DE19633137A1 - Circulating pump for liquid in solar collector circuit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsfördernde Einrichtung ent sprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a liquid-promoting device speaking the preamble of claim 1.
Umwälzpumpen für Heizungs- und Solaranlagen, wie sie z. B. aus Pa tent Nr. DE 29 41 133 bekannt sind, bestehen im wesentlichen aus einem Spaltrohrmotor, dessen Welle in Gleitlagern gelagert ist. Auf dieser Welle sitzt ein Pumpenlaufrad. An den Motor ist ein Pumpengehäuse angeflanscht.Circulation pumps for heating and solar systems, such as z. B. from Pa DE 29 41 133 are known, consist essentially of a canned motor, the shaft of which is supported in plain bearings. A pump impeller sits on this shaft. To the engine is a Flanged pump housing.
Derartige Pumpen können z. B. mit drei Drehzahlen betrieben werden, damit eine dem jeweiligen Betriebspunkt der Anlage möglichst nahe kommende Pumpenkennlinie ermöglicht wird.Such pumps can e.g. B. operated at three speeds, thus as close as possible to the respective operating point of the system coming pump characteristic is made possible.
Diese Pumpen haben insbesondere wenn sie für kleinere Heizungsan lagen, wie sie in Einfamilienhäusern oder Etagenheizungen einge setzt werden, einen Wirkungsgrad von 8 bis 16%.These pumps have especially if they are for smaller heating systems were as they were used in single-family houses or floor heating be set, an efficiency of 8 to 16%.
Der wesentliche Nachteil dieser Bauform ist, daß die Verlustwärme des Motors nicht genutzt werden kann. Da derartige Pumpen eine Leistungsaufnahme von ca. 60-80 W haben, geht bei einer jährli chen Betriebsdauer von 3000 bis 6000 Stunden eine erhebliche Menge an Wärme ungenutzt verloren. Bei größeren Pumpen, wie sie in ent sprechend größeren Anlagen Verwendung finden, ist dies natürlich ebenso.The main disadvantage of this design is that the heat loss of the engine cannot be used. Since such pumps a Have an annual power consumption of approx. 60-80 W Chen operating time of 3000 to 6000 hours a significant amount lost in heat unused. For larger pumps, such as those in ent speaking of larger systems, this is natural as well.
Aufgabe der Erfindung ist es, die ungenutzte Wärme zu einem mög lichst hohen Prozentsatz in der Weise zu nutzen, daß sie dem Heiz kreislauf zugeführt wird.The object of the invention is to make the unused heat possible to use the highest possible percentage in such a way that it circuit is supplied.
Diese Aufgabe wird durch eine Umwälzpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed by a circulation pump with the characteristics of Claim 1 solved.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß Millionen derartiger Pum pen im Einsatz sind, ist auch der ökologische Gesichtspunkt maßge bend.Taking into account the fact that millions of such pumps are used, the ecological point of view is also bend.
Der Betreiber der Pumpen hat eine beträchtliche Energieeinsparung, so daß sich der Einbau einer derartigen Pumpe in kürzester Zeit amortisiert.The operator of the pumps has considerable energy savings, so that the installation of such a pump in no time amortized.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß um den Motor herum ein dich ter Mantel gelegt wird, so daß zwischen dem Motor und dem Mantel Zirkulationswasser die an dem Außenmantel des Motors abgegebene Wärme aufnimmt und dem Heizkreislauf zuführt. Um den äußeren Man tel wird eine wärmeisolierende Schicht gelegt.The task is solved by having a motor around you ter coat is placed so that between the engine and the coat Circulation water that is given off on the outer jacket of the engine Absorbs heat and supplies it to the heating circuit. To the outer man a heat-insulating layer is placed.
Der Flüssigkeitsmantel um den Motor herum hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß er geräuschdämpfend wirkt. The liquid jacket around the engine also has more the advantage that it has a noise-dampening effect.
