<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Vierwege-Strahlpumpe für Fluide, insbesondere für den Einsatz in geräuschsensiblen Bereichen, mit einem Gehäuse, das einen Treibmittelvorlauf, einen Saugmittelrücklauf, einen Treibmittelrücklauf und einen Saugmittelvorlauf aufweist, mit einem Ansaugraum, der in dem Gehäuse ausgebildet und mit dem Saugmittelrücklauf verbunden ist, mit einer Treibdüse, die in dem Gehäuse angeordnet und von dem Treibmittelvorlauf mit Fluid beaufschlagbar ist, und die eine Düsenöffnung aufweist, mit einem Diffusor, der der Treibdüse gegenüberliegend angeordnet ist, sich auf diese hin erstreckt und mit ihr einen Saugspalt definiert, der in einen Diffusorkanal mündet, wobei der Ansaugraum ein Volumen aufweist, das grösser ist als das Volumen des Diffusorkanals.
Bei vielen Anlagen sind Ventilanordnungen vorgesehen, die einen Fluidstrom bedarfsweise absperren bzw. ganz oder teilweise freigeben können. Dies erfolgt in der Regel durch Verstellung der Position eines Ventilverschlussglieds in Bezug auf einen Ventilsitz. Das Ventilverschlussglied definiert mit dem Ventilsitz einen Spalt mit veränderbarem Durchgangsquerschnitt. Dieser Spalt stellt eine Engstelle für die durchfliessende Fluidströmung dar. Durch Veränderung der Spaltweite kann die Fluidströmung reguliert werden.
Vierwege-Strahlpumpen, wie sie aus der DE 296 15 206 U1 und ähnlich aus der DE 195 26 462 A1 bekannt sind, dienen dazu, dem von dem Heizungssystem gelieferten Vorlaufwasser einen Teil Rücklaufwasser beizumischen und dieses Gemisch durch den Heizkörper zu fördern. Gerade im Teillastbetrieb wird dadurch eine erhöhte Durchströmung des Heizkörpers bei abgesenkter Temperatur des durchströmenden Wassers erreicht, wodurch die Heizflächen des Heizkörpers gleichmässiger ausgelastet werden.
Der DE 296 15 206 U1 liegt die Aufgabe zugrunde, die Vierwegestrahlpumpe so zu gestalten, dass ein zusätzliches Drosselventil entfällt und die ganze Armatur in ihrem räumlichen Umfang kleiner gehalten werden kann. Ein Ausführungsbeispiel zeigt, dass sie im wesentlichen aus einem Gehäuse mit jeweils über Kreuz angeordneten Vorlaufanschlüssen und Rücklaufanschlüssen, einem Thermostatventil und einem Diffusor, der sich bis vor eine Düse des Thermostatventils erstreckt. Der Diffusor steht mit einem Drosselbauteil in Drehverbindung, der über ein Gewinde im Gehäuse beim Drehen des Diffusors verschiebbar ist. Diese Anordnung von Diffusor und verschiebbarem Drosselbauteil ersetzt das bisher notwendige Drosselventil.
Eine ähnliche, allerdings ohne zusätzliches Drosselventil bzw. ohne verschiebbarem Drosselbauteil ausgestattete Vierwege-Strahlpumpe ist in DE 195 26 462 A1 beschrieben. Die Funktionsweise unterscheidet sich von der DE 296 15 206 U1 dadurch, dass bei dieser Vierwegestrahlpumpe der Rücklauf in das Leitungssystem nicht geregelt werden kann.
Die JP 03 219 183 A beschreibt ein Ventil, das kugelförmige Hohlräume im Bereich des Ventileinlasses aufweist. Die Hohlräume wirken auf die Flüssigkeit wie Expansionskammern und verhindern dadurch die Entstehung von unerwünschten Geräuschen und Vibrationen. Die Funktionsweise des Öffnens und Schliessens des Ventils ähnelt jenen aus DE 296 15 206 U1 aus DE 195 26 462 A1, doch fehlt hier die Vierwege-Anordnung.
