DE4444890C2 - Kreiselpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine Pumpe dieser Art ist beispielhaft in GB-A-2 199 080 beschrieben. Jenes Pumpenaggregat ist für Scheibenwaschanlagen in Kraftfahrzeugen vorgesehen. Derartige Systeme sind Durchlaufanlagen mit Düsen am Ende der Leitungen. Die Düse ist der größte Strömungswiderstand im Pumpen-System, so daß die För­ derhöhe der Pumpe bei Rechts- und bei Linkslauf etwa gleich groß ist, insbesonde­ re in beiden Richtungen der Förderstrom etwa gleich groß ist. Hierdurch ergeben sich für die Leiteinrichtung, die den Förderstrom in Abhängigkeit der Drehrichtung des Pumpen-Laufrades in die eine oder andere Druckleitung leitet stets ausreichen­ de Schließkräfte.

Aus EP-A-0 460 399 ist ein gattungsgemäßes Pumpenaggregat bekannt, das zum Einsatz in einer Gastherme vorgesehen ist. Hier fördert die Pumpe je nach Dreh­ richtung des Kreiselrades und dadurch hervorgerufene Stellung der Leiteinrich­ tung entweder in den Kreis für die Raumheizung oder in den für die Brauchwasser­ erwärmung. Die hydraulischen Widerstände und Fördermengen in beiden Kreisen können sehr unterschiedlich sein. Im übrigen bedingen die im Heizkreis heutzutage standardmäßig vorgesehenen Thermostatventile zudem einen sich ändernden Strömungswiderstand innerhalb des Heizkreises. Daher können sowohl Förderhöhe als auch Förderstrom der Pumpe in weiten Bereichen schwanken, was zu Proble­ men in der Leiteinrichtung führen kann.

In der Leiteinrichtung befindet sich eine schwenkbare Klappe, die je nach Dreh­ richtung des Laufrades den einen oder den anderen Druckstutzen absperrt bzw. freigibt. Die auf diese Klappe wirkenden Kräfte setzen sich zusammen aus der Differenz der statischen Drücke zu beiden Seiten dieser Klappe, die proportional der aktuellen Förderhöhe der Pumpe ist und aus einer Impulskraft der Flüssigkeit bei Richtungsänderungen, die vom Produkt aus Förderstrom und Geschwindigkeit abhängig ist. Wie Versuche mit derartigen Pumpen für Heizungsanlagen bestätigt haben, läßt mit abnehmender Förderhöhe der Pumpe die Dichtkraft der Leiteinrich­ tung nach, was dazu führen kann, daß dann aufgrund von Undichtigkeiten der Klappe die Leiteinrichtung nicht mehr bestimmungsgemäß arbeitet und auch der an sich gesperrte Druckstutzen mit Flüssigkeit beaufschlagt wird. Hierdurch können insbesondere in Heizanlagen erhebliche Wärmeverluste auftreten.

Aus DE 33 45 492 A1, DE 86 20 253 U1, DE 37 29 025 A1 und US-PS 5,344,293 sind zweiseitig eingespannte Schalt- und Schließkörper bekannt, welche im Be­ reich des Schließkörpers mit einer höheren Steifigkeit ausgebildet sind als im übrigen Bereich. Derartige Konstruktionen finden jedoch, wie auch in den vor­ erwähnten Druckschriften angegeben, ausschließlich Verwendung in Kraftfahr­ zeugen, wo eine Pumpe je nach Drehrichtung des Kreiselrades die vordere oder die hintere Scheibenwaschanlage versorgt. Derartige Pumpen arbeiten nur kurzzeitig und dann mit ausreichend hohem Druck, so daß der Schaltzustand ausreichend stabil ist. Die eingangs erwähnte, im Bereich von Heizungsumwälzpumpen sich stellende Problematik, daß aufrund einer nicht dicht schließenden Klappe Flüssig­ keit zu dem an sich gesperrten Druckstutzen geführt wird, taucht dort also gar nicht auf. Auch stellt sich bei diesen Pumpen kaum die Frage nach dem Wirkungsgrad der Pumpe, da für derartigen Kurzzeitbetrieb die Pumpe entsprechend überdimen­ sioniert ausgelegt werden kann. Bei einer Heizungsumwälzpumpe dagegen, die während des Betriebs der Heizungsanlage nahezu ganztätig in Betrieb ist, wären jedoch die damit verbundenen Verluste nicht tolerierbar. Insoweit können die dort beschriebenen Konstruktionen auch keine Anregung zur Lösung des vorerwähnten Problems geben.

