DE2342605C3 - Pumpe, insbesondere Umwälzpumpe für Heizungsanlagen - Google Patents

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.

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)

13 42 605 Patentansprüche:

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