Die Nachteile, die sich aus dem Stand der Technik ergeben, begründen sich darin, dass die Montage, Wartung und der Ersatz von Heizkörpern sehr aufwendig und teuer ist. Der grosse Bedarf an regelbaren Ventilen in der Heizungstechnik erfordert hingegen einfach handhabbare und gleichzeitig zuverlässige, den thermodynamischen und mechanischen Anforderungen entsprechende Vorrichtungen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, diesen Anforderungen zu entsprechen und Probleme bei der Montage, Wartung und beim Ersatz von Heizkörpern zu reduzieren. Die Erfindung löst diese Probleme dadurch, dass am Gehäuse der Vierwege-Strahlpumpe eine Ablasseinrichtung angebracht ist, die mit dem Saugmittelvorlauf oder mit dem Saugmittelrücklauf in Verbindung steht.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt ein Heizungssystem in schematisierter Prinzipdarstellung. Fig. 2 zeigt eine Vierwege-Strahlpumpe mit eingangseitiger Regelung und ausgangsseitiger Steuerung und einer erfindungsgemässen Ablasseinrichtung.
In Fig. 1 ist, aufs Äusserste schematisiert, eine Heizungsanlage 1 veranschaulicht. Diese weist einen Heizkessel 2 auf, der über eine Vorlaufleitung 3 angeschlossene Wärmeabnehmerkreise 4 mit als Wärmeträger dienendem Warmwasser versorgt. Von den Wärmeabnehmerkreisen 4 führt eine Rücklaufleitung 5 ausgekühltes Wasser zu dem Heizkessel 2 zurück.
<Desc/Clms Page number 2>
Die Vorlaufleitung 3 verzweigt auf mehrere Wärmeabnehmerkreise 4 von denen lediglich einer beispielhaft dargestellt ist. Dieser enthält ein Dreiwege-Mischventil 6, das mit einem Anschluss mit der Vorlaufleitung 3 mit einem anderen Anschluss mit einer Pumpe 7 und über eine Leitung 8 mit der Rücklaufleitung 5 verbunden ist. Von der Pumpe 7 führt eine Leitung 9 über ein Drosselventil 11 zu einem Wärmeverbraucher 12, bspw. einem Heizkörper. Vor dem Drosselventil 11 zweigt ein weiteres Drosselventil 14 zu der Rücklaufleitung 5 ab.
Den erforderlichen Druck für die Wärmeabnehmerkreise 4 liefert eine elektrische Umwälzpumpe 16, die unmittelbar im Anschluss an den Heizkessel 2 in die Vorlaufleitung 3 eingebaut ist. Von der Vorlaufleitung 3 zweigt nach der Umwälzpumpe 16 eine Bypassleitung 17 ab, die zu der Rücklaufleitung 5 führt. Die Bypassleitung 17 führt über ein elektrisch mittels Motors 18 einstellbares Drosselventil 19, mit dem der von der Vorlaufleitung 3 in die Rücklaufleitung 5 abfliessende Wasserstrom einstellbar ist. Die Bypassleitung 17 dient dazu, auch bei geringem Wärmebedarf eine ausreichende Temperatur an dem Heizkessel 2 sicherzustellen. Wird bspw. wenig Wärme abgenommen, öffnet das Drosselventil 19 relativ weit, wodurch die Temperatur in der Rücklaufleitung 5 am Eingang zu dem Heizkessel 2 erhöht wird.
In Fig. 2 ist eine insbesondere zur Verwendung an Heizkörpern vorgesehene VierwegeStrahlpumpe 101 veranschaulicht, die ein einstückig ausgebildetes Pumpengehäuse 102 aufweist.
Das Pumpengehäuse 102 weist insgesamt vier Schraubenanschlüsse 103,104, 105,106 auf, wobei der Schraubanschluss 103 der Heizkörperrücklauf 03, der Schraubanschluss 104 der Heizkörpervorlauf 04, der Schraubanschluss 105 der Heizungsrücklauf 02 und der Schraubanschluss 106 der Heizungsvorlauf 01 ist. Das Pumpengehäuse 102 ist so ausgebildet, dass alle Schraubanschlüsse 103 bis 106 mit ihren Mittelachsen 107 bis 110 in einer gemeinsamen Ebene liegen, wobei die Schraubanschlüsse 103 und 106 sowie die Schraubanschlüsse 104 und 105 paarweise jeweils einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Der Heizungsvorlaufanschluss 01 und der Heizungsrücklaufanschluss 02 sind an dem Pumpengehäuse parallel zueinander nebeneinander angeordnet. Der Heizkörperrücklaufanschluss 03 und der Heizkörpervorlaufanschluss 04 sind an dem Pumpengehäuse 2 einander gegenüberliegend angeordnet. Der Heizkörperrücklaufanschluss 03 und der Heizungsvorlaufanschluss 01 sind an dem Pumpengehäuse 02 einander gegenüberliegend angeordnet.
