EP3438555A1 - Umwälzpumpenaggregat - Google Patents

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EP3438555A1
EP3438555A1 EP17184776.7A EP17184776A EP3438555A1 EP 3438555 A1 EP3438555 A1 EP 3438555A1 EP 17184776 A EP17184776 A EP 17184776A EP 3438555 A1 EP3438555 A1 EP 3438555A1
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EP
European Patent Office
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pump unit
impeller
circulating pump
flow
flow path
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17184776.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Blad
Christian BLAD
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Grundfos Holdings AS
Original Assignee
Grundfos Holdings AS
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Publication date
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Priority to US16/635,787 priority patent/US11359822B2/en
Priority to CN201880050279.0A priority patent/CN110998191B/zh
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    • Y10T137/86163—Parallel

Definitions

  • This embodiment of the invention makes it possible to use the circulation pump unit in a heating circuit with a mixer and the second input of Ummélzpumpenaggregates liquid with a pre-pressure i. to supply a residual conveying height.
  • This form can be provided for example by a circulation pump in a boiler or a compact heating system.
  • the mixing point of the mixer is then located in the described Umisselzpumpenaggregat in this arrangement and it is no longer necessary to reduce the form or the residual head on the input side of the mixer to the same suction pressure on the suction side of Umisselzpumpenaggregates in the over the mixer to be supplied to the heating circuit to reach.
  • the circulatory pump unit according to the invention can be supplied with fluids at two different pressure levels.
  • the at least one first flow path and the at least one second flow path are arranged in a common impeller. Ie. upon rotation of the impeller with the two flow paths, a pressure increase of the liquid flowing through these flow paths takes place via both flow paths.
  • two non-rotatably arranged wheels which rotate together. These may be integrally formed with each other or rotatably connected to each other in any other suitable manner.
  • an impeller with two blade rings Use find, wherein a first blade ring, the first flow paths and a second blade ring defines the second flow paths.
  • Such an impeller may be formed so that the inlets or inlets for the two flow paths are located on the same axial side, viewed in the direction of the axis of rotation, or else against each other in the axial direction opposite sides. Even when using two wheels, these could be arranged so that the inlet sides or suction openings are directed opposite. Such an arrangement has the advantage that the axial forces occurring at least partially cancel.
  • the at least one second flow path is formed by a section of the at least one first flow path.
  • the first flow path then has a first section, in which only the liquid flowing through the first flow path experiences an increase in pressure.
  • the second inlet opens into a second section of the first flow path, in which then both the liquid which is supplied from the second input and the liquid emerging from the first section of the first flow path experience an increase in pressure. Ie. In the second flow path, both the fluid flow from the first inlet and the fluid flow from the second inlet experience an increase in pressure.
  • a liquid flow with a higher pressure level can be introduced into the impeller via the second inlet opening at a position at which the liquid in the impeller, which is supplied through the suction mouth, has already experienced a certain pressure increase.
  • this Umisselzpumpenaggregates in a mixer or as a mixer thus the mixing point of the two flows is in the impeller.
  • two liquid flows with different pre-pressure can be mixed at a mixing point with essentially the same pressure level, without the higher pressure in one of the two supplied liquid flows having to be reduced first. As a result, the energy loss can be minimized.
  • a plurality of first flow paths are formed between impeller blades of the at least one impeller and it opens into each of the first flow paths between the impeller blades at least a second inlet opening.
  • the sections of the first flow paths between the suction mouth and the second inlet openings then form the described first flow paths, through which only the liquid supplied through the first inlet is conveyed.
  • the second sections of the first flow paths downstream of the second inlet openings form with these a second flow path through which the liquid which is supplied through the second inlet is also conveyed.
  • a valve for adjusting the flow through this flow connection may be arranged at least in the flow connection between the second input and the at least one impeller, a valve for adjusting the flow through this flow connection.
  • This valve can form a mixing valve, via which the amount of liquid supplied from the second input can be regulated, for example, to be able to regulate the temperature of the mixed flow at the outlet of Ummélzpumpenaggregates.
  • the valve may preferably have an electric drive for changing the valve position, wherein the electric drive is preferably a stepping motor.
  • the valve can then be controlled by a control device, which controls the valve position, for example, as a function of temperature as a function of the temperature at the outlet side of the circulating pump unit, d. H. as a function of the temperature of the mixed flow.
  • it can also be arranged in one or both flow connections manually operated flow control valves to z. B. to be able to make a default of the flow rates.
  • the temperature sensor is preferably arranged on the output side of the first circulating pump unit, so that it detects the temperature of the mixed liquid flow flowing through the outlet of the first circulating pump unit. If the control device varies the rotational speed of the second circulating pump assembly, then the amount of liquid supplied to the second input can be changed. The same can be accomplished by adjusting a valve upstream of the second inlet of the first recirculation pump assembly. By changing the speed of the first circulating pump unit, it is also possible to change the mixing ratio when the flow and / or pressure ratio of the flows through the first and the second flow path changes depending on the speed.
  • first flow path and the second flow path can be achieved by appropriate geometrical configuration of the first flow path and the second flow path, in particular if the first and the second flow path end, for example, on different outer diameters of the impeller.
  • changes in the pressure ratio can be achieved in that the liquid is supplied to the second input with a, preferably constant, admission pressure.
  • Fig. 1 schematically shows a conventional heating circuit for a floor heating 2, ie a heating circuit according to the prior art.
  • the heat source is a boiler 4, for example, a gas boiler with an integrated circulation pump 6.
  • a further circulating pump unit 8 with an impeller 10 and an electric drive motor 12 is provided for the underfloor heating circuit 2.
  • a mixing device is provided here, which has a mixing point 14 which is located on the suction side of the impeller 10.
  • a feed line 18, via which the water or heating medium heated by the heating boiler 4 flows and at the mixing point 14 by the circulating pump unit 6, opens Pressure is injected.
  • two flow regulating valves R hot and R cold are provided in this embodiment.
  • the regulating valve R hot is arranged in the supply line 18 and the regulating valve R cold in the return line 16.
  • the valves can for example be controlled by a control device via an electric drive.
  • the regulating valves R hot and R cold can be coupled so that always opens one of the valves to change the flow and at the same time the other valve is closed by the same degree.
  • a 3-way valve may be used, which has a valve element which simultaneously closes the return line 16 by its movement and opens the supply line 18 or vice versa.
  • the circulating pump unit 6 can also supply a further heating circuit, not shown here, which is operated directly with the flow temperature generated by the boiler.
  • Both the circulating pump unit 6 and the circulating pump unit 8 may have a conventional pressure or flow control.
  • the flow regulating valves R are required for adjusting the mixing ratio and must be provided with a corresponding drive, for example a motor-driven or thermostatically actuated drive.
  • the flow regulating valves R are controlled so that a desired flow temperature for the underfloor heating 2 is achieved downstream of the mixing point 14.
  • Another disadvantage in this system is that the pressure generated by the circulating pump unit 6 must be reduced via the flow regulating valve R hot to the suction side Pressure of the impeller 10 at the mixing point 14 to achieve.
  • an energy loss occurs in the system, which can be avoided with the solution according to the invention described below.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the invention.
  • a boiler 4 for heating a liquid heating medium that is provided a liquid heat carrier such as water.
  • a circulating pump unit 6 is further arranged, which could also be integrated into the boiler 4, as it is based on Fig. 1 was explained.
  • a floor heating 2 or a supplementêt mecanic mobilis 2 is provided, which has a return, which is connected to one side to the input side of the boiler 4 and the other via a return line 16 to a mixing point 20th leads, at which also the flow line 18 opens.
  • the mixing or orifice point 20 is part of a mixing device 22 and further of a circulation pump assembly 24.
