DE2712155A1

DE2712155A1 - CIRCULATION PUMP, IN PARTICULAR FOR HEATING AND HOT WATER SYSTEMS

Info

Publication number: DE2712155A1
Application number: DE19772712155
Authority: DE
Inventors: Poul Due Jensen
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1977-03-19
Filing date: 1977-03-19
Publication date: 1978-09-28
Also published as: DK144389C; DK144389B; FR2384138B3; DK122278A; FR2384138A1

Description

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Anmelder:Applicant:

Grundfos A/S, DK-885O Bjerringbro (Dänemark)Grundfos A / S, DK-885O Bjerringbro (Denmark)

Umwälzpumpe, insbesondere für Heizungs- und Brauchwasseranlagen Circulation pumps, in particular for heating and service water systems

Die Erfindung betrifft eine insbesondere für Heizungs- und Brauchwasseranlagen geeignete Umwälzpumpe, bei welcher das Pumpengehäuse mit einer Trennwand in einen die Pumpe aufnehmenden Pumpenraum und einen den Rotor des Antriebsmotors aufnehmenden Rotorraum unterteilt ist und diese beiden Räume über den Spalt eines Radiallagers in Verbindung stehen.The invention relates in particular to heating and service water systems suitable circulating pump, in which the pump housing with a partition into a pump chamber accommodating the pump and a rotor space accommodating the rotor of the drive motor is subdivided and these two spaces over the gap of a radial bearing stay in contact.

Pumpen dieser Art werden vor allem zur Erzwingung des Wasserumlaufes in Rohrleitungen von Heizungsanlagen und auch Brauchwasseranlagen für die Warmwasserversorgung eingesetzt. Durch die Trennwand soll der ungehinderte Wasseraustausch zwischen dem Pumpenkreislauf und dem Rotorraum unterbunden werden, um so eine Verschmutzung des Motors und die daraus resultierenden Betriebsstörungen durch Blockierung des Rotors zu verhindern. Weiterhin muß über die Trennwand der weitaus größte Teil der durch den Motor entwickelten Verlustwärme auf das von der Pumpe bewegte und geförderte Wasser übertragen werden.Pumps of this type are mainly used to force the water to circulate in pipelines of heating systems and also service water systems used for hot water supply. The partition wall should allow the unimpeded exchange of water between the pump circuit and the rotor space are prevented, so as to contaminate the motor and to prevent the resulting malfunctions by blocking the rotor. Furthermore, the partition wall must be far Most of the heat generated by the motor can be transferred to the water moved and conveyed by the pump.

Demnach wird also die Temperatur der Statorwicklungen des Motors im entscheidenden Maß vom Wärmewiderstand der Trennwand bestimmt,Accordingly, the temperature of the stator windings of the motor is determined to a decisive extent by the thermal resistance of the partition,

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weil die auftretenden Stromwärmeverluste wegen der schlechten Wärmeübergangszahlen am Gehäuse nur zu etwa 2o % direkt an die Umgebung abgegeben werden können, während die verbleibende Stromwärme über das Spaltrohr in den Rotorraum gelangt und vom dort befindlichen Wasser auf die Trennwand übertragen wird, durch diese hindurch geleitet und schließlich an das zu fördernde Wasser weitergegeben wird.because the electricity heat losses that occur because of the poor heat transfer coefficients only about 2o% can be released directly into the environment on the housing, while the remaining electricity heat reaches the rotor space via the can and is transferred from the water located there to the partition wall, through this and finally passed on to the water to be pumped.

Die Wassertemperatur im Rotorraum wird also stets über der Temperatur des Wassers im Heizungs- bzw. Brauchwasserkreis liegen. Hieraus ergeben sich Schwierigkeiten, weil beim Unterschreiten eines bestimmten Druckwertes im Rotorraum Dampfbildung auftreten kann. Dadurch entfällt die Schmierung der Lager mit Wasser, was zur Beschädigung der Lager und des Pumpenaggregates führen kann.The water temperature in the rotor space is therefore always above the temperature of the water in the heating or domestic water circuit. Difficulties arise from this, because when falling below a certain value Pressure value in the rotor space steam formation can occur. This eliminates the need to lubricate the bearings with water, which can lead to damage the bearings and the pump unit.