Von dem Schraubanschluss 106 führt ein Treibmittelkanal 112 zu einem Einströmraum 113, der von dem übrigen Innenraum des Pumpengehäuses 102 durch eine Trennwand 114 separiert ist. Von dem Einströmraum 113 ausgehend erstreckt sich im rechten Winkel zu den Schraubanschlüssen 103 und 106 ein Schraubflansch 115, der koaxial zu einer Treibdüse 116 angeordnet ist. Zur Aufnahme der Treibdüse 116 weist die Trennwand 114 eine zylindrische Bohrung 117 auf, die an ihrem Einströmraum seitigen Rand mit einer umlaufenden Ringschulter 118 versehen ist.
In der Bohrung 117 sitzt die mit einem Flansch 119 versehene Treibdüse 116, wobei der Flansch 119 in der von der Ringschulter 118 gebildeten Ausnehmung liegt. Die Treibdüse 116 weist abgesehen von dem Flansch 119 eine im Wesentlichen zylindrische Aussenfläche auf, in der eine einen O-Ring 121 aufnehmende Ringnut ausgebildet ist.
Die Treibdüse 116 ist mittels eines Einsatzes 122 in der Bohrung 117 gehalten. Der Einsatz
EMI2.1
115 eingeschraubt ist. Zu der Treibdüse 116 hin erstreckt sich ausgehend von dem Abschnitt 123 ein rohrförmiger Fortsatz 124, der seitliche Zutrittsbohrungen 125 aufweist und die Treibdüse 116 mit ihrem Flansch 119 gegen die Trennwand 114 drückt. Über die Zutrittsbohrungen 125 wird eine Verbindung zwischen dem Treibmittelkanal 112 und einer kegelförmigen sich in Durchströmungsrichtung verjüngenden Treibdüsenöffnung 126 der Treibdüse 116 hergestellt.
An seinem von der Treibdüse 116 abliegenden Ende ist der Einsatz 122 mit einem Kopf 127 versehen, der mit einer ringförmigen Dichtkante 128 an der Stirnfläche des Schraubflanschs 115 abdichtet. Ausserdem weist der Kopf 127 ein Aussengewinde 129 auf, an dem mittels einer Überwurfmutter ein mit einem Handgriff versehener motorbetriebener Stellantrieb zur Betätigung und Einstellung einer Nadelspindel 134 gehalten ist, die der Regulierung des Durchsatzes durch die Treibdüse 116 dient.
Die Nadelspindel 134 ist abgedichtet axial verschiebbar in dem Einsatz 122 gehalten. Eine sich einenends an dem Einsatz 122 und anderenends an der Nadelspindel 134 abstützende Schraubenfeder 136 spannt die Nadelspindel 134 dabei in Richtung von der Treibdüse 116 weg vor, so
<Desc/Clms Page number 3>
dass ein Stellantrieb zur axialen Verstellung der Nadelspindel 134 nur Druck auf diese ausüben muss. An ihrem der Treibdüse 116 zugewandten Ende trägt die Nadelspindel 134 einen Stellkegel 137, mit dem die Treibdüse sowohl ganz als auch teilweise verschlossen werden kann.
Von dem Heizkörperrücklaufanschluss 103 führt ein Durchgangskanal 141 etwa diagonal durch das Pumpengehäuse 102. Der Durchgangskanal 141 führt dabei an der Treibdüse 116 vorbei und passiert eine der Treibdüse 116 gegenüberliegende Querwand 142 bei einer Durchtrittsöffnung 143. Diese erweitert sich in Durchströmungsrichtung und ist mit einer leicht verrundeten Wandung ausgebildet.
Zur Trennung des Durchgangskanals 141 von dem zu dem Heizkörpervorlauf 04 führenden Schraubanschluss 104 ist an dem Pumpengehäuse 102 ein Lagerabschnitt 144 zur Aufnahme eines Diffusoreinsatzes 146 ausgebildet, der einen sich in Richtung der Treibdüse erstreckenden rohrförmigen Fortsatz 147 aufweist. Dieser endet mit einer trichterförmigen Erweiterung kurz vor der Treibdüse 116 und begrenzt mit dieser einen Saugspalt 148. Der sich trichterförmig erweiternde, der Treibdüse unmittelbar gegenüberliegende Eintrittsbereich des Fortsatzes 147 bildet eine Fangdüse 149, an die sich ein zylindrischer Diffusor 151 anschliesst.