  • the mixing device 22 and the circulation pump unit 24 may form an integrated unit, so that the mixing device 22 is part of the circulating pump unit 24 or the circulation pump unit 24 is part of the mixing device 22 ,
  • the mixing point 20 may be as follows will be described, lie directly in the pump housing or in an impeller of Umisselzpumpenaggregates 24.
  • the circulation pump unit 24 is formed as a double pump with two impellers 26 and 28.
  • the wheels 26 and 28 are driven by a common drive motor 30.
  • the wheels 26 and 28 may be formed as separate wheels or as an integrated impeller with two blade assemblies or flow paths.
  • the first impeller 26 forms a first flow path and is in a first flow connection in the mixing device from the return line 16 to the mixing point 20.
  • the second impeller 28 forms a second flow path and is in a second flow connection between the flow line 18 and the mixing point 20.
  • Der Mixing point 20 is thus at the pressure side of the two wheels 26 and 28, that is, according to the invention, the two heating medium streams are mixed together after the pressure increase.
  • the drive motor 30 is controlled by a control device 34, which is used for speed control or speed control of the drive motor 30 and is designed so that it can change the rotational speed of the drive motor 30.
  • the control device 34 has a speed controller, in particular using a frequency converter.
  • the control device 34 may be integrated directly into the drive motor 30 or be arranged in an electronics housing directly on the drive motor and in particular on the motor housing.
  • the control device 34 is further connected to a temperature sensor 36 and communicates with a temperature sensor 36.
  • the temperature sensor 36 is located downstream of the mixing point 20 on or in the flow line 38, which connects the mixing point 20 with the floor heating 2. In this case, the temperature sensor 36 in the mixing device 22 and the circulating pump unit 24 be integrated.
  • the connection of the temperature sensor 36 to the controller 34 may be provided in any suitable manner, for example, wired or wireless.
  • a wireless connection can be realized, for example, via a radio link such as Bluetooth or W-LAN.
  • the controller 34 varies the rotational speed of the drive motor 30, whereby as described below, the mixing ratio of the heating medium streams mixed at the mixing point 20 changes, so that the temperature changes downstream of the mixing point 20.
  • This temperature is detected by the temperature sensor 36, so that the control device 34 can perform a temperature control by speed variation of the drive motor 30 to approximate the temperature value downstream of the mixing point 20 to the temperature setpoint value.
  • Fig. 13 is the delivery height H, ie the pressure applied over the rotational speed n of the drive motor 30.
  • Fig. 2 There are three examples Differential pressure values ⁇ P pre , ⁇ P hot and ⁇ P cold .
  • the differential pressure ⁇ P pre is generated by the circulating pump unit 6 and can not be influenced by the mixing device 22 in this case, so that it is in Fig. 13 is shown as a constant, ie independent of the rotational speed of the drive motor 30 form.
  • the impeller 26 of Umisselzpumpenaggregates 24 generates for the return of the underfloor heating 2 a differential pressure .DELTA.P cold and the impeller 28 generates for the flow from the supply line 18, a differential pressure .DELTA.P hot .
  • the wheels 26 and 28 are formed differently, so they have different pressure gradients, ie different speed-dependent pressure gradients.
  • the pressure curve for the impeller 28 is less steep than the pressure curve of the impeller 26. This can be achieved, for example, that the impeller 26 has a larger outer diameter.
  • the differential pressures ⁇ P pre and ⁇ P hot are added , so that the pressure waveform ⁇ P hot is shifted upward by a constant value in the graph. This ensures that the pressure curve curves .DELTA.P hot and .DELTA.P cold intersect at a point 39. Above and below the point of intersection of these curves are mixing areas 40 for the mixed liquid.
  • the output pressure of the impeller 28 is higher than that of the impeller 26, so that the output pressure of the impeller 28 acts in the flow path through the impeller 26 at the mixing point 20 as a back pressure and hydraulic resistance and in this Operating state, the flow through the first flow path through the impeller 26 is reduced and more heated heating medium is mixed in order to achieve a higher temperature in the flow 38 to the underfloor 2.
  • this pressure difference between the pressure curve curves ⁇ P cold and ⁇ P hot (the mixing region 42) is speed-dependent. D. H.
  • the hydraulic resistance, which acts in the flow path through the impeller 28 can be varied by changing the speed, so that the flow through the impeller 28 and thus the flow of heated heating medium can be changed. Even so, a change in the temperature on the output side of the mixing point 20 and thus a temperature control by changing the speed of the rotational speed n of the drive motor 30 is possible.
  • Fig. 5 shows an embodiment which is a variant of in Fig. 2 illustrated embodiment represents.
  • the two wheels 26 and 28 are formed in the form of a double impeller.
  • the impeller 26 is formed by a first blade ring and the impeller 28 by a second blade ring of the same impeller.
  • the variation of the mixing ratio at the mixing point 20 by changing the rotational speed n of the drive motor 30 takes place in the same way as with reference to FIG Fig. 3 and 13 described.
  • a flow regulating valve R hot and in the return line 16 are additionally provided upstream of the wheels 26 and 28 in the flow line 18.
  • the default setting is preferably carried out in such a way that initially the rotational speed of the drive motor 30 is set so that a sufficient flow is achieved by the bottom floor 2. Ie. it is the rotational speed of the wheels 26 and 28 initially adjusted so that a matched to the system, ie the hydraulic resistance of the system differential pressure is generated. Subsequently, the manual flow control valves R hot and R cold are adjusted so that at the given speed at the temperature sensor 36, a desired temperature setpoint value is reached.
  • This temperature setpoint value can be, for example, a temperature setpoint value which is preset by a heating curve at the current outside temperature.
  • the heating medium flow from the return line 16 experiences a first pressure increase ⁇ P1 upstream of the mixing point 52.
  • the heating medium flow from the supply line 18 experiences a pressure increase ⁇ P pre through the circulation pump unit 6. which leaves the impeller part 48, injected.
  • the orifice point 52 and the second impeller part 50 form a second flow path, through which the heating medium flow from the feed line 18 and further downstream of the mouth point 52 and the heating medium flow from the return line 16, which previously experienced in a first flow path in the impeller part 48, a pressure increase has, flow.
  • the mixed heating medium flow experiences a further pressure increase ⁇ P2.
  • Fig. 15 the pressure curves in the form of the delivery height H are plotted against the rotational speed n of the drive motor 30.
  • ⁇ P pre the constant form pressure
  • ⁇ P1 and ⁇ P2 are shown.
  • This arrangement has the advantage that the pressure ⁇ P pre , which is generated by the circulating pump unit 6, does not have to be reduced since the mixture of the two heating medium flows at a higher pressure level, namely at the level of the pressure .DELTA.P1 takes place. As a result, energy losses in the mixing device 44 are reduced.
  • the embodiment according to Fig. 6 to 9 shows an integrated circulation pump mixing device, ie a circulating pump unit with integrated mixing device or a mixing device with integrated circulation pump unit.
  • the circulating pump unit has, in a known manner, an electric drive motor 30 to which an electronics housing or terminal box 56 is attached.
  • the control device 34 is arranged in this embodiment.
  • the electric drive motor has a stator or motor housing 58, inside which the stator 60 of the drive motor 30 is arranged.
  • the stator 60 surrounds a gap pot or a can 62, which separates the stator space from a centrally located rotor space.
  • In the rotor space of the rotor 64 is arranged, which may be formed for example as a permanent magnet rotor.
  • the rotor 64 is connected via a rotor shaft 66 to the impeller 68, so that the rotor 64 rotatably drives the impeller 68 as it rotates about the rotation axis X.
  • the impeller 68 is formed in this embodiment as a double impeller and combines the wheels 26 and 28, as they are based on Fig. 2 and 5 has been described.
