DE19816384C1 - Verteileinrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Wärmespeicher mit einem Flüssigkeits-Behälter weist zumindest einen Flüssigkeitszulauf sowie einen Flüssigkeitsablauf auf, wobei der Flüssigkeitszulauf in eine den Behälter etwa vertikal durchsetzende Verteilereinrichtung (1) zur thermisch geschichteten Einspeisung der Flüssigkeit in den Behälter mündet. Die Verteilereinrichtung weist ein Flüssigkeitszuführ-Rohr (5) mit wenigstens einem Flüssigkeits-Austritt (6) etwa im mittleren Bereich der Längserstreckung der Verteilereinrichtung (1) auf. Der Flüssigkeits-Austritt ist von einer Strömungsleiteinrichtung (12) umschlossen beziehungsweise umgrenzt, zur Strömungsumleitung der aus dem Flüssigkeitszuführ-Rohr ausgetretenen Flüssigkeit von mehr als 180 DEG in Umfangsrichtung zu einer oder mehreren, in den Behälter mündenden Austrittsstellen (7), die sich in vertikaler Richtung im wesentlichen über die Behälterhöhe erstrecken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verteileinrichtung für einen Flüssigkeitsbehälter zur Wärmespeicherung, mit einem im Behälter vertikal angeordneten Rohr zur thermisch geschichteten Einspeisung der Flüssigkeit.

Aus der DE 39 05 874 A1 ist bereits ein Warmwasserspeicher mit einem Warmwasserzuführrohr oder Verteilerrohr bekannt, das von unten in den Speicher eingeführt ist und mit Abstand unter dem Deckel offen endet. In vorgegebenen Abständen weist das Warmwasserzuführrohr Öffnungen auf, bei denen jeweils Klappenventile eingesetzt sind. Diese werden durch Einwirkung des Differenzdruckes, der aus dem Dichteunterschied des Wassers zu beiden Seiten der Rückschlagklappe resultiert, betätigt.

Problematisch ist hierbei unter anderem, daß diese Rückschlagklappen wegen der sehr geringen Betätigungskräfte sehr leichtgängig sein müssen, trotzdem aber dicht schließen sollen. Zwangsläufig ergibt sich aus der für die Funktion erforderlichen, empfindlichen Konstruktion das weitere Problem, daß die Funktionssicherheit über vergleichsweise lange Zeit auf wegen den dabei nicht auszu­ schließenden Ablagerungen aus dem Wasser an den Klappen oder dem Klappenmechanismus, fraglich ist.

Weiterhin ist aus der DE 44 17 138 C2 ein Warmwasserschichtspeicher bekannt, der zur thermisch geschichteten Einspeisung der Flüssigkeit in den Behälter einen Schichteinsatz mit einer Vorlaufkammer und einer Rücklaufkammer aufweist. Der rohrförmige Schichteinsatz weist eine längs durchlaufende Trennwand auf, mittels der eine Aufteilung in Vorlaufkammer und Rücklaufkammer erfolgt. Innerhalb der beiden Kammern sind wiederum Einströmkammern und Beruhigungskammern vorgesehen, durch die eine Umleitung der Flüssigkeit und dabei auch eine Höhenbewegung zur thermischen Schichtung der Flüssigkeit erfolgt. Nachteilig ist hierbei der vergleichsweise komplizierte Aufbau des Schichteinsatzes in Verbindung mit einer aufwendigen externen Ansteuerung. Außerdem ist die Wirksamkeit noch ver­ besserungsfähig.

Aus der DE 27 22 888 A1 ist ein Warmwasserspeicher mit einem etwa vertikalen Füllrohr bekannt, das auf seiner ganzen Länge durchlöchert ist. Dadurch soll ein geschichteter Austritt von zuströmendem Wasser in den Speicher erreicht werden. Eine gewisse Schichtungsfunktion ist jedoch nur bei einer extrem niedrigen Strömungsgeschwindigkeit des Wassers erreichbar. Bei üblichen Strömungsgeschwindigkeiten ist eine unerwünschte Induktionswirkung vorhanden, durch die insbesondere beim Zuführen von kaltem Wasser aus dem oberen Speicherbereich Warmwasser in das Füllrohr eingesaugt und mit Wasser in tieferliegenden Bereichen vermischt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verteileinrichtung mit einem Verteilerrohr zu schaffen, die konstruktiv besonders einfach und störunanfällig ist und die trotzdem ein Zuführen von hinsichtlich des Temperaturniveaus weitestgehend passend temperierter Flüssigkeit aus dem Verteilerrohr zu einer Flüssigkeitsschicht innerhalb des Behälters mit gleichem Temperaturniveau ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei der Verteileinrichtung für einen Flüssigkeitsbehälter zur Wärmespeicherung mit einem im Behälter vertikal angeordneten Rohr zur thermisch geschichteten Einspeisung der Flüssigkeit vorgeschlagen, daß das Rohr etwa im mittleren Bereich der Längserstreckung der Verteileinrichtung wenigstens einen Flüssigkeitsaustritt aufweist und mit einer Strömungsleiteinrichtung, die den Austritt umschließt, um die Flüssigkeit mehr als 180° in Umfangsrichtung des Rohres zu einer oder mehreren, in den Behälter mündenden Austrittsstellen, die sich in vertikaler Richtung über die Behälterhöhe erstrecken, umzuleiten.