Der Diffusoreinsatz 146 ist in dem Lagerabschnitt 144 des Pumpengehäuses 102 axial unverschiebbar, jedoch drehbar gelagert. Dazu dienen an dem Diffusoreinsatz 146 ausgebildete, scheibenförmige Flanschabschnitte 152,153, 154,155, die paarweise zwischeneinander jeweils einen O-Ring 156,157 halten. Die O-Ringe 156,157 lagern den Diffusoreinsatz 146 abdichtend und drehbar in einer zylindrischen Aufnahmekammer 158, die in dem Lagerabschnitt 144 ausgebildet ist. Ein Sprengring 159 sichert den Diffusoreinsatz 146 gegen axiale Verschiebung.
Von der Fangdüse 149 führt über den Diffusor 151 ein Kanal durch den Diffusoreinsatz 146, der bei radialen Öffnungen 161 in einen zu dem als Körpervorlauf 04 führenden Mischkanal 162 mündet.
Zur Regulierung des Durchlassquerschnitts des Durchgangkanals 141, ist der Durchtrittsöffnung 143 ein als Drosselmutter 163 ausgebildetes Ventilverschlussglied zugeordnet. Dieses sitzt mit einem Innensechskant unverdrehbar auf einem einen Aussensechskant 164 aufweisenden Abschnitt des hier als Mischrohr dienenden Diffusoreinsatzes 146. Die Drosselmutter 163 ist dabei axial verschiebbar. An ihrer Aussenseite ist sie mit einem Gewinde 165 versehen, das in ein entsprechendes Innengewinde 166 des Lagerabschnitts 144 eingeschraubt ist. Durch eine Drehung des Diffusoreinsatzes wird somit die Axialposition der Drosselmutter 163 verstellt.
An ihrer der Durchtrittsöffnung 143 zugewandten Seite ist die Drosselmutter 163 konisch ausgebildet. Gegen das hier zylindrische Mischrohr, d. h. den Fortsatz 147 ist die axial verstellbare Drosselmutter mit einem O-Ring 167 abgedichtet, der in einer entsprechenden Nut sitzt.
Um eine gezielte willkürliche Drehung des Diffusoreinsatzes 146 zu ermöglichen ist dieser an einem aus dem Pumpengehäuse 102 herausragenden Ende 168 mit einem Vierkant versehen, der mit einem entsprechenden Werkzeug gedreht werden kann.
Die insoweit beschriebene Vierwege-Strahlpumpe 101 arbeitet wie folgt:
Es wird davon ausgegangen, dass an die Schraubanschlüsse 103 und 104 der Rücklauf 03 bzw. der Vorlauf 04 eines Heizkörpers angeschlossen sind. An die Schraubanschlüsse 105 und 106 sind der Heizungsrücklauf 02 und der Heizungsvorlauf 01 angeschlossen. An dem Ende 168 wird der Diffusoreinsatz 146 nun in einer solchen Richtung gedreht, dass die Drosselmutter 163 ganz in ihre in das Innengewinde 166 eingeschraubte Position verschoben wird. An der Durchtrittsöffnung 143 wird somit ein ringförmiger Übertrittskanal vollständig freigegeben. Der Stellan- trieb, der bspw. mit einer Temperaturregeleinrichtung verbunden ist, stellt nun die Nadelspindel 134 so ein, dass die gewünschte Menge Vorlaufwassers durch die Treibdüse 116 strömt.
Dabei wird über den Saugspalt 148 Rücklaufwasser angesaugt und in dem Diffusor 151 mit dem wärmeren Wasser aus dem Heizungsvorlauf vermischt. An dem Heizkörpervorlauf 04 wird dadurch ein Gemisch aus Vorlauf- und Rücklaufwasser abgegeben, dessen Temperatur geringer ist als die des Vorlaufwassers des Heizungssystems. Der Fluss, d. h. die Wassermenge pro Zeiteinheit, ist jedoch durch die Rücklaufbeimischung erhöht, wodurch eine gleichmässige Wärmeverteilung an dem Heizkörper erreicht wird.
Zur Einstellung der als Drosselventilmittel dienenden Drosselmutter 163 wird die Nadelspindel 134 so eingestellt, dass sie die Treibdüse 116 ganz freigibt. Die Schraubenfeder 136 drückt die Nadelspindel 134 ganz auf. Durch Drehung des Diffusoreinsatzes 136 wird nun die Drosselmutter
<Desc/Clms Page number 4>
163 in Richtung auf die Durchtrittsöffnung 143 hin verstellt, bis das an dem Heizungsrücklauf 02 abgegebene Rücklaufwasser eine Maximaltemperatur unterschreitet, oder bis die hier pro Zeiteinheit abgegebene Wassermenge einen Grenzwert unterschreitet. Alternativ ist es möglich hier auf Geräuschfreiheit einzustellen, d. h. die Drosselmutter 163 so weit nach rechts zu verstellen bis die Strahlpumpe geräuschfrei arbeitet.