Mit Lagerproblemen muß man auch rechnen, wenn etwa das Heizungssystem nicht richtig entlüftet wird und die Pumpe mit dem Wasserstrom Luftblasen zu fördern hat. Diese werden nämlich im Zentrifugalfeld des Kreiselrades zum Drehzentrum hin verdrängt, sie konzentrieren sich also am Umfang der Pumpenwelle und damit am Lagerspalt des pumpenseitigen Lagers, so daß dieses trocken läuft und nach längerem Trockenlauf zerstört wird.Storage problems must also be expected if, for example, the heating system is not properly vented and the pump with the water flow Has to promote air bubbles. These are namely in the centrifugal field of the impeller towards the center of rotation, so they are concentrated on the circumference of the pump shaft and thus on the bearing gap of the pump-side bearing, so that it runs dry and is destroyed after a long period of dry running.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Beseitigung der aufgzeiyu'ii Nachteile und insbesondere in der Schaffung einer Pumpe, bei der ein Trockenlauf der Lager verhindert und darüber hinaus auch ein guter Wärmeaustausch zwischen dem Rotorraum und dem Pumpenraum über dieThe object of the invention is to eliminate the aufzeiyu'ii Disadvantages and especially in the creation of a pump that prevents the bearings from running dry and, moreover, a good one Heat exchange between the rotor space and the pump space via the

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Trennwand gewährleistet wird.Partition wall is guaranteed.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Umwälzpumpe erfindungsgemäß so ausgebildet, daß Wasser mittels eines Leitapparates aus dem Druckbereich des Pumpenraumes radial nach innen zum pumpenseitigen Ende des Lagerspaltes geleitet wird. Hierdurch wird an diesem Lagerspalt ein Wasserdruck aufgebaut, der dem in der Druckzone des Pumpenraumes herrschenden Druck gleich ist und damit der Summe aus dem Systemdruck der Anlage und dem Pumpendruck entspricht. To solve this problem, the circulation pump mentioned at the beginning is designed according to the invention in such a way that water is conveyed by means of a guide apparatus from the pressure area of the pump chamber is directed radially inward to the end of the bearing gap on the pump side. Through this a water pressure is built up at this bearing gap, which is the same as the pressure in the pressure zone of the pump chamber and thus corresponds to the sum of the system pressure of the system and the pump pressure.

Dieser Druck wird sich über den Lagerspalt und erforderlichenfalls auch über Löcher in der Trennwand in den Rotorraum fortsetzen, so daß auch dieser mit entsprechend hohem Druck beaufschlagt ist mit der Folge, daß eine Dampfbildung zumindest weitestgehend verhindert wird. Schließlich wird dtirch den Überdruck an der betreffenden Stirnseite des Lagerspaltes auch sichergestellt, daß die Lager selbst beim Fördern von lufthaitigern Wasser immer geschmiert werden.This pressure will spread over the bearing gap and if necessary also continue through holes in the partition into the rotor space, so that this is also subjected to a correspondingly high pressure the consequence that vapor formation is at least largely prevented will. Finally, the overpressure on the relevant end face is determined by this the bearing gap also ensures that the bearings are always lubricated even when pumping air-containing water.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung begrenzen die Trennwand und der ihr gegenübergestellte, scheibenförmige Leitapparat mindestens einen im wesentlichen radial verlaufenden Kanal, dessen radial außenliegende Eintrittsöffnung mit dem Druckbereich des Pumpenraumes verbunden ist, während das radial innere Kanalende im Bereich des erwähnten Lagerspaltes liegt, sich um den Wellenumfang erstreckt und dort über einen ringförmigen oder anders geformten Spalt als Austrittsöffnung des Kanals mit dem Pumpenraum in Verbindung steht. ZuIn a further embodiment of the invention, the partition wall and delimit the disk-shaped diffuser opposite it has at least one essentially radially extending channel, its radially outer channel The inlet opening is connected to the pressure area of the pump chamber, while the radially inner end of the channel is in the area of the aforementioned Bearing gap lies, extends around the shaft circumference and there over an annular or differently shaped gap as an outlet opening of the channel is in communication with the pump room. to

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diesem Zweck kann der als rotationssymmetrisch geformter Scheibenkörper ausgebildete Leitapparat ein von der Pumpenwelle mit Abstand durchlaufenes zentrisches Loch haben, so daß der Querschnitt der Austrittsöffnung des Kanals durch die zwischen dem Lochrand und dem Wellenumfang zu sehende Fläche bestimmt wird.For this purpose, the disk body, which is shaped as a rotationally symmetrical trained diffuser have a central hole traversed by the pump shaft at a distance, so that the cross section of the Outlet opening of the channel through between the edge of the hole and the Wave circumference to be seen area is determined.

