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Dokumentenidentifikation DE202005020183U1 06.04.2006
Titel Kugelhahn, insbesondere für die Verwendung in einem Heizkreislauf, z.B. einer Warmwasserheizungsanlage
Anmelder Watts Industries Deutschland GmbH, 76829 Landau, DE
Vertreter Patentanwälte Möll und Bitterich, 76829 Landau
DE-Aktenzeichen 202005020183
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 06.04.2006
Registration date 02.03.2006
Application date from patent application 24.12.2005
IPC-Hauptklasse F16K 5/06(2006.01)A, F, I, 20051224, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F24D 19/10(2006.01)A, L, I, 20051224, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Kugelhahn, insbesondere zur Verwendung in einem mit einem flüssigen Medium betriebenen Kreislauf einer Wärmeversorgungsanlage, wie zum Beispiel einer Warmwasserheizungsanlage, einer Solaranlage oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Bei der Installation von Heizungsanlagen sind, insbesondere wenn die Heizungsanlage mehrere Kreisläufe umfasst, wie zum Beispiel eine Warmwasserheizungsanlage, eine Fußbodenheizungsanlage sowie eine Brauchwasserbereitungsanlage, gegebenenfalls auch noch eine Solaranlage, für jeden Kreislauf die zur Förderung des Wärmeträgermediums sowie zur Regelung und Überwachung erforderlichen Aggregate vorzusehen.

Um die sehr arbeitsintensive periphere Installation dieser Aggregate und der dazugehörigen Rohrleitungen im Anschluss an einen Wärmeerzeuger, wie zum Beispiel einen Heizkessel, zu erleichtern, ist es bekannt, die für jeweils einen Kreislauf erforderlichen Aggregate wie Umwälzpumpe, Regler, Mischer, Sicherheits- und Absperrorgane sowie Anzeige- und Bedienungselemente in einer werkseitig vormontierten Baugruppe zusammenzufassen (EP 0 561 037 B1). Diese bekannte Baugruppe, die als fertige Installationseinheit angeliefert und montiert werden kann, wird durch ein Gehäuse aus einem wärmedämmenden Kunststoff ergänzt, das die erforderliche Wärmedämmung liefert, zugleich aber auch als Transportverpackung verwendet wird.

In einer solchen Baugruppe liegen die Rohrstränge für Vorlauf und Rücklauf mit den jeweils erforderlichen Aggregaten parallel zueinander in einem gewissen Abstand voneinander, der die handwerkliche Manipulation an den einzelnen Aggregaten gestattet. In diesem Abstand liegen üblicherweise auch die Anschlussleitungen zum Wärmeerzeuger bzw. zu dem jeweiligen Heizkreislauf, die in aller Regel jeweils für sich wärmegedämmt werden.

Um sowohl die Montage von Rohrleitungen als auch deren Wärmedämmung zu erleichtern, sind sogenannte "Speedrohre" bekannt geworden, das sind Rohre, die etwa im Abstand von 40 mm zueinander liegen und bereits werkmäßig von einer Wärmedämmschicht mit insgesamt etwa ovalem Querschnitt umgeben sind. Da dieser Abstand der Rohre voneinander bedeutend geringer ist als der Abstand der Vor- und Rücklaufstränge in einer solchen Baugruppe, ist es erforderlich, die einzelnen Leitungsrohre solcher Speedrohre zum Anschluss an die Stränge der Baugruppe zu spreizen, was handwerkliche Schwierigkeiten bereitet, nicht nur bei der Montage, sondern auch bei der Wärmedämmung.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, um die Überbrückung der Differenzen im Abstand der Rohrstränge innerhalb der Baugruppe und im Anschluss zu den weiterführenden Leitungen zu erleichtern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.

Ein insbesondere zur Verwendung in einer solchen Vorrichtung geeigneter Kugelhahn ist Gegenstand des Schutzanspruchs 2.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Grundgedanke der Erfindung wird darin gesehen, den für die Überbrückung des seitlichen Abstandes zwischen den Rohrsträngen in der Baugruppe und den Leitungsrohren der weiterführenden Leitungen dadurch zu überbrücken, dass der Seitenversatz in das in jeder Leitung in der Baugruppe ohnehin erforderliche Absperrorgan, nämlich einen zweckmäßig mit Rückschlagorgan ausgerüsteten Kugelhahn zu integrieren. Dadurch können Rohrleitungen, in denen die Leitungsrohre in einem geringeren Abstand voneinander liegen als die Rohrstränge in der Baugruppe unmittelbar an diese angeschlossen werden, was die Montagearbeiten entscheidend vereinfacht.

