Strang strömungsgünstig und verlustarm zurückgeführt. Besonders bevorzugt beträgt der Einströmwinkel zwischen 42° und 47° bezogen auf die Hauptströmungsrichtung, womit sich für eine relativ zu der Hauptströmungsrichtung ausgerichtete zurückgeführte Ringleitungsströmung ein relativ geringer Druckverlust an der Einfädelöffnung ergibt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die erfindungsgemäße Anschlussarmatur zumindest hinsichtlich der Ausgestaltung der Querschnittserweiterung und der Ein- und Ausfädelöffnungen symmetrisch zu wenigstens einer Mittelpunktachse der Querschnittsverengung ausgebildet. Insbesondere sind die eine Strömung führenden und einen Strömungsquerschnitt ausbildenden Bereiche der Querschnittserweiterungen und der Ein- und Ausfädelöffnungen symmetrisch zu beispielsweise einer vertikal zur Hauptströmungsrichtung liegenden Mittelpunktachse der Querschnittsverengung auszuformen, um für beide Hauptströmungsrichtungen eine im Wesentlichen identische Druckdifferenz zwischen der Ein- und Ausfädelöffnung zur Erzeugung einer Ringleitungsströmung vorsehen zu können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Anschlussarmatur einen in der Querschnittsverengung angeordneten und in Hauptströmungsrichtung verschieblichen Verschlusskörper. Mit dem Verschlusskörper lässt sich beispielsweise eine Strömungsdurchtrittsfläche in der Querschnittserweiterung derart variabel einstellen, dass eine zwischen dem Verschlusskörper und einer Innenwandung der Querschnittsverengung ausgebildete Durchtrittsfläche durch Verschieben des Verschlusskörpers in oder entgegen der Hauptströmungsrichtung vergrößert bzw. verkleinert werden kann. Damit lässt sich eine zu verschiedenen Volumenströmen angepasste Druckdifferenz zur Erzeugung einer Ringleitungsströmung auf einfache Weise erreichen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verschließt der Verschlusskörper die Querschnittsverengung bei kleinen Volumenströmen bis zu einem kritischen Volumenstrom im wesentlichen dichtend. Unter einem kritischen Volumenstrom wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein solcher Volumenstrom verstanden, der ausreicht, den Verschlusskörper allein aufgrund von auf den Verschlusskörper wirkenden Reibungs-und Druckkräften in Hauptströmungsrichtung zu bewegen. Die vorgenannte Ausgestaltung hat sich in der Hinsicht als vorteilhaft erwiesen, dass bei einer zu erwartenden, geringen Druckdifferenz zwischen Ein- und Ausfädelöffnung bei Entnahme von Trink- oder Brauchwasser der in die Anschlussarmatur vollständig einströmende Volumenstrom durch die Ringleitung geleitet wird. Somit wird auf einfache Weise sichergestellt, dass auch im Falle einer unzureichenden Druckdifferenz zwischen Ein- und Ausfädelöffnung zur Erzeugung einer Ringleitungsströmung bei Entnahme von Trink- oder Brauchwasser ein Durchspülungseffekt in dieser und in weiteren an den Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang angeschlossenen Ringleitungen erzielt werden kann.
Vorzugsweise ist der Verschlusskörper ellipsenförmig ausgebildet. Dadurch kann eine zwischen dem Verschlusskörper und der Innenwandung der Querschnittsverengung ausgebildete Kontaktfläche im Falle eines dichten Verschlusses vergrößert werden, um so einerseits die Dichtigkeit zwischen dem Verschlusskörper und Querschnittsverengung weiter zu verbessern und andererseits den kritischen Volumenstrom in Abhängigkeit der zwischen dem Verschlusskörper und der Innenwandung der Querschnittsverengung wirkenden Reibungskraft und der von dem Volumenstrom ausgehenden Druckkraft geeignet einzustellen.
