EP2740939A2 - Method for preventing dry operation and calcification in boilers and the pump design for the same - Google Patents
Method for preventing dry operation and calcification in boilers and the pump design for the same Download PDFInfo
- Publication number
- EP2740939A2 EP2740939A2 EP13194470.4A EP13194470A EP2740939A2 EP 2740939 A2 EP2740939 A2 EP 2740939A2 EP 13194470 A EP13194470 A EP 13194470A EP 2740939 A2 EP2740939 A2 EP 2740939A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- pump
- cooling
- rotor
- thermoelectric cooler
- space
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
-
- 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
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
- F04D29/5806—Cooling the drive system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Heizgeräte. Die Erfindung betrifft eine Kombipumpe, die ein Selbstkühlsystem enthält, das auch aufbereitetes Kühlwasser beinhalten kann, um eine Kombitherme zu erhalten, die dem Trockenbetrieb, der insbesondere für die Überhitzung der Pumpe verantwortlich ist, und der Verkalkung der Innenseite der Pumpe vorbeugt. Die Erfindung beschreibt außerdem ein Verfahren zur Vorbeugung des betreffenden Trockenbetriebs und der Verkalkung.The present invention relates to heaters. The invention relates to a combined pump, which includes a self-cooling system, which may also include treated cooling water to obtain a combitherme, which prevents the dry operation, which is responsible in particular for the overheating of the pump, and the calcification of the inside of the pump. The invention also describes a method for preventing the respective dry operation and the calcification.
Wie bekannt ist, befinden sich in einem herkömmlichen Heizsystem mit Kombitherme zwei grundlegende Wasseraufheizkreisläufe. Der Erste wird als "Zentralheizkreislauf (CH)" bezeichnet und erhitzt das Wasser in den Heizkörpern im Haus/in der Wohnung des Anwenders. Der Zweite ist der "Brauchwasserkreislauf (DHW)", der für die Erhitzung des Brauchwassers sorgt, um den Warmwasserbedarf des Anwenders zu decken (d.h. wenn der Wasserhahn aufgedreht wird).As is known, in a conventional combined heating and heating system two basic water heating circuits are provided. The first one is called "central heating circuit (CH)" and heats the water in the radiators in the house / apartment of the user. The second is the "Domestic Hot Water Circuit (DHW)", which provides domestic hot water to meet the user's hot water demand (i.e., when the faucet is turned on).
Dieser Umstand führt zu einer Beschädigung der Pumpenelektronik, denn die Pumpe arbeitet weiter (das Pumpenlaufrad dreht sich weiter), so als ob zu zirkulierendes Wasser vorhanden ist (ein Teil des Zirkulationswassers wird zur Selbstkühlung der Pumpe verwendet). In der Literatur wird dieses Problem als "Trockenbetrieb" bezeichnet. Da kein Wasser vorhanden ist, überhitzt die Pumpe in kurzer Zeit und brennt durch, weil die elektronische Karte das Kühlsystem der Pumpe nicht in Betrieb setzen kann.This will damage the pump electronics as the pump continues to operate (the pump impeller continues to rotate) as if there were water to circulate (some of the circulation water is used to self-cool the pump). In the literature this problem is called "dry operation". There no Water is present, the pump overheats in a short time and burns because the electronic card can not put the cooling system of the pump in operation.
Im Hinblick auf dieses Problem ist die Feststellung des Trockenbetriebs ein wichtiger Entwurfsparameter, der in der Entwurfsphase einer Kombitherme berücksichtigt werden muss. Auf diese Weise könnte, sobald der Trockenbetrieb bemerkt wird, der Strom der Pumpe mittels der elektronischen Karte abgeschaltet und einer Störung der Pumpenelektronik vorgebeugt werden. Die Pumpe könnte weiter arbeiten, sobald wieder Wasser in den CH-Kreislauf gefüllt wird (z.B. wenn der Druck des CH-Kreislaufes den Schwellenwert überschreitet). Wenn die Pumpe defekt ist - durchbrennt -, muss sie erneuert werden, was die Servicekosten erhöht und die Kundenzufriedenheit mindert.In view of this problem, the determination of dry operation is an important design parameter that must be considered in the design phase of a combined heat and power plant. In this way, as soon as the dry operation is noticed, the power of the pump could be switched off by means of the electronic board and a disturbance of the pump electronics prevented. The pump could continue working as soon as water is returned to the CH circuit (e.g., when the pressure of the CH circuit exceeds the threshold). If the pump is defective - burns through - it must be renewed, which increases service costs and reduces customer satisfaction.
