DE2446862C2

DE2446862C2 - Pumpengehäuse für eine stopfbüchsenlose Heizungsumwälzpumpe

Info

Publication number: DE2446862C2
Application number: DE2446862A
Authority: DE
Inventors: Guido 7760 Radolfzell Jancovich
Original assignee: Allweiler AG
Current assignee: Allweiler GmbH
Priority date: 1974-10-01
Filing date: 1974-10-01
Publication date: 1986-01-23
Also published as: DE2446862A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Puiroengehäuse für eine stopfbüchsenlose Heizungsumwälzpumpe mit einem Radiallaufrad mit vorzugsweise niederer spezifischer Drehzahl, und mit einem das Laufrad umgebenden Ringraum, der eine stirnseitige Austrittsöffnung aufweist

Bekannte Pumpengehäuse für stopfbüchsenlose Heizungsumwälzpumpen sind mehr oder weniger erkennbar als Spiralgehäuse mit tangentialem Anschluß chs Druckstutzens an dem Gehäuse ausgebildet

Da stopfbuchslose Heizungsumwälzpumpen in Anlagen verwendet werden, die Wohnzwecken dienen, werden in bezug auf Geräuscharmut außerordentlich hohe Forderungen gestellt Der Geräuscharmut kommt insofern auch große Bedeutung zu, da diese bei dem heutigen großen Entwicklungsstand unter Umständen der Ausschlag für die Wahl eines bestimmten Erzeugnisses sein kann, zumal bei fast allen Fabrikaten die bisherigen Kriterien wie Lebensdauer der Gleitlager, Lebensdauer des Elektromotors, Dichtheit der Pumpe usw, zufriedenstellend gelöst sind.

Neben der Geräuscharmut sind weiter für die Auswahl eines bestimmten Pumpenfabrikates noch der Preis sowie der Stromverbrauch maßgebend. Insbesondere durch geringe Verluste in der Pumpe können die vorzusehenden Motorleistungen kleiner werden, wodurch sich die Herstellkosten senken, außerdem werden bei verringerter Leistungsaufnahme auch die laufenden Stromkosten geringer. Insbesondere bei Pumpen, die für niedrige spezifische Drehzahlen ausgelegt werden müssen, z. B. wenn bei kleinen Förderströmen große Förderhöhen verlangt werden, wird der erreichbare Wirkungsgrad noch dadurch verringert, wenn aus hydraulischen Gründen die Pumpe im Teillastbereich betrieben werden muß. Der hier anteilmäßig große nicht zur Förderung verbrauchte Leistungsanteil wird teils in Wärme, teils in Schall umgesetzt Wenn auch eine Heizungsumwälzpumpe insgesamt gesehen in der Regel nur mit geringer Leistung betrieben wird, so muß doch bedacht werden, daß selbst ein Bruchteil dieser Leistung große Lautstärken hervorbringen kann. Wenn es daher gelingt, diesen Bruchteil durch sinnvolle Gestaltung der hydraulischen Teile rein für die Förderleistung nutzbar zu machen, dann kann die sonst bei schlechter hydraulischer Gestaltung freiwerdende Energie nicht zur Beschleunigung aufgewendet und als Schall abgestrahlt werden. Es gut also, sozusagen am Ort des Geschehens die Verlustleistungen so zu reduzieren, daß so wenig wie möglich Leistungsanteile zur Unterhaltung von Geis räuschemissionen zur Verfügung stehen.