Durch diese Maßnahmen steht in Umfangsrichtung ein vergleichsweise langer Weg für die Flüssigkeit von der Zuführstelle bis zum Austritt in den Behälter zur Verfügung und damit entsprechend Zeit für die Einschichtungsphase, in der eine thermische Angleichung der zugeführten Flüssigkeit an die Höhenlage einer von der Temperatur her passenden Flüssigkeitsschicht im Behälter erfolgt. Außerdem ist eine solche Verteileinrichtung einfach zu realisieren.

Nach einer Ausführungsform ist dabei vorgesehen, daß die Strömungs­ leiteinrichtung wenigstens zwei das Flüssigkeitszuführ-Rohr koaxial mit Abstand umgreifende Kammerrohre aufweist, daß das innere Kammerrohr zumindest in einem Teilbereich seiner Längserstreckung an einer Umfangsseite in ein weiteres, koaxial und mit Abstand angeordnetes Kammerrohr mündende Austrittsöffnungen aufweist, daß zwischen benachbarten Rohrwänden jeweils eine in Längsrichtung verlaufende Trennwand vorgesehen ist und daß die Austrittsöffnungen benachbarter Kammerrohre derart innerhalb eines spitzen Umfangs­ winkels benachbart zu der Kammerwand angeordnet sind, daß ein sich über mehr als 180° in Umfangsrichtung erstreckender Ringraum zwischen Austrittsöffnungen benachbarter Rohre gebildet ist.

Die Ausbildung mit koaxialen Rohren und Trennwand oder Trennwänden ermöglicht eine einfache Fertigung und Montage. Die Anordnung der Austrittsöffnungen und der Trennwand jeweils relativ zueinander kann entsprechend den jeweiligen Forderungen vorgesehen sein, wobei die Umfangslänge des Ringraumes und/oder die Lage der Ausströmöff­ nungen variiert werden können, um eine Anpassung zum Beispiel an konstruktive Vorgaben zu ermöglichen. In jedem Fall ist aber ein langer, praktisch tangentialer Weg zur Beruhigung und passenden Einschichtung der zugeführten Flüssigkeit vorhanden.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Austrittsöffnungen jeweils benachbarter Rohre und die Trennwand zwischen benachbarten Rohrwänden an der gleichen Umfangsseite angeordnet sind und wenn sich die Austrittsöffnungen direkt benachbart zu der Trennwand auf gegenüberliegenden Seiten von dieser befinden. Dadurch ergibt sich bei einer aus dem Flüssigkeits-Zuführ-Rohr und zwei koaxial dazu angeordneten Außen-Kammerrohren ein Strömungsweg in Umfangsrichtung von praktisch 360°. Bei einfachster konstruktiver Ausführung läßt sich so eine wirksame Verteileinrichtung realisieren.

Eine andere, bevorzugte Ausführungform der Erfindung sieht vor, daß die Strömungsleiteinrichtung als Spiralwand ausgebildet ist, deren sich wickelförmig überlappende Wandungsbereiche zur Bildung eines Strömungskanals in radialer Richtung zueinander beabstandet sind.

Damit ist eine noch weiter vereinfachte Konstruktion vorhanden, die gleichzeitig eine Anpassbarkeit in weiten Grenzen an die jeweiligen Anforderungen ermöglicht. So kann der tangentiale Strömungsweg in Umfangsrichtung durch die Anzahl der Wicklungen der Spiralwand variiert werden, wobei tangentiale Strömungswege von 360° oder einem Vielfachen davon problemlos gebildet werden können.

