DE202010006896U1

DE202010006896U1 - Sammler-Verteiler-Einheit mit hydraulischer Weiche

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Publication number: DE202010006896U1
Application number: DE202010006896U
Authority: DE
Original assignee: Comfort Sinusverteiler GmbH
Current assignee: SINUSVERTEILER GMBH, DE
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2011-10-07
Anticipated expiration: 2020-05-19

Abstract

Sammler-Verteiler-Einheit (1) mit hydraulischer Weiche, insbesondere zur Verbindung einer oder mehrerer Wärme- oder Kältequellen mit mehreren Heiz- oder Kühlkreisen, wobei zwischen diesen ein Trägermedium für Wärme oder Kälte zirkuliert, wobei die Einheit (1) einen Behälter (10) aufweist, wobei im Inneren (11) des Behälters (10) wenigstens zwei übereinander liegende Kammern (2.1, 2.2, 2.3) vorgesehen sind, die miteinander in Strömungsverbindung stehen, und wobei Anschlüsse (3.1, 3.2) für Vorlauf und Rücklauf der Wärme- oder Kältequellen und für Vorlauf und Rücklauf der Heiz- oder Kühlkreise an einer Umfangswand (12) des Behälters (10) angeordnet und mit jeweils einer der Kammern (2.1, 2.2, 2.3) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, – dass jede Kammer (2.1, 2.2, 2.3) durch ein eigenes im Inneren (11) des Behälters (10) angeordnetes Kammergehäuse (20) gebildet ist, – dass die Kammergehäuse (20) Abstand zueinander und zu inneren Oberflächen des Behälters (10) aufweisen und – dass jedes Kammergehäuse (20) oberseitig und/oder...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sammler-Verteiler-Einheit mit hydraulischer Weiche, insbesondere zur Verbindung einer oder mehrerer Wärme- oder Kältequellen mit mehreren Heiz- oder Kühlkreisen, wobei zwischen diesen ein Trägermedium für Wärme oder Kälte zirkuliert, wobei die Einheit einen Behälter aufweist, wobei im Inneren des Behälters wenigstens zwei übereinander liegende Kammern vorgesehen sind, die miteinander in Strömungsverbindung stehen, und wobei Anschlüsse für Vorlauf und Rücklauf der Wärme- oder Kältequellen und für Vorlauf und Rücklauf der Heiz- oder Kühlkreise an einer Umfangswand des Behälters angeordnet und mit jeweils einer der Kammern verbunden sind.
Eine Sammler-Verteiler-Einheit der eingangs genannten Art ist aus der Patentschrift DE 44 42 281 C2 bekannt. Bei dieser bekannten Einheit ist vorgesehen, dass das Innere des Behälters durch mindestens eine Öffnungen begrenzende Zwischenwand in miteinander verbundene Kammern unterteilt ist und dass entlang des Umfangs des Behälters zu beiden Seiten dieser Zwischenwand Rohrstutzen beziehungsweise Anschlussöffnungen vorgesehen sind. Als nachteilig wird bei dieser bekannten Einheit angesehen, dass sie im praktischen Betrieb nur mit zwei Kammern gut funktioniert, während bei mehr als zwei Kammern die gewünschte Funktion der Einheit nicht mehr gewährleistet ist, weil dann die Weichenfunktion die Sammler- und Verteilerfunktion der Einheit negativ beeinflusst.
Aus der Patentschrift DE 39 14 770 C2 ist eine Sammler-Verteiler-Einheit bekannt, bei der die hydraulische Weiche als eigene Baueinheit extern angeflanscht ist. Hierdurch ergeben sich nachteilig ein hoher Fertigungsaufwand und ein großer Bauraum.
Die Offenlegungsschrift DE 19 19 043 A zeigt eine Sammler-Verteiler-Einheit, die als Verteilkasten mit zwei voneinander getrennten Kammern ausgeführt ist. Dadurch, dass die Kammern im Verteilkasten ein relativ großes Volumen haben, wird eine gegenseitige Beeinflussung der verschiedenen mit dem Verteilkasten verbundenen Kreise weitestgehend vermieden, jedoch weist diese Einheit keine hydraulische Weichenfunktion auf.
