DE3337573A1 - Medienbeschleuniger fuer heizungstechnische umwaelzsysteme magnetkupplungs-kraftschluessig angetrieben fuer hermetisch zu sichernde zirkulations u. solaranlagen zweiteilig ausgefuehrt - Google Patents

Description

• BES 0 HRE 13 UN G M E D I E N B E S C H L E U N I G E R für Heizungstechnische Umwälzsysteme Magnetkupplungs-Kraftschltssig-angetrieben für hermetisch zu sichernde Zirkulations u. Solaranlagen zweiteilig ausgeführt.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Bekannte derartigen Zwecken dienende Umwälzpumpen werden in der heizungstechnik bei allen auf Zirkulationsprizip beruhenden Heizungskreisanlagen eingesetzt. Die im Alternativ-Energieprogramm sich durchsetzende Solarenergienutzung auch in Form direkter Wärmenutzung durch Kollektoranlagen (als Solaranlagen zu bezeichnen) werden seither meist mit diesen technisch nicht befriedigenden Pumpen-Systemen betrieben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde dem gattungsgemässen Stand hinsichtlich funktionellen strömungstachnischen Störanfalligkeiten durch Lufteinschlüsse u. solcher der Trägheit der Funktion der Zirkulation entscheidend mit zu veinbessern,dabei sollte dem nach mann1 sein Können u. Wissen nicht durch Einbaubeschränkungen u. starre Vorschriften die Eigen initiative beschnitten werden.
• Heizungstechnische Anlagen sollten in der Regel auf Grund des Schwerkraftprinzips einer eigenen thermischen Umlaufzirkulation entsprechend funktionieren.
• Bei grossen Anlagen reicht der zur Verfügung stehende Platz um thermisches Gefälle mit entsprechender Wirkung zu projektieren aus technischen u. optischen Gründen oftmals - meistens nicht aus, so dass die Zirkulation mit Hilfe von Umwälzpumpen in Bewegung gebracht werden muss.
• Stand der Technik Bekannt sind Förderanlagen mit Magnetkupplungen u.
• Schneckenantrieben für halbfeste Stoffe u. Materialien in entsprechend schweren Ausführungsformen.
• Bekannt sind.auch stopfbuchslose magnetkupplungsschlüssige Umwälzpumpen für Niedervoltspannungen, (siehe Pumpenfabriken-Bauprogramme) meistens mit Kreiselpumpenprinzip.
• Obengenannte Produkte sind Präzisionserzeugnisse, Verwendungsmöglichkeiten nur mit engsten Toleranzen, weniger geeignet für variabel funktionellen, zweckmässigen u. damit kostengünstigen Einsatz.
• Die Praxis im Heizungsbau ergab, dass schon wenige Winkelfittings im Zirkulations-Röhrensystem den thermischen Umlauf hemmen u. der Einsatz von Umwälzpumpen seitheriger Konstruktionsarten, bei deren Ausfall ( aus dem gleichen Grund der ungünstigen rreiflussverhältnisse wegen) sogar blockieren.
• Sind nun noch grosse Fliesswiderstande im System, so muss diese Pumpe (meist an zentraler Stelle platziert) mit höchster Leistung arbeiten, was a. zu vorzeitigem Verschleiss der Pumpe führt, b. einen zeitlich gesehen, enorm hohen Kostenfaktor (weil hoher Stromverbrauch) mit bringt, c. bei Höchstdrehzahl der Pumpe u. entsprechender Temperatur sich das Wasser zersetzt u.
