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Die
Erfindung betrifft eine Baueinheit für eine Kompaktheizungsanlage,
insbesondere für
eine Gastherme mit zwei Heizkreisen, einem für die Raumheizung und einem
für die
Warmwasserbereitung.
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Baueinheiten
dieser Art werden heutzutage vermehrt in Kompaktheizungsanlagen,
insbesondere in Gasthermen oder Heizungsunits eingebaut. Sie umfassen
neben dem Kreiselpumpenaggregat in der Regel weitere Bauteile, wie
beispielsweise Luftabscheider, Sicherheitsventil, Umschaltventil
und dergleichen. Sie werden als Baueinheit, d. h. als Einbau- und
Montageeinheit konzipiert, so daß eine einfache und platzsparende
Anordnung innerhalb der Heizungsanlage gewährleistet ist. Darüberhinaus
ist eine solche Baueinheit montage- und wartungsfreundlich, da nur
an wenigen zentralen Stellen die Zugänglichkeit zu dem sonst engen
Einbauraum gewährleistet
sein muß und
im übrigen
im Reparaturfall die Baueinheit komplett ausgetauscht und werkseitig oder
anderenorts vom Spezialisten überholt
und einer Wiederverwendung zugeführt
werden kann.
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Eine
solche Baueinheit ist beispielsweise aus
EP 0 460 399 A2 bekannt.
Diese bekannte Baueinheit ist für
eine Gastherme vorgesehen, die zwei Heizkreise beinhaltet, und zwar
einen für
die Warmwasserbereitung und einen für die Raumheizung, die beide
durch einen gemeinsamen gasbeheizten Primärwärmetauscher mit Wärme versorgt
werden. Diese bekannte Baueinheit ist zur Montage im Vorlauf des
Primärwärmetauschers
vorgesehen und weist demgemäß einen
an diesen Vorlauf anschließenden Saugstutzen
und zwei Druckstutzen auf, die an die beiden Heizkreise angeschlossen
sind. Weiterhin weist diese Baueinheit einen Luftabscheider auf,
der an eine Rückströmkammer
angeschlossen ist, durch welche die Rücklaufleitungen der Heizkreise
durch die Baueinheit geführt
sind. Darüberhinaus
ist bei dieser bekannten Baueinheit eine Umschaltklappe zwischen
dem Pumpenausgang und den beiden Druckstutzen vorgesehen, die in
Abhängigkeit
der Drehrichtung des Kreiselrades selbsttätig gesteuert ist.
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Eine
solche aus
EP 0 460
399 A2 bekannte Baueinheit hat sich grundsätzlich bewährt, kann
jedoch in besonderen Fällen
zu Problemen führen.
So ist die Schaltkraft auf die Umschaltklappe nicht sehr hoch, was
schon bei geringen Verschmutzungen im System dazu führen kann,
daß diese
nicht mehr zuverlässig
schaltet. Die Drehrichtungsumkehr des Kreiselrades bedingt zudem,
daß zumindest
in einer Drehrichtung mit deutlich schlechterem Wirkungsgrad als üblich gefördert wird.
Auch das nochmalige Durchführen
der Rücklaufströme durch
die Baueinheit zum Zwecke der Entlüftung bedingt eine zusätzliche
Verrohrung in diesem Bereich, wodurch der Montageaufwand erhöht wird.
