EP3376051A1 - Pumpenaggregat - Google Patents

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EP3376051A1
EP3376051A1 EP17160834.2A EP17160834A EP3376051A1 EP 3376051 A1 EP3376051 A1 EP 3376051A1 EP 17160834 A EP17160834 A EP 17160834A EP 3376051 A1 EP3376051 A1 EP 3376051A1
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EP
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valve
valve element
drive motor
coupling
pump unit
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Thomas Blad
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Grundfos Holdings AS
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Publication date
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Priority to CN201880018444.4A priority patent/CN110431314B/zh
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    • F24D2220/02—Fluid distribution means
    • F24D2220/0207—Pumps

Definitions

  • the invention relates to a pump unit, in particular a centrifugal pump unit with an electric drive motor and at least one located in a flow path through the pump unit valve means which is movable at least between a first and a second switching position.
  • Pump units which include a valve device, which makes it possible to switch between two possible flow paths through which the pump unit promotes.
  • valve devices are known which switch depending on the direction of rotation of the centrifugal pump assembly, or depending on the direction of rotation to direct the flow in different flow paths.
  • DE 9013992 U1 Such a pump unit is known, which has a switching device, with the aid of which it is possible to switch between two inputs of the pump unit in order to selectively aspirate liquid from one of the two inputs.
  • the pump unit disclosed therein has a relatively complicated mechanism, which has a flow-side element located on the pressure side, which is flowed by the output-side flow generated by the centrifugal pump unit and can be moved into two different positions, depending on the direction of rotation and flow direction.
  • a valve element is switched on the suction side of the pump unit between two inputs.
  • the pump unit according to the invention is a centrifugal pump unit.
  • the pump unit has an electric drive motor, which is preferably a wet-running electric drive motor, d. h., Is designed as a canned motor.
  • the pump unit according to the invention can be designed, for example, for use in a heating and / or air conditioning as a circulation pump.
  • the pump unit is designed in particular for the delivery of water.
  • the pump unit has at least one impeller which is driven by the drive motor. Further, a valve device is integrated in the pump unit, which is movable at least between a first and a second switching position. In this case, the valve device is preferably designed such that it provides a valve function for the fluid flow conveyed by the pump unit.
  • the valve device is designed such that it can be moved via the electric drive motor of the pump assembly, ie, the drive motor driving the impeller.
  • the valve device via a first clutch in such a way with the drive motor coupled, that the valve device is movable by a rotational movement of the drive motor from the first to the second switching position.
  • the movement of the drive motor can be transmitted by the first clutch to the valve device, so that the valve device is moved directly or indirectly by the drive motor.
  • the drive motor is designed so that it can be driven in two directions of rotation, it would be possible according to a preferred embodiment of the invention, via the corresponding rotational movement of the drive motor, the valve device also to move back from the second to the first switching position.
  • the first clutch according to the invention is further designed such that it can be released by increasing the rotational speed of the drive motor and / or increasing the pressure on the output side of the impeller and / or slip such that the coupling effect between the drive motor and the valve device is reduced or eliminated.
  • This makes it possible to use the drive motor targeted in certain operating conditions to move the valve device, while in other operating conditions when z. B. the increased pressure or the increased speed is provided, but not to move the valve means.
  • the valve device is designed so that in the normal operating state of the pump unit, ie, when the impeller is conveyed in normal operation fluid, the clutch is released, so that the valve element remains in this state in a assumed switching position.
  • a transmission can be provided between the drive motor and the valve device, which changes or converts the direction of movement and / or the speed of movement between the drive motor and the valve device.
  • the transmission may be designed as a reduction gear, which faces a rotational speed of the valve device or of a valve element of the valve device the speed of the drive motor decreases.
  • a rotational movement of the drive motor could be converted into a linear movement of the valve element by a gear, such as a spindle drive.
  • the drive motor is preferably electronically controlled or regulated so that it can be driven at different speeds and / or in different directions of rotation.
  • a control device may be provided which controls or controls the drive motor in a corresponding manner.
  • the control device may be equipped with a frequency converter for speed change of the drive motor.
  • the control device is designed so that it not only controls the drive motor such that the drive motor runs at different speeds, but also different acceleration characteristics during acceleration and / or deceleration of the drive motor can be realized.
  • the embodiment according to the invention has the advantage that on the one hand can be dispensed with a separate drive motor for the valve device, on the other hand but can be dispensed with elaborate mechanisms for transmitting a force generated by the flow of force on a valve element.
  • the power transmission can rather be done by the first clutch.
  • the efficiency of the pump unit can be improved because the valve device does not affect the normal operation substantially.
  • At least one stop can be provided, which holds the valve device in a defined switching position, for example, the first or the second switching position. More preferably, two stops can be provided, each of the two stops a switching position the valve means defined and the valve means between the two switching positions is movable. This movement takes place via the first clutch and by appropriate control of the drive motor, in particular via the described control device.
  • the valve device has no further electrically operated switching elements for switching and / or holding the valve device. Rather, the valve device is moved solely by the drive motor between the switching positions.
  • the pump unit has at least one second releasable coupling between at least one movable part of the valve device and a valve housing surrounding the impeller.
  • This second releasable coupling is movable by the pressure on the output side of the impeller from a dissolved first coupling position to a holding coupling position.
  • the at least one releasable coupling does not have to act directly on the pump housing, but rather can also indirectly stop the pump housing by engaging the coupling with a component connected to the pump housing.
  • Essential in the design of the second releasable coupling is that it prevents movement of the valve device in its holding second coupling position.
  • the second releasable coupling preferably engages in an operating state of the pump unit in holding engagement, ie, in its holding second coupling position, in which the first clutch reaches its released position.
  • an operating state of the drive motor in particular an operating state with a lower rotational speed and / or a lower acceleration
  • the valve device can be moved into a desired switching position. It can then be achieved by a speed increase and / or in particular strong acceleration of the drive motor, that the second releasable coupling in holding engagement occurs, so that the valve device remains in the achieved switching position and is held.
  • the first clutch is disengaged or has a slip which allows the second rotation of the drive motor with the impeller.
  • the first and the second clutch are formed such that the first clutch in its released position has a lower holding force than the second clutch in its holding second coupling position.
  • the first clutch in its coupled position preferably has a greater holding force than the second clutch in its dissolved first coupling position.
  • the first clutch when engaged, can transmit greater force or torque than the second clutch in its disengaged first clutch position.
  • the valve element can be moved between the switching positions.
  • the second clutch can transmit a greater force or torque than the first clutch, so that the valve device is held in its reached switching position and not by the Drive motor can be moved over the first clutch.
  • the drive motor is configured so that it generates a torque during operation of the pump unit, which is greater than the holding force of the first clutch in its coupled position. This prevents that the first clutch would prevent the rotation of the drive motor and thus of the impeller in normal operation of the pump unit.
  • the valve device may preferably be designed as a changeover valve, which allows switching between two flow paths.
  • the valve device may have a Be mixing means in which fluid is mixed from two flow paths, wherein the mixing device is designed such that the mixing ratio is different in the two switching positions of the valve device.
  • the valve device When configured as a mixing device, the valve device preferably has more than two switching positions, for example, between two switching positions, which define the end positions, in several stages or continuously movable.
  • the use as a switching valve can be used for example in a heating system in which a changeover valve is required to switch a heat transfer fluid flow between a heat exchanger for heating domestic water and at least one heating circuit for heating a building.
  • a mixing device can be used in a heating system, for example, to reduce the temperature of a heat carrier by mixing liquid from a return of the heating system.
  • This can be z. B. be useful for use for underfloor heating, in which it is usually necessary to reduce the flow of a boiler provided flow temperature by mixing heat transfer medium from the return.
  • the valve device may preferably provide a valve function in a flow path on the suction side of the impeller and / or a valve function in a flow path on the pressure side of the impeller.
  • the valve device can be arranged in particular as a switching device on the suction side, so that depending on the switching position of the valve device, the impeller from a first or a second suction-side flow path sucks liquid.
  • a switching device could be arranged on the pressure side, so that the pump unit promotes depending on the switching position of the valve device in a first or a second pressure-side flow path.
  • valve device is designed as a mixing device, this may for example be arranged on the pressure side, that two flow paths in the mixing device open into a mixing point on the pressure side and that, depending on the switching position of the valve device, the mixing ratio between the two flow paths is changed.
  • one of the two flow paths downstream of the pump unit passes through a heat exchanger of a heating or cooling device in order to temper the liquid conveyed by the pump unit, ie to heat or cool it.
  • the other flow path is preferably non-tempered liquid, which can then be mixed with the tempered liquid in the mixing device.
  • a mixing device could be arranged on the suction side of the pump unit, so that the pump unit z. B. sucks a mixed from two flow paths liquid.
  • the valve device has at least one movable valve element and stop elements which define the first and the second switching position and of which preferably at least one is adjustable in its position. Due to the adjustability of one or more stop elements, it is possible to regulate the end positions or the switching positions of the valve device.
  • the stop elements prevent the valve device or the valve element from being moved past the desired shift position. The stop element thus leads to a positive engagement between the valve element and the stop element, so that further movement of the valve element is prevented.
  • the valve device has at least one movable valve element, which cooperates with two valve openings such that a first valve opening in the first switching position of the valve device is covered by the valve element more than in the second Switching position and a second valve opening of the valve element in the second switching position is more covered than in the first switching position.
  • the valve element is designed as a changeover valve, the second valve opening is opened in the first switching position and the first valve opening is closed. In the second switching position, conversely, the second valve opening is closed and the first valve opening is opened.
  • the configuration of the valve device as a mixing device preferably intermediate positions or intermediate switching positions are possible in which the two valve openings are open simultaneously, but different degrees.
  • the at least one movable valve element is designed so that, when a valve opening is opened by a certain amount, at the same time the other valve opening is closed by the same amount.
  • Such an interaction of the closing of the two valve openings can be realized with a valve element, but also with two valve elements, if they are mechanically coupled to one another.
  • the valve device has a movable valve element, which has at least one sealing surface and a pressure surface, wherein the pressure surface is in communication with a pressure chamber surrounding the impeller in such a way that the valve element is in contact with the sealing surface by the pressure acting on the pressure surface a contact surface is pressed, wherein the contact surface preferably forms a valve seat.
  • the valve element can take over the function of the second clutch described above, together with the contact surface. If the valve element is pressed by the pressure in the pressure chamber against the contact surface, arises between the sealing surface and the contact surface preferably such a frictional engagement that the valve element is fixed in the reached switching position.
  • This frictional engagement could be additionally supported by a form fit with appropriate design of sealing surface and contact surface.
  • a seal is simultaneously achieved by the installation of the sealing surface.
  • the sealing surface preferably disengages from the abutment surface or preferably a valve seat, thus ensuring easy movability of the valve element with reduced friction.
  • the valve seats may preferably surround valve openings as described above.
  • a plurality of valve seats may be provided, on which one or more sealing surfaces of the valve element come into contact with the sufficiently high pressure in the pressure chamber to achieve the required seals the flow paths.
  • a return element such as a return spring, may be provided, which disengages the valve element with the sealing surface of the contact surface when the pressure in the pressure chamber below a predetermined value, ie, the force generated by the pressure in the pressure chamber at the pressure surface less is determined as the restoring force generated by the return element. So easy mobility of the valve element is ensured at low pressure.
  • the valve device may further preferably comprise a rotatable valve element.
  • D. h. The valve element is moved between the switching positions by rotating movement, wherein the axis of rotation more preferably with the axis of rotation of the impeller or the drive motor Aligns, which allows a particularly simple coupling without further gear means.
  • the rotatable valve element is preferably releasably coupled via the first coupling with a rotor of the drive motor, wherein the coupling does not have to act on the actual magnet rotor, but also on a connected to the magnet rotor component, such as a shaft or the impeller attack. When the first clutch engages, the rotatable valve element is rotationally moved via the rotor of the drive motor.
  • the drive motor is preferably drivable in two directions of rotation and the valve device is designed such that its first switching position is achieved by driving the drive motor in a first direction of rotation and the second switching position by driving the drive motor in a second direction of rotation.
  • a restoring means or force generating means may be provided which rotates the valve element when switching off the drive motor in a predetermined starting position or switching position.
  • This may be, for example, a magnetic return means, a return means acting by spring force or by gravity.
  • the first and / or the second clutch may preferably be a friction clutch, a magnetic clutch and / or a hydraulic clutch, which further preferably have a slip. If the first clutch has slippage, this allows the drive motor, after reaching a predetermined shift position when the valve element of the valve device or the valve device is fixed in the shift position, to continue rotating without being blocked by the fixation of the valve device. Thus, for example, a valve element abut against a stop, whereupon the clutch then slips or the drive motor can continue to rotate due to the slip in the clutch.
  • a hydraulic coupling can be realized via the liquid conveyed by the impeller.
  • the liquid from the impeller in the interior of a pump housing in the direction of rotation of the impeller can be set in rotation and the friction on a part of the valve device, in particular directly on the valve element, this move.
  • the valve element or the valve device reaches a switching position and is fixed there, the hydraulic flow continues to flow, the usual hydraulic friction losses only occurring on the surfaces.
  • D. h. Can be used to move the valve substantially substantially existing loss energy, which is converted into a movement of the valve device or the valve element substantially.
  • the first coupling has at least one coupling element movable between a coupled position and a released position, wherein the direction of movement between the coupled and the released position is preferably transverse to a direction of force of the force to be transmitted from the coupling to the valve device.
  • the coupled position there is a positive and / or positive engagement between the coupling element and an opposite coupling surface.
  • the coupling element is movable so that it can disengage from the coupling surface, so that the valve element is then no longer moved or taken and remains in its assumed switching position.
  • the direction of movement between the coupled and disengaged positions is preferably in a direction different from the direction of force transmission, thereby ensuring that the coupling element is not disengaged by the force to be transmitted.
  • the direction of movement is normal to the direction of force or a plane in which the direction of force extends.
  • the latter may for example be the case when the clutch is used to transmit a torque.
  • the direction of movement runs preferably along the axis of rotation and thus transversely and in particular normal to the plane in which the force is transmitted.
  • a valve element of the valve device can simultaneously form the movable coupling element.
  • the valve member may have a coupling surface engageable with an opposed coupling surface, which is preferably disposed on the rotor or impeller, for moving the valve element, in particular for rotational movement.
  • a positive and / or positive engagement may be provided.
  • the coupling element may also be expediently acted upon by a biasing element with a biasing force, which forces the coupling element in the coupled position. This means, in the rest position, the first clutch is in coupling engagement. This engagement is then preferably disengaged by the pressure occurring in the pressure chamber or by a higher speed of the drive motor. When the drive motor is turned off, this clutch disengaging force drops again so that the biasing force forces the clutch back into the coupled position.
  • the coupling element has a pressure surface which communicates with a pressure chamber surrounding the impeller in such a way and is arranged such that a pressure acting on the pressure surface generates a force which is directed opposite to the biasing force.
  • the coupling element is displaced, being arranged to be moved to its released position during this displacement, ie, the first clutching occurs disengaged and the valve element is not further moved by the drive motor, but remains in its assumed switching position.
  • the pressure decreases, for example, when the pump set is switched off will, the compressive force decreases and the biasing force is again the greater force, so that the clutch is moved back into the coupled position.
  • the valve element or the valve device can then be moved again into another switching position.
  • the coupling element may have a coupling surface which is in frictional contact in the coupled position with a mating coupling surface, wherein the coupling surface and the mating coupling surface are formed and surrounded by a lubricant, that between the coupling surface and the counter Clutch surface forms a friction film canceling the friction contact when increasing the speed of the drive motor.
  • the lubricant used is preferably the liquid pumped by the pump unit, for example water.
  • the coupling then works like a plain bearing. At sufficiently high speed forms between the clutch surface and the counter-coupling surface of a lubricating film, so that the frictional contact between the surfaces is canceled and these slide off each other in the manner of a sliding bearing.
  • a clutch can be created, which is disengaged by speed increase. That is, when the drive motor is moved at a low speed, the valve element is moved via the frictional contact between the clutch surface and the counter-clutch surface located between the rotor and the valve device, so that the shift position is changed can be. Subsequently, the drive motor can be increased in its speed so far that the frictional contact is canceled as described and the valve device remains in the achieved switching position.
  • the disengagement can be achieved by hydraulic slip, in which case the valve device is preferably fixed in the desired switching position in the manner described above by a second clutch.
  • the embodiments described in the following description of the pump unit according to the invention in the form of a centrifugal pump assembly relate to applications in heating and / or air conditioning systems in which of the centrifugal pump unit, a liquid heat carrier, in particular water is circulated.
  • the centrifugal pump unit according to the first embodiment of the invention has a motor housing 2, in which an electric drive motor is arranged.
  • This has in known manner a stator 4 and a rotor 6, which is arranged on a rotor shaft 8.
  • the rotor 6 rotates in a rotor space, which of the Stator space, in which the stator 4 is arranged, is separated by a split tube or a split pot 10. That is, this is a wet-running electric drive motor.
  • the motor housing 2 is connected to a pump housing 12, in which a rotatably connected to the rotor shaft 8 impeller 14 rotates.
  • an electronics housing 16 is arranged, which includes a control electronics or control device for controlling the electric drive motor in the pump housing 2.
  • the electronics housing 16 could also be arranged in a corresponding manner on another side of the stator housing 2.
  • a valve device with a movable valve element 18 is arranged in the pump housing 12.
  • This valve element 18 is rotatably mounted on an axis 20 in the interior of the pump housing 12, in such a way that the axis of rotation of the valve element 18 is aligned with the axis of rotation X of the impeller 14.
  • the axis 20 is rotatably fixed to the bottom of the pump housing 12.