Somit wird Wasser aus dem Druckraum radial von außen nach innen über den zwischen dem Leitapparat und der Trennwand ausgebildeten Kanal zum pumpenseitigen Ende des Lagerspaltes geführt. Ein Teil des Wassers gelangt über den Lagerspalt und/oder Löcher in den Rotorraum, bis auch dort der gleiche Druck wie im Pumpendruckraum herrscht, während der andere Teil des durch den Kanal strömenden Wassers über dessen Austrittsöffnung wieder in den Pumpenraum zurückaelanot und dabei am Wellenumfana eine Strömung darstellt, die einem Eintreten von am Drehzentrum des Laufrades Gesammelten Luftblasen in den Kanal und in den Luftspalt entgegenwirkt.Thus, water from the pressure chamber is radially from the outside to the inside via the one formed between the diffuser and the partition wall Channel led to the end of the bearing gap on the pump side. Part of the water gets into the rotor space through the bearing gap and / or holes, until the same pressure prevails there as in the pump pressure chamber, while the other part of the water flowing through the channel overflows its outlet opening back into the pump room and back while at the Wellenumfana a current represents that an entry counteracts air bubbles collected at the center of rotation of the impeller into the duct and air gap.

Im übrigen bestreicht die Wasserströmung im Kanal unmittelbar die Trennwand und führt von dieser gezielt Wärme ab, wodurch weiterhin die Gefahr von Dampfbildung im Rotorraum unterdrückt wird. Ferner wirkt der metallische, mit der Trennwand verbundene Leitapparat als indirekte Wärmeaustauschfläche.In addition, the water flow in the channel directly brushes the partition wall and removes heat from it in a targeted manner, which continues the risk of steam formation in the rotor space is suppressed. The metallic diffuser connected to the partition also acts as an indirect heat exchange surface.

In der anliegenden Zeichnung ist eine Heizungsumwälzpumpe als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar in Seitenansicht und teilweisem Schnitt.In the accompanying drawing, a heating circulation pump is shown as an exemplary embodiment of the invention shown, in side view and partial section.

Das Gehäuse 1 der Pumpe wird durch eine im wesentlichen radial zur Längsachse 2 verlaufende Trennwand 3 in einen die Pumpe aufnehmendenThe housing 1 of the pump is through a substantially radial to Partition 3 extending along the longitudinal axis 2 into a wall that receives the pump

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Pumpenraum 4 und einen den Rotor aufnehmenden Rotorraum 5 unterteilt. Durch die Trennwand verläuft die vom Elektromotor angetriebene Welle 6, und zwar im Bereich des Radial-Axial-Lagers 7, dessen gemäß der Zeichnung links liegender Lagerring fest von einer an der Trennwand 3 ausgebildeten Schale eingefaßt ist, während der andere Lagerring mit der Welle 6 umläuft.Pump chamber 4 and a rotor chamber 5 receiving the rotor. The shaft 6 driven by the electric motor runs through the partition wall, specifically in the area of the radial-axial bearing 7, its according to the drawing on the left bearing ring is firmly enclosed by a shell formed on the partition 3, while the other bearing ring rotates with the shaft 6.

Am pumpenseitigen Wellenende sitzt das Lauf- bzw. Kreiselrad 8 der Pumpe, deren Ansaugraum mit der Bezugsziffer 9 und deren Druckraum mit der Bezugsziffer 1o gekennzeichnet ist. Die eingezeichneten Pfeile deuten die Förderrichtung bzw. Strömungsrichtungen des Wassers an. Auf an sich gegebene und auch dargestellte Möglichkeiten zur Regulierung der Fördermengen braucht in diesem Zusammenhang nicht näher eingegangen zu werden. Schließlich erübrigt sich auch eine weitergehende Beschreibung des übrigen Aufbaus der Pumpe, soweit dieser bereits bekannt ist.The impeller or impeller 8 is seated on the shaft end on the pump side the pump, the suction chamber of which is identified by the reference number 9 and the pressure chamber of which is identified by the reference number 1o. The drawn Arrows indicate the conveying direction or flow directions of the water. On possibilities that are given and also shown Regulating the delivery rates does not need to be discussed in more detail in this context. Finally, there is no need for one Further description of the rest of the structure of the pump, as far as this is already known.

Nach der Erfindung wird Wasser mittels eines Leitapparates 11 aus dem Druckbereich Io radial nach innen zum pumpenseitigen Ende des Lagerspaltes 7a geleitet, und zwar über einen im wesentlichen radial verlaufenden Kanal 12, der durch die Trennwand 3 und den der Trennwand gegenübergestellten, scheibenförmig ausgebildeten Leitapparat 11 begrenzt wird.According to the invention, water is directed by means of a diffuser 11 from the pressure area Io radially inward to the pump-side end of the bearing gap 7a, namely via a substantially radially extending channel 12, which is formed by the partition 3 and the disc-shaped diffuser 11 opposite the partition is limited.

