WO2018167047A1 - Kreiselpumpenaggregat - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a centrifugal pump assembly having a drive motor, at least one impeller driven thereby and a valve device having a valve element movable by the drive motor.
- a centrifugal pump unit is known in the pump housing, a valve element is integrated to switch the conveying path of the centrifugal pump assembly between two possible flow paths.
- the valve element is rotatable via the drive motor by means of a releasable coupling.
- an additional locking device is required in order to position the valve element accurately. More precise control tasks are difficult to implement with such a valve element.
- the centrifugal pump assembly has a drive motor, in particular an electric drive motor, which rotatably drives at least one impeller.
- the drive motor is preferably designed as a wet-running electric drive motor with a split tube or containment shell between the stator and the rotor space, so that the rotor rotates in the liquid to be conveyed.
- Such a centrifugal pump unit can be designed in particular for use as a circulation pump unit and more preferably as a heating circulation pump unit.
- the centrifugal pump unit according to the invention also has a valve device with a valve element, which can be moved by the drive motor, which also drives the impeller.
- the valve device is preferably integrated into the pump housing of the centrifugal pump assembly, in which also the impeller rotates.
- a transmission is provided, which is designed such that a movement speed and / or a movement direction between the drive motor and the valve element is changed.
- the valve element is moved slower and / or in a different direction than the drive motor, resulting in improved opportunities for accurate adjustment of the valve element and thus improved and new switching functions of the valve element.
- so that valve element can be moved much more precise. This is advantageous for control tasks in which a flow through a flow path is to be regulated.
- the transmission is particularly preferably designed such that it converts a rotational movement of the drive motor into a linear movement of the valve element, wherein the linear movement preferably takes place in the direction of the axis of rotation of the drive motor.
- Such an amendment tion of the direction of movement from a rotational movement into a linear movement has the advantage that substantially longer adjustment paths for the valve element can be realized, which in turn allow other or more switching functions and / or enable a more precise positioning of the valve element in its different switching positions.
- the transmission can be further preferably designed so that it generates a linear movement in addition to the rotational movement, so that the valve element rotates and moves linearly.
- the transmission can be, for example, a spindle drive, wherein the valve element is moreover in threaded engagement with a stationary spindle. Ie. the valve element rotates on the spindle. Conversely, a spindle could turn in a fixed nut.
- the valve element can be driven in rotation by the drive motor and then moves linearly during its rotational movement on the spindle or with the spindle.
- the valve element is further preferably designed so that the switching or setting functions, which is to accomplish the valve element, are ideally caused by the linear movement.
- the spindle can be firmly anchored in the pump housing.
- the spindle preferably extends in the direction of rotation of the drive motor in alignment with the axis of rotation of the drive motor.
- the valve element is particularly preferably movable linearly between at least two switching positions. This allows a longer Verstellweg between the different switching positions and / or better controllability of the positioning of the valve element in comparison to switching positions, which would be defined by different angular positions of the valve element.
- the transmission can be designed such that it converts a rotational movement of the drive motor into a rotational movement of the valve element with preferably reduced speed. This embodiment also allows a more accurate positioning of the valve element in its switching position, since it can be achieved via such a transmission that the drive motor must perform a large number of revolutions, for example, to cause a rotational movement of the valve element, which is smaller than 360 °. This simplifies the control of the drive motor and leaves at the same time a good Steuer, Regulating the positioning of the valve element to.
- the valve element is rotatable about an axis of rotation between at least two switching positions, wherein this axis of rotation is preferably aligned with the axis of rotation of the drive motor.
- a rotatability between two switch positions can be provided as an alternative to a linear mobility between two switch positions or else in addition to this.
- a precise control or regulation of the position of the valve element is possible even with a rotational movement between two switching positions.
- a bearing of the valve element and / or the transmission is encapsulated, wherein the elements are preferably surrounded by a sleeve, in particular an elastic sleeve.
- a cuff may be formed, for example, as a bellows.
- the encapsulation has the advantage that the transmission and / or the bearing can in principle be arranged in the region of the flow paths of the pump unit or the valve device in the liquid to be conveyed, but at the same time be protected from contaminants in this liquid.
- the bearings and / or the gearbox can be prelubricated or also permanently lubricated.
- the storage and / or the transmission are lubricated by the fluid to be pumped itself, in which case the enclosure can be designed so that the liquid, preferably free of impurities penetrate into the bearing and / or gear compartment can and there, for example, long-term dilute or replace a previously filled lubricant.
- the spindle is surrounded by an elastic sleeve, such as a bellows, which encapsulates the spindle and protects against contamination in the fluid to be delivered.
- the elasticity or the folds make it possible for the sleeve to change in length as a function of the linear positioning of the valve element.
- the valve device may preferably be designed as a switching valve and / or as a mixing valve.
- a switching valve can for example be used in a heating system to direct the flow path for the heating medium or the heat carrier either by heating circuits for space heating or a heat exchanger for domestic water heating.
- a switching valve could also be designed as a distributor valve in order to selectively open or close various heating circuits, ie to distribute the heat carrier to different heating circuits.
- the valve device can be designed so that several valve openings can be opened simultaneously in order to be able to supply a plurality of heating circuits in a targeted manner simultaneously with a heat transfer medium.
- the valve device may have the functionality of a mixing valve, for example, to see two liquid flows and thereby to be able to change the mixing ratio.
- a mixing valve for example, to see two liquid flows and thereby to be able to change the mixing ratio.
- Such applications are used, for example, in heating systems.
- tion to adjust the temperature of a heat carrier can.
- the valve element of the valve device may be located in the centrifugal pump assembly according to the invention in a flow path through the centrifugal pump assembly upstream or downstream of the impeller, ie make switching functions on the pressure side or the suction side of the impeller.
- the valve device may have, for example, two inputs and one output, wherein the valve element is movable between at least two switch positions in which the two inputs are opened differently.
- the valve element can be moved continuously between two switching positions acting as end positions. In one of the two end positions, a first input can be opened and a second input closed and in the second end position, conversely, a first input closed and the second input opened. In the intermediate positions both inputs are in variable ratio opened to each other.
- a valve device can be arranged on the pressure side or alternatively also on the suction side of the impeller, depending on where in the heating circuit such a centrifugal pump unit is to be positioned.
- the valve element is further preferably coupled to the drive motor via a magnetic, mechanical and / or hydraulic clutch, wherein preferably the transmission is arranged between the clutch and the valve element or the valve element is mounted in a transmission.
- a mechanical coupling can be realized by a positive and / or positive engagement of two coupling elements.
- a hydraulic coupling can be realized in particular via the liquid to be delivered itself. In a pressure chamber of the pump housing, which surrounds the impeller, the fluid flow is also set in rotation during rotation of the impeller. This rotational movement of the liquid can be transmitted to a rotatable valve element or a rotatable drive of a valve element, so that the valve element or its drive is rotated.
- Such a valve element may, for example, have an annular disc which surrounds the suction mouth and / or have an annular circumferential wall which surrounds the outer circumference of the impeller. These walls thus limit the pressure or flow space surrounding the impeller and a flow prevailing in this space can act on these walls to move the valve element. If the valve element itself is rotated, this can for example be mounted on a spindle, so that it rotates on the spindle while doing a linear movement. If a separate drive element is provided, which in this way is hydraulically or also magnetically or mechanically coupled to the drive motor, the transmission can be arranged between the drive element and the valve element. in order to change the movement speed and / or the direction of movement from the drive element to the valve element.
- the valve element can rotate slower than the drive element and thus the drive motor.
- the transmission could be designed so that the valve element performs a linear movement, while the drive element and the drive motor only perform a rotational movement.
- the combination of a transmission with a hydraulic coupling between the valve element and the drive motor, as described above, is particularly advantageous. In the hydraulic coupling between the drive motor and the valve element, a precise positioning of the valve element may be difficult. The positionability is thereby improved via the transmission, since the transmission can be designed so that only a relatively small distance of the valve element is traveled with a large number of revolutions of the drive motor.
- the valve element can preferably be driven by a drive element in the form of a disc and / or annular wall, which adjoin the pressure or flow space which surrounds the impeller.
- This drive element can drive the actual valve element via a gear or be stored in a gear such as a spindle, so that the drive movement is converted into an actuating movement of the valve element, wherein the actuating movement either a different direction than the drive movement and / or a different speed than the Can have drive movement.
- the adjusting movement can be linear while the drive element is rotated on a spindle.
- the drive element can be taken over the flow in the vicinity of the impeller and rotated, where it rotates, for example, several times to realize a relatively small actuating movement via a transmission.
- the coupling described is further preferably detachable in such a way that it is rotationally dependent, speed-dependent, pressure-dependent and / or releasable by slip.
- a releasability of the coupling has the advantage that after reaching a certain switching position of the valve element, the clutch can be released and the drive motor can then drive only the impeller to go into the normal pump operation. This can then be done for example by changing the direction of rotation or speed change, in particular speed increase. By increasing the speed, the output side pressure of the impeller can also be increased so that the release of the clutch can then be caused by this pressure increase.
- the drive motor is preferably provided with a control device via which the drive motor can be adjusted in its rotational speed and preferably regulated. More preferably, the control device is designed so that it can accelerate or decelerate the drive motor also different degrees. Alternatively or additionally, the control device may be designed so that the drive motor can rotate selectively in different directions of rotation. The control device is designed so that it also controls or regulates the switching function of the valve device by appropriate control of the drive motor.
- the control device can have at least one sensor connection via which a sensor signal, for example a temperature sensor, is received as a basis for regulating the valve position.
- the centrifugal pump unit has a holding device, which cooperates with the valve element and is designed to hold the valve element in an achieved switching position, wherein the holding device can preferably be brought into and out of engagement with pressure is trained.
- the holding device thus acts as a second clutch, which serves to hold the valve element in a desired switching position.
- Such functionality can be achieved, for example, by the valve element being movable between a released and an abutting position, in which the valve element abuts against at least one abutment surface in such a way that it is held positively and / or positively. In the released position, this holding force is canceled and the valve element is preferably spaced from the contact surface or it can slide along the contact surface.
- Such a movement can, for example, be realized as a function of pressure by selecting the direction of movement between the released and the adjacent position so that the movement can be caused by a pressure force which is caused by the pressure prevailing in the pressure chamber. Contrary to the pressure force preferably acts a restoring force, which presses the valve element in the rest position in the released position.