  • the valve element 18 is not only rotatable about the axis 20, but by a certain amount in the longitudinal direction X movable. In one direction, this linear mobility is limited by the pump housing 12, against which the valve element 18 abuts with its outer circumference. In the opposite direction, the mobility is limited by the nut 22, with which the valve element 18 is mounted on the axle 20. It should be understood that instead of the nut 22, another axial attachment of the valve member 18 to the axle 20 could be selected.
  • the valve element 18 separates in the pump housing 12 a suction chamber 24 from a pressure chamber 26 in the pressure chamber 26 rotates the impeller 14.
  • the pressure chamber 26 is connected to the pressure port or discharge port 28 of the centrifugal pump assembly, which forms the outlet of the centrifugal pump assembly.
  • In the suction chamber 24 open two suction-side inputs 28 and 30, of which the input 28 is connected to a first suction port 32 and the input 30 to a second suction port 34 of the pump housing 12.
  • the valve element 18 is disc-shaped and at the same time performs the function of a conventional deflector plate, which separates the suction chamber 24 from the pressure chamber 26.
  • the valve element 18 has a central suction opening 36 which has a projecting circumferential collar which engages the suction mouth 38 of the impeller 14 and is substantially in close contact with the suction mouth 38. Facing the impeller 14, the valve member 18 is formed substantially smooth.
  • the valve element On the side facing away from the impeller 14, the valve element has two annular sealing surfaces 40, which are located in this embodiment on closed tubular nozzle.
  • the two annular sealing surfaces 40 are arranged at two diametrically opposite positions on the sealing element 18 with respect to the axis of rotation X, so that they can in the peripheral region of the inputs 28 and 30 at the bottom of the pump housing 12 in tight contact with each other to close the inputs 28 and 30.
  • support members 42 are arranged, which can also come to rest on the peripheral portion of the inputs 28, 30, but are spaced apart so that they do not close the inputs 28, 30 then.
  • the inputs 28 and 30 are not on a diameter line with respect to the axis of rotation X, but on a radially offset straight line, so that upon rotation of the valve element 18 about the rotation axis X in a first switching position, the input 38 is closed by a sealing surface 40, while the support elements 42nd lie at the entrance 30 and open it.
  • a second switching position the input 30 of a Sealing surface 40 is closed, while the support elements 42 abut in the peripheral region of the input 28 and open it.
  • the first switching position, in which the input 38 is closed and the input 30 is opened, is in Fig. 5 shown.
  • the second switching position, in which the input 30 is closed and the input 28 is open, is in Fig. 6 shown. This means, by a rotation of the valve element by 90 ° about the axis of rotation X can be switched between the two switching positions.
  • the two switching positions are limited by a stop element 44 which abuts alternately on two stops 46 in the pump housing 12.
  • a spring 48 pushes the valve member 18 in a released position in which the outer periphery of the valve element 18 is not tight to the pump housing 12 and the sealing surfaces 40 not tight in the peripheral region of the inputs 28th and 30 abut, so that the valve element 18 can rotate about the axis 20.
  • the drive motor is rotated by the control device 17 in the electronics housing 16, so that the impeller 14 rotates, a circulating flow is generated in the pressure chamber 26, which rotates the valve element 18 in its direction of rotation via friction. That is, via the rotating flow, a first hydraulic clutch between the drive motor and the valve element is formed.
  • the control device 17 is designed so that it can selectively drive the drive motor in two directions of rotation.
  • the valve element 18 about the rotational axis X depending on the direction of rotation of the impeller 14 via the offset from the impeller 14 in rotation flow can also be moved in two directions, since the flow in the peripheral region of the impeller 14 always runs in the direction of rotation.
  • the valve element 18 can be rotated between the two limited by the stops 46 switching positions.
  • the support elements 42 come to rest, so that this input remains open and a flow path from this input 28, 30 is given to the suction port 36 and from there into the interior of the impeller 14.
  • This frictional engagement device forms a second clutch which fixes the valve element. This frictional engagement ensures that the valve element 18 is held in the achieved switching position. This makes it possible to temporarily take the drive motor out of operation again and to put it back into operation in the opposite direction of rotation, without the valve element 18 being rotated.
  • the pressure in the pressure chamber 26 does not decrease so much that the valve element 18 can again move in the axial direction to its released position.
  • This makes it possible to drive the impeller during operation of the centrifugal pump assembly always in its preferred direction of rotation, for which the blades are designed to use and the opposite direction of rotation only to move the valve member 18 in the opposite direction of rotation.
  • the valve member 18 is in its abutting position, in which a frictional engagement is given and the second clutch thus formed is engaged, the impeller 14 can continue to rotate. The flow continues in the pressure chamber 26 without turning the valve element 18. That is, the hydraulic first clutch formed between the impeller 14 and valve member 18 is disengaged by slip.
  • the centrifugal pump unit described, according to the first embodiment of the invention, can be used for example in a heating system, as in Fig. 7 is shown.
  • a heating system is commonly used in homes or homes and is used to heat the building and to provide heated service water.
  • the heating system has a heat source 52, for example in the form of a gas boiler.
  • a heating circuit 54 is present, which leads, for example, by different radiators of a building.
  • a secondary heat exchanger 56 is provided, via which service water can be heated.
  • a switching valve is required, which selectively directs the heat transfer stream through the heating circuit 54 or secondary heat exchanger 56.
  • this valve function is taken over by the valve element 18, which is integrated in the centrifugal pump unit 1.
  • the control is carried out by the control device 17 in the electronics housing 16.
  • the heat source 52 is connected.
  • a flow path 58 is connected, while to the suction port 34, a flow path 60 is connected through the heating circuit 54.
  • the second embodiment according to Fig. 8 to 10 differs from the first embodiment in the construction of the valve element 18 '.
  • the valve element 18 ' separates the pressure chamber 26 from a suction chamber 24 of the pump housing 12.
  • the valve element 18 has a central suction opening 36', in which the suction port 38 of the impeller 14 sealingly engages.
  • the valve element 18 ' Opposite the suction opening 36, the valve element 18 'has an opening 62 which, depending on the switching position of the valve element 18', can optionally be brought to coincide with one of the inputs 28, 30.
  • the inputs 28 ', 30' in this embodiment differ in their shape from the inputs 28, 30 according to the previous embodiment.
  • the valve element 18 ' has a central projection 64, which engages in a central hole 60 in the bottom of the pump housing 12 and is rotatably mounted there about the axis of rotation X. At the same time, the projection 64 in the hole 66 also allows axial movement along the axis of rotation X, which is limited in one direction by the bottom of the pump housing 12 and in the other direction by the impeller 14. On its outer circumference, the valve element 18 'has a pin 68 which engages in a semicircular groove 70 at the bottom of the pump housing 12.
  • the ends of the groove 70 serve as abutment surfaces for the pin 68 in the two possible switching positions of the valve element 18 ', wherein in a first switching position, the opening 62 via the input 28' and in a second switching position the opening 62 on the input 30 'and the other input through the bottom of the valve element 18 'is closed.
  • the rotational movement of the valve element 18 'between the two switching positions also takes place in this embodiment by the flow caused in the pressure chamber 26 by the impeller 14, which forms a first hydraulic clutch.
  • projections 72 directed in the pressure space 26.
  • the third embodiment according to Fig. 11 to 13 shows a further possible embodiment of the valve element 18 ".
  • This embodiment differs from the preceding embodiments in the construction of the valve element 18".
  • This is designed as a valve drum.
  • the pump housing 12 substantially corresponds to the structure according to Fig. 1 to 6
  • the arrangement of the inputs 28 and 30 corresponds to the arrangement described with reference to the first embodiment.
  • the valve drum of the valve element 18 " consists of a pot-shaped lower part, which is closed by a cover 78.
  • the cover 78 faces the pressure chamber 26 and has the central suction opening 36, which engages with its axially directed collar in the suction mouth 38 of the impeller 14
  • the bottom of the lower part 36 has an inlet opening 80, which, depending on the switching position, is brought into coincidence with one of the entrances 28, 30, while the respective other inlet 28, 30 is closed by the bottom of the lower part 26
  • the valve element 18 "is rotatable on an axis 20 mounted, which is fixed in the bottom of the pump housing 12, wherein the axis of rotation, which is defined by the axis 20, the axis of rotation X of the impeller 14 corresponds.
  • valve element 18 (along the axis 20 to a certain extent axially displaceable, whereby also a spring 48 is provided, which in the rest position the valve element 18" in his in Fig. 13 shown released position presses.
  • a releasable second coupling is provided for holding the valve element 18 ".
  • the released axial position is also limited in this embodiment by the nut 22.
  • the valve element 18" is, as described above, by the flow which is rotatable, that is to say a hydraulic coupling (first coupling) is produced between impeller 14 and valve element 18 "as described above Fig. 12 is shown, depending on the switching position to one of the inputs 28, 30 sealed.
  • the bearing of the valve element 18 "on the axis 20 is further encapsulated by two sleeves 82 and 84, so that these areas are protected from contamination by the pumped fluid and can optionally be pre-lubricated. to ensure the easy rotation of the valve element 18 "by the flow caused by the impeller 14. It should be understood that even with the other embodiments described herein, the storage could be suitably encapsulated.
  • Fig. 14 and 15 show a fourth embodiment in which the structure of the pump housing 12, the structure of the pump housing 12 according to the first and the third embodiment equivalent.
  • the rotational movement of the valve element 18c by the suction-side flow that is, the entering into the suction port 38 of the impeller 14, supported flow. Since in a circulatory system, in which a centrifugal pump unit, as described here, is used, and the suction-side flow is generated by the centrifugal pump unit, an indirect coupling of the impeller 14 is provided with the valve element 18c also on the suction-side flow, which a represents first hydraulic coupling.
  • valve element 18c is formed substantially drum-shaped and has a pressure chamber 26 facing the cover 28 with the central suction opening 36, which with the suction mouth 38, as described above, is engaged.
  • the lower part shown here 76b has two inlet openings 80, which can be brought to cover depending on the switching position with one of the inputs 28, 30, wherein the respective other input 28, 30 is sealed by the bottom of the lower part 46b, as in the preceding Embodiment has been described.
  • a guide wheel 86 is arranged with blades, in which the flow from the inlet openings 80 enters radially and axially to the central suction opening 36 exits.
  • a torque is also generated about the axis 20, through which the valve element 18c can be moved between the switching positions.
  • a spring 48 as described above, may also be provided to move the valve element 18c to a released position. Since the shape of the blades of the stator 86 always generates a torque in the same direction, regardless of which direction the impeller 14 rotates, in this embodiment, the return movement is performed by a weight 88. In operation, the centrifugal pump unit is always in the installed position , what a Fig. 15 is shown in which the axis of rotation X extends horizontally.
  • valve member 18c When the centrifugal pump assembly is turned off, the valve member 18c always rotates about the axis 20 so that the weight 88 is below. By the torque generated by the stator 86, the valve element 18c can be rotated against this restoring force generated by the weight 88, whereby by rapid commissioning of the drive motor in the pressure chamber 26 so quickly a pressure can be built up that the valve element 18c in its adjacent position occurs, as described above, in which it is non-positively rotatably held on the pump housing 12 without being moved out of its rest position. That is, here is a second clutch, as described above, realized. It should be understood that a provision of the valve member by gravity or other restoring force regardless of the drive could also be used in the other embodiments described herein. When the valve member 18c is in the abutting position, the first clutch formed by the stator 86 disengages from slippage, that is, the flow continues through the stator but without causing rotation of the valve member 18c.
  • the fifth embodiment according to Fig. 16 to 18 differs from the previous embodiments, in turn, in the construction of the valve element.
  • the valve element 18d is conical.
  • the valve element 18d has a conical cup-shaped lower part 76d, which is closed by a cover 78d, wherein in the lid 78d in turn a central suction opening 36 is formed, which in the manner described above with the suction port 38 of the impeller 14 is engaged.
  • inlet openings 90 are formed, which can be brought by rotation of the valve element 18d with inputs, which are connected to the suction ports 32 and 34, optionally to cover to a Flow path through the interior of the valve element 18 d to the suction port 36 produce.
  • valve element 18d has a pin-shaped projection 64, which engages in a recess at the bottom of the pump housing 12 and there rotatably supports the valve element 18d about the axis of rotation X.
  • a released position as in Fig. 18 is shown, and an adjacent position, as in Fig. 17 is shown possible to form a releasable second coupling.
  • the lower part 76d of the valve element 18d is substantially not abutted on the pump housing 12, so that it is rotatable by the flow in the pressure chamber 26 as a first hydraulic clutch, as described in the embodiments described above.
  • a reciprocating movement of the valve element 18d can be achieved, wherein the rotational movement of the valve element 18d can also be limited here again by stops, not shown.
  • the adjacent position according to Fig. 17 on the one hand there is a tight contact of the valve element 18d, on the other hand it is frictionally held, so that it again, as long as the pressure in the pressure chamber 26 is sufficiently large, even with a change of direction of the impeller 14 is not moved between the switching positions.
  • the sixth embodiment according to Fig. 19 to 22nd is similar to the embodiment two according to Fig. 8 to 10 ,
  • the pump housing 12 essentially corresponds to the structure shown and described there.
  • the motor housing 2 with the electronics housing 16 and the can 10 correspond to the structure according to the second embodiment.
  • the valve element 18e has a very similar structure to the construction of the valve element 18 '. There are only missing the projections 72 and the pin 74.
  • the opening 62 is designed in the same way.
  • the suction port 36e substantially corresponds to the structure of the suction port 36 '.
  • the valve member 18e is rotatably supported on a hollow shaft which is inserted into the hole 66 in the bottom of the pump housing 12.
  • the spring 48 is disposed inside the hollow axle 94.
  • valve element 18e is additionally movable axially along the rotation axis X, which is the rotation axis of the impeller 14 and the valve element 18e, to form a second clutch.
  • Fig. 21 shows the first switching position, in which the opening 62 opposite the input 28 '
  • Fig. 22 shows the second switching position in which the opening 62 opposite the second input 30 '.
  • the rotation of the valve element 18e again takes place via the impeller 14, but here a mechanical clutch is provided as the first clutch, which is realized in that the impeller 14 with its surrounding the suction mouth 38 frictionally engaged on the circumference of the suction port 36e for conditioning comes.
  • the valve element 18e is rotated with the impeller 14 until the pin 68 reaches a stop. Then the clutch occurs due to slip disengaged.
  • the valve element 18e With increasing pressure in the pressure chamber 26, the valve element 18e is then axially moved to its abutting position, as described above, in which thus the second clutch is engaged and the first clutch disengages from the impeller 14, so that the impeller 14 then can rotate substantially frictionless.
  • the seventh embodiment according to Fig. 23 and 24 differs from the sixth embodiment described above in that on the valve element 18f extending into the pressure chamber 26 into a tongue 96 is arranged, which serves in the pressure chamber 26 as an additional valve element.
  • the pump housing 12 has an additional pressure port 98, which opens separately to the pressure port 27 into the pressure chamber 26.
  • the tongue 96 can release the pressure port 27 or the pressure port 28 which cover the respective other pressure port.
  • a pressure-side switching on the pressure side of the impeller 14 is provided.
  • a mixing function can be realized simultaneously via the inputs 28 'and 30', in which the opening 92 is positioned in such a way that it covers these two inputs 28 ', 30' in a first switching position so that liquid can be withdrawn from both inputs 28 ', 30'. through the opening 62 and further through the suction mouth 38 flows.
  • the opening 62 covers only the input 28 ', while the input 30' is closed in the manner described above from the bottom of the valve element 18f.
  • the pressure port 27 is closed and the pressure port 98 released.
  • valve element 18f The movement of the valve element 18f can be realized in the manner described above via the impeller 14 and a mechanical coupling, which disengages by axial displacement of the valve element 18f at sufficiently high pressure in the pressure chamber 26 become.
  • the valve element 18f is mounted on the rotor shaft 8.
  • the eighth embodiment according to Fig. 25 to 28 differs from the sixth embodiment in the formation of the first mechanical coupling between the rotor shaft 8 and the valve member 18g.
  • the valve element 18 g is mounted directly on the rotor shaft 8, which is formed extended and extends into the hole 66 in the bottom of the pump housing 12.
  • two ring segments 100 are arranged with slide bearing properties, in particular made of ceramic. The ring segments 100 are held together by a clamping ring 102 and pressed against the rotor shaft 8.
  • the two ring segments 100 in this example essentially form a 2/3 ring.
  • valve element 18g engages with a projection 104 on its inner circumference, so that the two ring segments 100 are arranged navfst inside the valve element 18g.
  • a passage 106 which effects the valve function, remains in the valve element 18g.
  • the passage 106 may in a first switching position, which in Fig. 27 is shown, the input 30 'opposite and in a second switching position, which in Fig. 28 is shown, the input 28 'opposite.
  • the other entrance is closed in each case.
  • the valve element 18g according to the above-described embodiments of the pressure prevailing in the pressure chamber 26 pressure in the axial direction in abutment against the inputs 28 'and 30' surrounding the bottom of the pump housing 2.
  • valve element 18g via a first clutch by the drive of the impeller 14.
  • the rotor shaft 8 is at the start of non-positively on the inner circumference of the ring segments 10 and turns them, and thus the valve element 18g with.
  • stops in the pump housing 12 may be formed in the manner described above. When the valve element 18g reaches one of these stops, the pump shaft 8 in the interior of the ring segments 100 slips through, i. The clutch is disengaged.
  • a lubricant film of the type of a slide bearing can also form between the outer circumference of the rotor shaft 8 and the inner surfaces of the ring segments 100, so that the rotor shaft 8 can then rotate substantially friction-free inside the ring segments 100.
