DE3813654A1 - Umwaelzpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe, insbesondere eine Umwälzpumpe für Warmwasserheizungsanlagen entsprechend dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Bei Umwälzpumpen dieser Art besteht das Problem, daß im Flüssigkeits­ kreislauf häufig Lufteinschlüsse vorhanden sind, die vom Fördermedium in Form kleiner und kleinster Luftblasen mitgeführt werden. Diese Luft­ blasen setzen sich häufig im Pumpengehäuse ab, so daß ein die Förder­ leistung der Pumpe beeinträchtigendes Luftpolster entsteht. Aus diesem Grund ist es zwar üblich, am Pumpengehäuse oder am Rohrsystem ein Ent­ lüftungssystem vorzusehen, dessen Wirksamkeit jedoch zumeist darauf be­ schränkt ist, die Luft bei Inbetriebnahme des entleerten Heizungssystems zu entfernen, um dessen Wiederauffüllung zu ermöglichen. Andererseits sind auch Pumpengehäuse beispielsweise gemäß der DE 37 20 690 A1 bekannt, deren Gehäuse mit einem Gasabscheider versehen ist. Gemäß dieser bekannten Anordnung ist der Gasabscheider in Form einer Zyklonkammer mit einem Speisekanal für ein gashaltiges Fördermedium und einen mit dem Einlauf der Pumpe verbundenen Flüssigkeitsablaufkanal ausgebildet. Am oberen Ende der Zyklonkammer ist ein Entlüftungsgehäuse mit einem Entlüftungs­ kanal vorgesehen. Beides - Zyklonkammer und Entlüftungsgehäuse - sind jedoch relativ kompliziert gestaltete Bauteile, deren Herstellung wegen der vielfach gekrümmten Kanäle und speziell geformten Kammern unter­ schiedlichster Querschnittsformen ein aufwendiges Gußverfahren, vor­ zugsweise Sandguß mit verlorenen Kernen, verlangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pumpengehäuse mit inte­ griertem bzw. angebautem Luft- oder Gasabscheideraum zu schaffen, dessen Raumform relativ unkompliziert gestaltet ist und welches somit auf ein­ fache Weise, z. B. im Druckgußverfahren, herstellbar ist. Das Pumpen­ gehäuse soll weiterhin aufgrund seiner Raumform eine sichere Gasab­ scheidung im Pumpenbereich gewährleisten und für den Anschluß eines Abscheideventils ausgebildet sein.

Ein gemäß der Erfindung ausgestaltetes Pumpengehäuse beruht auf der Er­ kenntnis, daß durch partielles Absenken der Strömungsgeschwindigkeit das mitgeführte Gas bzw. die Luft aus dem Fördermedium ausgeschieden werden kann. Zum Absenken der Strömungsgeschwindigkeit wird in vorteilhafter Weise das Pumpen­ gehäuse benutzt, indem dort eine Querschnittserweiterung des Rohrsystems durch Anordnung eines Abscheideraumes, z. B. in Form einer Ausbuchtung, vorgenommen ist. Dazu ist insbesondere das mit den Ansaugstutzen ver­ bundene Pumpenoberteil geeignet und gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise als volumenmäßig erweiterter Abschnitt des Medienkreislaufsystems ausgebildet. Dieser Teil des Pumpengehäuses ist so geformt, daß sich die ausgeschiedene Luft schwerkraftbedingt oberhalb des Fördermediums in dem dafür vorgesehenen Abscheideraum sammelt, der mit einem Luftab­ scheideventil in Verbindung steht. Gemäß der Erfindung bildet sich in vorteilhafter Weise oberhalb der Einströmöffnung für das Pumpenrad ein Flüssigkeitsspiegel aus, sobald Luft im Pumpengehäuse abgeschieden wird. Die Entlüftung über das Ventil erfolgt dann in Abhängigkeit von der Höhe dieses Flüssigkeitsspiegels. Gleichzeitig wird aber auch dessen Ab­ sinken unter die Oberkante der Einströmöffnung verhindert. Die Gasab­ scheidung innerhalb des Pumpengehäuses wird gemäß einer vorteilhaften Weiter­ bildung der Erfindung zusätzlich noch dadurch verstärkt, daß in Strömungs­ richtung des Fördermediums Wandungen und/oder Vorsprünge angeordnet sind, auf die der Flüssigkeitsstrom aufprallt und dadurch eine Verwirbelung der Flüssigkeit mit der Folge einer erhöhten Gasabscheidung erreicht wird. Die Wandungen und/oder Vorsprünge im Pumpengehäuse können darüber hinaus mit Löchern und/oder Schlitzen versehen sein und die Funktion eines Siebes erfüllen. Dadurch entsteht der weitere Vorteil, daß gröbere Schmutz­ partikel im Pumpengehäuse zurückgehalten werden, ohne jedoch die Strömung - auch bei einer eventuellen Verstopfung des Siebes - wesentlich zu beeinträchtigen, da die siebförmigen Wandungen und/oder Vorsprünge jeweils nur einen Teil des für den Förderstrom zur Verfügung stehenden Kanalquerschnittes abdecken und somit bei Undurchlässigkeit vom Förder­ strom umgehbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Pumpengehäuse mit Luftabscheide­ raum,

Fig. 2 die Anordnung eines kegelsegmentförmigen Vorsprunges über der der Einströmöffnung,

Fig. 3 die Anordnung eines kugelsegmentförmigen Vorsprunges über der Einströmöffnung,

Fig. 4 die Ausbildung einer Einströmkammer in Verbindung mit dem Luft­ abscheideraum und

Fig. 5 die Ausbildung des Luftabscheideraumes als zweiteiliges Bauteil.

