DE10062207B4

DE10062207B4 - Pumpe mit wählbaren Ansaugöffnungen

Info

Publication number: DE10062207B4
Application number: DE10062207A
Authority: DE
Inventors: Karsten 71566 Laing
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Xylem IP Holdings LLC
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: US6824354B2; US20020071775A1; DE10062207A1; US20040057851A1; US6648595B2

Abstract

Kreiselpumpen-Motor-Einheit mit einer Drehzahl-Umschaltvorrichtung umfassend einen Saugraum (72) mit einer ersten Ansaugöffnung (78) und einer zweiten Ansaugöffnung (77), ein Pumpenlaufrad (71), einen Flügel (73), welcher mit einer Welle (75) versehen ist und in Wirkverbindung mit dem Pumpenlaufrad welche über die Welle (75) betätigt wird, wobei der Flügel (73) bei Drehrichtungsänderung des Pumpenlaufrads (71) durch den erzeugten Drall eine Verschwenkung erfährt, die dazu führt, dass die Klappe (79) die bis dahin verschlossene erste Ansaugöffnung (78) freigibt und die zweite Ansaugöffnung (77) verschließt, sodass die Änderung der Drehrichtung des Pumpenlaufrads (71) die Umschaltung der Ansaugöffnung (77, 78) bewirkt.

