DE19858610C1 - Steuerung einer Verdrängerpumpe - Google Patents

Abstract

Verdrängerpumpen, nämlich Zahnradpumpen, besitzen einen sehr großen Förderdruck, wie er beispielsweise zur Förderung des Umlaufwassers in Solarheizungsanlagen angemessen ist. Dabei läuft ein Zahnradpaar derart, daß jeweils ein Wellenkamm und ein Wellental ineinander greifen. Die Förderung erfolgt dann, wenn diese Teile immer enger zusammengeführt werden. Da im Umlaufwasser von Solarheizungsanlagen auch Schwebe- und Feststoffpartikel enthalten sein können, ist es nicht ausgeschlossen, daß sich solche Partikel einklemmen und die Pumpe (30) blockieren. Statt einer Demontage oder gar einem Austausch der blockierten Pumpe soll die Pumpe zunächst selbst versuchen, das Problem zu lösen. Die Steuerung besitzt zu diesem Zweck eine Rückwärts- bzw. eine alternierende Rückwärts-/Vorwärtsschaltung, durch welche der Versuch unternommen wird, daß sich die Partikel von selbst wieder lösen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die DE 196 54 037 C1 beschreibt die Anwendung einer Verdrängerpumpe in der Vor- oder Rücklaufleitung einer Solarheizungsanlage zur Förderung des Umlaufwassers. Eine solche Verdrängerpumpe, vorzugsweise eine Zahnradpumpe, hat einerseits den Vorteil, daß sie eine Sperrwirkung erzielt, so daß bei Pumpenstillstand ein Zurückströmen entgegen der Förderrichtung unterbleibt. Andererseits erreicht sie den für diesen Sonderfall benötigten Förderdruck, der mit herkömmlichen Heizungsumwälzpumpen nicht mit Sicherheit erreicht wird.

Verdrängerpumpen als Zwangsförderer, die mit einem Zahnradpaar ausgestattet sind, besit­ zen einen Innen- und einen Außenläufer. Das Umlaufwasser wird diskontinuierlich geför­ dert, und zwar mit einer Frequenz, die sich aus der Zähnezahl multipliziert mit der Umdre­ hung je Zeiteinheit ergibt. Die Förderung erfolgt dann, wenn der Wellenkamm des Innen­ läufers und das Wellental des Außenläufers immer enger zusammengeführt werden. Sobald der Wellenkamm des einen Läufers und das Wellental des anderen Läufers im engsten Ab­ stand zueinander stehen, treten die höchsten Drücke und damit die höchsten Werte der Kraftübertragung auf.

Im Umlaufwasser von Solarheizungsanlagen können sich Schwebe- und Feststoffpartikel befinden. Das gilt wohl auch für Heizungsanlagen allgemein. Bei den dort angewandten Umwälzpumpen stellen solche Partikel aber kein Problem dar, da sie frei durch die Pumpen hindurchströmen können. Bei Zahnradpumpen können sich die Partikel hingegen in dem engen Spalt zwischen den Bauteilen der Läufer festklemmen. Das führt dann zu einem Blockieren der Pumpe, was eine Demontage und ein Reinigen der Pumpe erforderlich macht. In vielen Fällen ist das Reinigen der Pumpe aber gar nicht möglich, so daß die De­ montage zu einem Zerstören der Pumpe führt. Die einzige Lösung besteht dann in einem Pumpenaustausch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, festsitzende, die Pumpe blockierende Partikel möglichst ohne eine Demontage oder gar einen Austausch der Pumpe zu lösen, damit der Pumpenbetrieb ungestört fortgesetzt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in der Anwendung der im Patentanspruch 1 genann­ ten Maßnahme.

Sobald die Pumpe durch eintretende Partikel blockiert, erfolgt nicht weiterhin ein Antrieb in Förderrichtung, wodurch sie sich schließlich ganz festklemmt. Vielmehr setzt jetzt selbsttä­ tig eine Rückwärtsschaltung ein, durch welche die Partikel wieder gelöst werden können.

Es ist denkbar, daß sich die Partikel durch eine einfache Rückwärtsschaltung noch nicht lösen. Dann kann eventuell eine alternierende Rückwärts-/Vorwärtsschaltung zum Erfolg führen. Durch ein mehrfaches gegenläufiges Schalten in vorgegebenen Zeitabständen, die gegebenenfalls auch bei häufigeren Schaltwechseln ansteigen können, ist es in vielen Fällen möglich, daß sich die Pumpe von selbst wieder freilaufen kann. Sollte das Ziel in einer be­ stimmten Zeit jedoch nicht erreicht werden, dann muß die Pumpe notgedrungen abgeschal­ tet und demontiert bzw. ausgetauscht werden. Zunächst wurden jedoch die notwendigen Maßnahmen ergriffen, um dieses zu vermeiden.

Die Pumpensteuerung muß das Umschalten automatisch vornehmen. Das ist beim Über­ schreiten einer leistungsbestimmenden Größe, vorzugsweise anhand der Stromaufnahme, leicht möglich. Das Überschreiten dieser Größe ist ein Indiz für das Blockieren der Pumpe. Auf der Gegenseite ist das nachfolgende Unterschreiten dieser Größe ein Indiz dafür, daß sich die festsitzenden Partikel gelöst haben.

