DE1913242A1

DE1913242A1 - Vorrichtung zur Konstanthaltung der Foerderhoehe von Kreiselpumpen bei variabler Foerdermenge

Info

Publication number: DE1913242A1
Application number: DE19691913242
Authority: DE
Inventors: Wilfried Niemes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-03-15
Filing date: 1969-03-15
Publication date: 1970-09-24

Description

BESCHREIBUNG

Aufgabe;

Zur Vorrichtung zur Konstanthaltung der Förderhöhe von Kreiselpumpen "bei variabler Fördermenge.

lösung:

Die Konstanthaltung der Fördermenge wird durch Einbau eines Überströmventils in der Druckseite der Kreiselpumpe erreicht.

EaiÄÜTERÜHSEI Der Einsatz eines Überströmventils in Verbindung mit Kreiselpumpen A Begriffserläuterungen

A.1. Das Überströmventil (auch Sicherheitsventil genannt). Wird in Rohrsystemen zur Konstanthaltung des Betriebsdruckes oder zur Sicherung des Rohrsystems vor überhöhten Betriebsdrücken verwendet. Der Kegel des Ventils wird mittels Feder- oder Gewichtsdruck auf den Sitz gepreßt und öffnet bei Überschreiten des erwünschten Betriebsdruckes. Das abströmende Medium wird zur Weiterverwendung in Systeme mit niedrigeren Betriebsdrükken abgeleitet.

A.2. Die Kreiselpumpe beschleunigt ein Medium durch Rotation eines Laufrades in einem Pumpensystem. Die Pumpe arbeitet auf der Betriebskennlinie, die in Abhängigkeit zum laufraddurchmesser, der Drehzahl, der Anzahl der laufräder ( Druckstufen) und der Pumpenbauart steht. Der für die Praxis maßgebende Anwendungsbereich wird durch die Pumpenkennlinie gekennzeichnet, wobei diese jeden Pumkt der Linie jeweils den Förderdruck und die Fördermenge festlegt.

B Möglichkeiten zur Änderung des Betriebspunktes der Kreiselpumpe

Soll die Kreiselpumpe auf einer anderen als die durch die Bauweise bestimmten Betriebskennlinie arbeiten, so muß der Laufraddurchmesser, die Drehzahl oder die Form des Laufrades verändert werden. Eine weitere Möglichkeit ist eine Rückführung des Förderstroms auf der Saug- oder Druckseite durch einen fest einzustellenden Beipass.

Alle diese Veränderungen bezwecken die Veränderung der Pumpenkinnlinie. Eine weitere Möglichkeit mit wesentlich günstigeren Vorteilen ist der Zweck dieses Antrages,

Ideale Anforderungen an eine Kreiselpumpe in einem Rohrleitungssystem»

Der Förderdruck und Förderhöhe eines Rohrnetzes (Rohrnetzkennlinie) soll sioh In einem günstigen Leistungsbereich (Muecheldiagramm) d«r Kreiaelpumpe auf der Pumpenkennlinie treffen* Hierbei sollen die Betriebsverfcältnieee etete konstant bleiben,

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D Betriebsverhältnisse in der Praxis;

D.I. Die wenigsten Rohrsysteme haben stets den gleichen Betriebs-- γ punkt. Die Förderhöhe und Menge, ist ständigen Schwankungen , unterworfen.

D.2. Unfeinen möglichst gleichmäßigen Betriebspunkt eines Systems mit gleicher Förderhöhe zu erreichen, werden Pumpen mit einer sehr flachen Kennlinie verwendet. Diese Pumpen ~haben den Nachteil, daß sie meist in einem ungünstigen Leistungsbereich arbeiten und Drucksehwankungen aufweisen.

