Konvektionsbremsvorrichtung

Abstract

 In Wärmeträgermedium führenden Rohrleitungsnetzen mit einem im Wesentlichen geodätisch horizontal ausgerichteten ersten Rohr stellt sich auch ohne Durchfluss eine temperaturbedingte Konvektion ein. Dabei strömt durch die obere Rohrhälfte warmes Wärmeträgermedium aus einem vertikalen Wärmeträgermedium führenden Rohrleitungsnetzbestandteil in das im Wesentlichen geodätisch horizontal ausgerichtete erste Rohr hinein und kühlt an dessen Rohrwänden ab. Zum Volumenausgleich strömt entgegengesetzt kühles Wärmeträgermedium durch die untere Rohrhälfte heraus. Die bekannten Konvektionsbremsvorrichtungen benötigen entweder einen großen Bauraum oder aber sie verkleinern den Strömungsquerschnitt des vertikalen Rohres erheblich. Diese Nachteile sollen mit der Erfindung behoben werden. Bei einer Konvektionsbremsvorrichtung mit einem Rohrabschnitt zur geodätisch horizontalen Leitung eines Wärmeträgermediums und mit einer Barrierefläche innerhalb des Rohrabschnitts, sieht die Erfindung daher vor, dass die Barrierefläche von einem Strömungselement mit wenigstens einer Umlenkfläche ausgebildet ist, wobei die Umlenkfläche mit einem Windungswinkel von wenigstens 90 Grad um eine Mittelachse des Rohrabschnitts gewunden ist und radial zur Mittelachse an eine Innenwandung des Rohrabschnitts angrenzt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Konvektionsbremsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Rohrleitungsnetz mit einer solchen Konvektionsbremsvorrichtung nach Anspruch 12.

[0002] In Rohrleitungsnetzen mit einem darin befindlichen Wärmeträgermedium, z.B. Wasser oder andere Fluide, und einem im Wesentlichen geodätisch horizontal ausgerichteten ersten Rohr stellt sich bei fehlendem Durchfluss eine natürliche Konvektion (Mikrozirkulation oder Einrohrzirkulation) ein. Dabei strömt durch die obere Rohrhälfte warmes Wärmeträgermedium aus einem strömungsverbundenen, zum Beispiel vertikalen, Wärmeträgermedium führenden Rohrleitungsnetzbestandteil (beispielsweise ein Speicherbehälter) in das im Wesentlichen geodätisch horizontal ausgerichtete erste Rohr hinein, kühlt sich an dessen Rohrwänden ab und strömt abgekühlt durch die untere Rohrhälfte wieder zurück. Treibende Kraft für diese Mikrozirkulation oder Einrohrzirkulation ist dabei die unterschiedliche Dichte des warmen und kalten Wärmeträgermediums. Hierdurch treten andauernde Wärmeverluste auf, die den Systemwirkungsgrad negativ beeinflussen.

[0003] Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Vorrichtungen bekannt, die diese Konvektion unterbinden sollen und daher als Konvektionsbremsen bezeichnet werden. So ist im Stand der Technik unter anderem ein Siphon im waagerechten Rohr angeordnet, um die Konvektion zu verhindern. Siphons sind jedoch aufwendig zu installieren und benötigen viel Bauraum.

[0004] Weiterhin ist aus der DE 2001 39 96 U1 1 eine Konvektionsbremse bekannt, die eine Blende aufweist. Diese wird in das im Wesentlichen geodätisch horizontal ausgerichtete Rohr eingebaut. Die Blende umfasst dabei wenigstens zwei Barriereflächen. Diese stehen in einem Winkel α zur Axialrichtung des Rohres. Eine innere untere Begrenzungskante der ersten Barrierefläche und eine äußere obere Begrenzungskante der zweiten Barrierefläche liegen dabei horizontal auf im Wesentlichen gleichem Niveau. Mithin muss ein durch die Blende hindurchtretendes Fluid einen Höhenversatz durchlaufen.