• Blasenbildungen u. damit Lufteinschlüsse im System verursachen. Genau dieser Punkt führt bei den penibel auszuführenden Solaranlagen zu den Hauptstörungen.
• Beim Einsatz mehrerer Pumpen erhöht sich damit die Möglichkeit von Aussenluftansaugung (durch die Volumensreduzierung bei Abkühlung des Mediums u. Abschalten der Anlage) . Durch die Stopfbüchsen der Antriebswellen kann die Vakuumswirkung auf diese Weise zu unkontrollierbaren Störungsquellen werden. Die fast tägliche Jntervallschaltung multipliziert diese Gefahr.
• Bei den nun sich immer mehr durchsetzenden Solaranlagen welche hauptsächlich der Einsparungsmöglichkeiten wegen gebaut werden, sollten nun oben aufgeführte Mängel überhaupt nicht auftreten.
• Solaranlagen bringen vom System der Kollektoren bis zum Wärmetauscher u. Speicher u. weiteren Verbrauchern obligatorisch mehr Leitungsaufwand mit sich.
• Allein die Kollekteranlage erfordert mir ihren Verteiler-Verbindungs- u. Sammlersystemen u. den zu überwindenden örtlichen Distanzen eine Erfahrungspraxis, welche sich mit oben angeführten Kalamitäten nicht auseinander setzen sollte.
• Diese Aufgabe wird erfindungsmassig dadurch gelöst, indem Röhrensysteme in einzelne Sektoren aufgeteilt werden u.
• an den zu erwartenden Staupunkten jeweils mit Hilfe eines MEDIENBESCHIEUNIGERS die Trägheit des Systems bez.
• Mediums beseitigt werden, damit eine gleichbleibende Beschickung aller Aufheizsegmente (bei Solaranlagen, Kollektoren u. Wärmetauscher ) ermöglicht wird.
• Die Strömungscharakteristik eines mit Beschleunigungs-Spirale 3 bewegten Mediums ist als laminar-gleichmässig zu bezeichnen u. trägt in der Gesamtheit der eingesetzten Beschleuniger zu einer Synchronen-Medienbewegung u.
• Beschleunigung bei.
• Der Energiebedarf eines MEDIENBESCHLEUNIGERS in Verband mit Mehreren, schwindet dabei auf ein Verbrauchsminimum. (im Gegensatz zu der zentral montierten starken Umwälzpumpe, konventionell konzipierter Umwäizsysteme) Da eine Solaranlage im Primarkreis (sollte sie fachmänn.
• ausgeführt sein) vollautomatisch gesteuert wird, so werden auch die Antriebsmotore der MEDIENSESCHIEUNIGER in der ganzen Serie gleichmässig dem Solaren-Einstrahlungswert entsprechend angesteuert u. Turbulenzen im Strömungsbereich vermieden.
• Ob die Motore mit Wechsel-oder Gleichstrom betrieben werden ist nicht ausschlaggebend. Zu beachten lediglich die einfachere Drehrichtungsänderung bei Gleichstrom-Aggregaten.
• Zur Stromversorgung des Solar-Primärkreises sollten aus der Fotovoltaischen-Energietechnologie entsprechende Paneele mit Akkus u. Stromwandlern hinzugezogen sein.
• Damit eine Netzunabhängende Nützung im Steuerungs u.
• Energieaufwandteil, Motoren usw. gewährleistet ist.