  • the drive motor In the manner described above, are driven in two directions of rotation, in turn, after reaching the desired switching position in the manner described above can be achieved by rapid speed increase, that the valve element 18g due to the pressure in the pressure chamber 26 and its attachment to the bottom of the pump housing 12 remains in the previously reached switching position.
  • a mechanical coupling between the drive motor and the valve element is also provided, wherein in these embodiments, the drive motor of the control device 17 in two different operating modes or operating modes can be controlled.
  • a first mode which corresponds to the normal operation of the circulating pump unit
  • the drive motor rotates in conventional Way with a desired, in particular adjustable by the control device 17 speed.
  • the second operating mode the drive motor is activated in open-loop mode, so that the rotor can be rotated incrementally in individual angular steps which are smaller than 360 °.
  • the drive motor in the manner of a stepping motor can be moved in individual steps, which is used in these embodiments, the valve element targeted to move in small angular increments in a defined position, as will be described below.
  • a mixing valve as it can be used for example for temperature adjustment for underfloor heating.
  • the motor housing 2 with the electronics housing 16 corresponds to the embodiment described above.
  • the pump housing 12 is constructed substantially the same as the pump housing according to the first embodiment Fig. 1 to 6 , only the outer configuration is different.
  • the valve element 18h is also drum-shaped in this ninth embodiment and consists of a cup-shaped lower part 76h, which is closed on its side facing the impeller 14 by a cover 78h. In the central region of the lid 78h, a suction opening 36 is formed.
  • the valve element 18 h is rotatably mounted on an axis 20, which is arranged in the bottom of the pump housing 12. In this case, the axis of rotation of the valve element 18h, as in the examples described above, corresponds to the axis of rotation X of the rotor shaft 8h.
  • valve element 18h for forming a second releasable coupling is also axially displaceable along the axis X and by a spring 48 in the in Fig. 33 shown rest position, in which the valve element 18h is in a released position in which the lower part 76h is not applied to the bottom of the pump housing 12, so the valve member 18h is substantially freely rotatable about the axis 20.
  • the front end of the rotor shaft 8 h which is designed as a first clutch 108.
  • the clutch 108 engages with a counter-coupling 110, which is non-rotatably arranged on the valve element 18h in engagement.
  • the coupling 108 has tapered coupling surfaces which essentially describe a sawtooth profile along a circumferential line in such a way that torque transmission from the coupling 108 to the counterpart coupling 110 is possible only in one direction of rotation, namely in the direction of rotation A in FIG Fig. 31 , In the opposite direction of rotation B, however, the clutch slips through, resulting in an axial movement of the valve element 18h.
  • the direction of rotation B is the direction of rotation in which the pump unit is driven in normal operation.
  • the direction of rotation A is used for targeted adjustment of the valve element 18h. That is, a direction-dependent first clutch is formed here.
  • the mating coupling 110 of the clutch 108 by the pressure in the pressure chamber 26 disengaged.
  • the pump housing 12 has two suction ports 32 and 34, of which the suction port 32 opens at an inlet 28h and the suction port 34 at an inlet 30h in the bottom of the pump housing 12 in the interior, that is the suction chamber 24 inside.
  • the lower part 76h of the valve element 18h has in its bottom a arcuate opening 112, which extends substantially over 90 °.
  • Fig. 34 shows a first switching position in which the opening 112 covers only the input 30h, so that a flow path is given only from the suction port 34 to the suction port 36 and thus to the suction port 38 of the impeller 14.
  • the second input 28 h is sealed by the voltage applied in its peripheral region bottom of the valve element 18 h.
  • FIG. 36 shows the second switching position in which the opening 112 covers only the input 28h, while the entrance 30h is closed. In this switching position, only one flow path from the suction port 32 to the suction mouth 38 is opened.
  • Fig. 35 now shows an intermediate position in which the opening 112 covers both inputs 28h and 30h, the input 30h is only partially released.
  • a mixing ratio between the flows from the inputs 28h and 30h can be changed.
  • the valve element 18h can also be adjusted in small steps in order to change the mixing ratio.
  • the centrifugal pump assembly with the integrated valve, as described above, characterized by the dashed line 1.
  • the hydraulic circuit has a heat source 114 in the form of, for example, a gas boiler, whose outlet opens into, for example, the suction port 34 of the pump housing 12.
  • a floor heating circuit 116 connects to the pressure connection 37 of the centrifugal pump assembly 1, the return of which is connected both to the inlet of the heat source 114 and to the suction connection 32 of the centrifugal pump unit.
  • a further heating circuit 120 can be supplied with a heat carrier, which the output side Temperature of the heat source 114 has.
  • the floor heating circuit 116 can be regulated in its flow temperature by mixing cold water from the return to the hot water on the output side of the heat source 114, changing the opening ratios of the inputs 28h and 30h, in the manner described above Mixing ratio can be changed by rotation of the valve element 18h.
  • the tenth embodiment according to FIGS. 38 to 47 shows a centrifugal pump unit, which in addition to the above-described mixer functionality still has a switching functionality for additional supply of a secondary heat exchanger for domestic water heating.
  • valve element 18i has, in addition to the opening 112, a passage 122 which extends from an opening 124 in the lid 78i to an opening in the bottom of the base 76i and thus connects the two axial ends of the valve element 18i. Furthermore, in the valve element 18i, an arcuate bridging opening 126 which is open only to the underside, that is to the bottom of the lower part 76i and thus to the suction chamber 24, is formed which is closed to the pressure chamber 26 by the lid 78i.
  • the pump housing 12 has, in addition to the pressure port 27 and the two previously described suction ports 34 and 32, a further port 128.
  • the port 128 opens into an inlet 130 in the bottom of Umisselzpumpenaggregates 12 in addition to the inputs 28h and 30h in the suction chamber 24 into it.
  • FIGS. 43 to 46 the different switching positions are explained, in which Figures of the lid 78i of the valve member 18i is shown partially opened to illustrate the position of the underlying openings.
  • Fig. 43 shows a first switching position, in which the opening 112 facing the input 30h, so that a flow connection from the suction port 34 to the suction port 38 of the impeller 14 is made. In the switching position according to Fig.
  • the opening 112 is located above the inlet 130 so that a flow connection is created from the connection 128 to the suction opening 36 and via this into the suction mouth 38 of the impeller 14.
  • the opening 112 is located above the entrance 30h, so that in turn a flow connection from the suction port 34 to the suction port 38 of the impeller 14 is given.
  • a partial overlap of the opening 124 and the through-hole 122 with the input 28h takes place, so that a connection between the pressure chamber 26 and the suction port 32 is made, which acts as a pressure port.
  • the bypass opening 126 concurrently covers the input 130 and a portion of the input 28h, thus also providing a connection from the terminal 128 via the input 130, the bypass opening 126 and the input 28h to the terminal 32.
  • Fig. 46 shows a fourth switching position in which the passageway 122 completely covers the entrance 28h, so that the connection 32 is connected via the through-passage 122 and the opening 124 to the pressure space 26. At the same time, the bridging opening 126 only covers the entrance 130. The opening 112 also covers the entrance 30h.
  • the heating system in turn has a primary heat exchanger or a heat source 114, which may be, for example, a gas boiler.
  • a first heating circuit 120 On the output side of the flow path is in a first heating circuit 120, which may be formed for example by conventional radiators or radiators.
  • a flow path branches off to a secondary heat exchanger 56 for heating service water.
  • the heating system further includes a floor heating circuit 116. The returns of the heating circuit 120 and the floor heating circuit 116 open into the suction port 34 on the pump housing 12. The return from the secondary heat exchanger 56 opens into the port 128, which, as will be described below, offers two functionalities.
  • the connection 32 of the pump housing 12 is connected to the flow of the underfloor heating circuit 116.
  • the impeller 14 promotes liquid from the suction port 34 via the pressure port 27 through the heat source 140 and the heating circuit 120 and back to the suction port 34.
  • the valve element 18i in the second switching position which in Fig. 44 is shown, the plant is switched to domestic water operation, in this state, the pump assembly or the impeller 14 promotes liquid from the port 128, which serves as a suction port, through the pressure port 27, via the heat source 114 through the secondary heat exchanger 56 and back to the terminal 128.
  • the valve element 18i in the third switching position which in Fig. 45 is shown, the underfloor heating circuit 116 is additionally supplied.
  • the water flows into the suction mouth 38 of the impeller 14 and is conveyed via the pressure connection 27 via the heat source 114 in the manner described by the first heating circuit 120.
  • the liquid emerges on the output side of the impeller 14 from the pressure chamber 26 into the opening 124 and through the passage 122 and thus flows to the terminal 32 and via this in the Bodenutz Republic 116th
  • Fig. 45 The switch position shown flows simultaneously via the bridging opening 126 liquid via the port 128 and the input 130 into the port 32. That is, water flows through the heat source 114 through the secondary heat exchanger 26 and the port 128 to the terminal 32. Since in this heating operation on the secondary heat exchanger If substantially no heat is removed, hot water is added to the port 32 in addition to the cold water flowing from the pressure space 26 via the passage 122 to the port 32. By varying the degree of opening via the valve position 18i, the amount of hot water mixed in at port 32 can be varied.
  • Fig. 46 shows a switching position in which the admixture is turned off and the terminal 32 is exclusively in communication with the pressure chamber 26 directly.
  • valve element with the impeller is always arranged in a common pump housing, which thus forms a combined valve and pump housing. It is to be understood that this pump housing can also be designed in several parts.

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat mit einem elektrischen Antriebsmotor (4, 6), zumindest einem von dem Antriebsmotor (4, 6) angetriebenen Laufrad und zumindest einer in einem Strömungsweg durch das Pumpenaggregat gelegenen Ventileinrichtung (18), welche zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung bewegbar ist, wobei die Ventileinrichtung (18) über eine erste Kupplung derart mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist, dass eine Bewegung des Antriebsmotors (4, 6) auf die Ventileinrichtung (18) übertragen wird und die Ventileinrichtung durch eine Drehbewegung des Antriebsmotors (4, 6) von der ersten in die zweite Schaltstellung bewegbar ist, und dass die erste Kupplung durch Erhöhen der Drehzahl des Antriebsmotors (4, 6) und/oder Erhöhen des Druckes ausgangsseitig des Laufrades und/oder durch Schlupf derart lösbar ist, dass die Kopplung zwischen Antriebsmotor (4, 6) und Ventileinrichtung (18) reduziert oder aufgehoben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat, insbesondere ein Kreiselpumpenaggregat mit einem elektrischen Antriebsmotor und zumindest einer in einem Strömungsweg durch das Pumpenaggregat gelegenen Ventileinrichtung, welche zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung bewegbar ist.
  • Es sind Pumpenaggregate bekannt, welche eine Ventileinrichtung beinhalten, die es ermöglicht, zwischen zwei möglichen Strömungswegen, durch welches das Pumpenaggregat fördert, umzuschalten. Dabei sind Ventileinrichtungen bekannt, welche abhängig von der Drehrichtung des Kreiselpumpenaggregates umschalten, bzw. abhängig von der Drehrichtung die Strömung in unterschiedliche Strömungswege lenken. Beispielsweise aus DE 9013992 U1 ist ein solches Pumpenaggregat bekannt, welches eine Umschalteinrichtung aufweist, mit deren Hilfe zwischen zwei Eingängen des Pumpenaggregates umgeschaltet werden kann, um wahlweise Flüssigkeit aus einem der beiden Eingänge anzusaugen. Das dort offenbarte Pumpenaggregat weist eine relativ aufwendige Mechanik auf, welche ein an der Druckseite gelegenes Anströmelement aufweist, das von der von dem Kreiselpumpenaggregat erzeugten ausgangsseitigen Strömung angeströmt wird und je nach Drehrichtung und damit Strömungsrichtung in zwei unterschiedliche Stellungen bewegt werden kann. Über ein mit dem Anströmelement verbundenes Hebelsystem wird ein Ventilelement auf der Saugseite des Pumpenaggregates zwischen zwei Eingängen umgeschaltet.
  • Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Pumpenaggregat mit einer integrierten Ventileinrichtung dahingehend zu verbessern, dass ein einfacherer Aufbau des Pumpenaggregates bei gleichzeitig erhöhter Zuverlässigkeit der Schaltfunktion der Ventileinrichtung erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Pumpenaggregat mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Pumpenaggregat handelt es sich um ein Kreiselpumpenaggregat. Das Pumpenaggregat weist einen elektrischen Antriebsmotor auf, welcher vorzugsweise als nasslaufender elektrischer Antriebsmotor, d. h., als Spaltrohrmotor ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Pumpenaggregat kann beispielsweise zur Verwendung in einer Heizungs- und/oder Klimaanlage als Umwälzpumpe ausgebildet sein. Das Pumpenaggregat ist insbesondere zur Förderung von Wasser ausgebildet.
  • Das Pumpenaggregat weist zumindest ein Laufrad auf, welches von dem Antriebsmotor angetrieben wird. Ferner ist in das Pumpenaggregat eine Ventileinrichtung integriert, welche zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung bewegbar ist. Dabei ist die Ventileinrichtung vorzugsweise so ausgebildet, dass sie für die durch das Pumpenaggregat geförderte Flüssigkeitsströmung eine Ventilfunktion bereitstellt.
  • Erfindungsgemäß ist die Ventileinrichtung so ausgebildet, dass sie über den elektrischen Antriebsmotor des Pumpenaggregates, d. h., den das Laufrad antreibende Antriebsmotor bewegbar ist. Dazu ist die Ventileinrichtung über eine erste Kupplung derart mit dem Antriebsmotor gekoppelt, dass die Ventileinrichtung durch eine Drehbewegung des Antriebsmotors von der ersten in die zweite Schaltstellung bewegbar ist. Das bedeutet, die Bewegung des Antriebsmotors ist durch die erste Kupplung auf die Ventileinrichtung übertragbar, sodass die Ventileinrichtung durch den Antriebsmotor direkt oder indirekt bewegt wird. Sofern der Antriebsmotor so ausgebildet ist, dass er in zwei Drehrichtungen antreibbar ist, wäre es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung möglich, über die entsprechende Drehbewegung des Antriebsmotors die Ventileinrichtung auch wieder zurück von der zweiten in die erste Schaltstellung zu bewegen. Die erste Kupplung ist erfindungsgemäß ferner so ausgebildet, dass sie durch Erhöhen der Drehzahl des Antriebsmotors und/oder Erhöhen des Druckes ausgangsseitig des Laufrades und/oder Schlupf derart lösbar ist, dass die Kupplungswirkung zwischen Antriebsmotor und Ventileinrichtung reduziert oder aufgehoben wird. Dadurch wird es möglich, den Antriebsmotor gezielt in bestimmten Betriebszuständen dazu zu nutzen, die Ventileinrichtung zu bewegen, während in anderen Betriebszuständen, wenn z. B. der erhöhte Druck bzw. die erhöhte Drehzahl bereitgestellt wird, jedoch die Ventileinrichtung nicht zu bewegen. Zweckmäßigerweise ist die Ventileinrichtung dabei so ausgebildet, dass im normalen Betriebszustand des Pumpenaggregates, d. h., wenn von dem Laufrad im normalen Betrieb Flüssigkeit gefördert wird, die Kupplung gelöst ist, sodass das Ventilelement in diesem Zustand in einer eingenommenen Schaltstellung verbleibt.
  • Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann zwischen dem Antriebsmotor und der Ventileinrichtung ein Getriebe vorgesehen sein, welches die Bewegungsrichtung und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit zwischen dem Antriebsmotor und der Ventileinrichtung ändert bzw. umsetzt. So kann das Getriebe beispielsweise als Untersetzungsgetriebe ausgebildet sein, welches eine Drehzahl der Ventileinrichtung oder eines Ventilelementes der Ventileinrichtung gegenüber der Drehzahl des Antriebsmotors verringert. Alternativ oder zusätzlich könnte eine Drehbewegung des Antriebsmotors in eine Linearbewegung des Ventilelementes durch ein Getriebe, wie einen Spindeltrieb, umgesetzt werden.
  • Der Antriebsmotor ist vorzugsweise elektronisch gesteuert bzw. geregelt, sodass er mit unterschiedlichen Drehzahlen und/oder in unterschiedlichen Drehrichtungen antreibbar ist. Dazu kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, welche den Antriebsmotor in entsprechender Weise regelt bzw. steuert. Insbesondere kann die Steuereinrichtung mit einem Frequenzumrichter zur Drehzahländerung des Antriebsmotors ausgestattet sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung so ausgebildet, dass sie den Antriebsmotor nicht nur derart ansteuert, dass der Antriebsmotor mit unterschiedlichen Drehzahlen läuft, sondern auch unterschiedliche Beschleunigungsverläufe beim Beschleunigen und/oder Abbremsen des Antriebsmotors realisiert werden können.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, dass zum einen auf einen separaten Antriebsmotor für die Ventileinrichtung verzichtet werden kann, zum anderen aber auch auf aufwendige Mechaniken zur Übertragung einer von der Strömung erzeugten Kraft auf ein Ventilelement verzichtet werden kann. Die Kraftübertragung kann vielmehr durch die erste Kupplung erfolgen. Darüber hinaus kann der Wirkungsgrad des Pumpenaggregates verbessert werden, da die Ventileinrichtung den Normalbetrieb im Wesentlichen nicht beeinträchtigt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann zumindest ein Anschlag vorgesehen sein, welcher die Ventileinrichtung in einer definierten Schaltstellung, beispielsweise der ersten oder der zweiten Schaltstellung hält. Weiter bevorzugt können zwei Anschläge vorgesehen sein, wobei jeder der beiden Anschläge eine Schaltstellung der Ventileinrichtung definiert und die Ventileinrichtung zwischen den beiden Schaltstellungen bewegbar ist. Diese Bewegung erfolgt über die erste Kupplung und durch entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors, insbesondere über die beschriebene Steuereinrichtung.