Man hat bei Heizungsumwälzpumpen mit mit einer Spirale versehenen Pumpengehäuse anhand von Frequenzanalysen festgestellt, daß jedesmal eine Druckschwingung entsteht, wenn eine Schaufei des Laufrades an der Zunge am Beginn der Spirale vorbeiläuft In das Rohrleitungsnetz wird also eine Schwingung indiziert, deren Frequenz ein der Schaufelzahl des Laufrades entsprechendes Vielfaches der Pumpendrehzahl ist Neben den hierdurch verursachten Geräuschen, die sich im Heizungskreislauf fortpflanzen und und schwingungsfähige Teile der Anlage zur Geräuschabstrahlung veranlassen, treten auch verstärkt Lagergeräusche auf, die durch Schwanken der auf das Laufrad wirkenden, durch die unterschiedliche Druckverteilung in der Spirale hervorgerufene Radialkraft angeregt werden. Jedesmal, wenn eine Schaufel an der Zunge des Spiralgehäuses vorüberläuft, findet im Bereich der Zunge ein Druckabbau statt, wodurch die Lagerbelastung ebenfalls in der Frequenz Schaufeizahl χ Drehzahl schwankt Die dadurch produzierten Geräusche sind zwar für das menschliche Ohr in der Rege! nicht hörbar, sie können jedoch Anlagenteile in Schwingung versetzen und somit mittelbar eine unerwünschte Geräuschquelle bilden. Des weiteren ist bei Heizuugsums,5lzpumpen, die für relativ hohe Förderdrücke und geringe Fördermengen eingesetzt werden und die wie schon geschildert, Laufräder mit niedriger spzifischer Drehzahl besitzen, der Betriebspunkt meist weit von der Stelle des optimalen hydraulischen Wirkungsgrades entfernt Die Antriebsmotoren müssen deshalb trotz geringer hydraulischer Leistung der Pumpe relativ viel Leistung aufbringen, wodurch sie durch große Dimensionierung in der Herstellung und später im Betrieb durch größeren Stromverbrauch teuer werden.

In der AT-PS 2 31 001 ist in F i g. 2 eine Umwälzpumpe dargestellt, bei der unmittelbar am Laufradaustritt die Flüssigkeit über den gesamten Umfang des Laufrades um annähernd 180⁰C umgelenkt und einem konzentrischen Druckstutzen zugeführt wird. Eine Verbesserung des Wirkungsgrades gegenüber den bisher bekannten Heizungsumwälzpumpenausführungen ist nicht zu erwarten.

Die AT-PS 1 80 824 befaßt sich mit einer Leitvorrichtung für Kreiselpumpen. Es wird hier ein das Laufrad umgebender Ringraum empfohlen, in dem die Förderflüssigkeit ohne wesentlichen Geschwindigkeitsverlust annähernd parallel zur Laufradachse umgelenkt und in ein Spiralgehäuse geleitet wird. Es handelt sich also um nichts anderes als eine axiale Umlenkung der Strömung in ein nachgeschaltetes wirksames Spiralgehäuse. Der vorab geschilderte Mangel an Heizungsumwälzpumpen, nämlich das jedesmal eine Druckschwingung entsteht, wenn eine Schaufel des Laufrades an der Zunge

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am Beginn der Spirale voräberläuft, tritt also im wesent- Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor,

liehen bei dieser Pumpe auch auf. Für den Einsatz als daß der Ringraum des Pumpengehäuses konzentrisch

Heizungsumwälzpumpe ist diese Ausführungsform des- zur Laufradachse ausgebildet ist, und die Austrittsöff-

halb nicht geeignet nung im Bereich zwischen dem Laufraddurchmesser

Aus dem GM 18 21765 ist eine Flüssigkeitspumpe 5 und dem Durchmesser des Ringraumes liegt
bekannt die mit einem elektrischen Antriebsmotor zu- Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des Pumsammengebaut ist Hinter dem Laufrad der Pumpe wird pengehäuses läuft das Laufrad nicht mehr direkt an eidie Flüssigkeit in axialer Richtung umgelenkt und über ner Zunge des Pumpengehäuses vorbei, so daß die aus 4, jeweils mr. 90° versetzte Abflußkanäle entlang dem dem Laufrad strömende Flüssigkeit gleichförmig aus-Elektromotor zu dem mit der Laufradachse fluchtenden, 10 strömen kann. In dem konzentrisch zum Laufrad ausgedem Saugstutzen gegenüberliegenden Druckstutzen bildeten Ringraum stellt sich ein gleichförmig rotierengeleitet Die zwischen den Kanälen ausgebildeten Stege der Flüssigkeitsring ein, bei dem die Drück« an jeder wirken sich ähnlich wie die Zunge am Beginn der Spira- Stelle des Umfangs praktisch gleich sind, bevor die Flüs-Ie eines Spiralgehäuses ungünstig auf das Geräuschver- sigkeit über die stirnseitige Austrittsöffnung abfließen halten der Pumpe aus, da jedesmal wenn eine Schaufel 15 kann. Hierdurch ergibt sich eine schwingungsfreie Flüsdes Laufrades an einem Steg vorbeiläuft eine Druck- sigkeitsabgabe, weiter wird das Laufrad nicht durch eine Schwingung entsteht Die Dnickumsetzung der Strö- schwankende Radialkraft beeinfluß t. Schwingungsübermungsenergie hinter dem Laufrad wird durch die strö- tragungen auf das Rohrleitungsnetz, auf sonstige Antemungsungünstig stehenden Stege in der Hauptsache genteile und auf die Flüssigkeitssäule, die die Frequendurch Verwirbelung der Flüssigkeit erfolgen, so daß 20 zen bevorzugt weiterleitet und dir selbst in ein sogehier noch είπε zusätzliche Gcräuschernissicn ausgebil- nannies Säulenschwingen gerät, fö'ier· weg. Ebenfalls det wird. Für den Einsatz als eine geräuscharme Hei- fallen Lagergeräusche weg, die durch die schwingende zungsumwälzpumpe ist deshalb die Ausführung nicht Flüssigkeitssäule durch radiale Impulse hervorgerufen geeignet werden.