Weiter bevorzugt wirkt der Verschlusskörper mit wenigstens einer in Hauptströmungsrichtung wirkenden Rückholfeder zusammen. So kann der Verschlusskörper auf einfache Weise in Hauptströmungsrichtung verschoben oder bei Nachlassen des Volumenstromes in seine Ausgangsposition zurückgeschoben werden, wobei sich die zwischen dem Verschlusskörper und der Innenwandung der Querschnittsverengung und Querschnittserweiterung ausgebildete Durchtrittsfläche dynamisch in Abhängigkeit des Volumenstromes geeignet eingestellt. Zudem ist ein zum Bewegen des Verschlusskörpers notwendiger kritischer Volumenstrom über den Betrag der Federkraft der Rückholfeder vorsehbar.
Besonders bevorzugt liegt ein Angriffspunkt der Rückholfeder an dem Verschlusskörper in einer parallel zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Symmetrieachse des Verschlusskörpers und vorzugsweise wirkt eine von der Rückholfeder ausgehende Kraft entlang dieser Symmetrieachse. Dadurch wird einer Verkantung des zu verschiebenden Verschlusskörpers begegnet, womit der Verschlusskörper leichter in und/oder entgegengesetzt der Hauptströmungsrichtung verschoben werden kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung greift an den jeweiligen in Hauptströmungsrichtung liegenden Enden des Verschlusskörpers wenigstens eine Rückholfeder an, wobei die in Hauptströmungsrichtung wirkende resultierende Kraft der Rückholfeder bei Strömungslosigkeit gleich Null ist. Der Verschlusskörper kann somit bei Strömungslosigkeit sicher in seiner Ausgangsposition gehalten werden. Ferner können vorspannfreie und/oder vorgespannte Rückholfedern verwendet werden. Weiterhin kann ein Ort der zwischen dem Verschlusskörper und der Innenwandung der Querschnittsverengung ausgebildeten Kontaktfläche derart gewählt werden, dass dieser näher an der einen oder an der anderen Querschnittserweiterung oder gleichmäßig beabstandet zu diesen liegt. Dadurch kann insbesondere ein für beide Hauptströmungsrichtungen unterschiedlich zueinander festgelegter kritischer Volumenstromwert vorgesehen werden. Auch kann ein bis zum Erreichen einer die Querschnittsverengung passierende Durchlassströmung vorgesehener Zeitraum im Bedarfsfall angepasst werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind durch solche Anschlussarmaturen gekennzeichnet, die parallel zur Hauptströmungsrichtung ein Rohr aufnehmen können. Dieses Rohr wird verwendet, um die Rückführleitungen von Ringleitungen, z.B. die Zirkulationsleitung von Trinkwasser warm, auszubilden. Ebenso können Trinkwasser kalt Ringleitungen auf diese Art und Weise effizient aufgebaut werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1: eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Anschlussarmatur;
Fig. 2: eine Längsschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Anschlussarmatur mit einem die Querschnittsverengung verschließenden Verschlusskörper;
Fig. 3 und 4: eine Längsschnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels einer Anschlussarmatur mit einem in Hauptströmungsrichtung ausgelenktem Verschlusskörper;
Fig. 5: eine Längsschnittansicht eines zu dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel korrespondierenden dritten Ausführungsbeispiels einer Anschlussarmatur mit einem innenliegenden, koaxialen Rohr; und
Fig. 6 bis 8: Längsschnittansichten eines zu dem in Fig. 2 bis 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel korrespondierenden vierten Ausführungsbeispiels einer Anschlussarmatur mit einem innenliegenden, koaxialen Rohr.

Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anschlussarmatur, das hier als einteiliges Bauteil über ein Urformverfahren, insbesondere ein Form- und Gießverfahren ausgebildet ist. Das erste Ausführungsbeispiel der Anschlussarmatur ist symmetrisch zu einer vertikal zur Hauptströmungsrichtung H verlaufenen Mittelpunktachse A einer Querschnittsverengung 2 der Anschlussarmatur ausgebildet. Die Anschlussarmatur weist im wesentlichen runde Strömungsquerschnitte auf. Im Einzelnen umfasst die Anschlussarmatur des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels einen mittleren Bereich, in welchem die Querschnittsverengung 2 und zwei die Querschnittsverengung 2 jeweils endseitig einfassende Querschnittserweiterungen 3 vorgesehen sind. Die Querschnittsverengung 2 bildet einen Zylinderabschnitt mit einem den Strömungsquerschnitt ausmachenden Innendurchmesser d aus. Die Querschnittserweiterungen 3 formen einen konusförmigen Zylinderabschnitt mit einem sich allmählich vergrößernden Strömungsquerschnitt aus, dessen Durchmesser D sich von dem Durchmesser d der Querschnittsverengung 2 zu einem Innendurchmesser DN eines an die Querschnittserweiterung 3 direkt angrenzenden Zylinderabschnitts 8 vergrößert. Der Innendurchmesser DN entspricht in etwa dem Durchmesser des nicht dargestellten Stranges. Die Querschnittsverengung 2 bildet mit den Querschnittserweiterungen 3 somit eine Venturidüse aus, wobei die eine Querschnittserweiterung 3 als Konfusor und die andere Querschnittserweiterung 3 als Diffusor in Abhängigkeit der Hauptströmungsrichtung H wirken. Auch wenn die so ausgebildete Venturidüse einteilig mit der Anschlussarmatur ausgeformt gezeigt ist, kann die Venturidüse beispielsweise in Form eines nicht dargestellten Einsatzes vorgesehen werden, der in die Anschlussarmatur einsetzbar ist.
In der Hauptströmungsrichtung H ist der als Diffusor wirkenden Querschnittserweiterung 3 unmittelbar angrenzend eine Einfädelöffnung 4 vorgesehen. Zu der Einfädelöffnung 4 führt ein Einfädelkanal 7, der schräg zur Hauptströmungsrichtung H ausgeformt ist. Der Einfädelkanal 7 schließt mit der Hauptströmungsrichtung H einen Winkel α von ca. 45° ein.
Die Anschlussarmatur weist ferner eine in Hauptströmungsrichtung H der als Konfusor wirkenden Querschnittserweiterung 3 vorgelagerte Ausfädelöffnung 4 mit einem Ausfädelkanal 7 auf, wobei die Ausfädelöffnung 4 und der Ausfädelkanal 7 symmetrisch zu der Mittelpunktachse A hinsichtlich der Einfädelöffnung 4 und dem Einfädelkanal 7 ausgebildet sind. Dementsprechend wird eine Teilströmung der Strangströmung unter einem Winkel β von ca. 135° relativ zur Hauptströmungsrichtung H in den Ausfädelkanal 7 ausgeleitet.
Mit der insbesondere in Fig. 1 gezeigten symmetrischen Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels einer Anschlussarmatur wird ein gleichartiger Durchspülungseffekt der Ringleitung für eine jeweilige in Hauptströmungsrichtungen H gerichtete Strömung erreicht.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anschlussarmatur, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bestandteile mit Blick auf das erste Ausführungsbeispiel kennzeichnen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, dass in der Querschnittsverengung 2 ein Verschlusskörper 5 vorgesehen ist, an dessen jeweiligen in Hauptströmungsrichtung liegenden Enden eine Rückholfeder 6 angeordnet ist. Insbesondere zeigt die Fig. 2 den Verschlusskörper 5 in einer Verschlussstellung, d.h., in einer nicht ausgelenkten Stellung für einen in dem Strang herrschenden Volumenstrom Q, der kleiner als ein kritischer Volumenstrom Q_krit ist. Der kritische Volumenstrom Q_krit korrespondiert insbesondere zu einem Volumenstromwert, bei dem der Verschlusskörper 5 die Querschnittsverengung 2 gerade noch dichtend verschließt. Soweit ein Volumenstrom Q den kritischen Volumenstrom Q_krit übersteigt, verschiebt sich der Verschlusskörper derart, dass ein wie in den Figuren 3 und 4 gezeigter Strömungsdurchtritt zwischen dem Verschlusskörper 5 und einer Innenwandung der Querschnittsverengung 2 und der Querschnittsverengung 3 möglich wird.