Description

Durchlauferhitzer werden alternativ zur Aufheizung von Brauchwasser und von Wärmeträger-Wasser eines Heizkreises eingesetzt. Der Umwälzpumpe ist deshalb ein Dreiwegeventil vorgeschaltet, dessen erste Eintrittsöffnung mit dem Brauchwasser-Kreislauf verbunden ist und dessen zweite Öffnung mit dem Heizkreis verbunden ist. Wird heißes Wasser benötigt, so wird die erste Eintrittsöffnung mit der Saugseite des Pumpenlaufrades der Zirkulationspumpe verbunden, die Umschaltung auf Raumheizung erfordert die Schließung der ersten Öffnung und die Öffnung der zweiten, wozu zwei Magnetventile erforderlich sind.
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpen-Motor-Einheit mit einer Drehzahl-Umschaltvorrichtung.
Aus der AT 328 297 B ist ein Pumpenaggregat, bestehend aus zwei unabhängig voneinander zu betreibenden Kreiselpumpen, bekannt, die in einem gemeinsamen, Druck- und Saugstutzen enthaltenden Gehäuse angeordnet sind, mit einer druckseitig angeordneten, eine Rückströmung durch die stehende Pumpe verhindernden Absperreinrichtung. Im Einlassbereich der Laufräder der beiden Pumpen ist eine Absperrklappe mit zwei in einem Winkel zueinander befindlichen Dichtflächen angeordnet, welchen Dichtflächen unmittelbar in den Einlässen beider Pumpen vorgesehene Dichtflächen zugeordnet sind.
Aus der US 4 923 366 A ist zudem eine umschaltbare Kreiselpumpe bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpen-Motor-Einheit der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine Umschaltung der Pumpen-Saugseite zwischen einem ersten oder einem zweiten Kreislauf ohne Ventile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei der Kreiselpumpen-Motor-Einheit gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung zeigt einen Weg, wie eine Umschaltung der Pumpen-Saugseite zwischen einem ersten oder einem zweiten Kreislauf ohne Ventile erfolgen kann, was nicht eingeschränkt ist auf Zirkulationspumpen für Durchlauferhitzer. Gemäß der Erfindung wird eine Änderung der Drehrichtung einer Kreiselpumpe zur Umschaltung der Ansaugöffnung auf eine zweite Ansaugöffnung genutzt.
Die Erfindung soll anhand von Figuren beschrieben werden.
1 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Zirkulationspumpe in einer Ausführungsform, welche nicht unter die Ansprüche fällt;
2 zeigt eine Draufsicht auf die Innenseite des Pumpengehäuses in einer Ausführungsform, welche nicht unter die Ansprüche fällt;
3 zeigt die Ausbildung von Elektromagneten in einer Ausführungsform, welche nicht unter die Ansprüche fällt;
4 zeigt eine Lösung mit Abdeckring zwischen Läufer und Pumpenlaufrad in einer Ausführungsform, welche nicht unter die Ansprüche fällt;
5 zeigt eine Pumpe deren Pumpenlaufrad durch eine Schnappvorrichtung in einer bistabilen Lage gehalten wird in einer Ausführungsform, welche nicht unter die Ansprüche fällt;
6 zeigt den Querschnitt durch den Stator der Vorrichtung gemäß 5 in einer Ausführungsform, welche nicht unter die Ansprüche fällt;
7 zeigt einen Schnitt durch ein Pumpengehäuse für Drehrichtungsumkehr; und
8 zeigt hälftig die Draufsicht auf den druckseitigen Bereich und hälftig einen Schnitt durch den saugseitigen Bereich.
In 1 ist der Läufermagnet 1 des sphärischen Motors durch die Lagerpfanne 2 auf der Kugel 3 gelagert. Ein Ring 4, dessen Innendurchmesser kleiner ist, als der Durchmesser der Kugel 3 verhindert ein Abheben der Läufer-Pumpenlaufrad-Einheit 1, 10 beim Ausschalten des Motors. In der Bohrung des magnetischen Läufers 1 ist ein Permanentmagnetring 5 angeordnet, der die Form eines durchbohrten Kugelabschnittes hat. Die Pole sind ringförmig konzentrisch und liegen auf der sphärischen Oberfläche. Oberhalb des Permanentmagnetringes 5 befinden sich zwei Elektromagnete 6 mit den Wicklungen 7, die durch eine sphärische Wand 8 gegen die Förderflüssigkeit abgedichtet sind. Über eine Nabe 9 ist der magnetische Läufer 1 mit dem Pumpenlaufrad 10, welches an der Eintrittsseite einen Kragen 11 aufweist, verbunden. Durch die Elektromagnete 6 und 7 kann die rotierende Einheit 1, 5, 9, 10 in die gezeigte Schräglage nach links oder nach rechts verschwenkt werden.
2 zeigt die sichelförmigen Eintrittsöffnungen 20 und 21, die durch einen annähernd elliptischen Körper 23 voneinander getrennt sind. Der Kragen 11 des Pumpenlaufrades 10 ist gestrichelt dargestellt. Während die linke Eintrittsöffnung 21 zum Laufrad 10 geöffnet ist, deckt der Kragen 11 die rechte Eintrittsöffnung 20 ab. Beim Verschwenken um den Winkel 24 werden die Rollen vertauscht.
3 zeigt eine Draufsicht auf die Elektromagnete 6 und 7 unterhalb der Schnittebene I-I. Die Polbereiche 30 und 31 sind durch das Joch 32, das mit den Wicklungsdrähten 33 bewickelt ist, miteinander verbunden. Die zum Permanentmagnetring 5 weisenden Oberflächen der Polbereiche 30 und 31 liegen auf einer Kugeloberfläche. Der oberhalb der Trennebene I-I liegende Bereich der im Schnitt gezeigten Wicklung 33 ist nicht sichtbar. Die Wicklungen rechts und links der Symmetrielinie werden gegensinnig durchflossen. Wie aus 1 ersichtlich ist, zieht der linke Elektromagnet 7 den Permanentmagnetring 5 nach innen, während der gegensinnig durchflossene rechte Elektromagnet 7' diesen nach außen schiebt.
4 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der der konkave Raum mit dem Läufer 1' durch einen Abdeckring 40, der mit der umlaufenden Nabe 9' einen engen Spalt bildet, vom Pumpenraum abgetrennt ist, so daß kein Schmutz, z. B. Rost in die Magnetspalte gelangen kann. Die Schwenkachse 41 um die die Läufer-Pumpenlaufrad-Einheit 1', 10' schwenkbar ist, verläuft rechtwinklig zu der Ansicht in 1. In der gezeigten Position der umlaufenden Einheit 1', 10'' fördert die Pumpe nicht. Da sich im Ringspalt zwischen dem Läufer 1' und dem Abdeckring 40 eine Spaltströmung einstellt, die der Schrägstellung der umlaufenden Einheit 1', 10' entgegenwirkt, sind parallel zur Schwenkachse 41 verlaufende Barrieren 42 angeordnet.
5 zeigt die Innenteile einer Pumpe im Längsschnitt. 5a zeigt die sichelförmigen Durchbrüche 21' und den stationären dazwischenliegenden Zylinder 23'.
6 zeigt die Draufsicht auf den Stator 50 ohne den Läufer 1''' und die Trennwand 51''. Der Stator 50 hat 12 geblechte Pole 52. Zwischen benachbarten Polen verlaufen die Wicklungen, die in zwei Lagen 53 und 54 angeordnet sind. Beide Lagen tragen je zwei fünf Pole umschlingende Spulen 1* und 2* bzw. 5* und 6* und je zwei innerhalb dieser Spulen liegende Spulen 3* und 4*, bzw. 7* und 8*, die je drei Pole umschlingen. Die Spulen 3* und 4*, die dem Läufer 1'' am nächsten liegen, werden bei Betrieb der Pumpe von Wechselstrom durchflossen. Sie erzeugen zusammen mit allen übrigen Spulen das magnetische Drehfeld. Diese Spulen 3* und 4* sind im Gegensatz zu den sechs weiteren Spulen außerdem mit einer nicht gezeigten Vorrichtung leitend verbunden, die einen starken Stromstoß aus Gleichstrom erzeugen kann. Durch diesen Stromstoß durch die Spule 4* wirken die drei Pole 52'' als Gleichstrommagnete mit einer Nord-Polarisierung, während die Pole 52' die zugehörigen Südpole bilden, wobei die Pole 52' und 52'' über das Eisenblechjoch 55 magnetisch verbunden sind und auf die darunterliegende Rotorseite 1''' eine starke Anziehung ausüben, wodurch die Läufer-Pumpenlaufrad-Einheit 1'', 10''' eine Schwenkung um die durch den Mittelpunkt der Kugel 3' verlaufende, senkrecht zur Bildebene gerichtete Horizontalachse vollführt. Innerhalb des Pumpenlaufrades 10''' ist nahe der Eintrittsöffnung 10IV eine mitumlaufende Lagerpfanne 56 angeordnet, in die eine Lagerkugel 57 hineinragt. Die Lagerkugel 57 bildet mit einer Führungsstange 58 eine Einheit, die in der Bohrung des Zylinders 62 gleitet. Der Zylinder 62 ist innerhalb einer Ausnehmung 61 des stationären zylindrischen Bereiches 23' zwischen den sichelförmigen Öffnungen 60 und 21' schwenkbar gelagert. Zwischen diesem Zylinder 62 und der Kugel 57 ist eine Schraubenfeder 62' angeordnet, deren Kraft ausreicht, um das rotierende System 1'', 10''' in der jeweiligen Schräglage zu halten. Beim Umschalten auf die entgegengesetzte Schräglage durch einen Gleichstromimpuls auf die Spule 3* verläuft das Zentrum der Lagerkugel 57 auf der Kurve 57', wobei die Feder 62' um einen geringen Betrag zusammengedrückt wird.
7 und 8 zeigen ein Pumpengehäuse 70 für eine Kreiselpumpe im Querschnitt. Das Pumpenlaufrad 71, vorzugsweise mit radial endenden Schaufeln, saugt aus dem Saugraum 72 und erzeugt einen Drall, der den Flügel 73 in die gezeigte Position schwenkt. Wird die Drehrichtung geändert, so schwenkt der Flügel 73 in eine Lage symmetrisch zur Symmetrieachse 74. Die Welle 75 des Flügels 73 verläuft, gelagert durch die Lagerbuchse 76 aus kesselsteinabstoßendem Material (z. B. Polyäther), in den Saugraum 72. In diesem Saugraum 72 enden zwei Leitungen 77 und 78, deren Mittelachsen einen Winkel von 45° einschließen. An der Welle 75 ist saugraumseitig eine Klappe 79 befestigt, die mit dem Flügel 73 einen Winkel von 180° bildet. Die Klappe 79 schließt eine der beiden Enden der Leitungen 77 und 78 und begrenzt gleichzeitig den Schwenkwinkel des Flügels 73. Der Endbereich 73A des Flügels 73 weist eine konzentrisch zur Welle 75 verlaufende Fläche auf, die wesentlich breiter ist als die Wandstärke des Flügels 73.