Die wieder aus der Pumpe gelösten Partikel können bei einer anderen Konstellation des In­ nen- und Außenläufers frei durch die Pumpe hindurchgleiten. Noch günstiger wäre es, wenn der Pumpe ein Abscheider vorgeschaltet ist, durch welchen die Problemstoffe dem Um­ laufwasser entzogen werden. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, bei einem Lösen der Par­ tikel während der Rückwärtsschaltung, diese Schaltung noch eine kurze Zeit von beispiels­ weise 10 sec beizubehalten, damit die Partikel in den vorgeschalteten Abscheider gespült werden.

Die Zeichnung stellt in einer einzigen Figur das Schema einer Solaranlage als Ausführungs­ beispiel der Erfindung dar.

Die Anlage umfaßt mindestens einen Kollektor 10 mit einer Vor- und einer Rücklaufleitung 12, 11 zu einem Wärmespeicher 20. In diesem sitzt ein Wärmetauscher 21. Er besitzt einen Einlauf 22 für kaltes Wasser und einen Auslauf 23 für warmes Wasser. Eine Pumpe 30, nämlich die erwähnte Verdränger-/Zahnradpumpe, in der Vorlaufleitung 12 oder alternativ auch in der Rücklaufleitung 11 fördert das Umlaufwasser im Kreis vom Kollektor 10 zum Wärmespeicher 20 und zurück. Sie wird in Abhängigkeit von den Temperaturen an zwei Temperaturfühlern 31, 32 über ein Steuergerät 33 gesteuert. In die Anlage ist ein Wasserbe­ hälter 40 mit einem Überdruckventil 41 sowie eine Entleerungsleitung 14 und ein Dreiwe­ geventil 50 integriert, damit der obere Bereich bei Pumpenstillstand durch Schwerkraft ent­ leert werden kann und damit frostsicher ist. Das ist eine bevorzugte Anwendung der erfin­ dungsgemäßen Pumpensteuerung, stellt jedoch keine Bedingung dar. Ferner sitzt ein Ab­ scheider 42 vor der Pumpe 30, welcher die störenden Partikel aufnehmen kann. Der Kol­ lektor 10 ist auf eine Dachkonstruktion 60 aufgesetzt bzw. in diese integriert.

Ergänzend zur üblichen Funktion des Pumpenantriebes ist im Steuergerät 33 die erfin­ dungsgemäße weitere Funktion integriert. Sollte die Pumpe 30 durch eingetretene, sich fest­ setzende Partikel blockieren, dann kommt es zwangsweise zu einer erhöhten Stromaufnah­ me infolge der festsitzenden Läufer. Daraus leitet das Steuergerät 33 den eingetretenen Pro­ blemfall ab. Es schaltet jetzt die Pumpe 30 auf Rücklauf, und wenn dieses noch nicht hilft auf alternierenden Rück- und Vorlauf. Sollte nach einer gewissen Zeit trotz mehrfacher Ver­ suche die Pumpe noch nicht wieder frei laufen, dann erst wird die Pumpe abgeschaltet, so daß jetzt doch noch die möglichst zu vermeidende Wartung erfolgen muß.

Sofern sich die Partikel während der Rückwärtsschaltung lösen, bleibt noch etwa 10 sec bei diesem Rückwärtslauf, damit die Partikel in den Abscheider 42 gelangen können. Danach setzt wieder die Vorwärtsschaltung ein. Erfolgt das Lösen der Partikel hingegen während der Vorwärtsschaltung, dann kann die Pumpe 30 kontinuierlich im Normalbetrieb weiterlau­ fen.

Claims (7)

1. Steuerung einer Verdrängerpumpe, insbesondere einer Zahnradpumpe, in der Vor- oder Rücklaufleitung einer Solarheizungsanlage zur Förderung des gegebenenfalls Schwebe- und Feststoffpartikel enthaltenden Umlaufwassers, gekennzeichnet durch eine im Falle des Blockierens der Pumpe (30) durch eingetretene Partikel ein Lösen der Partikel bewirkende Rückwärtsschaltung.

2. Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine alternierende Rückwärts-Vorwärtsschaltung zum Lösen be­ sonders festsitzender Partikel.

3. Steuerung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die alternierende Rückwärts-Vorwärtsschaltung in vorgegebenen Zeitabständen.

4. Steuerung nach den Ansprüchen 2 oder 3, gekennzeichnet durch die alternierende Rückwärts-Vorwärtsschaltung in vorgegebenen, ansteigenden Zeitabständen.

5. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwärts- bzw. alternierende Rückwärts- /Vorwärtsschaltung beim Überschreiten einer leistungsbestimmenden Größe, vorzugswei­ se der aufgenommene Strom, selbsttätig aktiviert wird.

6. Steuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim nachfolgenden Unterschreiten der leistungsbestim­ menden Größe infolge des Lösens der festsitzenden Partikel die Pumpe (30) bei gerade anstehender Vorwärtsschaltung kontinuierlich weiter betrieben und bei gerade anstehender Rückwärtsschaltung zunächst noch etwa 10 sec. in dieser Richtung und dann auf Vor­ wärtsschaltung umgeschaltet wird.

7. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen der Pumpe (30) vorgeschalteten Abscheider (42) zum Sepa­ rieren der mitgeführten und gegebenenfalls durch die Rückwärts- bzw. alternierende Rückwärts-Vorwärtsschaltung aus der Pumpe gelösten Partikel aus dem Umlaufwasser.