Weiterhin sind durch diese Erfindung auch besonders kompakte Bau formen möglich, wie sie bei beengten Einbauverhältnissen z. B. bei Heizkesseln oder Gasheizthermen Verwendung finden.Furthermore, this invention also makes it particularly compact shape possible, as in z. B. at Boilers or gas heating heaters are used.
Die Pumpe wird mit einer stufenlosen elektronischen Regelung des Motors, die eine bestmögliche Anpassung der Pumpenkennlinie an den Betriebspunkt der Heizung ermöglicht, versehen. Dadurch werden ne ben der reinen Übertragung der Verlustwärme ebenfalls Energieko sten gespart.The pump is equipped with a continuously variable electronic control of the Motors that adapt the pump characteristic to the best possible Operating point of the heating enables, provided. This will ne beneath the pure transfer of the heat loss also energy co most saved.
Generell ist diese Pumpenbauform auch für andere Anlagen einsetz bar, wo die Übertragung der Motorwärme wünschenswert oder zumin dest nicht schädlich ist, wie z. B. bei Schwimmbadumwälzanlagen.In general, this pump design can also be used for other systems bar where the transfer of engine heat is desirable or at least least is not harmful, such as B. in swimming pool circulation systems.
In Fig. 1 ist eine Umwälzpumpe dargestellt, wie sie für konven tionelle Heizungsanlagen aber auch für Solaranlagen Verwendung fin det, die im wesentlichen aus einem Spaltrohrmotor (1) z. B. einem Einphasenwechselstrommotor oder einem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor besteht, der eine Lagerung aus Keramik oder Sili ziumkarbid, bestehend aus einer Welle und zwei Lagerbuchsen, auf weist, wobei die Welle eine Längsbohrung (6) hat, in der sich ein Sinterstopfen (10) mit vorgegebener Porösität z. B. am laufradsei tigen Ende befindet.In Fig. 1, a circulating pump is shown, as it is used for conventional heating systems but also for solar systems, which essentially consists of a canned motor ( 1 ) z. B. a single-phase AC motor or an electronically commutated DC motor, which has a bearing made of ceramic or silicon carbide, consisting of a shaft and two bushings, the shaft has a longitudinal bore ( 6 ) in which a sintered plug ( 10 ) given porosity z. B. is located at the end of the Laufradsei.
Auf der Welle sitzt das Förderrad (2), das im Pumpengehäuse (3) im Spiral- oder Ringraum (11) bzw. Seitenkanalraum oder Periferalraum angeordnet ist.The feed wheel ( 2 ) sits on the shaft and is arranged in the pump housing ( 3 ) in the spiral or annular space ( 11 ) or side channel space or peripheral space.
Der äußere Umfang des Motors ist mit einer wasserdichten Hülse (7) z. B. aus rostfreiem Stahl, Kunststoff oder Grauguß versehen. Ein topfförmiges Gehäuse (8) das an das Pumpengehäuse (3) z. B. ange gossen oder angeschraubt wird, bildet einen ringförmigen Raum (4) um die Hülse (7), der im Betriebsfall mit Wasser gefüllt ist.The outer circumference of the motor is with a waterproof sleeve ( 7 ) z. B. made of stainless steel, plastic or cast iron. A cup-shaped housing ( 8 ) to the pump housing ( 3 ) z. B. is poured or screwed, forms an annular space ( 4 ) around the sleeve ( 7 ), which is filled with water during operation.
Zum Pumpengehäuse (3) hin bestehen auf der Seite Öffnungen (13) damit das durch die Pumpe geförderte Wasser den Raum (4) auffüllt. Der Raum (4) vergrößert sich konisch zum Pumpengehäuse hin, so daß bei normaler Einbaulage d. h. bei waagrechter Welle etwaige Luft- oder Gasblasen in den Pumpenkreislauf entweichen.There are openings ( 13 ) on the side towards the pump housing ( 3 ) so that the water conveyed by the pump fills the space ( 4 ). The space ( 4 ) increases conically towards the pump housing so that any air or gas bubbles escape into the pump circuit in the normal installation position, ie in the case of a horizontal shaft.