Claims

Kreiselpumpen-Motor-Einheit mit einer Drehzahl-Umschaltvorrichtung umfassend einen Saugraum (72) mit einer ersten Ansaugöffnung (78) und einer zweiten Ansaugöffnung (77), ein Pumpenlaufrad (71), einen Flügel (73), welcher mit einer Welle (75) versehen ist und in Wirkverbindung mit dem Pumpenlaufrad (71) steht, und eine Klappe (79) im Saugraum (72), welche über die Welle (75) betätigt wird, wobei der Flügel (73) bei Drehrichtungsänderung des Pumpenlaufrads (71) durch den erzeugten Drall eine Verschwenkung erfährt, die dazu führt, dass die Klappe (79) die bis dahin verschlossene erste Ansaugöffnung (78) freigibt und die zweite Ansaugöffnung (77) verschließt, sodass die Änderung der Drehrichtung des Pumpenlaufrads (71) die Umschaltung der Ansaugöffnung (77, 78) bewirkt.
Kreiselpumpen-Motor-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (73) in einem symmetrischen Austrittskanal (80) angeordnet ist und um die Welle (75) nahe der Peripherie des Pumpenlaufrades (71) schwenkbar ist.
Kreiselpumpen-Motor-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Flügels (73) in einem gedachten Zylinder liegt, dessen Zentrum mit der Mittelachse eines Lagers (75, 76) zusammenfällt.
Kreiselpumpen-Motor-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (73) an der Welle (75) befestigt ist, die in einer zwischen der Druckseite und dem Saugraum (72) angeordneten Lagerbuchse (76) gelagert ist und dass an dieser Welle (75) im Saugraum (72) die Klappe (79) befestigt ist, die alternativ eine von zwei Ansaugöffnungen (77, 78), deren Mittellinien einen spitzen Winkel einschließen, abdeckt.
Kreiselpumpen-Motor-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (76) und die Welle (75) aus einem Material bestehen, auf dem sich kein Kesselstein ansetzen kann.
Kreiselpumpen-Motor-Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (76) und die Welle (75) aus Polyäther bestehen.