Nach einer Ausführungsform ist dabei vorgesehen, daß das Flüssig­ keitszuführ-Rohr eine zentrale Halterung für die Spiralwand bildet und daß Stützelemente, Klemmhalter oder dergleichen Verbindungs­ elemente zum lösbaren Verbinden des etwa axial verlaufenden Innenrandes oder der Innenwindung der Spiralwand mit dem Flüssig­ keitszuführ-Rohr vorgesehen sind. Gegenüber einer ebenfalls möglichen, festen Verbindung des Spiralwand-Innenendes mit dem Flüssigkeitszuführ-Rohr, hat die lösbare Verbindung den Vorteil, daß die beiden Teile unabhängig voneinander montiert und auch demontiert werden können. Beispielsweise kann so das Zuführrohr zur Reinigungs- und Wartungszwecken aus- und eingebaut werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die axiale Länge der Spiralwand zumindest über einen Teilbereich der Wickellänge von innen nach außen zunimmt. Diese Ausführungsform hat strömungs­ technische Vorteile, weil sich damit die vorzugsweise zylindrische Innenkammer den im Innenbereich kontinuierlich wachsenden Wandabstand der Spiralwand anpaßt, so daß die Strömung vor dem vollen Spiralquerschnitt zuerst den verminderten Spiralquerschnitt erreicht. Zweckmäßigerweise sind zwischen den Wickelwandungen bzw. zwischen der Wickelwand und dem Flüssigkeitszuführ-Rohr Abstandhalter vorgesehen. Damit läßt sich die Spiralwand in Funktionsstellung stabilisieren, so daß unter anderem durch die durchströmende Flüssigkeit angeregte Schwingungen vermieden werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Abstandhalter zwischen den Wickelwandungen wenigstens ein stirnseitig auf den Wickel aufsteckbarerer Steg mit zueinander im Wickelwandabstand angeordneten Aufnahmeschlitzen für die Wickelwand vorgesehen ist und wenn die in die Aufnahmeschlitze eingreifenden Wickel-wandbereiche selbst Schlitze entsprechend der Stegdicke aufweisen. Die Schlitze sind so ausgeformt, daß sie sowohl kämmen als auch ineinander klemmen. Solche Abstandhalter lassen sich auch noch nachträglich wegen der guten Zugänglichkeit der Stirnenden der Spiralwand anbringen.

Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Spiralwand aus federelastischem Material besteht und zur Montage in eine gegenüber der Funktionsstellung im Außendurchmesser reduzierte Form bringbar, inbesondere aufwickelbar ist.

Nach dem Einbringen der eng aufgewickelten Spiralwand durch die obere Behälteröffnung für das Flüssigkeits-Zuführrohr, kann sich die Spiralwand elastisch in ihrer Funktionslage aufweiten und kann dann vorzugweise durch stirnendig angreifende Abstandhalter in dieser Lage fixiert werden.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 Eine perspektivische, zum Teil aufgebrochene Darstellung einer Verteilereinrichtung,

Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 6,

Fig. 3 eine perspektivische, zum Teil aufgebrochene Darstellung der inneren beiden Windungen der Verteiler-einrichtung in Spiralausführung,

Fig. 4 eine Aufsicht auf eine Ausführung der Spiral-Verteilerein­ richtung, bei der auf die zylindrische Innenkammer (11) verzichtet wird und stattdessen auf Höhe der Austrittsöff­ nungen (6) eine Dichtlippe vorgesehen ist,

Fig. 5 eine perspektivische Seitenansicht eines Abstandhalters,

Fig. 6 eine Querschnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 1,

Fig. 7 eine perspektivische Unterseitenansicht eines Spiral­ rohres mit dort angesetztem Abstandhalter,

Fig. 8 eine schematisch dargestellte Solaranlage mit Wärmespei­ cher und darin befindlicher Verteiler-Einrichtung,

Fig. 9 eine schematisch dargestellte Anlage zur Brauchwasser­ erwärmung mit einer in einem Boiler eingesetzten Verteilereinrichtung,

Fig. 10 eine Rohrleitungsanordnung einer Solaranlage mit innerhalb des Vor- und Rücklaufes befindlichem, mit Frostschutz­ mittel gefülltem Innenrohr,

Fig. 11 einen Querschnitt einer Strömungsleiteinrichtung mit zwei konzentrischen Rohren gemäß der Schnittlinie XI-XI in Fig. 12 und

Fig. 12 eine Teillängsschnittdarstellung der in Fig. 11 gezeigten Anordnung.

Eine in Fig. 1 gezeigte Verteilereinrichtung 1 dient innerhalb eines einen Wärmespeicher bildenden Flüssigkeits-Behälters 2 (vgl. Fig. 8) zur thermisch geschichteten Einspeisung von Flüssigkeit in den Behälter 2.

Der Behälter 2 weist einen Flüssigkeitszulauf 3 sowie einen Flüssigkeitsablauf 4 auf, wobei der Flüssigkeitszulauf 3 in die den Behälter etwa vertikal durchsetzende Verteilereinrichtung 1 mündet.