Bei dem gegenwärtigen Stand der Technik werden zwei Präventivverfahren angewandt, um diesem Problem vorzubeugen:
- Verfahren 1: An eine geeignete Stelle des CH-Kreislaufes wird ein "Drucksensor" angeordnet. Wenn kein Wasserdruck festgestellt wird, wird die Pumpe abgeschaltet. Auf diese Weise wird die Sicherheit der Pumpe gewährleistet, ohne dass die elektronische Karte der Pumpe durchbrennt. Dieser Sensor kann an die Steuereinheit der Kombitherme ein Signal schicken, wenn der
geschlossene Systemdruck 0,5 bar beträgt. Dieser Sensor bedeutet jedoch Zusatzkosten in Höhe von ca. 2,5-3,0 €. - Verfahren 2: Die herkömmlichen Pumpen, die in der Heizindustrie verwendet werden, sind neuerdings insbesondere bei Kombithermen mit einer automatischen Geschwindigkeitsregelung ausgestattet. Dieses Regelverfahren ist im Allgemeinen die Pulsbreitenmodulation (PWM). Die PWM wird heutzutage am häufigsten zur Regelung der Geschwindigkeit von DC-Motoren und bei Leistungsquellen eingesetzt. Bei Leistungsquellen regelt diese Technik die Ausgangspannungen. Folglich sind sie viel effektiver und kleiner als Transformatoren, um Starkstrom und Niederspannung zu erhalten.
- Method 1: A "pressure sensor" is placed at a suitable location on the CH circuit. If no water pressure is detected, the pump is switched off. In this way, the safety of the pump is ensured without the electronic card of the pump burns. This sensor can send a signal to the control unit of the combi boiler if the closed system pressure is 0.5 bar. However, this sensor means additional costs of about 2.5-3.0 €.
- Method 2: The conventional pumps used in the heating industry have recently been equipped with automatic speed control, particularly in combi steamers. This control method is generally pulse width modulation (PWM). The PWM is most commonly used today to control the speed of DC motors and power sources. For power sources, this technique controls the output voltages. As a result, they are much more effective and smaller than transformers to obtain high voltage and low voltage.
Heutzutage gibt es in der Heizindustrie 2 Arten von Pumpen mit Modulation (mit Geschwindigkeitsregelung).
- Einfachwirkende Pumpe: Diese Pumpe wird durch die von der Heizgerätsteuereinheit gesendeten PWM-Signale gesteuert. Sie kann kein Rücksignal senden, das die Durchflussmenge (Wassermenge) anzeigt, die durch die Pumpe fließt. Daher ist es eine offene Kreislaufregelung.
- Doppeltwirkende Pumpe: Diese Pumpe wird durch die von der Heizgerätsteuereinheit gesendeten PWM-Signale gesteuert. Sie kann ein Rücksignal senden, das die Durchflussrate berechnet, die durch die Pumpe fließt. Das Heizgerät leitet diesem Rücksignal entsprechend das Signal zur Pumpe, das für die optimale Wassermenge erforderlich ist, die das Gerät benötigt. Dies wird auch eine geschlossene Kreislaufregelung genannt. Damit die genannte Pumpe ein PWM-Rücksignal senden kann, informiert die doppeltwirkende Pumpe die Kombitherme, sobald kein Durchfluss (Wasser) stattfindet. Im Zusammenhang damit erkennt die Pumpe anhand der Wassermenge, wenn im CH-Kreislauf kein Wasser vorhanden ist, und sorgt dafür, dass die Kombitherme-Steuerkarte die Pumpe abschaltet. Diese Pumpe ist teurer als eine einfachwirkende Pumpe, denn in der Pumpensteuerkarte befinden sich zusätzliche Elektronikteile, wie ein Hall-Sensor, der die Anzahl der Umdrehungen (RPM) des Pumpenlaufrads erkennt.
- Single acting pump: This pump is controlled by the PWM signals sent from the heater control unit. It can not send a return signal indicating the flow rate (amount of water) flowing through the pump. Therefore, it is an open loop control.
- Double Acting Pump: This pump is controlled by the PWM signals sent from the heater control unit. It can send a return signal that calculates the flow rate that flows through the pump. The heater will, in response to this return signal, send the signal to the pump required for the optimum amount of water the unit requires. This is also called a closed loop control. In order for the named pump to send a PWM return signal, the double acting pump informs the combi boiler when no flow (water) occurs. Related to this, if there is no water in the CH loop, the pump will detect by the amount of water and will cause the combi boiler control board to shut off the pump. This pump is more expensive than a single-acting pump because the pump control board has additional electronics such as a Hall sensor that detects the number of revolutions (RPM) of the pump impeller.
Die beiden Lösungsverfahren, die vorstehend zur Vorbeugung des Trockenbetriebs angewandt werden, bezwecken im Hinblick auf die Feststellung, dass im CH-Kreislauf kein Wasser vorhanden ist, die Abschaltung des Stroms der Pumpe.The two methods of solution used above to prevent dry operation are to shut off the flow of the pump to determine that there is no water in the CH circuit.
Die anderen Lösungen und betreffenden Anmeldungen, die diesbezüglich entwickelt wurden, werden nachstehend erläutert.The other solutions and related applications developed in this regard are explained below.
