DE3106822C2

DE3106822C2 - Verteilungsrohr

Info

Publication number: DE3106822C2
Application number: DE19813106822
Authority: DE
Inventors: Hans 7614 Gengenbach Schneekloth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-24
Filing date: 1981-02-24
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE3106822A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verteilungsrohr, insbesondere für gas- bzw. dampfförmige und/oder flüssige Medien, welches einseitig verschlossen ist und Queröffnungen aufweist.

Ein derartiges Verteilungsrohr ist aus der US-PS 07 842 bekannt. Da über die Länge des Rohres der Druck abfällt, ergibt sich an den Queröffnungen bzw. den einzelnen Auslassen eine unterschiedliche Verteilung des geförderten Mediums.

Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verteilungsrohr der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das auch bei größerer Länge eine weitestgehend gleichmäßige Verteilung von Medien ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verteilungsrohr dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Queröffnungen in der — bei Druckbeaufschlagung vom offenen Ende her entstehenden — Strömungsrichtung zunimmt und in der —bei Sogbeaufschlagung vom offenen Ende her entstehenden — Strömungsrichtung abnimmt.

Zwar ist aus dem DE-GM 19 91281 bereits ein Axialsammler und -verteiler bekannt, mit dem auch eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Mediums angestrebt wird. Dabei sind jedoch in dessen Längsrichtung Abschnitte unterschiedlicher Querschnitte vorgesehen, während die Erfindung in vorteilhafter Weise einen Verteiler mit im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt ermöglicht

Zweckmäßigerweise können wenigstens zwei Gruppen verschieden großer Queröffnungen in Längsrichtung hintereinander vorgesehen sein, wobei die Queröffnungen einer Gruppe untereinander jeweils gleich sind. Durch diese Maßnahme wird die Herstellung des Verteilungsrohres und insbesondere die der Queröffnungen vereinfacht Dennoch ist eine weitgehende Anpassung der Durchtrittsquerschnitte der Queröffnungen an den dort jeweils herrschenden Druck vorhanden. Dabei kann die Gesamtfläche der Queröffnungen der Größe der Querschnittfläche des Verteilungsrohres bzw. dem lichten Querschnitt seiner Einbzw. Austrittsöffnung entsprechen. Dabei kann das Verteilungsrohr zweckmäßigerweise einen kreisförmigen Querschnitt haben und die Queröffnungen können Bohrungen sein, die besonders einfach herstellbar sind. Eine Variante der Erfindung von eigener schutzwürdiger Bedeutung kann darin bestehen, daß wenigstens ein Teil der Queröffnungen in dem Verteilungsrohr, bzw. alle Queröffnungen, zu einem Schlitz verbunden sind, dessen lichte Weite bei abnehmendem Druck zunimmt. Auch hierbei kann die gesamte Durchtrittsfläche des Schlitzes der Querschnittsfläche des Verteilungs-ohres entsprechen. Diese Ausführungsform kann herstellungstechnisch vorteilhaft sein und bietet eine kontinuierliche, praktisch unterbrechungslose gleichmäßige Verteilung eines Mediums.

Das erfindungsgemäße Verteilungsrohr kann für den Einsatz innerhalb eines Rippenheizkörpers für jede Rippe wenigstens eine Queröffnung, für breite Rippen ggf. zwei am Umfang des Verteilungsrohres gegeneinander versei zte, vorzugsweise auf der selben Umfangslinie liegende Queröffnungen aufweisen. Insbesondere bei Dampfheizungen besteht nämlich das Problem, die einzelnen Heizkörper möglichst gleichmäßig zu erwärmen. Durch die vorerwähnte Anordnung kann in diesem Anwendungsfall eine gleichmäßig« Erwärmung erzielt werden. Auch bei relativ geringem Dampfdruck, wie er bei gedrosselten Heizkörpern entsteht, tritt erfindungsgemäß an den weiter wegliegenden Queröffnungen etwa gleich viel Dampf aus, wie an den dem Dampfeintritt näheren Queröffnungen, so daß die gewünschte gleichmäßige Erwärmung aller Heizkörperrippen erfolgt. Dabei kann das Verteilungsrohr im unteren Bereich des Heizkörpers angeordnet sein, damit der Dampf aus den Queröffnungen nach oben steigt und so die Heizkörperrippen auch in physikalisch günstiger Weise von unten nach oben und somit wiederum entsprechend gleichmäßig erwärmt, während kondensierendes Wasser innerhalb der Rippen von oben nach unten wieder ablaufen kann.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen aufgeführt.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Heizkörper mit mehreren parallelen Rippen, in deren unterem Bereich ein Verteilungsrohr angeordnet ist,