Der Verschlusskörper 5 ist rotationselliptisch ausgebildet. Die Hauptachse der Rotationsellipse liegt auf einer in Hauptströmungsrichtung H verlaufenden Symmetrieachse der Querschnittsverengung 2, entlang welcher der Verschlusskörper 5 verschieblich ist. Der Verschlusskörper 5 ist ferner derart angeordnet, dass in seiner Verschlussstellung, beispielsweise bei Strömungslosigkeit (Q = 0), die Nebenachse der Rotationsellipse auf der Mittelpunktachse A der Querschnittsverengung 2 liegt. Der Verschlusskörper 5 weist einen dem Innendurchmesser d der Querschnittsverengung 2 nahezu gleichen maximalen Durchmesser auf, so dass der Verschlusskörper 5 die Querschnittsverengung 2 in seiner Verschlussstellung dichtend verschließt. Ein in Hauptströmungsrichtung H verlaufenden Durchmesser des Verschlusskörpers 5 ist im Wesentlichen frei wählbar, speziell aber dergestalt, dass sich der Verschlusskörper 5 in Hauptströmungsrichtung H über einen Bereich der Querschnittsverengung 2 in die Bereiche der Querschnittserweiterung 3 erstreckt. An den in Hauptströmungsrichtung H liegenden jeweiligen Enden des Verschlusskörpers 5 greifen Rückholfedern 6 an. Die Angriffspunkte der Rückholfedern 6 liegen in der horizontalen Rotationsachse des Verschlusskörpers 5. Die weiteren Enden der Rückholfeder 6 sind mit der Anschlussarmatur fest verbunden. Die Fixierung der Rückholfedern 6 an der Anschlussarmatur erfolgt dabei vorzugsweise in einem der Ein- und Ausfädelöffnung 4 vor- bzw. nachgeordnetem Bereich, um so eine in die Ausfädelöffnung 4 führende oder eine aus der Einfädelöffnung 4 kommende Strömung nicht zu behindern.
Mit den Fig. 3 und 4 wird eine Auslenkung des Verschlusskörpers 5 der erfindungsgemäßen Anschlussarmatur nach dem zweiten Ausführungsbeispiels in beide Hauptströmungsrichtungen H gezeigt. Die gezeigte Auslenkung ist mit einem Volumenstrom Q größer als Q_krit erreichbar, so dass ein in die Anschlussarmatur eingeleiteter Volumenstrom einerseits in die Ringleitung ausgeleitet und andererseits an dem Verschlusskörper 5 vorbeigeführt werden kann. Die an den Verschlusskörper 5 angreifenden Rückholfedern 6 erfahren dabei eine solche Auslenkung, dass bei Abnahme des Volumenstromes Q der Verschlusskörper 5 entsprechend in Richtung seiner Ausgangsposition zurückgeholt wird. Als Rückholfedern 6 werden vorzugsweise Zug- und/oder Druckfedern verwendet. Es ist nicht zwingend erforderlich, an jedem Ende des Verschlusskörpers 5 eine Rückholfeder 6 vorzusehen, sondern es können eine beliebige Anzahl an Rückholfedern 6 in einer beliebigen Anordnung in der Anschlussarmatur vorgesehen werden, solange der Verschlusskörper 5 im wesentlichen entlang der Hauptströmungsrichtung H von einer Ausgangsposition wie die Verschlussstellung in eine Auslenkposition und wieder zurück bewegbar ist. Die Form des Verschlusskörpers 5 ist ebenfalls nicht auf eine ellipsoide Form eingeschränkt, sondern der Verschlusskörper 5 kann gleichfalls einen parabelförmigen oder kreisförmigen oder einen andersartigen als Verschlusskörper 5 geeigneten Querschnitt aufweisen. Auch der Durchmesser des Verschlusskörpers 5 ist den jeweiligen Umständen entsprechend anpassbar, so dass der Verschlusskörper 5 einen wie in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Durchmesser oder einen entsprechend kleineren Durchmesser haben kann.