Die Anmeldung für die Elektronik der bekannten Kühlpumpe ließ sich die Grundfos Pump Manufacturer Company mit der Dokumentidentifikationsnummer
Eine andere Pumpenkühlungserfindung ließ sich Grundfos mit der Dokumentidentifikationsnummer
Eine andere Pumpenkühlungserfindung ließ sich Grundfos mit der Dokumentidentifikationsnummer
Keines der vorstehend genannten Patente verwendet thermoelektrische Kühler (TEC), die Gegenstand dieser Beschreibung und grundlegend für die Erfindung sind. Die erfindungsgemäße Pumpe bietet die folgenden Vorteile:
- Anstatt festzustellen, dass kein Wasser vorhanden ist, und die Pumpe abzuschalten, wird durch ein neues Konzept verhindert, dass die Pumpenelektronik im Trockenbetrieb durchbrennt.
- Es ist keine zusätzliche Ausrüstung nötig, um festzustellen, dass in der Kombitherme kein Wasser vorhanden ist. Es muss kein Drucksensor oder eine funktionellere Pumpe eingesetzt werden, die dem Heizgerät mitteilen, dass kein Wasser im Kreislauf vorhanden ist.
- Der größte Vorteil ist jedoch, dass es in der Pumpe keine kontinuierliche zweite Wasserzirkulation zur Kühlung der Elektronikbauteile gibt. Die kontinuierliche Wasserzirkulation führt aufgrund der Schmutz- oder Kalkablagerungen im Wasser zur Verstopfung der Kühlkanäle und verhindert aus diesem Grund den Kühlvorgang.
- Instead of determining that there is no water and switching off the pump, a new concept prevents the pump electronics from burning out in dry operation.
- No additional equipment is needed to determine that there is no water in the Kombitherme. There is no need to use a pressure sensor or a more functional pump to tell the heater that there is no water in the circuit.
- The biggest advantage, however, is that there is no continuous second water circulation in the pump for cooling the electronic components. The continuous circulation of water leads to blockage of the cooling channels due to dirt or calcium deposits in the water and therefore prevents the cooling process.
Um alle oben stehenden Ziele zu realisieren und die Nachteile des gegenwärtigen Standes der Technik zu beseitigen, wurde eine Kombithermenpumpe entwickelt, die ein Selbstkühlsystem vorsieht oder außer diesem Kühlsystem behandeltes Kühlwasser (entkalkt) enthält, das während der Herstellung in dieses System gefüllt wurde.In order to achieve all of the above objects and overcome the drawbacks of the current state of the art, a combination dehumidifier pump has been developed which incorporates a self-cooling system or contains cooling water (descaled) treated with this cooling system which has been filled into this system during manufacture.
Die Erfindung betrifft Heizgeräte, insbesondere Kombithermen, die sich im Haus/in der Wohnung des Anwenders befinden.The invention relates to heaters, especially combi thermals, which are located in the house / in the home of the user.
Der Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der Nachteile der bekannten Technik. Die Ausführungen des gegenwärtigen Standes der Technik haben den Zweck, den Trockenbetrieb festzustellen und das Durchbrennen der Pumpe zu verhindern. Bei dem genannten Trockenbetrieb überhitzt die Pumpe in kurzer Zeit und brennt durch, weil die elektronische Karte der Pumpe das Kühlsystem der Pumpe nicht in Betrieb setzen kann. Bei den erfindungsgemäßen Pumpenausführungen wird jedoch der Wassermangel, der der Grund für den Trockenbetrieb der Pumpe ist, durch den geänderten Pumpenentwurf vollständig aufgehoben.The purpose of the invention is to eliminate the disadvantages of the known art. The embodiments of the current state of the art have the purpose to determine the dry operation and to prevent the blowing of the pump. In the aforementioned dry operation, the pump overheats in a short time and burns through, because the electronic card of the pump can not put the cooling system of the pump in operation. In the pump embodiments according to the invention, however, the lack of water, which is the reason for the dry operation of the pump, completely canceled by the modified pump design.
Bei Ausführung 1 kann dem Trockenbetrieb vorgebeugt werden, indem ein thermoelektrischer Kühler verwendet wird, und ein Algorithmus auf der Grundlage der Umdrehungszahl des Pumpenlaufrads eingestellt wird, um den Nutzungsgrad des genannten Kühlgerätes zu steuern. Auf diese Weise ist der Stromverbrauch wirtschaftlicher. Diese Ausführung ermöglicht die Verwendung einer flexibleren Versorgungsspannung zwischen 0 V und 24 V, anstatt den Schalter am thermoelektrischen Kühler mit einer konstanten Spannung zu beaufschlagen.In Embodiment 1, the dry operation can be prevented by using a thermoelectric cooler, and an algorithm based on the number of revolutions of the pump impeller is set to control the degree of utilization of said refrigerator. In this way, the power consumption is more economical. This design allows the use of a more flexible supply voltage between 0 V and 24 V instead of applying a constant voltage to the switch on the thermoelectric cooler.
Ausführung 2 bietet außerdem eine Lösung zur Beseitigung einer anderen Kundenbeschwerde (Kalkablagerung) hinsichtlich der Pumpe. Bei dieser Ausführung besitzt die Erfindung auf der Grundlage des in Ausführung 1 erläuterten thermoelektrischen Kühlers im Vergleich zum bekannten Verfahren der Technik, das in der Industrie zur Vorbeugung des Trockenbetriebs verwendet wird, zusätzliche Vorteile.