  • Vorzugsweise weist die Ventileinrichtung keine weiteren elektrisch betätigten Schaltelemente zum Schalten und/oder Halten der Ventileinrichtung auf. Vielmehr wird die Ventileinrichtung allein durch den Antriebsmotor zwischen den Schaltstellungen bewegt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Pumpenaggregat zumindest eine zweite lösbare Kupplung zwischen zumindest einem beweglichen Teil der Ventileinrichtung und einem das Laufrad umgebenden Ventilgehäuse auf. Diese zweite lösbare Kupplung ist durch den Druck ausgangsseitig des Laufrades von einer gelösten ersten Kupplungsstellung in eine haltende Kupplungsstellung bewegbar. Dabei muss die zumindest eine lösbare Kupplung nicht direkt an dem Pumpengehäuse angreifen, sondern kann vielmehr auch indirekt haltend an dem Pumpengehäuse angreifen, indem die Kupplung mit einem mit dem Pumpengehäuse verbundenen Bauteil in Eingriff tritt. Wesentlich bei der Ausgestaltung der zweiten lösbaren Kupplung ist, dass sie in ihrer haltenden zweiten Kupplungsstellung eine Bewegung der Ventileinrichtung unterbindet. Dabei tritt die zweite lösbare Kupplung vorzugsweise in einem Betriebszustand des Pumpenaggregates in haltenden Eingriff, d. h., in ihre haltende zweite Kupplungsstellung, in welchem die erste Kupplung ihre gelöste Stellung erreicht. So kann in einem Betriebszustand des Antriebsmotors, insbesondere einem Betriebszustand mit geringerer Drehzahl und/oder geringerer Beschleunigung, dass die Ventileinrichtung in eine gewünschte Schaltstellung bewegt werden. Anschließend kann durch eine Drehzahlerhöhung und/oder insbesondere starke Beschleunigung des Antriebsmotors erreicht werden, dass die zweite lösbare Kupplung in haltenden Eingriff tritt, sodass die Ventileinrichtung in der erreichten Schaltstellung verbleibt und gehalten wird. Gleichzeitig tritt dabei vorzugsweise die erste Kupplung außer Eingriff oder weist einen Schlupf auf, welcher die zweite Rotation des Antriebsmotors mit dem Laufrad zulässt.
  • Vorzugsweise sind die erste und die zweite Kupplung derart ausgebildet, dass die erste Kupplung in ihrer gelösten Position eine geringere Haltekraft aufweist als die zweite Kupplung in ihrer haltenden zweiten Kupplungsstellung. Umgekehrt weist die erste Kupplung in ihrer gekuppelten Position vorzugsweise eine größere Haltekraft auf als die zweite Kupplung in ihrer gelösten ersten Kupplungsstellung. Dies bedeutet, dass die erste Kupplung, wenn sie in Eingriff ist, eine größere Kraft oder ein größeres Drehmoment übertragen kann als die zweite Kupplung in ihrer gelösten ersten Kupplungsstellung. So kann in diesem Schaltzustand das Ventilelement zwischen den Schaltstellungen bewegt werden. Wenn sich die erste Kupplung in ihrer gelösten Position befindet und die zweite Kupplung in ihrer haltenden Kupplungsstellung, kann die zweite Kupplung eine größere Kraft bzw. ein größeres Drehmoment übertragen als die erste Kupplung, sodass die Ventileinrichtung in ihrer erreichten Schaltstellung gehalten wird und nicht durch den Antriebsmotor über die erste Kupplung bewegt werden kann.
  • Weiter bevorzugt ist der Antriebsmotor so ausgestaltet, dass er im Betrieb des Pumpenaggregates ein Drehmoment erzeugt, welches größer ist als die Haltekraft der ersten Kupplung in ihrer gekuppelten Position. Dadurch wird verhindert, dass die erste Kupplung die Drehung des Antriebsmotors und damit des Laufrades im Normalbetrieb des Pumpenaggregates verhindern würde.
  • Die Ventileinrichtung kann vorzugsweise als Umschaltventil ausgebildet sein, welches ein Umschalten zwischen zwei Strömungswegen ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich kann die Ventileinrichtung eine Mischeinrichtung sein, in welcher Fluid aus zwei Strömungswegen gemischt wird, wobei die Mischeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass das Mischungsverhältnis in den beiden Schaltstellungen der Ventileinrichtung unterschiedlich ist. Bei Ausgestaltung als Mischeinrichtung weist die Ventileinrichtung bevorzugt mehr als zwei Schaltstellungen auf, kann beispielsweise zwischen zwei Schaltstellungen, welche die Endlagen definieren, in mehreren Stufen oder stufenlos bewegbar sein. Die Verwendung als Umschaltventil kann beispielsweise in einer Heizungsanlage genutzt werden, in welcher ein Umschaltventil benötigt wird, um eine Wärmeträgerströmung zwischen einem Wärmetauscher zum Erwärmen von Brauchwasser und zumindest einem Heizkreis zum Beheizen eines Gebäudes umzuschalten. Auch eine Mischeinrichtung kann in einer Heizungsanlage zum Einsatz kommen, beispielsweise, um die Temperatur eines Wärmeträgers durch Zumischen von Flüssigkeit aus einem Rücklauf der Heizungsanlage zu reduzieren. Dies kann z. B. für die Verwendung für eine Fußbodenheizung sinnvoll sein, bei der es in der Regel erforderlich ist, die von einem Heizkessel zur Verfügung gestellte Vorlauftemperatur durch Zumischen von Wärmeträger aus dem Rücklauf zu reduzieren.
  • Die Ventileinrichtung kann vorzugsweise eine Ventilfunktion in einem Strömungsweg an der Saugseite des Laufrades und/oder eine Ventilfunktion in einem Strömungsweg an der Druckseite des Laufrades bereitstellen. So kann die Ventileinrichtung insbesondere als Umschalteinrichtung an der Saugseite angeordnet sein, sodass je nach Schaltstellung der Ventileinrichtung das Laufrad aus einem ersten oder einem zweiten saugseitigen Strömungsweg Flüssigkeit ansaugt. Alternativ könnte eine Umschalteinrichtung an der Druckseite angeordnet sein, sodass das Pumpenaggregat je nach Schaltstellung der Ventileinrichtung in einen ersten oder einen zweiten druckseitigen Strömungsweg fördert. Wenn die Ventileinrichtung als Mischeinrichtung ausgebildet ist, kann diese beispielsweise so an der Druckseite angeordnet sein, dass druckseitig zwei Strömungswege in der Mischeinrichtung in einen Mischpunkt münden und dass je nach Schaltstellung der Ventileinrichtung das Mischungsverhältnis zwischen den beiden Strömungswegen geändert wird. Dabei verläuft vorzugsweise einer der beiden Strömungswege stromabwärts des Pumpenaggregates durch einen Wärmetauscher einer Heiz- oder Kühleinrichtung, um die von dem Pumpenaggregat geförderte Flüssigkeit zu temperieren, d. h., zu erwärmen oder zu kühlen. Im anderen Strömungsweg befindet sich bevorzugt untemperierte Flüssigkeit, welche dann mit der temperierten Flüssigkeit in der Mischeinrichtung gemischt werden kann. Alternativ könnte auch eine Mischeinrichtung an der Saugseite des Pumpenaggregates angeordnet sein, so dass das Pumpenaggregat z. B. eine aus zwei Strömungswegen gemischte Flüssigkeit ansaugt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ventileinrichtung zumindest ein bewegliches Ventilelement sowie Anschlagelemente auf, welche die erste und die zweite Schaltstellung definieren und von welchen vorzugsweise zumindest eines in seiner Lage einstellbar ist. Durch die Einstellbarkeit eines oder mehrerer Anschlagelemente wird es möglich, die Endlagen bzw. die Schaltstellungen der Ventileinrichtung zu regulieren. Die Anschlagelemente verhindern, dass die Ventileinrichtung bzw. das Ventilelement über die gewünschte Schaltstellung hinaus bewegt wird. Das Anschlagelement führt somit zu einem formschlüssigen Eingriff zwischen Ventilelement und Anschlagelement, sodass eine weitere Bewegung des Ventilelementes verhindert wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ventileinrichtung zumindest ein bewegliches Ventilelement auf, welches mit zwei Ventilöffnungen derart zusammenwirkt, dass eine erste Ventilöffnung in der ersten Schaltstellung der Ventileinrichtung von dem Ventilelement mehr überdeckt ist als in der zweiten Schaltstellung und eine zweite Ventilöffnung von dem Ventilelement in der zweiten Schaltstellung mehr überdeckt ist als in der ersten Schaltstellung. Wenn das Ventilelement als Umschaltventil ausgebildet ist, ist in der ersten Schaltstellung die zweite Ventilöffnung geöffnet und die erste Ventilöffnung geschlossen. In der zweiten Schaltstellung ist dann umgekehrt die zweite Ventilöffnung geschlossen und die erste Ventilöffnung geöffnet. Im Falle der Ausgestaltung der Ventileinrichtung als Mischeinrichtung sind vorzugsweise Zwischenstellungen bzw. Zwischen-Schaltstellungen möglich, in welchen die beiden Ventilöffnungen gleichzeitig, jedoch unterschiedlich weit geöffnet sind. Durch Veränderung der Öffnungsgrade der beiden Ventilöffnungen kann so ein Mischungsverhältnis geändert werden. Vorzugsweise ist das zumindest eine bewegliche Ventilelement so ausgebildet, dass, wenn eine Ventilöffnung um ein bestimmtes Maß geöffnet wird, gleichzeitig die andere Ventilöffnung um dasselbe Maß geschlossen wird.
  • Eine solche Wechselwirkung des Verschließens der beiden Ventilöffnungen kann mit einem Ventilelement, aber auch mit zwei Ventilelementen realisiert werden, wenn diese mechanisch miteinander gekoppelt sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ventileinrichtung ein bewegliches Ventilelement auf, welches zumindest eine Dichtfläche und eine Druckfläche aufweist, wobei die Druckfläche mit einem das Laufrad umgebenden Druckraum derart in Verbindung steht, dass das Ventilelement durch den auf die Druckfläche wirkenden Druck mit der Dichtfläche gegen eine Anlagefläche gedrückt wird, wobei die Anlagefläche vorzugsweise einen Ventilsitz bildet. Bei einer solchen Ausgestaltung kann das Ventilelement gemeinsam mit der Anlagefläche die Funktion der oben beschriebenen zweiten Kupplung übernehmen. Wenn das Ventilelement durch den Druck im Druckraum gegen die Anlagefläche gedrückt wird, entsteht zwischen der Dichtfläche und der Anlagefläche vorzugsweise ein derartiger Reibschluss, dass das Ventilelement in der erreichten Schaltstellung fixiert wird. Dieser Reibschluss könnte zusätzlich durch einen Formschluss bei entsprechender Ausgestaltung von Dichtfläche und Anlagefläche unterstützt werden. Wenn die Anlage ein Ventilsitz ist, wird über die Anlage der Dichtfläche gleichzeitig eine Abdichtung erreicht. Wenn der Druck im Druckraum geringer ist, tritt die Dichtfläche vorzugsweise von der Anlagefläche oder vorzugsweise einem Ventilsitz außer Eingriff, sodass eine leichte Bewegbarkeit des Ventilelementes mit verringerter Reibung sichergestellt wird. Die Ventilsitze können vorzugsweise Ventilöffnungen umgeben, wie sie vorangehend beschrieben wurden. Durch die Anlage der zumindest einen Dichtfläche wird dann eine Abdichtung der Strömungswege nach außen erreicht. Ferner kann eine Dichtfläche auch so gegen eine Anlagefläche oder einen Ventilsitz gedrückt werden, dass durch die Anlage eine Abdichtung zwischen Saugraum und Druckraum des Pumpenaggregates erreicht wird. So können mehrere Ventilsitze vorgesehen sein, an welcher eine oder mehrere Dichtflächen des Ventilelementes bei ausreichend hohem Druck in dem Druckraum zur Anlage kommen, um die erforderlichen Abdichtungen der Strömungswege zu erreichen. Bevorzugt kann ein Rückstellelement, beispielsweise eine Rückstellfeder, vorgesehen sein, welche das Ventilelement mit der Dichtfläche von der Anlagefläche außer Eingriff bringt, wenn der Druck im Druckraum einen vorbestimmten Wert unterschreitet, d. h., die von dem Druck in dem Druckraum an der Druckfläche erzeugte Kraft geringer wird als die von dem Rückstellelement erzeugte Rückstellkraft. So wird bei geringem Druck eine leichte Bewegbarkeit des Ventilelementes sichergestellt.
  • Die Ventileinrichtung kann weiter bevorzugt ein drehbares Ventilelement aufweisen. D. h., das Ventilelement wird zwischen den Schaltstellungen durch drehende Bewegung bewegt, wobei die Drehachse weiter bevorzugt mit der Drehachse des Laufrades bzw. des Antriebsmotors fluchtet, was eine besonders einfache Kupplung ohne weitere Getriebemittel ermöglicht. Das drehbare Ventilelement ist vorzugsweise über die erste Kupplung mit einem Rotor des Antriebsmotors lösbar gekuppelt, wobei die Kupplung nicht am eigentlichen Magnetrotor angreifen muss, sondern auch an einem mit dem Magnetrotor verbundenen Bauteil, wie einer Welle oder dem Laufrad, angreifen kann. Wenn die erste Kupplung in Eingriff tritt, wird über den Rotor des Antriebsmotors das drehbare Ventilelement drehend mitbewegt.
  • Der Antriebsmotor ist vorzugsweise in zwei Drehrichtungen antreibbar und die Ventileinrichtung derart ausgebildet, dass deren erste Schaltstellung durch Antrieb des Antriebsmotors in einer ersten Drehrichtung und dessen zweite Schaltstellung durch Antrieb des Antriebsmotors in einer zweiten Drehrichtung erreicht wird. Anstatt einer Bewegung des Ventilelementes durch den Antriebsmotor in zwei Drehrichtungen kann auch ein Rückstellmittel oder Krafterzeugungsmittel vorgesehen sein, welches das Ventilelement beim Abschalten des Antriebsmotors in eine vorbestimmte Ausgangslage bzw. Schaltstellung zurückdreht. Dies kann beispielsweise ein magnetisches Rückstellmittel, ein durch Federkraft oder durch Schwerkraft wirkendes Rückstellmittel sein.
  • Die erste und/oder die zweite Kupplung können vorzugsweise eine Reibungskupplung, eine magnetische Kupplung und/oder eine hydraulische Kupplung sein, welche weiter bevorzugt einen Schlupf aufweisen. Wenn die erste Kupplung Schlupf aufweist, ermöglicht dies, dass der Antriebsmotor nach Erreichen einer vorbestimmten Schaltstellung, wenn das Ventilelement der Ventileinrichtung bzw. die Ventileinrichtung in der Schaltstellung fixiert wird, weiter drehen kann, ohne durch die Fixierung der Ventileinrichtung blockiert zu werden. So kann beispielsweise ein Ventilelement an einem Anschlag anstoßen, woraufhin die Kupplung dann durchrutscht bzw. der Antriebsmotor aufgrund des Schlupfes in der Kupplung weiter drehen kann. Besonders bevorzugt kann eine hydraulische Kupplung über die von dem Laufrad geförderte Flüssigkeit realisiert werden. So kann die Flüssigkeit von dem Laufrad im Inneren eines Pumpengehäuses in der Drehrichtung des Laufrades in Rotation versetzt werden und über die Reibung an einem Teil der Ventileinrichtung, insbesondere direkt an dem Ventilelement, dieses bewegen. Wenn das Ventilelement bzw. die Ventileinrichtung eine Schaltstellung erreicht und dort fixiert wird, strömt die hydraulische Strömung weiter, wobei lediglich an den Oberflächen die üblichen hydraulischen Reibungsverluste auftreten. D. h., so kann zum Bewegen der Ventileinrichtung im Wesentlichen ohnehin vorhandene Verlustenergie genutzt werden, welche in eine Bewegung der Ventileinrichtung bzw. des Ventilelementes umgesetzt wird.
  • Weiter bevorzugt weist die erste Kupplung zumindest ein zwischen einer gekuppelten und einer gelösten Position bewegbares Kupplungselement auf, wobei die Bewegungsrichtung zwischen der gekuppelten und der gelösten Position vorzugsweise quer zu einer Kraftrichtung der von der Kupplung auf die Ventileinrichtung zu übertragende Kraft verläuft. In der gekuppelten Position besteht ein kraft- und/oder formschlüssiger Eingriff zwischen dem Kupplungselement und einer gegenüberliegenden Kupplungsfläche. Das Kupplungselement ist so bewegbar, dass es von der Kupplungsfläche außer Eingriff treten kann, sodass das Ventilelement dann nicht mehr bewegt bzw. mitgenommen wird und in seiner eingenommenen Schaltstellung verbleibt. Die Bewegungsrichtung zwischen der gekuppelten und gelösten Position liegt bevorzugt in einer von der Kraftübertragungsrichtung abweichenden Richtung, wodurch sichergestellt wird, dass das Kupplungselement nicht durch die zu übertragende Kraft außer Eingriff bewegt wird. Besonders bevorzugt verläuft die Bewegungsrichtung normal zu der Kraftrichtung oder einer Ebene, in welcher die Kraftrichtung verläuft. Letzteres kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Kupplung zur Übertragung eines Drehmomentes dient. Dann verläuft die Bewegungsrichtung vorzugsweise entlang der Drehachse und somit quer und insbesondere normal zu der Ebene, in welcher die Kraft übertragen wird.