Bei der Ausbildung des zur Verwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 1 vorgeschlagenen Kugelhahns greift die Erfindung zurück auf ein in der älteren Gebrauchsmusteranmeldung 20 2005 001 278.5 vorgeschlagenes Kugelventil, bei dem das Kugelküken als Hohlkugel ausgebildet ist, innerhalb welcher ein Rückschlagorgan mit einem unter Federspannung stehenden Verschlussorgan vorgesehen ist. Dieses Hohlkugelventil wird allerdings geradlinig durchströmt, d. h. die Auslauföffnung befindet sich genau gegenüber der Einlauföffnung.

Erfindungsgemäß wird die Umlenkung der Flüssigkeitsströmung innerhalb des Hahngehäuses, die zur Überbrückung des Seitenversatzes notwendig ist, dadurch ermöglicht, dass in der Wand des als Hohlkugel ausgebildeten Kugelkükens eine Bohrung vorgesehen ist, die mit der Auslaufbohrung des Kugelhahns in einer eine Strömung des Mediums ermöglichenden Verbindung steht. Die Umströmung des Kugelkükens kann dadurch erleichtert bzw. verbessert werden, dass das Hahngehäuse im Bereich der größten Ausdehnung des Kugelkükens radial erweitert ist.

Hier greift die Erfindung teilweise zurück auf einen bekannten Kugelhahn, bei dem das massive Kugelküken neben der zentralen, die Durchgangsöffnung bildenden Bohrung eine weitere, rechtwinklig dazu verlaufende Bohrung aufweist und bei dem an dem Hahngehäuse ein rechtwinklig zur Längsachse des Kugelhahns verlaufender Anschlussstutzen vorgesehen ist, mit dessen Durchgangsöffnung die Bohrung in dem Kugelküken in eine Strömung des Mediums ermöglichende Verbindung steht (DE 298 17 522 U1). Auch hier wurde schon vorgeschlagen, das Hahngehäuse im Bereich der größten Ausdehnung des Kugelkükens radial zu erweitern, um eine bessere Umströmung des Kugelkükens zu ermöglichen.

Jedenfalls besteht der Vorteil der Erfindung darin, durch die besondere Ausbildung eines Kugelventils eine Möglichkeit geschaffen zu haben, um die Rohrstränge einer gattungsgemäßen Baugruppe in dem montagegerechten Abstand voneinander zu halten und sie ohne zusätzliche Maßnahmen, insbesondere auch ohne eine Verlängerung der Baugruppe unmittelbar bei deren Verlassen auf einen geringeren Abstand, insbesondere den Abstand in solchen Speedrohren zu bringen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

1 eine Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Baugruppe, beispielsweise für eine Solaranlage geeigneten Baugruppe,

2a – c Ansichten und Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kugelhahn im Zustand freien Durchflusses,

3 einen Horizontalschnitt durch den Kugelhahn entsprechend der Linie III-III in 2b,

4a – c der 2 entsprechende Ansichten und Schnitt durch den Kugelhahn im Zustand abgesperrten Durchflusses und

5 einen Horizontalschnitt durch den Kugelhahn entlang der Linie V-V in 4b.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Baugruppe 1 dargestellt, die als Regeleinheit für eine Solaranlage geeignet ist. Die Baugruppe umfasst einen Rohrstrang 2 für den Vorlauf von einem Solarkollektor zu einem Speicher und im seitlichen Abstand a hiervon einen Rohrstrang 3 für den Rücklauf vom Speicher zum Kollektor. Im Rücklaufstrang 3 befindet sich eine Umwälzpumpe 4. Jeder Strang wird vor- bzw. rücklaufseitig abgeschlossen durch je einen Kugelhahn 5 bzw. 6, deren Ausbildung nachstehend näher beschrieben werden wird.

Jeder Kugelhahn 5 bzw. 6 ist zur Betätigung mit einem Drehknebel 7 versehen, in den jeweils ein Thermometer 8 integriert ist. An den – oberen – Kugelhahn 5 ist seitlich eine Sicherheitsgruppe 9 mit Manometer 10, Sicherheitsventil 11 und Entlüftungsvorrichtung 12 angeschlossen; ein ähnlicher Anschluss bei dem – unteren – Kugelhahn 6 führt zu einem Anschluss 13 zum Füllen und Entleeren der Leitung.