[0005] Ferner ist aus der DE 42 18 992 C2 eine Konvektionsbremse mit einer mäanderförmigen Kanalstruktur bekannt, welche die Funktion eines Siphons hat. DE 297 18 470 U1 beschreibt eine weitere Ausbildung einer Konvektionsbremse. Diese umfasst ein Einbauteil mit einem relativ zum Rohrverlauf quer verlaufenden Verbindungskanal. Durch diesen Verbindungskanal besteht ein Höhenversatz zwischen einem eingangsseitigem Rohrabschnitt und einem ausgangsseitigem Rohrabschnitt. Insbesondere ist so die obere Hälfte des ersten Rohrabschnitts mit der unteren Hälfte des zweiten Rohrabschnitts strömungsverbunden. Hierdurch wird eine Konvektion verhindert.

[0006] Alle gezeigten Konvektionsbremsen außer dem platzbedürftigen Siphon haben jedoch den Nachteil, dass sie den Rohrquerschnitt des im Wesentlichen geodätisch horizontal ausgerichteten Rohres verringern. Mithin haben diese Konvektionsbremsen einen hohen Strömungswiderstand. Dieser muss durch eine höhere Pumpenleistung ausgeglichen werden, was hohe Kosten für den Stromverbrauch und die Anschaffung der Pumpe zur Folge hat. Außerdem ist das Durchströmen dieser Konvektionsbremsen geräuschintensiv.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik beseitigt, die einen möglichst geringen Strömungswiderstand aufweist, wenig Bauraum benötigt, einfach installierbar, sicher im Betrieb und kostengünstig ist.

[0008] Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0009] Bei einer Konvektionsbremsvorrichtung mit einem Rohrabschnitt zur geodätisch horizontalen Leitung eines Wärmeträgermediums und mit einer Barrierefläche innerhalb des Rohrabschnitts, sieht die Erfindung vor, dass die Barrierefläche von einem Strömungselement mit wenigstens einer Umlenkfläche ausgebildet ist, wobei die Umlenkfläche mit einem Windungswinkel von wenigstens 90 Grad um eine Mittelachse des Rohrabschnitts gewunden ist und an eine Innenwandung des Rohrabschnitts angrenzt.

[0010] Ein wesentlicher Vorteil dieser erfindungsgemäßen Konvektionsbremsvorrichtung liegt darin, dass der Strömungsquerschnitt des Rohrabschnitts von der Barrierefläche nur unwesentlich verkleinert, eine Konvektionsströmung innerhalb des Rohrabschnitts jedoch zuverlässig unterbunden wird. Dies liegt darin begründet, dass beim Passieren der Konvektionsbremsvorrichtung ein Wärmeträgermedium in Folge der schraubenartigen Windung der Umlenkflächen und damit ausgebildeten schraubenartigen Strömungskanälen zu einer Rotation gezwungen wird. Entsprechend wird oben im Rohrabschnitt fließendes Wärmeträgermedium im Zuge der Förderströmung nach unten gezwungen und umgekehrt. Liegt hingegen keine Förderströmung vor, wird ein Konvektionsstrom mittels der Umlenkflächen wirksam unterbrochen, weil das warme Wärmeträgermedium nicht mehr abgekühlt nach unten und zurück strömen kann. Ein derartiges Strömungselement ist einfach zu installieren, benötigt wenig Bauraum und ist kostengünstig fertigbar. Wichtig hierbei ist das Angrenzen der Umlenkfläche an die Innenwandung, welches auch als radial zur Mittelachse an die Innenwandung angrenzend beschrieben werden kann. Damit verhindert das Strömungselement geodätisch horizontal verlaufende Konvektionsströme wirksam.

[0011] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Umlenkfläche mit einem Windungswinkel von wenigstens 180 Grad um die Mittelachse des Rohrabschnitts gewunden. Somit können Konvektionsströmungen in wenigstens einer Hälfte des Rohrabschnitts unterbunden werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Umlenkfläche mit einem Windungswinkel von wenigstens 270 Grad um die Mittelachse des Rohrabschnitts gewunden ist. Unabhängig vom Einbauwinkel des Strömungselements innerhalb des Rohrabschnitts gelangt dann Wärmeträgermedium aus der oberen Hälfte des Rohrabschnitts in die untere Hälfte und umgekehrt, wenn es die Konvektionsbremsvorrichtung passiert. In jedem Fall bleibt der freie Strömungsquerschnitt des Rohrabschnitts trotz der Barrierefläche für die Konvektionsströmung nahezu vollständig erhalten, sodass der Strömungswiderstand bei einer Förderströmung gering ist. Der Einbau der Konvektionsbremsvorrichtung, insbesondere des Strömungselements, ist so besonders einfach und die Funktion der Konvektionsbremsvorrichtung stets gewährleistet. Der Windungswinkel kann darüber hinaus 360 Grad oder mehr betragen, z.B. auch eineinhalbmal, zweimal oder dreimal 360 Grad.