- This can be realized for example by a compression spring.
- the valve element has a pressure area, which surrounds the impeller, facing pressure surface on which the pressure in the pressure chamber acts.
- This pressure surface may be an annular surface surrounding a suction opening which engages the suction mouth of the impeller.
- the contact surface as has been described, further preferably simultaneously serves as a sealing surface, which, for example, forms the valve seats, so that the valve element can preferably be pressed simultaneously sealingly against these valve seats.
- the valve element further preferably has an engagement surface or is connected to an engagement surface which delimits a pressure space surrounding the impeller and to which a pressure prevailing in the pressure space and / or a flow prevailing in the pressure space acts. Due to the effect of the flow, the attack surface can be moved together with the flow, so that the Ven- Tilelement or a drive element on which the attack surface is formed, are moved by the flow and in particular rotated. This rotational movement is then optionally transmitted via a transmission to the valve element in order to move this specifically between its switching positions. If the pressure acts on this or another attack surface, this can be used in the manner described, for example, to selectively move the valve element in the sense of a second clutch between a dissolved and an adjacent position.
- the valve element can be held in an reached switching position by pressure increase, which can be caused by speed increase of the drive motor.
- the drive motor is preferably first driven at a lower speed to move the valve member. After reaching the switching position, the pressure is then increased to keep the valve element in the achieved switching position, for example, by abutment against a contact surface.
- the function of the holding device can also be achieved by blocking the gearbox or the spindle drive.
- the valve element is arranged rotatably on a spindle and acts on the valve element via a pressure surface axial force in the longitudinal direction of the spindle, this leads to higher contact forces in the spindle drive, which with appropriate choice of the pitch and the design of the spindle drive to an inhibition in the spindle drive and thus can lead to the fixation of the valve element.
- the engagement surface on which a pressure acts in the pressure chamber further preferably extends transversely to a movement path, along which the valve element is movable between the described applied and the released position. If, as described, a provision Lelemen ⁇ or biasing element is provided which generates a biasing force or restoring force, it also preferably acts in a direction opposite to the attack surface of the force acting on the engagement surface pressure force.
- FIG. 1 is an exploded perspective view of a centrifugal pump assembly according to a first embodiment of the invention
- Fig. 2 is an exploded view of the centrifugal pump assembly of FIG. 1 in another perspective
- Hg. 3 is a plan view of the centrifugal pump assembly according to
- Hg. 4 is a sectional view of the centrifugal pump assembly according to
- FIG. 5 shows a sectional view according to FIG. 4 with the valve element in a second switching position
- FIG. 6 shows schematically the hydraulic construction of a heating system with a centrifugal pump assembly according to FIGS. 1-5, a plan view of a centrifugal pump assembly according to a second embodiment of the invention, 7 is a sectional view of the centrifugal pump assembly according to FIG. 7, wherein the section has been laid so that both inputs can be seen in section,
- FIG. 9 is an exploded perspective view of a centrifugal pump naggregates according to a third embodiment of the invention.
- Fig. 10 is a sectional view of the centrifugal pump assembly according to
- FIG. 10 is a sectional view of FIG. 10 with the valve element in a released position
- Fig. 13 is a view according to FIG. 12 with the valve element in a second switching position.
- the centrifugal pump assembly according to FIG. 1 has a stator or motor housing 2 with an electric drive motor arranged therein.
- the electric drive motor has a stator 4 with a rotating rotor 6 therein, which is fixed to a rotor shaft 8.
- the drive motor is designed as a wet-running motor with a can 10 between the stator and the rotor space.
- a pump housing 12 Connected to the motor housing 2 is a pump housing 12, which simultaneously forms a valve housing for a valve device described below.
- the impeller 14 is arranged, which is non-rotatably attached to the rotor shaft, so that it together with the rotor 6 rotates.
- an electronics housing 16 is arranged with control electronics or control device 18 arranged therein for controlling the drive motor.
- the impeller 14 is surrounded in the pump housing by a pressure chamber 20, which opens into a pressure port 22 of the pump housing.
- the pump housing 12 has four further connections 24, 26, 28 and 30, which each open into an opening on the inner circumferential wall of the pump housing 12.
- a drum-shaped valve element 32 is arranged, which is formed from a cup-shaped lower part 34 and a lid 36 which closes this at its open axial end.
- the cover 36 has a central suction opening 38 into which the impeller 14 engages with its suction mouth 40.
- the peripheral surface surrounding the suction opening 38 forms a pressure or attack surface which limits the pressure chamber 20 on an axial side in the peripheral region of the suction mouth 40. Ie. On this surface of the lid 36, the prevailing in the peripheral region of the impeller 14 flow and the pressure in the pressure chamber 20 may act.
- the cover 36 also has in the mentioned pressure surface on a pressure port 42, to which a pressure channel 44 connects in the interior of the lower part 34.
- This pressure channel 44 opens to the outer circumference of the valve element 32 in a first circumferential groove 46.
- the circumferential groove 46 extends completely around the outer circumference of the valve element 32 or its lower part 34.
- Axially staggered extends around the outer circumference of the valve element 32 or its lower part 34 a second annular circumferential groove 48, which is open via an opening 50 to the interior of the valve element 32 and thus fluidly connected to the suction port 38.
- the lower part 34 of the valve element 32 also has an inlet opening 52 at its bottom, which is also open to the interior. The bottom is the end facing away from the cover 36 of the valve element 32, which faces a bottom at the axial end of the pump housing 12.
- the valve element 32 is rotatably arranged in the interior of the pump housing 12 about the rotational axis X of the impeller 14. From the bottom of the pump housing 12, a fixed spindle 54 extends in the direction of the longitudinal axis X into the interior of the pump housing 12. The spindle 54 engages in a central threaded hole 56 in the bottom of the lower part 34 of the valve element 32 a. A rotation of the valve element 32 about the longitudinal axis X leads to a rotation of the threaded hole 56 on the spindle 54, so that the valve member 32 simultaneously displaced in the axial direction X. By changing the direction of rotation, a reciprocating movement of the valve element 32 can be achieved.
- the spindle 54 is surrounded on the outside of the valve element 32 by a first bellows 58 and in the interior of the valve element 32 by a second bellows 60, which has a closed end face. Characterized the spindle 54 is encapsulated or separated by the bellows 58 and 60 of the liquid inside the valve member 32 and inside the pump housing 12 and in particular protected from contamination in the liquid. In addition, inside the sleeves or bellows 58, 60, a lubricant for lubricating the spindle drive can be arranged. However, it is also possible that intentional leaks are provided, so that the spindle can be lubricated by the liquid, in particular water, in the system, the bellows 58 and 60 only impurities from the spindle keep away.
- a first hydraulic coupling between the drive motor and the valve element 32 is provided for driving or for movement of the valve element 32, which acts such that in the pressure chamber 20 in the vicinity of the impeller 14 rotating flow to the lid 36 of Valve element 32 acts such that this is rotated by friction.
- the control device 18 is designed so that it can drive the drive motor in two directions of rotation.
- the valve element 32 can be rotated so that it moves on the spindle 54 along the longitudinal axis X to the impeller 14 to or from this.
- the pressure in the pressure chamber 20 may rise to such an extent that it generates on the cover 36 a compressive force acting in the direction of the longitudinal axis X, which is transmitted via the valve element 32 and the Windeloch 36 transmits to the threads of the spindle 54.
- the valve element 32 is held in its reached switching position.
- the coupling formed by the impeller 14 and the cover 36 disengages by slip.
- the heating system has the described centrifugal pump unit 1, which is characterized in Fig. 6 by the dashed line and two valve means, which are realized by the valve member 32 includes.
- the heating system also has a heat source 62, which may be, for example, a gas boiler.
- a first heating circuit 64 and a second heating circuit in the form of a floor heating circuit 66 are provided.
- a secondary heat exchanger 58 is arranged, which serves to heat domestic water.
- the output of the heat source 62 opens via the node 70 directly into the first heating circuit 64, which has, for example, normal radiators or radiators.
- the return of the heating circuit 64 opens into the connection 24 on the pump housing 12.
- the pressure connection 22 of the pump housing 12 is connected to the input of the heat source 62. the, so that the circulating pump unit 1 via the pressure port 22, the heating medium, such as water, through the heat source 62, the heating circuit 64 and back into the port 24 can promote.
- the underfloor heating circuit 66 also opens with its outlet into the return line, which is connected to the connection 24.
- the entrance of the underfloor heating circuit 66 is connected to the connection 30 on the pump housing.
- the return of the secondary heat exchanger, the flow diverging from the node 70 opens at the port 26 of the pump housing. Another connection from node 70 leads to port 28 on the pump housing.
- valve element 32 can now take over the function in this system to switch the heating medium flow between the two heating circuits 64 and 66 on the one hand and the secondary heat exchanger 58 on the other side.
- valve element 32 can act as a mixer to regulate the temperature for the flow of the underfloor heating circuit 66 by heating medium from the return with heating medium from the flow, that is, the output of the heat source 62 is mixed.
- valve element 32 is in a first end position in abutment with the bottom of the pump housing 12, so that the inlet opening 52 of the valve element 32 is closed and thus a flow path from the port 24 into the interior of the valve element 32 and thus to the suction opening 38th is closed.
- the second circumferential groove 48 lies over the opening of the connection 26, so that a connection is created from the connection 26 via the circumferential groove 48 and the opening 50 into the interior of the valve element 32.
- the impeller 14 through the suction port 18 suck liquid from the port 26.
- FIG. 4 shows a switching position in which the valve element 32 is moved further towards the impeller 14.
- the second circumferential groove 48 is no longer in register with the opening of the terminal 26, so that it is now blocked by a peripheral wall of the lower part 34 of the valve element 32.
- the flow path through the secondary heat exchanger 68 is closed.
- the inlet opening 52 is lifted off the bottom of the pump housing 12, so that a connection is created from the connection 24 via the inlet opening 52 into the interior of the valve element 32 and thus to the suction opening 38.
- the opening to the connection 28 can also be completely closed so that only unheated water would be circulated through the underfloor heating circuit 66.
- a temperature control can take place by the control device 18 being actuated by a corresponding drive of the system. drive motor, the valve element 32 in the direction of the longitudinal axis X back and forth. This is preferably done at a lower speed than the usual operating speed of the impeller 14. Via the spindle 54, the rotational movement of the valve element 32 is simultaneously converted into a linear movement, whereby the speed can be reduced by the thread pitch on the spindle at the same time.