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Vor
diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine gattungsgemäße Baueinheit
für eine
Kompaktheizungsanlage so auszubilden, daß die vorerwähnten Nachteile
vermieden werden und daß eine
einerseits äußerst kompakte, andererseits
jedoch gut montier- und demontierbare Baueinheit geschaffen wird,
die über
lange Zeit mit geringem Wartungsaufwand zuverlässig betreibbar und darüberhinaus
kostengünstig
in der Herstellung ist.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
die in Anspruch 1 aufgeführten
Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie
in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
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Ein
wesentliches konstruktives Merkmal der Erfindung liegt darin, daß zum einen
neben dem Luftabscheider auch ein Schmutzabscheider vorgesehen ist,
der die innerhalb eines Förderstromes
umgewälzten
Ablagerungen aus dem Kreislauf entfernt und somit zur Betriebssicherheit
des gesamten Systems beiträgt,
und der darüberhinaus
mit einem Luftabscheider in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet
ist, das lageorientiert angeordnet ist. Und zwar muß dieses
den Schmutzabscheider und den Luftabscheider aufweisende Gehäuse im wesentlichen
vertikal angeordnet sein, so daß die
Luft nach oben und der Schmutz nach unten entweichen kann. Eine
solche vertikale Anordnung in einem gemeinsamen Gehäuse ist
darüberhinaus
besonders günstig,
da auch die Hauptleitungen in diesem Bereich, beispielsweise einer
Gastherme, in gleicher Richtung verlaufen, wodurch nur wenig Einbauraum
beansprucht wird. Darüberhinaus
ergibt sich nahezu zwangsläufig
an der Ober- und Unterseite dieses Gehäuses auch in Einbaulage ein
Freiraum, der oben zum Aufsetzen eines Schnellentlüfters und
unten dazu nutzbar ist, den Schmutzsammelbehälter auch in Einbaulage zugänglich zu
halten. Konstruktiv ist die erfindungsgemäße Baueinheit darüberhinaus
zur Eingliederung in den Rücklauf
vorgesehen, was zu einer geringeren thermischen Beanspruchung der
Bauteile führt
und darüberhinaus
weniger anfällig
für kavitationsbedingte
Geräuschentwicklungen
ist.
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Besonders
kompakt ist die Baueinheit dadurch, daß das Schaltorgan im Bereich
zwischen Schmutzabscheider und Luftabscheider angeordnet wird, wobei
gemäß der vorliegenden
Erfindung zweckmäßigerweise
nicht beide Heizkreisläufe
durch Schmutz- und Luftabscheider geführt werden, sondern nur der
für die
Raumheizung vorgesehene Heizkreis durch den Schmutzabscheider und
beide Heizkreise oder einer dieser Heizkreise durch den Luftabscheider.
Da beide Heizkreisläufe
zumindest im Bereich des Primärwärmetauschers
vereint sind, genügt
die Abscheidung von Luft und Schmutz in nur einem Kreislauf. Dabei
ist es zweckmäßig, den Schmutzabscheider
im Rücklauf
des Heizkreises für die
Raumheizung anzuordnen, da in diesem Bereich schon erfahrungsgemäß am häufigsten
Schmutz anfällt.
Um zu verhindern, daß dieser
Schmutz in den Bereich des Schaltorganes oder der Pumpe gelangt, wird
der Schmutzabscheider zweckmäßigerweise davor
angeordnet. Demgemäß wird der
zum Heizkreis für
die Raumheizung führende
Saugstutzen vorteilhaft Schmutzabscheider seitlich anschließen.
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Der
das Schaltorgan im Bereich zwischen Schmutz- und Luflabscheider
angeordnet ist, ist es zweckmäßig, den
zweiten Saugstutzen, der zum Heizkreis für die Warmwasserbereitung führt, im
Bereich dieses Schaltorgans anschließen zu lassen. Bei einer solchen
Anordnung ist gewährleistet,
daß das aus
beiden Heizkreisen rückströmende Wasser
noch dem Luftabscheider zugeführt
wird, bevor es das Pumpenaggregat erreicht. Eine Luftabscheidung
beider Kreisläufe
kann zweckmäßig sein,
gleichwohl es grundsätzlich
ausreicht, einen Kreislauf, nämlich
den Heizkreislauf für
die Raumheizung zu entlüften.
Die zusätzliche
Entlüftung
des Heizkreises für
die Warmwasserbereitung durch den Luftabscheider ist insbesondere
deshalb von Vorteil, weil eine vom Betrieb der Raumheizung unabhängige Entlüftung gewährleistet
wird. Eine solche Konstellation ergibt sich beispielsweise im Sommer,
wenn die Raumheizung abgeschaltet ist und die Anlage lediglich zur
Warmwasserbereitung dient.
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Die
seitliche Anordnung der Saugstutzen an dem den Schmutzabscheider
und den Luftabscheider aufnehmenden Gehäuse ist deshalb so vorteilhaft,
weil dort eine gute Zugänglichkeit
der Anschlüsse
gegeben ist. Bei einer Gastherme beispielsweise wird die Baueinheit üblicherweise
so montiert, daß die
freie Stirnseite des Motors nach vorne weist, während die eigentliche Pumpe
und die dahinterliegenden Bauteile zwischen der Montagewand und
dem Motor angeordnet sind. Dieser Bereich ist eng und nur schwer
zugänglich.