In der Patentschrift DE 42 34 960 C1 ist eine Sammler-Verteiler-Einheit beschrieben, die im einen Gehäuse eine Vorlaufkammer und eine Rücklaufkammer aufweist, welche durch eine Trennwand mit einer Aussparung getrennt sind. Durch diese Aussparung wird bei unterschiedlichen Volumenströmen ein Ausgleich zwischen den Kammern hergestellt; hierbei kommt es aufgrund der Bauart jedoch schon bei nur zwei Kammern zu störenden Beeinflussungen zwischen den einzelnen Heiz- und Verbraucherkreisen. Nachteilig ist daher auch diese bekannte Einheit im praktischen Einsatz höchstens mit zwei Kammern verwendbar; bei mehr als zwei Kammern würde hier die gegenseitige negative Beeinflussung von Ausgleichsfunktion und Sammler- und Verteilerfunktion der Einheit zu nicht mehr brauchbaren Betriebseigenschaften führen.
In der Patentschrift DE 43 01 144 C2 ist ein Schichtenspeicher als Pufferspeicher für Heizungsanlagen mit mehreren Heizkreisen unterschiedlicher Temperatur beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass ein Heizkreissammler mit einem oder mehreren Mischventilen und einem oder mehreren Bypässen direkt an den Schichtenspeicher angeschlossen ist, damit Rücklauf-Wärmeträgermedium aus einem wärmeren Heizkreis dem Vorlaufwasser eines kälteren Heizkreises zumischbar ist. Als ungünstig wird hier angesehen, dass aktive Elemente, nämlich ein oder mehrere Mischventile, benötigt werden, die den Herstellungs- und Steuerungsaufwand für diesen Speicher deutlich erhöhen.
Schließlich zeigt die Offenlegungsschrift DE 197 25 470 A1 einen Schichtenspeicher für eine Heizungsanlage mit einem Heizkreis. Bei diesem Schichtenspeicher wird das Vorlauf-Wärmeträgermedium für den Heizkreis über eine höhenverstellbare Entnahmeöffnung aus dem Speicher entnommen. Ein Regler stellt dabei die Höhe der Entnahmeöffnung so ein, dass sich diese in einer Schicht des Schichtenspeichers befindet, deren Temperatur mit der dem Regler vorgegebenen Soll-Temperatur des Vorlaufs des Heizkreises übereinstimmt. Nachteilig ist hier für die Höhenverstellung der Entnahmeöffnung eine mechanische Einrichtung, wie ein Stellmotor, erforderlich, was wieder zu einem hohen Aufwand für die Fertigung und Steuerung des Speichers führt.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Sammler-Verteiler-Einheit mit hydraulischer Weiche, wie eingangs angegeben, zu schaffen, die die vorstehend angegebenen Nachteile vermeidet und mit der eine zuverlässige und hydraulisch günstige Funktion, auch mit mehr als zwei Kammern, sowohl hinsichtlich des Sammelns und Verteilens als auch hinsichtlich der hydraulischen Weichenfunktion bei einer einfachen und kostengünstigen Bauweise erzielt wird. Die hydraulische Weiche soll dabei in jedem denkbaren Betriebszustand der zugehörigen Heiz- oder Kühlanlage eine ordnungsgemäße Entkopplung von Last und Leistung zwischen den einzelnen Vor- und Rücklaufkreisen sicherstellen.
Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Sammler-Verteiler-Einheit der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist,

– dass jede Kammer durch ein eigenes im Inneren des Behälters angeordnetes Kammergehäuse gebildet ist,
– dass die Kammergehäuse Abstand zueinander und zu inneren Oberflächen des Behälters aufweisen und
– dass jedes Kammergehäuse oberseitig und/oder unterseitig jeweils wenigstens einen Strömungsdurchlass für das Trägermedium aufweist.

Mit der Erfindung wird eine Sammler-Verteiler-Einheit geschaffen, bei der vorteilhaft die Sammel- und Verteilfunktion der Kammern einerseits und die Weichenfunktion andererseits sich gegenseitig nicht mehr beeinflussen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Teil des Inneren des Behälters, der nicht von den Kammergehäusen eingenommen wird, als Weichenraum zur Verfügung steht. Dabei ist jede Kammer für sich mit diesem gemeinsamen Weichenraum verbunden, so dass unabhängig von der Anzahl der Kammern und Kammergehäuse bedarfsweise eine Ausgleichsströmung von jeder beliebigen Kammer unmittelbar zu jeder beliebigen anderen Kammer fließen kann, ohne dass eventuell vorhandene weitere Kammern an diesem Vorgang beteiligt wären und ihn behindern könnten. Aktive Elemente, wie Ventile oder Stellmotoren, werden bei der erfindungsgemäßen Einheit nicht benötigt. Somit wird bei einem einfachen Aufbau der Einheit eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung von Sammel- und Verteilfunktion auf der einen Seite und hydraulischer Weichenfunktion auf der anderen Seite wirksam vermieden.