Ausgehend von dem Stand der Technik gemäß EP-A-0460399 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Leiteinrichtung für eine solche Kreiselpumpe so weiter­ zubilden, daß die Schaltzuverlässigkeit auch unter kritischen Schaltbedingungen gewährleistet ist, so daß stets der eine oder andere Druckstutzen der Pumpe zu­ verlässig abgesperrt ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Kreiselpum­ pe dadurch gelöst, daß der Schalt- und Schließkörper aus zwei formstabilen Ab­ schnitten besteht, welche durch einen flexiblen und biegeelastischen Bereich gelenkig miteinander verbunden sind. Dadurch, daß ein vergleichsweise eigen­ steifer Schließkörper und ein ebenfalls vergleichsweise eigensteifer Schaltkörper gebildet sind, die durch einen weniger steifen Bereich, der den beim Schaltvorgang erforderlichen Längenausgleich vornimmt, verbunden sind, ergeben sich auch bei geringen Druckdifferenzen stabile Schaltzustände, insbesondere eine zuverlässige Abdichtung des nicht beaufschlagten Druckstutzens. Bevorzugt weist der Schalt- und Schließkörper einen im wesentlichen formstabilen Abschnitt im Bereich der Dichtflächen auf, so daß sich dieser Abschnitt als Ganzes an den zu verschließen­ den Druckstutzen anlegen kann. Dieses ist insbesondere dann günstig, wenn ein weiterer biegeelastisch rückfedernder Bereich vorgesehen ist, der dann eine gewisse Vorspannung auf den eigentlichen Schließkörper in der jeweiligen Schalt­ stellung ausübt.

Um die Beweglichkeit des Schalt- und Schließkörpers zu erhöhen und somit die zum Schaltvorgang erforderlichen Kräfte zu reduzieren ist es zweckmäßig, die Enden des Schließkörpers gelenkig festzulegen. Alternativ ist es auch möglich, die Enden unbeweglich im Pumpengehäuse einzuspannen und unmittelbar vor den Enden einen weiteren biegeelastischen Bereich vorzusehen, der dann die Gelenk­ funktion übernimmt.

Bevorzugt ist der Schalt- und Schließkörper so ausgebildet, daß der biegeelastische Bereich eine Gelenkfunktion übernimmt, d. h. daß sich an diesen Bereich zu beiden Seiten und zu den Enden hin ein im wesentlichen formstabiler Abschnitt an­ schließt. Eine solche Gelenkstelle kann auch durch mehrere hintereinander vor­ gesehene biegeelastische Bereiche gebildet werden mit dazwischen angeordneten Bereichen höherer Härte.

Der Schalt- und Schließkörper wird bevorzugt einstückig aus anisotropem Material gebildet, z. B. aus Gummi oder Kunststoff, gegebenenfalls auch in armierter Form.

Da zur Ausführung einer gelenkartigen Bewegung sowie zum Längenausgleich eine vergleichsweise hohe Elastizität erforderlich, im übrigen jedoch eine möglichst eigensteife Ausbildung ge­ wünscht wird, ist es zweckmäßig, den Schalt- und Schließkörper in Längsrichtung zwischen seinen Lagerstellen mit geringerer Stei­ figkeit auszubilden als in Querrichtung. Dies kann beispielsweise durch Armierung in nur einer Richtung erreicht werden.