Die Verteilereinrichtung 1 weist ein Flüssigkeitszuführ-Rohr 5 auf, das etwa im mittleren Bereich der Längserstreckung der Verteilerein­ richtung 1 einen oder mehrere Flüssigkeitsaustritte 6 aufweist (vgl. auch Fig. 2). Das Flüssigkeitszuführ-Rohr ist mit Hilfe einer Schraubmuffe 10 im Behälterdeckel befestigbar, wobei der Behälterdec­ kel eine Öffnung für die Schraubmuffe 10 aufweist. Die Öffnung für die Schraubmuffe 10 bzw. das Flüssigkeitszuführ-Rohr 5 befindet sich mittig oben im Deckel des Behälters.

Um das Flüssigkeitszuführ-Rohr 5 herum ist eine Strömungsleitein­ richtung 12 angeordnet, mittels der eine Strömungsumleitung der aus dem oder den Austritten 6 ausgetretenen Flüssigkeit von mehr als 180° in Umfangsrichtung zu einer oder mehreren, in den Behälter mündenden Austrittsstellen 7 erfolgt. Im Ausführungsbeispiel ist die Strömungsleiteinrichtung im wesentlichen als Spiralwand 8 ausgebildet, deren sich wickelförmig überlappende Wandungsbereiche zur Bildung eines Strömungskanales 9 (Fig. 6) in radialer Richtung zueinander beabstandet sind.

Mit Hilfe dieser Spiralwand 8 als Strömungsleiteinrichtung ist eine direkte Verbindung vom Flüssigkeitszulauf zum Speicherinneren unterbunden. Die Austrittsstelle 7 der Strömungsleiteinrichtung 12 ist als längs durchgehende Spaltöffnung ausgebildet.

Die Spiralwand 8 bildet vorzugsweise, wie in den Fig. 1, 3 und 6 erkennbar, mit ihrem innersten Wickelabschnitt ein geschlossenes Innenrohr 11, durch das eine Beruhigung und Sammlung des ein­ strömenden Wassers und eine Trennung von der Zuführungs- und der Einschichtungsphase begünstigt wird. Insbesondere wird dadurch erreicht, daß der Eintritt des Wassers in den Strömungskanal 9 der Spirale erst nach Wirksamwerden des Auftriebes beginnt.

Während des weiteren Durchlaufes durch den Strömungskanal 9 der Spirale kann das Wasser je nach vorhandem Temperaturniveau nach oben steigen oder nach unten absinken und damit in einen Schicht­ bereich gelangen, in dem im Behälter etwa gleiches Temperaturniveau herrscht. Die zugeführte Flüssigkeit tritt somit etwa in einem Höhenbereich des Behälters aus, bei dem die Temperatur etwa der Temperatur der zugeführten Flüssigkeit entspricht. Unerwünschte Durchmischungen werden so vermieden.

Die Strömungsleiteinrichtung 12 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des Behälters 2 und ist oben und unten offen. Zur Bildung des Innenrohres 11 ist die Innenwindung der Spiralwand 8 geschlossen und mit ihrem inneren, etwa axial verlaufenden Innenrand 13 mit der Spiralwand 8 verbunden (vgl. Fig. 3 und 6). Zum Verbinden sind am Innrand 13 hakenförmige Verbindungselemente vorgesehen, die in schlitzförmige Öffnungen 14, die in einem um eine Wicklung zum Innenrand beabstandeten Spiralwandbereich vorgesehen sind, eingreifen. Im weiteren Verlauf der Spiralwand 8 können noch Abstandhalter vorgesehen sein, um die sich überlappen­ den Wandungsbereiche der Spiralwand 8 in einem definierten Abstand zu halten und um Eigenbewegungen, angeregt durch das durchströmende Wasser, zu vermeiden. Fig. 7 zeigt einen solchen Abstandhalter 15, der stirnseitig auf den Spiralwand-Wickel aufsetzbar ist. Der Abstandhalter 15 ist im wesentlichen durch einen Steg mit zueinander im Wickelwandabstand angeordneten Aufnahmeschlitzen 16 gebildet. Diese greifen in gleichgeformte Schlitze der senkrecht zum Abstandhalter verlaufenden Spiralwände ein, so daß eine kraft- und formschlüssige Klemmverbindung entsteht. Hierzu trägt auch die geometrische Gestalt der Schlitze in Form von Viertelkreisbögen bei. Diese Formgebung ermöglicht es außerdem, bei der Fixierung geringe Lageungenauigkeiten der Spiralwandungen auszugleichen.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß der lichte Wandabstand in dem spiralförmig amlaufenden Strömungskanal 9 etwa konstant ist. Dadurch entspricht der Verlauf der Spiralwand 8 etwa dem einer archimedischen Spirale. Dadurch wird in erwünschter Weise eine laminare Durch­ strömung mit annähernd konstanter Bahngeschwindigkeit erreicht.