F i g. 2 in schematisierter Darstellung einen Längsschnitt durch einen Warmwasserbereiter mit einem Heizkörpereinsatz mit erfindungsgemäßem Dampfverteilungsrohr,
F i g. 3 in vergrößertem Maßstab ein Verteilungsrohr

mit als Bohrungen ausgebildeten Queröffnungen, die gruppenweise innerhalb einer Gruppe gleiche Größe haben, aber von Gruppe zu Gruppe in Strömungsrichtung in ihrem Durchmesser zu bzw. abnehmen,

F i g. 4 ein Verteilungsrohr mit zu einem sich konisch erweiternden Schlitz verbundenen Queröffnungen,

Fig.5 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Wasservorratsbehälters mit angeschlossener Pumpe zum Entleeren des Behälters und

Fig.6 einen Querschnitt eines Verteilungsrohres gemäß F i g. 5.

Gemäß Fig. 1 ist ein Verteilungsroh;· 3 als eine Anwendungsmöglichkeit innerhalb eines im ganzen mit 1 bezeichneten Heizkörpers für eine Dampfheizung eingebaut Dieser Heizkörper 1 hat mehrere parallele !5 Heizkörperrippen 2, die bei einem Heizregister für einen Lufterhitzer auch als Rippenrohre ausgebildet sein können. Im unteren Bereich befindet sich im Inneren des Heizkörpers 1 das Verteilungsrohr 3, das Queröffnungen 4'für das Austreten von Dampf aus dem Verteilungsrohr 3 in die einzelnen Heizkörperrippen 2 oder Rohre hat. Die Größe der Queröffnungen 4 an dem Verteilungsrohr 3 nimmt vom Dampfeintritt 5 aus in Strömungsrichtung (Pf ί) zu. Dadurch wird ausgeglichen, daß im Verlauf des Dampfverteilungsrohres ein Druckabfall auftritt, der sonst dazu führen würde, daß an den in Strömungsrichtung hinteren Queröffnungen 4 weniger oder bei gedrosselter Heizung kein Dampf mehr austritt, so daß die letzten Rippen 2 des Heizkörpers weniger oder gar nicht warm würden. Die Größe der Austritts-Queröffnungen 4 nimmt dabei im Verhältnis des Druckabfalles innerhalb des Verteilungsrohres 3 zu. Die Größe der Queröffnungen 4 ist also umgekehrt proportional dem jeweiligen Druck bei einer Queröffnung 4 innerhalb des Verteilungsrohres 3.

Für eine vereinfachte Herstellung können wenigstens zwei, beispielsweise drei Gruppen von verschieden großen Austritts-Queröffnungen 4 in Längsrichtung hintereinander vorgesehen werden, wobei die Öffnungen einer Gruppe untereinander jeweils gleich sind, in Richtung des Druckabfalles gesehen die zweite Gruppe jedoch größere Öffnungen als die erste Gruppe aufweist usw. Auch die Anzahl der gleichgroßen Öffnungen einer Gruppe kann gegebenenfalls variieren. Dabei ist jedenfalls die Gesamtfläche aller einzelnen Queröffnungen 4 des Verteilungsrohres 3 gleich der Größe der lichten Querschnittsfläche des Verteilungsrohres 3 selbst. Dieses hat im Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt, und auch die Öffnungen 4 sind als Bohrungen ausgeführt. Falls die Rippen 2 sehr breit sind, können gegebenenfalls am Umfang des Verteilungsrohres bei jeder Rippe auch wenigstens zwei Öffnungen 4 gegeneinander versetzt vorgesehen werden.

Der Außenquerschnitt des Verteilungsrohres 3 ist gleich oder kleiner der lichten Weite des Anschlußstopfens 6 des Heizkörpers 1, so daß die Montage dieses Rohres sehr einfach ist.

An der Unterseite des Verteilungsrohres sind Abflußöffnungen 7 für Kondensat vorgesehen, welches sich im Verteilungsrohr 3 eventuell bildet. Der Heizkörper selbst hat einen Kondensatablauf 8.