Durch den Fördervorgang wird die Flüssigkeit in dem Raum (4) in leicht drehende Bewegung versetzt, wobei ein Austausch mit dem Zir kulationswasser der Anlage entsteht.Through the conveying process, the liquid in the room ( 4 ) is set in a slightly rotating movement, an exchange with the circulation water of the system being created.
Bei Stillstand der Pumpe bewegt sich das in dem Raum (4) befindli che Wasser durch Schwerkraft in Richtung Heizkreislauf.When the pump is at a standstill, the water in room ( 4 ) moves by gravity towards the heating circuit.
Auf der anderen Seite des topfförmigen Gehäuses (8) befindet sich ein mit einer Dichtung z. B. einem O-Ring (14) versehener Flansch (9). Wenn das Gehäuse (8) an das Pumpengehäuse (3) angeschraubt ist, dann ist der Flansch (9) unter Beibehaltung des O-Rings (14) an das Gehäuse angegossen.On the other side of the pot-shaped housing ( 8 ) there is a seal with a z. B. an O-ring ( 14 ) provided flange ( 9 ). If the housing ( 8 ) is screwed onto the pump housing ( 3 ), then the flange ( 9 ) is cast onto the housing while maintaining the O-ring ( 14 ).
Die elektrischen Verbindungselemente zum Motor befinden sich auf der Stirnseite des Motors oder radial außen auf der dem Pumpenge häuse (3) abgewandten Seite des Gehäuses (8).The electrical connecting elements to the motor are located on the end of the motor or radially on the outside of the pump housing ( 3 ) facing away from the housing ( 8 ).
Die durch den Motor erzeugte Verlustwärme wird über den Ringraum (4) auf das Kreislaufwasser übertragen und steht somit als nutz bare Wärmeenergie zur Verfügung.The heat loss generated by the engine is transferred to the circulating water via the annular space ( 4 ) and is thus available as usable thermal energy.
Um die gesamte Pumpe herum wird entsprechend dimensioniertes Iso lationsmaterial (5) gelegt, so daß eine optimale Nutzung der durch den Betrieb der Pumpe erforderlichen elektrischen Energie, deren Verluste als Wärme anfallen, gewährleistet ist.Correspondingly dimensioned Iso lationsmaterial ( 5 ) is placed around the entire pump, so that optimal use of the electrical energy required by the operation of the pump, the losses of which occur as heat, is ensured.
Die Wärmeisolationselemente (5) können dabei Bestandteil der Pum penverpackung sein. Damit kann auch wertvolles Verpackungsmaterial genutzt werden und bedarf keiner Entsorgung. The heat insulation elements ( 5 ) can be part of the pump packaging. This means that valuable packaging material can also be used and does not require disposal.
In Fig. 2 ist eine Variante dargestellt, bei der der gesamte För derstrom in axialer Richtung durch den Ringraum (4) fließt. Saug- und Druckanschluß liegen beiderseits des Motors in der Verlänge rung der Wellenachse.In Fig. 2, a variant is shown in which the entire För derstrom flows in the axial direction through the annular space ( 4 ). Suction and pressure connections are on both sides of the motor in the extension of the shaft axis.
Grundsätzlich weist diese Bauform die gleichen Merkmale und Vor teile auf, wie die entsprechende nach Fig. 1.Basically, this design has the same features and parts before, as the corresponding according to FIG. 1st
Es ist vorgesehen, durch Verwendung eines Vorleitapparates (19) die strömungstechnischen Bedingungen für das Laufrad optimal zu ge stalten. Ebenso ist auf der Druckseite für bestimmte Anwendungs fälle hinter dem Laufrad ein Leitapparat (20) vorzusehen, der die strömungstechnische Optimierung auf bestimmte eingeschränkte Be triebspunkte hin ermöglicht.It is envisaged to optimally design the fluidic conditions for the impeller by using a Vorleitapparats ( 19 ). Likewise, a diffuser ( 20 ) is to be provided on the pressure side for certain applications behind the impeller, which enables the flow optimization to certain limited operating points.