[0012] Zu bevorzugen ist eine Ausbildung des Strömungselements derart, dass dieses bei einer Projektion in eine senkrecht zur Mittelachse liegende Ebene die gesamte Querschnittsfläche des Rohrabschnitts umfasst. Damit besteht in dem geodätisch horizontal ausgerichteten Rohrabschnitt keine geodätisch horizontale Strömungsverbindung. Vielmehr liegen nur Strömungsverbindungen mit Höhenversatz vor, was Konvektionsströmungen wirksam unterbindet, ein Durchströmen des Rohrabschnitts im Falle einer Förderung des Wärmeträgermediums jedoch ungehindert zulässt.

[0013] Gemäß einer Weiterbildung der Konvektionsbremsvorrichtung ist vorgesehen, dass sich die Umlenkfläche mit einem Steigungswinkel von wenigstens 20 Grad an der Innenwandung des Rohrabschnitts um die Mittelachse windet. Der Steigungswinkel ergibt sich wie bei einer Schraube aus der Steigung (Gegenkathete, Höhe einer 360-Grad-Windung des Strömungselementes in Richtung der Mittelachse) und dem Außenumfang des Strömungselements (Ankathete, Umfang entlang des Innendurchmessers des das Strömungselement aufnehmenden Rohrabschnittes). Ab einem Steigungswinkel von 20 Grad ist der Strömungswiderstand des Strömungselements gering. Bevorzugt beträgt der Steigungswinkel dabei zwischen 20 Grad und 80 Grad, und besonders bevorzugt zwischen 40 Grad und 60 Grad. Der Steigungswinkel ist nicht zwingend konstant über der Länge des Strömungselements, sondern kann Steigungsänderungen umfassen. Sofern Steigungsänderungen vorgesehen sind, ist es zu bevorzugen, in den Endbereichen des Strömungselements größere Steigungswinkel als in der Mitte zwischen den Endbereichen auszubilden. Somit wird das Fluid beim Durchströmen der Konvektionsbremsvorrichtung eingangsseitig langsam in Rotation versetzt und ausgangsseitig wird die Rotationsgeschwindigkeit wieder reduziert. Steigungssprünge sollten jedoch keine vorgesehen sein.

[0014] Weitere Vorteile ergeben sich durch eine Fortbildung des Strömungselements derart, dass dieses an einem ersten Ende und/oder einem zweiten Ende der Umlenkfläche einen im Wesentlichen ebenen Beruhigungsabschnitt aufweist, der parallel zur Mittelachse des Rohrabschnitts ausgerichtet ist. Der Übergang zwischen der Umlenkfläche und dem Beruhigungsabschnitt kann dabei fließend durch eine Anpassung des Steigungswinkels ausgestaltet sein. Die Rotation des Wärmeträgermediums beim Durchtreten der Konvektionsbremsvorrichtung wird so endseitig wieder beruhigt. Ein solcher Beruhigungsabschnitt sollte dabei in Längsrichtung des Rohrabschnitts wenigstens so lang sein wie der Durchmesser des Rohrabschnitts. Außerdem sollte der Beruhigungsabschnitt an der Innenwandung des Rohrabschnitts anliegen, damit das Wärmeträgermedium nicht um dieses herum rotieren kann.

[0015] Eine vorteilhafte Anordnung des Beruhigungsabschnitts sieht vor, dass dieser geodätisch horizontal ausgerichtet ist. Damit trennt bereits der Beruhigungsabschnitt das Wärmeträgermedium in einen oberen Bereich und einen unteren Bereich auf und verbessert die Konvektionsbremseigenschaften.

[0016] In einer besonders preiswert fertigbaren Ausführungsform ist das Strömungselement durch ein tordiertes Blech ausgebildet. Ein solches Strömungselement ist insbesondere auf einfache Weise fertigbar. Ebenfalls geeignet zur Erzielung dieser Vorteile sind Ausbildungen, bei denen das Strömungselement durch ein tordiertes Strangpressprofil, insbesondere ein tordiertes drehsymmetrisches Strangpressprofil, ausgebildet ist. Hierdurch kann zudem die Anzahl an Umlenkflächen und damit die Anzahl der ausgebildeten Strömungskanäle hoch sein. Konvektionsströmungen innerhalb der einzelnen Strömungskanäle sind dann gering, was insbesondere bei großen Rohrdurchmessern Wärmeverluste durch Konvektion innerhalb der Strömungskanäle verringert.

