DE4230723A1 - Verfahren zur Regelung des Mengenstromes an Wirbeldüsenwannen und Wirbeldüsenwanne zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Mengen Stromes des durch die Einstrahldüsen einer Wirbel­ düsenwanne in den Wanneninnenraum über eine Umwälzpumpe einzuleitenden Wassers.

Beim Betrieb einer Wirbeldüsenwanne wird Wasser aus dem Wanneninnenraum mittels einer Umwälzpumpe über eine Saug­ leitung abgezogen und anschließend über an der Wannenwan­ dung angeordnete Einstrahldüsen, die mit der Druckleitung der Umwälzpumpe verbunden sind, wieder in die Wannenfül­ lung unter Druck eingeleitet. Die Einstrahldüsen saugen hierbei regulierbar Luft an, so daß in die Wannenfüllung ein Wasser-Luft-Gemisch eingestrahlt wird.

Um nun die Intensität des in die Wannenfüllung eintreten­ den Strahles verändern zu können, wurde bisher die Förder­ leistung der Umwälzpumpe über eine Veränderung der Pumpen­ drehzahl bewirkt. Hierzu ist es zum einen erforderlich, einen drehzahlregelbaren Antriebsmotor für die Umwälzpumpe vorzusehen und zum anderen ist eine verhältnismäßig auf­ wendige elektrische Schaltung erforderlich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein in der Regeltechnik weniger aufwendiges Verfahren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf der Druckseite der Umwälzpumpe ein mengenmäßig einstellbarer Teilstrom abgezweigt und unmittelbar der Saugseite der Umwälzpumpe wieder zugeführt wird. Ein derartiger "Strömungskurzschluß" erlaubt es, eine Umwälz­ pumpe mit einem sehr viel billigeren elektrischen Antriebs­ motor einzusetzen und somit während der Betriebs zeit die Umwälzpumpe mit konstanter Drehzahl und somit auch mit konstanter Förderleistung zu betreiben. Zur Reduzie­ rung der durch die Einstrahldüsen in den Wanneninnenraum einzuleitenden Wassermenge wird somit vorher aus der Druckleitung eine entsprechende Teilmenge abgezweigt und unmittelbar der Pumpe wieder zugeführt. Hierbei wird mit Vorteil ausgenutzt, daß sowohl die Einstrahldüsen als auch die Absaugarmatur und die damit verbundene Saug­ leitung einen spürbaren Durchflußwiderstand besitzen, so daß eine Kreislaufführung unmittelbar im Pumpenbereich ein spürbares Druckgefälle aufweist und damit über einen entsprechenden Teilstrom die durch den Wanneninnenraum geführte Wassermenge beeinflußbar ist. Über ein entspre­ chendes Stellglied können hierbei dann in üblicher Weise die für den Betrieb von Wirbeldüsenwannen vorhandenen Steuerprogramme, wie Intervallbetrieb, Schwellbetrieb, etc. verwirklicht werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Wirbeldüsenwanne zur Durchführung des Verfahrens mit in der Wannenwandung angeordneten, in den Wanneninnenraum einmündenden Ein­ strahldüsen, die über eine Druckleitung mit einer Umwälz­ pumpe verbunden sind, wobei die Umwälzpumpe über eine Saugleitung mit dem Wanneninneraum in Verbindung steht.