In der DE-OS 21 63 025 ist eine selbstansaugende 25 Überraschenderweise ergibt sich bei dem erfindungs-

Pumpe dargestellt, deren Seitenkanal, so wie das bei gemäß ausgebildetem Pumpengehäuse unter gleichzei-

Seitenkanalpumpen üblich ist, sich axial erweitert und tiger Verwendung eines Laufrades mit niedriger spezifi-

zwar im Bereich eines diffusorartigen tangentialen Ab- scher Drehzahl eine Verschiebung des optimalen Wir-

gangs über einen Winkelbereich von ca. 90°. Bei dieser kungsgrades in den Bereich kleinerer Förderströme.

Ausführung laufen die Laufradschaufeln direkt an der 30 Der Betriebspunkt einer solchen Pumpe, nämlich gro-

Austrittsöffnung vorbei, so daß wie allgemein von Sei- ßer Förderhöhe und kleine Durchflußmengen, werden

tenkanalpunkten bekannt ist eine sehr starke Ge- bevorzugt für Anlagen geringer Rohrleitungsquer-

rauchentwicklung zu erwarten ist Für eine Heizungs- schnitte, wie nachträgliche eingebaute Zentralheizun-

umwälzpumpe ist eine solche Pumpenausführung voll- gen, benötigt Gegenüber bisher ausgeführten Pumpen

kommen unmöglich. 35 mit Spiralgehäuse wurde eine Motorleistungseinspa-

In der FR-PS 13 34 000 wird eine Heizungsumwälz- rung von 10—20% festgestellt, Durch diese enorme Ein-

pumpe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten sparung können die Motordimensionen geringer gehal-

Art beschrieben, bei der durch geeignete Maßnahmen, ten werden, außerdem werden die Betriebskosten durch

Geräusche am elektrischen Teil beseitigt werden sollen. eine Stromeinsparung von ebenfalls 10—20% gesenkt

Maßnahmen für den hydraulischen Teil sind nicht ange- 40 Die erfindungsgemäße Pumpe ist daher in der Herstel-

geben. Von der Hydraulik her gesehen ist die Pumpe h.dg billiger als die bisher bekannten. Um die optimalen

eine Kreiselpumpe der üblichen Bauart mit Spiralge- Werte zu erreichen, sieht die weitere Ausgestaltung der

häuse. Somit treten bei dieser Heizungsumwälzpumpe Erfindung vor, daß die Austrittsöffnung in einen sich

ebenfalls die unerwünschten Druckschwingungen auf, allmählich in Richtung der Laufradachse erweiternden

die entstehen, wenn eine Schaufel des Laufrades an der 45 Abflußkanal mündet

Zunge aiK Beginn der Spirale vorbti läuft Weiter ist vorgesehen, daß die Austrittsöffnung über

In der OS 14 03 834 ist eine Kreiselpumpe dargestellt einen Teilbereich des Druckraumes mit ca. 90° Bogendie auf einen ganz speziellen Anwendungsfall, nämlich maß ausgebildet ist Weiter hat es sich als vorteilhaft auf die Abführung eines Filtrates in einem Vakuumfilter, erwiesen, wenn sich der Abflußkanal kontinuierlich um abgestimmt ist 50 einen Winkelbetrag von ca. 10° gegenüber der Stirnsei-

In der AT-PS 95 153 ist eine Kreiselpumpe darge- te des Ringraumes erweitert.