  • the impeller 68 has a central suction mouth 70, which opens into a first blade arrangement or a first blade ring, which forms the impeller 26. So is defined by the suction port 70 and the impeller 26, a first flow path through the impeller 68.
  • the impeller 26 is formed closed and has a front cover plate 72, which merges into a suction mouth 70 limiting collar. On the front cover plate 72, a second blade ring is arranged or formed, which forms the second impeller 28.
  • the second impeller 28 has an annular suction port 74 on the inlet side, which annularly surrounds the suction port 70.
  • the second suction port 74 forms a second inlet opening of the impeller 68.
  • Both the impeller 26 and the impeller 28 have circumferentially outlet openings, which in a pressure chamber 76 of a Pump housing 78 open.
  • a first flow connection through the pump housing 78 is defined via the suction line 82, the suction port 70, the first impeller 26, the pressure chamber 76 and the discharge port 80.
  • the pump housing 78 also has a second suction port 86, which forms a second input.
  • the second suction nozzle is connected in the interior of the pump housing 78 via a connecting channel 88 with an annular space 90 on the suction side of the impeller 68.
  • the annular space 90 surrounds a ring element 92 on the outside.
  • the ring element 92 is inserted into the suction chamber of the pump housing 78 and engages with its annular collar with the collar surrounding the suction mouth 70, so that a sealed flow connection is created from the suction channel 82 into the suction mouth 70. Externally, the ring element 92 is surrounded by the annular space 90, so that the ring element 92 separates the flow path to the suction mouth 70 from the flow path to the second suction mouth 74. Inserted into the pump housing is also an annular sealing element 94, which abuts against the inner circumference of the pump housing 78 and sealingly comes into contact with the outer periphery of the impeller 68.
  • the sealing element 94 in the outer peripheral region of the second suction mouth 74 with the impeller 68 in sealing contact so that it separates the suction region on the inlet side of the suction mouth 74 of the pressure chamber 76 in the pump housing.
  • the flow regulating valves R cold and R hot are formed as rotatable valve elements 98, which are each inserted into a cylindrical receiving space. By rotation, the valve elements 98 reach different degrees into the suction line 82 or cover the connecting channel 88, so that the free flow cross section in the first or second flow path can be changed by rotation of the corresponding valve element 98.
  • the 10 to 12 show an embodiment of the Umisselzpumpenaggregates 46 with the mixing device 44, as shown by Fig. 4 and 15 has been described.
  • the mixing device 44 and the circulation pump unit 46 also represent an integrated unit.
  • the drive motor 30 with the attached electronics housing 56 corresponds in a structure to the drive motor 30, as it is based on the Fig. 7 to 9 has been described.
  • the pump housing 78 'in its construction substantially corresponds to the above-described pump housing 78.
  • a first difference is that the pump housing 78' has no flow control valves R hot and R cold , it being understood that in this second embodiment, such flow control valves R could be provided, as described above.
  • a second difference is that the second suction port 86 'in this embodiment has an external thread.
  • the suction port 86 according to the preceding embodiment could be designed according to or the Saugstutzten 86 'could also have an internal thread.
  • the impeller part 78 is formed by the radially inner impeller part, ie in the flow direction between the suction mouth 102 and the openings 106.
  • the openings 106 face the annular space 90, so that heating medium can enter via the connecting channel 88 into these openings 106.
  • the outlet side of the openings 106 is thus in the Flow channels 108 in this embodiment, the mixing point 52 according to Fig. 4 ,
  • valves R hot or R cold may optionally be coupled to each other or be formed together as a three-way valve.
  • An electric drive of these valves could be controlled by a common control device 34, which also controls the speed of the drive motor 30.
  • the mixing ratio and thus the temperature in the flow line for underfloor heating can be regulated or controlled.
  • a larger control range can be achieved.
  • the losses can be reduced by larger valve opening degrees.
  • the speed can be increased only for a short time to mix in an increased amount of heated heating medium.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umwälzpumpenaggregot mit einem ersten Eingang (84), einem Ausgang (80), einem elektrischen Antriebsmotor (30) sowie zumindest einem von dem Antriebsmotor (30) angetriebenen Laufrad (68; 100), welches zumindest einen ersten, in einer Verbindung zwischen dem ersten Eingang (84) und dem Ausgang (80) gelegenen Strömungsweg (26; 48) zur Druckerhöhung einer Flüssigkeit aufweist, wobei das Umwälzpumpenaggregat einen zweiten Eingang (86) aufweist und das zumindest eine Laufrad (68; 100) zumindest einen zweiten Strömungsweg (28; 50) zur Druckerhöhung einer Flüssigkeit aufweist, welcher in einer Verbindung von dem zweiten Eingang (86) zu dem Ausgang (80) gelegen ist, sowie ein Heizungssystem mit einem solchen Umwälzpumpenaggregat.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Umwälzpumpenaggregat sowie ein Heizungssystem mit einem solchen Umwälzpumpenaggregat.
  • In Heizungssystem werden Umwälzpumpen verwendet, um einen flüssigen Wärmeträger bzw. ein Heizmedium, insbesondere Wasser durch das Heizungssystem umzuwälzen. Wenn in Heizungssystemen Heizkreise verwendet werden, welche unterschiedliche Vorlauftemperaturen benötigen, ist es üblich, Mischer vorzusehen, welche die Vorlauftemperatur für bestimmte Heizkreise, beispielsweise Heizkreise einer Fußbodenheizung reduzieren können. Derartige Mischer werden häufig in Kombination mit Kompaktheizkesseln verwendet, welche neben einer Wärmequelle, wie einem Heizkessel mit Primärwärmetauscher, auch bereits ein Umwälzpumpenaggregat zum Umwälzen des Wärmeträgers durch das Heizungssystem aufweisen. Dieses Umwälzpumpenaggregat stellt eine Restförderhöhe bereit, welche so angepasst ist, dass sie für einen herkömmlichen Heizkreis mit Heizkörpern mit Thermostatventilen ausreichend ist. Für einen weiteren Heizkreis mit verringerter Vorlauftemperatur wird dann in der Regel ein zweites Umwälzpumpenaggregat verwendet, welches stromabwärts eines Mischventils angeordnet wird, über welches der erwärmte Wärmeträger aus dem Heizkessel in den Heizkreis mit geringerer Vorlauftemperatur eingespritzt wird. Dabei ist es erforderlich in dem Mischventil oder einem vorgeschalteten Ventil den von dem Umwälzpumpenaggregat in dem Heizkessel bereitgestellten Vordruck auf das Druckniveau an der Eingangsseite des Umwälzpumpenaggregates in dem zweiten Heizkreis zu reduzieren. D. h. die von dem Umwälzpumpenaggregat in dem Heizkessel bereitgestellte Restförderhöhe wird vernichtet und es tritt ein Energieverlust auf.