Hierbei ist entsprechend der Erfindung zwischen der Druck­ seite und der Saugseite der Umwälzpumpe eine in ihrem freien Durchtrittsquerschnitt zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung veränderbare Wasserführung vorgesehen. Die Möglichkeiten zur Veränderung des freien Durchtrittsquerschnittes in der Wasserführung werden hierbei zweckmäßigerweise stufenlos vorgenommen. Je nach Art des einzusetzenden Programmes kann der Durchtritts­ querschnitt über ein entsprechendes Stellmittel taktweise geöffnet und geschlossen werden, so daß in den Wanneninnen­ raum ein pulsierender Wasserstrahl eingeleitet wird. Über das Stellmittel kann der Durchtrittsquerschnitt aber auch langsam öffnend und schließend verändert werden und zwar sowohl zwischen der vollständigen Schließstellung und der vollständigen Öffnungsstellung als auch in Zwischen­ bereichen zwischen einer unteren und einer oberen Öffnungs- Stellung verändert werden. Da diese Wasserführung zweck­ mäßigerweise im unmittelbaren Bereich der Umwälzpumpe angeordnet wird, kann mit Vorteil der Durchflußwiderstand der Einstrahldüsen auf der Druckseite einerseits und der Durchflußwiderstand der Ansaugarmatur auf der Saug­ seite andererseits für das notwendige Gefälle im Bereich der Wasserführung ausgenutzt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wasserführung durch eine Rohrleitung gebildet wird, die die Druckleitung mit der Saugleitung verbindet und die mit einem Stellventil versehen ist. Eine derartige Ausge­ staltung erlaubt die Verwendung handelsüblicher Pumpen mit nicht drehzahlregelbaren elektrischen Antriebsmotoren.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die als Kreiselpumpe ausgebildete Umwälzpumpe auf ihrer Ansaugseite mit einem Ringraum versehen ist, der mit der Ansaugöffnung des Druckraumes in Verbindung steht und in den die Saugleitung axial einmündet, daß zwischen dem Druckraum und dem Ringraum wenigstens eine Durchtritts­ öffnung vorgesehen ist und daß ein von außen betätigbares Schieberelement zur Veränderung des freien Querschnitts der Durchtrittsöffnung vorgesehen ist. Eine derart ausgebil­ dete Pumpe mit integrierter Wasserführung ergibt ein kompaktes Bauteil, das gegenüber der Anordnung einer gesonderten Rohrleitung den Vorteil eines geringen Raumbe­ darfes besitzt, so daß eine derartige Regelungsmöglichkeit auch für kleinere Wirbeldüsenwannen gegeben ist, bei denen ohnehin nur ein geringer Raum für die Unterbringung der für den Betrieb notwendigen "Technik" vorhanden ist.

In zweckmäßiger Ausgestaltung ist hierbei ferner vorgesehen, daß die Saugleitung düsenartig und koaxial auf die Ansaug­ öffnung des Druckraumes gerichtet in den Ringraum einmündet.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Wirbeldüsenwanne mit Umwälzpumpe und außenliegender Wasserführung,

Fig. 2 im Längsschnitt eine Umwälzpumpe mit integrierter Wasserführung.

Wie Fig. 1 zeigt, weist eine Wirbeldüsenwanne einen Wannen­ körper 1 auf, in dessen Seitenwandungen und/oder im Wannen­ boden Einstrahldüsen 2 angeordnet sind. Die Einstrahl­ düsen 2 einer Wannenseite sind jeweils über Zweigleitungen 3 symmetrisch zu einer Druckleitung 4 zusammengeführt, die mit der Druckseite einer Umwälzpumpe 5 verbunden ist. Der Wanneninnenraum steht über eine Absaugarmatur 6 und einer Saugleitung 7 mit der Saugseite der Umwälzpumpe 5 in Verbindung.

Bei Betrieb der Wirbeldüsenwanne wird aus der gefüllten Wanne, wobei der Wasserspiegel die Mündungen der Einstrahl­ düsen 2 in genügender Höhe überdeckt, über die Saugleitung 7 Wasser abgesaugt und mit Hilfe der Pumpe durch die Einstrahl­ düsen 2 in die Wasserfüllung eingestrahlt. Die Einstrahl­ düsen 2 sind hierbei an eine Luftleitung 8 angeschlossen, so daß von dem durch die Düse strömenden Wasser Luft angesaugt und in die Wannenfüllung ein Strahl aus einem Wasser-Luft-Gemisch eingedüst wird.