- Figs. 7 and 8 show a second embodiment of the invention, which differs from the first embodiment in that the valve means merely provides a mixing function.
- the pump housing 12 has only three connections, namely the pressure connection 22 and two connections 24' and 26 'acting as inputs.
- the pressure port 22 also branches off from the pressure chamber 20 here, which, however, can not be seen in the sectional plane according to FIG. 8.
- a valve element 32 ' is provided, which is hollow and is closed at its side facing the pressure chamber 20 by a lid 36', wherein the lid 36 'again as an attack surface for the flow and the pressure in the pressure chamber 20th serves.
- the opposite axial end of the valve member 32 is formed open and forms in the switching position shown in Fig. 8 is a connection to the opening of the terminal 26 '.
- a spindle 72 is arranged, which engages in a threaded hole 74 at the bottom of the pump housing 12 '.
- the spindle 72 is surrounded by a bellows 76 having the same function as the bellows 58 and 60.
- An annular groove 78 is formed on the outer circumference of the valve element 32 ', which opens into the interior of the valve element 32' via an opening 80.
- the valve shown acts as a mixing valve. In the switching position shown in FIG. 8, the circumferential wall of the valve element 32 'largely covers the opening to the port 24'.
- valve element 32 If the rotation of the valve element 32 with the spindle 72 in the winch If the valve element 32 'moves even further in the direction of impeller 14, the circumferential wall of the valve element 32' would completely cover the opening to the connection 74 'so that it is closed and a flow path only the connection 26' into the interior of the valve element 32 into and from there via the suction opening 38 in the suction mouth 40 would be given in.
- valve element 32 ' when the valve element 32 'is moved by rotation to the bottom of the pump housing 12', the peripheral edge of the valve housing 32 'abuts the bottom of the pump housing 12' so that the flow path from the port 26 'is closed while the circumferential groove 78 closes the opening the port 74 'completely covers and the flow path from the port 74' into the interior of the valve element 32 'and from there through the suction port 38 to the suction port 40 completely releases. In intermediate positions different mixing ratios are possible.
- the drive and the displacement of the valve element 32 is carried out as described with reference to the first embodiment.
- a valve element is provided, which is rotationally moved between different switching positions.
- the centrifugal pump assembly according to the third exemplary embodiment also has a drive motor, which is arranged in a motor housing 2 and its construction corresponds to the description according to the first two exemplary embodiments, so that reference is made to this description at this point.
- the impeller 14 is rotatably connected to the rotor shaft 8 and the impeller surrounding the pressure chamber 20 opens into a pressure port 22.
- a valve element 32 is provided, which is also drip-shaped with a cup-shaped lower part 82 and a this
- the lid 85 has centrally the suction opening 38, which is in engagement with the suction mouth 40 by an axially projecting collar of the suction opening 38 in this embodiment. example engages in the interior of the suction mouth 40.
- the suction opening 38 surrounding annular surface of the lid 84 forms a politiciansg. Pressure surface on which the pressure in the pressure chamber 20 can act.
- a drive shaft 86 which carries a coupling part 88 at its axial end facing the impeller 14, extends centrally through the valve element 32 'or its lower part 32. This meshes with a corresponding coupling part 90 on the axial end face of the rotor shaft 8.
- the two coupling parts 88 and 90 are designed so that they act only in one direction of rotation, that is, the coupling part 90 preferably has a sawtooth in the circumferential direction, which the Clutch part 88 entrains in a rotational direction. In the opposite direction of the coupling member 88 slides over the sawtooth under axial displacement of the drive shaft 86.
- the drive shaft 86 is rotatably mounted in a blind hole 92 in the bottom of the pump housing 12 'about the axis of rotation X, about which the rotor shaft 8 is rotatable. Axially, the drive shaft 86 is acted upon in the blind hole 92 by a spring force of a compression spring 94.
- the compression spring 94 presses the drive shaft 86 with the coupling part 88 into engagement with the coupling part 90 at the axial end of the rotor shaft 8.
- the drive shaft 86 can move axially against the spring 94.
- the lower part 82 of the valve element 32 "is axially fixed on, but rotatable about, the drive shaft 86.
- the valve element 32" is coupled to the drive shaft 86 via a planetary gear 96.
- the planetary gear 96 has a planetary gear 98, which is also rotatably mounted in the bottom of the pump housing 12 ', wherein it meshes with a toothing on the outer circumference of the drive shaft 86 so that it is driven in rotation by the drive shaft 86.
- the axis of rotation of the planetary gear 98 extends parallel to the axis of rotation of the drive shaft 86 and thus the aligned axis of rotation X of the rotor shaft 8.
- the valve element 32 "or its lower part 82 has at its bottom a recess or recess 100, which by an invagination in the interior of the valve element 32 'is formed and has on its inner periphery a toothing, which meshes with the planetary gear 98.
- This planetary gear 96 forms a reduction gear, which ensures that upon rotation of the rotor shaft 8, the valve element 32 "rotates at a lower speed about the axis of rotation X. This allows a more accurate adjusting movement.
- the valve element 32 is also axially movable together with the drive shaft 86 to a certain extent along the longitudinal axis X. Such a movement can take place on the one hand in the manner described on the coupling parts 88, 90, on the other hand by the Pressure in the pressure chamber 20 which acts on the cover 84.
- the entire valve element 32 ' is displaced against the spring 94 to the bottom of the pump housing 12 ", so that the coupling parts 88, 90 disengage.
- the clutch formed by the coupling parts 88, 90 thus releases not only rotational direction dependent, but also pressure-dependent, i. Depending on the pressure in the pressure chamber 20.
- the pump housing 12 has two suction ports 24" and 26 ", which in each case in a connection opening 102 and 104 in the bottom of the pump housing 2 'open.
- the lower part 82 of the valve element 32 has an arcuate switching opening 106 at its bottom in the peripheral area of the planetary gear 96.
- the switching opening 106 covers one or both of the connection openings 102, 104
- the rotation of the valve element 32" is preferable in a first direction of rotation of the drive motor, so that no turning back and forth takes place, but always a turn must be performed to move back.
- the pump housing 12, 12 ', 12 forms a combined pump and valve housing housing both the valve element 32, 32', 32" and the impeller 14.
- the pump housing 12, 12 ', 12 could also be designed in several parts, In particular, it would be possible to form a separate pump housing and a separate valve housing, wherein the pump housing only the impeller 14 and the valve housing, the valve element 32, 32nd ', 32 ", such a pump housing could then be suitably connected to such a valve housing.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kreiselpumpenaggregat mit einem Antriebsmotor, zumindest einem von diesem drehend angetriebenen Laufrad (14) sowie zumindest einer Ventileinrichtung (32), welche ein durch den Antriebsmotor bewegbares Ventilelement (32) aufweist, wobei eine Bewegungsübertragung von dem Antriebsmotor auf das Ventilelement 832) über ein Getriebe (54; 72; 96) erfolgt, welches eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsrichtung zwischen dem Antriebsmotor und dem Ventilelement (32) verändert.
Description
Titel: Kreiselpumpenaggregat
Beschreibung
[Ol ] Die Erfindung betrifft ein Kreiselpumpenaggregat mit einem Antriebsmotor, zumindest von diesem angetriebenen Laufrad und einer Ventileinrichtung, welche ein durch den Antriebsmotor bewegbares Ventilelement aufweist. [02] Beispielsweise aus DE 1 958 277 ist ein Kreiselpumpenaggregat bekannt, in dessen Pumpengehäuse ein Ventilelement integriert ist, um den Förderweg des Kreiselpumpenaggregates zwischen zwei möglichen Strömungswegen umzuschalten. Das Ventilelement ist dabei über den Antriebsmotor mittels einer lösbaren Kupplung drehbar. Bei dieser Lösung ist jedoch eine zusätzliche Rastvorrichtung erforderlich, um das Ventilelement genau positionieren zu können. Genauere Regelaufgaben sind mit einem derartigen Ventilelement schwer zu realisieren.
[03] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kreiselpumpenaggregat mit einer integrierten Ventileinrichtung, deren Ventilelement durch den An- triebsmotor des Kreiselpumpenaggregates antreibbar ist, dahingehend zu verbessern, dass eine genauere Einstellung bzw. Positionierung des Ventilelementes möglich wird.
[04] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kreiselpumpenaggregat mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Ausführungs- formen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
[05] Das erfindungsgemäße Kreiselpumpenaggregaf weist einen Antriebsmotor, insbesondere einen elektrischen Antriebsmotor auf, welcher zumindest ein Laufrad drehend antreibt. Der Antriebsmotor ist dabei vorzugsweise als nasslaufender elektrischer Antriebsmotor mit einem Spaltrohr bzw. Spalttopf zwischen dem Statorraum und dem Rotorraum ausgebildet, sodass der Rotor in der zu fördernden Flüssigkeit rotiert. Ein solches Kreiselpumpenaggregat kann insbesondere zur Verwendung als Umwälzpumpenaggregat und weiter bevorzugt als Heizungsumwälzpumpenaggregat ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Kreisel- pumpenaggregat weist darüber hinaus eine Ventileinrichtung mit, einem Ventilelement auf, welches durch den Antriebsmotor, welcher auch das Laufrad antreibt, bewegbar ist. Die Ventileinrichtung ist dabei vorzugsweise in das Pumpengehäuse des Kreiselpumpenaggregates, in welchem auch das Laufrad rotiert, integriert. [06] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Bewegungsübertragung von dem Antriebsmotor auf das Ventilelement ein Getriebe vorhanden ist, das derart ausgebildet ist, dass eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsrichtung zwischen dem Antriebsmotor und dem Ventilelement verändert wird. Insbesondere ist es möglich, dass so das Ventilelement langsamer und/oder in einer anderen Richtung bewegt wird als der Antriebsmotor, wodurch sich verbesserte Möglichkeiten der genauen Verstellung des Ventilelementes und damit verbesserte und neue Schaltfunktionen des Ventilelementes ergeben. Insbesondere kann so dass Ventilelement wesentlich präziser bewegt werden. Dies ist für Regelaufgaben vorteilhaft, bei welchen ein Durch- fluss durch einen Strömungsweg geregelt werden soll.