Die Kalkablagerung ist eine harte, schmutzig weiße, kreidefarbene Ablagerung in Wassererhitzern, Warmwasserboilern und infolge mangelhafter Wartung in Warmwasser-Zentralheizungen. Darüber hinaus ist eine ähnliche Ablagerung oft auf der Innenseite von alten Rohren, in denen das "harte Wasser" verdampft, und auf sonstigen Oberflächen vorhanden. Außer dem unschönen Aussehen und der schwierigen Reinigung stört der Kalk den Betrieb des Systems und beschädigt verschiedene Komponenten.Limescale is a hard, dirty white, chalk-colored deposit in water heaters, hot water boilers and as a result of poor maintenance in hot water central heating systems. In addition, a similar deposit is often present on the inside of old pipes, where the "hard water" evaporates, and on other surfaces. Besides the unsightly appearance and difficult cleaning, the lime interferes with the operation of the system and damages various components.
Da das Kühlwasser im Rotorgehäuse eine höhere Temperatur als 55 °C - 56 °C, d.h. die Temperatur, bei der sich die "Kalkablagerung" bildet, erreichen kann, tritt das Verkalkungsproblem in einigen Fällen in Abhängigkeit von der Härte des Wassers des CH-Kreislaufes auf. Der Kalk lagert sich unter geeigneten Bedingungen im Rotorgehäuse der Pumpe ab und der Kunde beschwert sich über eine verstopfte oder über eine zu laute Pumpe.Since the cooling water in the rotor housing can reach a temperature higher than 55 ° C - 56 ° C, ie the temperature at which the "calcification" forms, the calcification problem in some cases depends on the hardness of the water of the CH cycle on. The lime deposits under suitable conditions in the rotor housing of the Pump off and the customer complains about a clogged or too loud a pump.
Die oben stehenden Probleme werden erfindungsgemäß mittels Anspruch 1 und den damit verbundenen Ansprüchen gelöst. Die Ausführungen, die den Vorteil bieten, werden in den anderen betreffenden Ansprüchen beschrieben.The above problems are solved according to the invention by claim 1 and the claims associated therewith. The embodiments that provide the benefit are described in the other claims.
Die Erfindung ist eine Zirkulationspumpe, die einen Rotor, einen mit dem Rotor verbundenen Schaft, ein mit dem genannten Schaft verbundenes Laufrad, ein Rotorgehäuse, einen Kühlraum zwischen dem genannten Rotor und Rotorgehäuse, einen Stator, der das genannte Rotorgehäuse umschließt, und eine mit dem genannten Stator verbundene Steuerbox enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Pumpe
- in dem genannten Raum ein zwischen dem Rotor und Schaft angeordnetes Dichtelement enthält, das die in den Raum gefüllte Flüssigkeit einschließt, und
- auf der gegenüberliegenden Seite des Dichtelements einen thermoelektrischen Kühler enthält, der auf der anderen Seite des Rotors angeordnet ist,
- in the said space contains a sealing element disposed between the rotor and shaft, which encloses the liquid filled in the space, and
- on the opposite side of the sealing element contains a thermoelectric cooler, which is arranged on the other side of the rotor,
Die erfindungsgemäße Zirkulationspumpe enthält bei einer alternativen Ausführung mindestens einen Nasstemperatursensor, der mit dem genannten thermoelektrischen Kühler verbunden in dem Raum angeordnet ist.The circulation pump according to the invention comprises, in an alternative embodiment, at least one wet-temperature sensor, which is arranged connected to said thermoelectric cooler in the room.
Die erfindungsgemäße Zirkulationspumpe enthält bei einer alternativen Ausführung einen Schaftkanal, der in dem genannten Schaft angeordnet ist, um das Kühlmittel in den genannten Kühlraum zu leiten.The circulation pump according to the invention in an alternative embodiment includes a shaft channel disposed in said shaft for directing the coolant into said cooling space.
Die erfindungsgemäße Zirkulationspumpe enthält bei einer anderen alternativen Ausführung ein Steuerventil, das im Schaftkanal mit dem Dichtelement verbunden angeordnet ist und nur den Einwegefluss der Kühlflüssigkeit in Richtung Kühlraum erlaubt.The circulation pump according to the invention in another alternative embodiment includes a control valve which is arranged in the shaft channel connected to the sealing element and only allows the one-way flow of the cooling liquid in the direction of the refrigerator.
Die erfindungsgemäße Zirkulationspumpe enthält bei einer anderen alternativen Ausführung eine Befüllöffnung, die auf der Seite des thermoelektrischen Kühlers angeordnet ist, um die Kühlflüssigkeit in den Kühlraum zu füllen.In another alternative embodiment, the circulation pump according to the invention comprises a filling opening which is arranged on the side of the thermoelectric cooler in order to fill the cooling liquid into the cooling space.