In Fig.2 ist ein etwas anderer Anwendungsfall gezeigt, wobei ein Heizkörper als glatter Heizeinsatz 10 für einen Warmwasserbereiter 11 ausgebildet ist, in b5 dessen Längsrichtung das Verteilungsrohr 3 oberhalb des Kondensatabflusses (Pf 2) angeordnet ist. In diesem Falle ergibt sich durch die Ausbildung des Verteilungsrohres 3 mit den Queröffnungen 4 wiederum eine sehr gleichmäßige Erwärmung des Heizkörpers bzw. des Heizeinsatzes 10, was zu einer entsprechend gleichmäßigen Erwärmung innerhalb des W-armwasserbereiters 11 führt. Eine übermäßige Wärmebelastung insbesondere im Eintrittsbereich, wie sie bei einer Heizschlange auftritt, wird vermieden. Dennoch ergibt sich eine weitgehend gleichmäßige Erwärmung des gesamten Wassers innerhalb des Warmwasserbereiters 11, selbst wenn diese Erwärmung auf einem niedrigen Temperaturniveau erfolgt. Dabei hat der Heizeinsatz 10 vom Dampfeintritt 5 her und vom Kondensatabfluß 8 aus, die beide auf der gleichen Seite liegen, eine in das Innere des Warmwasserbereiters aufsteigende Steigung von etwa 2%.

Durch die Berücksichtigung des Druckabfalles in dem Verteilungsrohr mit Hilfe entsprechend zunehmender Austrittsöffnungen kann gewissermaßen eine Dampfdusche in den Heizkörpern 1 oder 10 erzeugt werden, die zu einer sehr gleichmäßigen Erwärmung führt. Dabei können die Heizkörpertemperaturen beliebig gewählt werden und z. B. weniger als 30° oder mehr als 95° haben. Es ist also eine schnelle Aufheizung möglich, was z. B. bei Wochenendhäusern, Versammlungsstätten, Schwimmbädern und dgl. wesentlich ist. Dennoch besteht bei Frost keine Gefahr durch Wasserschäden, so daß die Heizung auch im Winter z. B. bei längerer Abwesenheit außer Betrieb gesetzt werden kann, was zu entsprechenden Brennstoffeinsparungen führt. Durch die Anordnung des Verteilungsrohres im unteren Bereich wird auch bei Lufterhitzern mit Außenluftansaugung eine Einfriergefahr praktisch ausgeschlossen, da es keinen kalten Kondensatablauf gibt. In stromerzeugenden Betrieben kann dieses Heizsystem auf einfache Weise durch die Abwärme betrieben werden.

Bei Verwendung dreier Bohrungsgruppen an dem Verteilungsrohr kann beispielsweise die erste bis siebte Bohrung 2,5 mm Durchmesser haben, während die achte bis vierzehnte Bohrung 3,5 mm und die fünfzehnte bis z. B. zwanzigste Bohrung etwa 4 mm Durchmesser haben kann. Dies richtet sich jedoch nach dem Querschnitt der Dampfleitung, dem Dampfdruck und dem verwendeten Verteilungsrohr, wobei auch dessen Werkstoff und Formgebung für den Druckabfall eine Rolle spielen kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 besteht jede Gruppe von gleichen Queröffnungen 4 aus zwei derartigen öffnungen. Die Queröffnungen der ersten Gruppe haben dabei einen Durchmesser von 3 mm, die nächsten einen Durchmesser von 3,5 mm, dann folgt ein Durchmesser von 4 mm, danach folgt 4,5 mm, 5 mm und schließlich ist der Durchmesser der letzten beiden Queröffnungen 4 5,5 mm. Andere Variationen und Anordnungen sind möglich.

Eine Variante kann darin bestehen, daß wenigstens ein Teil der Queröffnungen 4 in dem Verteilungsrohr 3, gemäß Fig.4 beispielsweise alle Queröffnungen, zu einem Schlitz 12 verbunden sind, dessen lichte Weite bei abnehmendem Druck in dem Verteilungsrohr 3 zunimmt. Dabei wird der sich im Ausführungsbeispiel konisch erweiternde Schlitz 12 an der Oberseite des Verteilerrohres 3 angeordnet, so daß bei Einsatz in einer Heizung gemäß Fig. 1 der Dampf nach oben in die einzelnen Heizkörperrippen austreten kann. Die gesamte Durchtrittsfläche des Schlitzes 12 kann dabei wiederum der Querschnittsfläche des Verteilungsrohres 3 entsprechen.

Es sei noch erwähnt, daß mit Hilfe des beschriebenen Verteilungsrohres 3 Heizkörper für eine Schwerkraft-Dampfheizung verwendbar sind, bei der kein Druckerzeuger für die thermische Umwälzung notwendig ist. Vielmehr kann mit Hilfe des Dampfes ein thermischer ^r> Auftrieb erzeugt werden, bei welchem die von dem Dampf erwärmte Luft hochsteigt, während die kalte, schwerere Luft nach unten sinkt. Aufgrund der Ausbildung des Heizkörpers ist dabei auch eine sehr präzise und feine Regelung über Thermostatventile mit ι ο losen Fühlern und Voreinstellungen möglich. Bei dem Schlitz 12 erkennt man noch strichlinierte Querstege, die ggf. zur mechanischen Stabilisierung vorgesehen werden können.