[0017] In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Strömungselement zwei Umlenkflächen auf. Der Strömungswiderstand eines solchen Strömungselements ist besonders gering. Außerdem kann ein solches Strömungselement auf einfache Weise kostengünstig hergestellt werden. Ein solches Strömungselement eignet sich daher besonders gut für kleinere Rohrdurchmesser.

[0018] Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung umfasst das Strömungselement wenigstens drei Umlenkflächen. Insbesondere bei großen Rohrdurchmessern kann eine höhere Anzahl an Umlenkflächen sinnvoll sein. Auch acht oder mehr Umlenkflächen können daher erfindungsgemäß ausgebildet werden. Durch die höhere Anzahl an Umlenkflächen wird das Wärmeträgermedium auf mehrere Strömungskanäle aufgeteilt. Konvektionsströmungen innerhalb der einzelnen Strömungskanäle sind so besonders gering. Eine höhere Anzahl an Umlenkflächen ist daher insbesondere bei größeren Rohrdurchmessern interessant.

[0019] In einer bevorzugten Variante des Strömungselements ist der Steigungswinkel der Umlenkflächen über der Mittelachse jeweils gleich. Mit anderen Worten sind die Umlenkflächen somit drehsymmetrisch ausgebildet, insbesondere um die Mittelachse des Rohrabschnitts. Auf diese Weise ist der Strömungswiderstand des Strömungselements gering.

[0020] Eine wichtige Ergänzung der Erfindung sieht vor, dass das Strömungselement ein Material aufweist, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit hat als das Material des Rohrabschnitts. Ein Wärmetransfer durch das Strömungselement wird so vermieden. Entsprechend ist ein hierdurch bedingter Wärmeverlust niedrig. Insbesondere wird dadurch vermieden, dass eine Wärmeübertragung durch das Strömungselement auftritt, was eine Einrohrzirkulation jeweils vor und nach dem Strömungselement ermöglichen würde.

[0021] Gemäß einer näheren Ausgestaltung des Strömungselements weist dieses im Bereich der Mittelachse des Rohrabschnitts einen zentralen Zylinder auf. Gerade bei größeren Durchmessern des Rohrabschnitts kann so die Stabilität des Strömungselements erhöht werden, ohne dass die Wandstärke der Umlenkflächen vergrößert wird. Hierdurch ist die vom Strömungselement ausgebildete Stirnfläche so klein wie möglich. Je kleiner der Durchmesser des zentralen Zylinders zudem ist, desto geringer ist auch der Strömungswiderstand des Strömungselements. Bevorzugt ist der zentrale Zylinder dabei koaxial zur Mittelachse des Rohrabschnitts ausgerichtet. Der Strömungsquerschnitt der einzelnen Strömungskanäle verändert sich dann nicht in Abhängigkeit des Drehwinkels um den Zylinder.

[0022] Weiterhin betrifft die Erfindung ein Rohrleitungsnetz mit einem darin befindlichen Wärmeträgermedium und einem im Wesentlichen geodätisch horizontal ausgerichteten ersten Rohr, in dem eine Konvektionsbremseinrichtung mit einem Rohrabschnitt zur im Wesentlichen geodätisch horizontalen Leitung eines Wärmeträgermediums und einer Barrierefläche innerhalb des Rohrabschnitts angeordnet ist, wobei die Barrierefläche von einem Strömungselement mit wenigstens einer Umlenkfläche ausgebildet ist, die mit einem Windungswinkel von wenigstens 90 Grad um eine Mittelachse des Rohrabschnitts gewunden ist, und die radial zur Mittelachse an eine Innenwandung des Rohrabschnitts angrenzt.