Insbesondere zur Erzielung einer platz- und materialsparenden Bauweise ist bevorzugt vorgesehen, dass der Behälter die Grundform eines im Betrieb der Einheit stehenden Zylinders hat und dass die Kammergehäuse jeweils die Form von flachen Zylindern haben. In dieser Ausführung können die einzelnen Kammergehäuse ein relativ großes Volumen aufweisen, was dazu beiträgt, dass sich die verschiedenen angeschlossenen Kreise gegenseitig möglichst wenig negativ beeinflussen. Gleichzeitig kann im Inneren des Behälters ausreichend Volumen für den Weichenraum freigehalten werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kammergehäuse jeweils einen flachen oder nach unten gewölbten Boden und eine flache oder nach oben gewölbte Decke aufweisen. Hierdurch werden die Kammergehäuse einerseits mechanisch ausreichend stabil und haben andererseits eine strömungstechnisch günstige Form.
Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass die Anschlüsse durch die Umfangswand des Behälters abgedichtet hindurchgeführt und mit jeweils einem der Kammergehäuse an deren Umfangswand verbunden sind. In dieser Ausgestaltung erhalten die Anschlüsse eine zweite Funktion, nämlich als Träger der Kammergehäuse, so dass separate Tragelemente vorteilhaft nicht benötigt werden.
Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass der Behälter einen Schichtenspeicher mit darin temperaturabhängig geschichtetem Trägermedium bildet, dass die Trägermedium abführenden Anschlüsse jeweils mit derjenigen Kammer verbunden sind, die in einer der jeweils benötigten Temperatur des abfließenden Trägermediums entsprechenden Höhe im Behälter angeordnet ist und dass die Trägermedium zuführenden Anschlüsse jeweils mit derjenigen Kammer verbunden sind, die in einer der jeweiligen Temperatur des zufließenden Trägermediums entsprechenden Höhe im Behälter angeordnet ist. Auf diese Weise erhält jeder Trägermedium abführende Anschluss das Trägermedium mit der gewünschten oder erforderlichen Temperatur; umgekehrt wird das zurückfließende Trägermedium entsprechend seiner Temperatur in der passenden Höhe in den Behälter beziehungsweise in die in entsprechender Höhe angeordnete Kammer eingeleitet, ohne die gewünschte Temperaturschichtung im Behälter zu stören.
Die funktionalen Vorteile der erfindungsgemäßen Sammler-Verteiler-Einheit kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn in dem Behälter drei oder mehr Kammer übereinander angeordnet sind. Mit einer solchen Sammler-Verteiler-Einheit können einerseits mehrere Wärme- oder Kältequellen unterschiedlicher Temperaturniveaus die von ihnen erzeugte Wärme oder Kälte in die Anlage passend einspeisen und andererseits Wärme- oder Kältekreise mit unterschiedlichem Temperaturbedarf mit temperaturmäßig passendem Trägermedium versorgt werden. Als Wärme- oder Kälteträgermedium kann im einfachsten Fall Wasser eingesetzt werden; bei Bedarf kann das Trägermedium auch ein Wasser-Alkohol-Gemisch oder eine Sole sein.
Zur Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse der hydraulischen Weiche schlägt die Erfindung vor, dass das Kammergehäuse der untersten Kammer seinen Strömungsdurchlass in seinem Boden aufweist, dass das Kammergehäuse der obersten Kammer seinen Strömungsdurchlass in seiner Decke aufweist und dass das Kammergehäuse jeder zwischen der untersten Kammer und der obersten Kammer liegenden weiteren Kammer sowohl in seinem Boden als auch in seiner Decke jeweils einen Strömungsdurchlass aufweist. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei Unterschuss von Trägermedium in der obersten Kammer das wärmste Trägermedium aus dem umgebenden Weichenraum zum Auffüllen des Unterschusses in der obersten Kammer verwendet wird. Bei Überschuss von Trägermedium in der obersten Kammer, zum Beispiel wenn ein Kesselvorlauf mehr Wärmeträgermedium liefert, als die aus dieser Kammer das Trägermedium entnehmenden Heizkreise benötigen, wird durch die Anordnung der Strömungsdurchlässe in der Decke der obersten Kammer ebenfalls sichergestellt, dass das in der Kammer oben liegende Trägermedium als erstes in den Weichenraum und damit an den Schichtenspeicher abgegeben wird. Dies bewirkt, dass die den Überschuss abnehmenden Kreise mit dem wärmsten Trägermedium, das zur Verfügung steht, versorgt werden. Die Anordnung der Strömungsdurchlässe in den angegebenen Positionen ist dabei unabhängig von der Verwendung der Sammler-Verteiler-Einheit. Sowohl dann, wenn die unterste Kammer eher eine Rücklaufkammer (bei Heizungsanlagen) ist, als auch dann, wenn diese Kammer eher eine Vorlaufkammer (bei Kühlanlagen) ist, wird in dieser untersten Kammer kaltes Trägermedium zum Austausch zuerst angezogen. Wenn die oberste Kammer die Hauptrücklaufkammer (bei Kühlanlagen) ist, dann wird zur Kältequelle beziehungsweise zum Kälteerzeuger das am stärksten erwärmte Trägermedium, das temperaturbedingt im Schichtenspeicher immer oben liegt, zurückgeführt. Dies ist für einen hohen Wirkungsgrad der Heizungs- oder Kühlanlage von Vorteil.