Aus der Darstellung der 1 ist erkennbar, wie im Bereich der beiden Kugelhähne 5 und 6 der Abstand a der beiden Leitungsstränge 2 und 3 innerhalb der Baugruppe auf den Abstand b beim Eintritt in die Baugruppe 1 bzw. beim Verlassen der Baugruppe reduziert wird. Dies wird ermöglicht durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Kugelhahns, die nachstehend anhand des - gemäß 1 oberen – Kugelhahns 5 näher beschrieben wird.

2 zeigt einen erfindungsgemäßen Kugelhahn, und zwar in 2a in Seitenansicht, in 2b in Vorderansicht ohne Drehknebel 7 mit Thermometer 8 und in 2c im Längsschnitt entlang der Linie c-c in 2a.

Der Kugelhahn 5 besteht aus einem Hahngehäuse 15, an das einlaufseitig ein Einlaufstutzen 16 anschließt, der die Einlaufbohrung 17 bildet; auslaufseitig wird die Auslaufbohrung 18 von einem Auslaufstutzen 19 gebildet. Der Auslaufstutzen 19 ist als Rohrknie ausgebildet, dessen Auslaufbereich 20 parallel zu, aber in seitlichem Abstand von dem Einlaufstutzen 16 liegt. Auf der dem Auslaufstutzen 19 gegenüberliegenden Seite des Hahngehäuses 15 befindet sich ein weiterer Rohrstutzen 21, der eine Auslaufbohrung 22 bildet, die zu der Sicherheitsgruppe 9 führt.

Innerhalb des Hahngehäuses 15 befindet sich das Kugelküken 23, das als Hohlkugel ausgebildet und durch eine seitlich angesetzte Spindel 24 (2a) betätigbar ist. Im Inneren des Kugelkükens 23 befindet sich ein Rückschlagorgan 25 mit einem Verschlusskörper 26, der pilzkopfartig über einen Schaft 27 federbelastet gegenüber einem Halteteil 28 bewegbar ist, das der Einlauföffnung 29 gegenüberliegend in das Kugelküken 23 eingesetzt ist.

In 2c ist der erfindungsgemäße Kugelhahn 5 in Funktion dargestellt, d. h. der Rücklaufdurchfluss vom Speicher in Richtung Kollektor (Pfeile 30) ist ebenso frei wie die Verbindung vom Kollektor zur Sicherheitsgruppe (Pfeil 31). Um den Durchfluss von der Einlaufbohrung 17 zur Auslaufbohrung 18 zu ermöglichen, besitzt das Kugelküken 23 in dem dem Ansatz der Spindel 24 gegenüberliegenden Bereich seiner Wandung eine Bohrung 32, durch die das über die Einlaufbohrung 17 eintretende Medium aus dem von dem Kugelküken 23 umschlossenen Raum in den Ringraum zwischen dem Kugelküken 23 und dem Hahngehäuse 15 austreten kann. Dies kann im Detail anhand 3 erläutert werden, die einen Schnitt entlang der Linie III-III in 2b zeigt.

In 3 ist erkennbar, wie zwischen der Außenfläche der Wandung des Kugelkükens 23 und der Innenfläche des Hahngehäuses 15 durch radiale Erweiterung des letzteren ein Ringraum 33 gebildet ist. Durch Pfeile ist angedeutet, wie das Medium, das über die Einlaufbohrung 17 in das Kugelküken 23 einströmt, dieses über die seitliche Bohrung 32 verlässt und über den Ringraum 33 einerseits in die Auslaufbohrung 18 und über diese in den Auslaufstutzen 19 strömt, andererseits aber auch Zugang zu der gegenüberliegenden Auslaufbohrung 22 des Rohrstutzens 21 und damit zu der Sicherheitsgruppe 9 hat.

Aus 3 ist auch erkennbar, wie die Spindel 24 abgedichtet in einer Spindelführung 34 drehbar ist und zur Betätigung des Kugelhahns mit ihrem abgeflachten Ende 35 in einen Schlitz 36 in dem Kugelküken 23 eingreift.