Um nun einen einfachen, nicht-drehzahlregelbaren Antriebs­ motor 9 für die Umwälzpumpe verwenden zu können, ist zur Regulierung des durch die Einstrahldüsen 2 in den Wanneninnenraum einzuleitenden Mengenstromes zwischen der Druckseite und der Saugseite der Umwälzpumpe 5 eine Wasserführung vorgesehen, die in ihrem freien Durchfluß­ querschnitt veränderbar ist. Bei dem in Fig. 1 dargestell­ ten Ausführungsbeispiel ist als Wasserführung eine Rohrlei­ tung 10 vorgesehen, die unmittelbar hinter der Umwälzpumpe 5 von der Druckleitung 4 abzweigt und unmittelbar vor der Umwälzpumpe 5 in die Saugleitung 7 einmündet. Die Einmün­ dung der Wasserführung 10 in die Saugleitung 7 kann hierbei so erfolgen, daß der Einmündungsbereich nach Art einer Wasserstrahlpumpe wirkt. In der Wasserführung 10 ist ein Stellventil 11 angeordnet, durch das der freie Durch­ trittsquerschnitt der Wasserführung 10 in einer Schließ- Stellung und einer Öffnungsstellung in beliebigen Zwischen­ stellungen einstellbar veränderbar ist. Das Stellventil ist mit einem Stellantrieb 12 versehen, der mit einer hier nicht näher dargestellten Steuereinrichtung verbunden ist.

Soll nun die Intensität des über die Einstrahldüsen 2 in die Wannenfüllung eingeleiteten Strahles reduziert werden, dann wird das Stellventil 11 um ein entsprechen­ des Maß geöffnet, so daß über den hierdurch bewirkten "Strömungskurzschluß" und infolge der Strömungswiderstände der Einstrahldüsen 2, der Zweigleitungen 3 und der nachfol­ genden Druckleitung 4 einerseits sowie der Ansaugarmatur 6 und der Saugleitung 7 andererseits ein Teilstrom des von der Umwälzpumpe 5 geförderten Wasserstroms unmittelbar aus der Druckleitung 4 unmittelbar in die Saugleitung 7 und damit in die Pumpe wieder zurückgeführt wird, so daß diese hier im Kreislauf geführten Wassermengen den durch die Wanne geführten Mengenstrom entsprechend redu­ zieren.

Anstelle der in Fig. 1 dargestellten und über eine außen­ liegende Rohrleitung gebildeten Wasserführung 10 kann, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, die Wasserführung auch in die Pumpe integriert werden. Hierbei wird der als Kreiselpumpe ausgebildeten Umwälzpumpe 5, die einen üblichen Druckraum 13 aufweist, in dem das Pumpenrad 14, hier ein Kanalrad, angeordnet ist, Ringraum 16 vorge­ schaltet. Der Druckraum 13 weist eine zentrale Ansaugöff­ nung 15 auf, in die die Ansaugöffnung des Pumpenrades 14 hineinragt. In den vorgeschalteten Ringraum 16 mündet die Saugleitung 7 koaxial auf die Ansaugöffnung 15 gerich­ tet, ein. Die Ansaugöffnung 15 des Druckraumes 13 ist hierbei im Bereich des Ringraumes 16 mit einem sich in Richtung auf die Mündung der Saugleitung 7 konisch erwei­ ternden Kragen 17 versehen, so daß zwischen dem freien Ende des Kragens 17 und der Mündung der Saugleitung 7 ein Ringspalt 18 verbleibt.

Die dem Ringraum 16 zugekehrte Wandung 19 des Druckraumes 13 ist nun mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung 20 versehen, die über ein im Ringraum 16 geführtes und von außen betätig­ bares, ebenfalls mit Öffnungen 22 versehenes Schieberele­ ment 21 in ihrem freien Durchtrittsquerschnitt zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung veränder­ bar ist, beispielsweise durch Verdrehen um die Pumpenachse. Das Betätigungselement ist hier nicht dargestellt.