Falls die Einbauverhältnisse es verlangen, z. B. bei Kesseln oder Gasheizthermen, kann der Anschluß auch weitestgehend beliebig den Erfordernissen angepaßt werden, wobei es im wesentlichen bei der axialen Durchströmung bleibt. Es ist also auch ein Anschluß denk bar, dessen Achse exzentrisch zur Motorachse liegt oder wo die Saug- und Druckabgänge in beliebiger Richtung verlaufen.If the installation conditions require it, e.g. B. in boilers or Gas heating heaters, the connection can largely be as desired Requirements are adapted, it being essentially in the axial flow remains. So it is also a connection think bar, the axis of which is eccentric to the motor axis or where the Suction and pressure outlets run in any direction.
Die Bauform gemäß Fig. 2 ist für den Einbau mit senkrechter Welle geeignet, wenn beiderseits des Rotors Axiallager (21) angeordnet werden.The design of FIG. 2 is suitable for installation with a vertical shaft, when arranged on both sides of the rotor thrust bearing (21).
Es ist auch vorgesehen, daß das Gehäuse (16) entsprechend der An zahl der verwendeten Befestigungsschrauben um den jeweiligen Tei lungswinkel drehbar angeordnet ist, wodurch auch eine weitestge hend beliebige Anschlußmöglichkeit des Druckausgangs (17) im Ver hältnis zum Saugeingang (18) vorgesehen werden dann.It is also provided that the housing ( 16 ) according to the number of fastening screws used is rotatably arranged around the respective parting angle, so that a connection as far as possible for the pressure output ( 17 ) in relation to the suction inlet ( 18 ) is then provided .
Erfolgt die Befestigung des Gehäuses (16) am Pumpengehäuse (3) mittels einer Überwurfmutter, so kann der Druckausgang (17) gegen über dem Saugeingang (18) jede beliebige Verdrehung erfahren und somit eine variantenreiche Anschlußmöglichkeit bieten.If the housing ( 16 ) is attached to the pump housing ( 3 ) by means of a union nut, then the pressure outlet ( 17 ) can undergo any rotation relative to the suction inlet ( 18 ) and thus offer a varied connection option.
Auch bei dieser Bauform gemäß Fig. 2 wird um die gesamte Pumpe herum ein wärmeisolierender Mantel (5) gelegt.Also in this design according to FIG. 2, a heat insulating jacket (5) is placed around the entire pump around.
Bei beiden Ausführungen liegt die Pumpenregelung mit den elektri schen Anschlußelementen außerhalb des wärmeisolierenden Mantels (5).In both versions, the pump control with the electrical connection elements is outside the heat-insulating jacket ( 5 ).
Bei den Ausführungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 werden zum Schutz des Motorraums (23) gegen Verunreinigungen scheibenförmige Einbau ten (22) z. B. aus Sintermaterial, deren Porösität auf die zu er wartenden Verunreinigungen ausgelegt werden, vorgesehen oder Kunststoff- bzw. Blechelemente mit entsprechend dimensionierten Durchlässen versehen.In the embodiments according to FIG. 1 and FIG. 2 are ten to protect the engine compartment (23) against contamination disc-shaped mounting (22) z. B. made of sintered material, the porosity of which is designed for the impurities to be waited for, or provided plastic or sheet metal elements with appropriately dimensioned passages.
Die Deblockierung der Pumpenwelle gemäß Fig. 1 kann durch das Öffnen des Verschlußstopfens (15) erfolgen. Bei der Variante Nr. 2 geschieht dies durch einen einrastbaren, mit einer Verzahnung ver sehenen Stift (12) der in eine Gegenverzahnung des Laufrades (2) eingreift.The pump shaft according to FIG. 1 can be unblocked by opening the sealing plug ( 15 ). In variant no. 2, this is done by a snap-in pin ( 12 ) provided with a toothing which engages in a counter toothing of the impeller ( 2 ).
Claims (31)
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