Das erste Ausführungsbeispiel einer Anschlussarmatur ist insbesondere geeignet für in der Anschlussarmatur auftretende gleichbleibende (stationäre) Volumenströme, während das in den Fig. 2 bis 4 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel einer Anschlussarmatur in Trink- oder Brauchwassersysteme mit sich veränderlichen (dynamischen) Volumenströmen verwendbar ist, da hier eine Anpassung der Druckdifferenz dynamisch über den in der Querschnittsverengung 2 vorgesehenen Verschlusskörper 5 in Abhängigkeit des jeweiligen Volumenstromes Q erfolgen kann.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen ein im Wesentlichen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel entsprechendes drittes und viertes Ausführungsbeispiel einer Anschlussarmatur, wobei sich das dritte und vierte Ausführungsbeispiel von den vorherigen durch ein von der Anschlussarmatur aufgenommenes Inlinerrohr 9 unterscheidet. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Bestandteile mit Blick auf das erste und zweite Ausführungsbeispiel.
Das Inlinerrohr 9 ist in Hauptströmungsrichtung H koaxial und vorzugsweise konzentrisch ausgebildet. Wie in den Fig. 6 bis 8 gezeigt, ist das Inlinerrohr 9 von dem Verschlusskörper 5 bevorzugt derart umgeben, dass das Inlinerrohr 9 gleichzeitig eine für den Verschlusskörper 5 in Hauptströmungsrichtung H geeignete Führung darstellt, wodurch einer Verkantung des Verschlusskörpers 5 bei einem Verschieben desselbigen zusätzlich entgegengewirkt werden kann. Weiterhin können an den in Hauptströmungsrichtung H liegenden freien Enden des Verschlusskörpers 5 jeweils wenigstens drei Rückholfedern 6 oder beispielsweise eine das Inlinerrohr 9 aufnehmende Rückhol-Ringfeder (nicht dargestellt) so angreifen, dass eine zu dem Inlinerrohr 9 parallele Bewegung des Verschlusskörpers 5 zuverlässig gewährleistet werden kann. Mit anderen Worten greifen die Federn 6 an dem freien Ende des Verschlusskörpers 5 idealerweise gleichmäßig um das Inlinerrohr 9 verteilt an, wobei ein radialer Abstand von wenigstens 120° zwischen benachbarten Angriffspunkten der Federn 6 an dem Verschlusskörper 5 für eine parallele, verkantungsfreie Bewegung des Verschlusskörpers 5 ausreicht.
Das in den Fig. 5 bis 8 gezeigte dritte und vierte Ausführungsbeispiel einer Anschlussarmatur zeigt die im Zusammenhang mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel aufgezeigten gleichen Wirkungen und Funktionen. Insbesondere kann mit diesen Ausführungsbeispielen eine Ringleitung sowohl für Kalt- als auch für Warmwasser effizienter ausgestaltet werden, da das Inlinerrohr 9 als Rückführleitung für die Ringleitung Verwendung findet, wodurch eine zuverlässige Durchspülung sämtlicher an den Ring angeschlossenen und zu einem Verbraucher führenden Ringleitungen erreicht werden kann.

