Die Erfindung bezieht sich auf Brauchwasser-Umwälzpumpen. Zur
Umwälzung eines Brauchwasserkreislaufes werden Pumpen
eingesetzt, die betriebsmäßig einen Druck von wenigen
Zentimetern Wassersäule erzeugen. Diese Pumpen werden in
Zirkulationsleitungen eingebaut und mit einem Rückschlagventil
in Reihe geschaltet. Da die Pumpe beim Einschalten einen Druck
aufbringen muß, der ausreicht, um das Rückschlagventil zu
öffnen, erfordern Brauchwassersysteme Pumpen, die einen
wesentlich höheren Druck aufbringen können, als für die
Zirkulation erforderlich. Dies wiederum erfordert einen Motor,
dessen Leistungsaufnahme und damit Jahresstromverbrauch
unverhältnismäßig hoch ist, und dies nur im Hinblick auf die
jeweils nur während einiger Sekunden erforderlichen Druck zum
Öffnen des Rückschlagventiles.The invention relates to service water circulation pumps. To
Circulation of a process water circuit becomes pumps
used, the operationally a pressure of a few
Centimeters of water. These pumps are in
Circulation lines installed and with a check valve
connected in series. Because the pump pressures when turned on
must apply that is sufficient to close the check valve
open, domestic water systems require pumps that one
can apply much higher pressure than for
Circulation required. This in turn requires an engine
its power consumption and thus annual electricity consumption
is disproportionately high, and only in view of the
only required pressure for a few seconds
Open the check valve.
Es wurde versucht, Zirkulationsanlagen ohne Rückschlagventil
zu beschreiben. Es hat sich aber gezeigt, daß dann die
Zirkulationspumpen innerhalb kurzer Zeit ausfallen. Der Grund
liegt darin, daß die Pumpen gegen die Pumprichtung durchströmt
wird, wenn eine Zapfstelle geöffnet wird. Dabei ist die
Durchströmungsgeschwindigkeit umso größer, je weiter diese
Zapfstelle von der Wärmequelle entfernt ist. Innerhalb des
Rohres, durch welches der Wasserstrom zur Zapfstelle gelangt,
fällt der Druck vom Leitungsdruckbetrag bis fast auf den
Nullwert ab. Dies bewirkt, daß ein Parallelstrom mit gleichem
Druckgefälle in der Zirkulationsleitung entsteht, was dazu
führt, daß die Zirkulationspumpe mit einer Geschwindigkeit
durchströmt wird, die ungleich höher ist, als die von der
Pumpe erzeugte Zirkulationsgeschwindigkeit, denn der Druckabfall
liegt im Bereich von mehreren bar, während der Pumpendruck rund
100mal niedriger liegt. Darüber hinaus ist die Durchströmung
der Zirkulationsrichtung entgegengesetzt gerichtet. In diesem
Betriebszustand wird das Pumpenlaufrad zum Turbinenlaufrad,
welches mit extrem überhöhter Geschwindigkeit den Läufer des
Motors in Gegenrichtung antreibt und darüber hinaus zu
Axialkräften führt, für welche die Pumpenlagerung nicht
dimensioniert ist.Attempted circulation systems without a check valve
to describe. However, it has been shown that the
Circulation pumps fail within a short time. The reason
is that the pumps flow through against the pump direction
when a tap is opened. Here is the
Flow velocity the greater the further this
Tap is removed from the heat source. Within the
Pipe through which the water flow reaches the tap,
the pressure drops from the line pressure amount to almost
Zero value from. This causes a parallel flow with the same
Pressure drop in the circulation line arises, what about it
causes the circulation pump to run at a speed
is flowed through, which is much higher than that of the
Pump generated circulation speed because the pressure drop
is in the range of several bar, while the pump pressure is around
100 times lower. In addition, the flow is
directed in the opposite direction to the circulation. In this
Operating state, the pump impeller becomes the turbine impeller,
which with extreme excessive speed the runner of the
Motors drives in the opposite direction and beyond
Axial forces for which the pump bearing does not
is dimensioned.
Alle Brauchwasserpumpengehäuse sind so ausgelegt, daß der
durchströmte Querschnitt im Ringbereich zwischen dem
Laufradaustritt und der Pumpengehäusewandung wesentlich
größer ist, als der Austrittsquerschnitt längs der Peripherie
des Schaufelrades. Außerdem ist der Austrittsstutzen radial und
nicht tangential angeordnet. Gemäß der Erfindung wird das
Pumpenlaufrad mit radial oder im wesentlichen radial
verlaufenden Schaufeln ausgebildet. Es hat sich gezeigt, daß
diese Maßnahme dazu führt, daß dem Pumpenlaufrad bei
Durchströmung entgegen der Pumprichtung kein Drehimpuls
vermittelt wird. Damit ist eine Schädigung der Lagerung durch
die gegensinnige Durchströmung ausgeschlossen.All domestic water pump housings are designed so that the
flowed cross section in the ring area between the
Impeller outlet and the pump housing wall essential
is larger than the outlet cross section along the periphery
of the paddle wheel. In addition, the outlet nozzle is radial and
not arranged tangentially. According to the invention
Pump impeller with radial or essentially radial
extending blades. It has been shown that
this measure leads to the pump impeller
Flow against the pump direction no angular momentum
is conveyed. This is damage to the storage by
the opposite flow is excluded.