[07] Besonders bevorzugt ist das Getriebe derart ausgebildet, dass es eine Drehbewegung des Antriebsmotors in eine Linearbewegung des Ventilelementes umsetzt, wobei die Linearbewegung vorzugsweise in Richtung der Drehachse des Antriebsmotors erfolgt. Eine solche Ände-
rung der Bewegungsrichtung von einer Drehbewegung in eine Linearbewegung hat den Vorteil, dass wesentlich längere Verstellwege für das Ventilelement realisiert werden können, welche wiederum andere oder mehr Schaltfunktionen zulassen und/oder eine genauere Positio- nierung des Ventilelementes in seinen verschiedenen Schaltstellungen ermöglichen. Das Getriebe kann weiter bevorzugt so ausgebildet sein, dass es zusätzlich zu der Drehbewegung eine Linearbewegung erzeugt, sodass sich das Ventilelement dreht und linear bewegt.
[08] Dazu kann das Getriebe beispielsweise ein Spindeltrieb sein, wo- bei weiter bevorzugt das Ventilelement über ein Gewinde mit einer feststehenden Spindel in Eingriff ist. D. h. das Ventilelement dreht sich auf der Spindel. Umgekehrt könnte auch eine Spindel in einer feststehenden Mutter drehen. Dies hat den Vorteil, dass das Ventilelement von dem Antriebsmotor drehend angetrieben werden kann und sich dann bei seiner Drehbewegung auf der Spindel bzw. mit der Spindel linear bewegt. Dabei ist das Ventilelement weiter bevorzugt so ausgebildet, dass die Schalt- bzw. Stellfunktionen, welche das Ventilelement bewerkstelligen soll, idealerweise durch die Linearbewegung verursacht werden. Die Spindel kann fest im Pumpengehäuse verankert sein. Die Spin- del erstreckt sich vorzugsweise in Drehrichtung des Antriebsmotors fluchtend zur Drehachse des Antriebsmotors. So wird eine besonders einfach Kopplung zwischen Ventilelement und dem Rotor des Antriebsmotors bzw. der Welle des Antriebsmotors oder des Laufrades möglich.
[09] Wie beschrieben ist besonders bevorzugt das Ventilelement line- ar zwischen zumindest zwei Schaltstellungen bewegbar. Dies ermöglicht einen längeren Verstellweg zwischen den verschiedenen Schaltstellungen und/oder eine bessere Regelbarkeit der Positionierung des Ventilelementes im Vergleich zu Schaltstellungen, welche durch verschiedene Winkelstellungen des Ventilelementes definiert wären.
[10] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Getriebe derart ausgebildet sein, dass es eine Drehbewegung des Antriebsmotors in eine Drehbewegung des Ventilelementes mit vorzugsweise verringerter Geschwindigkeit umsetzt. Auch diese Ausgestaltung ermöglicht eine genauere Positionierung des Ventilelementes in seiner Schaltstellung, da über ein derartiges Getriebe erreicht werden kann, dass der Antriebsmotor eine Vielzahl von Umdrehungen ausführen muss, um beispielsweise eine Drehbewegung des Ventilelementes zu verursachen, welche kleiner als 360° ist. Dies vereinfacht die Ansteuerung des Antriebsmotors und lässt gleichzeitig eine gute Steuerbzw. Regelbarkeit der Positionierung des Ventilelementes zu.
[1 1 ] Weiter bevorzugt ist das Ventilelement um eine Drehachse zwischen zumindest zwei Schaltstellungen drehbar, wobei diese Drehachse vorzugsweise mit der Drehachse des Antriebsmotors fluchtet. Eine sol- che Drehbarkeit zwischen zwei Schaltstellungen kann alternativ zu einer linearen Bewegbarkeit zwischen zwei Schaltstellungen oder aber auch zusätzlich zu dieser vorgesehen sein. In Kombination mit dem Getriebe, welches die Drehgeschwindigkeit des Ventilelementes gegenüber der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors reduziert, ist auch bei einer Drehbewegung zwischen zwei Schaltstellungen eine genaue Steuerung bzw. Regelung der Position des Ventilelementes möglich.
[12] Besonders bevorzugt ist eine Lagerung des Ventilelementes und/oder das Getriebe gekapselt, wobei die Elemente vorzugsweise von einer Manschette, insbesondere einer elastischen Manschette um- geben sind. Eine solche Manschette kann beispielsweise als Faltenbalg ausgebildet sein. Die Kapselung hat den Vorteil, dass das Getriebe und/oder die Lagerung grundsätzlich im Bereich der Strömungswege des Pumpenaggregates bzw. der Ventileinrichtung in der zu fördernden Flüssigkeit angeordnet werden können, aber gleichzeitig vor Verunreini- gungen in dieser Flüssigkeit geschützt werden. Innerhalb der Kapselung
können die Lagerung und/oder das Getriebe vorgeschmiert oder auch dauergeschmiert sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Lagerung und/oder das Getriebe durch die zur fördernde Flüssigkeit selber geschmiert werden, wobei dann die Kapselung so ausgebildet sein kann, dass die Flüssigkeit, vorzugsweise frei von Verunreinigungen in den Lager- und/oder Getrieberaum eindringen kann und dort beispielsweise langfristig ein vorher eingefülltes Schmiermittel verdünnen oder ersetzen kann. Insbesondere wenn eine Linearbewegung des Ventilelementes durch Lagerung des Ventilelementes auf einer Spindel realisiert wird, ist es bevorzugt, dass die Spindel von einer elastischen Manschette, beispielsweise einem Faltenbalg umgeben ist, welcher die Spindel kapselt und vor Verunreinigungen in der zu fördernden Flüssigkeit schützt. Durch die Elastizität bzw. die Falten wird es möglich, dass die Manschette sich abhängig von der linearen Positionierung des Ventilelementes in ihrer Länge ändert.
[13] Die Ventileinrichtung kann vorzugsweise als ein Umschaltventil und/oder als ein Mischventil ausgebildet sein. Ein derartiges Umschaltventil kann beispielsweise in einer Heizungsanlage zum Einsatz kommen, um den Strömungsweg für das Heizmedium bzw. den Wärmeträger wahlweise durch Heizkreise für die Raumheizung oder einen Wärmetauscher zur Brauchwassererwärmung zu leiten. Ferner könnte ein solches Umschaltventil auch als Verteilerventil ausgebildet sein, um verschiedene Heizkreise gezielt öffnen bzw. schließen zu können, d. h. den Wärmeträger auf verschiedene Heizkreise zu verteilen. Dabei kann die Venti- leinrichtung so ausgebildet sein, dass auch mehrere Ventilöffnungen gleichzeitig geöffnet werden können, um mehrere Heizkreise gezielt gleichzeitig mit einem Wärmeträger versorgen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann die Ventileinrichtung die Funktionalität eines Mischventils aufweisen, beispielsweise um zwei Flüssigkeitsströmungen zu mi- sehen und dabei das Mischungsverhältnis ändern zu können. Derartige Anwendungen kommen beispielsweise in Heizungsanlagen zur Anwen-
dung, um die Temperatur eines Wärmeträgers einstellen zu können. So ist es bei Heizungsanlagen beispielsweise üblich, dem Wärmeträger im Vorlauf Wärmeträger aus dem Rücklauf, d. h. kalten Wärmeträger zuzu- mischen, um die Vorlauftemperatur gezielt senken zu können. [14] Das Ventilelement der Ventileinrichtung kann in dem erfindungsgemäßen Kreiselpumpenaggregat in einem Strömungsweg durch das Kreiselpumpenaggregat stromaufwärts oder stromabwärts des Laufrades gelegen sein, d. h. Schaltfunktionen an der Druckseite oder der Saugseite des Laufrades vornehmen. Gemäß besonderen Ausführungs- formen ist es auch möglich, das Ventilelement so anzuordnen, dass es mit einem Strömungsweg stromaufwärts und einem Strömungsweg stromabwärts des Ventilelementes in Verbindung steht und so Schaltfunktionen sowohl an der Saugseite als auch an der Druckseite übernehmen kann. [15] Die Ventileinrichtung kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beispielsweise zwei Eingänge und einen Ausgang aufweisen, wobei das Ventilelement zwischen zumindest zwei Schaltstellungen bewegbar ist, in welchen die beiden Eingänge unterschiedlich geöffnet sind. Dies ist eine Ausgestaltung für ein Mischventil. Durch Verän- derung der Schaltstellungen kann das Verhältnis der freien Querschnitte der beiden Eingänge zueinander variiert werden, sodass die Strömungen durch die beiden Eingänge in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen miteinander gemischt und dann dem Ausgang zugeführt werden können. In einer solchen Anwendung sind bevorzugt mehr als zwei Schaltstellungen vorgesehen. Besonders bevorzugt kann das Ventilelement zwischen zwei als Endlagen fungierende Schaltstellungen stufenlos bewegt werden. In einer der beiden Endlagen kann ein erster Eingang geöffnet und ein zweiter Eingang geschlossen und in der zweiten Endlage umgekehrt ein erster Eingang geschlossen und der zweite Ein- gang geöffnet sein. In den Zwischenstellungen sind beide Eingänge in
veränderbarem Verhältnis zueinander geöffnet. Eine solche Ventileinrichtung kann an der Druckseite oder alternativ auch an der Saugseite des Laufrades angeordnet werden, je nachdem an welcher Stelle in dem Heizungskreislauf ein solches Kreiselpumpenaggregat positioniert werden soll.