[0023] Durch das Strömungselement sind Konvektionsströmungen und dadurch bedingte Wärmeverluste in dem Rohrleitungsnetz besonders gering. Dabei ist der Strömungswiderstand des Strömungselements sehr niedrig. Außerdem ist ein derartiges Rohrleitungsnetz einfach installierbar, da nur ein geringer Bauraum für die Konvektionsbremsvorrichtung vorzusehen ist, und diese wie ein anderer Rohrabschnitt in das Rohrleitungsnetz integrierbar ist. Im einfachsten Fall ist es ausreichend, ausschließlich das Strömungselement in ein bereits vorhandenes Rohr einzusetzen, welches anschließend den Rohrabschnitt der Konvektionsbremseinrichtung ausbildet.

[0024] In einer Weiterbildung des Rohrleitungsnetzes ist vorgesehen, dass das erste im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Rohr mit einem geodätisch ansteigenden zweiten Rohr strömungsverbunden ist. Die Konvektionsbremse verhindert nunmehr, dass ein durch das ansteigende zweite Rohr hindurchströmendes Wärmeträgerfluid durch Konvektion tief in das erste Rohr eindringt. Wärmeverluste sind somit an Leitungsverzweigungen verhinderbar. Die erfindungsgemäße Konvektionsbremsvorrichtung kann daher beispielsweise in einem Warmwassernetz eines Gebäudes an jeder Verzweigung vorgesehen werden. Wärmeverluste in Rohrbereichen, in denen keine Strömung vorliegt, werden so vermieden.

[0025] Gemäß einer weiteren oder zusätzlichen Fortbildung des Rohrleitungsnetzes, ist das erste Rohr mit einem Wärmespeicher strömungsverbunden. Wärmeverluste des im Wärmespeicher befindlichen Wärmeträgermediums durch Konvektion in das angeschlossene erste Rohr werden so vermieden. Auch hier ist die erfindungsgemäße Konvektionsbremseinrichtung einfach installierbar.

[0026] Die Zeichnungen stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und zeigen in

Fig. 1

ein Rohrleitungsnetz mit einem Wärmespeicher und zwei Konvektionsbremsvorrichtung;

Fig. 1a

ein Strömungselement mit einer Umlenkfläche - Isometrie;

Fig. 2

einen Längsschnitt durch eine Konvektionsbremsvorrichtung mit einem Strömungselement mit zwei Umlenkflächen;

Fig. 2a

einen Querschnitt der in Fig. 2 gezeigten Konvektionsbremsvorrichtung;

Fig. 2b

ein Strömungselement mit zwei Umlenkflächen - Isometrie;

Fig. 3

einen Längsschnitt durch eine Konvektionsbremsvorrichtung mit einem Strömungselement mit vier Umlenkflächen;

Fig. 3a

einen Querschnitt der in Fig. 3 gezeigten Konvektionsbremsvorrichtung;

Fig. 3b

ein Strömungselement mit vier Umlenkflächen - Isometrie;

Fig. 4

einen Querschnitt durch eine Konvektionsbremsvorrichtung mit einem Strömungselement mit acht Umlenkflächen;

Fig. 5

einen Querschnitt durch eine weitere Konvektionsbremsvorrichtung mit einem Strömungselement mit acht Umlenkflächen.

[0027] Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Rohrleitungsnetz 30 mit einem darin befindlichen Wärmeträgermedium M. Insbesondere umfasst dieses Rohrleitungsnetz 30 einen Wärmespeicher 33, zwei geodätisch im Wesentlichen horizontal ausgerichtete erste Rohre 31, 31' sowie ein zweites geodätisch ansteigendes Rohr 32. In den ersten Rohren 31, 31' ist jeweils eine Konvektionsbremsvorrichtung 1, 1' angeordnet.

[0028] Die obere Konvektionsbremsvorrichtung 1 ist in einem oberen und im Wesentlichen geodätisch horizontal ausgerichteten ersten Rohr 31 angeordnet, welches mit dem geodätisch ansteigenden zweiten Rohr 32 strömungsverbunden ist. Dabei weist die Konvektionsbremsvorrichtung 1 einen Rohrabschnitt 10 zur geodätisch horizontalen Leitung des Wärmeträgermediums M auf. In diesem ist ein Strömungselement 20 angeordnet. Das Strömungselement 20 bildet eine Barrierefläche 19 mittels zweier Umlenkflächen G1, G2 aus, die mit einem Windungswinkel von 180 Grad um eine Mittelachse des Rohrabschnitts 10 gewunden sind. Dabei grenzen die Umlenkflächen G1, G2 radial zur Mittelachse an eine Innenwandung 11 des Rohrabschnitts 10 an. Das Strömungselement 20 ist insbesondere durch ein tordiertes Blech 22 ausgebildet.

