DE2431544A1 - Zentrifugalpumpe mit reguliermechanismus - Google Patents
Zentrifugalpumpe mit reguliermechanismusInfo
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Description
T. Smedegaard A/S, P-GmH 68/168
57-59 Sydvestvej,
Glostrup, Dänemark
Glostrup, Dänemark
Zentrifugalpumpe mit Reguliermechanismus
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe mit einem
eingebauten Mechanismus zur Regulierung der Fördergeschwindigkeit der Pumpe, welcher ein axial verschiebbares Element enthält, das in
anderen Stellungen als der, welche der vollen Förderleistung entspricht, einen Teil einer in die Pumpe eingebauten Nebenleitung
sowie eines in den Pumpenauslaß eingebauten Absperrteils bildet, wobei dieses axial verschiebbare Element mit einem Absperrteil in
Form eines zylindrischen Absperrschieberteils ausgebildet ist, um den Auslaß des Pumpenflügelrades allmählich von dem das Pumpenflügelrad
umgebenden Druckkanal abzusperren, sowie mit einem zylindrischen Regulierabsperrschieber mit öffnungen, um den Pumpeneinlaß mit dem
axialen Einlaß des Pumpenflügelrades zu verbinden.
Solche Zentrifugalpumpen ermöglichen es, die einer Zirkulationsanlage
zugeführte Flüssigkeitsmenge zu regulieren, z.B. Wasser für ein Heizsystem, so daß einerseits die Anzahl der erforderlichen Standardgrößen
der Pumpe begrenzt sein und andererseits die während des Betriebes zirkulierende Wassermenge eingestellt werden kann. Selbstverständlich
muß die Pumpe in der Lage sein, die erforderliche Höchstmenge von Wasser zu fördern, jedoch -ist während eines wesentlichen
Teils der Betriebszeit eine geringere Wassermenge erforderlich, da eine größere oder kleinere Anzahl von Heizkörpern häufig abgestellt
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ist. Mit einem Reguliermechanismus der vorstehend erwähnten Art ist
es möglich, einige der Nachteile zu vermeiden, die' mit dem scharfen
Absperren des Pumpenäuslasses, dem sogenannten Abdrosseln, verbunden sind, welches auf Grund des hohen Druckes in den Rohren ein unangenehmes
Rauschen verursacht, sowie zum Teil auch die Nachteile der Nebenwegregulierung, z.B. den hohen Kraftverbrauch zu beseitigen,
der durch die hohe Wassermenge, .die im Falle der Nebenwegregulierung
immer durch die Pumpe fließt, verursacht wird.
Es hat sich gezeigt, daß Pumpen der angeführten Art mit der sogenannten
Doppelregulierung den Anforderungen an eine variable Regulierung der Förderleistung im Fall kleiner Pumpen mit vergleichsweise
niedrigem Anfangsdruck und einer geringen Wassermenge'genügen. Bei
großen Pumpen mit veränderlicher Fördergeschwindigkeit kann der Anfangsdruck so hoch und die Wassermenge so groß sein, daß ein starkes
Herunterregeln der Förderleistung einen beträchtlichen Druckanstieg zur Folge haben kann, z.B. wenn mehr und mehr Heizkörper eines großen
Systems abgestellt sind. >
Gegenstand der Erfindung ist eine Zentrifugalpumpe mit einem Reguliermechanismus,
mit dessen Hilfe der maximale Druckanstieg begrenzt werden· kann, so daß der Druck nie einen der vollen Fördergeschwindigkeit entsprechenden vorbestimmten Wert übersteigen kann, nämlich wenn
bei einem Heizsystem alle Heizkörper in Benutzung sind. Eine derartige Begrenzung des Haximalanstiegs des Drucks ermöglicht es,
Pumpen derselben Größe bei einer großen Anzahl von Systemen verschiedener Größe zu verwenden und sie auf sie einzustellen.