Um die Funktion der hydraulischen Weiche bei einer Ausgleichsströmung zwischen der untersten Kammer und der obersten Kammer oder umgekehrt auf keinen Fall durch eine oder mehrere dazwischen angeordnete weitere Kammern zu behindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kammergehäuse der untersten Kammer und das Kammergehäuse der obersten Kammer einen gleich großen ersten Außendurchmesser aufweisen und dass das Kammergehäuse jeder zwischen der untersten Kammer und der obersten Kammer liegenden weiteren Kammer einen zweiten Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der erste Außendurchmesser ist. Hiermit wird erreicht, dass Ausgleichsströmungen ohne erhöhten Strömungswiderstand an der Kammer oder den Kammern, die zwischen der untersten und der obersten Kammer liegt/liegen, außen vorbei fließen können.
Zur Vermeidung von die gewünschte Temperaturschichtung im Behälter störenden Strömungen und Turbulenzen im Fall von Ausgleichsströmungen durch den Weichenraum des Behälters ist vorzugsweise der Strömungsdurchlass jeweils durch einen Kranz von in Umfangsrichtung des jeweiligen Kammergehäuses aneinandergereihten Öffnungen gebildet. Es wird so eine große und weit verteilte Querschnittsfläche für den Strömungsdurchlass zur Verfügung gestellt, was vorteilhaft eine entsprechend kleine Strömungsgeschwindigkeit und gleichmäßige Strömungsverteilung zur Folge hat.
Damit weiterführende Leitungen für das Trägermedium möglichst einfach und mit großer Freiheit hinsichtlich ihrer Richtung mit den Anschlüssen der Sammler-Verteiler-Einheit verbunden werden können, wird vorgeschlagen, dass die Anschlüsse in ihrem außerhalb des Behälters liegenden Teil als nach oben oder nach unten weisende Rohrbögen mit je einem in einer horizontalen Ebene liegenden Anschlussende, vorzugsweise Anschlussflansch, ausgebildet sind. Auf diese Weise können die weiterführenden Leitungen, je nach Ausgestaltung der Anschlussenden oder Anschlussflansche, in mehreren verschiedenen Winkelstellungen oder in jeder beliebigen Winkelstellung in der Ebene des Anschlussendes mit diesem verbunden werden.
Schließlich ist erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass jeder Anschluss, der Trägermedium in eine der Kammern einleitet, einen in die zugehörigen Kammer hineinragenden Abschnitt aufweist, der an seinem Ende verschlossen und an seinem Umfang mit mehreren düsenartigen Auslässen versehen ist. Damit wird sichergestellt, dass es insbesondere bei groß dimensionierten, Trägermedium abführenden Anschlüssen nicht zu einem unmittelbaren Strömungskurzschluss zwischen zuführenden und abführenden Anschlüssen kommt.
Wie vorstehend beschrieben, ist für die erfindungsgemäße Sammler-Verteiler-Einheit charakteristisch, dass sich deren Funktionen nicht gegenseitig störend beeinflussen, wozu ebenfalls beiträgt, dass zweckmäßig die Anschlüsse mit ihren weiterführenden Leitungen, die Kammern und das als Weichenraum der hydraulischen Weiche und Schichtenspeicher dienende Innere des Behälters hinsichtlich ihrer Querschnitte und/oder Rauminhalte so dimensioniert sind, dass in jedem denkbaren und in der Praxis auftretenden Betriebszustand immer ein differenzdruckarmer Zustand herrscht. Störungen durch erhöhte Strömungswiderstände und dadurch hervorgerufenen Druckabfälle werden so vermieden. Die konkreten Maße kann der Fachmann durch Berechnungen und/oder Versuche ermitteln und festlegen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 eine Sammler-Verteiler-Einheit in einer perspektivischen Ansicht von außen,
2 die Sammler-Verteiler-Einheit aus 1 in aufgeschnittener Darstellung, wieder in perspektivischer Ansicht,
3 die Sammler-Verteiler-Einheit aus 1 und 2 im Längsschnitt,
4 die Sammler-Verteiler-Einheit aus den 1 bis 3 in einem Querschnitt, in einer ersten Ausführung, und
5 die Sammler-Verteiler-Einheit in gleicher Darstellung wie in 4 in einer geänderten Ausführung.