  • Im Hinblick auf diese Problematik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Heizungssystem dahingehend zu verbessern, dass die Energieverluste in einem Mischer minimiert werden können. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Umwälzpumpenaggregat mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Heizungssystem mit den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Das erfindungsgemäße Umwälzpumpenaggregat ist insbesondere als Heizungsumwälzpumpenaggregat zum Einsatz in einer Heizungsanlage vorgesehen, wobei unter Heizungsanlage im Sinne dieser Erfindung auch eine Klimaanlage zu verstehen ist, welche nicht der Erwärmung sondern der Kühlung dient. Ganz allgemein kann das erfindungsgemäße Umwälzpumpenaggregat zum Umwälzen eines flüssigen Wärmeträgers bzw. Heizmediums zum Temperieren eines Gebäudes oder einer Anlage verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Umwälzpumpenaggregat weist einen ersten Eingang, d. h. einen ersten Saug-Eingang sowie einen Ausgang auf. Der Ausgang ist ein Druck-Ausgang, durch den Flüssigkeit aus dem Umwälzpumpenaggregat austritt. Ferner weist das Umwälzpumpenaggregat einen elektrischen Antriebsmotor auf, welcher zumindest ein in dem Umwälzpumpenaggregat vorgesehenes Laufrad drehend antreibt. D. h. bei dem Umwälzpumpenaggregat handelt es sich um ein Kreiselpumpenaggregat. Der elektrische Antriebsmotor ist besonders bevorzugt als nasslaufender elektrischer Antriebsmotor, d. h. als Motor mit einem Spaltrohr bzw. Spalttopf zwischen Rotor und Stator ausgebildet. Das zumindest eine Laufrad ist in dem Umwälzpumpenaggregat in einer Verbindung bzw. Strömungsverbindung zwischen dem ersten Eingang und dem Ausgang angeordnet. Das Laufrad weist zumindest einen Strömungsweg in dieser Strömungsverbindung auf und dient der Druckerhöhung einer Flüssigkeit. So kann das Laufrad eine Flüssigkeit, z. B. ein flüssiges Heizmedium, von dem ersten Eingang zu dem Ausgang fördern und den Druck der Flüssigkeit zwischen Eingang und Ausgang erhöhen. Der zumindest eine Strömungsweg durch das Laufrad kann beispielsweise durch übliche Kanäle zwischen Laufradschaufeln gebildet werden.
  • Erfindungsgemäß weist das Umwälzpumpenaggregat einen zweiten Eingang auf, wobei in dem Umwälzpumpenaggregat eine zweite Strömungsverbindung von diesem zweiten Eingang zu dem Ausgang ausgebildet ist. Der zweite Eingang bildet somit einen zweiten Saug-Eingang bzw. Sauganschluss, wobei im Betrieb des Umwälzpumpenaggregates an dem zweiten Eingang ein anderes Druckniveau als an dem ersten Eingang herrschen kann. Das zumindest eine Laufrad weist ferner zumindest einen zweiten Strömungsweg mit Druckerhöhung einer Flüssigkeit wie eines flüssigen Heizmediums auf, wobei dieser zweite Strömungsweg in der beschriebenen Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Eingang und dem Ausgang liegt. Das bedeutet, dass das erfindungsgemäße Umwälzpumpenaggregat in dem zumindest einen Laufrad zwei getrennte Strömungswege aufweist, über welche eine Druckerhöhung erreicht werden kann. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, Flüssigkeiten wie z. B. zwei Strömungen eines flüssigen Heizmediums von den beiden Eingängen, welche an den beiden Eingängen einen unterschiedlichen Eingangs- bzw. Vordruck aufweisen, auf denselben Enddruck an dem Ausgang zu erhöhen. D. h. das zumindest eine Laufrad mit den zwei Strömungswegen ist so ausgebildet, dass es bei seiner Rotation zwei unterschiedliche Druckdifferenzen erzeugt.
  • Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es, das Umwälzpumpenaggregat in einem Heizkreis mit einem Mischer einzusetzen und dem zweiten Eingang des Umwälzpumpenaggregates Flüssigkeit mit einem Vordruck d.h. einer Restförderhöhe zuzuführen. Dieser Vordruck kann beispielsweise von einer Umwälzpumpe in einen Heizkessel bzw. einer Kompaktheizungsanlage bereitgestellt werden. Der Mischpunkt des Mischers ist bei dieser Anordnung dann in dem beschriebenen Umwälzpumpenaggregat gelegen und es ist nicht mehr erforderlich, den Vordruck bzw. die Restförderhöhe eingangsseitig des Mischers abzubauen, um den gleichen Saugdruck an der Saugseite des Umwälzpumpenaggregates in dem über dem Mischer zu versorgenden Heizkreis zu erreichen. Dem erfindungsgemäßen Umwälzpumpenaggregat können vielmehr Flüssigkeiten auf zwei verschiedenen Druckniveaus zugeführt werden. An dem ersten Eingang wird die in dem zu versorgenden Heizkreis umzuwälzende Flüssigkeit zugeführt, während über den zweiten Eingang die zuzumischende Flüssigkeit mit einem höheren Druckniveau zugemischt wird. Das erfindungsgemäße Umwälzpumpenaggregat ermöglicht es somit, die Energieverluste beim Betrieb eines Mischers zu verringern. Da bei modernen Heizungssystemen die Fußbodenheizung üblicherweise den größten Anteil hat, lassen sich auf diese Weise Energieeinsparungen im Bereich der Umwälzpumpenaggregate von bis zu 30% realisieren
  • Vorzugsweise sind der zumindest eine erste Strömungsweg und der zumindest eine zweite Strömungsweg in einem gemeinsamen Laufrad angeordnet. D. h. bei Rotation des Laufrades mit den beiden Strömungswegen, erfolgt über beide Strömungswege eine Druckerhöhung der durch diese Strömungswege strömenden Flüssigkeit. Alternativ ist es möglich zwei drehfest zueinander angeordnete Laufräder zu verwenden, welche gemeinsam rotieren. Diese können einstückig miteinander ausgebildet oder in sonstiger geeigneter Weise drehfest miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann auch ein Laufrad mit zwei Schaufelkränzen Verwendung finden, wobei ein erster Schaufelkranz die ersten Strömungswege und ein zweiter Schaufelkranz die zweiten Strömungswege definiert. Ein solches Laufrad kann so ausgebildet sein, dass die Einläufe bzw. Einlässe für die beiden Strömungswege an derselben Axialseite, in Richtung der Drehachse gesehen, gelegen sind oder auch aneinander in Axialrichtung entgegengesetzten Seiten. Auch bei Verwendung zweier Laufräder könnten diese so angeordnet sein, dass die Eintrittsseiten bzw. Saugöffnungen entgegengesetzt gerichtet sind. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass sich die auftretenden Axialkräfte zumindest teilweise aufheben.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass der zumindest eine zweite Strömungsweg von einem Abschnitt des zumindest einen ersten Strömungsweges gebildet wird. Dabei weist der erste Strömungsweg dann einen ersten Abschnitt auf, in welchem lediglich die durch den ersten Strömungsweg strömende Flüssigkeit eine Druckerhöhung erfährt. Der zweite Eingang mündet in einen zweiten Abschnitt des ersten Strömungsweges, in welchem dann sowohl die Flüssigkeit, welche aus dem zweiten Eingang zugeführt wird als auch die aus dem ersten Abschnitt des ersten Strömungsweges austretende Flüssigkeit eine Druckerhöhung erfahren. D. h. in dem zweiten Strömungsweg erfährt sowohl die Flüssigkeitsströmung aus dem ersten Eingang als auch die Flüssigkeitsströmung aus dem zweiten Eingang eine Druckerhöhung. Wenn an dem zweiten Eingang Flüssigkeit mit einem Vordruck zugeführt wird, hat dies den Vorteil, dass in dem ersten Abschnitt des ersten Strömungsweges die über den ersten Eingang mit geringerem Vordruck zugeführte Flüssigkeit eine erste Druckerhöhung erfährt, sodass an demjenigen Punkt, an welchem die Strömung aus dem zweiten Eingang in den ersten Strömungsweg mündet, die Flüssigkeiten aus dem ersten und dem zweiten Eingang ein im Wesentlichen gleiches Druckniveau haben.