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Gemäß der Erfindung
ist das Schaltorgan als Schaltklappe ausgebildet. Um ausreichend
hohe Schaltkräfte
und damit eine zuverlässige
Funktion zu gewährleisten,
ist ein Elektromagnet zur Steuerung der Schaltklappe in die Baueinheit
integriert. Neben der hohen Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit
einer solchen elektromagnetisch betätigten Schaltklappe, die im übrigen lageunabhängig eingebaut
werden kann, ermöglicht
diese darüberhinaus
den Betrieb der Pumpe mit hohem Wirkungsgrad, da eine Drehrichtungsumkehr
nicht erforderlich ist.
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Da
Schmutz- und Luftabscheider in einem gemeinsamen Gehäuse im wesentlichen
in vertikaler Einbaulage angeordnet sind, ist es zweckmäßig, daß das Kreiselpumpenaggregat
neben dem Luftabscheider angeordnet ist, da dann nämlich die
aus dem Luftabscheider austretende Flüssigkeit auf kürzestem
Wege der Pumpe zugeführt
werden kann.
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Zweckmäßigerweise
ist der Schmutzabscheider als Zyklonabscheider ausgebildet, wobei ein
abnehmbares Gefäß an der
Unterseites des Gehäuses
vorgesehen sein sollte, in dem sich der Schmutz sammelt und das
entleerbar ist.
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Der
Luftabscheider hingegen wird vorteilhaft als Schwerkraftabscheider
ausgebildet, so daß die Anordnung
des Luftabscheiders am oberen Ende des gemeinsamen Gehäuses seine
Funktion unterstützt
und sich nur kurze Strömungswege
innerhalb der Baueinheit ergeben.
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Die
Verbindung zwischen Saugmund der Pumpe und Luftabscheider kann durch
eine etwa radial angeordnete Öffnung
des Luftabscheiders gebildet sein, die im Sauganschluß der Pumpe
mündet. Das
gemeinsame Gehäuse,
in dem Schmutzabscheider und Luftabscheider sowie auch noch das Schaltorgan
angeordnet sind, ermöglicht
eine extrem raumsparende Konstruktion mit kurzen Strömungswegen.
In dem gemeinsamen Gehäuse
können
weitere Anschlüsse
vorgesehen sein, beispielsweise zur Aufnahme eines Überströmventils
und zur Aufnahme eines Überdruckventils.
Der Anschluß für das Überströmventil
wird mit der Vorlaufleitung des Kessels verbunden. Das Überdruckventil
mündet
entweder ins Freie oder wird über
einen Schlauch einer Abflußleitung
oder einem Sammelgefäß zugeführt.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
stark vereinfachter Darstellung ein Schaltbild einer Gastherme mit
einer ersten Ausführung
der erfindungsgemäßen Baueinheit,
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2 eine
perspektivische Ansicht der Baueinheit nach 1,
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3 eine
perspektivische Ansicht wie 2, jedoch
aus entgegengesetzter Richtung,
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4 eine
perspektivische Ansicht gemäß 2 mit
im Längsschnitt
dargestellten Schmutz- und Luftabscheider,
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Die
in 1 dargestellte Heizungsanlage besteht im wesentlichen
aus einem gasbeheizten Primärwärmetauscher 1,
einem Sekundärwärmetauscher 2 für die Warmwasserbereitung
und einem Sekundärwärmetauscher 3 für die Raumheizung
(Heizkörper).
Die Sekundärwärmetauscher 2, 3 bilden
wesentliche Bestandteile von Heizkreisläufen, die im Bereich des Primärwärmetauschers 1 zusammengeführt sind
und über
eine Baueinheit 4 gesteuert und umgewälzt werden.
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Die
Baueinheit 4 ist in den 2 bis 4 im
einzelnen dargestellt und beinhaltet ein Kreiselpumpenaggregat mit
einem elektrischen Antriebsmotor 5 und einer davon angetriebenen
Kreiselpumpe 6, die über
einen Flansch 7 fest mit dem Elektromotor 5 verbunden
ist. Darüberhinaus
beinhaltet die Baueinheit 4 einen Schmutzabscheider 8 und
einen Luftabscheider 9 sowie ein Schaltorgan 10 in
Form einer elektromagnetisch gesteuerten Schaltklappe.