  • Besonders bevorzugt kann ein Ventilelement der Ventileinrichtung gleichzeitig das bewegbare Kupplungselement bilden. So kann das Ventilelement eine Kupplungsfläche aufweisen, die mit einer gegenüberliegenden Kupplungsfläche, welche vorzugsweise am Rotor oder Laufrad angeordnet ist, in Eingriff treten kann, um das Ventilelement zu bewegen, insbesondere drehend zu bewegen. Dabei kann ein kraft- und/oder formschlüssiger Eingriff vorgesehen sein. Das Kupplungselement kann ferner zweckmäßigerweise über ein Vorspannelement mit einer Vorspannkraft beaufschlagt sein, welche das Kupplungselement in die gekuppelte Position zwingt. Dies bedeutet, in der Ruhelage ist die erste Kupplung in kuppelndem Eingriff. Dieser Eingriff wird dann vorzugsweise durch den auftretenden Druck im Druckraum oder durch eine höhere Drehzahl des Antriebsmotors außer Eingriff gebracht. Wenn der Antriebsmotor abgeschaltet wird, fällt diese die Kupplung lösende Kraft wieder weg, sodass die Vorspannkraft die Kupplung wieder in die gekuppelte Position zwingt.
  • Weiter bevorzugt weist das Kupplungselement eine Druckfläche auf, welche mit einem das Laufrad umgebenden Druckraum derart in Verbindung steht und derart angeordnet ist, dass ein auf die Druckfläche wirkenden Druck eine Kraft erzeugt, welche der Vorspannkraft entgegengesetzt gerichtet ist. Wenn der Druck in dem Druckraum so weit ansteigt, dass die an der Druckfläche erzeugte Druckkraft die Vorspannkraft übersteigt, wird das Kupplungselement verlagert, wobei es so angeordnet ist, dass es bei dieser Verlagerung in seine gelöste Position bewegt wird, d. h., die erste Kupplung tritt außer Eingriff und das Ventilelement wird nicht weiter von dem Antriebsmotor bewegt, sondern verbleibt in seiner eingenommenen Schaltstellung. Wenn der Druck abnimmt, beispielsweise, wenn das Pumpenaggregat abgeschaltet wird, lässt die Druckkraft nach und die Vorspannkraft wird wieder die größere Kraft, sodass die Kupplung wieder in die gekuppelte Position bewegt wird. Beim nächsten Anlaufen des Antriebsmotors kann dann das Ventilelement bzw. die Ventileinrichtung wieder in eine andere Schaltstellung bewegt werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Kupplungselement eine Kupplungsfläche aufweisen, welche in der gekuppelten Position mit einer Gegenkupplungsfläche in Reibkontakt ist, wobei die Kupplungsfläche und die Gegenkupplungsfläche derart ausgebildet sind und von einem Schmiermittel umgeben sind, dass sich zwischen der Kupplungsfläche und der Gegen-Kupplungsfläche bei Erhöhung der Drehzahl des Antriebsmotors ein den Reibkontakt aufhebender Schmierfilm ausbildet. Als Schmiermittel findet vorzugsweise die von dem Pumpenaggregat geförderte Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, Verwendung. Die Kupplung funktioniert dann nach Art eines Gleitlagers. Bei ausreichend hoher Drehzahl bildet sich zwischen der Kupplungsfläche und der Gegenkupplungsfläche ein Schmierfilm aus, sodass der Reibkontakt zwischen den Flächen aufgehoben wird und diese nach Art eines Gleitlagers aufeinander abgleiten. So kann eine Kupplung geschaffen werden, welche durch Drehzahlerhöhung außer Eingriff gebracht wird. D. h., wenn der Antriebsmotor mit geringer Drehzahl bewegt wird, wird über den Reibkontakt zwischen der Kupplungsfläche und der Gegenkupplungsfläche, welche zwischen Rotor und der Ventileinrichtung bzw. dem Ventilelement gelegen ist, das Ventilelement bzw. die Ventileinrichtung bewegt, sodass die Schaltstellung geändert werden kann. Anschließend kann der Antriebsmotor in seiner Drehzahl soweit erhöht werden, dass der Reibkontakt wie beschrieben aufgehoben wird und die Ventileinrichtung in der erreichten Schaltstellung verbleibt.
  • Wenn eine rein hydraulischen Kupplung zwischen dem Antriebsmotor und der Ventileinrichtung verwendet wird, kann das Außereingrifftreten durch hydraulischen Schlupf erreicht werden, wobei dann die Ventileinrichtung vorzugsweise in der oben beschriebenen Weise durch eine zweite Kupplung in der gewünschten Schaltstellung fixiert wird. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, das Ventilelement bei entsprechender Beschleunigung des Antriebsmotors auch in seiner Ausgangslage zu halten, ohne dass es durch die hydraulische Kupplung bewegt wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Antriebsmotor so schnell beschleunigt wird, dass ein Druckaufbau, welcher die zweite Kupplung in die gekuppelte Kupplungsstellung bewegt, so schnell erfolgt, dass die zweite Kupplung in Eingriff tritt, bevor es zu einer Verlagerung des Ventilelementes und somit zu einer Änderung der Schaltstellung der Ventileinrichtung kommt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
    • Fig. 1
    eine Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht der Unterseite des Ventilelementes des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 1,
    Fig. 3
    eine perspektivische Ansicht des Pumpengehäuses des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 1 im geöffneten Zustand,
    Fig. 4
    eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 1,
    Fig. 5
    eine Schnittansicht des Pumpengehäuses des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 4 mit dem Ventilelement in einer ersten Schaltstellung,
    Fig. 6
    eine Schnittansicht entsprechend Fig. 5 mit dem Ventilelement in einer zweiten Schaltstellung,
    Fig. 7
    schematisch den hydraulischen Aufbau mit einer Heizungsanlage mit einem Kreiselpumpenaggregat gemäß Fig. 1 bis 6,
    Fig. 8
    eine Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 9
    eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 8 mit dem Ventilelement in einer ersten Position,
    Fig. 10
    eine Schnittansicht entsprechend Fig. 9 mit dem Ventilelement in einer zweiten Position,
    Fig. 11
    eine Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 12
    eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 11 mit dem Ventilelement in einer ersten Position,
    Fig. 13
    eine Schnittansicht entsprechend Fig. 12 mit dem Ventilelement in einer zweiten Position,
    Fig. 14
    eine Explosionsansicht eines Pumpengehäuses mit einem Ventilelement gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 15
    eine Schnittansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 16
    eine Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 17
    eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 16 mit dem Ventilelement in einer ersten Position,
    Fig. 18
    eine Schnittansicht entsprechend Fig. 17 mit dem Ventilelement in einer zweiten Position,
    Fig. 19
    eine Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 20
    eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 19,
    Fig. 21
    eine Draufsicht auf das geöffnete Pumpengehäuse des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 19 und 20 mit dem Ventilelement in einer ersten Schaltstellung,
    Fig. 22
    eine Draufsicht entsprechend Fig. 21 mit dem Ventilelement in einer zweiten Schaltstellung,
    Fig. 23
    eine Explosionsansicht eines Pumpengehäuses mit einem Ventilelement gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 24
    eine Explosionsansicht des Pumpengehäuses mit Ventilelement gemäß der siebten Ausführungsform von einer anderen Seite her gesehen,
    Fig. 25
    eine Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 26
    eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 25,
    Fig. 27
    eine Draufsicht auf das geöffnete Pumpengehäuse des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 25 und 26 mit dem Ventilelement in einer ersten Schaltstellung,
    Fig. 28
    eine Ansicht gemäß Fig. 27 mit dem Ventilelement in einer zweiten Schaltstellung,
    Fig. 29
    eine Explosionsansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 30
    eine perspektivische Ansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 29 mit abgenommenem Pumpengehäuse und Ventilelement,
    Fig. 31
    eine perspektivische Ansicht der Motorwelle des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 29 und 30 sowie des Kupplungsteils des Ventilelementes,
    Fig. 32
    eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 29 mit dem Ventilelement in einer ersten Position,
    Fig. 33
    eine Schnittansicht gemäß Fig. 32 mit dem Ventilelement in einer zweiten Position,
    Fig. 34
    eine Draufsicht auf das geöffnete Pumpengehäuse des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 29 bis 33 mit dem Ventilelement in einer ersten Schaltstellung,
    Fig. 35
    eine Ansicht gemäß Fig. 34 mit dem Ventilelement in einer zweiten Schaltstellung,
    Fig. 36
    eine Ansicht gemäß Fig. 34 und 35 mit dem Ventilelement in einer dritten Schaltstellung,
    Fig. 37
    schematisch den hydraulischen Aufbau einer Heizungsanlage mit einem Kreiselpumpenaggregat gemäß Fig. 29 bis 36,
    Fig. 38
    eine Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 39
    eine perspektivische Ansicht des geöffneten Ventilelementes des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 38,
    Fig. 40
    eine perspektivische Ansicht des geschlossenen Ventilelementes gemäß Fig. 39,
    Fig. 41
    eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 38 mit dem Ventilelement in einer ersten Position,
    Fig. 42
    eine Schnittansicht gemäß Fig. 41 mit dem Ventilelement in einer zweiten Position,
    Fig. 43
    eine Draufsicht auf das geöffnete Pumpengehäuse des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 38 bis 42 mit dem Ventilelement in einer ersten Schaltstellung,
    Fig. 44
    eine Ansicht gemäß Fig. 43 mit dem Ventilelement in einer zweiten Schaltstellung,
    Fig. 45
    eine Ansicht gemäß Fig. 43 und 44 mit dem Ventilelement in einer dritten Schaltstellung,
    Fig. 46
    eine Ansicht gemäß Fig. 43 bis 45 mit dem Ventilelement in einer vierten Schaltstellung und
    Fig. 47
    schematisch den hydraulischen Aufbau einer Heizungsanlage mit einem Kreiselpumpenaggregat gemäß Fig. 38 bis 46.
  • Die in der nachfolgenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Pumpenaggregates in Form eines Kreiselpumpenaggregates betreffen Anwendungen in Heizungs- und/oder Klimasystemen, in welchen von dem Kreiselpumpenaggregat ein flüssiger Wärmeträger, insbesondere Wasser umgewälzt wird.
  • Das Kreiselpumpenaggregat gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung weist ein Motorgehäuse 2 auf, in welchem ein elektrischer Antriebsmotor angeordnet ist. Dieser weist in bekannter Weise einen Stator 4 sowie einen Rotor 6 auf, welcher auf einer Rotorwelle 8 angeordnet ist. Der Rotor 6 dreht in einem Rotorraum, welcher von dem Statorraum, in welchem der Stator 4 angeordnet ist, durch ein Spaltrohr bzw. einen Spalttopf 10 getrennt ist. Das heißt es handelt sich hierbei um einen nasslaufenden elektrischen Antriebsmotor. An einem Axialende ist das Motorgehäuse 2 mit einem Pumpengehäuse 12 verbunden, in welchem ein mit der Rotorwelle 8 drehfest verbundenes Laufrad 14 rotiert.
  • An dem dem Pumpengehäuse 12 entgegengesetzten Axialende des Motorgehäuses 2 ist ein Elektronikgehäuse 16 angeordnet, welches eine Steuerelektronik bzw. Steuereinrichtung zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors in dem Pumpengehäuse 2 beinhaltet. Das Elektronikgehäuse 16 könnte in entsprechender Weise auch an einer anderen Seite des Statorgehäuses 2 angeordnet sein.
  • In dem Pumpengehäuse 12 ist darüber hinaus eine Ventileinrichtung mit einem beweglichen Ventilelement 18 angeordnet. Dieses Ventilelement 18 ist auf einer Achse 20 im Inneren des Pumpengehäuses 12 drehbar gelagert, und zwar so, dass die Drehachse des Ventilelementes 18 mit der Drehachse X des Laufrades 14 fluchtet. Die Achse 20 ist am Boden des Pumpengehäuses 12 drehfest fixiert. Das Ventilelement 18 ist nicht nur um die Achse 20 drehbar, sondern um ein gewisses Maß in Längsrichtung X bewegbar. In einer Richtung wird diese lineare Bewegbarkeit durch das Pumpengehäuse 12, an welches das Ventilelement 18 mit seinem Außenumfang anschlägt, begrenzt. In der entgegengesetzten Richtung wird die Bewegbarkeit durch die Mutter 22 begrenzt, mit welcher das Ventilelement 18 auf der Achse 20 befestigt ist. Es ist zu verstehen, dass statt der Mutter 22 auch eine andere axiale Befestigung des Ventilelementes 18 auf der Achse 20 gewählt werden könnte.
  • Das Ventilelement 18 trennt in dem Pumpengehäuse 12 einen Saugraum 24 von einem Druckraum 26. In dem Druckraum 26 rotiert das Laufrad 14. Der Druckraum 26 ist mit dem Druckanschluss bzw. Druckstutzen 28 des Kreiselpumpenaggregates verbunden, welcher den Auslass des Kreiselpumpenaggregates bildet. In den Saugraum 24 münden zwei saugseitige Eingänge 28 und 30, von welchen der Eingang 28 mit einem ersten Sauganschluss 32 und der Eingang 30 mit einem zweiten Sauganschluss 34 des Pumpengehäuses 12 verbunden ist.
  • Das Ventilelement 18 ist scheibenförmig ausgebildet und übernimmt gleichzeitig die Funktion einer üblichen Deflektorplatte, welche den Saugraum 24 von dem Druckraum 26 trennt. Das Ventilelement 18 weist eine zentrale Saugöffnung 36 auf, welche einen vorstehenden umfänglichen Kragen aufweist, der mit dem Saugmund 38 des Laufrades 14 in Eingriff ist und im Wesentlichen mit dem Saugmund 38 in dichter Anlage ist. Dem Laufrad 14 zugewandt ist das Ventilelement 18 im Wesentlichen glatt ausgebildet. An der dem Laufrad 14 abgewandten Seite weist das Ventilelement zwei ringförmige Dichtflächen 40 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel auf geschlossenen rohrförmigen Stutzen gelegen sind. Die beiden ringförmigen Dichtflächen 40 sind an zwei diametral entgegengesetzten Positionen auf dem Dichtelement 18 bezüglich dessen Drehachse X angeordnet, sodass sie im Umfangsbereich der Eingänge 28 und 30 am Boden des Pumpengehäuses 12 in dichte Anlage treten können, um die Eingänge 28 und 30 zu verschließen. In einer Winkelposition 90° versetzt zu den Dichtflächen 40 sind Stützelemente 42 angeordnet, welche ebenfalls am Umfangsbereich der Eingänge 28, 30 zur Anlage kommen können, aber so voneinander beabstandet sind, dass sie die Eingänge 28, 30 dann nicht verschließen. Die Eingänge 28 und 30 liegen nicht auf einer Durchmesserlinie bezüglich der Drehachse X, sondern auf einer radial versetzten Geraden, sodass bei Drehung des Ventilelementes 18 um die Drehachse X in einer ersten Schaltstellung der Eingang 38 von einer Dichtfläche 40 verschlossen ist, während die Stützelemente 42 an dem Eingang 30 liegen und diesen öffnen. In einer zweiten Schaltstellung ist der Eingang 30 von einer Dichtfläche 40 verschlossen, während die Stützelemente 42 im Umfangsbereich des Einganges 28 anliegen und diesen öffnen. Die erste Schaltstellung, in welcher der Eingang 38 verschlossen und der Eingang 30 geöffnet ist, ist in Fig. 5 gezeigt. Die zweite Schaltstellung, in welcher der Eingang 30 verschlossen und der Eingang 28 geöffnet ist, ist in Fig. 6 dargestellt. Das bedeutet, durch eine Drehung des Ventilelementes um 90° um die Drehachse X kann zwischen den beiden Schaltstellungen umgeschaltet werden. Die beiden Schaltstellungen werden durch ein Anschlagelement 44, welches abwechselnd an zwei Anschlägen 46 in dem Pumpengehäuse 12 anschlägt, begrenzt.
  • In einer Ruhestellung, das heißt wenn das Kreiselpumpenaggregat nicht in Betrieb ist, drückt eine Feder 48 das Ventilelement 18 in eine gelöste Stellung, in welcher der Außenumfang des Ventilelementes 18 nicht dicht an dem Pumpengehäuse 12 und die Dichtflächen 40 nicht dicht im Umfangsbereich der Eingänge 28 und 30 anliegen, sodass das Ventilelement 18 um die Achse 20 drehen kann. Wenn nun von der Steuereinrichtung 17 in dem Elektronikgehäuse 16 der Antriebsmotor in Drehung versetzt wird, sodass das Laufrad 14 rotiert, wird in dem Druckraum 26 eine umlaufende Strömung erzeugt, welche über Reibung das Ventilelement 18 in ihrer Drehrichtung mitdreht. D.h. über die rotierende Strömung wird eine erste hydraulische Kupplung zwischen Antriebsmotor und Ventilelement gebildet. Die Steuereinrichtung 17 ist so ausgebildet, dass sie den Antriebsmotor wahlweise in zwei Drehrichtungen antreiben kann. So kann das Ventilelement 18 um die Drehachse X je nach Drehrichtung des Laufrades 14 über die von dem Laufrad 14 in Rotation versetzte Strömung ebenfalls in zwei Drehrichtungen bewegt werden, da die Strömung im Umfangsbereich des Laufrades 14 stets in dessen Drehrichtung verläuft. So kann das Ventilelement 18 zwischen den beiden durch die Anschläge 46 begrenzten Schaltstellungen gedreht werden.