Die Kühlflüssigkeit, die bei der erfindungsgemäßen Pumpe verwendet wird, kann sowohl irgendein kaltes Wasser als auch behandeltes Wasser sein, das von den Ionen gereinigt ist, die die Verkalkung verursachen.The cooling liquid used in the pump according to the invention may be any cold water as well as treated water purified from the ions causing the calcification.
Die Erfindung ist ein Selbstkühlverfahren, das zur Vorbeugung des Trockenbetriebs der Zirkulationspumpe entwickelt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Verfahrensschritte enthält:
- Einfüllen der Kühlflüssigkeit in den Kühlraum, der den Rotor umgibt, sodass sie nicht wieder zurückfließen kann,
- Zirkulierung der in den Kühlraum gefüllten Kühlflüssigkeit im Kühlraum und Entziehung der in den Pumpenkomponenten befindlichen überschüssigen Wärme,
- Abkühlung der durch die Wärme, die sie den Pumpenkomponenten entzogen hat, überhitzten Kühlflüssigkeit auf der Kontaktfläche des thermoelektrischen Kühlers,
- Fortsetzung dieses Wärmeaustauschkreislaufes, solange die Pumpe in Betrieb ist, weil es für die Kühlflüssigkeit keinen Weg nach draußen gibt.
- Filling the cooling liquid into the cold room, which surrounds the rotor, so that it can not flow back,
- Circulation of the cooling liquid filled in the cold room in the cold room and removal of the excess heat in the pump components,
- Cooling the superheated coolant on the contact surface of the thermoelectric cooler due to the heat removed from the pump components
- Continue this heat exchange cycle while the pump is operating because there is no way out for the coolant.
Der thermoelektrische Kühler, der bei den oben stehenden Ausführungen verwendet wird, arbeitet mit der Nutzungsgradlogik und enthält einen Algorithmus, der den Nutzungsgrad regelt.The thermoelectric cooler used in the above embodiments works with the utility logic and includes an algorithm that controls the degree of utilization.
Die Erfindung ist außerdem eine Kombitherme, die die oben stehenden Ausführungen enthält und/oder eine Zirkulationspumpe vorsieht, die das Verfahren anwendet.The invention is also a combination heater incorporating the above embodiments and / or providing a circulation pump employing the method.
Die strukturellen und charakteristischen Eigenschaften und alle Vorteile der Erfindung gehen aus den unten stehenden Figuren und der detaillierten Beschreibung hervor, in der auf diese Figuren verwiesen wird. Aus diesem Grund muss die Bewertung unter Berücksichtigung dieser Figuren und der detaillierten Beschreibung erfolgen.
-
Figur 1 ist die schematische Darstellung des Entwurfs bei einer Ausführung der erfindungsgemäßen Pumpe und des Verfahrens zur Vorbeugung des Trockenbetriebs. -
ist die schematische Darstellung des Entwurfs bei einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Pumpe und des Verfahrens zur Vorbeugung der Verkalkung.Figur 2 -
Figur 3 A, B und C stellt die unterschiedlichen Ansichten des thermoelektrischen Kühlers dar, der bei der erfindungsgemäßen Pumpe verwendet wird. -
stellt einen exemplarischen Nutzungsgrad dar, der das On-Off-Verhalten der vorhandenen thermoelektrischen Kühler darlegt.Figur 4 -
stellt den Nasstemperatursensor dar, der den inFigur 5 dargestellten Nutzungsgrad beeinflusst.Figur 4 -
zeigt ein allgemeines Schema der Wasserkreisläufe der Kombitherme.Figur 6 -
ist die schematische Darstellung der Entstehung des Trockenbetriebs in den vorhandenen Pumpen.Figur 7 -
Figur 8 A und B zeigt die Außenansicht der Pumpe in .Figur 7 -
stellt die demontierten Bauteile der Pumpe inFigur 9 dar.Figur 7
-
FIG. 1 is the schematic representation of the design in an embodiment of the pump according to the invention and the method for the prevention of dry operation. -
FIG. 2 is the schematic representation of the design in another embodiment of the pump according to the invention and the method for the prevention of calcification. -
Figure 3 A, B and C. illustrates the different views of the thermoelectric cooler used in the pump according to the invention. -
FIG. 4 represents an exemplary degree of utilization that demonstrates the on-off behavior of existing thermoelectric coolers. -
FIG. 5 represents the wet-temperature sensor, which corresponds to the inFIG. 4 utilization ratio. -
FIG. 6 shows a general scheme of the water cycles of Kombitherme. -
FIG. 7 is the schematic representation of the emergence of dry operation in the existing pumps. -
Figure 8 A and B shows the outside view of the pump inFIG. 7 , -
FIG. 9 puts the dismantled components of the pump inFIG. 7 represents.
Die Erfindung betrifft Heizgeräte, insbesondere Kombithermen, die sich im Haus/in der Wohnung des Anwenders befinden. Vor der Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird die Struktur und Arbeitsweise der bekannten Pumpen dargelegt, die bei Bosch verwendet werden.The invention relates to heaters, especially combi thermals, which are located in the house / in the home of the user. Before explaining the present invention, the structure and operation of the known pumps used in Bosch will be set forth.