Die äußere Eintrittsöffnung 12a des Kanals 12 steht unmittelbar mit dem Druckraum Io in Verbindung, während das radial gesehen innere Kanalende 12b als Austrittsöffnung im Bereich des Lagerspaltes 7aThe outer inlet opening 12a of the channel 12 stands directly with it the pressure chamber Io in connection, while the radially inner channel end 12b acts as an outlet opening in the area of the bearing gap 7a

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liegt und ringförmig um den Umfang der Pumpenwelle 6 verläuft. Diese Austrittsöffnung bildet also einen Ringspalt, der im Bereich der Nabe des Kreiselrades 12 in den Pumpenraum mündet.and extends in a ring around the circumference of the pump shaft 6. These The outlet opening thus forms an annular gap which opens into the pump chamber in the area of the hub of the impeller 12.

Zu diesem Zweck hat der als rotationssymmetrischer Scheibenkörper ausgebildete Leitapparat 11 ein von der Welle 6 mit Abstand durchlaufenes zentrisches Loch, so daß der erwähnte Ringspalt durch den Raum gebildet wird, der sich zwischen dem Lochrand und dem gegenüberliegenden Wellenumfang befindet.For this purpose, the diffuser 11, which is designed as a rotationally symmetrical disk body, has a guide device 11 through which the shaft 6 passes at a distance central hole, so that the aforementioned annular gap is formed by the space between the edge of the hole and the opposite shaft circumference.

Der Druck im Raum 1o entspricht der Summe aus dem Systemdruck der Anlage und dem vom Kreiselrad 8 erzeugten Pumpendruck. Dieser Druck setzt sich über die Öffnung 12a und den Kanal 12 fort bis hin zum Lagerspalt 7a und von dort in den Rotorraum 5, der somit im Vergleich zu bisher bekannten Pumpen dieser Art auf einen verhältnismäßig höheren Druck gebracht wird, um eine Dampfbildung und deren nachteilige Folgen auszuschließen. Diese Funktion ist dann gegeben, wenn der Querschnitt der Öffnung 12a größer ist als der Querschnitt der Austrittsöffnung 12b, da sonst das in den Kanal 12 eintretende Wasser sofort wieder über die Öffnung 12b austreten könnte, ohne daß sich am Lagerspalt 7a ein wesentlicher Überdruck aufbauen würde.The pressure in room 1o corresponds to the sum of the system pressure of System and the pump pressure generated by the impeller 8. This pressure continues through the opening 12a and the channel 12 up to the Bearing gap 7a and from there into the rotor space 5, which is thus in comparison to previously known pumps of this type is brought to a relatively higher pressure in order to generate steam and its to exclude adverse consequences. This function is given when the cross section of the opening 12a is larger than the cross section of the outlet opening 12b, since otherwise the entering into the channel 12 Water could immediately exit again through the opening 12b without a substantial overpressure being built up at the bearing gap 7a.

Im übrigen wird bei den dargestellten Abmessungen diese Wirkungsweise vor allem dann erreicht werden können, wenn der Außendurchmesser des Leitapparates 11 gleich dem o,5 bis 1,8-fachen des Außendurchmessers des Kreiselrades 8 ist.In addition, this mode of action is used with the dimensions shown can be achieved especially when the outer diameter of the diffuser 11 is equal to 0.5 to 1.8 times Outside diameter of the impeller 8 is.

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Wie schon eingangs erwähnt wurde, werden sich beim Fördern von lufthaltigem Wasser Luftblasen im Zentrum des Kreiselraddrehfeldes sammeln, also vor allem auch am Wellenumfang im Raum zwischen dem Kreiselrad 8 und dem Leitapparat 11. Der ständige Wasserstrom durch die Austrittsöffnung 12b in Richtung auf das Kreiselrad wird jedoch verhindern, daß im Gegenstrom Luft durch die öffnung 12b zum Lagerspalt 7a gelangen und zu einem Trockenlauf des Lagers führen kann.As already mentioned at the beginning, when air-containing water is conveyed, air bubbles will form in the center of the rotating field of the impeller collect, so especially on the shaft circumference in the space between the impeller 8 and the diffuser 11. The constant flow of water through however, the outlet opening 12b in the direction of the impeller becomes prevent air from flowing in countercurrent through the opening 12b to the bearing gap 7a and can lead to a dry run of the bearing.