  • Weiter bevorzugt weist das zumindest eine Laufrad einen Saugmund als erste Eintrittsöffnung auf, von dem ausgehend sich der zumindest eine erste Strömungsweg zu einer Austrittsseite des Laufrades erstreckt. Der Saugmund als erste Eintrittsöffnung steht mit dem ersten Eingang des Umwälzpumpenaggregates in Verbindung und die Austrittsseite des Laufrades steht mit dem Ausgang des Umwälzpumpenaggregates in Verbindung. Das Laufrad weist bevorzugt zumindest eine zweite Eintrittsöffnung auf, welche in Richtung der Strömung durch das Laufrad zwischen dem genannten Saugmund und der Austrittsseite gelegen ist. Diese zumindest eine zweite Eintrittsöffnung ist mit dem zweiten Eingang des Umwälzpumpenaggregates verbunden. So kann eine Flüssigkeitsströmung mit einem höheren Druckniveau in das Laufrad über die zweite Eintrittsöffnung an einer Position eingeleitet werden, an welcher die Flüssigkeit in dem Laufrad, welche durch den Saugmund zugeführt wird, bereits eine gewisse Druckerhöhung erfahren hat. Bei Verwendung dieses Umwälzpumpenaggregates in einem Mischer oder als Mischer liegt somit der Mischpunkt der beiden Strömungen im Laufrad. So können zwei Flüssigkeitsströmungen mit unterschiedlichem Vordruck an einem Mischpunkt mit im Wesentlichen gleichen Druckniveau gemischt werden, ohne dass der höhere Druck in einer der beiden zugeführten Flüssigkeitsströmungen zunächst abgebaut werden müsste. Dadurch kann der Energieverlust minimiert werden.
  • Die zweite Eintrittsöffnung mündet vorzugsweise in einen ersten Strömungsweg, wobei der Abschnitt des zumindest einen ersten Strömungsweges zwischen der zumindest einen zweiten Eintrittsöffnung und der Austrittsseite gleichzeitig den zumindest einen zweiten Strömungsweg bildet. D. h. der zweite Strömungsweg bildet einen gemeinsamen Strömungsweg, durch welchen sowohl die Flüssigkeitsströmung aus dem ersten Eingang als auch die Flüssigkeitsströmung aus dem zweiten Eingang geleitet werden, wobei die Flüssigkeitsströmung aus dem ersten Eingang des Umwälzpumpenaggregates in einem ersten Abschnitt des ersten Strömungsweges stromaufwärts der zumindest einen zweiten Eintrittsöffnung bereits eine Druckerhöhung unabhängig von der Strömung aus dem zweiten Eingang erfahren hat.
  • Besonders bevorzugt weist das Laufrad eine Mehrzahl von zweiten Eintrittsöffnungen auf. Dadurch kann der Strömungsquerschnitt vergrößert werden und somit der hydraulische Widerstand in dem zweiten Strömungsweg minimiert werden.
  • Vorzugsweise sind mehrere erste Strömungswege zwischen Laufradschaufeln des zumindest einen Laufrades ausgebildet und es mündet in jeden der ersten Strömungswege zwischen den Laufradschaufeln zumindest eine zweite Eintrittsöffnung. Die Abschnitte der ersten Strömungswege zwischen dem Saugmund und den zweiten Eintrittsöffnungen bilden dann die beschriebenen ersten Strömungswege, durch welche lediglich die durch den ersten Eingang zugeführte Flüssigkeit gefördert wird. Die zweiten Abschnitte der ersten Strömungswege stromabwärts der zweiten Eintrittsöffnungen bilden mit diesen einen zweiten Strömungsweg, durch welchen auch die Flüssigkeit, welche durch den zweiten Eingang zugeführt wird, gefördert wird. Dadurch, dass zweite Eintrittsöffnungen in jedem der ersten Strömungswege angeordnet sind, wird ein maximaler Strömungsquerschnitt für die zweiten Strömungswege in dem Laufrad bereitgestellt.
  • Weiter bevorzugt ist die zumindest eine zweite Eintrittsöffnung in einer den Saugmund umgebenden Deckscheibe ausgebildet. D. h. das Laufrad ist als geschlossenes Laufrad ausgebildet, welches eine Deckscheibe aufweist, welche die Strömungswege zwischen den Laufradschaufeln im Umfang des zentral angeordneten Saugmundes verschließt. Der Saugmund bildet die erste Eintrittsöffnung für die ersten Strömungswege. Die zweiten Eintrittsöffnungen sind als Löcher oder Spalt in der Deckscheibe ausgebildet, welche in diese Strömungswege zwischen den Laufradschaufeln münden, sodass die Strömungswege radial außenseitig der zweiten Eintrittsöffnungen die zweiten Strömungswege gemäß der vorangehenden Beschreibung bilden.
  • Der Saugmund des zumindest einen Laufrades ist vorzugsweise mit einem feststehenden Ringelement in Eingriff, in dessen Inneren eine Strömungsverbindung von dem ersten Eingang mündet. So wird eine Strömungsverbindung von dem ersten Eingang in das Innere des Laufrades hinein und in die ersten Strömungswege des Laufrades hinein hergestellt. Das Ringelement ist weiter bevorzugt in im Wesentlichen dichtendem Eingriff mit dem Saugmund, d. h. es ist eine Saugmundichtung zwischen dem Saugmund und dem Ringelement ausgebildet, um Leckagen in diesem Bereich zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
  • Weiter bevorzugt ist außenumfänglich des beschriebenen Ringelementes ein Ringraum ausgebildet, in welchen eine Strömungsverbindung von dem zweiten Eingang mündet, wobei die zumindest eine zweite Eintrittsöffnung des Laufrades diesem Ringraum zugewandt ist. In dieser Ausgestaltung bildet das Ringelement somit eine Trennwand zwischen der ersten und der zweiten Strömungsverbindung, wobei die Strömungsverbindung von dem ersten Eingang innenseitig der Ringwandung und die Strömungsverbindung von dem zweiten Eingang außenseitig des Ringelementes zu dem Laufrad hin verläuft.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Laufrad radial außerhalb der zumindest einen zweiten Eintrittsöffnung in dichtendem Eingriff mit einem Teil eines umgebenden Pumpengehäuses. Dieser dichtende Eingriff bildet eine Dichtung zwischen Saug- und Druckseite des Laufrades, sodass die Austrittsseite des Laufrades gegenüber der Strömungsverbindung zu der zumindest einen zweiten Eintrittsöffnung hin abgedichtet ist.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann zumindest in der Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Eingang und dem zumindest einen Laufrad ein Ventil zum Einstellen des Durchflusses durch diese Strömungsverbindung angeordnet sein. Dieses Ventil kann ein Mischventil bilden, über welches die zugeführte Flüssigkeitsmenge aus dem zweiten Eingang reguliert werden kann, beispielsweise um die Temperatur der gemischten Strömung am Ausgang des Umwälzpumpenaggregates regulieren zu können. Dazu kann das Ventil vorzugsweise einen elektrischen Antrieb zum Verändern der Ventilstellung aufweisen, wobei der elektrische Antrieb vorzugsweise ein Schrittmotor ist. Das Ventil dann durch eine Steuereinrichtung angesteuert werden, welche die Ventilstellung beispielsweise temperaturabhängig in Abhängigkeit der Temperatur an der Ausgangsseite des Umwälzpumpenaggregates, d. h. in Abhängigkeit der Temperatur der gemischten Strömung einstellt. So wird ein Mischer mit Temperaturregelung geschaffen. Es können jedoch auch in einer oder beiden Strömungsverbindungen manuell zu betätigende Durchflussregulierventile angeordnet sein, um z. B. eine Voreinstellung der Durchflüsse vornehmen zu können.
  • Besonders bevorzugt weist das Umwälzpumpenaggregat eine Steuereinrichtung auf, welche zum Einstellen der Drehzahl des Antriebsmotors ausgebildet ist. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie eine Druck- und/oder Durchflussregelung vornimmt, um den Druck und/oder Durchfluss im Bereich vorgegebener Sollwerte zu halten. Alternativ ist auch eine temperaturabhängige Drehzahlregelung möglich, bei welcher die Drehzahl in Abhängigkeit eines Temperatursignals so eingestellt wird, dass ein Temperaturwert im Bereich vorgegebener Sollwerte gehalten wird. So kann beispielsweise durch Drehzahlregelung bzw. Drehzahländerung des Umwälzpumpenaggregates die Temperatur ausgangsseitig des Umwälzpumpenaggregates, d. h. am Ausgang bzw. in der durch den Ausgang strömenden Flüssigkeitsströmung geregelt werden.