stellt, des en Laufrad in einen ringförmigen Leitkanal Diese genannten Maßnahmen sorgen für eine mög-

einmündet an den — wiederum axial zum Antriebsende licb'l verlustarme und druckabgeglichene Ableitung der

hin gerichtet — ein spiralförmiger Druckraum an- geförderten Flüssigkeit

schließt Auch bei dieser Anordnung tritt der bei Kreis- 55 Wenn weiter dir Durchmesser des Ringraumes etwa

pumpen mit mit einer Spirale versehenem Pumpenge- das l,25fache des Durchmessers des Laufrades ist, en:-

häuse vorhandene Nachteil der Druckschwingungen steht ein genügend großer Raum zwischen Pumpenlauf-

auf, so daß diese Ausführung ebenfalls für eine ge- rad und der Gehäusewand, um einem Flüssigkeitsring

räuscharme Heizungsumwälzpumpe nicht brauchbar mit am Umfang Konstanten Druckverhältnissen aufzu-

ist 60 bauen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pum- Auswirkungen der vorbeilaufenden Schaufeln des

pengehäuse der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei Laufrades auf die Austrittsöffnung sind nicht feststellbar

dem die Geräuschbildung durch Vorbeilaufen der Lauf- oder vernachlässigbar gering.

radschaufel an einer Zunge des Pumpengehäuses ver- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des ermieden wird und bei dem gleichzeitig der Punkt der 65 findungsgemäßen Fumpeiigehäuses dargestellt dabei optimalen Wirkungsgrades näher an den Betriebspunkt zeigt

gerückt wird, und somit die Leistung und damit die Di- Fig. 1 eine stopfbuchsenlose Heizungsumwäizpum-

mensionierung des Elektromotors geringer wird. pe im Bereich des Pumpengehäuses halb in der Ansicht,

halb im Schnitt,

F i g. 2 ein Schnitt durch das Pumpengehäuse entlang der in F i g. 1 eingezeichneten Schnittlinie.

In dem Pumpengehäuse 1 der stopfbuchsenlosen Heizungsumwälzpumpe ist ein Laufrad 2 auf der Pumpen- welle 3 angeordnet

Erfindungsgemäß ist der Druckraum 11 des Pumpengehäuses als konzentrisch zur Laufradachse 12 angeordneter Ringraum ausgebildet. Der innere Durchmesser des Ringraumes D weist etwa den l,25fachen Betrag des Durchmessers c/des Laufrades 2 auf.

Geöffnet ist der Ringraum durch eine stirnseitig angeordnete Austrittsöffnung 13, die am größeren Durchmesser des Ringraumes angesetzt ist, und die sich über ein Teilbereich mit ca. 90° Bogenmaß erstreckt Die is Breite der öffnung 18 entspricht etwa dem Abstand zwischen Laufradaußendurchmesser und Durchmesser des Ringraumes. Der sich an die Austrittsöffnung 13 anschließende Abfiuökanai 14 ist so ausgebildet daß er sich in Drehrichtung des Laufrades kontinuierlich erweiten. Vorzugsweise beträgt der Erweiterungswinkel gegenüber der Stirnseite des Ringraumes ca. 10°. Der Abflußkanal 14 geht allmählich in den Druckstutzen 15 über. Die Flüssigkeitsleitung zum Laufrad der Pumpe erfolgt über den Eintritt am Saugstutzen 16 und den sich daran anschließenden Eintrittskanal 17.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Pumpengehäuse für eine stopfbuchslose Heizungsumwälzpumpe mit einem Radiallaufrad mit vorzugsweise niederer spezifischen Drehzahl mit einem das Laufrad umgebenden Ringraum, der eine stiniseitige Austrittsöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (11) des Pumpengehäuses (1) konzentrisch zur Laufradachse (12) ausgebildet ist und die Austrittsöffnung (13) im Bereich zwischen dem Laufraddurchmesser und dem Durchmesser des Ringraumes liegt

2. Pumpengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (13) in einen sich allmählich in Richtung der Laufradachse erweiternden Abflußkanal (14) mündet

3. Pumpengehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (13) über ein Teilbereich mit ca. 90° Bogenmaß ausgebildet ist

4. Pumpengehäuse nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abflußkanal (14) kontinuierlich um einen Winkelbetrag von ca. 10° gegenüber der Stirnseite des Ringraumes erweitert

5. Pumpengehäuse nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser D des Ringraumes etwa das 1 ^Sfache des Durchmessers tf des Laufrades ist