1 der Zeichnung zeigt eine Sammler-Verteiler-Einheit 1 mit hydraulischer Weichenfunktion in einer perspektivischen Ansicht von außen. Die Einheit 1 umfasst einen zylindrischen, stehenden Behälter 10 mit einer Umfangswand 12, einem zugleich als Standsockel dienenden Boden 13 und einer Decke 14.
Über die Umfangswand 12 des Behälters 10 verteilt ist in hier insgesamt drei übereinander liegenden Ebenen eine Vielzahl von Anschlüssen 3.1 und 3.2 angeordnet. Die Anschlüsse 3.1 dienen dazu, ein Wärmeträgermedium, wie Wasser, von der Einheit 1 abzuführen, beispielsweise zum Rücklauf einer Wärme- oder Kältequelle oder zum Vorlauf eines Heiz- oder Kühlkreises. Die Anschlüsse 3.2 dienen dazu, das Wärmeträgermedium der Einheit 1 zuzuführen, beispielsweise vom Vorlauf einer Wärme- oder Kältequellen oder vom Rücklauf eines Heiz- oder Kühlkreises. Die in den drei Ebenen liegenden Anschlüsse 3.1 und 3.2 sind drei im Inneren des Behälters 10 angeordneten, in 1 nicht sichtbaren Kammern zugeordnet und mit diesen Kammern verbunden.
Die Anschlüsse 3.1 und 3.2 sind im gezeigten Beispiel größtenteils als nach oben weisende Rohrbögen 30 mit jeweils einem in Form eines Flansches ausgebildeten Anschlussende 31 ausgeführt. Wie in 1 an der rechten Seite des Behälters 10 beispielhaft angedeutet ist, können die Anschlüsse 3.1 und 3.2 alternativ auch als Rohrbogen 30 oder als gerades Rohrstück 30' mit einem als Anschweißende oder Gewindeende ausgeführten Anschlussende 31 ausgebildet sein.
Außenseitig kann der Behälter 10 mit einer Wärmeisolierung versehen sein, die hier nicht eigens dargestellt ist. Außerdem können am Behälter 10 für einschlägige Anlagen übliche Elemente vorgesehen sein, wie ein Entlüftungsventil, ein Entleerungsstutzen, ein oder mehrere Temperaturfühler etc., Die hier ebenfalls nicht eigens dargestellt sind.
2 zeigt die Sammler-Verteiler-Einheit 1 aus 1 in gleicher perspektivischer Ansicht, jedoch vorne aufgeschnitten dargestellt. Der Blick des Betrachters fällt nun in das Innere 11 des Behälters 10, wodurch die drei darin übereinander angeordneten Kammern 2.1, 2.2 und 2.3 sichtbar werden. Jede Kammer 2.1–2.3 ist durch ein eigenes Kammergehäuse 20 gebildet. Die einzelnen Kammergehäuse 20 haben Abstand sowohl voneinander als auch von den inneren Oberflächen des Behälters 10, das heißt von dessen Umfangswand 12, von dessen Boden 13 und von dessen Decke 14. Jedes Kammergehäuse 20 besteht aus einer niedrigen zylindrischen Umfangswand 22, einen Boden 23 und einer Decke 24. Im gezeigten Beispiel sind die Böden 23 und die Decken 24 jeweils nach außen gewölbt, was die Stabilität der Kammergehäuse 20 erhöht.
Das Kammergehäuse 20 der untersten Kammer 2.1 hat in seinem Boden 23 Strömungsdurchlässe 21 in Form von runden Durchbrechungen, die in einem in Umfangsrichtung umlaufenden Kranz angeordnet sind. Das Kammergehäuse 20 der mittleren Kammer 2.2 hat in ihrem Boden 23 Strömungsdurchlässe 21 und außerdem in ihrer Decke 24 weitere Strömungsdurchlässe 21'. Das Kammergehäuse 20 der obersten Kammer 2.3 schließlich hat nur in seiner Decke 24 Strömungsdurchlässe 21'.