  • Wenn das Laufrad 14 mit ausreichender Drehzahl rotiert, baut sich in dem Druckraum 26 ein Druck auf, welcher an der Oberfläche des Ventilelementes 18, welche die Saugöffnung 36 umgibt, eine Druckkraft erzeugt, welche der Federkraft der Feder 48 entgegengesetzt ist, so dass das Ventilelement 18 gegen die Federkraft der Feder 48 in axialer Richtung X so bewegt wird, dass es an seinem Außenumfang an einer ringförmigen Anlageschulter 50 an dem Pumpengehäuse 12 dichtend zur Anlage kommt. Gleichzeitig kommt je nach Schaltstellung eine der Dichtflächen 40 im Umfang eines der Eingänge 28 und 30 dichtend zur Anlage, sodass einer der Eingänge 28, 30 verschlossen wird. An dem anderen Eingang kommen die Stützelemente 42 zur Anlage, sodass dieser Eingang offen bleibt und ein Strömungsweg von diesem Eingang 28, 30 zu der Saugöffnung 36 und von dort in das Innere des Laufrades 14 gegeben ist. Durch die Anlage des Ventilelementes 18 an der Anlageschulter 50 und der Dichtfläche 40 im Umfangsbereich eines der Eingänge 28, 30 wird gleichzeitig eine reibschlüssige Anlage zwischen Ventilelement 18 und Pumpengehäuse 12 geschaffen. Diese reibschlüssige Anlage bildet eine zweite Kupplung, welche das Ventilelement fixiert. Diese reibschlüssige Anlage sorgt dafür, dass das Ventilelement 18 in der erreichten Schaltstellung gehalten wird. Dies ermöglicht es, den Antriebsmotor kurzzeitig wieder außer Betrieb zu nehmen und in der entgegengesetzten Drehrichtung wieder in Betrieb zu nehmen, ohne dass das Ventilelement 18 gedreht wird. Erfolgt das Ausschalten und wieder in Betrieb nehmen des Motors schnell genug, verringert sich der Druck in dem Druckraum 26 nicht so weit, dass das Ventilelement 18 sich wieder in axialer Richtung in seine gelöste Position bewegen kann. Dies ermöglicht es, das Laufrad beim Betrieb des Kreiselpumpenaggregates stets in seiner bevorzugten Drehrichtung, für welche die Schaufeln ausgelegt sind, anzutreiben und die entgegengesetzte Drehrichtung lediglich zum Bewegen des Ventilelementes 18 in die entgegengesetzte Drehrichtung zu nutzen. Wenn das Ventilelement 18 in seiner anliegenden Position ist, in welcher eine reibschlüssige Anlage gegeben ist und die so gebildete zweite Kupplung in Eingriff ist, kann das Laufrad 14 weiter rotieren. Die Strömung verläuft im Druckraum 26 weiter, ohne das Ventilelement 18 mitzudrehen. Das heißt die zwischen Laufrad 14 und Ventilelement 18 gebildete hydraulische erste Kupplung tritt durch Schlupf außer Eingriff.
  • Das beschriebene Kreiselpumpenaggregat, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, kann beispielsweise in einem Heizungssystem eingesetzt werden, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Ein derartiges Heizungssystem findet üblicherweise in Wohnungen oder Wohnhäusern Verwendung und dient zur Erwärmung des Gebäudes und zur Bereitstellung von erwärmtem Brauchwasser. Die Heizungsanlage weist eine Wärmequelle 52, beispielsweise in Form eines Gasheizkessels auf. Ferner ist ein Heizkreis 54 vorhanden, welcher beispielsweise durch verschiedene Heizkörper eines Gebäudes führt. Darüber hinaus ist ein Sekundärwärmetauscher 56 vorgesehen, über welchen Brauchwasser erwärmt werden kann. In derartigen Heizungsanlagen ist üblicherweise ein Umschaltventil erforderlich, welches den Wärmeträgerstrom wahlweise durch den Heizkreis 54 oder Sekundärwärmetauscher 56 lenkt. Mit dem erfindungsgemäßen Kreiselpumpenaggregat 1 wird diese Ventilfunktion durch das Ventilelement 18, welches in das Kreiselpumpenaggregat 1 integriert ist, übernommen. Die Steuerung erfolgt von der Steuereinrichtung 17 in dem Elektronikgehäuse 16. An den Druckanschluss 27 des Pumpengehäuses 12 ist die Wärmequelle 52 angeschlossen. An den Sauganschluss 32 ist ein Strömungsweg 58 angeschlossen, während an den Sauganschluss 34 ein Strömungsweg 60 durch den Heizkreis 54 angeschlossen ist. So kann je nach Schaltstellung des Ventilelementes 18 zwischen dem Strömungsweg 58 durch den Sekundärwärmetauscher 56 oder den Strömungsweg 60 durch den Heizkreis 54 umgeschaltet werden, ohne dass ein Ventil mit einem zusätzlichen Antrieb erforderlich wäre.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 bis 10 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Aufbau des Ventilelementes 18'. Auch in diesem Ausführungsbeispiel trennt das Ventilelement 18' den Druckraum 26 von einem Saugraum 24 des Pumpengehäuses 12. Das Ventilelement 18 weist eine zentrale Saugöffnung 36' auf, in welche der Saugmund 38 des Laufrades 14 dichtend eingreift. Der Saugöffnung 36 entgegengesetzt weist das Ventilelement 18' eine Öffnung 62 auf, welche abhängig von der Schaltstellung des Ventilelementes 18' wahlweise mit einem der Eingänge 28, 30 zur Deckung gebracht werden kann. Die Eingänge 28',30' unterscheiden sich in diesem Ausführungsbeispiel in Ihrer Formgebung von den Eingängen 28, 30 gemäß der vorangehenden Ausführungsform. Das Ventilelement 18' weist einen zentralen Vorsprung 64 auf, welcher in ein zentrales Loch 60 im Boden des Pumpengehäuses 12 eingreift und dort um die Drehachse X drehend gelagert ist. Gleichzeitig lässt der Vorsprung 64 in dem Loch 66 ebenfalls eine Axialbewegung entlang der Drehachse X zu, welche in einer Richtung durch den Boden des Pumpengehäuses 12 und in der anderen Richtung durch das Laufrad 14 begrenzt wird. An seinem Außenumfang weist das Ventilelement 18' einen Stift 68 auf, welcher in einer halbkreisförmigen Nut 70 am Boden des Pumpengehäuses 12 eingreift. Die Enden der Nut 70 dienen als Anschlagflächen für den Stift 68 in den beiden möglichen Schaltstellungen des Ventilelementes 18', wobei in einer ersten Schaltstellung die Öffnung 62 über dem Eingang 28' und in einer zweiten Schaltstellung die Öffnung 62 über dem Eingang 30' liegt und der jeweils andere Eingang durch den Boden des Ventilelementes 18' verschlossen wird. Die Drehbewegung des Ventilelementes 18' zwischen den beiden Schaltstellungen erfolgt auch in diesem Ausführungsbeispiel durch die in dem Druckraum 26 von dem Laufrad 14 verursachte Strömung, welche eine erste hydraulische Kupplung bildet. Um diese noch besser auf das Ventilelement 18' zu übertragen, ist es mit in dem Druckraum 26 gerichteten Vorsprüngen 72 versehen. Wenn das Kreiselpumpenaggregat 1 außer Betrieb genommen wird, drückt die Feder 48 das Ventilelement 18' in die in Fig. 10 gezeigte gelöste Stellung, in welcher es nicht am Boden im Umfang der Eingänge 28' und 30' anliegt. D.h. die zweite Kupplung ist gelöst. In dieser Stellung stößt das Ventilelement 18' axial mit einem zentralen Zapfen 74 an der Stirnseite der Motorwelle 8 an und wird durch diesen Anschlag in seiner axialen Bewegung begrenzt. Wenn der Druck in dem Druckraum 26 ausreichend groß ist, wird das Ventilelement 18' in die in Fig. 9 gezeigte anliegende Position gedrückt, in welcher das Ventilelement 18' am Boden des Pumpengehäuses 12 im Umfangsbereich der Eingänge 28' und 30' zur Anlage kommt und gleichzeitig der Zapfen 24 von der Stirnseite der Rotorwelle 8 abgehoben ist. D.h. die zweite Kupplung ist in Eingriff. In dieser Position rotiert das Laufrad 14 dann im Normalbetrieb des Umwälzpumpenaggregates. D.h. die hydraulische erste Kupplung tritt durch Schlupf außer Eingriff.
  • Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 bis 13 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des Ventilelementes 18". Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen im Aufbau des Ventilelementes 18". Dieses ist als Ventiltrommel ausgebildet. Das Pumpengehäuse 12 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau gemäß Fig. 1 bis 6, wobei insbesondere die Anordnung der Eingänge 28 und 30 der anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen Anordnung entspricht. Die Ventiltrommel des Ventilelementes 18" besteht aus einem topfförmigen Unterteil, welches durch einen Deckel 78 verschlossen ist. Der Deckel 78 ist dem Druckraum 26 zugewandt und weist die zentrale Saugöffnung 36 auf, welche mit ihrem axial gerichteten Kragen in den Saugmund 38 des Laufrades 14 eingreift. An der entgegengesetzten Seite weist der Boden des Unterteils 36 eine Eintrittsöffnung 80 auf, welche, je nach Schaltstellung, mit einem der Eingänge 28, 30 zur Deckung gebracht wird, während der jeweils andere Eingang 28, 30 durch den Boden des Unterteils 26 verschlossen wird. Das Ventilelement 18" ist drehbar auf einer Achse 20 gelagert, welche im Boden des Pumpengehäuses 12 befestigt ist, wobei die Drehachse, die durch die Achse 20 definiert wird, der Drehachse X des Laufrades 14 entspricht. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement 18" entlang der Achse 20 um ein gewisses Maß axial verschiebbar, wobei auch hier eine Feder 48 vorgesehen ist, welche in der Ruhelage das Ventilelement 18" in seine in Fig. 13 gezeigte gelöste Stellung drückt. So wird auch hier eine lösbare zweite Kupplung zum Halten des Ventilelementes 18" geschaffen. Die gelöste axiale Stellung wird auch in diesem Ausführungsbeispiel durch die Mutter 22 begrenzt. In der gelösten Stellung ist das Ventilelement 18", wie vorangehend beschrieben, durch die Strömung, welche von dem Laufrad 14 verursacht wird, drehbar, das heißt es wird eine hydraulische Kupplung (erste Kupplung) zwischen Laufrad 14 und Ventilelement 18" hergestellt, wie sie vorangehend beschrieben wurde. In der anliegenden Position, welche in Fig. 12 gezeigt ist, wird je nach Schaltstellung zum einen einer der Eingänge 28, 30 dicht verschlossen. Zum anderen erfolgt auch eine Abdichtung zwischen Saugraum 24 und Druckraum 26 durch die Anlage des Ventilelementes 18" an der Anlageschulte 50.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lagerung des Ventilelementes 18" auf der Achse 20 darüber hinaus durch zwei Hülsen 82 und 84 gekapselt, sodass diese Bereiche vor Verunreinigungen durch das geförderte Fluid geschützt sind und gegebenenfalls vorab geschmiert werden können. Es wird eine möglichst leichtgängige Lagerung angestrebt, um die leichte Drehbarkeit des Ventilelementes 18" durch die von dem Laufrad 14 verursachte Strömung zu gewährleisten. Es ist zu verstehen, dass auch bei den anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen die Lagerung entsprechend gekapselt sein könnte.
  • Fig. 14 und 15 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel, bei welchem der Aufbau des Pumpengehäuses 12 dem Aufbau des Pumpengehäuses 12 gemäß dem ersten und dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Drehbewegung des Ventilelementes 18c durch die saugseitige Strömung, das heißt die in den Saugmund 38 des Laufrades 14 eintretende Strömung, unterstützt. Da in einem Kreislaufsystem, in welchem ein Kreiselpumpenaggregat, wie es hier beschrieben ist, zum Einsatz kommt, auch die saugseitige Strömung von dem Kreiselpumpenaggregat erzeugt wird, wird auch über die saugseitige Strömung eine indirekte Kopplung des Laufrades 14 mit dem Ventilelement 18c geschaffen, welche eine erste hydraulische Kupplung darstellt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement 18c im Wesentlichen trommelförmig ausgebildet und weist einen dem Druckraum 26 zugewandten Deckel 28 mit der zentralen Saugöffnung 36 auf, welche mit dem Saugmund 38, wie vorangehend beschrieben wurde, in Eingriff ist. Das hier gezeigte Unterteil 76b weist zwei Eintrittsöffnungen 80 auf, welche je nach Schaltstellung mit einem der Eingänge 28, 30 zur Überdeckung gebracht werden können, wobei der jeweils andere Eingang 28, 30 durch den Boden des Unterteils 46b dicht verschlossen wird, wie es beim vorangehenden Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Zwischen dem Unterteil 76b und dem Deckel 78 ist ein Leitrad 86 mit Schaufeln angeordnet, in welches die Strömung aus den Eintrittsöffnungen 80 radial eintritt und axial zu der zentralen Saugöffnung 36 austritt. Durch die Schaufeln des Leitrades 86 wird ebenfalls ein Drehmoment um die Achse 20 erzeugt, durch welches das Ventilelement 18c zwischen den Schaltstellungen bewegt werden kann. Dies funktioniert im Wesentlichen wie es vorangehend beschrieben wurde. Es kann auch zusätzlich eine Feder 48, wie sie vorangehend beschrieben wurde, vorgesehen sein, um das Ventilelement 18c in eine gelöste Stellung zu bewegen. Da durch die Formgebung der Schaufeln des Leitrades 86 stets ein Drehmoment in derselben Richtung erzeugt wird, unabhängig davon, in welcher Richtung das Laufrad 14 rotiert, erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel die Rückstellbewegung durch ein Gewicht 88. Im Betrieb befindet sich das Kreiselpumpenaggregat stets in der Einbaulage, welche in Fig. 15 gezeigt ist, in welcher sich die Drehachse X horizontal erstreckt. Wenn das Kreiselpumpenaggregat ausgeschaltet ist, dreht sich das Ventilelement 18c um die Achse 20 stets so, dass das Gewicht 88 unten liegt. Durch das von dem Leitrad 86 erzeugte Drehmoment kann das Ventilelement 18c gegen diese von dem Gewicht 88 erzeugte Rückstellkraft gedreht werden, wobei durch sehr schnelle Inbetriebnahme des Antriebsmotors in dem Druckraum 26 so schnell ein Druck aufgebaut werden kann, dass das Ventilelement 18c in seine anliegende Stellung tritt, wie sie oben beschrieben wurde, in welcher es kraftschlüssig drehfest am Pumpengehäuse 12 gehalten wird, ohne aus seiner Ruhelage herausbewegt zu werden. D.h. auch hier ist eine zweite Kupplung, wie sie oben beschrieben wurde, realisiert. Es ist zu verstehen, dass eine Rückstellung des Ventilelementes durch Schwerkraft oder eine andere Rückstellkraft unabhängig vom Antrieb auch bei den anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen zur Anwendung kommen könnte. Wenn das Ventilelement 18c in der anliegenden Stellung ist, tritt die von dem Leitrad 86 gebildete erste Kupplung durch Schlupf außer Eingriff, das heißt die Strömung verläuft weiter durch das Leitrad, jedoch ohne eine Drehung des Ventilelementes 18c verursachen zu können.
  • Das fünfte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 16 bis 18 unterscheidet sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen wiederrum im Aufbau des Ventilelementes. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement 18d konisch ausgebildet. Das Ventilelement 18d weist ein konisches topfförmiges Unterteil 76d auf, welches durch einen Deckel 78d verschlossen ist, wobei in dem Deckel 78d wiederrum eine zentrale Saugöffnung 36 ausgebildet ist, welche in der vorangehend beschriebenen Weise mit dem Saugmund 38 des Laufrades 14 in Eingriff ist. In der konischen Umfangsfläche des Unterteiles 76b sind Eintrittsöffnungen 90 ausgebildet, welche durch Drehung des Ventilelementes 18d mit Eingängen, welche mit den Sauganschlüssen 32 und 34 verbunden sind, wahlweise zur Überdeckung gebracht werden können, um einen Strömungsweg durch das Innere des Ventilelementes 18d zu der Saugöffnung 36 herzustellen. Zwischen den Eintrittsöffnungen 90 sind an dem konischen Unterteil Dichtflächen 92 ausgebildet, welche den jeweils anderen Eingang verschließen können. Wie auch das Ausführungsbeispiel zwei gemäß Fig. 8 bis 10 weist hier das Ventilelement 18d einen stiftförmigen Vorsprung 64 auf, welcher in einer Ausnehmung am Boden des Pumpengehäuses 12 eingreift und dort das Ventilelement 18d um die Drehachse X drehend lagert. Dabei ist auch hier eine axiale Bewegung zwischen einer gelösten Position, wie sie in Fig. 18 gezeigt ist, und einer anliegenden Position, wie sie in Fig. 17 gezeigt ist, möglich, um eine lösbare zweite Kupplung zu bilden. In der gelösten Position liegt das Unterteil 76d des Ventilelementes 18d im Wesentlichen nicht an dem Pumpengehäuse 12 an, sodass es durch die Strömung im Druckraum 26 als erste hydraulische Kupplung drehbar ist, wie es bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde. Dabei kann hier, abhängig von der Drehrichtung des Laufrades 14, wiederrum ein Hin-und-Her -Bewegen des Ventilelementes 18d erreicht werden, wobei die Drehbewegung des Ventilelementes 18d auch hier wieder durch nicht gezeigte Anschläge begrenzt werden kann. In der anliegenden Position gemäß Fig. 17 erfolgt zum einen eine dichte Anlage des Ventilelementes 18d, zum anderen wird es kraftschlüssig gehalten, sodass es wiederrum, solange der Druck im Druckraum 26 ausreichend groß ist, auch bei einem Drehrichtungswechsel des Laufrades 14 nicht zwischen den Schaltstellungen bewegt wird.