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gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Element fest mit einem
Kolben verbunden ist, bei dem auf der einen Seite während der gesamten Betriebszeit der Pumpe der unmittelbare Förderdruck der Pumpe vorherrscht,
während die andere Seite des Kolbens dem Saugdruck der Pumpe ausgesetzt ist, und daß eine Feder so mit dem Kolben und dem
axial verschiebbaren Element verbunden ist, daß die Feder der Wirkung der Änderungen in der Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des
Kolbens entgegenwirkt.
Ein Anstieg des Förderdrucks der Pumpe, z.B. durch das Abstellen einer Anzahl von Heizkörpern, verschiebt den Kolben und folglich
das Absperrteil des axial verschiebbaren Elementes, so daß der Durchgang vom Auslaß des Pumpenflügelrades zum Druckkanal verengt wird,
was zur Folge hat, daß eine geringere Wassermenge gepumpt wird. Dem Verschieben des Kolbens und folglich des Absperrteils wirkt jedoch
das gleichzeitige leicht verstärkte Anziehen der Feder entgegen, wodurch ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht wird, der den veränder-.
ten Betriebsbedingungen entspricht.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert:
Fig. 1 ist ein Diagramm des Verhältnisses zwischen Druck und Wassermenge,
wenn die Förderleistung der Pumpe in bekannter Weise reguliert wird.
Tig. 2 zeigt in entsprechender Weise ein Diagramm für die erfindungsgemäße
Zentrifugalpumpe.
Fi^. 3 ist ein Schnitt durch Teile einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Zentrifugalpumpe.
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Fig. if zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe
In den Figuren 1 und 2 gibt die Ordinate den Förderdruck einer Pumpe
und die Abszisse die beförderte Wassermenge an. Die Kurve 10 betrifft eine Pumpe, die ausschließlich durch Absperrung oder Drosselung des
Auslasses vom Pumpenflügelrad reguliert wird, und es zeigt sich, daß der Druck nicht fällt, wenn die Wassermenge von Lmax auf L verringert
wird. Die Kurve 11 betrifft eine Pumpe mit ausschließlicher Mebenwegregulierung,
wobei ein Herunterregeln eine Druckabnahme bewirkt, während die durch das Pumpenflügelrad fließende Wassermenge unverändert
bleibt. Durch die letztgenannte Art der Regulierung wird ein Röhrenrauschen in dem Zirkulationssystem vermieden, jedoch auf Kosten
der Wirtschaftlichkeit, da die Pumpe noch die maximale Wassermenge pumpen muß. Kurve 12 zeigt die Bedingungen bei einer Kombination von
Absperrung und Nebenleitung, wobei ein Herunterregeln sowohl den Druck als auch die Wassermenge verringert.
In Fig. 2 entspricht die Kurve 13 der entsprechenden Maximalkurve in
Fig. 1. Jedoch steigt bei abnehmender Wassermenge der Druck in der
erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe nur bis zu einem bestimmten Grad an und folgt dann einer der waagerechten Linien 14» von denen jede
einen Maximaldruck darstellt, der durch den erfindungsgemäßen Regulierungsmechanismus,
oder genauer gesagt durch die Federspannung, bestimmt wird. Unabhängig davon ob die Wassermenge Lmax oder L ist,
steigt der Druck nicht über den z.B. durch die oberste Linie 1Zf in
Fig. 3 bestimmten Wert an.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Zentrifugalpumpe ist das Pumpengehäuse in herkömmlicher Weise ausgebildet,
und zwar mit einem Einlaß 15, einem Auslaß 16, einem Pumpen-
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flügelrad 17 mit einem axialen Einlaß, einem axial verschiebbaren
Element, das mit einem zylindrischen Absperrschieberteil 18 ausgebildet
ist, welches in der gezeigten Stellung den Auslaß des Pumpenflügelrades in freier Verbindung mit dem Auslaß 16 läßt aber bei
axialer Aufwärtsverschiebung den Auslaß immer mehr sperrt. Ferner hat das axial verschiebbare Element einen zylindrischen Regulierabsperrschieber
19 mit: öffnungen zur Verbindung des Einlasses 15
mit dem axialen Einlaß des Pumpenflügelrades. Bei axialer Verschiebung in Richtung auf das Pumpenflügelrad schaffen die genannten öffnungen
in allmählich steigendem Maße einen Nebenweg vom Druckkanal der.Pumpe zum Einlaß des Pumpenflügelrades.