[16] Das Ventilelement ist weiter bevorzugt mit dem Antriebsmotor über eine magnetische, mechanische und/oder hydraulische Kupplung gekoppelt, wobei vorzugsweise das Getriebe zwischen der Kupplung und dem Ventilelement angeordnet ist oder das Ventilelement in ei- nem Getriebe gelagert ist. Eine mechanische Kupplung kann durch einen kraft- und/oder formschlüssigen Eingriff zweier Kupplungselemente realisiert werden. Eine hydraulische Kupplung kann insbesondere über die zu fördernde Flüssigkeit selber realisiert werden. In einem Druckraum des Pumpengehäuses, welcher das Laufrad umgibt, wird bei Rotation des Laufrades die Flüssigkeitsströmung ebenfalls in Rotation versetzt. Diese Rotationsbewegung der Flüssigkeit lässt sich auf ein drehbares Ventilelement oder einen drehbaren Antrieb eines Ventilelementes übertragen, sodass das Ventilelement bzw. dessen Antrieb mitgedreht wird. Ein solches Ventilelement kann beispielsweise eine ringförmi- ge Scheibe aufweisen, welche den Saugmund umgibt und/oder eine ringförmige Umfangswandung haben, welche das Laufrad außenumfänglich umgibt. Diese Wandungen begrenzen somit den das Laufrad umgebenden Druck- bzw. Strömungsraum und eine in diesem Raum herrschende Strömung kann an diesen Wandungen angreifen, um das Ventilelement zu bewegen. Wenn das Ventilelement selber gedreht wird, kann dieses beispielsweise auf einer Spindel gelagert sein, sodass es sich auf der Spindel dreht und dabei gleichzeitig eine Linearbewegung vollzieht. Wird ein separates Antriebselement vorgesehen, welches auf diese Weise hydraulisch oder auch magnetisch oder mecha- nisch mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist, kann zwischen dem Antriebselement und dem Ventilelement das Getriebe angeordnet wer-
den, um die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder die Bewegungsrichtung von dem Antriebselement zu dem Ventilelement zu ändern. So kann beispielsweise das Ventilelement langsamer drehen als das Antriebselement und damit der Antriebsmotor. Alternativ oder zusätzlich könnte das Getriebe so ausgebildet sein, dass das Ventilelement eine Linearbewegung ausführt, während das Antriebselement sowie der Antriebsmotor lediglich eine Drehbewegung ausführen. Die Kombination eines Getriebes mit einer hydraulischen Kupplung zwischen dem Ventilelement und dem Antriebsmotor, wie sie vorangehend beschrieben wurde, ist besonders vorteilhaft. Bei der hydraulischen Kopplung zwischen Antriebsmotor und Ventilelement ist möglicherweise eine präzise Positionierung des Ventilelementes nur schwer möglich. Die Positionier- barkeit wird dabei über das Getriebe verbessert, da das Getriebe so ausgelegt sein kann, dass mit einer Vielzahl von Umdrehungen des An- triebsmotors nur eine relativ kleine Wegstrecke des Ventilelementes zurückgelegt wird. So kann das Ventilelement vorzugsweise durch ein Antriebselement in Form einer Scheibe und/oder ringförmigen Wandung, welche an den Druck- bzw. Strömungsraum, welcher das Laufrad umgibt, angrenzen, angetrieben werden. Dieses Antriebselement kann das eigentliche Ventilelement über ein Getriebe antreiben oder selber in einem Getriebe wie einer Spindel gelagert sein, sodass die Antriebsbewegung in eine Stellbewegung des Ventilelementes umgesetzt wird, wobei die Stellbewegung entweder eine andere Richtung als die Antriebsbewegung und/oder eine andere Geschwindigkeit als die An- triebsbewegung aufweisen kann. So kann die Stellbewegung beispielsweise linear verlaufen, während das Antriebselement auf einer Spindel gedreht wird. Das Antriebselement kann über die Strömung in der Umgebung des Laufrades mitgenommen und gedreht werden, wobei es beispielsweise mehrfach rotiert, um über ein Getriebe eine relativ kleine Stellbewegung zu realisieren.
[17] Die beschriebene Kupplung ist weiter bevorzugt derart lösbar ausgebildet, dass sie drehrichtungsabhängig, drehzahlabhängig, druckabhängig und/oder durch Schlupf lösbar ist. Eine solche Lösbarkeit der Kupplung hat den Vorteil, dass nach Erreichen einer bestimm- ten Schaltstellung des Ventilelementes die Kupplung gelöst werden kann und der Antriebsmotor dann ausschließlich das Laufrad antreiben kann, um in den normalen Pumpenbetrieb überzugehen. Dies kann dann beispielsweise durch Drehrichtungsänderung oder Drehzahländerung, insbesondere Drehzahlerhöhung geschehen. Durch eine Drehzah- lerhöhung kann auch der ausgangsseitige Druck des Laufrades erhöht werden, sodass dann durch diese Druckerhöhung das Lösen der Kupplung verursacht werden kann.
[18] Der Antriebsmotor ist vorzugsweise mit einer Steuereinrichtung vorgesehen, über welche der Antriebsmotor in seiner Drehzahl einstell- und vorzugsweise regelbar ist. Weiter bevorzugt ist die Steuereinrichtung so ausgebildet, dass sie den Antriebsmotor auch unterschiedlich stark beschleunigen oder abbremsen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung so ausgebildet sein, dass der Antriebsmotor gezielt in unterschiedlichen Drehrichtungen drehen kann. Die Steuerein- richtung ist so ausgebildet, dass sie durch entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors somit auch die Schaltfunktion der Ventileinrichtung steuert bzw. regelt. Dazu kann die Steuereinrichtung zumindest einen Sensoranschluss aufweisen, über welchen ein Sensorsignal, beispielsweise eines Temperatursensors als Grundlage für eine Regelung der Ventil- Stellung empfangen wird.
[19] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Kreiselpumpenaggregat eine Halteeinrichtung auf, welche mit dem Ventilelement zusammenwirkt und dazu ausgebildet ist, das Ventilelement in einer erreichten Schaltstellung zu halten, wobei die Halteein- richtung vorzugsweise druckabhängig in und außer Eingriff bringbar
ausgebildet ist. Die Halteeinrichtung wirkt somit als eine zweite Kupplung, welche dazu dient, das Ventilelement in einer gewünschten Schaltstellung zu halten. Eine solche Funktionalität kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Ventilelement zwischen einer gelös- ten und einer anliegenden Position bewegbar ist, in welcher das Ventilelement an zumindest einer Anlagefläche derart anliegt, dass es dort kraft- und/oder formschlüssig gehalten wird. In der gelösten Stellung ist diese Haltekraft aufgehoben und das Ventilelement vorzugsweise von der Anlagefläche beabstandet oder es kann an der Anlagefläche ent- langgleiten. Eine solche Bewegung kann beispielsweise druckabhängig realisiert werden, indem die Bewegungsrichtung zwischen der gelösten und der anliegenden Position so gewählt ist, dass die Bewegung durch eine Druckkraft verursacht werden kann, welche von dem im Druckraum herrschenden Druck verursacht wird. Entgegen der Druckkraft wirkt vorzugsweise eine Rückstellkraft, welche das Ventilelement in Ruhelage in die gelöste Stellung drückt. Dies kann beispielsweise durch eine Druckfeder realisiert sein. Besonders bevorzugt weist das Ventilelement eine dem Druckraum, welcher das Laufrad umgibt, zugewandte Druckfläche auf, auf welche der Druck im Druckraum wirkt. Diese Druckfläche kann eine Ringfläche sein, welche eine Saugöffnung umgibt, welche mit dem Saugmund des Laufrades in Eingriff ist. Die Anlagefläche, wie sie beschrieben wurde, dient weiter bevorzugt gleichzeitig als Dichtfläche, welche beispielsweise die Ventilsitze bildet, sodass das Ventilelement vorzugsweise gleichzeitig dichtend gegen diese Ven- tilsitze gedrückt werden kann.
[20] Das Ventilelement weist weiter bevorzugt eine Angriffsfläche auf oder ist mit einer Angriffsfläche verbunden, welche einen das Laufrad umgebenden Druckraum begrenzt und auf welche ein in dem Druckraum herrschender Druck und/oder eine in dem Druckraum herrschen- de Strömung wirkt. Durch die Wirkung der Strömung kann die Angriffsfläche gemeinsam mit der Strömung mitbewegt werden, sodass das Ven-
tilelement oder ein Antriebselement an welchem die Angriffsfläche ausgebildet ist, durch die Strömung mitbewegt werden und insbesondere mitgedreht werden. Diese Drehbewegung überträgt sich dann ggf. über ein Getriebe auf das Ventilelement, um dieses gezielt zwischen seinen Schaltstellungen zu bewegen. Wenn der Druck auf diese oder eine weitere Angriffsfläche wirkt, kann dies in der beschriebenen Weise beispielsweise dazu genutzt werden, das Ventilelement im Sinne einer zweiten Kupplung gezielt zwischen einer gelösten und einer anliegenden Position zu bewegen. Bei einer solchen Ausführungsform kann das Ventilelement in einer erreichten Schaltstellung durch Druckerhöhung, welche durch Drehzahlerhöhung des Antriebsmotors hervorgerufen werden kann, gehalten werden. D. h. der Antriebsmotor wird vorzugsweise zunächst mit eine geringeren Drehzahl angetrieben, um das Ventilelement zu bewegen. Nach Erreichen der Schaltstellung wird dann der Druck erhöht, um das Ventilelement in der erreichten Schaltstellung beispielsweise durch Anlage an einer Anlagefläche zu halten.
[21 ] Bei Verwendung eines Getriebes und insbesondere bei der Verwendung einer Spindel kann die Funktion der Halteeinrichtung auch durch ein Blockieren des Getriebes oder des Spindeltriebes hervorgeru- fen werden. Wenn beispielsweise das Ventilelement drehbar auf einer Spindel angeordnet ist und auf das Ventilelement über eine Druckfläche eine Axialkraft in Längsrichtung der Spindel wirkt, führt dies zu höheren Anlagekräften im Spindeltrieb, welche bei entsprechender Wahl der Steigung und der Ausgestaltung des Spindeltriebs zu einer Hem- mung in dem Spindeltrieb und damit zur Fixierung des Ventilelementes führen kann.
[22] Die Angriffsfläche, auf welche ein Druck in dem Druckraum wirkt, erstreckt sich weiter bevorzugt quer zu einer Bewegungsbahn, entlang derer das Ventilelement zwischen der beschriebenen anliegenden und der gelösten Position bewegbar ist. Wenn wie beschrieben ein Rückstel-
lelemen† bzw. Vorspannelement vorgesehen ist, welches eine Vorspannkraft bzw. Rückstellkraft erzeugt, so wirkt dieses vorzugsweise ebenfalls in einer Richtung quer zu der Angriffsfläche der an der Angriffsfläche wirkenden Druckkraft entgegengesetzt. [23] Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine Explosionsansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 1 in einer anderen Perspektive,
Hg. 3 eine Draufsicht auf das Kreiselpumpenaggregat gemäß
Fig. 1 und 2,
Hg. 4 eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß
Fig. 1 - 3, wobei die Schnittebenen so gelegt wurden, dass alle Anschlüsse im Schnitt liegen,
Hg. 5 eine Schnittansicht gemäß Fig. 4 mit dem Ventilelement in einer zweiten Schaltstellung,
Hg. 6 schematisch den hydraulischen Aufbau einer Heizungsanlage mit einem Kreiselpumpenaggregat gemäß Fig. 1 - 5, eine Draufsicht auf ein Kreiselpumpenaggregat gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 7, wobei der Schnitt so gelegt wurde, dass beide Eingänge im Schnitt zu sehen sind,
Fig. 9 eine perspektivische Explosionsansicht eines Kreiselpumpe- naggregates gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 10 eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß
Fig. 9 mit dem Ventilelement in einer anliegenden Position,
Fig. 1 1 eine Schnittansicht gemäß Fig. 10 mit dem Ventilelement in einer gelösten Position,
Fig. 12 eine Draufsicht auf das geöffnete Pumpengehäuse des
Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 9 - 1 1 mit dem Ventilelement in einer ersten Schaltstellung und
Fig. 13 eine Ansicht gemäß Fig. 12 mit dem Ventilelement in einer zweiten Schaltstellung.