D.3. Ebenso sind die Stellglieder eines Systems ständig wechselnden Betriebsverhältnissen unterworfen. Ist ein System in mehrere Regelkreise unterteilt, beeinflussen sich diese gegenseitig u. übersteuern, d.h. große unvertretbare Proportionalitätsabweichungen treten auf. ,

D.4· Diese ungünstigen Betriebsfälle lassen sich in den bisher verwendeten Kreiselpumpen nicht vermeiden, weil die Pumpen in Rohrleitungssystemen stets nach der maximalen Belastung ausgelegt werden und auch so ausgelegt werden sollen*

D.5. Um diese ungünstigen BetriebsfäTle auszuschließen wird eine sehr aufwendige Drehzahlregelung angewandt, die -Jedoch wegen der hohen Kosten in den meisten Fällen nicht in Betracht kommen kann. . j

Lösungι

E. Einfache Möglichkeit zur Anpassung des Betriebspunktes der Kreiselpumpe an den erforderlichen Betriebspunkt des Rohrsystems.

E.1. Durch den Einbau eines Überströmventils (Sicherheitsventil) in die Druckseite der Kreiselpumpe wird der Punpendrück konstant gehalten. .

E.2. Einzelne Regelgruppen eines Rohraystems haben, sind diese an

eine gemeinsame Kreiselpumpe angeschlossen, die gleiche Förderhöhe . ■

E.3. Die Pumpe arbeitet bei Vollast auf den Schnittpunkt der Rohrnetz- u. Pumpenkennlinie.

E.4. Werden einzelne Gruppen gedrosselt oder geschlossen, so würde sich bei einer fest an die maxima.β Last ausgelegten Anlage durch die verringerte Fördermenge die Förderhöhe dementsprechend ändern und damit auch die Rohrnetzkennlinie.

E.5. Durch Einbau eines Überströmventils in die Druckseite der Imp β wird der Förderdruck konstant gehalten. Die Fördermenge ist durch das Überströmen des Ventils variabel geworden und paßt sioh somit den veränderten Betriebsverhalten der Förderanlage an. .

E.6. Darstellung der Betriebsverhältniaae mit Skizze 3

E.6.1.Betriebspunkt 1»

Die Pumpe wurde entsprechend den Erfordernissen des--Hohrleitungesysteme gewählt bzw.ausgelegt. Der Batriebepunkt der Pumpe entspricht den Erfordernissen des Rohrsystems -in einen günstigen Leietungebereioh.

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E.6.2.Betriebspunkt 2:

Durch. Verminderung der !Fördermenge wandert der Betriebspunkt 1 auf den Punkt 2. Die Fördermenge ist den Erfordernissen angepaßt. Der Förderdruck ist jedoch gestiegen. Die Nachteile unter Punkt D.3 treten auf.

E.6.3.Betriebspunkt 3:

Durch Einbau des' Überströmventils wird die Förderhöhe vermindert. Das Rohrsystem arbeitet auf einer flacheren Kennlinie. Der Förderdruck wurde den Erfordernissen angepaßt.

E.6.4.Betriebspunkt 4:

Wird das Rohrsystem vollständig geschlossen, d.h. die Fördermenge ist Null, so ist stets nur die ausgelegte Förderhöhe vorhanden. Die Stellglieder des Systems sind vor einer Überlastung durch eine zu hohe Förderhöhe geschützt. Somit treten keine Beschädigungen der Ventilkegel durch überhöhte Fließdrücke bei kleinen Fördermengen auf. Der Kraftbedarf zur Bedienung der Stellglieder wird wesentlich vermindert.