Wie zu erkennen ist, kommt es zwangsläufig zum Trockenbetrieb der Pumpe (2), wenn im System kein Wasser vorhanden ist. Um dies zu verhindern, wurden 2 Ausführungen entwickelt, die unten erläutert werden.As can be seen, dry operation of the pump (2) inevitably occurs when there is no water in the system. To prevent this, two versions have been developed, which are explained below.
Ausführung 1: Bei dieser grundlegenden Ausführung der Erfindung in
- Das Wasser (11) wird über den Schaft (4) kanal (4.1) in den gleichen Raum (25) gefüllt, der den Rotor (5) umgibt, um die Pumpen (2) komponenten zu kühlen. Im Gegensatz zum Stand der Technik wurde hier der Schaft (4) anders konstruiert und am Eingangskanal (4.1) ein Steuerventil (20) angeordnet, das nur den Einwegefluss erlaubt.
- Unter Verwendung des Dichtelements (22) (Membran) wird das eingefüllte Wasser (11) in einem Raum (25) eingeschlossen, um eine Art Kühlbecken zu erhalten. Der Rotor (5) muss sich hier vollständig im Wasserbecken befinden.
Das in diesem Becken befindliche Wasser (11) wird ununterbrochen zur Kühlung der kritischen Komponenten der Pumpe (2) verwendet. Der mit Wasser (11) gefüllte Kühlraum (25) ist hier ein geschlossener Raum und erlaubt dem Wasser nicht, hinauszufließen (mithilfe eines Steuerventils, wie zuvor beschrieben). - Während sich der Rotor (5) dreht, erwärmt sich dieses Wasser (11) nach einiger Zeit, indem es den in der Umgebung befindlichen Komponenten die überschüssige Wärme entzieht. Aus diesem Grund muss dieser geschlossene Wasserraum (25) kontinuierlich gekühlt werden. Zu diesem Zweck wird, wie in
Fig. 1 dargestellt, ein thermoelektrischer Kühler (23) (TEC oder Peltier) eingesetzt.
- The water (11) is filled via the shaft (4) channel (4.1) in the same space (25) surrounding the rotor (5) to cool the pump (2) components. In contrast to the prior art here, the shaft (4) was designed differently and the inlet channel (4.1) a control valve (20) is arranged, which allows only the one-way flow.
- Using the sealing member (22) (membrane), the filled water (11) is enclosed in a space (25) to obtain a kind of cooling pool. The rotor (5) must be completely in the water basin here.
The water (11) in this tank is used continuously to cool the critical components of the pump (2). The filled with water (11) Refrigerator (25) is here a closed room and does not allow the water to flow out (using a control valve as described above). - As the rotor (5) rotates, this water (11) heats up after some time by removing excess heat from the components in the environment. For this reason, this closed water space (25) must be cooled continuously. For this purpose, as in
Fig. 1 shown, a thermoelectric cooler (23) (TEC or Peltier) used.
Bei der thermoelektrischen Kühlung wird der Peltier-Effekt eingesetzt, um zwischen der Verbindungsstelle von zwei unterschiedlichen Materialarten einen Wärmefluss (Austausch) zu erzeugen. Ein Peltier-Kühl-/Heizgerät oder eine thermoelektrische Wärmepumpe ist eine im Festkörperzustand wirksame Wärmepumpe, die in Abhängigkeit von der Stromrichtung die Wärme von der einen Geräteseite auf die andere Seite transportiert, indem sie elektrische Energie verbraucht. Diese Art von Gerät wird auch als Peltier-Gerät, Peltier-Wärmepumpe, Festkörper-Kühler oder thermoelektrischer Kühler (TEC- thermoelectric cooler) bezeichnet. Auch wenn diese Geräte in der Praxis hauptsächlich zum Kühlen eingesetzt werden, können sie auch zum Heizen verwendet werden. Das Peltier-Gerät kann außerdem auch als Temperaturregelgerät verwendet werden, das heizt oder kühlt.In thermoelectric cooling, the Peltier effect is used to create a heat flow (exchange) between the junction of two different types of material. A Peltier cooling / heating device or a thermoelectric heat pump is a solid-state effective heat pump, which transports the heat from one side of the device to the other side depending on the current direction by consuming electrical energy. This type of device is also referred to as a Peltier device, Peltier heat pump, solid state cooler or thermoelectric cooler (TEC). Although these devices are mainly used for cooling in practice, they can also be used for heating. The Peltier device can also be used as a temperature control device that heats or cools.
Bei dieser Ausführung wird die wasserseitige Oberfläche des thermoelektrischen Kühlers (23) permanent gekühlt, um das Kühlwasser zu kühlen. Die Temperaturschutzgrenze einer Pumpe liegt im Allgemeinen bei 95 °C. Das heißt, Ziel ist es, die Pumpenkomponenten unter Ausnutzung der kalten Oberfläche des thermoelektrischen Kühlers (23) (beim gegenwärtigen Stand der Technik) von 15 °C unter dieser Grenztemperatur zu halten.In this embodiment, the water-side surface of the thermoelectric cooler (23) is permanently cooled to cool the cooling water. The temperature protection limit of a pump is generally 95 ° C. That is, the aim is to keep the pump components below this limit temperature by utilizing the cold surface of the thermoelectric cooler (23) (in the current state of the art) of 15 ° C.
