DE2342605C3 - Pumpe, insbesondere Umwälzpumpe für Heizungsanlagen - Google Patents
Pumpe, insbesondere Umwälzpumpe für HeizungsanlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Umwälzpumpe für Heizungsanlagen mit einem die
Förder- und Mischvorrichtung aufnehmenden Gehäuse mit zwei Saugräumen und mindestens einem Druckraum
und einem von einem Spaltrohr-Motor angetriebenen, mit dessen Rotor achsgleich und unverschiebbar
verbundenen und die Förderflüssigkeit radial nach außen beschleunigenden Pumpenlaufrad, welches zwischen
den Saugräumen angeordnet ist und mit je einem Saugmund mit dem jeweils benachbarten Saugraum
verbunden ist, sowie mit einem während des Pumpenbetriebes in Richtung der Laufraddrehachse verschiebbaren
Steuerorgan zur Aufteilung der Ansaugmengen aus den beiden .Saugräumen.
Bei einer bekannten Pumpe dieser Art (DE-OS 21 07 000) ist der Rotor achsgleich und unverschieblich
mit dem Pumpenlaufrad verbunden, das seinerseits selbst das Steuerorgan zur Aufteilung der Ansaugmengen
aus den beiden Saugräumen bildet. Die axiale Verstellung von Pumpenlaufrad und Rotor erfolgt aber
in der einen Richtung über hydraulische, auf das Pumpenlaufrad wirksam werdende Reaktionskräfte und
in der anderen Richtung auf elektromagnetischem Wege, so daß keine stufenlose oder kontinuierliche
Steuerung der angesaugten Teilmengen möglich ist, sondern lediglich eine Steuerung, bei der der eine oder
der andere der Ansaugquerschnitte jeweils völlig abgesteuert ist. Hiervon abgesehen bedingt die zur
Steuerung notwendige Axialverschiebung von Rotor und Pumpenlaufrad, also von rotierenden Teilen auch
gewisse konstruktive Schwierigkeiten, zumal zur Vermeldung von Kurzschlußverbindungen zwischen den
Saugräumen und dem Druckraum wegen der Axialverschiebung des Laufrades auch besondere Dichteinrichtungen
angeordnet sein müssen, die hier durch halsartige, axiale Fortsätze des Pumpenlaufrades
gebildet sind, denen entsprechende Gleitführungen zugeordnet sind. Auch fertigungstechnisch ergeben sich
hieraus Schwierigkeiten, da die Führungs- und Abdichtflächen verschiedenen Bauteilen zugehören.
Demgegenüber soll durch die Erfindung eine Pumpe, und zwar insbesondere eine Umwälzpumpe für Heizungsanlagen geschaffen werden, die während des Pumpbetriebes eine Verstellung im Hinblick auf eine kontinuierliche Mischung der aus den beiden Saugräumen angesaugten Teilmengen an Förderflüssigkeit ermöglicht und die trotz dieser kontinuierlichen Verstellbarkeit einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist.
Demgegenüber soll durch die Erfindung eine Pumpe, und zwar insbesondere eine Umwälzpumpe für Heizungsanlagen geschaffen werden, die während des Pumpbetriebes eine Verstellung im Hinblick auf eine kontinuierliche Mischung der aus den beiden Saugräumen angesaugten Teilmengen an Förderflüssigkeit ermöglicht und die trotz dieser kontinuierlichen Verstellbarkeit einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist.
Erreicht wird dies dadurch, daß das Pumpenlaufrad stirnseitig am Rotor angebracht ist, der seinerseits auf
einer im Gehäuse befestigten hohlen und einen Zulaufkanal zu einem Saugraum bildenden Steckachse
drehbar und unverschieblich gelagert ist und daß das Steuerorgan im Pumpenlaufrad angeordnet und konti-
nuierlich in Richtung der Drehachse über eine
Steuerstange verschiebbar ist, die der Steckachse gegenüberliegend in einem Gehäusedeckel abgestützt
ist Die angestrebte kontinuierliche Mischung während des Betriebes wird bei dieser Lösung mit einfachen
Mitteln erreicht, wobei insbesondere keine Verstellung mitlaufender Teile notwendig ist und wobei durch die in
Verbindung mit der axial festen Anordnung des Rot< rs mögliche fliegende Lagerung des Pumpenlaufrades
sowie die Nutzung der hohlen Steckachse als Zulaufkanal ein konstruktiv besonders einfacher Grundaufbau
erreicht wird, der fertigungstechnisch gut zu beherrschen ist und zu einer kompakten Bauform führt.
