EP0610866A1 - Kreiselpumpe mit zwei Ausgangskanälen und einem Umsteuerventil - Google Patents

Kreiselpumpe mit zwei Ausgangskanälen und einem Umsteuerventil Download PDF

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EP0610866A1 EP94101841A EP94101841A EP0610866A1 EP 0610866 A1 EP0610866 A1 EP 0610866A1 EP 94101841 A EP94101841 A EP 94101841A EP 94101841 A EP94101841 A EP 94101841A EP 0610866 A1 EP0610866 A1 EP 0610866A1
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
    • F04D15/0016—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves mixing-reversing- or deviation valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/48—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable for unidirectional fluid flow in reversible pumps
    • F04D29/486—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable for unidirectional fluid flow in reversible pumps especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump with an outlet from the pump chamber, which branches into two outlet channels, a reversing valve being arranged in the branching point, which alternately opens one outlet channel and closes the other outlet channel.
  • flap valves in double pumps which are opened or closed by the flow. It is also known that Flow direction by changing the direction of rotation of the pump. Here, high efficiency losses are accepted, since the impeller must have almost straight blades and a spiral in the pump chamber cannot be provided for both directions of rotation.
  • the object of the invention is to provide a pump with high efficiency, the reversing valve provided at both outputs can be changed over automatically by the pump.
  • the reversing valve is adjusted by the pump itself, i.e. it is sufficient to briefly change the pump pressure and / or the direction of flow of the pump in order to thereby actuate the reversing valve and then to let the pump continue to work in the same direction of delivery.
  • the short pressure drop and / or the short change in flow direction is sufficient to move the reversing valve from one position to the other, so that the delivery through the outlet channels changes in each case.
  • a centrifugal pump has a housing 1, in the pump chamber 2 of which an impeller 3 driven by an electric motor rotates.
  • the impeller 3 has an inlet 4 through which the medium to be pumped, in particular heating water, is sucked in by a suction nozzle (not shown).
  • the liquid is conveyed from the pump chamber 2 to an outlet 5 which branches into two outlet channels 6, 7.
  • a valve 9, in particular in the form of a flap valve, is arranged at the branching point 8.
  • valve actuator 10 pivoted flap
  • the valve actuator thus occupies two end positions, in the drawing the right outlet channel being closed in the right end position and the left one being open and in the left end position the left outlet channel being closed and the right one being open.
  • the reversing valve can be moved from one end position to the other end position and back again the next time. All that is required is a brief drop in pressure or a brief change in flow direction.
  • additional hydraulic, pneumatic, electrical and / or mechanical Funds provided. These can have at least one spring, in particular a spring, which ensures that the valve actuator can essentially only assume two positions or at least no middle position.
  • a spring, in particular a spring mechanism, which is connected to the valve actuator, in particular to the shaft of the valve actuator, is also particularly advantageous.
  • the means have a hydraulic cylinder which acts on the valve actuator and can be actuated by pressures in the pump and / or at the outlet / in the outlet channels.
  • FIGS. 5 and 6 show two exemplary embodiments for the flap 10 of the reversing valve.
  • the flap 10 basically pivots after the first switch-on or after a stop of the pump without prior reversal of the direction of rotation due to the flow forces acting in the direction of the arrow 11 in position I (defined basic position). Flap position II is reached when the direction of rotation is changed.
  • the flow forces of the medium, which act in the direction of arrow 12, can be used for both the flap and the locking bolt 13.
  • the flow and pressure forces can be directly or indirectly via e.g. hydraulic amplifiers act on the components listed above. Additional elements such as e.g. Springs, magnets etc. or other forces such as gravity can be used.
  • FIG. 6 A solution of how the locking bolt 13 can be prevented from releasing the locking of the flap 10 already in the flap position II is shown in FIG. 6.
  • the locking bolt head 15 is pulled through the opening 16 behind the catch 17 .
  • the wall 18 prevents the locking bolt from being able to pivot into the position 13a before reaching the flap position III.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem von der Pumpenkammer 2 ausgehenden Auslaß, der in zwei Auslaßkanäle 6, 7 verzweigt, wobei in der Abzweigstelle 8 ein Umsteuerventil 9 angeordnet ist, das abwechselnd einen Auslaßkanal öffnet und den anderen Auslaßkanal schließt, wobei bei einem Druckabfall im Auslaß auf einen Wert von etwa Null oder auf einen negativen Wert (Sog) das Umsteuerventil 9 selbsttätig umschaltet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem von der Pumpenkammer ausgehenden Auslaß, der in zwei Auslaßkanäle verzweigt, wobei in der Abzweigstelle ein Umsteuerventil angeordnet ist, das abwechselnd einen Auslaßkanal öffnet und den anderen Auslaßkanal schließt.