Die Erfindung soll anhand von Figuren beschrieben werden.The invention will be described with reference to figures.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Brauchwasser-
Umwälzpumpe. Fig. 1 shows a cross section through a process water circulation pump.
Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch ein konventionelles
Pumpenlaufrad und die Vektoren der Kräfte bei der
Durchströmung in Gegenrichtung. Fig. 2 shows the cross section through a conventional pump impeller and the vectors of the forces in the flow in the opposite direction.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung des Pumpenlauf
rades. Fig. 3 shows the inventive design of the pump wheel.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch den Pumpenteil einer
häufig verwendeten Brauchwasser-Umwälzpumpe gezeigt. Der
abgeschnitten gezeigte Motor 1 treibt den Rotor 2, der mit dem
Pumpenlaufrad 3 eine Einheit bildet. Diese Einheit ist auf der
Kugel 4 gelagert. Der Wassereintritt erfolgt durch den
Ansaugkanal 5 des Pumpengehäuses. Der Austritt erfolgt in den
Ringraum 6 und gelangt von dort in den Austrittsstutzen 7. Der
Querschnitt des Ringraumes 6 ist unverhältnismäßig groß.
Dies ist bei Brauchwasser-Umwälzpumpen, die im Laufe der Zeit
Kalk in großer Schichtdicke bilden, unerläßlich.In Fig. 1 a cross section through the pump part of a frequently used domestic water circulation pump is shown. The motor 1 shown cut off drives the rotor 2 , which forms a unit with the pump impeller 3 . This unit is mounted on the ball 4 . The water enters through the suction channel 5 of the pump housing. The outlet takes place in the annular space 6 and from there reaches the outlet nozzle 7 . The cross section of the annular space 6 is disproportionately large. This is essential for service water circulation pumps that build up lime in a thick layer over time.
Erfolgt nun die Durchströmung in Gegenrichtung der Pfeile 8 und
9, so tritt die Strömung in annähernd radialer Richtung
gemäß Pfeil 10 in das Laufrad 3 ein. Gleichzeitig erhöht sich
die Druckdifferenz zwischen dem Ansaugbereich 5 und dem Ringraum
6 bis auf das 50fache, so daß die Rotor-Laufrad-Einheit 2, 3
von der Lagerkugel 4 heruntergerissen wird.If the flow now takes place in the opposite direction of the arrows 8 and 9 , the flow enters the impeller 3 in an approximately radial direction according to arrow 10 . At the same time, the pressure difference between the suction area 5 and the annular space 6 increases up to 50 times, so that the rotor-impeller unit 2, 3 is torn off the bearing ball 4 .
Fig. 2 zeigt schematisiert das Pumpenlaufrad, welches sich in
Richtung des Pfeiles 20 dreht. Sobald die gegensinnige
Durchströmung einsetzt und der Durchsatz nunmehr in Richtung
des Pfeiles 21 erfolgt, wird das Pumpenlaufrad zum Turbinenrad.
Der Anströmvektor 21 führt aufgrund des Schaufelaustritts
winkels zum Relativgeschwindigkeitsvektor 22, wobei das
Pumpenlaufrad mit der Umfangsgeschwindigkeit 23 entgegen dem
ursprünglichen Drehsinn gemäß Pfeil 20 umläuft. Da die
Durchströmung mit wesentlich größerer Geschwindigkeit erfolgt
als beim Pumpenbetrieb, rotiert das Pumpenlaufrad dement
sprechend auch mit wesentlich höherer Drehzahl als beim
Pumpenbetrieb. Fig. 2 shows schematically the pump impeller, which rotates in the direction of arrow 20 . As soon as the opposite flow begins and the throughput now takes place in the direction of arrow 21 , the pump impeller becomes the turbine wheel. The inflow vector 21 leads due to the blade exit angle to the relative speed vector 22 , the pump impeller rotating at the circumferential speed 23 against the original direction of rotation according to arrow 20 . Since the flow takes place at a much higher speed than in pump operation, the pump impeller accordingly also rotates at a much higher speed than in pump operation.
Fig. 3 zeigt die Verhältnisse bei der erfindungsgemäßen
Lösung. Die Anströmung der radial endenden Schaufeln 31 in
Richtung des Pfeiles 30 erzeugt keinerlei Umfangskomponente und
dementsprechend auch keine Umdrehung des Pumpenlaufrades. Bei
der erfindungsgemäßen Pumpe ist deshalb ein Betrieb ohne
Rückschlagventil möglich. Hierdurch kann die Leistungsaufnahme
der ganzjährig betriebenen Pumpe auf einen Bruchteil der bisher
erforderlichen herabgesetzt werden. Fig. 3 shows the conditions in the inventive solution. The flow against the radially ending blades 31 in the direction of arrow 30 does not produce any circumferential component and, accordingly, does not produce any rotation of the pump impeller. Operation in the pump according to the invention is therefore possible without a check valve. As a result, the power consumption of the pump operated all year round can be reduced to a fraction of the previously required.