[24] Das Kreiselpumpenaggregat gemäß Fig. 1 weist ein Stator- bzw. Motorgehäuse 2 mit einem darin angeordneten elektrischen Antriebsmotor auf. Der elektrische Antriebsmotor weist einen Stator 4 mit einem darin rotierenden Rotor 6 auf, welcher an einer Rotorwelle 8 befestigt ist. Der Antriebsmotor ist als nasslaufender Motor mit einem Spaltrohr 10 zwischen dem Statorraum und dem Rotorraum ausgebildet. Mit dem Motorgehäuse 2 verbunden ist ein Pumpengehäuse 12, welches gleichzeitig ein Ventilgehäuse für eine unten beschriebene Ventileinrichtung bildet. In dem Pumpengehäuse 12 ist das Laufrad 14 angeordnet, wel- ches drehfest an der Rotorwelle befestigt ist, sodass es gemeinsam mit
dem Rotor 6 rotiert. An dem dem Laufrad 14 abgewandten Axialende des Motorgehäuses 2 ist ein Elektronikgehäuse 16 mit einer darin angeordneten Steuerelektronik bzw. Steuereinrichtung 18 zur Steuerung des Antriebsmotors angeordnet. Das Laufrad 14 ist in dem Pumpengehäuse von einem Druckraum 20 umgeben, welcher in einen Druckanschluss 22 des Pumpengehäuses mündet. Das Pumpengehäuse 12 weist vier weitere Anschlüsse 24, 26, 28 und 30 auf, welche jeweils in einer Öffnung an der Innenumfangswandung des Pumpengehäuses 12 münden.
[25] Im Inneren des Pumpengehäuses 12 ist ein trommeiförmiges Ven- tilelement 32 angeordnet, welches aus einem topfformigen Unterteil 34 und einem dieses an seinem offenen Axialende verschließenden Deckel 36 gebildet wird. Der Deckel 36 weist eine zentrale Saugöffnung 38 auf, in welche das Laufrad 14 mit seinem Saugmund 40 eingreift. Die Umfangsfläche, welche die Saugöffnung 38 umgibt, bildet eine Druck- bzw. Angriffsfläche, welche den Druckraum 20 an einer Axialseite im Umfangsbereich des Saugmundes 40 begrenzt. D. h. auf diese Fläche des Deckels 36 können die im Umfangsbereich des Laufrades 14 herrschende Strömung sowie der Druck im Druckraum 20 wirken. Der Deckel 36 weist darüber hinaus in der genannten Druckfläche eine Druck- Öffnung 42 auf, an welche sich im Inneren des Unterteils 34 ein Druckkanal 44 anschließt. Dieser Druckkanal 44 öffnet sich zum Außenumfang des Ventilelementes 32 in eine erste Umfangsnut 46. Die Umfangsnut 46 erstreckt sich vollumfänglich um den Außenumfang des Ventilelementes 32 bzw. dessen Unterteils 34. Axial versetzt erstreckt sich um den Au- ßenumfang des Ventilelementes 32 bzw. dessen Unterteils 34 eine zweite ringförmige Umfangsnut 48, welche über eine Öffnung 50 zum Innenraum des Ventilelementes 32 geöffnet ist und somit mit der Saugöffnung 38 strömungsverbunden ist. Das Unterteil 34 des Ventilelementes 32 weist darüber hinaus noch eine Eintrittsöffnung 52 an seinem Boden auf, welche ebenfalls zum Innenraum hin geöffnet ist. Der Boden ist dabei die dem Deckel 36 abgewandte Stirnseite des Ventilelementes 32,
welche einem Boden am axialen Ende des Pumpengehäuses 12 zugewandt ist.
[26] Das Ventilelement 32 ist im Inneren des Pumpengehäuses 12 um die Drehachse X des Laufrades 14 drehbar angeordnet. Vom Boden des Pumpengehäuses 12 erstreckt sich eine feststehende Spindel 54 in Richtung der Längsachse X in das Innere des Pumpengehäuses 12 hinein. Die Spindel 54 greift dabei in ein zentrales Gewindeloch 56 im Boden des Unterteils 34 des Ventilelementes 32 ein. Eine Drehung des Ventilelementes 32 um die Längsachse X führt dabei zu einer Drehung des Gewindeloches 56 auf der Spindel 54, sodass sich das Ventilelement 32 gleichzeitig in axialer Richtung X verlagert. Durch Drehrichtungswechsel kann ein Hin- und Her-Bewegen des Ventilelementes 32 erreicht werden. Die Spindel 54 ist an der Außenseite des Ventilelementes 32 von einem ersten Faltenbalg 58 und im Inneren des Ventilelementes 32 von einem zweiten Faltenbalg 60, welcher eine geschlossene Stirnseite aufweist, umgeben. Dadurch wird die Spindel 54 gekapselt bzw. durch die Faltenbälge 58 und 60 von der Flüssigkeit im Inneren des Ventilelementes 32 und im Inneren des Pumpengehäuses 12 getrennt und insbesondere vor Verunreinigungen in der Flüssigkeit geschützt. Im Inneren der Manschetten bzw. Faltenbälge 58, 60 kann darüber hinaus ein Schmiermittel zur Schmierung des Spindeltriebes angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass bewusst Leckagen vorgesehen sind, sodass die Spindel durch die Flüssigkeit, insbesondere Wasser, im System geschmiert werden kann, wobei die Faltenbälge 58 und 60 lediglich Ver- unreinigungen von der Spindel fernhalten.
[27] Bei dieser Lösung ist zum Antrieb bzw. zur Bewegung des Ventilelementes 32 eine erste hydraulische Kupplung zwischen dem Antriebsmotor und dem Ventilelement 32 vorgesehen, welche derart wirkt, dass die im Druckraum 20 im Umkreis des Laufrades 14 rotierende Strömung auf den Deckel 36 des Ventilelementes 32 derart wirkt, dass dieses
durch Reibung mitgedreht wird. Die Steuereinrichtung 18 ist so ausgebildet, dass sie den Antriebsmotor in zwei Drehrichtungen antreiben kann. So kann je nach Drehrichtung das Ventilelement 32 so in Rotation versetzt werden, dass es sich auf der Spindel 54 entlang der Längsachse X auf das Laufrad 14 zu oder von diesem weg bewegt. Wenn die Steuereinrichtung 18 das Laufrad 14 über den Antriebsmotor mit höherer Drehzahl antreibt, kann der Druck im Druckraum 20 soweit ansteigen, dass er auf den Deckel 36 eine in Richtung der Längsachse X wirkende Druckkraft erzeugt, welche sich über das Ventilelement 32 und das Ge- windeloch 36 auf die Gewindegänge der Spindel 54 überträgt. Dies führt zu einem Verklemmen bzw. Blockieren der Spindel, sodass durch Druckerhöhung das Ventilelement 32 daran gehindert wird, sich weiter gemeinsam mit dem Laufrad 14 zu drehen. So wird das Ventilelement 32 in seiner erreichten Schaltstellung gehalten. Die von dem Laufrad 14 und dem Deckel 36 gebildete Kupplung tritt durch Schlupf außer Eingriff.
[28] Anhand von Fig. 6 wird die Verwendung des beschriebenen Kreiselpumpenaggregates in einer Heizungsanlage beschrieben. Die Heizungsanlage weist das beschriebene Kreiselpumpenaggregat 1 auf, welches in Fig. 6 durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet ist und zwei Ventileinrichtungen, welche durch das Ventilelement 32 realisiert werden, beinhaltet. Die Heizungsanlage weist darüber hinaus eine Wärmequelle 62 auf, welche beispielsweise ein Gasheizkessel sein kann. Es sind ein erster Heizkreis 64 und ein zweiter Heizkreis in Form eines Fußbo- denheizkreises 66 vorgesehen. Ferner ist noch ein Sekundärwärmetauscher 58 angeordnet, welcher der Erwärmung von Brauchwasser dient. Der Ausgang der Wärmequelle 62 mündet über den Knotenpunkt 70 direkt in den ersten Heizkreis 64, welcher beispielsweise normale Heizkörper bzw. Radiatoren aufweist. Der Rücklauf des Heizkreises 64 mündet in den Anschluss 24 am Pumpengehäuse 12. Der Druckanschluss 22 des Pumpengehäuses 12 ist mit dem Eingang der Wärmequelle 62 verbun-
den, sodass das Umwälzpumpenaggregat 1 über den Druckanschluss 22 das Heizmedium, beispielsweise Wasser, durch die Wärmequelle 62, den Heizkreis 64 und zurück in den Anschluss 24 fördern kann. Der Fußbodenheizkreis 66 mündet mit seinem Ausgang ebenfalls in den Rück- lauf, welcher mit dem Anschluss 24 verbunden ist. Der Eingang des Fußbodenheizkreises 66 ist mit dem Anschluss 30 am Pumpengehäuse verbunden. Der Rücklauf des Sekundärwärmetauschers, dessen Vorlauf von dem Knotenpunkt 70 abzweigt, mündet an dem Anschluss 26 des Pumpengehäuses. Eine weitere Verbindung von dem Knotenpunkt 70 führt zu dem Anschluss 28 an dem Pumpengehäuse. Das Ventilelement 32 kann in diesem System nun die Funktion übernehmen, den Heizmediumstrom zwischen den beiden Heizkreisen 64 und 66 auf der einen Seite und dem Sekundärwärmetauscher 58 auf der anderen Seite umzuschalten. Darüber hinaus kann das Ventilelement 32 als Mischer fungie- ren, um die Temperatur für den Vorlauf des Fußbodenheizkreises 66 zu regeln, indem Heizmedium aus dem Rücklauf mit Heizmedium aus dem Vorlauf, d. h. ausgangsseitig der Wärmequelle 62 gemischt wird.