Bezugszeichen

1: Ein- und Auslassöffnungen
2: Querschnittsverengung
3: Querschnittserweiterung
4: Ein- und Ausfädelöffnung
5: Verschlusskörper
6: Rückholfeder
7: Ein- und Ausfädelkanal
8: Zylinderabschnitt
9: Inlinerrohr
d: Durchmesser der Querschnittsverengung
D: Durchmesser der Querschnittserweiterung
DN: Durchmesser des Stranges und des Zylinderabschnitts
H: Hauptströmungsrichtung
Q: Volumenstrom
Q_krit: Kritischer Volumenstrom
α: Winkel zwischen Einfädelkanal und Hauptströmungsrichtung
β: Winkel zwischen Ausfädelkanal und Hauptströmungsrichtung

Claims

Anschlussarmatur zum Anschließen einer Ringleitung mit mindestens einem Verbraucher an einen Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang oder Ring mit an den Strang oder Ring anschließbaren Ein- und Auslassöffnungen (1) und dazwischenliegenden Einfädel- und Ausfädelöffnungen (4), die durch eine Querschnittsverengung (2) voneinander getrennt sind, wobei die Querschnittsverengung (2) von zwei sich in Richtung der Ein- bzw. Auslassöffnung (1) allmählich vergrößernden Querschnittserweiterungen (3) eingefasst ist;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einfädelöffnung (4) im Bereich der einen Querschnittserweiterung (3) und/oder unmittelbar an dieser auf der der Querschnittsverengung (2) gegenüberliegenden Seite angrenzend angeordnet ist; und
dass die Ausfädelöffnung (4) im Bereich der anderen Querschnittserweiterung (3) und/oder an dieser auf der der Querschnittsverengung (2) gegenüberliegenden Seite unmittelbar angrenzend angeordnet ist.
Anschlussarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfädelöffnung (4) derart ausgebildet ist, dass die aus der Ringleitung zurückgeführte Ringleitungsströmung unter einem Einströmwinkel (α) von nicht mehr als 75 Grad zur Hauptströmungsrichtung (H) einströmt.
Anschlussarmatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmwinkel (α) zwischen 35 Grad und 55 Grad zur Hauptströmungsrichtung (H) ist.
Anschlussarmatur nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmwinkel (α) zwischen 42 Grad und 47 Grad zur Hauptströmungsrichtung (H) ist.
Anschlussarmatur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussarmatur zumindest hinsichtlich der Ausgestaltung der Querschnittserweiterungen (3) und der Ein- und Ausfädelöffnungen (4) symmetrisch zu wenigstens einer Mittelpunktachse (A) der Querschnittsverengung (2) ausgebildet ist.
Anschlussarmatur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussarmatur einen in der Querschnittsverengung (2) angeordneten und in Hauptströmungsrichtung (H) verschieblichen Verschlusskörper (5) umfasst.
Anschlussarmatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (5) die Querschnittsverengung (2) bei kleinen Volumenströmen (Q) bis zu einem kritischen Volumenstrom (Q_krit) im wesentlichen dichtend verschließt.
Anschlussarmatur nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (5) ellipsenförmig ausgebildet ist.
Anschlussarmatur nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (5) mit wenigstens einer in Hauptströmungsrichtung (H) wirkenden Rückholfeder (6) zusammenwirkt.
Anschlussarmatur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftangriffspunkt der Rückholfeder (6) an dem Verschlusskörper (5) in einer parallel zur Hauptströmungsrichtung (H) verlaufenden Symmetrieachse des Verschlusskörpers (5) liegt, und dass die von der Rückholfeder (6) ausgehende Kraft entlang der Symmetrieachse wirkt.
Anschlussarmatur nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den jeweiligen in Hauptströmungsrichtung (H) liegenden Enden des Verschlusskörpers (5) wenigstens eine Rückholfeder (6) angreift, deren in Hauptströmungsrichtung (H) wirkende resultierende Kraft bei Strömungslosigkeit gleich Null ist.
Anschlussarmatur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussarmatur als einteilig gegossenes Bauteil ausgebildet ist.
Anschlussarmatur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussarmatur ein in Hauptströmungsrichtung (H) parallel angeordnetes Rohr (9) aufnimmt.
Anschlussarmatur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (9) in Hauptströmungsrichtung (H) koaxial angeordnet ist.
Trink- und Brauchwassersystem mit wenigstens einem Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang oder Ring, gekennzeichnet durch mehrere in Strömungsrichtung in dem Strang oder Ring hintereinander angeordnete Ringleitungen, die zu mindestens einem Verbraucher führen und jeweils über eine Anschlussarmatur nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche an den Strang angeschlossen sind.