Gemäß Fig. 1 erweitert sich das Pumpengehäuse 1 in Flußrichtung vom An­ saugstutzen 2 her betrachtet zu einem Luftabscheideraum 3, dessen Quer­ schnitt größer als derjenige des Ansaugstutzens 2 ist und dessen Länge etwa derjenigen des Pumpenradraumes entspricht. Der Luft­ abscheideraum 3 besitzt eine Öffnung 4, in welcher ein - nicht darge­ stelltes - Luftabscheideventil befestigt werden kann. Der Luftabscheide­ raum 3 ist durch eine Trennwand 5 von dem das - nicht dargestellte - Pumpenrad aufnehmenden Raum 6 getrennt. Die Trennwand 5 besitzt eine dem Pumpenrad vorzugsweise zentrisch zugeordnete Einströmöffnung 7. Der Raum 6 ist direkt mit dem Druckstutzen 8 des Pumpengehäuses verbunden.

Das Pumpengehäuse 1 ist aufgrund seiner Formgebung die - wie aus der Zeichnung ersichtlich - problemlos mittels einer Druck- oder Spritzguß­ form herstellbar ist, auf einfache Weise im Wege der Massengutfertigung aus metallischen Werkstoffen oder auch aus geeigneten Kunststoffen her­ stellbar. Lediglich die Trennwand 5 ist als gesondertes Bauteil ausge­ bildet und wird nachträglich in ihre Aufnahme eingesetzt. Ihr Be­ festigung kann z. B. mittels Ultraschallschweißen oder auch durch Kleben, Verrasten und dgl. erfolgen.

Die Arbeitsweise der Anordnung erfolgt derart, daß das durch den An­ saugstutzen 2 in den Luftabscheideraum 3 einströmende Wasser aufgrund des größeren Volumens des Luftabscheideraumes seine Strömungsgeschwindig­ keit soweit verringert, daß sich die vom Wasser mitgeführten Luftblasen abscheiden und unter der oberen Wandung des Luftabscheideraumes zu einem Luftpolster verbinden. Unter der Voraussetzung, daß - wie im Normalfall üblich - die Pumpe im Zuge zweier senkrecht angeordneter Rohre mit waagerecht angeordneter Pumpenradwelle eingebaut ist, wird sich das Luftpolster daher unter der oberen Gehäusewand 9 bilden und über die Öffnung 4 in das daran angeschlossene Abscheideventil aufsteigen, wobei dieses öffnet. Da die Öffnung eines Abscheideventils üblicher Bauart (z. B. Schwimmerventil) immer dann erfolgt, sobald die Ventilkammer luftgefüllt und wasserfrei ist, wird der Wasserspiegel bei normaler Arbeitsweise der Anordnung nicht soweit absinken, daß er unterhalb der Oberkante der Einströmungsöffnung liegt. Auch bei einem eventuell notwendigen, um 90° gedrehten Einbau der Anordnung (Pumpenradwelle senkrecht, Luftab­ scheideraum oben) ist die beschriebene Funktion nicht gestört. Es ist dann lediglich erforderlich, das Abscheideventil über einen Rohrkrümmer an die Öffnung 4 anzuschließen, damit das Ventil normal arbeiten und die sich dann unter der Gehäusewand 10 sammelnde Luft abscheiden kann. In beiden beschriebenen Fällen wird durch Verwendung von Anschlußstücken aus­ reichend großen Querschnittes (Rohrdurchmesser <5 mm) die Bildung von Wasserpfropfen im Ventil selbst und im dazugehörigen Rohrsystem verhindert.

In der Fig. 2 ist die Trennwand 5 mit einem Vorsprung 11 versehen, der in den Strom des angesaugten Wassers hineinragt und die Einströmöffnung 7 ansaugseitig im Bereich eines Kreisringsektors umgibt. Der Vorsprung 11 bildet einen Winkel von beispielsweise 20 bis 50° gegenüber der Mittelebene der Trennwand 5 und ist beispielsweise als Hohl­ kegelsegment bzw. -abschnitt ausgebildet. Durch die Anordnung des Vor­ sprunges 11 wird erreicht, daß zumindest ein Teil des aus den Ansaugstutzen 2 austretenden Wasserstromes gegen den Vorsprung prallt, dadurch in mehrere unterschiedlich gerichtete Teilströme aufgeteilt und innerhalb des Luftabscheideraumes 3 verwirbelt wird. Dies hat zusätzlich zu der durch die Strömungsverlangsamung bedingten eine weitergehende Ent­ mischung des Fördermediums von mitgeführten Luftblasen zur Folge, ohne daß der Strömungswiderstand wesentlich erhöht wird. Der Vorsprung 11 kann auch als Hohlzylindersegment ausgebildet und in dessen Weiterbildung mit einer stirnseitigen Abdeckung versehen sein.