  • Es ist in der Heizungstechnik bekannt, durch Umsteuerventile die Strömungsrichtung zu verändern. Dies geschieht durch Umsteuerventile, die durch einen Motor, Magnet, hydraulisch oder von Hand umgestellt werden. Diese Ventile erfordern einen zusätzlichen Impuls, damit es zu einem Umschalten kommt.
  • Ferner ist es bekannt, bei Doppelpumpen Klappenventile anzuordnen, die durch die Strömung geöffnet bzw. geschlossen werden. Ferner ist es bekannt, die Strömungsrichtung durch Drehrichtungsänderung der Pumpe vorzunehmen. Hierbei werden hohe Wirkungsgradverluste in Kauf genommen, da das Laufrad nahezu gerade Schaufeln aufweisen muß und eine Spirale in der Pumpenkammer nicht für beide Drehrichtungen vorgesehen werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen, deren an beiden Ausgängen vorgesehenes Umsteuerventil selbsttätig durch die Pumpe umstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Druckabfall im Auslaß auf einen Wert von etwa Null oder auf einen negativen Wert (Sog) das Umsteuerventil selbsttätig umschaltet.
  • Bei einer solchen Pumpe wird das Umsteuerventil durch die Pumpe selber verstellt, d.h. es reicht aus, den Pumpendruck und/oder die Strömungsrichtung der Pumpe kurzzeitig zu verändern, um hierdurch das Umsteuerventil zu betätigen und danach die Pumpe in derselben Förderrichtung weiterarbeiten zu lassen. Der kurze Druckabfall und/oder die kurze Strömungsrichtungsänderung reicht aus, um das Umsteuerventil von der einen Stellung in die andere zu bringen, so daß die Förderung durch die Auslaßkanäle jeweils wechselt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in quer zur Laufradachse angeordneten Schnitten dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1:
    Den Pumpenbetrieb durch den linken Kanal bei geschlossenem rechten Kanal.
    Figur 2:
    Ein Umschalten der Klappe durch kurzzeitige Drehrichtungsänderung oder Druckabfall.
    Figur 3:
    Den Pumpenbetrieb durch den rechten Kanal bei geschlossenem linken Kanal.
    Figur 4:
    Ein Umschalten der Klappe durch kurzzeitige Drehrichtungsänderung bzw. Druckabfall.
    Figur 5:
    Ein zweites Ausführungsbeispiel für die Klappe und
    Figur 6:
    ein drittes Ausführungsbeispiel für die Klappe.
  • Eine Kreiselpumpe weist ein Gehäuse 1 auf, in dessen Pumpenkammmer 2 ein durch einen Elektromotor angetriebenes Laufrad 3 sich dreht. Das Laufrad 3 weist einen Einlaß 4 auf, durch den das zu pumpende Medium, insbesondere Heizungswasser von einem nicht dargestellten Saugstutzen angesaugt wird. Von der Pumpenkammer 2 wird die Flüssigkeit zu einem Auslaß 5 gefördert, der in zwei Auslaßkanäle 6, 7 verzweigt. An der Verzweigungsstelle 8 ist ein Ventil 9, insbesondere in Form eines Klappenventils angeordnet.
  • Das Ventilstellglied 10 (verschwenkbare Klappe) ist um eine Achse 11, insbesondere frei verschwenkbar. Das Ventilstellglied nimmt somit zwei Endstellungen ein, wobei in der Zeichnung in der rechten Endstellung der rechte Auslaßkanal verschlossen und der linke geöffnet und in der linken Endstellung der linke Auslaßkanal verschlossen und der rechte geöffnet ist.
  • Zum Verstellen des Ventilstellglieds in den beiden Endstellungen ist kein zusätzlicher Impuls von außen erforderlich, sondern allein durch eine kurzzeitige Änderung der Drehzahl des Pumpenlaufrades gelingt es, das Umsteuerventil von der einen Endstellung in die andere Endstellung und beim nächsten Mal zurück zu bewegen. Hierzu ist allein ein kurzzeitiger Druckabfall oder eine kurzzeitige Fließrichtungsänderung nötig. Um sicherzustellen, daß der Druckabfall, bzw. die Fließrichtungsänderung dazu führt, daß das Ventilstellglied nicht nur von der einen Endlage in eine Mittelstellung gelangt, sondern zumindest ein Stück darüberhinaus in Richtung der zweiten Endlage, sind zusätzliche hydraulische, pneumatische, elektrische und/oder mechanische Mittel vorgesehen. Diese können zumindest eine Feder, insbesondere eine Sprungfeder aufweisen, die dafür sorgt, daß das Ventilstellglied im wesentlichen nur zwei Stellungen einnehmen kann oder zumindest keine Mittelstellung. Besonders vorteilhaft ist auch eine Sprungfeder insbesondere ein Sprungwerk, das am Ventilstellglied, insbesondere an der Welle des Ventilstellglieds angeschlossen ist.