Wie oben beschrieben, sind Peltier-Geräte gewissermaßen Wärmepumpen mit zwei Seiten, d.h. einer heißen und einer kalten Seite. Wenn eine Spannung (ca. 12 V) angelegt wird, wird die Wärme "auf wundersame Weise" über den Halbleiterkontakt von der heißen zur kalten Seite gepumpt.As described above, Peltier devices are in a sense heat pumps with two sides, i. a hot and a cold side. When a voltage (about 12 V) is applied, the heat is "miraculously" pumped via the semiconductor contact from the hot to the cold side.
Anstatt den thermoelektrischen Kühler (23) permanent mit Energie zu beaufschlagen ist die Verwendung der Nutzungsgradlogik (On und Off) (zwecks Energieersparnis) vernünftiger, weil die kalte Seite des thermoelektrischen Kühlers (23) ausreichend kalt sein muss, um die Wassertemperatur unter den Klassengrenzen zu halten. Zum besseren Verständnis dieses Sachverhalts ist in
Für den Stromzyklus des thermoelektrischen Kühlers (23) (zwecks Gewährleistung des On-Off-Verhaltens) ist zum Messen der Wassertemperatur ein Nasstemperatursensor (21) nötig (wie in
Bei einer Ausführung, die keinen Nasstemperatursensor (21) verwendet, kann der Stromzyklus des thermoelektrischen Kühlers (23) unter Berücksichtigung der Bedingungen eingestellt werden, unter denen sich die Pumpe maximal erhitzen kann. Da in diesem Fall keine Temperaturangaben vorhanden sind, wird dem Trockenbetrieb vorgebeugt, indem der Strom des thermoelektrischen Kühlers (23) so eingestellt wird, als ob eine Umgebung mit maximaler Wassermenge und überhitzten Pumpenkomponenten vorhanden ist.In an embodiment that does not use a wet temperature sensor (21), the current cycle of the thermoelectric cooler (23) can be set in consideration of the conditions under which the pump can be heated to the maximum. Since there are no temperature indications in this case, the dry operation is prevented by adjusting the flow of the thermoelectric cooler (23) as if there is an environment of maximum water and overheated pump components.
Ausführung 2: Diese Ausführung bietet außerdem eine Lösung zur Beseitigung einer anderen Kundenbeschwerde (Kalkablagerung) hinsichtlich der Pumpe. Diese Erfindung basiert auf Ausführung 1 und besitzt zusätzliche Entwicklungen/Modifikationen. Version 2: This version also provides a solution to eliminate another customer complaint (limescale) regarding the pump. This invention is based on Embodiment 1 and has additional developments / modifications.
- 1) Im Vergleich zu Ausführung 1 wurde die Art der Befüllung des Rotorgehäuses (6) mit Wasser, wie in
, verändert. Demzufolge wurde der Kanal (4.1) im Schaft (4) entfernt und stattdessen auf der Seite, auf der der thermoelektrische Kühler (23) angeordnet ist, eine Befüllöffnung (24) angeordnet.Figur 2 - 2) Anstatt den Raum (25), den das Rotorgehäuse (6) bildet, mit gewöhnlichem Brauchwasser (aufgrund der Ionen Ca+2 und Mg+2 besteht Kalkablagerungsgefahr) zu befüllen, wird er mit aufbereitetem Wasser (13) befüllt, das die Kalkablagerung verhindert. Der Wasseraufbereitungsprozess beseitigt die im Wasser vorhandenen Abfälle bzw. senkt die Konzentration solcher Abfälle, sodass das Wasser für den gewünschten Endverbrauch geeignet ist.
- 3) Dieses aufbereitete Wasser (13) kann in der Herstellungsphase der Pumpe (2) oder danach, während der Kombiaufstellung, manuell eingefüllt werden.
- 4) Die anderen Besonderheiten von Ausführung 1 sind hier ebenso vorhanden. Somit kann sowohl das Problem der Kalkablagerung in der Pumpe (2) als auch das Problem des Trockenbetriebs gelöst werden.
- 1) Compared to Embodiment 1, the type of filling of the rotor housing (6) with water, as in
FIG. 2 , changed. As a result, the channel (4.1) in the shaft (4) has been removed and instead a filling opening (24) has been arranged on the side on which the thermoelectric cooler (23) is arranged. - 2) Instead of filling the space (25) that forms the rotor housing (6) with ordinary service water (due to the Ca +2 and Mg +2 ions), it is filled with treated water (13), which limescale deposits prevented. The water treatment process eliminates or reduces the concentration of such wastes in the water so that the water is suitable for the desired end use.
- 3) This treated water (13) can be filled manually during the production phase of the pump (2) or afterwards during the combination production.