Die durch die drei Kammergehäuse 20 gebildeten Kammern 2.1–2.3 sind strömungsmäßig jeweils mit mehreren der Anschlüsse 3.1 und 3.2 verbunden. Gleichzeitig verbinden die Anschlüsse 3.1 und 3.2 die Kammergehäuse 20 auch mechanisch mit dem Behälter 10, hier dessen Umfangswand 12, wodurch die Kammergehäuse 20 ohne weitere Hilfsmittel im Inneren 11 des Behälters 10 gehalten sind.
Die verschiedenen Kammern 2.1–2.3 dienen als Sammler oder Verteiler einerseits für eine oder mehrere an die Einheit 1 angeschlossene Wärme- oder Kältequellen und andererseits für einen oder mehrere an die Einheit 1 angeschlossene Heiz- oder Kühlkreise. Durch seine Ausführung als im Betrieb vertikal stehender Behälter 10 wirkt dieser außerdem als Schichtenspeicher, wobei sich im Inneren 11 des Behälters 10 das Wärmeträgermedium temperaturabhängig so schichtet, dass der kälteste Teil des Wärmeträgermediums sich unten im Behälter 10 und der wärmste Teil des Wärmeträgermediums sich im obersten Teil des Behälters 10 befindet. Über die Wärmeträgermedium abführenden Anschlüsse 3.1 kann Wärmeträgermedium mit jeweils der zum jeweiligen Bedarf passenden Temperatur aus der Kammer 2.1–2.3 entnommen werden, die Wärmeträgermedium mit der passenden Temperatur enthält. Über die Anschlüsse 3.2 wird Wärmeträgermedium entsprechend seiner Temperatur in die jeweils temperaturmäßig passende Kammer 2.1–2.3 geleitet.
Der Teil des Inneren 11 des Behälters 10, der nicht von den Kammern 2.1–2.3 eingenommen wird, dient hier als Weichenraum zur Realisierung der Weichenfunktion der Einheit 1. Durch diesen Weichenraum können bedarfsweise Ausgleichsströmungen von einer beliebigen Kammer 2.1–2.3 zu jeder beliebigen anderen Kammer fließen, ohne dabei durch die dritte Kammer hindurch fließen zu müssen. Ein Bedarf für eine Ausgleichsströmung entsteht immer dann, wenn bezogen auf eine der Kammern 2.1–2.3 der jeweils zugeführte Volumenstrom des Wärmeträgermediums größer oder kleiner als der jeweils abgeführte Volumenstrom des Wärmeträgermediums ist. Aufgrund des alle Kammern 2.1–2.3 umgebenden Weichenraums wirkt sich eine Ausgleichsströmung durch das Innere 11 des Behälters 10 nicht störend auf die Sammel- oder Verteilerfunktion der nicht an einem Strömungsausgleich beteiligten Kammer oder Kammern aus.
Zu dem gewünschten Effekt der gegenseitigen Nicht-Beeinflussung trägt auch bei, dass an dem Kammergehäuse 20 der untersten Kammer 2.1 die Strömungsdurchlässe 21 nur im Boden 23 und an dem Kammergehäuse 20 der obersten Kammer 2.3 die Strömungsdurchlässe 21' nur in der Decke 24 angebracht sind. Somit muss im Fall einer Ausgleichsströmung zwischen der untersten und der obersten Kammer 2.1 und 2.3 die Ausgleichsströmung außen um die unterste und oberste Kammer 2.1, 2.3 herum fließen, wodurch sie von der mittleren Kammer 2.2 ferngehalten wird und diese in ihrer Funktion nicht stören kann. Dazu haben die Kammergehäuse 20 der untersten und obersten Kammer 2.1 und 2.3 einen ausreichenden axialen Abstand vom Boden 13 beziehungsweise von der Decke 14 des Behälters 10, was eine Widerstandsarme Ausgleichsströmung erlaubt.
Der positive Effekt der gegenseitigen Nicht-Beeinflussung wird auch noch dadurch gefördert, dass die Kammergehäuse 20 der untersten und obersten Kammer 2.1 und 2.3 einen größeren Durchmesser haben als das Kammergehäuse 20 der mittleren Kammer 2.2. In jedem Falle haben aber die Kammergehäuse 20 einen ausreichend großen radialen Abstand von der Umfangswand 12 des Behälters 10, so dass ein geringer Strömungswiderstand bei Ausgleichsströmungen radial außen um die Kammergehäuse 20 herum gewährleistet ist. Das Entstehen von störenden Druckdifferenzen wird so vermieden.