In den 4a bis c ist noch in ähnlichen Darstellungen wie in 2a bis c die Stellung des Kugelhahns 5 gezeigt, in der der Durchfluss vom Speicher zum Kollektor geschlossen ist, aber dennoch die Verbindung zwischen Kollektor und Sicherheitsgruppe 9 frei ist.

Insbesondere aus 4c ist erkennbar, wie durch Drehung des Kugelkükens 23 um 90° die Einlaufbohrung 17 verschlossen ist. Während auch der Verschlusskörper 26 des Rückschlagorgans 25 die untere Öffnung 29 des Kugelkükens verschließt, ist über den Ringraum 33 die Verbindung vom Kollektor über den Auslaufstutzen 19 und die Auslaufbohrung 18 zu der gegenüberliegenden Auslaufbohrung 22 in dem Rohrstutzen 21 frei.

Dies ergibt sich sehr deutlich aus 5, die, ähnlich wie 3, einen Schnitt entlang der Linie V-V in 4b zeigt. Durch Pfeile ist hier eine Verbindung zwischen der Auslaufbohrung 18 zum Kollektor und der gegenüberliegenden Auslaufbohrung 22 zur Sicherheitsgruppe 9 möglich, ohne dass eine Strömung des Mediums stattfindet.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Versorgung eines mit einem flüssigen Medium betriebenen Kreislaufs einer Wärmeversorgungsanlage, insbesondere einer Solaranlage, bei der die zur Förderung des Mediums sowie zur Regelung und Überwachung erforderlichen Aggregate einschließlich der Armaturen und Verbindungsmittel an parallel zueinander verlaufenden Rohrsträngen für Vor- und Rücklauf mit den erforderlichen Anschlüssen zu einer Baugruppe zusammengefasst sind,

    gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

    – als Regelorgane sind an jedem Rohrstrang je ein Kugelhahn (5, 6) vorgesehen,

    – die Kugelhähne (5, 6) sind an den auslaufseitigen Enden der Rohrstränge (2, 3) angeordnet,

    – an den Kugelhähnen (5, 6) sind die jeweils die Auslaufbohrung umfassenden Auslaufstutzen unter einem Winkel von vornehmlich 90° zu den Einlaufstutzen angeordnet und als Rohrknie ausgebildet,

    – die Kugelhähne sind in der Baugruppe so installiert, dass die Auslaufstutzen gegen den jeweils benachbarten Rohrstrang gerichtet sind, so dass die abgehenden Rohrleitungen einen geringeren Abstand voneinander haben als die Rohrstränge innerhalb der Baugruppe.
  2. Kugelhahn, insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Hahngehäuse (15) mit einer Einlaufbohrung (17) und einer Auslaufbohrung (18), in dem ein über eine Spindel (24) betätigbares und gegenüber dem Hahngehäuse (15) abgedichtetes, als Hohlkugel ausgebildetes Kugelküken (23) drehbar ist, wobei innerhalb der Hohlkugel ein unter Federspannung stehendes Rückschlagorgan (25) angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

    – die Auslaufbohrung (18) zweigt von dem Hahngehäuse (15) unter einem Winkel zur Einlaufbohrung (17) ab,

    – in der Wand des zur Einlaufbohrung (17) hin geöffneten Kugelkükens (23) ist eine Bohrung (32) vorgesehen,

    – die Bohrung (32) in der Wand des Kugelkükens (23) steht mit der Auslaufbohrung (18) in einer eine Strömung des Mediums ermöglichenden Verbindung.
  3. Kugelhahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hahngehäuse (15) eine weitere, unter einem Winkel zur Einlaufbohrung (17) abzweigende Anschlussbohrung (22) vorgesehen ist, die zu einer Sicherheitsgruppe (9), einem Füll- oder Entleerhahn (13) oder dergleichen führt.
  4. Kugelhahn nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufbohrung (18) und/oder die Anschlussbohrung (22) rechtwinklig zur Einlaufbohrung (17) an dem Hahngehäuse (15) vorgesehen sind.
  5. Kugelhahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufbohrung (18) und die Anschlussbohrung (22) miteinander fluchten.
  6. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Bohrung (32) in der Wand des Kugelkükens (15) mit der Achse der Spindel (24) fluchtet.
  7. Kugelhahn nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hahngehäuse (15) im Bereich der größten Ausdehnung des Kugelkükens (23) radial erweitert ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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