- 4) The other special features of version 1 are also available here. Thus, both the problem of calcification in the pump (2) and the problem of dry operation can be solved.
Bei beiden oben stehenden Ausführungen kann auf der Basis der Umdrehungszahl des Pumpenlaufrads (3) zwecks Regelung des Nutzungsgrads des thermoelektrischen Kühlers (23) ein Algorithmus eingestellt werden. Eine Pumpe (2) mit einer maximalen Saugförderhöhe von 6-7 m (typisch für die Heizindustrie) dreht sich in Abhängigkeit vom Operationspunkt maximal mit 3500-4000 rpm. Wenn man berücksichtigt, dass die Reibung (und gleichzeitig die Temperatur) in der Pumpe (2) mit zunehmender Drehgeschwindigkeit steigt, kann anhand der Umdrehungen pro Minute (rpm) und des Nutzungsgrads in dem Zeitraum eine Korrelation definiert werden, um mit wenig Kosten eine optimale Kühlung zu erhalten. Tabelle 1 zeigt ein Korrelationsbeispiel.
Bei beiden Ausführungen kann die Versorgungsspannung des thermoelektrischen Kühlers (23) in Abhängigkeit von der Bauart zwischen 0 V und 24 V variieren.In both embodiments, the supply voltage of the thermoelectric cooler (23), depending on the type between 0 V and 24 V vary.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TR201214241 | 2012-12-06 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP2740939A2 true EP2740939A2 (en) | 2014-06-11 |
EP2740939A3 EP2740939A3 (en) | 2018-03-14 |
Family
ID=49641659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP13194470.4A Withdrawn EP2740939A3 (en) | 2012-12-06 | 2013-11-26 | Method for preventing dry operation and calcification in boilers and the pump design for the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2740939A3 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19531078A1 (en) * | 1995-08-23 | 1997-02-27 | Klein Schanzlin & Becker Ag | Electric drive, especially for a heating circulation pump |
DE102004037341C5 (en) * | 2004-08-02 | 2008-06-19 | Dionex Softron Gmbh | Apparatus for refrigerated storage and dispensing of samples for an integrated liquid cooling unit |
SI23685A (en) * | 2011-03-09 | 2012-09-28 | Strip's D.O.O. | Device for controlling pump with multi sensor microprocessor controller |
-
2013
- 2013-11-26 EP EP13194470.4A patent/EP2740939A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2740939A3 (en) | 2018-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4104423C2 (en) | Ventilation and ventilation system with a heat accumulator | |
EP1241357A1 (en) | Pump unit | |
DE19711178A1 (en) | Pump in the hot water circuit of a central heating system | |
DE3020434A1 (en) | ENERGY TRANSMISSION SYSTEM | |
CH708598A1 (en) | Arrangement and method for room temperature control and hot water supply points. | |
EP2740939A2 (en) | Method for preventing dry operation and calcification in boilers and the pump design for the same | |
EP1619446B1 (en) | Method for controlling a warm water circuit | |
DE202006016781U1 (en) | Autoclave has a fast turn-round operating cycle using an internal cooler linked by a heat transfer fluid closed circuit to a heat exchanger in an evaporative water cooling tower | |
EP2765360A2 (en) | Heat pump device, use of a pump with heatable pump chamber in a heat pump device and method for operating a heat pump device | |
DE3906603A1 (en) | Electric flow heater | |
EP2764816B1 (en) | Household device with an air heating installation and operation method thereof | |
DE10059134B4 (en) | water heater | |
DE10011538A1 (en) | Device for cooling process and consumable water has cooling system with counter flow plate heat exchanger evaporator of corrosion-resistant form and air-cooled condenser | |
DE3246995A1 (en) | ROOM HEATING SYSTEM WITH SEVERAL ZONES | |
JP2007120799A (en) | Hot water storage type water heater | |
DE102006018271B3 (en) | Pumping method for hot water triggers a circulation pump in a connecting pipe between a dispensing point on a hot-water supply pipe and a hot-water tank | |
DE2910513A1 (en) | SOLAR HEATING SYSTEM | |
KR200234400Y1 (en) | A outside heating device with heat-accumulation midnight electric boiler | |
DE3442569C2 (en) | ||
DE3002776A1 (en) | Building heating system with energy conservation - uses excess heat of heat pump compressor and drive motor to warm heating medium | |
DE202007012947U1 (en) | Refrigerator for connection to a heat pump brine circuit | |
DE3744102A1 (en) | Frost protection for domestic water networks | |
EP0759507A1 (en) | Electrical drive, in particular for a central heating circulation pump | |
WO2017085016A1 (en) | Switching of a pump based on the throughput, wherein the throughput is determined by a thermal flow meter | |
DE809078C (en) | Absorption chiller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20131126 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: BA ME |
|
PUAL | Search report despatched |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: BA ME |
|
RIC1 | Information provided on ipc code assigned before grant |
Ipc: F04D 13/06 20060101AFI20180208BHEP Ipc: F04D 29/58 20060101ALI20180208BHEP |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20180915 |