Somit bildet das gezeigte verschiebbare Element einen Regulierungsmechanismus zur Doppelregulierung, wobei ein zunehmendes Absperren
des Pumpenflugelradauslasses gleichzeitig mit einem erhöhten Durchfluß
in dem Nebenkanal vor sich geht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich das axial verschiebbare
Element in fester Verbindung mit einem Kolben, welcher in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform als Boden 20 für den zylindrischen
Regulierabsperrschieber 19 ausgebildet ist. Im Hinblick auf die Fließbedingungen
im Pumpenflügelradeinlaß ist der Boden vorzugsweise gewölbt, wobei die konvexe Seite dem Einlaß zugekehrt ist. In dem dem
Einlaß abgekehrten Raum ist der Boden 20 dem Förderdruck der Pumpe ausgesetzt, wobei ein Kanal 21 von dem genannten Raum zum Auslaß
verläuft.
Steigt der Förderdruck an, z.B. durch Abstellen einer Anzahl von Heizkörpern
in einem Heizsystem, in das die Pumpe eingesetzt ist, so steigt der Druckunterschied zwischen den Seiten des als Boden aus-
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gebildeten Kolbens an, so daß das verschiebbare Element und folglich
auch das Absperrschieberteil 18 verschoben werden, um den Auslaß des
Pumpenflügelrades abzusperren. Dadurch wird die Förderleistung der Pumpe verringert.
Jedoch wirkt der Verschiebung eine Feder 22 entgegen, welche mit dem
Boden 20 so in Verbindung steht, daß sich ihre Spannung während der Verschiebung des Bodens erhöht, was auf die erhöhte Druckdifferenz
zurückzuführen ist. Die elastische Kraft, die mit einem Handrad (nicht gezeigt) oder anderweitig eingestellt werden kann, erzeugt somit einen
Ausgleich der Druckdifferenz. Bei der Feder kann es sich wahlweise um eine Druckfeder oder eine Zugfeder handeln, wobei ihre Verbindung
mit dem axial verschiebbaren Element entsprechend gestaltet ist. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform wird eine Druckfeder verwendet,
um eine geringere Gesamtlänge zu erhalten.
Fig. *t zeigt eine Ausführungsform der Zentrifugalpumpe, deren Teile,
die den in Fig, 3 gezeigten entsprechen, die gleichen Bezugsziffern haben. Die Zentrifugalpumpe der Fig. ^ unterscheidet sich von der vorhergehenden
Ausfuhrungsform dadurch, daß der Kolben nicht als Boden
20 ausgebildet ist und daß der Kanal 21 nicht in Verbindung mit dem Auslaß 16 ist.
In Fig. 4 ist der mit dem verschiebbaren Element verbundene Kolben
2.3 mit Hilfe von Vorsprüngen 2.1\ an dem zylindrischen Absperrschieberteil
18 angebracht, und der Kolben 23 befindet sich auf der dem Einlaß abgekehrten Seite des Pumpenflügelrades. Ist der Auslaß des Pumpenflügelrades,
wie auf der linken Seite von Fig. k gezeigt, ganz offen,
so befindet sich der Kolben 23 in seiner untersten Stellung und
bildet im Pumpengehäuse eine Wand, die mit der oberen Seite des Auslasses 16 in einer Ebene liegt. Wenn das zylindrische Absperrschieber-
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teil 18 den Auslaß dee Pumpenflügelrades sperrt, wie auf der rechten
Seite von Fig. 1+ gezeigt, nimmt der Kolben 23 seine oberste Stellung
ein.