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Die
Funktion einer solchen Heizungsanlage ist an sich bekannt. Im reinen
Raumheizungsbetrieb wird Flüssigkeit
im Primärwärmetauscher 1 (Kessel) beispielsweise
durch das Verbrennen von Gas erhitzt. Die Flüssigkeit gelangt über ein
Rohrleitungssystem zu Heizkörpern
für die
Raumheizung, die in 1 als Sekundärwärmetauscher 3 dargestellt sind.
Das aus den Heizkörpern
zurücklaufende
abgekühlte
Wasser gelangt in der Baueinheit 4 zunächst in einen Schmutzabscheider 8,
dann in einen Luftabscheider 9 und schließlich durch
die Pumpe 6 wieder in den Primärwärmetauscher 1 zur
Aufheizung. Der Sekundärwärmetauscher 2 für die Warmwasserbereitung
ist dabei außer
Funktion, die in der Baueinheit 4 mündende Rücklaufleitung ist durch die
Schaltklappe 10, die in dieser Stellung federkraftbeaufschlagt ist,
abgesperrt.
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Wenn
an einer Zapfstelle 11 Wasser entnommen wird, so wird dies
durch eine entsprechende Sensorik erkannt und die Klappe 10 entgegen
Federkraft mit Hilfe eines Elektromagneten 12 umgesteuert.
Je nach Ausgestaltung der Klappe 10 erfolgt dann eine Umschaltung
auf den Heizkreis für
die Warmwasserbereitung bzw. eine Zuschaltung desselben. Dann gelangt
aus dem Sekundärwärmetauscher 2 rücklaufendes
Wasser durch die geöffnete Klappe 10 in
den darüberliegenden
Luftabscheider 9, dann zur Pumpe 6 und von dort
zum Primärwärmetauscher 1 und
wieder zum Sekundärwärmetauscher 2,
in dem das zur Entnahme vorgesehene Wasser gewärmt wird.
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Der
konstruktive Aufbau der Baueinheit 4 ergibt sich insbesondere
aus den Darstellungen nach den 2 bis 4.
Der Elektromotor weist, wie bei Pumpenaggregaten dieser Art üblich, ein
im wesentlichen zylindrisches Gehäuse mit seitlich aufgesetztem
Klemmenkasten 13 auf, in dem das elektrische Anschlußkabel angeklemmt
ist. Über
den Flansch 7 ist die Kreiselpumpe 6 mit dem Elektromotor
befestigt. Die Kreiselpumpe weist einen etwa tangential angeordneten
Druckstutzen 14 auf sowie auf der dem Motor 5 abgewandeten
Seite einen koaxial zur Laufradachse angeordneten Saugmund. Der
Sauganschluß des
Pumpengehäuses
ist verlängert
und mündet
etwa tangential in dem dort zylindrisch ausgebildeten Luftabscheider 9.
Der Luftabscheider ist an seiner Oberseite durch einen aufgeschraubten und
mittels einer Dichtung abgedichteten Deckel 15 abgeschlossen,
der eine zentrale Öffnung 16 aufweist,
die zur Aufnahme eines an sich bekannten Schnellentlüfters vorgesehen
ist. Der Luftabscheider 9 ist als kombinierter Flieh- und Schwerkraftabscheider
ausgebildet. Die aus einem zentralen inneren Rohr 17 ausströmende Flüssigkeit
wird um 180° umgelenkt,
um dann in den Sauganschluß der
Pumpe 6 zu strömen.
Während
dieses Umlenkvorganges wird die Luft nach oben abgeschieden, wo
sie durch den Schnellentlüfter
ins Freie entweicht.
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Das
innere Rohr 17 mündet
in einer unter dem Luftabscheider 9 vorgesehenen Kammer 18,
in der die Schaltklappe 10 geführt ist. In dieser Kammer 18 mündet ein
Saugstutzen 19, der zum Anschluß der Rücklaufleitung des Sekundärwärmetauschers 2 vorgesehen
ist. Das in der Kammer 18 mündende freie Ende des Saugstutzens 19 wird
durch die Kraft einer Feder 20 verschlossen, die in einem
seitlichen Gehäuseteil
einen Hebel 21 beaufschlagt, dessen anderes Ende die Schaltklappe 10 bildet
bzw. diese kraftbeaufschlagt und der druckdicht durch eine elastische
Wand 22 geführt
ist. An der der Feder 20 abgewandten Seite ist der Hebel 21 durch
den Elektromagneten 12 beaufschlagt, der bei Betätigung den Hebel
entgegen der Kraft der Feder 20 bewegt und die Klappe 10 derart
bewegt, daß der
Saugstutzen 19 mit der Kammer 18 verbunden wird.