Mit einer Überwurfmutter und einem Stellantrieb, die am Einsatz 122 befestigt werden, ist die Vierwege-Strahlpumpe 101 betriebsbereit.
Soll ein Heizkörper ganz stillgesetzt werden, kann an dem Ende 168 des Diffusoreinsatzes 146 so lange gedreht werden, bis die Drosselmutter 163 mit ihrem Kegelmantel an der Durchgangsöffnung 143 aufsitzt und diese somit verschliesst. Ein Heizbetrieb ist in dieser Position sicher ausgeschlossen. Wird nun noch die Nadelspindel 134 axial auf die Treibdüse 116 hin verstellt, so dass der Stellkegel 137 die Treibdüsenöffnung 126 verschliesst, ist der Heizkörper vollständig von dem Heizungsnetz getrennt. Es ist sogar möglich diesen nun von der Vierwege-Strahlpumpe 101 abzumontieren, ohne das Wasser aus dem Heizungssystem zu entfernen.
Diese Vierwege-Strahlpumpe 101 weist erfindungsgemäss eine Ablasseinrichtung 171 auf, die mit einem Schlauchanschluss 172 versehen ist. Der Schlauchanschluss 172 gehört zu einer vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Kappe 173 die abgedichtet jedoch drehbar auf dem Ende einer Ablassventilanordnung 174 sitzt. Diese wird durch einen in den Diffusoreinsatz 146 eingeschraubten Einsatz 175 gebildet. Bei Verdrehung des Einsatzes 175 gegen den Diffusoreinsatz 146 wird ein aus dem Innenraum des Diffusoreinsatzes 146 zu dem Schlauchanschluss 172 führender Kanal freigegeben. Wird der Einsatz 175 in Gegenrichtung gedreht und somit wieder fest mit dem Diffusoreinsatz 146 verschraubt, wird dieser Kanal abgesperrt.
Diese Anordnung erleichtert die Montage, Wartung und den Ersatz von Heizkörpern, was den Montageaufwand deutlich senkt.
Eine Vierwege-Strahlpumpe 101 ist zusätzlich zu einer zur Regulierung vorhandenen Nadelspindel 134 mit einem Drosselventilmittel versehen, das ohne die für die Charakteristik der Strahlpumpe, Geometrie von Treibdüse 116 und Fangdüse 149 und deren räumliche Zuordnung zueinander zu ändern, eine Drosselung des aus der Vierwege-Strahlpumpe herausführenden Heizungsrücklaufs 02 gestattet. Das Drosselventilmittel 163 bewirkt einen Rückstau und somit eine Erhöhung des in dem angeschlossenen Heizkörper vorhandenen Drucks. Die Druckdifferenz an der Strahlpumpe 101 zwischen Heizungsvorlauf und Heizkörper kann somit unabhängig von der absoluten Höhe des Heizungsvorlaufdrucks auf ein gewünschtes Mass einreguliert werden.
Damit kann die maximale Durchströmung des Heizkörpers auf Werte begrenzt werden, die auch bei Vollast einen ausreichend ausgekühlten Rücklauf sicherstellen, wie er bei Anwendung von Brennwerttechnik erforderlich ist.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Vierwege-Strahlpumpe für Fluide, insbesondere für den Einsatz in geräuschsensiblen Be-
EMI4.1
lauf (03), einen Treibmittelrücklauf (02) und einen Saugmittelvorlauf (04) aufweist, mit ei- nem Ansaugraum (21), der in dem Gehäuse (102) ausgebildet und mit dem Saugmittel- rücklauf (03) verbunden ist, mit einer Treibdüse (116), die in dem Gehäuse (102) angeord- net und von dem Treibmittelvorlauf (01) mit Fluid beaufschlagbar ist, und die eine Düsen- öffnung aufweist, mit einem Diffusor (146), der der Treibdüse (116) gegenüberliegend an- geordnet ist, sich auf diese hin erstreckt und mit ihr einen Saugspalt (148) definiert, der in einen Diffusorkanal (151) mündet, wobei der Ansaugraum (21) ein Volumen aufweist, das grösser ist als das Volumen des Diffusorkanals (151), dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (102) eine Ablasseinrichtung (171)
vorgesehen ist, die mit dem Saugmittel- vorlauf (04) oder mit dem Saugmittelrücklauf (03) in Verbindung steht.