[29] Dies erfolgt in nachfolgend beschriebener Weise. In Fig. 5 befindet sich das Ventilelement 32 in einer ersten Endlage im Anschlag mit dem Boden des Pumpengehäuses 12, sodass die Eintrittsöffnung 52 des Ventilelementes 32 verschlossen ist und somit ein Strömungsweg von dem Anschluss 24 in das Innere des Ventilelementes 32 und damit zur Saugöffnung 38 verschlossen ist. Gleichzeitig liegt jedoch die zweite Umfangsnut 48 über der Öffnung des Anschlusses 26, sodass eine Ver- bindung von dem Anschluss 26 über die Umfangsnut 48 und die Öffnung 50 in das Innere des Ventilelementes 32 hinein geschaffen ist. So kann das Laufrad 14 durch die Saugöffnung 18 Flüssigkeit aus dem Anschluss 26 ansaugen. Die Flüssigkeit wird bei Rotation des Laufrades 14 über den Druckanschluss 22 durch die Wärmequelle 62 und anschlie- ßend durch den Sekundärwärmetauscher 68 zurück zum Anschluss 26 gefördert. Fig. 4 zeigt eine Schaltstellung, in welcher das Ventilelement
32 weiter in Richtung Laufrad 14 bewegt ist. In dieser Schaltstellung ist die zweite Umfangsnut 48 nicht mehr in Überdeckung mit der Öffnung des Anschlusses 26, sodass dieser nun durch eine Umfangswandung des Unterteils 34 des Ventilelementes 32 versperrt wird. So ist der Strömungs- weg durch den Sekundärwärmetauscher 68 geschlossen. Gleichzeitig ist die Eintrittsöffnung 52 vom Boden des Pumpengehäuses 12 abgehoben, sodass eine Verbindung von dem Anschluss 24 über die Eintrittsöffnung 52 in das Innere des Ventilelementes 32 und damit zu der Saugöffnung 38 geschaffen ist. Bei Rotation des Laufrades 14 saugt dieses nun Flüssigkeit aus dem Anschluss 24 an, sodass die Flüssigkeit wie beschrieben durch den ersten Heizkreis 64 im Kreis gefördert werden kann.
[30] Gleichzeitig tritt aus dem Druckraum 20 unter Druck stehende Flüssigkeit in die Drucköffnung 42 und den Druckkanal 44 ein. Über diesen fließt die Flüssigkeit in die erste Umfangsnut 26, welche nun in Über- deckung mit der Öffnung des Anschlusses 30 ist, sodass die Flüssigkeit über den Anschluss 30 auch in den Fußbodenheizkreis 66 gefördert wird. Ferner überdeckt die erste Umfangsnut 46 die Öffnung des Anschlusses 28, durch welchen erwärmtes Wasser von dem Knotenpunkt 70 eintritt. D. h. in der ersten Umfangsnut 46 werden kaltes Wasser aus dem Rück- lauf und warmes Wasser aus dem Vorlauf gemischt. Durch axiale Verlagerung des Ventilelementes 32 kann die erste Umfangsnut 46 mit der Öffnung des Anschlusses 28 unterschiedlich zur Überdeckung gebracht werden, sodass das Mischungsverhältnis von warmen und kaltem Wasser verändert werden kann. Wenn das Ventilelement 32 aus der in Fig. 4 gezeigten Position noch weiter in Richtung Laufrad 14 verlagert wird, kann die Öffnung zu dem Anschluss 28 auch vollständig verschlossen werden, sodass lediglich noch nicht erwärmtes Wasser durch den Fußbodenheizkreis 66 im Kreis gefördert würde. Über einen Temperatursensor im Vorlauf des Fußbodenheizkreises 26, welcher mit der Steuerein- richtung 18 verbunden wird, kann eine Temperaturregelung erfolgen, indem die Steuereinrichtung 18 durch entsprechenden Antrieb des An-
triebmotors das Ventilelement 32 in Richtung der Längsachse X hin- und her-bewegt. Dies erfolgt vorzugsweise bei geringerer Drehzahl als der üblichen Betriebsdrehzahl des Laufrades 14. Über die Spindel 54 wird die Drehbewegung des Ventilelementes 32 gleichzeitig in eine Linear- bewegung umgesetzt, wobei durch die Gewindesteigung an der Spindel gleichzeitig noch die Geschwindigkeit untersetzt werden kann.
[31 ] Fig. 7 und 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass die Ventileinrichtung lediglich eine Mischfunktion bereitstellt. Inso- fern weist bei diesem Ausführungsbeispiel das Pumpengehäuse 12' lediglich drei Anschlüsse, nämlich den Druckanschluss 22 sowie zwei als Eingänge fungierende Anschlüsse 24' und 26' auf. Der Druckanschluss 22 zweigt auch hier von Druckraum 20 ab, was in der Schnittebene gemäß Fig. 8 jedoch nicht zu sehen ist. Auch in diesem Ausführungsbei- spiel ist ein Ventilelement 32' vorgesehen, welches hohl ausgebildet ist und an seiner dem Druckraum 20 zugewandten Seite durch einen Deckel 36' verschlossen ist, wobei der Deckel 36' wieder als Angriffsfläche für die Strömung sowie den Druck im Druckraum 20 dient. Das entgegengesetzte Axialende des Ventilelementes 32 ist offen ausgebildet und bildet in der in Fig. 8 gezeigten Schaltstellung eine Verbindung zu der Öffnung des Anschlusses 26'. Im Inneren des Ventilelementes ist eine Spindel 72 angeordnet, welche in ein Gewindeloch 74 am Boden des Pumpengehäuses 12' eingreift. Die Spindel 72 ist von einem Faltenbalg 76 mit der gleichen Funktion wie die Faltenbälge 58 und 60 umgeben. [32] Am Außenumfang des Ventilelementes 32' ist eine Ringnut 78 ausgebildet, welche über eine Öffnung 80 in das Innere des Ventilelementes 32' mündet. Das gezeigte Ventil fungiert als Mischventil. In der in Fig. 8 gezeigten Schaltstellung überdeckt die Umfangswandung des Ventilelementes 32' die Öffnung zu dem Anschluss 24' weitgehend. Wird die Drehung des Ventilelementes 32 mit der Spindel 72 in dem Gewin-
deloch 74 das Ventilelement 32' noch weiter in Richtung Laufrad 14 bewegt, würde die Umfangswandung des Ventilelementes 32' die Öffnung zu dem Anschluss 74' vollständig überdecken, sodass diese geschlossen ist und ein Strömungsweg nur noch den Anschluss 26' in das Innere des Ventilelementes 32 hinein und von dort über die Saugöffnung 38 in den Saugmund 40 hinein gegeben wäre. Wird umgekehrt das Ventilelement 32' durch Drehung bis zum Boden des Pumpengehäuses 12' bewegt, stößt die Umfangskante des Ventilgehäuses 32' am Boden des Pumpengehäuses 12' an, sodass der Strömungsweg aus dem Anschluss 26' verschlossen wird, während die Umfangsnut 78 die Öffnung zu dem Anschluss 74' vollständig überdeckt und den Strömungsweg aus dem Anschluss 74' in das Innere des Ventilelementes 32' und von dort durch die Saugöffnung 38 zum Saugmund 40 vollständig freigibt. In Zwischenpositionen sind verschiedene Mischungsverhältnisse möglich. Der Antrieb und die Verlagerung des Ventilelementes 32 erfolgt wie anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
[33] Im dritten Ausführungsbeispiel ist ein Ventilelement vorgesehen, welches drehend zwischen verschiedenen Schaltstellungen bewegt wird. Auch das Kreiselpumpenaggregat gemäß dem dritten Ausfüh- rungsbeispiel weist einen Antriebsmotor auf, welcher in einem Motorgehäuse 2 angeordnet ist und in seinem Aufbau der Beschreibung gemäß den ersten beiden Ausführungsbeispielen entspricht, sodass an dieser Stelle auf diese Beschreibung verwiesen wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Laufrad 14 drehfest mit der Rotorwelle 8 verbunden und der das Laufrad umgebende Druckraum 20 mündet in einen Druckanschluss 22. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Ventilelement 32" vorgesehen, welches ebenfalls trommeiförmig mit einem topfförmi- gen Unterteil 82 und einem dieses an einem axialen Stirnende verschließenden Deckel 84 ausgebildet ist. Der Deckel 85 weist zentral die Saug- Öffnung 38 auf, welche mit dem Saugmund 40 in Eingriff ist, indem ein axial vorstehender Kragen der Saugöffnung 38 in diesem Ausführungs-
beispiel in das Innere des Saugmundes 40 eingreift. Die die Saugöffnung 38 umgebende Ringfläche des Deckels 84 bildet eine Angriffsbzw. Druckfläche, auf welche der Druck im Druckraum 20 wirken kann.