  • Das sechste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 19 bis 22 ist ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel zwei gemäß Fig. 8 bis 10. Das Pumpengehäuse 12 entspricht im Wesentlichen dem dort gezeigten und beschriebenen Aufbau. Auch das Motorgehäuse 2 mit dem Elektronikgehäuse 16 und das Spaltrohr 10 entsprechen dem Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Ventilelement 18e hat einen sehr ähnlichen Aufbau zu dem Aufbau des Ventilelementes 18'. Es fehlen lediglich die Vorsprünge 72 und der Zapfen 74. Die Öffnung 62 hingegen ist genauso ausgebildet. Auch die Saugöffnung 36e entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der Saugöffnung 36'. Das Ventilelement 18e ist drehend auf einer hohlen Achse gelagert, welche in das Loch 66 im Boden des Pumpengehäuses 12 eingesetzt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Feder 48 im Inneren der hohlen Achse 94 angeordnet.
  • Je nach Schaltstellung des Ventilelementes 18e kommt die Öffnung 62 entweder über dem Eingang 28' oder dem Ausgang 30' zum Liegen, um entweder einen Strömungsweg von dem Sauganschluss 32 zu dem Laufrad 14 oder von dem Sauganschluss 34 zu dem Laufrad 14 zu öffnen. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement 18e zusätzlich axial entlang der Drehachse X, welche die Drehachse des Laufrades 14 und des Ventilelementes 18e ist, bewegbar, um eine zweite Kupplung zu bilden. In einer Ruhelage, in welcher das Kreiselpumpenaggregat nicht im Betrieb ist, wird das Ventilelement 18e von der Feder 48 in eine gelöste Position gedrückt, in welcher die dem Laufrad 14 abgewandte Oberfläche des Ventilelementes 18e von dem Boden des Pumpengehäuses 12 beabstandet ist, sodass das Ventilelement 18e im Wesentlichen frei um die Achse 94 zwischen den von dem Stift 68 und der Nut 70 gebildeten Anschlägen hin und her drehbar ist. Fig. 21 zeigt die erste Schaltstellung, in welcher die Öffnung 62 dem Eingang 28' gegenüberliegt, Fig. 22 zeigt die zweite Schaltstellung, in welcher die Öffnung 62 dem zweiten Eingang 30' gegenüberliegt.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Drehung des Ventilelementes 18e wiederrum über das Laufrad 14, jedoch ist hier eine mechanische Kupplung als erste Kupplung vorgesehen, welche dadurch realisiert wird, dass das Laufrad 14 mit seinem den Saugmund 38 umgebenden Bereich reibschlüssig am Umfang der Saugöffnung 36e zur Anlage kommt. So wird das Ventilelement 18e mit dem Laufrad 14 mitgedreht, bis der Stift 68 einen Anschlag erreicht. Dann tritt die Kupplung aufgrund von Schlupf außer Eingriff. Mit im Druckraum 26 steigendem Druck wird das Ventilelement 18e dann, wie oben beschrieben, axial in seine anliegende Position bewegt, in welcher somit die zweite Kupplung in Eingriff ist und wobei die erste Kupplung von dem Laufrad 14 außer Eingriff tritt, sodass das Laufrad 14 dann im Wesentlichen reibungsfrei rotieren kann.
  • Das siebte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 23 und 24 unterscheidet sich von dem vorangehend beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel dadurch, dass an dem Ventilelement 18f eine sich in den Druckraum 26 hinein erstreckende Zunge 96 angeordnet ist, welche in den Druckraum 26 als zusätzliches Ventilelement dient. Das Pumpengehäuse 12 weist einen zusätzlichen Druckanschluss 98 auf, welcher getrennt zu dem Druckanschluss 27 in den Druckraum 26 mündet. Die Zunge 96 kann je nach Schaltstellung des Ventilelementes 18f den Druckanschluss 27 oder den Druckanschluss 28 freigeben den die jeweils anderen Druckanschluss überdecken. So ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine druckseitige Umschaltung an der Druckseite des Laufrades 14 vorgesehen. Über die Eingänge 28' und 30' kann gleichzeitig eine Mischfunktion realisiert werden, in dem die Öffnung 92 so positioniert ist, dass sie in einer ersten Schaltstellung diese beiden Eingänge 28', 30' überdeckt, sodass Flüssigkeit aus beiden Eingängen 28', 30' durch die Öffnung 62 und weiter durch den Saugmund 38 strömt. In der zweiten Schaltstellung hingegen überdeckt die Öffnung 62 lediglich den Eingang 28', während der Eingang 30' in der oben beschriebenen Weise vom Boden des Ventilelementes 18f verschlossen ist. Gleichzeitig ist der Druckanschluss 27 geschlossen und der Druckanschluss 98 freigegeben. Die Bewegung des Ventilelementes 18f kann in der oben beschriebenen Weise über das Laufrad 14 und eine mechanische Kupplung, welche durch axiale Verlagerung des Ventilelementes 18f bei ausreichend hohem Druck im Druckraum 26 außer Eingriff tritt, realisiert werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement 18f auf der Rotorwelle 8 gelagert.
  • Die achte Ausführungsform gemäß Fig. 25 bis 28 unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform in der Ausbildung der ersten mechanischen Kupplung zwischen der Rotorwelle 8 und dem Ventilelement 18g. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement 18g direkt auf der Rotorwelle 8 gelagert, welche verlängert ausgebildet ist und sich bis in das Loch 66 im Boden des Pumpengehäuses 12 erstreckt. Im Inneren des Ventilelementes 18g sind zwei Ringsegmente 100 mit Gleitlagereigenschaften, insbesondere aus Keramik angeordnet. Die Ringsegmente 100 werden durch einen Spannring 102 zusammengehalten und gegen die Rotorwelle 8 gepresst. Die zwei Ringsegmente 100 bilden in diesem Beispiel im Wesentlichen einen 2/3-Ring. Im Bereich des fehlenden Ringsegmentes für einen vollständigen Ring greift das Ventilelement 18g mit einem Vorsprung 104 an seinem Innenumfang ein, sodass die beiden Ringsegmente 100 drehfst im Inneren des Ventilelementes 18g angeordnet sind. Im Bereich des fehlenden Ringsegmentes, das heißt angrenzend an den Vorsprung 104, verbleibt in dem Ventilelement 18g ein Durchgang 106, welcher die Ventilfunktion bewirkt.
  • Der Durchgang 106 kann in einer ersten Schaltstellung, welche in Fig. 27 gezeigt ist, dem Eingang 30' gegenüberliegen und in einer zweiten Schaltstellung, welche in Fig. 28 gezeigt ist, dem Eingang 28' gegenüberliegen. Der andere Eingang ist jeweils verschlossen. Dazu kann das Ventilelement 18g entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen von dem im Druckraum 26 herrschenden Druck in axialer Richtung in Anlage an den die Eingänge 28' und 30' umgebenden Boden des Pumpengehäuses 2 drücken.
  • Die Bewegung des Ventilelementes 18g erfolgt über eine erste Kupplung durch den Antrieb des Laufrades 14. Die Rotorwelle 8 liegt beim Start kraftschlüssig am Innenumfang der Ringsegmente 10 an und dreht diese, und damit das Ventilelement 18g mit. Für die beiden Schaltstellungen können in der oben beschriebenen Weise Anschläge im Pumpengehäuse 12 ausgebildet sein. Erreicht das Ventilelement 18g einen dieser Anschläge, rutscht die Pumpenwelle 8 im Inneren der Ringsegmente 100 durch, d.h. die Kupplung tritt außer Eingriff. Mit zunehmender Drehzahl der Rotorwelle 8 kann sich darüber hinaus zwischen dem Außenumfang der Rotorwelle 8 und den Innenflächen der Ringsegmente 100 ein Schmierfilm nach Art eines Gleitlagers ausbilden, sodass die Rotorwelle 8 dann im Wesentlichen reibungsfrei im Inneren der Ringsegmente 100 rotieren kann. Dies bedeutet, dass zum Verstellen des Ventilelementes 18g zwischen seinen beiden Schaltstellungen der Antriebsmotor von der Steuereinrichtung 17 vorzugsweise mit einer geringeren Drehzahl bewegt wird, als die Drehzahl, mit welcher das Laufrad 14 im Betrieb rotiert wird. Zum Hin-und-Her-Bewegen des Ventilelementes 18g kann der Antriebsmotor, in der oben beschriebenen Weise, in zwei Drehrichtungen angetrieben werden, wobei wiederrum nach Erreichen der gewünschten Schaltstellung in der oben beschriebenen Weise durch schnelle Drehzahlerhöhung erreicht werden kann, dass das Ventilelement 18g aufgrund des Druckes im Druckraum 26 und seiner Anlage am Boden des Pumpengehäuses 12 in der zuvor erreichten Schaltstellung verbleibt.
  • Bei der neunten und zehnten Ausführungsform gemäß Fig. 29 bis 37 sowie 38 bis 47 ist ebenfalls eine mechanische Kupplung zwischen dem Antriebsmotor und dem Ventilelement vorgesehen, wobei bei diesen Ausführungsformen der Antriebsmotor von der Steuereinrichtung 17 in zwei verschiedenen Betriebsarten bzw. Betriebsmodi ansteuerbar ist. In einer ersten Betriebsart, welche dem Normalbetrieb des Umwälzpumpenaggregates entspricht, rotiert der Antriebsmotor in herkömmlicher Weise mit einer gewünschten, insbesondere von der Steuereinrichtung 17 einstellbaren Drehzahl. In der zweiten Betriebsart wird der Antriebsmotor im Open-Loop-Betrieb angesteuert, sodass der Rotor schrittweise in einzelnen Winkelschritten, welche kleiner als 360° sind, gedreht werden kann. So kann der Antriebsmotor nach Art eines Schrittmotors in einzelnen Schritten bewegt werden, was bei diesen Ausführungsbeispielen dazu genutzt wird, das Ventilelement gezielt in kleinen Winkelschritten in eine definierte Position zu bewegen, wie es nachfolgend beschrieben wird.
  • Bei der neunten Ausführungsform gemäß Fig. 29 bis 37 ist in dem Pumpengehäuse 2 ein Mischventil integriert, wie es beispielsweise zur Temperatureinstellung für eine Fußbodenheizung genutzt werden kann.
  • Das Motorgehäuse 2 mit dem Elektronikgehäuse 16 entspricht der vorangehend beschriebenen Ausgestaltung. Das Pumpengehäuse 12 ist im Wesentlichen genauso aufgebaut, wie das Pumpengehäuse gemäß der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 6, lediglich die äußere Konfiguration unterscheidet sich. Das Ventilelement 18h ist bei dieser neunten Ausführungsform ebenfalls trommelförmig ausgebildet und besteht aus einem topfförmigen Unterteil 76h, welches an seiner dem Laufrad 14 zugewandten Seite durch einen Deckel 78h verschlossen ist. Im Zentralbereich des Deckels 78h ist eine Saugöffnung 36 ausgebildet. Das Ventilelement 18h ist auf einer Achse 20, welche im Boden des Pumpengehäuses 12 angeordnet ist, drehbar gelagert. Dabei entspricht die Drehachse des Ventilelementes 18h, wie bei den oben beschriebenen Beispielen, der Drehachse X der Rotorwelle 8h. Dabei ist das Ventilelement 18h zum Bilden einer zweiten lösbaren Kupplung ebenfalls entlang der Achse X axial verschiebbar und wird durch eine Feder 48 in die in Fig. 33 gezeigte Ruhelage gedrückt, in welcher sich das Ventilelement 18h in einer gelösten Position befindet, in welcher das Unterteil 76h nicht am Boden des Pumpengehäuses 12 anliegt, sodass das Ventilelement 18h im Wesentlichen frei um die Achse 20 drehbar ist. Als axialer Anschlag fungiert in der gelösten Position das Stirnende der Rotorwelle 8h, welches als erste Kupplung 108 ausgebildet ist. Die Kupplung 108 tritt mit einer Gegenkupplung 110, welche drehfest an dem Ventilelement 18h angeordnet ist, in Eingriff. Die Kupplung 108 weist angeschrägte Kupplungsflächen auf, welche entlang einer Umfangslinie im Wesentlichen ein Sägezahnprofil in der Weise beschreiben, dass lediglich in einer Drehrichtung eine Drehmomentübertragung von der Kupplung 108 auf die Gegenkupplung 110 möglich ist, nämlich in der Drehrichtung A in Fig. 31. In der entgegengesetzten Drehrichtung B rutscht die Kupplung hingegen durch, wobei es zu einer Axialbewegung des Ventilelementes 18h kommt. Die Drehrichtung B ist diejenige Drehrichtung, in welcher das Pumpenaggregat im Normalbetrieb angetrieben wird. Die Drehrichtung A hingegen wird zur gezielten Verstellung des Ventilelementes 18h genutzt. Das heißt hier ist eine drehrichtungsabhängige erste Kupplung ausgebildet. Zusätzlich jedoch tritt auch bei dieser Ausführungsform die Gegenkupplung 110 von der Kupplung 108 durch den Druck im Druckraum 26 außer Eingriff. Steigt der Druck im Druckraum 26 an, wirkt auf den Deckel 78h eine Druckkraft, welche der Federkraft der Feder 48 entgegengesetzt ist und diese übersteigt, sodass das Ventilelement 18h in die anliegende Position gedrückt wird, welche in Fig. 32 gezeigt ist. In dieser liegt das Unterteil 76h an der Bodenseite des Pumpengehäuses 12 an, sodass zum einen das Ventilelement 18h kraftschlüssig gehalten wird und zum anderen eine dichte Anlage erreicht wird, welche die Druck- und die Saugseite in der nachfolgend beschriebenen Weise gegeneinander abdichtet.
  • Das Pumpengehäuse 12 weist zwei Sauganschlüsse 32 und 34 auf, von denen der Sauganschluss 32 an einem Eingang 28h und der Sauganschluss 34 an einem Eingang 30h im Boden des Pumpengehäuses 12 in dessen Innenraum, das heißt den Saugraum 24 hinein mündet. Das Unterteil 76h des Ventilelementes 18h weist in seinem Boden eine bogenförmige Öffnung 112 auf, welche sich im Wesentlichen über 90° erstreckt. Fig. 34 zeigt eine erste Schaltstellung, in welcher die Öffnung 112 lediglich den Eingang 30h überdeckt, sodass ein Strömungsweg nur von dem Sauganschluss 34 zu der Saugöffnung 36 und damit zum Saugmund 38 des Laufrades 14 gegeben ist. Der zweite Eingang 28h wird durch den in seinem Umfangsbereich anliegenden Boden des Ventilelementes 18h dicht verschlossen. Fig. 36 zeigt die zweite Schaltstellung, in welcher die Öffnung 112 lediglich den Eingang 28h überdeckt, während der Eingang 30h verschlossen ist. In dieser Schaltstellung ist lediglich ein Strömungsweg von dem Sauganschluss 32 zum Saugmund 38 hin geöffnet. Fig. 35 zeigt nun eine Zwischenstellung, in welcher die Öffnung 112 beide Eingänge 28h und 30h überdeckt, wobei der Eingang 30h nur teilweise freigegeben ist. Durch Änderung des Grades der Freigabe des Anschlusses 30h kann ein Mischungsverhältnis zwischen den Strömungen aus den Eingängen 28h und 30h geändert werden. Über die schrittweise Verstellung der Rotorwelle 8h kann auch das Ventilelement 18h in kleinen Schritten verstellt werden, um das Mischungsverhältnis zu ändern.
  • Eine solche Funktionalität kann beispielsweise in einem hydraulischen System, wie es in Fig. 37 gezeigt ist, zur Anwendung kommen. Dort ist das Kreiselpumpenaggregat mit dem integrierten Ventil, wie es vorangehend beschrieben wurde, durch die gestrichelte Linie 1 gekennzeichnet. Der hydraulische Kreis weist eine Wärmequelle 114 in Form beispielsweise eines Gasheizkessels auf, dessen Ausgang in beispielsweise den Sauganschluss 34 des Pumpengehäuses 12 mündet. An den Druckanschluss 37 des Kreiselpumpenaggregates 1 schließt sich in diesem Beispiel ein Fußbodenheizkreis 116 an, dessen Rücklauf sowohl mit dem Eingang der Wärmequelle 114 als auch mit dem Sauganschluss 32 des Kreiselpumpenaggregates verbunden ist. Über ein zweites Umwälzpumpenaggregat 118 kann ein weiterer Heizkreis 120 mit einem Wärmeträger versorgt werden, welcher die ausgangsseitige Temperatur der Wärmequelle 114 aufweist. Der Fußboden-Heizkreis 116 hingegen kann in seiner Vorlauftemperatur in der Weise geregelt werden, dass kaltes Wasser aus dem Rücklauf dem heißen Wasser ausgangsseitig der Wärmequelle 114 zugemischt wird, wobei durch Veränderung der Öffnungsverhältnisse der Eingänge 28h und 30h, in der oben beschriebenen Weise, das Mischungsverhältnis durch Drehung des Ventilelementes 18h verändert werden kann.