[0029] An dem ersten Ende 23 und dem zweiten Ende 24 der Umlenkflächen G1, G2 ist jeweils ein im Wesentlichen ebener Beruhigungsabschnitt 25, 26 vorgesehen, welcher parallel zur Mittelachse innerhalb des Rohrabschnitts 10 ausgerichtet ist. Beide Beruhigungsblätter 25, 26 liegen in Querrichtung an der Innenwandung 11 des Rohrabschnitts 10 an. Außerdem sind sie geodätisch horizontal ausgerichtet.

[0030] Wie man weiterhin erkennt, ist der Querschnitt des Rohrabschnitts 10 der Konvektionsbremsvorrichtung 1 größer ausgebildet als der Querschnitt des ersten Rohres 31. Mithin ist der Strömungswiderstand der Konvektionsbremsvorrichtung 1 geringer als der des ersten Rohres 31. Dennoch wird kaum zusätzlicher Bauraum benötigt.

[0031] Die untere Konvektionsbremsvorrichtung 1' ist in einem unteren im Wesentlichen geodätisch horizontal ausgerichteten ersten Rohr 31' angeordnet. Dieses erste Rohr 31' ist direkt mit dem Wärmespeicher 33 strömungsverbunden. Die Konvektionsbremsvorrichtung 1' weist ein Strömungselement 20' innerhalb eines Rohrabschnitts 10' auf. Das Strömungselement 20' bildet eine Barrierefläche 19' mittels einer Umlenkfläche G1' aus, die mit einem Windungswinkel um eine Mittelachse des Rohrabschnitts 10' gewunden ist. Dabei grenzt die Umlenkfläche G1' radial zur Mittelachse an eine Innenwandung 11' des Rohrabschnitts 10' an. Die Umlenkfläche G1' hat einen Steigungswinkel. Zudem umfasst das Strömungselement 20' einen zentralen Zylinder 27'.

[0032] Zusätzlich umfasst das Strömungselement 20' an einem ersten Ende 23' und einem zweiten Ende 24' der Umlenkfläche G1' jeweils einen im Wesentlichen ebenen Beruhigungsabschnitt 25', 26'. Diese sind parallel zur Mittelachse des Rohrabschnitts 10' ausgerichtet und liegen in Querrichtung an der Innenwandung 11' des Rohrabschnitts 10' an. Außerdem sind sie geodätisch horizontal ausgerichtet.

[0033] Fig. 1a zeigt eine Darstellung der Isometrieansicht einer möglichen Ausführungsvariante des Strömungselement 20 nach Fig. 1. Dieses bildet eine Barrierefläche 19 mittels einer Umlenkfläche G1 aus, die mit einem Windungswinkel um eine Mittelachse gewunden ist. Die Umlenkfläche G1 hat einen Steigungswinkel. Zudem umfasst das Strömungselement 20 einen zentralen Zylinder 27. Zusätzlich umfasst das Strömungselement 20 an einem ersten Ende 23 und einem zweiten Ende 24 der Umlenkfläche G1 jeweils einen im Wesentlichen ebenen Beruhigungsabschnitt 25, 26.

[0034] Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Konvektionsbremsvorrichtung 1. Diese umfasst einen Rohrabschnitt 10, in welchem ein Strömungselement 20 angeordnet ist. Das Strömungselement 20 bildet eine Barrierefläche 19 mittels zweier Umlenkflächen G1, G2 aus, die mit einem Windungswinkel a ≈ 540 Grad um eine Mittelachse A des Rohrabschnitts 10 gewunden sind. Dabei grenzen die Umlenkflächen G1, G2 radial zur Mittelachse A an eine Innenwandung 11 des Rohrabschnitts 10 an. Der minimale Steigungswinkel b der Windung beträgt an der Innenwandung 11 circa 70 Grad. Ein solches Strömungselement 20 kann z.B. durch ein tordiertes Blech 22 ausgebildet sein. Das Strömungselement 20 hat an einem ersten Ende 23 und einem zweiten Ende 24 der Umlenkflächen G1, G2 jeweils einen im Wesentlichen ebenen Beruhigungsabschnitt 25, 26, das jeweils parallel zur Mittelachse A des Rohrabschnitts 10 ausgerichtet ist. Dessen Steigungswinkel beträgt folglich 90 Grad.