  • Eine weitere Alternative besteht darin, daß die Mittel einen hydraulischen Zylinder aufweisen, der das Ventilstellglied beaufschlagt und durch Drücke in der Pumpe und/oder am Auslaß/in den Auslaßkanälen betätigbar ist.
  • Zwei Ausführungsbeispiele für die Klappe 10 des Umsteuerventils zeigen die Figuren 5 und 6.
  • Die Klappe 10 schwenkt grundsätzlich nach dem erstmaligen Einschalten oder nach einem Stop der Pumpe, ohne vorheriger Drehrichtungsumkehr aufgrund der in die Richtung des Pfeiles 11 wirkenden Strömungskräfte in die Stellung I (definierte Grunstellung). Die Klappenstellung II wird erreicht, wenn ein Drehrichtungswechsel durchgeführt wird. Hierbei können sowohl für die Klappe, als auch für den Sperriegel 13 die Strömungskräfte des Mediums genutzt werden, welche in Richtung des Pfeiles 12 wirken.
  • Damit die Klappe 10 beim Wechsel in die Normaldrehrichtung der Pumpe nicht in die Stellung I schwenkt, erfolgt eine Verriegelung über den Sperriegel 13. Anschließend wird die Pumpe gestoppt und in die Normaldrehrichtung geschaltet. Erst wenn die Druckkräfte 14 größer werden als die Strömungskräfte mit der Wirkrichtung des Pfeiles 11 und die Klappe in die Stellung III schwenkt, wird der Sperriegel 13 freigegeben und kann in die Stellung 15 schwenken. Nach einem nochmaligen Ausschalten der Pumpe und einem Wiedereinschalten überwiegen am Anfang die Strömungskräfte und die Klappe wird in die definierte Grundstellung schwenken.
  • Die Strömungs- und Druckkräfte können hierbei direkt oder auch indirekt über z.B. hydraulische Verstärker auf die oben angeführten Komponenten einwirken. Auch können zur Unterstützung zusätzliche Elemente wie z.B. Federn, Magnete etc. oder andere Kräfte wie z.B. die Gravitation eingesetzt werden.
  • Eine Lösung, wie der Sperriegel 13 daran gehindert werden kann, die Verriegelung der Klappe 10 bereits in der Klappenstellung II freizugeben, zeigt Figur 6. Beim Einschwenken der Klappe 10 in die Stellung II wird der Sperriegelkopf 15 durch die Öffnung 16 hinter den Schnapper 17 gezogen. Die Wand 18 verhindert, daß der Sperriegel vor dem Erreichen der Klappenposition III in die Position 13a schwenken kann.

Claims (9)

  1. Kreiselpumpe mit einem von der Pumpenkammer (2) ausgehenden Auslaß, der in zwei Auslaßkanäle (6, 7) verzweigt, wobei in der Abzweigstelle (8) ein Umsteuerventil (9) angeordnet ist, das abwechselnd einen Auslaßkanal öffnet und den anderen Auslaßkanal schließt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Druckabfall im Auslaß auf einen Wert von etwa Null oder auf einen negativen Wert (Sog) das Umsteuerventil (9) selbsttätig umschaltet.
  2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilstellglied (10) des Umsteuerventils (9), insbesondere eine Klappe (10) durch den Druckabfall aus der ersten verschließenden Endlage in die zweite verschließende Endlage bewegbar ist.
  3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilstellglied (10) des Umsteuerventils (9), insbesondere eine Klappe durch den Druckabfall aus der einen verschließenden Endlage in eine Stellung gelangt, in der es bei ausschließender Druckerhöhung in die zweite verschließende Endlage bewegbar ist.
  4. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Druckabfall, insbesondere Stillstand der Pumpe und danach wieder Anlaufen der Pumpe in der Hauptdrehrichtung das Ventilstellglied, insbesondere die Klappe (10) stets dieselbe Stellung einnimmt, in der immer derselbe Auslaßkanal verschlossen ist.
  5. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (3) der Pumpe die überwiegende Zeit stets in derselben Hauptdrehrichtung läuft und zum Umschalten des Umsteuerventils (9) das Laufrad kurzzeitig in entgegengesetzter Richtung dreht.
  6. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hydraulische, pneumatische, elektrische und/oder mechanische Mittel vorgesehen sind, die bei dem Druckabfall das Ventilstellglied (10) zumindest soweit über eine mittlere Lage hinweg in Richtung der anderen Endlage bewegen, daß das Ventilstellglied durch den neuen hydraulischen Druck der Pumpe in die andere Endlage bewegbar ist.
  7. Kreiselpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine Feder insbesondere eine Sprungfeder aufweisen.
  8. Kreiselpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel ein Sprungwerk aufweisen.
  9. Kreiselpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einen hydraulischen Zylinder aufweisen, der das Ventilstellgleid beaufschlagt und durch Drücke in der Pumpe und/oder am Auslaß/in den Auslaßkanälen betätigbar ist.
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