  • Das zehnte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 38 bis 47 zeigt ein Kreiselpumpenaggregat, welches zusätzlich zu der vorangehend beschriebenen Mischerfunktionalität noch eine Umschaltfunktionalität zur zusätzlichen Versorgung eines Sekundärwärmetauschers zur Brauchwassererwärmung aufweist.
  • Die Lagerung und der Antrieb des Ventilelementes 18i erfolgt bei dieser Ausführungsform genauso, wie bei der neunten Ausführungsform. Im Unterschied zu dem Ventilelement 18h weist das Ventilelement 18i zusätzlich zu der Öffnung 112 einen Durchgangskanal 122 auf, welcher sich von einer Öffnung 124 in den Deckel 78i zu einer Öffnung im Boden des Unterteils 76i erstreckt und somit die beiden Axialenden des Ventilelementes 18i miteinander verbindet. Ferner ist in dem Ventilelement 18i noch eine lediglich zur Unterseite, das heißt zum Boden des Unterteils 76i und damit zum Saugraum 24 hin geöffnete bogenförmige Überbrückungsöffnung 126 ausgebildet, welche zum Druckraum 26 hin durch den Deckel 78i verschlossen ist.
  • Das Pumpengehäuse 12 weist neben dem Druckanschluss 27 und den beiden zuvor beschriebenen Sauganschlüssen 34 und 32 einen weiteren Anschluss 128 auf. Der Anschluss 128 mündet in einem Eingang 130 im Boden des Umwälzpumpenaggregates 12 zusätzlich zu den Eingängen 28h und 30h in den Saugraum 24 hinein. Anhand der Fig. 43 bis 46 werden die verschiedenen Schaltstellungen erläutert, wobei in diesen Figuren der Deckel 78i des Ventilelementes 18i teilweise geöffnet gezeigt ist, um die Stellung der darunter liegenden Öffnungen zu verdeutlichen. Fig. 43 zeigt eine erste Schaltstellung, in welcher die Öffnung 112 dem Eingang 30h gegenüberliegt, sodass eine Strömungsverbindung von dem Sauganschluss 34 zum Saugmund 38 des Laufrades 14 hergestellt wird. In der Schaltstellung gemäß Fig. 44 liegt die Öffnung 112 über dem Eingang 130, sodass eine Strömungsverbindung von dem Anschluss 128 zu der Saugöffnung 36 und über diese in den Saugmund 38 des Laufrades 14 geschaffen wird. In einer weiteren Schaltstellung, welche Fig. 45 zeigt, liegt die Öffnung 112 über dem Eingang 30h, sodass wiederum eine Strömungsverbindung von dem Sauganschluss 34 zum Saugmund 38 des Laufrades 14 gegeben ist. Gleichzeitig findet eine teilweise Überdeckung der Öffnung 124 und des Durchgangsloches 122 mit dem Eingang 28h statt, sodass eine Verbindung zwischen dem Druckraum 26 und dem Sauganschluss 32 hergestellt ist, welcher hier als Druckanschluss fungiert. Gleichzeitig überdeckt die Überbrückungsöffnung 126 gleichzeitig den Eingang 130 und einen Teil des Einganges 28h, sodass ebenfalls eine Verbindung von dem Anschluss 128 über den Eingang 130, die Überbrückungsöffnung 126 und den Eingang 28h zu dem Anschluss 32 geschaffen wird.
  • Fig. 46 zeigt eine vierte Schaltstellung, in welcher der Durchgangskanal 122 den Eingang 28h vollständig überdeckt, sodass der Anschluss 32 über den Durchgangskanal 122 und die Öffnung 124 mit dem Druckraum 26 verbunden ist. Gleichzeitig überdeckt die Überbrückungsöffnung 126 nur noch den Eingang 130. Die Öffnung 112 überdeckt weiterhin den Eingang 30h.
  • Ein solches Kreiselpumpenaggregat kann beispielsweise in einem Heizungssystem, wie es in Fig. 47 gezeigt ist, Verwendung finden. Dort begrenzt die gestrichelte Linie das Kreiselpumpenaggregat 1, wie es gerade anhand der Fig. 38 bis 46 beschrieben wurde. Das Heizungssystem weist wiederrum einen Primärwärmetauscher bzw. eine Wärmequelle 114 auf, welche beispielsweise ein Gasheizkessel sein kann. Ausgangsseitig verläuft der Strömungsweg in einen ersten Heizkreis 120, welcher beispielsweise von herkömmlichen Heizkörpern bzw. Radiatoren gebildet sein kann. Gleichzeitig zweigt ein Strömungsweg zu einem Sekundärwärmetauscher 56 zur Erwärmung von Brauchwasser ab. Das Heizungssystem weist ferner einen Fußbodenheizkreis 116 auf. Die Rückläufe des Heizkreises 120 und des Fußbodenheizkreises 116 münden in den Sauganschluss 34 am Pumpengehäuse 12. Der Rücklauf aus dem Sekundärwärmetauscher 56 mündet in den Anschluss 128, welcher, wie nachfolgend beschrieben wird, zwei Funktionalitäten bietet. Der Anschluss 32 des Pumpengehäuses 12 ist mit dem Vorlauf des Fußbodenheizkreises 116 verbunden.
  • Wenn sich das Ventilelement 18i in der ersten in Fig. 43 gezeigten Schaltstellung befindet, fördert das Laufrad 14 Flüssigkeit aus dem Sauganschluss 34 über den Druckanschluss 27 durch die Wärmequelle 140 und dem Heizkreis 120 und zurück zu dem Sauganschluss 34. Befindet sich das Ventilelement 18i in der zweiten Schaltstellung, welche in Fig. 44 gezeigt ist, ist die Anlage auf Brauchwasserbetrieb umgeschaltet, in diesem Zustand fördert das Pumpenaggregat bzw. das Laufrad 14 Flüssigkeit von dem Anschluss 128, welcher als Sauganschluss dient, durch den Druckanschluss 27, über die Wärmequelle 114 durch den Sekundärwärmetauscher 56 und zurück zu dem Anschluss 128. Befindet sich das Ventilelement 18i in der dritten Schaltstellung, welche in Fig. 45 gezeigt ist, wird zusätzlich der Fußbodenheizkreis 116 versorgt. Über den Sauganschluss 34 strömt das Wasser in den Saugmund 38 des Laufrades 14 und wird über den Druckanschluss 27 über die Wärmequelle 114 in der beschriebenen Weise durch den ersten Heizkreis 120 gefördert. Gleichzeitig tritt die Flüssigkeit ausgangsseitig des Laufrades 14 aus dem Druckraum 26 in die Öffnung 124 und durch den Durchgangskanal 122 hindurch und fließt so zu dem Anschluss 32 und über diesen in den Fußbodenheizkreis 116.
  • In der in Fig. 45 gezeigten Schaltstellung fließt gleichzeitig über die Überbrückungsöffnung 126 Flüssigkeit über den Anschluss 128 und den Eingang 130 in den Anschluss 32. Das heißt hier strömt Wasser über die Wärmequelle 114 durch den Sekundärwärmetauscher 26 und den Anschluss 128 zu dem Anschluss 32. Da in diesem Heizbetrieb am Sekundärwärmetauscher 56 im Wesentlichen keine Wärme abgenommen wird, wird so dem Anschluss 32 heißes Wasser zusätzlich zu dem kalten Wasser, welches aus dem Druckraum 26 über den Durchgangskanal 122 zu dem Anschluss 32 strömt, zugemischt. Durch Veränderung des Öffnungsgrades über die Ventilstellung 18i kann die Menge des zugemischten warmen Wassers am Anschluss 32 variiert werden. Fig. 46 zeigt eine Schaltstellung, in welcher die Zumischung abgeschaltet ist und der Anschluss 32 ausschließlich mit dem Druckraum 26 direkt in Verbindung ist. In diesem Zustand wird das Wasser im Fußbodenkreis 116 ohne Wärmezufuhr im Kreis gefördert. Es ist zu erkennen, dass durch die Veränderung der Schaltstellungen des Ventilelementes 18i bei dieser Ausführungsform sowohl eine Umschaltung zwischen Heizung und Brauchwassererwärmung erreicht werden kann, als auch gleichzeitig die Versorgung von zwei Heizkreisen mit unterschiedlichen Temperaturen, nämlich eines ersten Heizkreises 120 mit der Ausgangstemperatur der Wärmequelle 114 und eines Fußbodenheizkreises 116 mit einer über eine Mischfunktion reduzierte Temperatur.
  • Es ist zu verstehen, dass die verschiedenen vorangehend beschriebenen Ausführungsformen in verschiedener Weise miteinander kombiniert werden können. So können die unterschiedlichen beschriebenen Antriebsarten des Ventilelementes mit verschiedenen geometrischen Ausgestaltungen des Ventilelementes, wie sie ebenfalls vorangehend beschrieben wurden, im Wesentlichen beliebig kombiniert werden. Auch lassen sich die verschiedeneren Ventilfunktionalitäten (zum Beispiel Mischen und Umschalten) ebenfalls mit verschiedenen Antriebsarten realisieren und kombinieren. Diese verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten, welche sich aus den vorangehenden Ausführungsbeispielen ergeben, sind insofern ausdrücklich von der Erfindung mit umfasst.
  • Bei den beschriebenen Beispielen ist das Ventilelement mit dem Laufrad stets in einem gemeinsamen Pumpengehäuse, welches somit ein kombiniertes Ventil- und Pumpengehäuse bildet, angeordnet. Es ist zu verstehen, dass dieses Pumpengehäuse auch mehrteilig ausgebildet werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kreiselpumpenaggregat
    2
    Motorgehäuse
    4
    Stator
    6
    Rotor
    8
    Rotorwelle
    10
    Spaltrohr
    12
    Pumpengehäuse
    14
    Laufrad
    16
    Elektronikgehäuse
    17
    Steuereinrichtung
    18,18', 18", 18c, 18d, 18e,18f, 18g, 18h, 18i
    Ventilelement
    20
    Achse
    22
    Mutter
    24
    Saugraum
    26
    Druckraum
    27
    Druckanschluss
    28, 30
    Eingänge
    28', 30', 28h, 30h
    Eingänge
    32, 34
    Sauganschlüsse
    36, 36', 36e
    Saugöffnung
    38
    Saugmund
    40
    Dichtflächen
    42
    Stützelemente
    44
    Anschlagelement
    46
    Anschläge
    48
    Feder
    50
    Anlageschulter
    52
    Wärmequelle
    54
    Heizkreis
    56
    Sekundärwärmetauscher
    58, 60
    Strömungswege
    62
    Öffnung
    64
    Vorsprung
    66
    Loch
    68
    Stift
    70
    Nut
    72
    Vorsprünge
    74
    Zapfen
    76, 76b, 76dm 76h, 76i
    Unterteil
    78, 78d, 78h, 78i
    Deckel
    80
    Eintrittsöffnung
    82, 84
    Hülsen
    86
    Leitrad
    88
    Gewicht
    90
    Eintrittsöffnung
    92
    Dichtflächen
    94
    Achse
    96
    Zunge
    98
    Druckanschluss
    100
    Ringsegment
    102
    Spannring
    104
    Vorsprung
    106
    Durchgang
    108
    Kupplung
    110
    Gegenkupplung
    112
    Öffnung
    114
    Wärmequelle
    116
    Fußboden-Heizkreis
    118
    Umwälzpumpenaggregat
    120
    Heizkreis
    122
    Durchgangskanal
    124
    Öffnung
    126
    Überbrückungsöffnung
    128
    Anschluss
    130
    Eingang
    X
    Drehachse
    A, B
    Drehrichtungen

Claims (17)

  1. Pumpenaggregat mit einem elektrischen Antriebsmotor (4, 6), zumindest einem von dem Antriebsmotor (4, 6) angetriebenen Laufrad und zumindest einer in einem Strömungsweg durch das Pumpenaggregat gelegenen Ventileinrichtung (18), welche zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung bewegbar ist
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Ventileinrichtung (18) über eine erste Kupplung derart mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist, dass eine Bewegung des Antriebsmotors (4, 6) auf die Ventileinrichtung (18) übertragen wird und die Ventileinrichtung durch eine Drehbewegung des Antriebsmotors (4, 6) von der ersten in die zweite Schaltstellung bewegbar ist, und dass
    die erste Kupplung durch Erhöhen der Drehzahl des Antriebsmotors (4, 6) und/oder Erhöhen des Druckes ausgangsseitig des Laufrades und/oder durch Schlupf derart lösbar ist, dass die Kopplung zwischen Antriebsmotor (4, 6) und Ventileinrichtung (18)reduziert oder aufgehoben wird.
  2. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite lösbare Kupplung zwischen zumindest einem beweglichen Teil der Ventileinrichtung (18) und einem das Laufrad (14) umgebenden Pumpengehäuse vorgesehen ist, welche durch den Druck ausgangsseitig des Laufrades (14) von einer gelösten ersten Kupplungsstellung in eine haltende zweite Kupplungsstellung bewegbar ist.
  3. Pumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kupplung derart ausgebildet sind, dass die erste Kupplung in ihrer gelösten Position eine geringere Haltekraft aufweist als die zweite Kupplung in ihrer haltenden zweiten Kupplungsstellung und die erste Kupplung in ihrer gekuppelten Position eine größere Haltekraft aufweist als die zweite Kupplung in ihrer gelösten ersten Kupplungsstellung.
  4. Pumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (4, 6) im Betrieb des Pumpenaggregates ein Drehmoment erzeugt, welches größer ist als die Haltekraft der ersten Kupplung in ihrer gekuppelten Position.
  5. Pumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (18) als Umschaltventil ausgebildet ist, welches ein Umschalten zwischen zwei Strömungswegen ermöglicht und/oder eine Mischeinrichtung ist, in welcher Fluid aus zwei Strömungswegen gemischt wird, wobei die Mischeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass das Mischungsverhältnis in den beiden Schaltstellungen unterschiedlich ist.
  6. Pumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (18) eine Ventilfunktion in einem Strömungsweg an der Saugseite des Laufrades (14) und/oder in einem Strömungsweg an der Druckseite des Laufrades (14) hat.
  7. Pumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung zumindest ein bewegliches Ventilelement (18) sowie Anschlagelemente aufweist, welche die erste und die zweite Schaltstellung definieren und von welchen vorzugsweise zumindest eines in seiner Lage einstellbar ist.
  8. Pumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (18) zumindest ein bewegliches Ventilelement (18) aufweist, welches mit zwei Ventilöffnungen derart zusammenwirkt, dass eine erste Ventilöffnung (28) in der ersten Schaltstellung der Ventileinrichtung von dem Ventilelement (18) mehr überdeckt ist als in der zweiten Schaltstellung und eine zweite Ventilöffnung (30) von dem Ventilelement in der zweiten Schaltstellung mehr überdeckt ist als in der ersten Schaltstellung.
  9. Pumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung ein bewegliches Ventilelement (18) aufweist, welches zumindest eine Dichtfläche und eine Druckfläche aufweist, wobei die Druckfläche mit einem das Laufrad (14) umgebenden Druckraum (26) derart in Verbindung steht, dass das Ventilelement (18) durch den auf die Druckfläche wirkenden Druck mit der Dichtfläche gegen eine Anlagefläche gedrückt wird, wobei die Anlagefläche vorzugsweise einen Ventilsitz bildet.
  10. Pumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung ein drehbares Ventilelement (18) aufweist, welches über die erste Kupplung mit einem Rotor (6) des Antriebsmotors lösbar gekuppelt ist, wobei die Drehachse (X) des Ventilelementes vorzugsweise mit der Drehachse (X) des Antriebsmotors fluchtet.
  11. Pumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (4, 6) in zwei Drehrichtungen antreibbar ist und die Ventileinrichtung (18) derart ausgebildet ist, dass deren erste Schaltstellung durch Antrieb des Antriebsmotors in einer ersten Drehrichtung (A) und dessen zweite Schaltstellung durch Antrieb des Antriebsmotors in einer zweiten Drehrichtung (B) erreicht wird.
  12. Pumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Kupplung eine Reibungskupplung, eine magnetische Kupplung und/oder eine hydraulische Kupplung ist, welche vorzugsweise einen Schlupf aufweist.
  13. Pumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung zumindest ein zwischen einer gekuppelten und einer gelösten Position bewegbares Kupplungselement aufweist, wobei die Bewegungsrichtung zwischen der gekuppelten und der gelösten Position vorzugsweise quer zu einer Kraftrichtung der von der Kupplung auf die Ventileinrichtung zu übertragenden Kraft verläuft.
  14. Pumpenaggregat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilelement der Ventileinrichtung gleichzeitig das bewegbare Kupplungselement bildet.
  15. Pumpenaggregat nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement über ein Vorspannelement (48), mit einer Vorspannkraft beaufschlagt ist, welche das Kupplungselement in die gekuppelte Position zwingt.
  16. Pumpenaggregat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement eine Druckfläche aufweist, welche mit einem das Laufrad (14) umgebenden Druckraum (26) derart in Verbindung steht und derart angeordnet ist, dass ein auf die Druckfläche wirkender Druck eine Kraft erzeugt, welche der Vorspannkraft entgegengesetzt gerichtet ist.
  17. Pumpenaggregat nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement eine Kupplungsfläche (100) aufweist, welche in der gekuppelten Position mit einer Gegen-Kupplungsfläche (8) in Reibkontakt ist, und dass die Kupplungsfläche (100) und die Gegenkupplungsfläche (8) derart ausgebildet sind und von einem Schmiermittel umgeben sind, dass sich zwischen der Kupplungsfläche (100) und der Gegen-Kupplungsfläche (8) bei Erhöhung der Drehzahl des Antriebsmotors ein den Reibkontakt aufhebender Schmierfilm ausbildet.
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