  • Neben dem vorangehend beschriebenen Umwälzpumpenaggregat ist Gegenstand der Erfindung auch ein Heizungssystem mit einem solchen Umwälzpumpenaggregat, wobei das vorangehend beschriebene Umwälzpumpenaggregat ein erstes Umwälzpumpenaggregat in dem Heizungssystem bildet. Das erfindungsgemäße Heizungssystem weist darüber hinaus ein zweites Umwälzpumpenaggregat auf, welches stromaufwärts des zweiten Einganges des ersten Pumpenaggregates gelegen ist. So führt das zweite Umwälzpumpenaggregat dem Eingang des ersten Pumpenaggregates eine Flüssigkeitsströmung mit einem Vordruck, welcher von dem zweiten Umwälzpumpenaggregat erzeugt wird, zu. Das zweite Umwälzpumpenaggregat ist vorzugsweise ein Kreiselpumpenaggregat, welches über eine Steuereinrichtung in seiner Drehzahl einstellbar ist. Dieses Kreiselpumpenaggregat weist vorzugsweise ebenfalls einen elektrischen Antriebsmotor auf, welcher weiter bevorzugt als nasslaufender Antriebsmotor ausgebildet sein kann. Über die Drehzahlanpassung kann der Vordruck bzw. Durchfluss eingestellt bzw. geregelt werden. Die Drehzahlreglung des zweiten Umwälzpumpenaggregates erfolgt vorzugsweise so, dass der Durchfluss und/oder der Druck im Bereich gewünschter vorgegebener Sollwerte gehalten wird bzw. einer vorgegebenen Kennlinie folgt. Sowohl das erste Umwälzpumpenaggregat als auch das zweite Umwälzpumpenaggregat können so ausgebildet sein, dass sie zur Drehzahlregelung einen Frequenzumrichter aufweisen.
  • Weiter bevorzugt ist in dem erfindungsgemäßen Heizungssystem eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche derart ausgebildet ist, dass sie das erste Umwälzpumpenaggregat und/oder das zweite Umwälzpumpenaggregat und/oder ein im Strömungsweg von dem zweiten Eingang zu dem zumindest einen Laufrad gelegenes Ventil steuert, um ein Mischungsverhältnis der Flüssigkeitsströmungen aus dem ersten Eingang und dem zweiten Eingang in dem ersten Umwälzpumpenaggregat einzustellen. Die Drehzahlsteuerung erfolgt dabei bevorzugt temperaturabhängig. D. h. die Steuereinrichtung ist vorzugsweise mit zumindest einem Temperatursensor verbunden und steuert die Drehzahlen des Umwälzpumpenaggregates oder der Umwälzpumpenaggregate so, dass die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur auf einem gewünschten Sollwert gehalten wird oder einem gewünschten Sollwert angenähert wird. Der Temperatursensor ist vorzugsweise an der Ausgangsseite des ersten Umwälzpumpenaggregates angeordnet, sodass er die Temperatur der gemischten Flüssigkeitsströmung, welche durch den Ausgang des ersten Umwälzpumpenaggregates strömt, erfasst. Wenn die Steuereinrichtung die Drehzahl des zweiten Umwälzpumpenaggregates variiert, kann so die Menge der dem zweiten Eingang zugeführten Flüssigkeit verändert werden. Das gleiche kann durch Einstellen eines Ventils stromaufwärts des zweiten Einganges des ersten Umwälzpumpenaggregates erreicht werden. Durch Drehzahländerung des ersten Umwälzpumpenaggregates ist es ebenfalls möglich, das Mischungsverhältnis zu ändern, wenn das Durchfluss- und oder Druckverhältnis der Strömungen durch den ersten und den zweiten Strömungsweg sich drehzahlabhängig verändert. Dies kann durch entsprechende geometrische Ausgestaltung des ersten Strömungsweges und des zweiten Strömungsweges erreicht werden, insbesondere wenn der erste und der zweite Strömungsweg beispielsweise auf unterschiedlichen Außendurchmessern des Laufrades enden. So werden bei derselben Drehzahl unterschiedliche Druckerhöhungen erreicht. Ferner können Veränderungen des Druckverhältnisses dadurch erreicht werden, dass die Flüssigkeit dem zweiten Eingang mit einem, vorzugsweise konstanten, Vordruck zugeführt wird. Wenn die Strömungsverbindung von dem zweiten Eingang in einen ersten Strömungsweg des Laufrades mündet, wie es oben beschrieben ist, wird bei Drehzahländerung der Druck am Mündungspunkt im Inneren des Laufrades verändert, sodass durch die Veränderung der Druckverhältnisse in den beiden Strömungswegen das Mischungsverhältnis im Inneren des Laufrades verändert wird.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
    • Fig. 1
    einen hydraulischer Schaltplan einer Heizungsanlage gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    einen hydraulischen Schaltplan eines Heizungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 3
    einen hydraulischen Schaltplan eines Heizungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 4
    einen hydraulischen Schaltplan eines Heizungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
    Fig. 5
    einen hydraulischen Schaltplan eines Heizungssystems entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 mit einem Doppellaufrad,
    Fig. 6
    Explosionsansicht eines Umwälzpumpenaggregates mit einer Mischeinrichtung entsprechend dem Heizungssystem gemäß Fig. 2, 3 und 5,
    Fig. 7
    eine Schnittansicht des Umwälzpumpenaggregates gemäß Fig. 6 entlang seiner Längsachse x,
    Fig. 8
    eine Draufsicht auf die Rückseite des Umwälzpumpenaggregates gemäß Figuren 6 und 7,
    Fig. 9
    eine teilweise geschnittene Ansicht der Rückseite des Umwälzpumpenaggregates gemäß Fig. 6 bis 8,
    Fig. 10
    eine Explosionsansicht eines Umwälzpumpenaggregates mit einer Mischeinrichtung entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4,
    Fig. 11
    eine Schnittansicht des Umwälzpumpenaggregates gemäß Fig. 10 entlang seiner Längsachse X,
    Fig. 12
    eine Draufsicht auf die Rückseite des Umwälzpumpenaggregates gemäß Fig. 9 und 10,
    Fig. 13
    den Druckverlauf über der Drehzahl für das Ausführungsbeispiel eines Heizungssystems gemäß Fig. 2,
    Fig. 14
    den Druckverlauf über der Drehzahl für ein Ausführungsbeispiel eines Heizungssystems gemäß Fig. 3 und
    Fig. 15
    den Druckverlauf über der Drehzahl für ein Ausführungsbeispiel eines Heizungssystems gemäß Fig. 4.