Wird mit Hilfe des Schieberelementes 21 die Durchtrittsöff­ nung 20 vollständig geschlossen, dann arbeitet die Pumpe mit ihrer normalen Förderleistung. Wird jedoch über das Schieberelement 21 die Durchtrittsöffnung 20 geöffnet, dann strömt infolge der Druckunterschiede zwischen dem Druckraum 13 und dem Ringraum 16 Wasser unmittelbar in den Ringraum 16 ein und wird hierbei über den Spalt zwischen dem Kragen 17 und der Mündung der Saugleitung 7 wieder vom Pumpenrad 14 angesogen und somit ständig innerhalb der Pumpe im Kreislauf geführt. Die im Kreislauf geführte Wassermenge richtet sich nach dem über das Schieberele­ ment 21 eingestellten öffnungsquerschnitt. Diese Kreislauf­ menge steht somit an den Einstrahldüsen 2 nicht mehr zur Verfügung, so daß hierdurch ohne Beeinflussung der Pumpendrehzahl die Strahlintensität reduziert ist.

Bei der Ausführungsform gem. Fig. 1 ist es auch möglich, anstelle des hinsichtlich des Öffnungsquerschnittes stufenlose einstellbaren Stellventils eine kleine Förder­ pumpe einzusetzen, die mit einem drehzahlregelbaren Nieder­ volt-Antriebsmotor versehen ist. Eine Drehzahlregelung für einen derartigen Motor ist sehr viel einfacher und kostengünstiger zu bewerkstelligen, als eine Drehzahlrege­ lung des großen Antriebsmotors der Umwälzpumpe 5. Der kleinen Förderpumpe ist in der Rohrleitung 10 zweckmäßiger­ weise ein Absperrventil zugeordnet, das stromlos geschlossen ist und dementsprechend nur beim Einschalten der Förder­ pumpenregelung öffnet, und zwar vollständig öffnet.

Claims (6)

1. Verfahren zur Regelung des Mengenstromes des durch die Einstrahldüsen einer Wirbeldüsenwanne in den Wannen­ innenraum über eine Umwälzpumpe einzuleitenden Wassers, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Druckseite der Umwälzpumpe ein mengenmäßig einstellbarer Teilstrom abgezweigt und unmittelbar der Saugseite der Umwälzpumpe wieder zugeführt wird.

2. Wirbeldüsenwanne zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit in der Wannenwandung angeordneten, in den Wanneninnenraum einmündenden Einstrahldüsen, die über eine Druckleitung mit einer Umwälzpumpe verbunden sind, wobei die Umwälzpumpe über eine Saugleitung mit dem Wanneninnenraum in Verbindung steht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Druckseite und der Saugseite der Umwälzpumpe (5) eine in ihrem freien Durchtrittsquer­ schnitt über Stellmittel (11; 21) zwischen einer Schließ- Stellung und einer Öffnungsstellung veränderbare Wasser­ führung (10; 20) vorgesehen ist.

3, Wirbeldüsenwanne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserführung durch eine Rohrleitung (10) gebildet wird, die die Druckleitung (4) mit der Saugleitung (7) verbindet und die mit einem Stellventil (11) versehen ist.

4. Wirbeldüsenwanne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kreiselpumpe ausgebildete Umwälzpumpe (5) auf ihrer Ansaugseite mit einem Ringraum (16) versehen ist, der mit der Ansaugöffnung (15) des Druckraumes (13) in Verbindung steht und in den die Saugleitung (7) axial einmündet, daß zwischen dem Druckraum (13) und dem Ring­ raum (16) wenigstens eine Durchtrittsöffnung (20) vorgese­ hen ist und daß ein von außen betätigbares Schieberelement (21) zur Veränderung des freien Durchtrittsquerschnittes der Durchtrittsöffnung (20) vorgesehen ist.

5. Wirbeldüsenwanne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung (7) düsenartig und koaxial auf die Ansaugöffnung (15) des Druckraumes (13) gerichtet, in den Ringraum (16) mündet.

6. Wirbeldüsenwanne nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wasserführung (10) eine in ihrer Fördermenge veränderbare Förderpumpe an­ geordnet ist.