[0035] Wie man anhand des Querschnitts B-B durch die Konvektionsbremsvorrichtung 1 gemäß Fig. 2 in Fig. 2a erkennt, hat das Strömungselement 20 einen (imaginären) zentralen Zylinder 27, dessen Durchmesser D27 der Wandstärke W des die Umlenkflächen G1, G2 ausbildenden Bereichs des Strömungselements 20 entspricht und der koaxial zur Mittelachse des Rohrabschnitts 10 ausgerichtet ist.

[0036] Fig. 2b zeigt eine Darstellung der Isometrieansicht einer möglichen Ausführungsvariante des Strömungselement 20 nach Fig. 2. Dieses bildet eine Barrierefläche 19 mittels zweier Umlenkflächen G1, G2 aus. Das Strömungselement 20 hat an einem ersten Ende 23 und einem zweiten Ende 24 der Umlenkflächen G1, G2 jeweils einen im Wesentlichen ebenen Beruhigungsabschnitt 25, 26.

[0037] In Fig. 3 ist eine Konvektionsbremsvorrichtung 1 dargestellt, die einen Rohrabschnitt 10 und ein Strömungselement 20 umfasst. Das Strömungselement 20 bildet eine Barrierefläche 19 mittels vier Umlenkflächen G1, G2, G3, G4 aus, die mit einem Windungswinkel a um eine Mittelachse A des Rohrabschnitts 10 gewunden sind. Dabei grenzen die Umlenkflächen G1, G2, G3, G4 radial zur Mittelachse A an eine Innenwandung 11 des Rohrabschnitts 10 an. Der minimale Steigungswinkel b der Windung beträgt an der Innenwandung 11 circa 70 Grad. Ein solches Strömungselement 20 kann z.B. durch ein tordiertes Strangpressprofil ausgebildet sein. Das Strömungselement 20 weist an einem ersten Ende 23 und an einem zweiten Ende 24 der Umlenkflächen G1, G2, G3, G4 jeweils einen im Wesentlichen ebenen Beruhigungsabschnitt 25, 26 auf, der jeweils parallel zur Mittelachse A des Rohrabschnitts 10 ausgerichtet ist. Dessen Steigungswinkel beträgt folglich 90 Grad.

[0038] Wie man anhand des Querschnitts B-B durch die Konvektionsbremsvorrichtung 1 gemäß Fig. 3 in Fig. 3a erkennt, hat das Strömungselement 20 einen zentralen Zylinder 27, dessen Durchmesser D27 größer ist als die Wandstärke W des die Umlenkflächen G1, G2, G3, G4 ausbildenden Bereichs des Strömungselements 20. Gerade bei größeren Durchmessern des Rohrabschnitts 10 kann so die Stabilität des Strömungselements 20 erhöht werden, ohne dass die Wandstärke W vergrößert wird. Hierdurch ist die vom Strömungselement 20 ausgebildete Stirnfläche so klein wie möglich.

[0039] Fig. 3b zeigt eine Darstellung der Isometrieansicht einer möglichen Ausführungsvariante des Strömungselement 20 nach Fig. 3. Dieses bildet eine Barrierefläche 19 mittels vier Umlenkflächen G1, G2, G3, G4 aus. Zudem umfasst das Strömungselement 20 einen zentralen Zylinder 27. Das Strömungselement 20 weist an einem ersten Ende 23 und an einem zweiten Ende 24 der Umlenkflächen G1, G2, G3, G4 jeweils einen im Wesentlichen ebenen Beruhigungsabschnitt 25, 26 auf.

[0040] In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch eine Konvektionsbremsvorrichtung 1 dargestellt, die einen Rohrabschnitt 10 und ein innerhalb von diesem angeordnetes Strömungselement 20 umfasst. Das Strömungselement 20 weist acht Umlenkflächen G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 auf, die alle radial zu einer Mittelachse A des Rohrabschnitts 10 an eine Innenwandung 11 des Rohrabschnitts 10 angrenzen. Weiterhin hat das Strömungselement 20 einen zentralen Zylinder 27, dessen Durchmesser D27 größer ist als die Wandstärke W des die Umlenkflächen G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 ausbildenden Bereichs des Strömungselements 20. Alle Umlenkflächen G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 grenzen an den zentralen Zylinder 27. Das im Querschnitt gezeigte Strömungselement 20 ist weiterhin mit einem Windungswinkel a um eine Mittelachse A des Rohrabschnitts 10 gewunden. Ein solches Strömungselement 20 kann z.B. durch ein tordiertes Strangpressprofil ausgebildet sein.