Von der Wahl der Querschnittsverhältnisse der Eintrittsöffnung 12a zur Austrittsöffnung 12b wird es auch abhängen, wieviel Wasser über die den Kanal 12 begrenzende Fläche der Trennwand 3 strömen wird. Auf jeden Fall läßt sich durch Auswahl bestimmter Querschnittsverhältnisse erreichen, daß unter Berücksichtigung der jeweiligen Betriebszustände und baulichen Merkmale ein optimaler Wärmeaustausch zwischen dem Rotorraum 5 und dem Pumpenraum 4 über die Trennwand ergeben wird.On the choice of the cross-sectional ratios of the inlet opening 12a it will also depend on the outlet opening 12b how much water will flow over the surface of the partition 3 delimiting the channel 12. In any case, by selecting certain cross-sectional ratios, it can be achieved that taking into account the respective Operating conditions and structural features an optimal heat exchange between the rotor space 5 and the pump space 4 via the partition will result.

Zur Vereinfachung der Fertigung und Montage werden der Leitapparat 11 und die Trennwand 3 als Preßteile aus Blech hergestellt und zu einer baulichen Einheit durch eine Schweißverbindung zusammengefaßt. Hierzu können an der Trennwand oder am Leitapparat beispielsweise sickenartige Vorsprünge 13 ausgebildet werden, die den Abstand zwischen der Trennwand 3 und dem Leitapparat 11 und damit die Weite des Kanals 12 bestimmen und über die die Verbindung zwischen Trennwand und Leitapparat durch Verschweißung hergestellt ist.To simplify production and assembly, the diffuser 11 and the partition 3 made as pressed parts from sheet metal and combined into a structural unit by a welded connection. For this purpose, for example, bead-like projections 13 can be formed on the partition or on the diffuser, which the distance between the partition 3 and the diffuser 11 and thus determine the width of the channel 12 and through which the connection between Partition and diffuser is made by welding.

Abweichend von dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbei-Deviating from the illustrated and described embodiment example

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spiel könnten anstelle der umlaufenden Eintrittsöffnung 12a auch mehrere Kanäle mit gesonderten Eintrittsöffnungen in den Druckraum 1o einmünden. Solche einzelnen Kanäle sollten dann jedoch im Bereich des Lagerspaltes 7a in einen einheitlichen Ringkanal übergehen, damit in bezug auf die Längsachse 2 bzw. den Wellenumfang symmetrische Strömungsverhältnisse am Lagerspalt und an der als
Ringraum auszubildenden Austrittsöffnung gegeben sind.Instead of the circumferential inlet opening 12a, several channels with separate inlet openings could also open into the pressure chamber 1o. Such individual channels should, however, merge into a uniform annular channel in the area of the bearing gap 7a, so that the flow conditions at the bearing gap and at the as
Annular space to be trained outlet opening are given.

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Claims

18. Wn 87718. Wn 877

Applicant ;

Grundfos A / S _r DK-885O Bjerringbro (Denmark)

Claims

M.J circulation pump, especially for heating and service water systems, in which the pump housing with a partition into a die Pump receiving pump space and a rotor space receiving the rotor of the drive motor is divided and both spaces are in communication via the gap of a radial bearing, characterized in that water by means of a guide device (11) from the pressure area (1o) of the pump chamber radially inwards to the end of the bearing gap (7a) on the pump side.

2. Circulation pump according to claim 1, characterized in that the partition (3) and the disc-shaped diffuser (11) opposite it delimit at least one substantially radially extending channel (12) , the outer inlet opening (12a) of which with the pressure area (1o) of the Pump chamber is connected , while the inner channel end (12b) lies in the area of the bearing gap (7 a), extends around the pump shaft (6) and is connected to the pump chamber (4) via a gap as an outlet opening of the channel .

3, circulation pump according to claim 1, characterized in that the

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^0R'G'NAL INSPIRED ^0R 'G'NAL INSPIRED

Cross section of the inlet opening (12a) is larger than that Cross section of the outlet opening (12b).

4. Circulation pump according to claims 1 to 3, characterized in that that the rotationally symmetrical diffuser (11) has a central hole traversed at a distance from the light (6) and that the outlet opening (12b) of the channel (12) through the between the space given to the edge of the hole and the circumference of the shaft is determined.

5. Circulation pump according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that the outer diameter of the diffuser (11) is equal to 0.5 to 1.8 "times the outer diameter of the impeller (8) is.

6. Circulation pump according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the diffuser (11) and the partition (3) are combined to form a structural unit by a welded connection are.

7. Circulation pump according to claim 6, characterized in that on the Partition wall (3) or on the diffuser (11) projections (13) are formed, which the distance between the partition and the Determine the guide apparatus and thus the width of the channel (12) and through which the connection between the partition and the guide apparatus is made.

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