• Der motorisch über eine Nagnetkupplung sich bewegende, arbeitleistende Teil des MEDIENBESCHIEUNIGERS ist in einem Gehäuse spitzengelagert. (Fig. 1-3) Bei erfolgtem Einbau in das Röhrensystem der Anlage, stellt dieses eine hermetische geschlossene Einheit dar, (in welchem Erwarmungs-oder Kühlungsprozess sich das Medium befindet) es kann kein atmosphärischer Einfluss wie angeführt erfolgen. (Fig.113 )+ Sollte ein MEDIENBESCHLEUNIGER motorisch ausfallen, so ist der Volumenstrom zwar durch die nicht mehr antreibende Beschleunigerspirale # gebremst, aber nicht absolut gestoppt, wie es in den meisten anderen Pumpensystemen der Fall ist.
• Bei den Ausführungen mit automatischer Fliehkraftkupplung kann sich die Beschleunigerspirale mit dem Volumenstrom mitdrehen, wie bei einer Benzinzapfsäule. (Fig. 5 ) Der Antriebskraftfluss erfolgt demgemäss --- Motor mit Achse, an welcher die Magnetkupplungs-Antriebsscheibe g befestigt ist. Jm anschiessenden Arbeitsteil #, mit einer Achse festverbunden, ist die zweite magnetschlüssige Magnetkupplungs-Arbeitsscheibe @ Auf dieser sind ;jedoch die Magnete oder Eisenteile auf Gleitsegmenten # befestigt, welche ihrerseits in Führungsnuten von der Drehpunktmitte nach aussen drängend angeformte Fliehkraft-Kupplungsteile # in einer Kupplungsmuffe # kontaktieren lassen. (Fig. 5 ) Bei Stillstand des Antriebsmotors können die magnetbestückten-Gleitsegmente # wieder auf ihre Ausgangsposition zurückkehren, wobei die Eigenschaft der Magnete die beste Polung zu suchen, ausgenützt werden kann. Mit kleinen Druckfedern # kann diese Bewegung noch unterstützt werden. (Fig. 5 ) Un diesem Stillstand der beiden Scheiben # u. # kann nun die Beschleunigungsspirale 0 mit einer Kupplungs-Hülse # verbundeden , separat auf der Hauptachse gelagert frei rotieren. (Fig. Y ) Die Kupplung der Beschleunigerspirals # mit der zweiten Magnet-Kupplungs-Arbeits-Scheibe # kann auch auf Elektromagnetischer-Basis erfolgen, indem (in diesem Fall) die Beschleunigerspirale Q axial beweglich mit einer Klauen- oder Konus-Kupplung versehen in die Magnet-Kupplungs-Arbeits-Scheibe 0 einrasten kann.
• Durch am Beschleuniger-Aussenrohr 0 angebrachte doppelte Relaiswicklungen kann nun mit entsprech.
• Steuerung die gewünschte (oder erforderliche temperaturgesteuerte Einrastung geschaltet werden. Diese Version verlangt in der Höhe der Relaiswicklungen einen um die Beschleuniger-Spirale # fassenden u. damit verbundenen Eisen bez. Stahlring, welcher auf das aufzubauende Elektromagnetische-Kraftfeld anspricht.
• (Diese Ausführung ist nicht gezeichnet) Diese Version der MEDIENBESCHLEUNIGER können mit wechselnder Drehrichtung genützt werden.
• Der Trend, Solar-Primärkreise bez. Zirkulationen von Kollektoren bis Wärmetauscher mit Wärmeleitölen su betreiben, begünstigt diese Konstruktion in Bezug auf Schmierung der Lager.