[0041] Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Konvektionsbremsvorrichtung 1 mit einem Rohrabschnitt 10, in dem ein Strömungselement 20 angeordnet ist. Das Strömungselement 20 weist acht Umlenkflächen G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 auf, die radial an eine Innenwandung 11 des Rohrabschnitts 10 angrenzen. Weiterhin hat das Strömungselement 20 einen zentralen Zylinder 27, dessen Durchmesser D27 nicht größer ist als die Wandstärke W des die Umlenkflächen G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 ausbildenden Bereichs des Strömungselements 20. Nur vier der acht Umlenkflächen G1, G2, G3, G4 grenzen an den zentralen Zylinder 27. Die restlichen Umlenkflächen G5, G6, G7, G8 grenzen jeweils an eine der zuvor genannten Umlenkflächen G1, G2. Das im Querschnitt gezeigte Strömungselement 20 ist weiterhin mit einem Windungswinkel a um eine Mittelachse A des Rohrabschnitts 10 gewunden. Ein solches Strömungselement 20 kann z.B. durch ein tordiertes Strangpressprofil ausgebildet sein.

Ansprüche

1. Konvektionsbremsvorrichtung (1) mit einem Rohrabschnitt (10) zur im Wesentlichen geodätisch horizontalen Leitung eines Wärmeträgermediums (M) und mit einer Barrierefläche (19) innerhalb des Rohrabschnitts (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Barrierefläche (19) von einem Strömungselement (20) mit wenigstens einer Umlenkfläche (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8) ausgebildet ist, wobei die Umlenkfläche (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8) mit einem Windungswinkel (a) von wenigstens 90 Grad um eine Mittelachse (A) des Rohrabschnitts (10) gewunden ist und an eine Innenwandung (11) des Rohrabschnitts (10) angrenzt.

2. Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkfläche (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8) mit einem Windungswinkel (a) von wenigstens 180 Grad um die Mittelachse (A) des Rohrabschnitts (10) gewunden ist.

3. Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkfläche (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8) mit einem Windungswinkel (a) von wenigstens 270 Grad um die Mittelachse (A) des Rohrabschnitts (10) gewunden ist.

4. Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Projektion des Strömungselements (20) in eine senkrecht zur Mittelachse (A) liegende Ebene die gesamte Querschnittsfläche des Rohrabschnitts (10) umfasst.

5. Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umlenkfläche (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8) mit einem Steigungswinkel (b) von wenigstens 20 Grad an der Innenwandung (11) des Rohrabschnitts (10) um die Mittelachse (A) windet.

6. Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungselement (20) an einem ersten Ende (23) und/oder einem zweiten Ende (24) der Umlenkfläche (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8) einen im Wesentlichen ebenen Beruhigungsabschnitt (25, 26) aufweist, der parallel zur Mittelachse (A) des Rohrabschnitts (10) ausgerichtet ist.

7. Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungselement (20) durch ein tordiertes Blech (22) oder ein tordiertes Strangpressprofil, insbesondere ein tordiertes drehsymmetrisches Strangpressprofil, ausgebildet ist.

8. Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungselement (20) zwei Umlenkflächen (G1, G2) aufweist.

9. Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungselement (20) wenigstens drei Umlenkflächen (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8) aufweist.

10. Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel (b) der Umlenkflächen (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8) über der Mittelachse (A) jeweils gleich ist.

11. Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungselement (20) ein Material aufweist, das eine geringere Wärmeleitfähigkeit hat als das Material des Rohrabschnitts (10).

12. Rohrleitungsnetz (30) mit einem darin befindlichen Wärmeträgermedium (M) und mindestens einem im Wesentlichen geodätisch horizontal ausgerichteten ersten Rohr (31), dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Rohr (31) eine Konvektionsbremsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist.

13. Rohrleitungsnetz (30) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (31) mit einem geodätisch ansteigenden zweiten Rohr (32) strömungsverbunden ist.

14. Rohrleitungsnetz (30) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (31) mit einem Wärmespeicher (33) strömungsverbunden ist.

Zeichnung