Ein weiterer Anwendungsfall ist in F i g. 5 dargestellt. Hier ist das Verteilungsrohr 3a innerhalb eines Wasservorratsbehälters 20 angeordnet und als Saugrohr mit einer Pumpe 21 verbunden. Hier nehmen bei Verwendung von Queröffnungen 4 diese mit ihrem Durchtrittsquerschnitt vom verschlossenen Ende 22 zum offenen Ende pumpenseitig ab. Dadurch ist praktisch in Umkehrung wie beim Einsatz eines Verteilungsrohres 3 bei einer Heizung eine Anpassung an die im Verlauf des Verteilungsrohres 3a vorhandenen unterschiedlichen Saugdrücke gegeben. Nahe bei der Pumpe 21, wo die Saugleistung besonders groß ist, werden die Queröffnungen 4 kleiner vorgesehen als weiter in Richtung zu dem verschlossenen Ende 22. Bei diesem Anwendungsfall wird bevorzugt ein Schlitz 12 vorgesehen, der an der Unterseite des Verteilungsrohres 3a angeordnet ist. Bei dem Schlitz 12 werden, wie in Fig. 5 und 6 erkennbar, die Längsbegrenzungen des Schlitzes 12 durch etwa radial nach außen gebogene Seitenflanken 22 gebildet.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Anwendungsfall wird auch bei größerer Saugleistung der Pumpe 21 und insbesondere niedrigem Wasserstand innerhalb des Wasservorratsbehälters 20 ein Luftansaugen vermieden, da die Gesamtsaugmenge über die ganze Länge des Verteilungsrohres 3a verteilt wird. Bei Ansaugung über eine einzige, z. B. dem Querschnitt des Verteilungsrohres 3a entsprechende Öffnung würde es dagegen leicht zu einer Trichterbildung im Wasser und einer Luftansaugung kommen. Durch den Einsatz des Verteilungsrohres 3a ist die zur Verfugung stehende Wassermenge bei Vermeidung einer Luftansaugung etwa um den Durchmesser des Verteilungsrohres 3a größer als bei herkömmlichen Anordnungen.

Insbesondere bei Ausbildung des Schlitzes 12 mit Seitenflanken 22 wird dieses Luftansaugen besonders sicher auch bei niedrigem Wasserstand vermieden. In Anbetracht der meist sehr großvolumigen Wasservorratsbehälter 20 z. B. von Wasserversorgungsanlagen ist dadurch eine wesentlich bessere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Volumens gegeben.

Die vorerwähnten Seitenbegrenzungen des Schlitzes 12 durch lappenartige Seitenflanken 22 können dadurch gebildet werden, daß ein Rohr zunächst längsgeschlitzt und danach die freien Längsbegrenzungsseiten entsprechend der Breite und Konizität des Schlitzes (12) nach außen gebogen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verteilungsrohr, insbesondere für gas- bzw. dampfförmige und/oder flüssige Medien, welches einseilig verschlossen ist und Queröffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Queröffnungen (4) in der — bei Druckbeaufschlagung vom offenen Ende her entstehenden — Strömungsrichtung zunimmt und in der — bei Sogbeaufschlagung vom offenen Ende her entstehenden — Strömungsrichtung abnimmt

2. Verteilungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Gruppen verschieden großer Queröffnungen (4) in Längsrichtung hintereinander vorgesehen sind, wobei die Queröffnungen (4) einer Gruppe untereinander jeweils gleich sind.

3. Verteilungsrohr insbesondere nach Anspruch Ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Queröffnungen (4) in dem Verteilungsrohr (3, 3a), vorzugsweise alle Queröffnungen (4) zu einem Schlitz (12) verbunden sind, dessen lichte Weite bei abnehmendem Druck zunimmt

4. Verteilungsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß es für den Einsatz innerhalb eines Rippenheizkörpers für jede Rippe (2) wenigstens eine Queröffnung (4), für breite Rippen (2) gegebenenfalls zwei am Umfang des Verteilungsrohres (3) gegeneinander versetzte, vorzugsweise auf derselben Umfangslinie liegende Queröffnungen (4) aufweist.

5. Verteilungsrohr nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbegrenzungen des Schlitzes (12) etwa radial nach außen weisende Seitenflanken haben.

6. Verteilungsrohr nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Schlitz (12) durch Lappen begrenzt ist, die durch Aufbiegen der Längsbegrenzungen eines Trennschlitzes gebildet werden.