Konstruktionen, bei denen ein die Saugmünder verbindender Zulauf raum für die Laufschaufeln vorgesehen
ist, in dem bei axial unverschieblichem Laufrad das Steuerorgan zwischen seinen Endlagen axial
kontinuierlich verstellbar ist, sind für Ventilatoren an sich bekannt (FR-PS 6 57 574). Das Steuerorgan ist
dabei aber mit der Laufradwelle verbunden und läuft damit ebenso wie die Verstelleinrichtung für das
Steuerorgan mit der Laufradwelle um. Hierdurch ist eine Verstellung während des Betriebes, wie sie
insbesondere für Umwälzpumpen von Heizungsanlagen unbedingt erforderlich ist, überhaupt nicht möglich und
wäre im übrigen auch nur mit großem Aufwand zu realisieren. Die vorgesehene stufenlose Verstellbarkeit
des Steuerorgans hat somit bei der bekannten Konstruktion keine kontinuierliche Verstellbarkeit und
Regelbarkeit während der Betriebsphase zur Folge.
Solche kontinuierlichen Einstellmöglichkeiten zeigt nun zwar die CH-PS 1 18 902, und zwar in Verbindung
mit Turbinen und bei der fliegend gelagerten Welle des Turbinenrades gegenüberliegend in einem Gehäusedekkel
angeordnetem Stellmotor. Insgesamt wird bei dieser turbinenspezifischen Speziallösung aber dabei davon
ausgegangen, daß das als Abschirmkappe ausgebildete Steuerorgan nicht nur axial verschieblich ist, sondern
vom Turbinenrad mitgenommen wird. Ein solches Mitlaufen des Steuerorgans — wie es wegen der bei der
bekannten Lösung drehzahlabhängigen Steuerung aus funktionellen Gründen notwendig ist bedeutet aber
einen zusätzlichen Aufwand, der bei der erfindungsgemäßen Lösung gerade vermieden wird.
Schließlich ist für Umwälzpumpen von Heizungsanlagen
noch eine Konstruktion bekannt (DE-AS 1119 485),
bei der die beiden Saugleitungen auf einen gemeinsamen Saugmund ausmünden, der gegenüber dem
Zulaufraum des Pumpenlaufrades über ein zu diesem koaxial liegendes und axial verstellbares Ventil als
Steuerorgan mehr oder minder absteuerbar ist. Bei einer solchen Konstruktion mit dem Motor des
Pumpenlaufrades gegenüberliegend angeordneter Verstelleinrichtung für das nicht mitlaufende Ventil als
Steuerorgan ist dieses zwar während des Betriebes verstellbar, eine Änderung des Mischungsverhältnisses
ist damit aber nur in Verbindung mit Zusatzmaßnahmen erreichbar und es werden als solche bestimmte
Querschnittsgestaltungen der Zulaufkanäle im Verstellbereich des Ventils vorgesc'tr., aie zumindest über
größere Verstellbereiche nicht zu der angestrebten kontinuierlich veränderlichen Mischung der angesaugten
Teilmengen führen können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung, die im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert wird, ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine mittels eines Spaltrohr-Motors betriebene Umwälzpumpe, bei der
der Stator 1 der Pumpe gegen den RotGr 2 mittels eines Spaltrohres 3 abgedichtet ist Der Rotor 2 ist auf einer
einseitig im Gehäuse befestigten Steckachse 4 drehbar gelagert und auf seiner Stirnseite mit einem Pumpenlaufrad
5 über Befestigungsschrauben 6 verbunden.
Das Pumpenlaufrad 5 weist im Bereich seiner Drehachse 7 beidseitig je einen Saugmund 8, 9 auf, der
als kreisrunde Öffnung in einem zugehörigen Flansch 10 bzw. 11 des Laufrades 5 ausgebildet ist Zwischen den
beiden Saugmündern 8, 9 ist ein von rotierenden Einbauten freier, durchgehender Zulaufraum 12 für den
Zulauf der Förderflüssigkeit aus benachbarten Saugräumen 13 und 14 zu den Laufschaufeln 15 des Laufrades 5
vorgesehen.
Die Laufschaufeln 15 verlaufen radial zur Drehachse 7 des Laufrades 5, so daß unabhängig von der
Drehrichtung des Laufrades 5 eine Förderung der Flüssigkeit vom Zulaufraum 12 radial nach außen in
einen ringförmigen Druckraum 16 erfolgt, von dem aus die Flüssigkeit in eine Druckleitung 17 des Pumpenlaufrades
5 gelangt. Von dort tritt die geförderte Flüssigkeit in eine an einen Druckstutzen 18 anschließbare,
weiterführende Förderleitung, im Fall der Verwendung der Pumpe als Umwälzpumpe in Heizungsanlagen in die
Vorlaufleitung des Heizsystems.