Gemäß der Fig. 3 ist die Einströmöffnung 7 durch eine im wesentlichen halbkugelförmige Haube 12 abgedeckt, die zum Ansaugstutzen 2 hin ge­ schlossen ist und die zu ihrer offenen Seite hin mehrere Durchbrechungen 13 aufweist, welche kreisförmig oder als längliche Schlitze ausgebildet sein können. Bei dieser Ausbildung wird zuzüglich zu den anhand der Fig. 2 beschriebenen Umlenk- und Verwirbelungseffektes noch eine Siebfunktion aufgrund der Durchbrechungen 13 erzielt. Die Siebfunktion ist an sich schon ausreichend erfüllt, wenn die Schmutzteilchen in den Durchbrechungen fest­ gehalten werden und somit aus den Heizungswasserkreislauf entfernt sind, ohne daß eine Reinigung des Siebes erfolgt.

Gemäß der Fig. 4 ist die Einströmöffnung 7 in Richtung der angesaugten Strömung durch eine die Öffnung 7 etwa halbkreisförmig umgebende Wand 15 abgeschlossen, die fest mit der Wand 16 des Pumpengehäuses verbunden ist. Das Pumpengehäuse bildet dabei eine vorzugsweise kreisförmige, etwa zentrisch zur Einströmöffnung 7 angeordnete Einströmkammer 17, mit welcher der Luft­ abscheideraum 18 verbunden ist. Die Wand 15 kann mit siebartigen Durchbrüchen versehen sein. Diese Ausführung bringt den Vorteil eines kleineren Ge­ häusevolumens und einer guten Siebwirkung mit sich.

Gemäß der Fig. 5 schließlich ist eine Ausführungsform des Pumpengehäuses gezeigt, bei welcher der Luftabscheideraum aus zwei Bauteilen unter Bildung der Trennfuge 19 zusammengesetzt ist. Diese Ausbildung ist dann vorteilhaft, wenn die Öffnung 20 aufgrund der Baugröße des Antriebsmotors im Durch­ messer kleiner gehalten werden muß als der zur Herstellung des Gehäuses notwendige Formkernzug.

Claims (10)

1. Kreiselpumpe, insbesondere Umwälzpumpe für Warmwasserheizungsanlagen, deren Pumpenradgehäuse Mittel zum Abscheiden der vom Fördermedium mitge­ führten Luft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (1) einen mit dem Druckstutzen (8) verbundenen, das Pumpenrad aufnehmenden Raum (6) und einen mit dem Ansaugstutzen (2) verbundenen Luftabscheide­ raum (3) besitzt, welche beide durch eine die Einströmöffnung (7) für das Pumpenrad aufnehmende Trennwand (5) geteilt sind, daß der Luftab­ scheideraum (3) mit einem Luftabscheideventil in Verbindung steht, dessen Anschlußöffnung (4) oberhalb der Oberkante der Einströmöffnung (7) an­ geordnet ist und daß der Luftabscheideraum (3) gegenüber dem Ansaug­ stutzen (2) einen vergrößerten Querschnitt besitzt.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftab­ scheideraum (3) als in Pumpenachsrichtung vorspringende Ausbuchtung des Pumpengehäuses (17) ausgebildet ist.

3. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, daß das Pumpengehäuse (1) einschließlich des Luftabscheideraums (3), des Ansaugstutzen (2) und des Druckstutzens (8) als einstückiges Bauteil im Druck- oder Spritz­ gußverfahren hergestellt ist.

4. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (5) als besonderes Bauteil ausgebildet ist, welches in einer Aufnahme des Pumpengehäuses (1) befestigt ist.

5. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Luftabscheideraumes (3) eine oder mehrere, in den Ansaugstrom des Fördermediums ragende Vorsprünge und/oder Wandungen (11, 12, 15) angeordnet sind.

6. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge und/oder Wandungen (11, 12, 15) an der Trennwand (5) an­ geordnet sind und die Einströmöffnung (7) auf einen Teil ihres Umfanges umgeben.

7. Kreiselpumpe nach Anpruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ sprung (11) als Hohlkegelsegment bzw. als Hohlzylindersegment ausge­ bildet ist, welches die Einströmöffnung (7) auf einem Teil ihres Umfanges umgibt.

8. Kreiselpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (11) zumindest auf einen Teil seiner Fläche mit siebartigen Durchbrechungen (13) versehen ist.

9. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der antreibende Elektromotor und das Pumpenrad vorzugsweise in waage­ rechter Achslage im Kreislaufsystem angeordnet sind.

10. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabscheideraum als zweiteiliges Bauteil ausgebildet ist.