Das Flüssigkeitszuführ-Rohr 5, das zentral in die als Spiralwand ausgebildete Strömungsleiteinrichtung 12 ragt, dient auch als zentrale Halterung. Die Spiralwand 8 kann mit diesem Rohr 5 fest verbunden sein, bevorzugt ist jedoch vorgesehen, daß hier eine Klemmverbindung zum Tragen kommt, so daß das Rohr 5 und die Spiralwand 8 aufeinander geschoben und dann ausreichend gehalten wird. Die Fig. 3 und 5 zeigen einen Abstand- und Klemmhalter 18 der im Bereich der innersten Wicklung stirnendig auf die Spiralwandaufgesteckt wird und mit federelastischen Andruckelementen 31 das Innenrohr 5 beaufschlagt. Im Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber nur ein einziger Abstand- und Klemmhalter 18 eingezeichnet, zweckmäßigerweise werden jedoch beispielsweise jeweils 3 am Umfang verteilt angeordnete und jeweils im oberen und unteren Endbereich der inneren Wicklung angeordnete Abstand- und Klemmhalter 18 vorgesehen sein. Durch die Beaufschlagung durch die federnden Andruckelemente 31 ist eine genügend stabile Klemmverbindung zwischen Innenrohr und der Strömungsleiteinrichtung 12 vorhanden. Die Ausführungsform mit vom Flüssigkeitszuführ-Rohr 5 trennbarer Strömungleiteinrichtung 12 hat Vorteile bezüglich der Montage und auch bei der Wartung, da hierbei das Rohr 5 separat entfernt werden kann.

Bei der rohrförmigen Umhüllung des Wasseraustrittsbereiches des Flüssigkeitszuführ-Rohres 5 erstreckt sich die Strömungsleitein­ richtung 12 nur über einen in axialer Richtung begrenzten Bereich, wie dies gut in den Fig. 1 bis 3 erkennbar ist. Dadurch wird unter anderem bewirkt, daß beim Flüssigkeitsaustritt 6 aus dem Flüssig­ keitszuführ-Rohr 5 austretende Flüssigkeit nicht direkt in den Strömungskanal 9 zwischen der Spiralwand 8 gelangt, sondern sich zunächst in dem etwa zylindrischen Rohrabschnitt 11 sammelt. Damit wird auch verhindert, daß der Austrittsimpuls des Wassers sich praktisch unmittelbar in dem spiralförmigen Strömungskanal 9 fortsetzt und daß dadurch direkt Wasser bei der oder den Austritts­ stellen 7 in den Behälter gedrückt wird.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die axiale Länge der Spiralwand 8 zumindest über einen Teilbereich der Wickellänge von innen nach außen zunimmt. Wesentlich ist hierbei, daß die axiale Länge des inneren Spiralwandbereiches, insbesondere des rohrförmig geschlossen ausgebildeten Bereiches 11 so bemessen ist, daß die Flüssigkeitsaus­ tritte 6 aus dem Flüssigkeitszuführ-Rohr 5 nach außen in etwa radialer Richtung abgedeckt sind.

In Fig. 3 ist gut erkennbar, daß sich der Teilbereich, in dem die Wickellänge von innen nach außen zunimmt nur etwa über eine halbe oder etwas mehr als eine halbe Innenwindung erstreckt und daß sich daran Wickel mit voller axialer Länge anschließen.

Erwähnt sei noch, daß das Flüssigkeitszuführ-Rohr 5 an seinem unteren Ende einen Verschlußstopfen 32 aufweist, so daß nur in dem mittleren Bereich der Strömungsleiteinrichtung 12 und dort im wesentlichen in radialer Richtung, Wasser austreten kann.

In Fig. 4 ist noch angedeutet, daß auch im Austrittsbereich der spiralförmigen Strömungsleiteinrichtung 12 im mittleren Bereich der axialen Erstreckung eine Dichtlippe 33 vorgesehen sein kann; dies dann, wenn auf die rohrförmige Innenkammer 11 verzichtet wird. In Fig. 6 ist der Außenrand der Spiralwand 8 zur Querschnitt­ verringerung etwas nach innen gebogen, um einen direkten Austritt von im mittleren Bereich zugeführten Wasser zu vermeiden.