• Die konstruktive Beschaffenheit des MEDIENBESCHLEUNIGERS als Fertigbauteil lässt ausserdem die Ausführung als Bausatz zu, so. dass ausser den verschiedenen Durchmesserausführungen auch axiale Längen u.verschiedene Spiralsteigungen wählbar sind. Der MEDIENBESCHLEUNIGER wird vorzugsweise aus Metall gefertigt, doch sind auch andere Materialien denkbar. (Fig.-3) Die als zwei separate Bauteile Q u. f;;\ konzipierte Konstruktion des MEDIENBESCHLEUNIGERS lässt in Verbindung mit der Magnetkraft-Kupplung (welche in ihrer Leistung durch Einsatz verschieden starker u. stärkerer Magnete optimiert werden kann), eine Vielzahl von Verwendungsarten zu. Hinzu kommt die mögliche Umpolung bez Richtungsänderung des Volumenstroms des Mediums.
• Zum Beispiel kann das Arbeitsteil 2 in Behältern mit dünnen Wandungen platziert werden, sodass aussen der Antriebsteil 1 (axial in der Flucht bez. Richtung der Beschleunigerachse) angebracht die volle gewünschte Funktion als Umwälzen oder Mischer aufnehmen kann. (Fig. 6) Bei Wandungen aus Kunststoffen aller Arten sowie bei Nichteisenmetallen ist die magnetische Wirksamkeit der Kupplung lediglich von deren Stärke abhängig, was vorher zu testen wäre u. danach mit stärkeren Magneten kompensierbar ist.
• VORTEILE: Durch unkomplizierte Konstruktion u. deren unempfindliche Funktionssicherheit, kann auf MoLtage-Vorschriften mit deren Einschränkungen verzichtet werden u. daher vielseitige Verwendbarkeit.
• Relativ unempfindliche Mechanik; Hauptteile sind im Stanz - Walz oder Pressverfahren herstellbar; Als Winkel oder Gerades- Bauteil verwendbar Keine Entleerungs- u. Entlüftungsfragen; Direkt im Beschleunigerteil vielfache Anschlussmöglichkeit; Für Speicherumwälzungen u. Mischanlagen im Umkehrverfahren verwenabar; Kann mit Verschraubungs-Flansch ouer Steckanschlüssen versehen werden; Unterliegt nicht den bei Gussproaukten gefihrlichen thermischen Spannungs-Rissbildungen; Kann mit Schaugläsern versehen werden, für optische tiberwachung der Systeme; Stromseitig ganz unempfindlich wei.l, keinerlei Verbindung mit dem Medium; Durch Magnetkupplung grosser bberlastungsschutz nach beiden Seiten; Nicht hochtourig, darum gute Langzeitfunktion; Kein Spezialmotor nötig; Kein Simmering oder Stopfbuchsenverschleiss u. damit auch keine Neigung zum Undichtwercen; Keinerlei mechanische Spannung auf Achsen, keine Gefahr für Lagerschäden; Keinerlei gegen Überdruck sichernde Spezialdichtungen oder Kompensatoren erforderlich (wie bei zentralen Einzelpumpen) , weil durch gleichzeitigen Umlauf der in le itungsabschnitten eingesetzten MEDIENBESCHLEUNIGERN keine unterschiedliche Druckverhaltnisse entstehen; Weitere Argumente könnten Angeführt werden um diesen MEDIENBESCHLEUNIGER zu befürworten, aber allein obenangeführte Vorteile sind berechtigt für die Einführung des MEDIENBESCHLEUNIGERS Bezugszeichen für Begriffe: Antriebsteil # Arbeitsteil Q2 BeschleunigerSpirale Q Magnet-Kupplungs-Antriebsscheibe # Magnet-Kupplungs-Antriebsscheibe # Gleitsegmente # Flieh-Kupplungsteile # Druckfedern 0 Kupplungsmuffe Kupplungshülse # Beschleuniger-Aussenrohr # Spitzengelagerte hauptachse 0 Spitzen-Gegenlager # - # Anschlüsse # End- u. Anschlussteil # Freilauflager # Anschlusstutzen #