Außer wie in dem gezeigten Beispiel nach den 1–3 dargestellt, kann die Sammler-Verteiler-Einheit 1 auch nur zwei Kammern oder mehr als drei Kammern aufweisen. Die Zahl der Kammern richtet sich nach dem Bedarf, insbesondere nach der Zahl und den gelieferten Wärmeträgermediumtemperaturen der anzuschließenden Wärme- oder Kältequellen und nach der Zahl und den benötigten Wärmeträgermediumtemperaturen der anzuschließenden Wärme- oder Kältekreise.
4 zeigt die Sammler-Verteiler-Einheit 1 aus den 1–3 in einem horizontalen Querschnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV in 3. Der Schnitt verläuft durch die oberste Kammer 2.3 und deren Kammergehäuse 20 mit der Umfangswand 22 und der Decke 24. In der Decke 24 liegen die kreisförmig umlaufend angeordneten Strömungsdurchlässe 21' zur Ermöglichung der Weichenfunktion der Einheit 1. Konzentrisch zu der Umfangswand 22 des Kammergehäuses 20 verläuft die Umfangswand 12 des Behälters 10. Im Hintergrund liegt die hier von innen sichtbare Decke 14 des Behälters 10.
Über den Umfang des Behälters 10 und der Kammer 2.3 verteilt sind die verschiedenen Anschlüsse 3.1 und 3.2 angeordnet, die jeweils in Radialrichtung verlaufen und dichtend durch die Umfangswand 12 des Behälters 10 und die Umfangswand 22 des Kammergehäuses 20 geführt und so mit dem Inneren der Kammer 2.3 strömungsmäßig verbunden sind. Ein Teil der Anschlüsse, hier die Wärmeträgermedium zuführenden Anschlüsse 3.2, weist einen in die Kammer 2.3 hineinragenden Abschnitt 32 auf, was dazu dient, einen unmittelbaren Strömungskurzschluss vom kammerseitigen Ende eines Wärmeträgermedium zuführenden Anschlusses 3.2 (in 4 auch mit KA_Z gekennzeichnet) zu einem Wärmeträgermedium abführenden Anschluss 3.1 (in 4 auch mit KA_A gekennzeichnet) zu vermeiden.
5 schließlich zeigt eine gegenüber der 4 geänderte Ausführung der Sammler-Verteiler-Einheit 1 in gleicher Darstellungsweise wie die 4. Unterschiedlich ist in 5 der in der Kammer 2.3 liegende Abschnitt 32 eines der Wärmeträgermedium zuführenden Anschlüsse 3.2. Hier ist nun das innere Ende des Abschnitts 32 als geschlossenes Ende 33 ausgeführt. Außerdem sind in dem in der Kammer 2.3 liegende Abschnitt 32 des Anschlusses 3.2 viele kleine Auslässe 34 in Form von Bohrungen angebracht. Hierdurch wird das zuströmende Wärmeträgermedium nicht in einem konzentrierten Strahl in die Kammer 2.3 eingeleitet, sondern in viele kleine Strahlen mit verschiedenen Strömungsrichtungen verteilt, was die hydraulische Funktion der Kammer 2.3 und der Einheit 1 insgesamt günstig beeinflusst. Auch die weiteren Kammern 2.1 und 2.2 können entsprechend ausgestaltete Anschlüsse aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Sammler-Verteiler-Einheit
10: Behälter
11: Inneres von 10
12: Umfangswand
13: Boden
14: Decke
2.1, 2.2, 2.3: Kammern (unterste, mittlere, oberste)
20: Kammergehäuse
21: Strömungsdurchlässe in 23
21': Strömungsdurchlässe in 24
22: Umfangswand
23: Boden
24: Decke
3.1: Anschlüsse (abführend)
3.2: Anschlüsse (zuführend)
30: Rohrbogen
30': gerades Rohrstück
31: Anschlussende
32: Abschnitt in Kammer
33: geschlossenes Ende
34: Auslässe in 32

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4442281 C2 [0002]
DE 3914770 C2 [0003]
DE 1919043 A [0004]
DE 4234960 C1 [0005]
DE 4301144 C2 [0006]
DE 19725470 A1 [0007]

Claims

Sammler-Verteiler-Einheit (1) mit hydraulischer Weiche, insbesondere zur Verbindung einer oder mehrerer Wärme- oder Kältequellen mit mehreren Heiz- oder Kühlkreisen, wobei zwischen diesen ein Trägermedium für Wärme oder Kälte zirkuliert, wobei die Einheit (1) einen Behälter (10) aufweist, wobei im Inneren (11) des Behälters (10) wenigstens zwei übereinander liegende Kammern (2.1, 2.2, 2.3) vorgesehen sind, die miteinander in Strömungsverbindung stehen, und wobei Anschlüsse (3.1, 3.2) für Vorlauf und Rücklauf der Wärme- oder Kältequellen und für Vorlauf und Rücklauf der Heiz- oder Kühlkreise an einer Umfangswand (12) des Behälters (10) angeordnet und mit jeweils einer der Kammern (2.1, 2.2, 2.3) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, – dass jede Kammer (2.1, 2.2, 2.3) durch ein eigenes im Inneren (11) des Behälters (10) angeordnetes Kammergehäuse (20) gebildet ist, – dass die Kammergehäuse (20) Abstand zueinander und zu inneren Oberflächen des Behälters (10) aufweisen und – dass jedes Kammergehäuse (20) oberseitig und/oder unterseitig jeweils wenigstens einen Strömungsdurchlass (21, 21') für das Trägermedium aufweist.