  • Fig. 1 zeigt schematisch einen herkömmlichen Heizkreis für eine Fußbodenheizung 2, d. h. einen Heizkreis gemäß dem Stand der Technik. Als Wärmequelle dient ein Heizkessel 4, beispielsweise ein Gasheizkessel mit einer integrierten Umwälzpumpe 6. Derartige Kombinationen sind beispielsweise als Kompaktheizungsanlagen am Markt bekannt. Für den Fußbodenheizungskreis 2 ist ein weiteres Umwälzpumpenaggregat 8 mit einem Laufrad 10 sowie einem elektrischen Antriebsmotor 12 vorgesehen. Da der Heizkessel 4 für die Fußbodenheizung 2 eine zu hohe Vorlauftemperatur bereitstellt, ist hier eine Mischeinrichtung vorgesehen, welche einen Mischpunkt 14 aufweist, der an der Saugseite des Laufrades 10 gelegen ist. An dem Mischpunkt 14 mündet eine Rücklaufleitung 16 des Fußbodenheizkreises 2. Ferner mündet an dem Misch- bzw. Mündungspunkt 14 eine Vorlaufleitung 18, über welche das von dem Heizkessel 4 erwärmte Wasser bzw. Heizmedium zugeführt und am Mischpunkt 14 durch den von dem Umwälzpumpenaggregat 6 erzeugten Druck eingespritzt wird. Zur Regulierung des Mischungsverhältnisses sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei Durchflussregulierventile Rhot und Rcold vorgesehen. Das Regulierventil Rhot ist in der Vorlaufleitung 18 und das Regulierventil Rcold in der Rücklaufleitung 16 angeordnet. Die Ventile können beispielsweise von einer Steuereinrichtung über einen elektrischen Antrieb angesteuert werden. Bevorzugt können die Regulierventile Rhot und Rcold so gekoppelt sein, dass zur Veränderung des Durchflusses stets eines der Ventile geöffnet und gleichzeitig das andere Ventil um dasselbe Maß geschlossen wird. Anstatt zweier Durchflussregulierventile R kann auch ein 3-Wege-Ventil verwendet werden, welches ein Ventilelement aufweist, das durch seine Bewegung gleichzeitig die Rücklaufleitung 16 verschließt und die Vorlaufleitung 18 öffnet oder umgekehrt. Das Umwälzpumpenaggregat 6 kann ferner einen hier nicht gezeigten weiteren Heizkreis versorgen, welcher direkt mit der vom Heizkessel erzeugten Vorlauftemperatur betrieben wird. Sowohl das Umwälzpumpenaggregat 6 als auch das Umwälzpumpenaggregat 8 können eine herkömmliche Druck- bzw. Durchflussregelung aufweisen. Bei dem bekannten System ist nachteilig, dass zur Einstellung Mischungsverhältnisses die Durchflussregulierventile R erforderlich sind und mit einem entsprechenden Antrieb, beispielsweise einem motorischen oder thermostatisch betätigten Antrieb versehen sein müssen. Die Durchflussregulierventile R werden so geregelt, dass stromabwärts des Mischpunktes 14 eine gewünschte Vorlauftemperatur für die Fußbodenheizung 2 erreicht wird. Ein weiterer Nachteil in diesem System ist, dass der von dem Umwälzpumpenaggregat 6 erzeugte Druck über das Durchflussregulierventil Rhot abgebaut werden muss um den saugseitigen Druck des Laufrades 10 am Mischpunkt 14 zu erreichen. Es tritt somit in dem System ein Energieverlust auf, welcher mit der nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung vermieden werden kann.
  • Bei den drei beispielhaft beschriebenen erfindungsgemäßen Lösungen, welche schematisch in Fig. 2 bis 4 dargestellt sind, wird das Mischungsverhältnis zum Erzielen einer gewünschten Vorlauftemperatur für die Fußbodenheizung 2 allein durch eine Drehzahlregelung eines Umwälzpumpenaggregates erreicht. Dieses weist zwei Strömungswege auf, welche sich gegenseitig hydraulisch so beeinflussen, dass durch Drehzahländerung der hydraulische Widerstand in zumindest einem der Strömungswege geändert werden kann, um das Mischungsverhältnis zu ändern, wie es nachfolgend beschrieben werden wird.
  • Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem ist wiederum ein Heizkessel 4 zum Erwärmen eines flüssigen Heizmediums, d. h. eines flüssigen Wärmeträgers wie Wasser vorgesehen. An diesem Heizkessel 4 ist ferner ein Umwälzpumpenaggregat 6 angeordnet, welches auch in den Heizkessel 4 integriert sein könnte, wie es anhand von Fig. 1 erläutert wurde. Das Umwälzpumpenaggregat 6 fördert erwärmten Wärmeträger in einer Vorlaufleitung 18. Ferner ist eine Fußbodenheizung 2 bzw. ein Fußbodenheizkreis 2 vorgesehen, welcher einen Rücklauf aufweist, der zum einen mit der Eingangsseite des Heizkessels 4 verbunden ist und zum anderen über eine Rücklaufleitung 16 zu einem Mischpunkt 20 führt, an welchem auch die Vorlaufleitung 18 mündet. Der Misch- bzw. Mündungspunkt 20 ist Teil einer Mischeinrichtung 22 und ferner eines Umwälzpumpenaggregates 24. Die Mischeinrichtung 22 und das Umwälzpumpenaggregat 24 können eine integrierte Baueinheit bilden, sodass die Mischeinrichtung 22 Teil des Umwälzpumpenaggregates 24 ist bzw. das Umwälzpumpenaggregat 24 Teil der Mischeinrichtung 22 ist. Insbesondere kann der Mischpunkt 20, wie nachfolgend beschrieben werden wird, direkt im Pumpengehäuse oder in einem Laufrad des Umwälzpumpenaggregates 24 liegen.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist das Umwälzpumpenaggregat 24 als eine Doppelpumpe mit zwei Laufrädern 26 und 28 ausgebildet. Die Laufräder 26 und 28 werden über einen gemeinsamen Antriebsmotor 30 angetrieben. Die Laufräder 26 und 28 können als separate Laufräder oder als integriertes Laufrad mit zwei Schaufelanordnungen bzw. Strömungswegen ausgebildet sein. Das erste Laufrad 26 bildet einen ersten Strömungsweg und liegt in einer ersten Strömungsverbindung in der Mischeinrichtung von der Rücklaufleitung 16 zu dem Mischpunkt 20. Das zweite Laufrad 28 bildet einen zweiten Strömungsweg und liegt in einer zweiten Strömungsverbindung zwischen der Vorlaufleitung 18 und dem Mischpunkt 20. Der Mischpunkt 20 liegt somit an der Druckseite der beiden Laufräder 26 und 28, d. h. erfindungsgemäß werden die beiden Heizmediumströme nach der Druckerhöhung miteinander gemischt.
  • Der Antriebsmotor 30 wird von einer Steuereinrichtung 34 gesteuert bzw. geregelt, welche zur Drehzahlregelung bzw. Drehzahlsteuerung des Antriebsmotors 30 dient und so ausgebildet ist, dass sie die Drehzahl des Antriebsmotors 30 verändern kann. Dazu weist die Steuereinrichtung 34 einen Drehzahlsteller insbesondere unter Verwendung eines Frequenzumrichters auf. Die Steuereinrichtung 34 kann direkt in den Antriebsmotor 30 integriert sein oder in einem Elektronikgehäuse direkt an dem Antriebsmotor und insbesondere an dessen Motorgehäuse angeordnet sein. Die Steuereinrichtung 34 ist ferner mit einem Temperatursensor 36 verbunden bzw. kommuniziert mit einem Temperatursensor 36. Der Temperatursensor 36 ist stromabwärts des Mischpunktes 20 an oder in der Vorlaufleitung 38 gelegen, welche den Mischpunkt 20 mit dem Fußbodenheizkreis 2 verbindet. Dabei kann der Temperatursensor 36 in die Mischeinrichtung 22 bzw. das Umwälzpumpenaggregat 24 integriert sein. Die Verbindung des Temperatursensors 36 mit der Steuereinrichtung 34 kann in beliebiger geeigneter Weise vorgesehen sein, beispielsweise drahtgebunden oder auch drahtlos. Eine drahtlose Verbindung kann beispielsweise über eine Funkverbindung wie Bluetooth oder W-LAN realisiert sein.