An weitere Anschlußstutzen 19, 20 der Pumpe sind Zulaufleitungen anschließbar, beispielsweise die Vorlaufleitung
des Kesselwassers und die Rücklaufleitung der Heizungsanlage, wobei gleichgültig ist, welcher der
beiden Anschlußstutzen 19 oder 20 für die jeweilige Leitung gewählt wird.
Die Flüssigkeitszufuhr vom Anschlußstutzen 19 aus erfolgt zentral in der Achse 7 des Laufrades 5 durch den
zylindrischen Innenraum der Steckachse 4 hindurch, wodurch eine besonders kompakte Bauweise erzielt
wird, da im Bereich zwischen dem Laufrad 5 und dem Rotor 2 kein Raum für eine seitlich verlaufende
Saugleitung zum Saugraum 13 vorgesehen sein muß. Vom Anschlußstutzen 20 aus gelangt die Förderflüssigkeit
über eine Saugleitung 21 zum Saugraum 14. Durch die Anordnung der Anschlußstutzen 18 und 20 auf
gleicher Höhe können die Druckleitung 17, die Saugleitung 21 und der Saugraum 14 in einem einstückig
als Druckgußteil gefertigten Gehäusedeckel 27 untergebracht werden, der an einer umlaufenden Trennfuge 22
am zylindrischen, Motor und Pumpenlaufrad umschließenden Teil des Gehäuses zentriert ist.
Um nun zu erreichen, daß die Laufschaufeln 15 des Pumpenlaufrades 5 nicht über den Zulaufraum 12
gleichmäßig aus beiden Saugräumen 13 und 14 Förderflüssigkeit fördern, ist im Inneren des Zulaufraumes
12 ein dessen Querschnitt im wesentlichen abdeckendes Steuerorgan 23 angeordnet. Dieses ist
dabei an einer im Deckelteil des Gehäuses gelagerten Steuerstange 24 befestigt, mit welcher es in Richtung
der Drehachse 7 des Laufrades 5 verschieblich ist. Das Steuerorgan 23 ist als im wesentlichen den Querschnitt
des Zulaufraumes 12 abdeckende Scheibe ausgebildet, die je nach ihrer Stellung im Zulaufraum 12 im Zuge
ihrer Verschiebung in Richtung der Achse 7 eine größere Zusirömöffnung vom Saugraum 13 oder vom
Saugraum 14 aus freigibt und damit gleichzeitig den Strömungsquerschnitt vom jeweils anderen Saugraum
aus entsprechend vermindert, so daß die Laufschaufeln 15 stets mit voller Förderleistung arbeiten. Zur
Erzielung einer günstigen Strömungsumlenkung ist das als Scheibe ausgebildete Steuerorgan 23 rotationssymmetrisch
zur Drehachse 7 mit radial nach ,außen .hin
abfallenden Oberflächen ausgebildet, so daß sich am Umfang der Scheibe ein vergleichsweise dünner Rand
25 ergibt, der einen ungehinderten Zustrom von Förderflüssigkeit zu den Laufschaufeln 15 sicherstellt.
Die Laufschaufeln 15 selbst erstrecken sich radial zur Drehachse 7, so daß unabhängig von der Drehrichtung
des Laufrades 5 immer gleich günstige Förderbedingungen vorliegen.
Die Stellvorrichtung für die Einstellung der gewünschten Lage des Steuerorgans 23 im Inneren des
Zulaufraumes 12 ist am bzw. im Oberteil 26 des Gehäusedeckels 27 untergebracht. Die Stellbewegung
der Steuerorgane 24 erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform dabei durch ein Dehnelement bekannter
Ausgestaltung. Dieses weist eine Spule 28 auf, die in Leitungsverbindung mit einem außen- oder innenliegenden
Temperaturfühler steht und von diesem her gesteuert wird. Die Spule 28 erhält je nach der vom
außen- oder innenliegenden Temperaturfühler mitgeteilten Temperatur eine Stromgröße, die eine bestimmte
Wärme in der Spule erzeugt. Diese Spulenwärme wird auf einen Dehnstoff übertragen, der sich entsprechend
ausdehnt, wobei diese Dehnbewegung einen Stellkolben 29 in Richtung des Pfeiles 30 bewegt. Je nach der
Außentemperatur wird demgemäß der Stellkolben 29 mit Steuerorgan 23 in eine bestimmte Stellung gebracht,
durch welche die Beimischung in ihrer Größe geregelt wird.
Die Rückstellung der Steuerstange 24 erfolgt durch eine Druckfeder 31, die sich einerseits gegen den
Gehäusedeckel 27 und andererseits gegen einen Bund des Kolbens 29 abstützt. Die Stellbewegung der
Steuerstange 24 kann aber auch in anderer Weise, beispielsweise durch einen Drehmagneten, Hubmagneten
oder einen Stellmotor erfolgen.