Die Erfindung ist nachfolgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung einen Längsschnitt durch eine Kreiselpumpe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Leiteinrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung den Schalt- und Schließkörper.

In der Schnittdarstellung nach Fig. 1 ist das Pumpengehäuse mit 1 beziffert, der nicht dargestellte Saugstutzen läuft senkrecht zur Zeichenebene auf ein Kreiselrad 2 zu, das entsprechend den Pfeilrichtungen 3 und 4 in zwei Richtungen antreibbar ist. Die durch den Saugstutzen zum Kreiselrad 2 gelangte Flüssigkeit wird durch das Kreiselrad 2 zu den Druckstutzen 5 bzw. 6 gefördert, je nach Drehrichtung des Rades 2. Im Bereich zwischen Kreiselrad 2 und den Druckstutzen 5 und 6 ist innerhalb des Pumpengehäu­ ses 1 eine Leiteinrichtung 7 ausgebildet, die durch entsprechende Formgebung des Pumpengehäuses 1 in diesem Bereich sowie einen Schalt- und Schließkörper 8 gebildet wird. Die Formgebung des Pumpengehäuses 1 ist wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, d. h., daß an den an den Umfang des Kreiselrades 2 zwischen Pumpen­ gehäuse 1 und Kreiselrad gebildeten Strömungskanal sich ein X- förmiger Strömungsweg anschließt, der in den Druckstutzen 5 und 6 endet. Der Strömungsweg ist dabei je nach Schaltstellung rechts oder linksseitig der Längsmittellinie dieses X-förmigen Strömungs­ weges.

Der aus amorphem Werkstoff, hier Gummi bestehende und ein­ stückig ausgebildete Schalt- und Schließkörper 8 weist an seinen Enden jeweils zylindrische Abschnitte 9 und 10 auf. Der obere Abschnitt 9 liegt in einer entsprechenden Ausnehmung des Pum­ pengehäuses 1 derart, daß der darunter befindliche freie Teil des Schalt- und Schließkörpers 8 schwenkbar etwa um die Achse des zylindrischen Abschnittes 9 ist, im übrigen jedoch formschlüssig festgelegt ist (siehe Fig. 2). Der untere zylindrische Abschnitt 10 ist ähnlich ausgebildet, weist jedoch zu beiden Seiten einen zylin­ drischen Ansatz (11) geringeren Durchmessers auf (siehe Fig. 3). Mit diesen Ansätzen 11 ist der untere zylindrische Abschnitt 10 schwenkbar in den parallel zur Zeichenebene befindlichen Gehäu­ seteilen des Pumpengehäuses 1 gelagert. Auf diese Weise ist der Schalt- und Schließkörper 8 im Pumpengehäuse 1 formschlüssig festgelegt, wobei die zylindrischen Abschnitte 9 und 10 schwenk­ bar gelagert sind.

Der Schalt- und Schließkörper 8 weist einen sich an den oberen zylindrischen Abschnitt 9 anschließenden im wesentlichen form­ stabilen Abschnitt 12 auf, der als eigensteife Klappe ausgebildet ist und wie in Fig. 2 dargestellt, je nach Schaltstellung den einen oder anderen Druckstutzen 5 oder 6 verschließt. An diesen form­ stabilen Abschnitt 12 schließt sich ein flexibler und biegeelast­ ischer Bereich 13 an, der Gelenkfunktion übernimmt. Dieser Bereich geht wiederum stetig in einen formstabilen Abschnitt 14 nahe dem unteren zylindrischen Abschnitt 10 über, wie Fig. 2 zeigt. Während der Bereich 13 im wesentlichen die Gelenkfunk­ tion übernimmt bildet der Abschnitt 14 eine Federfunktion, wel­ che den Schalt- und Schließkörper 8 in der jeweiligen Schaltstel­ lung hält. Der Abschnitt 12 hingegen ist im wesentlichen eigen­ stabil, er ist lediglich im Anschlußbereich an den zylindrischen oberen Abschnitt 9 im Querschnitt verringert, um die Schwenk­ barkeit innerhalb des Gehäuses 1 zu gewährleisten.