Sammler-Verteiler-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) die Grundform eines im Betrieb der Einheit (1) stehenden Zylinders hat und die Kammergehäuse (20) jeweils die Form von flachen Zylindern haben.
Sammler-Verteiler-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammergehäuse (20) jeweils einen flachen oder nach unten gewölbten Boden (23) und eine flache oder nach oben gewölbte Decke (24) aufweisen.
Sammler-Verteiler-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (3.1, 3.2) durch die Umfangswand (12) des Behälters (10) abgedichtet hindurchgeführt und mit jeweils einem der Kammergehäuse (20) an deren Umfangswand (22) verbunden sind.
Sammler-Verteiler-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) einen Schichtenspeicher mit darin temperaturabhängig geschichtetem Trägermedium bildet, dass die Trägermedium abführenden Anschlüsse (3.1) jeweils mit derjenigen Kammer (2.1, 2.2, 2.3) verbunden sind, die in einer der jeweils benötigten Temperatur des abfließenden Trägermediums entsprechenden Höhe im Behälter (10) angeordnet ist und dass die Trägermedium zuführenden Anschlüsse (3.2) jeweils mit derjenigen Kammer (2.1, 2.2, 2.3) verbunden sind, die in einer der jeweiligen Temperatur des zufließenden Trägermediums entsprechenden Höhe im Behälter (10) angeordnet ist.
Sammler-Verteiler-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (10) drei oder mehr Kammer (2.1, 2.2, 2.3) übereinander angeordnet sind.
Sammler-Verteiler-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammergehäuse (20) der untersten Kammer (2.1) seinen Strömungsdurchlass (21) in seinem Boden (23) aufweist, dass das Kammergehäuse (20) der obersten Kammer (2.3) seinen Strömungsdurchlass (21') in seiner Decke (24) aufweist und dass das Kammergehäuse (20) jeder zwischen der untersten Kammer (2.1) und der obersten Kammer (2.3) liegenden weiteren Kammer (2.2) sowohl in seinem Boden (23) als auch in seiner Decke (24) jeweils einen Strömungsdurchlass (21, 21') aufweist.
Sammler-Verteiler-Einheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammergehäuse (20) der untersten Kammer (2.1) und das Kammergehäuse (20) der obersten Kammer (2.3) einen gleich großen ersten Außendurchmesser aufweisen und dass das Kammergehäuse (20) jeder zwischen der untersten Kammer (2.1) und der obersten Kammer (2.3) liegenden weiteren Kammer (2.2) einen zweiten Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der erste Außendurchmesser ist.
Sammler-Verteiler-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsdurchlass (21, 21') jeweils durch einen Kranz von in Umfangsrichtung des jeweiligen Kammergehäuses (20) aneinandergereihten Öffnungen gebildet ist.
Sammler-Verteiler-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (3.1, 3.2) in ihrem außerhalb des Behälters (10) liegenden Teil als nach oben oder nach unten weisende Rohrbögen (30) mit je einem in einer horizontalen Ebene liegenden Anschlussende (31), vorzugsweise Anschlussflansch, ausgebildet sind.
Sammler-Verteiler-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Anschluss (3.2), der Trägermedium in eine der Kammern (2.1, 2.2, 2.3) einleitet, einen in die zugehörigen Kammer (2.1, 2.2, 2.3) hineinragenden Abschnitt (32) aufweist, der an seinem Ende (33) verschlossen und an seinem Umfang mit mehreren düsenartigen Auslässen (34) versehen ist.