In dieser Stellung ist ein ebenfalls in die Kammer 18 mündender Kanal 24 verschlossen
oder gedrosselt.
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Dieser
Kanal 24 verbindet ein Innenrohr 25 des unter
der Kammer 18 achsgleich zum Luftabscheider 9 angeordneten
Schmutzabscheiders 8 mit der Kammer 18. Der Schmutzabscheider 8 weist
ein im wesentlichen zylindrisches Außengehäuse ähnlich dem des Luftabscheiders 9 auf,
das nach unten hin offen ausgebildet und durch einen aufschraubbaren
becherförmigen
Behälter 25 abschließbar ist.
Der Schmutzabscheider 8 ist als Zyklonabscheider ausgebildet,
demgemäß ist in
der zylindrischen Seitenwand etwa tangential eine Eintrittsöffnung vorgesehen,
die als Saugstutzen 26 der Baueinheit 4 ausgebildet
ist und die zum Anschluß der
vom Sekundärwärmetauscher 3 kommenden
Rücklaufleitung
vorgesehen ist.
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Bei
der anhand der 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsform
wird das im wesentlichen zylindrische Gehäuse von Schmutzabscheider 8 und Luftabscheider 9 durch
das die Kammer 18 umgebende Gehäuse unterbrochen, wobei das
gesamte gemeinsame Gehäuse,
das auch das Pumpengehäuse
umfaßt,
einstückig
ausgebildet und vertikal und quer zur Laufradachse angeordnet ist.
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An
die Kammer 18 schließt
seitlich (in 4 auf der linken Seite) ein
Hilfsstutzen 27 an, in dem ein nicht im einzelnen dargestelltes Überdruckventil 28 eingeschraubt
ist, dessen Ausgang ins Freie mündet oder über einen
Schlauch abführbar
ist.
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Weiterhin
mündet
rückseitig
(s. 3) etwa parallel zur Laufradachse ein weiterer
Hilfsstutzen 29, der über
ein nicht dargestelltes Überströmventil ebenfalls
mit der Kammer 18 verbunden ist. Dieser Hilfsstutzen 29 ist
zur Verbindung mit einer vom Vorlauf des Primärwärmetauschers 1 kommenden
Leitung vorgesehen. Das Überströmventil,
dessen Funktionsweise und Einsatz an sich bekannt (Schutz für Kessel)
sind, ist einstellbar. Hierzu ist seitlich am Schmutzabscheider 8 eine
Zugangsöffnung 30 vorgesehen,
in die ein Werkzeug einführbar
ist, mit der die Einstellung vorgenommen werden kann.
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Die
vorbeschriebene Ausführungsform
weist ein bis auf Deckel, Behälter
und sonstige bewegliche Teile einstückiges, aus Spritzguß gefertigtes
Gehäuse
auf, des insbesondere in der Großserie kostengünstig zu
fertigen ist und einen sehr kompakten Aufbau ermöglicht.
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- 1
- Primärwärmetauscher
- 2
- Sekundärwärmetauscher
für Warmwasserbereitung
- 3
- Sekundärwärmetauscher
für Raumheizung
- 4
- Baueinheit
nach 1 bis 4
- 5
- Elektromotor
- 6
- Kreiselpumpe
- 7
- Flansch
- 8
- Schmutzabscheider
- 9
- Luftabscheider
- 10
- Schaltklappe
- 11
- Zapfstelle
- 12
- Elektromagnet
- 13
- Klemmenkasten
- 14
- Druckstutzen
- 15
- Deckel
- 16
- Öffnung
- 17
- Inneres
Rohr
- 18
- Kammer
- 19
- Saugstutzen
für Warmwasserkreis
- 20
- Feder
- 21
- Hebel
- 22
- Wand
- 23
- Inneres
Rohr
- 24
- Kanal
- 25
- Behälter
- 26
- Saugstutzen
für Raumheizungskreis
- 27
- Hilfsstutzen
- 27
- Hilfsstutzen
- 28
- Überdruckventil
- 29
- Hilfsstutzen
- 30
- Zugangsöffnung