Die Funktion der Vorrichtung ist wie folgt: Bei Drehung des Kreiselrades in Richtung 4 nimmt der Schalt- und Schließkörper 8 die in den Figuren in durchgeschwärzter Darstellung gezeigte Stellung ein. Das zu fördernde Medium gelangt vom Außenumfang des Kreiselrades 2 entsprechend der durchgezogenen Pfeildar­ stellung längs des Schalt- und Schließkörpers 8 in den Druckstut­ zen 5. Der Schalt- und Schließkörper 8 ist dabei mit seinem form­ stabilen Abschnitt 12 den Druckstutzen 6 verschließend angestellt und durch Eigenspannung in dieser Stellung gehalten.

Wird nun das Kreiselrad 2 in Gegenrichtung 3 angetrieben, so drückt die in den Figuren mit unterbrochenem Pfeil dargestellte Strömung gegen den formstabilen Abschnitt 14 des Schalt- und Schließkörpers 8, der daraufhin zunächst die in Fig. 2 in enger Schraffur dargestellte Zwischenstellung und schließlich die in breiter Schraffur dargestellte Endstellung einnimmt, in der der formstabile Abschnitt 12 den Druckstutzen 5 absperrt und der Strömungsweg zum Druckstutzen 6 frei ist. Die entsprechenden Darstellungen in Fig. 2 verdeutlichen, daß der biegeelastische Bereich 13 im wesentlichen die Gelenkfunktion übernimmt, d. h. den Längenausgleich bei der Bewegung vollzieht, während der formstabile Abschnitt 14 die Federkraft aufbringt, die den form­ stabilen Abschnitt 12 in den jeweiligen Endstellungen in dichten­ der Anlage hält.

Bezugszeichenliste

1

- Pumpengehäuse

2

- Kreiselrad

3

- Pfeilrichtung

4

- Pfeilrichtung

5

- Druckstutzen

6

- Druckstutzen

7

- Leiteinrichtung

8

- Schalt- und Schließkörper

9

- zylindrischer Abschnitt oben

10

- zylindrischer Abschnitt unten

11

- zylindrischer Ansatz

12

- formstabiler Abschnitt

13

- biegeelastischer Bereich

14

- formstabiler Abschnitt

Claims (6)

1. Kreiselpumpe mit einem Sauganschluß und zwei Druckanschlüssen (5, 6) sowie mit einer Leiteinrichtung (7), deren Schalt- und Schließkörper (8) in Abhän­ gigkeit der Drehrichtung (3, 4) des Kreiselrades (2) den einen Druckanschluß mit dem Pumpenraum verbindet und den anderen absperrt oder umgekehrt, wobei der Schalt- und Schließkörper 8 an seinen Enden (9, 10) schwenkbar innerhalb der Pumpe (1) gelagert oder schwenkbar nahe den endseitigen Lagerstellen (9, 10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalt- und Schließkörper (8) aus zwei formstabilen Abschnitten (12, 14) besteht, welche durch einen flexiblen und biegeelastischen Bereich (13) gelenkig miteinander verbunden sind.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (12) des Schalt- und Schließkörpers (8) den Schließkörper bildet.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Abschnitt (14) des Schalt- und Schließkörpers (8) die Federfunktion übernimmt.

4. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schalt- und Schließkörper (8) einstückig aus anisotropem Materi­ al ausgebildet ist.

5. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schalt- und Schließkörper (8) in Längsrichtung zwischen seinen Lagerstellen (9, 10) eine geringere Steifigkeit aufweist als in Querrichtung dazu.

6. Schalt- und Schließkörper für eine Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalt- und Schließkörper (8) aus zwei formstabilen Abschnitten (12, 14) besteht, welche durch einen flexiblen und biegeelastischen Bereich (13) gelenkig miteinander verbunden sind.