[34] Zentral durch das Ventilelement 32' bzw. dessen Unterteil 32 hin- durch, erstreckt sich eine Antriebswelle 86, welche an ihrem dem Laufrad 14 zugewandten Axialende ein Kupplungsteil 88 trägt. Dieses kämmt mit einem korrespondierenden Kupplungsteil 90 an der axialen Stirnseite der Rotorwelle 8. Die beiden Kupplungsteile 88 und 90 sind dabei so ausgebildet, dass sie nur in einer Drehrichtung wirken, das heißt das Kupplungsteil 90 weist vorzugsweise in Umfangsrichtung betrachtet ein Sägezahnprofil auf, welches den Kupplungsteil 88 in einer Drehrichtung mitnimmt. In der entgegengesetzten Richtung gleitet der Kupplungsteil 88 über das Sägezahnprofil unter axialer Verlagerung der Antriebswelle 86. Die Antriebswelle 86 ist in einem Sackloch 92 im Boden des Pumpengehäuses 12'um die Drehachse X drehbar gelagert, um welche auch die Rotorwelle 8 drehbar ist. Axial ist die Antriebswelle 86 in dem Sackloch 92 durch eine Federkraft einer Druckfeder 94 beaufschlagt. Die Druckfeder 94 drückt die Antriebswelle 86 mit dem Kupplungsteil 88 in Eingriff mit dem Kupplungsteil 90 am Axialende der Rotor- welle 8. Gegen die Feder 94 kann sich die Antriebswelle 86 axial verlagern. Das Unterteil 82 des Ventilelementes 32" ist axial auf der Antriebswelle 86 fixiert, jedoch um diese drehbar. Das Ventilelement 32" ist mit der Antriebswelle 86 über ein Planetengetriebe 96 gekoppelt. Das Planetengetriebe 96 weist ein Planetenrad 98 auf, welches ebenfalls dreh- bar im Boden des Pumpengehäuses 12' gelagert ist, wobei es mit einer Verzahnung am Außenumfang der Antriebswelle 86 kämmt, sodass es von der Antriebswelle 86 drehend angetrieben wird. Die Drehachse des Planetenrades 98 erstreckt sich parallel zur Drehachse der Antriebswelle 86 und damit der fluchtenden Drehachse X der Rotorwelle 8. Das Ventil- element 32" bzw. dessen Unterteil 82 weist an seinem Boden eine Einbuchtung bzw. Ausnehmung 100 auf, welche durch eine Einstülpung in
das Innere des Ventilelementes 32' gebildet wird und an ihrem Innenumfang eine Verzahnung aufweist, welche mit dem Planetenrad 98 kämmt. Dieses Planetengetriebe 96 bildet ein Untersetzungsgetriebe, welches dafür sorgt, dass bei Rotation der Rotorwelle 8 das Ventilele- ment 32" mit geringerer Drehzahl um die Drehachse X dreht. Dies ermöglicht eine genauere Verstellbewegung.
[35] Das Ventilelement 32" ist darüber hinaus gemeinsam mit der Antriebswelle 86 um ein gewisses Maß entlang der Längsachse X axial bewegbar. Eine solche Bewegung kann zum einen in der beschriebenen Weise über die Kupplungsteile 88, 90 erfolgen, zum anderen aber auch durch den Druck im Druckraum 20, welcher auf den Deckel 84 wirkt. Wenn die Drehzahl des Laufrades 14 und damit der Druck ausreichend hoch ist, wird das gesamte Ventilelement 32' gegen die Feder 94 zum Boden des Pumpengehäuses 12" hin verlagert, sodass die Kupplungs- teile 88, 90 außer Eingriff treten. Die von den Kupplungsteilen 88, 90 gebildete Kupplung löst somit nicht nur drehrichtungsabhängig, sondern auch druckabhängig, d.h. abhängig vom Druck im Druckraum 20. Das Pumpengehäuse 12" weist zwei Sauganschlüsse 24" und 26" auf, welche jeweils in eine Anschlussöffnung 102 und 104 im Boden des Pum- pengehäuses 2' münden.
[36] Das Unterteil 82 des Ventilelementes 32" weist an seinem Boden im Umfangsbereich des Planetengetriebes 96 eine bogenförmige Schaltöffnung 106 auf. Abhängig vom Drehwinkel des Ventilelementes 32' um die Drehachse X überdeckt die Schaltöffnung 106 eine oder beide der Anschlussöffnungen 102, 104. Durch Veränderung des Überdeckungsgrades kann ein Mischungsverhältnis der durch die Anschlüsse 24" und 26" zugeführten Flüssigkeitsströmungen verändert werden. Durch das Innere des Ventilelementes 32" fließt die Strömung dann durch die Saugöffnung 38 in das Laufrad 14. Die Drehung des Ventilele- mentes 32" erfolgt vorzugsweise in einer ersten Drehrichtung des An-
triebsmotors, sodass kein Hin- und Her-Drehen stattfindet, sondern zum Zurückbewegen stets ein Umdrehung durchgeführt werden muss. Dies ermöglicht es jedoch, den Antriebsmotor zum Normalbetrieb in der entgegengesetzten Drehrichtung in Betrieb zu nehmen, wodurch die be- schriebene Kupplung außer Eingriff tritt und das Ventilelement 32" seine erreichte Schaltstellung beibehält, wobei es zusätzlich durch den Druck im Druckraum 20 gegen die Feder 94 an den Boden des Pumpengehäuses 2' gedrückt wird.
[37] In den Beispielgen gemäß der vorangehenden Beschreibung bil- det das Pumpengehäuse 12, 12', 12" ein kombiniertes Pumpen- und Ventilgehäuse, welches sowohl das Ventilelement 32, 32', 32" als auch das Laufrad 14 beherbergt. Es ist jedoch zu verstehen, dass das Pumpengehäuse 12, 12', 12" auch mehrteilig ausgebildet werden könnte. Insbesondere wäre es möglich ein separates Pumpengehäuse und ein separates Ventilgehäuse auszubilden, wobei das Pumpengehäuse lediglich das Laufrad 14 und das Ventilgehäuse das Ventilelement 32, 32', 32" beherbergen würde, wobei ein solches Pumpengehäuse mit einem solchen Ventilgehäuse dann auf geeignete Weise verbunden sein könnte.
Bezugszeichenliste
1 Kreiselpumpenaggregat
2 Motorgehäuse
4 Stator
6 Rotor
8 Rotorwelle
10 Spaltrohr
12, 12', 12" Pumpengehäuse 14 Laufrad
16 Elektronikgehäuse 18 Steuereinrichtung 20 Druckraum
22 Druckanschluss
24, 26, 28, 30,
24', 26', 24", 26" Anschlüsse
32, 32', 32" Ventilelement
34 Unterteil
36, 36' Deckel
38 Saugöffnung
40 Saugmund
42 Drucköffnung
44 Druckkanal
46 erste Umfangsnut 48 zweite Umfangsnut 50 Öffnung
52 Eintrittsöffnung
54 Spindel
56 Gewindeloch
58 erster Faltenbalg
60 zweiter Faltenbalg 62 Wärmequelle
Heizkreis
Fußbodenheizkreis
Sekundärwärmetauscher
Knotenpunkt
Spindel
Gewindeloch
Faltenbalg
Ringnut
Öffnung
Unterteil
Deckel
Antriebswelle
, 90 Kupplungsfeile
Sackloch
Druckfeder
Planefengetriebe
Planefenrad
0 Ausnehmung
2, 104 Anschlussöffnungen6 Schalföffnungen
Drehachse
Claims
Ansprüche
Kreiselpumpenaggregat mit einem Antriebsmotor, zumindest einem von diesem drehend angetriebenen Laufrad (14) sowie zumindest einer Ventileinrichtung (32), welche ein durch den Antriebsmotor bewegbares Ventilelement (32) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Bewegungsübertragung von dem Antriebsmotor auf das Ventilelement 832) über ein Getriebe (54; 72; 96) erfolgt, welches eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsrichtung zwischen dem Antriebsmotor und dem Ventilelement (32) verändert.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (54; 74) derart ausgebildet ist, dass es eine Drehbewegung des Antriebsmotors in eine Linearbewegung des Ventilelementes (32) umsetzt, wobei die Linearbewegung vorzugsweise in Richtung der Drehachse (X) des Antriebsmotors erfolgt.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Spindeltrieb (54; 74) ist, wobei vorzugsweise das Ventilelement (32) über ein Gewinde (56) mit einer feststehenden Spindel (54) in Eingriff ist.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (32) linear zwischen zumindest zwei Schaltstellungen bewegbar ist.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (96) derart ausgebildet ist, dass es eine Drehbewegung des Antriebsmotors in eine Drehbewegung des
Ventilelementes (32") mit vorzugsweise verringerter Geschwindigkeit umsetzt.
6. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Ventilelement (32") um eine Drehachse (X) zwischen zu- mindest zwei Schaltstellungen drehbar ist, wobei diese Drehachse
(X) vorzugsweise mit der Drehachse (X) des Antriebsmotors fluchtet.
7. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerung des Ventilele- mentes (32) und/oder das Getriebe (54; 74; 96) gekapselt sind und vorzugsweise von einer Manschette (58; 60; 76) umgeben sind.
8. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung als ein Umschaltventil und/oder als ein Mischventil ausgebildet ist. 9. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (32) in einem Strömungsweg stromaufwärts oder stromabwärts des Laufrades (14) gelegen ist.
10. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung zwei Eingänge (24, 26) und einen Ausgang (22) aufweist und das Ventilelement (32) zwischen zumindest zwei Schaltstellungen bewegbar ist, in welchen die beiden Eingänge (24, 26) unterschiedlich geöffnet sind.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (32) mit dem Antriebsmotor über eine magnetische, mechanische (88, 90) und/oder hydraulische Kupplung gekoppelt ist und vorzugsweise das Getriebe (54; 74; 96) zwischen der Kupplung und dem Ventilelement (32) angeordnet ist oder das Ventilelement (32) in einem Getriebe (54) gelagert ist.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung derart lösbar ausgebildet ist, dass sie drehrichtungsabhängig, drehzahlabhängig, druckabhängig und/oder durch Schlupf lösbar ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem Ventilelement (32) zusammenwirkende Halteeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, dass Ventilelement (32) in einer erreichten Schaltstellung zu halten, wobei die Halteeinrichtung vorzugsweise druckabhängig in und außer Eingriff bringbar ausgebildet ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (32) eine Angriffsfläche (36; 84) aufweist oder mit einer Angriffsfläche verbunden ist, welche einen das Laufrad (14) umgebenden Druckraum (20) begrenzt und auf welche ein in dem Druckraum (20) herrschender Druck und/oder eine in dem Druckraum (20) herrschende Strömung wirkt.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (32) zwischen einer anliegenden Position, in welcher das Ventilelement (32) an zumindest einer Anlagefläche anliegt und einer gelösten
Position, in welcher das Ventilelement (32) von dieser zumindest einen Anlagefläche beabstandet ist, bewegbar ist, wobei vorzugsweise ein Vorspannelement (94) vorgesehen ist, welches das Ventilelement (32) in Richtung der gelösten Position mit einer Vorspannkraft beaufschlagt.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Angriffsfläche (36; 84) quer zu einer Bewegungsbahn erstreckt, entlang derer das Ventilelement (32) zwischen der anliegenden und der gelösten Position bewegbar ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor eine Steuereinrichtung (18) aufweist, über welche die Drehzahl des Antriebsmotors und/oder eine Beschleunigung des Antriebsmotors veränderbar ist.
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2018
- 2018-03-13 WO PCT/EP2018/056213 patent/WO2018167047A1/de active Application Filing
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