Ein Raum oberhalb des Kolbens 23 befindet sich immer in Verbindung
mit der Einlaßseite des Pumpenflügelrades, z.B., wie gezeigt, durch
einen oder mehrere Kanäle 25» so daß in diesem Raum immer der gleiche Druck wie auf der Saugseite der Pumpe vorherrscht.
Die Feder 22, welche in Fig. k als Zugfeder gezeigt ist, befindet sich
über eine Spindel 26 und Arme 27 in fester Verbindung mit dem zylindrischen Regulierabsperrschieber 19· Die Spannung der Feder hält ein
Gleichgewicht in der Druckdifferenz auf beiden Seiten des Kolbens aufrecht, wobei diese Differenz dadurch erzeugt wird, daß auf der oberen
Seite des Kolbens 23 immer ein Saugdruck und auf der unteren Seite
ein Förderdruck vorhanden ist. Gemäß der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform führt eine steigende Druckdifferenz dazu, eine zunehmende
Absperrung durch Verschiebung des Kolbens 23 und folglich des Absperrschieberteils 18 zu verursachen, während die Feder 22 für ein Ausgleichen
und eine Begrenzung der angestrebten Verschiebung sorgt.
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Claims (3)
- PatentanspruchsM .y Zentrifugalpumpe mit einem eingebauten Mechanismus für die Regulierung der Fördergeschwindigkeit der Pumpe, welcher ein axial verschiebbares Element enthält, das in anderen Stellungen als der, welche der vollen Förderleistung entspricht, einen Teil einer in die Pumpe eingebauten Nebenleitung sowie eines in den Pumpenauslaß eingebauten Absperrteils bildet, wobei dieses axial verschiebbare Element mit einem Absperrteil in Form eines zylindrischen Absperrschieberteils (18) ausgebildet ist, um den Auslaß des Pumpenflügelrades allmählich von dem das Pumpenflügelrad umgebenden Druckkanal abzusperren, sowie mit einem zylindrischen Regulierabsperrschieber (19) mit öffnungen, um den Pumpeneinlaß mit dem axialen Einlaß des Pumpenflügelrades zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Element fest mit einem Kolben (23) verbunden ist, bei dem auf der einen Seite der unmittelbare Förderdruck der Pumpe zu jeder Zeit des Betriebes der Pumpe vorherrscht, während die andere Seite des Kolbens (23) dem Saugdruck der Pumpe ausgesetzt ist, und daß eine Feder (22) so mit dem Kolben (23) und dem axial verschiebbaren Element verbunden ist, daß die Feder (22) der Wirkung von Veränderungen in der Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Kolbens (23) entgegenwirkt.
- 2. Zentrifugalpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Regulierabsperrschieber (19) so angebracht ist, daß bei axialer Verschiebung zum Pumpenflügelrad hin seine öffnungen eine Nebenleitung zwischen dem Druckkanal der Pumpe und dem Einlaß des Pumpenflügelrades herstellen.409884/0 472— Q —
- 3. Zentrifugalpumpe gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (23), der fest mit dem axial verschiebbaren Element verbunden ist, als ein Boden (20) für den zylindrischen Regulierabsperrschieber (19) ausgebildet ist, wobei dieser Boden (20) vorzugsweise zum Einlaß des Pumpenflügelrades hin gewölbt ist, und daß von dem Raum auf der anderen Seite des Bodens (20) ein Kanal (21) zur Druckseite •der Pumpe verläuft.i+. Zentrifugalpumpe gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (23) eine axial verschiebbare Wand des Pumpengehäuses gegenüber dem Einlaß des Pumpenflügelrades bildet, und daß der Raum auf der anderen Seite des Kolbens (23) durch einen oder mehrere Kanäle (25) mit dem Einlaß oder Zentrum des Pumpenflügelrades verbunden ist.409884/0472Leerseite
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