Die Spiralwand 8 besteht vorzugweise aus federelastischem Blech und läßt sich für die Montage soweit zusammenrollen, daß sie durch die Schraubmuffen-Öffnung im Behälterdeckel eingeführt werden kann. Innerhalb des Behälters federt sie dann in Funktionsstellung auf und kann dann bespielsweise mit Hilfe des in Fig. 7 gezeigten Abstandhalters in dieser Funktionsstellung fixiert werden. Die Entlagensicherung erfolgt hier im eingebauten Zustand, indem der Abstandhalter 15 an einem Draht längs von oben durchgesteckt, unterhalb der Spirale quergestellt und anschließend mit seinen Aufnahmenschlitzen 16 in die Schlitze der Spirale hineingezogen wird.

In Montagestellung kann die Spiralwand durch einen axial abziehbaren Außenring gesichert sein. Außer der Klemmhalterung beispielsweise mit Hilfe der in Öffnungen 37 eingreifenden Abstand- und Klemmhalter 18 gemäß Fig. 3 und 5, kann die Spiralwand 8 durch eine zugkraft­ schlüssige Verbindung zu der Schraubmuffe 10 aufgehängt und gesichert werden.

In Fig. 1 sind noch Abstandhalter 15a erkennbar, die als etwa radial vorstehende und in axialer Richtung orientierte, elastische Plättchen ausgebildet sind. Bevorzugt sind diese selbstaufrichtend ausgebildet, d. h. daß sie von einer etwa parallel zur Spiralwand 8 elastisch umgelegten Lage beim Entspannen der Spiralwand 8 und dem Aufweiten selbsttägig in die Radiallage springen. Die Abstandhalter 15a können wahlweise an der Wickel- oder Spiralwand 8 oder dem Flüssigkeits­ zuführ-Rohr 5 angeordnet sein.

In den Fig. 11 und 12 ist noch eine andere Strömungsleitein­ richtung 12 einer Verteilereinrichtung 1 gezeigt, die zwei das Flüssigkeitszuführ-Rohr 5 koaxial mit Abstand umgreifende Kammerrohre 8a, 8b aufweist, die längs aus- beziehungsweise eingeklinkte, miteinander verbundene Laschen aufweisen. Das innere Kammerrohr 8a weist zumindest in einem Teilbereich seiner Längserstreckung an einer Umfangsseite in das äußere, koaxial und mit Abstand angeordnete Kammerrohr 8b mündende Austrittsöffnungen 7a auf. Zwischen den benachbarten Rohrwänden ist eine in Längsrichtung verlaufende Trennwand 36 vorgesehen und die Austrittsöffnungen 7a, 7b der benachbarten Kammerrohre sind innerhalb eines spitzen Umfangswinkels benachbart zu der Kammerwand angeordnet, so daß sich ein über mehr als 180° in Umfangsrichtung erstreckender Ringraum 9a, 9b zwischen den Austrittsöffnungen 7a, 7b benachbarter Rohre ergibt.

Die erfindungsgemäße Verteilereinrichtung 1 läßt sich besonders vorteilhaft auch in Verbindung mit der in Fig. 8 gezeigten Solaranlage 19 einsetzen, weil hier die Temperaturverhältnisse eine optimale Auslegung aller zusammenarbeitenden Elemente erfordern, um einen guten Wirkungsgrad zu erreichen. Dazu arbeitet diese Solaranlage innerhalb des Solarkreislaufes ohne Wärmetauscher, d. h., daß der vom Solarkollektor 21 kommende Warmwasservorlauf 20 direkt an die Verteilereinrichtung 1 angeschlossen ist. Der Behälter 2 kann ein Boiler zur Brauchwassererwärmung sein. Der Rücklauf 22 des Kollektor-kreislaufes ist am unteren Ende des Behälters 2 angeschlossen.

An den Wasservorlauf 20 ist über ein Dreiweg-Motorventil 35 eine am andern Ende mit dem Rücklauf 22 verbundene Bypassleitung 34 angeschlossen. Dadurch kann der Kollektorvorlauf teilweise oder ganz am Speicherbehälter 2 vorbeigeleitet und dem Kollektor 21 erneut zugeführt werden, so daß die Vorlauftemperatur um einige Grad gegenüber dem direkten Speicherzufluß erhöht ist.