Claims (1)

1. A N S P R Ü C H E 1. MEDIENBESCHLEUNIGER für Heizungstechnik u. deren Umwälzsysteme Magnetkupplungs-Kraftschlüssig angetrieben für hermetisch zu sichernde Zirkulatlons -anlagen, vorrangig Solarer Wart, gekennzeichnet dadurch, dass:#Antrieb u. # Arbeitsteil je in einem eigenen Gehäuse konstruktiv eine separate Einheit darstellen, nach erfolgtem Einbau des Arbeitsteils # durch aufstecken u. einklipsen des Arbeitsteils # eine funktionstüchtige Einheitden MEDIENBESCHLEUNIGER bilden (Fig. 1) 2. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsteil # einen Elektromotor nach Wunsch entweder für Gleich oder für Wechselstrom enthält auf dessen Achse die Maguetkupplungsantriebs-Scheibe # montiert ist, sodass bei Änderung der Energieart lediglich der Antriebsteil # ausgewechselt zu werden braucht.

   3. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 - 2 gekennzeichnet dadurch, dass das Arbeitsteil # für horizontalen oder vertikalen Medienfluss in ent -sprechend verschiedenen Formgebungen konstruiert ist. (Fig. 1 2 3) Z.Blatt 1 4. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1, 2, u. 3 gekennzeichnet dadurch,dass : Im Arbeitsteil die Funktionsteile: Magnetkupplungs-Arbeitsscheibe Os die spitzengelagerte Hauptachse 9, mitGegenlagern 9 u. 9 , die Beschleunigerapirale 3 auf Hülse befestigt, sowie die Fliehkraftkupplung #, mit kupplungsmuffe #, in einem Röhrenartigem Gehäuse # platziert. (Fig. ) 5. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 - 4 gekennzeichnet dadurch , dass: Keine Antriebswelle oder sonstige Funktionsteile das Gehäuse des Arbeitsteils durchdringt somit ist eine hermetische Geschlossenheit des Umwalzsystems gewahrt bez. erreicht. Fig 3 ) 6. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 - 5 gekennzeichnet dadurch dass: die Medienbeschleunigung durch eine der Viskosität des Mediums angepasste Steigung der Beschleunigerspirale 3 bewirkt wird, welche ein zwei oder mehrgangig- sein kann. (Fig. 3/4/5) 7. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 - 6 gekennzeichnet dadurch dass: die axiale Länge der Beschleunigerspirale #, u. Beschleuniger-Aussenrohr #, dem geforderten Effekt u. Zweck entsprechend ausführbar ist.

   Fig.7 8. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 - 7 gekennzeichent dadurch,dass mehrere medienführende Anschlüsse # , an dieses Spiralführende, Bescheuniger-Aussenrohr 9 montiert werden können u. dass diese Anschlüsse Fig.7 nicht nur im 900 Winkel, sondern zweckmässig u.

   strömungsgünstig angepasst werden können. (Fig. 6+7) 9. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Art aer speziellen Formgebung der Beschleuniger-Spirale # , (bei eventueller Rückstandsbildung aus dem Medium beachtenswert) nach zweckmässigster Auslegung, der Medienförderdruck nach innen zur Achse, oder umgekehrt nach aussen zur Rohrwandung, gesteuert werden kann, wobei die Wirkung durch die Drehzahl u. Richtung zu bestimmen ist. Fig.9 10. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 - 9 , dadurch gekennzeichnet, dass motorseitig her durch wechselnd mögliche Änderung der Drehrichtung die Gesamt-Funktion des MEDIENBESCHLEUNIGERS in dieser Charakteristik gezielt genützt werden kann.

   11. MEDIEBBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 - 10 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Entkuppluiigsmöglichkeit fur separaten Freilauf der Beschleuniger-Spirale G3 integriert ist.

   12. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 -11 , dadurch gekennzeichnet, dass diese Kupplungsmöglichkeit entweder a. durch eine Fliehkraft nützende u. damit vollautomatisch wirkende Mechanik getätigt werden kann, (Fig. 5) oder b. eine auf Elektromagnetischem-Prinzip beruhende über Druck oder Thermoschalter steuerbare Funktionseinheit darstellt.

   13. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Anspruch 1 - 12 , dadurch gekennzeichnet, dass der MEDIENBESCHLEUNIGER auch als durchgehend gerade Ausführung proauziert werden kann. (Fig. 3 ) 14. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Ansprüchen 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese Konstruktion nicht nur als Kompaktprodukt hergestellt sein kann/muss, sondern alsjin Bausatzformteilen inaividuellen technischen Jdeen u. Projekten entsprechend vielseitig änderbar benützt werden kann.

   15. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Ansprüchen 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass MEDIENBESCHLEUNIGER dem geplanten Einsatz entsprechend aus den verschieaensten Materialien u. auch in der leistung u. Dimensicnier ung variabel hergestellt werden kann.

   16. MEDIENBESCHLEUNIGER nach Ansprüchen 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass das leicht zu ändernde Arbeitsteil X auf Grund des Magnetkupplungsantriebs vorteilhaft in dünnwandigen Behältern wie Speicher oder Wärmetauschern, separat montiert werden kann um als Umwälzer zu dienen. Der Antriebsteil #, jedoch kann an der Aussenwand des Behälters mit Hilfe von Haftmagneten oaer einfachen Aufhangern befestigt werden u. ist somit nicht den chemischen Einflüssen im Jnnern des Behalters ausgesetzt, Grund dessen können die elektrischen Anschlüsse leichter ausgeführt werden. Fig. 6