Ferner kann die Stellbewegung der Steuerstange 24 auch unmittelbar von dem Rücklauf von dem Heizungswasser gesteuert werden. In diesem Falle, der in der
Zeichnung nicht dargestellt ist, befindet sich das
ίο Gehäuse des Dehnelementes ohne Spule 28 unmittelbar
im Strom des rücklaufenden Heizungswassers.
Bei der Pumpe ist zwecks einfachen Umbaus beispielsweise von einer Pumpe der gezeigten Art mit
Saugleitung 21 und Druckleitung 17 im Gehäutedeckel 27 in eine Normalausführung einer solchen Pumpe, bei
der der Gehäusedeckel lediglich den Druckstutzen für die Druckleitung aufweist, vorgesehen, daß ohne
sonstige Veränderungen der in der Zeichnung dargestellte Gehäusedeckel gegen einen Gehäusedeckel mit
nur einer Druckleitung jederzeit ausgetauscht werden kann. Hierdurch !äßt sich die Pumpengrundeinheit für
zwei verschiedene Anwendungsfälle der Pumpe, nämlich für eine solche mit Fernsteuerung und für eine
solche ohne die vorgesehene Beimischung verwenden.
Hierzu bedarf es lediglich der Verwendung der jeweils notwendigen und dem entsprechenden Verwendungszweck
angepaßten Deckelausführung. Demgemäß läßt sich die Pumpe der dargestellten Art in einfacher Weise
auch in eine solche ohne Beimischung bzw. umgekehrt umbauen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Pumpe, insbesondere Umwälzpumpe für Heizungsanlagen
mit einem die Förder- und Mischvorrichtung aufnehmenden Gehäuse mit zwei Saugräumen
und mindestens einem Druckraum und einem von einem Spaltrohr-Motor angetriebenen, mit
dessen Rotor achsgleich und un verschiebbar verbundenen und die Förderflüssigkeit radial nach außen
beschleunigenden Pumpenlaufrad, welches zwischen den Saugräumen angeordnet ist und mit je einem
Saugmund mit dem jeweils benachbarten Saugraum verbunden ist, sowie mit einem während des
Pumpenbetriebes in Richtung der Laufraddrehachse verschiebbaren Steuerorgan zur Aufteilung der
Ansaugmengen aus den beiden Saugräumen, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen-5auirad(5)
stirnseitig am Rotor (2) angebracht ist, der seinerseits auf einer im Gehäuse befestigten hohlen
und einen Zulaufkanal zu einem Saugraum (13) bildenden Steckachse (4) drehbar und unverschieblich
gelagert ist und daß das Steuerorgan (23) im Pumpenlaufrad (5) angeordnet und kontinuierlich in
Richtung der Drehachse (7) über eine Steuerstange
(24) verschiebbar ist, die der Steckachse (4) gegenüberliegend in einem Gehäusedeckel (27)
abgestützt ist
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenlaufrad (5) einen seine
Saugmünder (8,9) verbindenden Zulaufraum (12) für die Laufschaufeln (15) aufweist und daß sich im
Zulaufraum (12) das Steuerorgan (23) befindet
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (23) den Querschnitt des
Zulaufraums(12) im wesentlichen abdeckt.
4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuerorgan (23) als quer zur Drehachse (7) des Pumpenlaufrades (5) angeordnete Scheibe ausgebildet
ist.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (23)
zur Drehachse (7) des Pumpenlaufrads (5) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und gegen seinen Rand
(25) abfallende Oberflächen aufweist.
6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der einstückig
insbesondere aus Druckguß hergestellte Gehäusedeckel (27) Anschlußstutzen (18,20) für eine
Druckleitung (17) und eine zum Zulaufraum (12) führende Saugleitung (21) aufweist und daß die
Achsen der Anschlußstutzen (18, 20) in derselben, zur Drehachse (7) des Pumpenlaufrades (5) senkrechten
Ebene angeordnet sind.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (24)
verschiebbar im Gehäusedeckel (27) geführt ist und dessen Wand zwischen der Saugleitung (21) und dem
Aufnahmeraum (32) für ein Dehnelement (28, 29) durchstößt.
8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (24) mit einem Dehnelement
(28, 29) verbunden ist, dessen Spule (28) im Oberteil (26) des Gehäusedeckels (27) angeordnet
und mit einem Außen- oder Innentemperaturfühler elektrisch verbunden ist.
9. Pumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückstellung der Steuerstange
(24) eine Druckfeder (31) vorgesehen ist, die sich einerseits gegen den Gehäusedeckel (27) und
andererseits gegen einen Bund des Kolbens (29) des Dehnelementes abstützt
10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck-
und Saugleitung (17,21) umfassende Gehäusedeckel (27) als Ganzes gegen einen lediglich eine Druckleitung
aufweisenden Abschlußdeckel austauschbar ist
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