Bei dem gezeigten Einkreissystem, das mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, besteht das Problem, daß das im Solarkreislauf geführte Wasser im Außenbereich, d. h. beim Solarkollektor 21 und den dort angeschlossenen Leitungen einfrieren kann. Durch die Pfeile Pf1 ist eine Frostgrenze zwischen einem Innenbereich und einem Außenbereich markiert. Um im frostgefährdeten Außenbereich Beschädigungen des Solarkreislaufes beim Einfrieren des Wassers zu vermeiden, ist innerhalb des Vorlaufrohres 20 und des Rück­ laufrohres 22 ein elastisch nachgiebiges, mit Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr 23 angeordnet. Dieses elastische Innenrohr 23 ist an ein Ausdehnungsgefäß 24 angeschlossen, welches den hydraulischen Ausgleich beider Kreise herstellt. Das Ausdehnungsgefäß 24 ist durch eine undurchlässige Membrane 28 in zwei Kammern 29a, 29b aufgeteilt. Die eine Kammer 29a ist mit dem elastisch nachgiebigen, mit Frostschutzmittel gefülltes Innenrohr 23 verbunden, während die andere Kammer 29b mit dem im Solarkreislauf die Flüssigkeit dem oder den Solarkollektoren 21 zuführenden Rücklaufrohr 22 über eine Leitung 30 verbunden ist. Die Leitung 30 ist dabei im frostsicheren Bereich des Rücklaufes 22 angeschlossen.

Wie in Fig. 10 erkennbar, ist das Innenrohr 23 innerhalb der im frostgefährdeten Bereich geführten Rohre 20 und 22 des Solarkreis­ laufes und durch das Kollektorsammelrohr 25 geführt. Friert das Wasser im Kollektor und den angeschlossenen Leitungen 20, 22 ein, so kann die damit verbundene Volumenvergrößerung durch das elastisch nachgiebige Innenrohr 23 ausgeglichen werden. Bei solarer Einstrahlung taut zuerst das Sammelrohr auf; steigt die Temperatur wieder über die Frostgrenze, besteht die Möglichkeit, das im Innenrohr 23 befindliche Frostschutzmittel mit Hilfe einer Pumpe 26 umzuwälzen und damit das Auftauen des Wassers im Außenbereich zu beschleunigen. Der im Rücklaufrohr 22 an der Anschlußstelle der Leitung 30 herrschende Druck wird bei dem Ausdehnungsgefäß 24 über die Membrane 23 auf das Innenrohrsystem übertragen, so daß nach dem Auftauen des Wassers im Außenbereich innerhalb des Kollektors und den angeschlossenen Leitungen 20, 22, das elastische Innenrohr 23 wieder auf seinen ursprünglichen Querschnitt aufgeweitet wird. Es kommt hierbei der Differenzdruck innerhalb der Leitung 22 bzw. 20 zwischen der Anschlußstelle der Leitung 30 und dem Leitungsbereich, in dem das Innenrohr 23 geführt ist, zum Tragen. Das Aufweiten des Innenrohres 33 auf seinen Normalquerschnitt wird auch durch dessen Eigenelastizität unterstützt.

Auch durch das beschleunigte Auftauen des Wassers im Außenbereich kann der Gesamtwirkungsgrad der Solaranlage verbessert werden.

Fig. 9 zeigt einen Boiler oder Behälter 2 zur Brauchwassererwärmung, wobei der Zirkulationsrücklauf 27 an die Verteilereinrichtung 1 angeschlossen ist.

Außer für Warmwasserspeicher kann die Verteilereinrichtung 1 auch für Kältespeicher vorteilhaft eingesetzt werden. In jedem Falle ist ein Sperrsystem gebildet, das ein Austreten der zugeführten Flüssigkeit erst nach Angleichung an das jeweils passende Temperaturniveau innerhalb des Behälters zuläßt.

Claims (16)

1. Verteileinrichtung (1) für einen Flüssigkeitsbehälter (2) zur Wärmespeicherung, mit einem im Behälter (2) vertikal an­ geordneten Rohr (5) zur thermisch geschichteten Einspeisung der Flüssigkeit, wobei das Rohr (5) etwa im mittleren Bereich der Längserstreckung der Verteileinrichtung (1) wenigstens einen Flüssigkeitsaustritt (6) aufweist und mit einer Strömungsleiteinrichtung (12), die den Austritt (6) umschließt, um die Flüssigkeit mehr als 180° in Umfangsrichtung des Rohres (5) zu einer oder mehreren, in den Behälter mündenden Austrittsstellen (7), die sich in vertikaler Richtung über die Behälterhöhe erstrecken, umzuleiten.

2. Verteileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleiteinrichtung (12) als Spiralwand (8) ausge­ bildet ist, deren sich wickelförmig überlappende Wandungs­ bereiche zur Bildung eines Strömungskanals (9) in radialer Richtung zueinander beabstandet sind.

3. Verteileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitszuführ-Rohr (5) eine zentrale Halterung für die Spiralwand (8) bildet und daß Stützelemente, Klemm­ halter oder dergleichen zum lösbaren Verbinden des etwa axial verlaufenden Innenrandes (13) oder der Innenwindung der Spiralwand (8) mit dem Flüssigkeitszuführ-Rohr (5) vorgesehen sind.

4. Verteileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axiale Länge der Spiralwand (8) zumindest über einen Teilbereich der Wickellänge von innen nach außen zunimmt und daß die axiale Länge des inneren Spiralwandbereichs gleich oder größer ist als die Erstreckung des Flüssigkeits- Austrittsbereiches an dem Flüssigkeitszuführ-Rohr (5).

5. Verteileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralwand (8) mit ihrem innersten Wickelabschnitt ein geschlossenes Innenrohr (11) bildet.

6. Verteileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wickelwandungen beziehungs­ weise zwischen der Wickelwand (8) und dem Flüssigkeitszuführ- Rohr (5) Abstandhalter (15, 15a, 18) vorgesehen sind.

7. Verteileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandhalter (15) zwischen den Wickelwandungen wenigstens ein stirnseitig auf den Wickel aufsteckbarer Steg mit zueinander im Wickelwandabstand angeordneten Aufnahmeschlitzen (16) für die Wickelwand vorgesehen ist und daß die in die Aufnahmeschlitze orthogonal eingreifenden Wickelwandbereiche gegebenenfalls selbst Schlitze (17) entsprechend der Stegdicke aufweisen.

8. Verteileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Wandabstand in dem spiralförmig umlaufenden Strömungskanal (9) etwa konstant ist.

9. Verteileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralwand (8) aus federelastischem Material besteht und zur Montage in eine gegenüber der Funktionsstellung im Außendurchmesser reduzierte Form bringbar, insbesondere aufwickelbar ist.

10. Verteileinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralwand (8) in Montagestellung und dabei mit gegenüber der Funktionsstellung im Außendurchmesser reduzierter Form, vorzugsweise mittels wenigstens eines entfernbaren Monta­ gehalters, insbesondere eines axial abziehbaren Außenrings oder dergleichen Halter, fixierbar ist.

11. Verteileinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zwischen den Wickelwandungen vorgesehenen Abstandhalter (15a) als beim Übergang der Spiralwand (8) von der durchmesserreduzierten Montagestellung in die aufgeweitete Funktionsstellung selbstaufrichtende Abstandhalter (15a) ausgebildet sind.

12. Verteileinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstaufrichtenden Abstandhalter (15a) durch an der Wickelwandung und/oder dem Flüssigkeitszuführ-Rohr (5) angeordnete, etwa radial vorstehende und in axialer Richtung orientierte, elastische Plättchen, Flügel oder dergleichen gebildet sind.

13. Verteileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralwand (8) an ihrem etwa axial verlaufenden Innenrand (13) vorzugsweise hakenförmige Verbindungselemente und der um eine Wicklung zum Innenrand beabstandete Spiralwandbereich vorzugsweise schlitzförmige Öffnungen (14) für die Rand-Verbindungselemente aufweisen.

14. Verteileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleiteinrichtung (12) wenigstens zwei das Flüssigkeitszuführ-Rohr (5) koaxial mit Abstand umgreifenden Kammerrohren (8a, 8b) aufweist, daß das innere Kammerrohr (8a) zumindest in einem Teilbereich seiner Längserstreckung an einer Umfangsseite in ein weiteres, koaxial und mit Abstand angeordnetes Kammerrohr (8b) mündende Austrittsöffnungen (7a) aufweist, daß zwischen benachbarten Rohrwänden jeweils eine in Längsrichtung verlaufende Trennwand (36) vorgesehen ist und daß die Austrittsöffnungen benachbarter Kammerrohre derart innerhalb eines spitzen Umfangswinkels benachbart zu der Kammerwand angeordnet sind, daß ein sich über mehr als 180° in Umfangsrichtung erstreckender Ringraum (9a, 9b) zwischen Austrittsöffnungen (7a, 7b) benachbarter Rohre gebildet ist.

15. Verteileinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen jeweils benachbarter Rohre und die Trennwand zwischen benachbarten Rohrwänden etwa an der gleichen Umfangsseite angeordnet sind und daß sich die Austrittsöff­ nungen auf den gegenüberliegenden Seiten der Trennwand (36) befinden.

16. Verteileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie von oben in den Behälter (2) eingesetzt und mit diesem verbunden ist und daß der Flüssigkeitszulauf von oben in die Verteileinrichtung beziehungsweise dessen Flüssigkeitszuführ-Rohr (5) mündet.