F Erläuterung der Bauformen der Einrichtung nach den beigefügten Skizzen

F.1. Skizze 1

F.1.1.Funktion

In die Druckseite der Pumpe wird ein Überströmventil in schräger oder gerader Anordnung eingesetzt. Die Ventilweite und die erforderliche Schließfeder wird für den entsprechenden Ansprechdruck ausgelegt. Der Regulierkegel wird durch das Pumpengehäuse auf den Ventilsitz in der Pumpe geführt. Der Regulierkegel besitzt zudem ein Führungsrohr, sodaß durch einen Ausschnitt desselben ein proportionales Regelverhalten erreicht werden kann. In den Hauptsitz des Ventils ist ein nach der Länge regulierbarer Innenspindel eingesetzt. Diese Innenspindel übernimmt die Führung der Feder zu dem Ventilsitz. Durch Lösen oder Spannen des Innenkegels kann der Ansprechdruck variiert werden. Eine Schutzkappe schließt mit dem Hauptsitz den Innenkegel dicht ab. Das überströmende Medium gelangt wieder in die Saugseite der Pumpe.

F.1.2.Einsatz der kreiselpumpe mit Überströmventil nach Skizze 1

F.1.2.a.In Warmwasser-Heizungeanlagen mit nachgeschalteten Stellgliedern (Ventilen) und Reglern ohne Hilfsenergie, z.B. Wasser- und Luftregler, sowie thermostatischen Heizkörperventilen. Ebenso in Verbindung mit Stellgliedern von Regelanlagen, insbesondere als Drosselventil in Verbindung mit Einspritzregelungen, sowie als Kesselvorlaufpumpe auf Verteiler mit nachgeschalteten Regelgruppen.

F.1.2.b. In Druokerhöhungsanlagen (Hydrophoranlagen) können die Windkessel wesentlich verkleinert werden, weil die Pumpe verbramchsabhängig eingesetzt werden kann.. (Evtl. auch Pumpe nach Skizae 2, überströmanechluß auf Windkessel, um Druokstöße zu vermeiden)

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Claims

h . Ί'913242

P. 2.' Skizze 2 * ., .'

P.2.1. Punktionι

Die Punktion der Vorrichtung entspricht nach dem Punkt 1.1., wobei im Gegensatz zu diesem das überströmende Medium nicht in die Saugseite der Pumpe, sondern gesondert aus der Kreiselpumpe geführt wird.

P.2.2. Einsatz der Kreiselpumpe mit dem Überströmventil· nach Skizze

P.2.2.a. Diese Anordnung ist für Anlagen mit vorgeschaltetem Stellgliedern bestimmt. Durch Drosselung von Teilkreisen eines Regelsystems vermindert sich die Menge des umgewälzten Mediums. Da das umgewälzte Volumen geringer wird, vermindert sich auch der Druckverlust des Stellglieds. Das Stellglied ist für die maximale Leistung ausgelegt worden. Dies hat zur Polge, daß der Druckverlust des Stellglieds bei geringem Volumen nicht mehr den für den die Beeinflussung der Regelstrecke notwendigen Druckverlust hat. (Druckverlust Rohrsystem, .Stellglied ca. 2:1 ist ideal für Warmwasserheizungsanlagen). Wird das über das Überströmventil austretende Medium über das Stellglied geleitet, so bleibt das umlaufende Volumen konstant und damit auch der für die Beeinflussung der Regelstrecke notwendige Druckverlust. ·

P.2.2.b.Beispiele für Anordnung Skizze 2

Warm- oder Heißwasserheizungsanlagen mit vorgeschalteten Dreiwege- oder Vierwegemischern. öescnax-ue^en

P.2.2.c.In Verbindung mit Schliß- u. Dreiwegeventilen.

^G· Patentanspruch. (Gebrauchsmusterschutz) Der Aufbau der Pumpe und des Überströmventils muß als segeben angenommen werden. '- ⁶

Als Patentanspruch wirdj

¹" It! Skiz^n^{nbaU einer Kreisel}P^umP^{e mit} einem Überströmventil

^{tiberströmen}den Mediums von der Druckseite

sSÄf^nheit *

3. sowie die Rückführung des überströmenden Mediums aus der

gemacht ^{der KreiseI}P^umP^e mittels Überströmventil geltend

Berechnungsbeispiele werden auf Wunsch nachgereicht. Kirchheim/Teck, den H. März 1969

(gez. Wilfried

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