  • Der Temperatursensor 36 überträgt einen Temperaturwert des Heizmediums stromabwärts des Mischpunktes 20 an die Steuereinrichtung 34, sodass diese eine Temperaturregelung durchführen kann. Erfindungsgemäß wird der Antriebsmotor 30 und damit das Umwälzpumpenaggregat 34 nicht druck- oder durchflussabhängig, sondern temperaturabhängig geregelt. D. h. die Steuereinrichtung 34 passt die Drehzahl des Antriebsmotors 30 so an, dass eine gewünschte Temperatur des Heizmediums stromabwärts des Mischpunktes 20 erreicht wird. Die gewünschte Temperatur wird durch einen Temperatur-Soll-Wert vorgegeben, welcher fest vorgegeben sein kann, manuell einstellbar sein kann oder auch außentemperaturabhängig durch eine Heizkurve vorgegeben sein kann, welche in der Steuereinrichtung 34 oder einer übergeordneten Steuerung hinterlegt ist. Die Steuereinrichtung 34 variiert die Drehzahl des Antriebsmotors 30, wodurch sich, wie nachfolgend beschrieben wird, das Mischungsverhältnis der Heizmediumströme, welche an dem Mischpunkt 20 gemischt werden, ändert, sodass sich die Temperatur stromabwärts des Mischpunktes 20 ändert. Diese Temperatur wird von dem Temperatursensor 36 erfasst, sodass die Steuereinrichtung 34 durch Drehzahlvariation des Antriebsmotors 30 eine Temperaturregelung vornehmen kann, um den Temperaturwert stromabwärts des Mischpunktes 20 dem Temperatur-Soll-Wert anzunähern.
  • Die Variation des Mischungsverhältnisses an dem Mischpunkt 20 über die Drehzahländerung wird näher anhand von Fig. 13 erläutert. In Fig. 13 ist die Förderhöhe H, d. h. der Druck über der Drehzahl n des Antriebsmotors 30 aufgetragen. Im in Fig. 2 genannten Beispiel gibt es drei Differenzdruckwerte Δ Ppre, ΔPhot und ΔPcold. Der Differenzdruck ΔPpre wird von dem Umwälzpumpenaggregat 6 erzeugt und ist von der Mischeinrichtung 22 in diesem Fall nicht beeinflussbar, sodass er in Fig. 13 als konstanter, d. h. von der Drehzahl des Antriebsmotors 30 unabhängiger Vordruck dargestellt ist. Das Laufrad 26 des Umwälzpumpenaggregates 24 erzeugt für den Rücklauf der Fußbodenheizung 2 einen Differenzdruck ΔPcold und das Laufrad 28 erzeugt für den Vorlauf aus der Vorlaufleitung 18 einen Differenzdruck ΔPhot. Wie in Fig. 13 zu erkennen ist, sind die Laufräder 26 und 28 unterschiedlich ausgebildet, sodass sie unterschiedliche Druckverläufe, d. h. unterschiedliche drehzahlabhängige Druckverläufe aufweisen. Der Druckverlauf für das Laufrad 28 ist weniger steil als der Druckverlauf des Laufrades 26. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Laufrad 26 einen größeren Außendurchmesser hat. Für das erwärmte Heizmedium, welches durch die Vorlaufleitung 18 zugeführt wird, addieren sich darüber hinaus die Differenzdrücke ΔPpre und ΔPhot, sodass die Druckverlaufskurve ΔPhot um einen konstanten Wert in dem Diagramm nach oben verschoben ist. Dadurch wird erreicht, dass sich die Druckverlaufskurven ΔPhot und ΔPcold in einem Punkt 39 schneiden. Oberhalb und unterhalb des Schnittpunktes dieser Kurven ergeben sich Mischbereiche 40 für die gemischte Flüssigkeit. Bei einer Drehzahl n unterhalb des Schnittpunktes 39 der beiden Druckverlaufskurven ist der Ausgangsdruck des Laufrades 28 höher als derjenige des Laufrades 26, sodass der Ausgangsdruck des Laufrades 28 in dem Strömungsweg durch das Laufrad 26 an dem Mischpunkt 20 als Gegendruck und hydraulischer Widerstand wirkt und in diesem Betriebszustand der Durchfluss durch den ersten Strömungsweg durch das Laufrad 26 reduziert wird und mehr erwärmtes Heizmedium zugemischt wird, um eine höhere Temperatur im Vorlauf 38 zu dem Fußbodenheizkreis 2 zu erreichen. Wenn die Drehzahl erhöht wird, ist oberhalb des Schnittpunktes 39 der beiden Druckverlaufskurven der Ausgangsdruck des Laufrades 26 höher als derjenige des Laufrades 28, sodass in dem zweiten Strömungsweg durch das Laufrad 28 ein hydraulischer Widerstand in Form eines Gegendruckes an dem Mischpunkt 20 erzeugt wird und der Durchfluss durch den zweiten Strömungsweg reduziert wird, wodurch weniger erwärmtes Heizmedium am Mischpunkt 20 zugeführt wird und die Temperatur ausgangsseitig des Mischpunktes 20 reduziert werden kann.
  • Fig. 3 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Mischeinrichtung bzw. eines erfindungsgemäßen Heizungssystems, welche sich von dem Heizungssystem gemäß Fig. 2 dadurch unterscheiden, dass kein Umwälzpumpenaggregat 6 im Vorlauf 18 vorgesehen ist. D. h. das erwärmte Heizmedium wird über die Vorlaufleitung 18 ohne Vordruck dem Umwälzpumpenaggregat 24 zugeführt. Dadurch ergeben sich die in Fig. 14 gezeigten Druckverlaufskurven. In Fig. 14 ist wiederum die Förderhöhe H, d. h. der Druck über der Drehzahl n des Antriebsmotors 30 aufgetragen. Die Druckverlaufskurven ΔPcold und ΔPhot entsprechen den Druckverlaufskurven, welche in Fig. 13 gezeigt sind. Es fehlt lediglich der konstante Vordruck ΔPpre, sodass die Druckverlaufskurve ΔPhot nicht im Diagramm nach oben verschoben ist, sondern wie die Druckverlaufskurve ΔPcold im Nullpunkt beginnt. Beide Kurven weisen jedoch eine unterschiedliche Steigung auf, was wiederum, wie oben beschrieben durch unterschiedliche Laufraddurchmesser der Laufräder 26 und 28 erreicht wird. Dadurch, dass der Differenzdruck an den Laufrädern 26 und 28 sich bei Drehzahländerung unterschiedlich verändert, verändern sich die hydraulischen Widerstände, wodurch sich ein Mischbereich 42 zwischen den beiden Druckverlaufskurven ergibt mit einem resultierenden Differenzdruck. Der höhere Ausgangsdruck ΔPcold des Laufrades 26 wirkt als hydraulischer Widerstand in dem zweiten Strömungsweg durch das Laufrad 28 an dem Mischpunkt 20. Der hydraulische Widerstand ergibt sich aus der Druckdifferenz zwischen den Ausgangsdrücken der Laufräder 26 und 28 am Mischpunkt 20. Wie in Fig. 14 erkennbar, ist diese Druckdifferenz zwischen den Druckverlaufskurven ΔPcold und ΔPhot (der Mischbereich 42) drehzahlabhängig. D. h. auch so kann der hydraulische Widerstand, welcher im Strömungsweg durch das Laufrad 28 wirkt, durch Drehzahländerung variiert werden, sodass der Durchfluss durch das Laufrad 28 und somit der Durchfluss an erwärmten Heizmedium verändert werden kann. Auch so ist eine Änderung der Temperatur ausgangsseitig des Mischpunktes 20 und damit eine Temperaturregelung durch Drehzahländerung der Drehzahl n des Antriebsmotors 30 möglich.
  • Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches eine Variante des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels darstellt. Es sind die beiden Laufräder 26 und 28 in Form eines Doppel-Laufrades ausgebildet. D. h. das Laufrad 26 wird von einem ersten Schaufelkranz und das Laufrad 28 von einem zweiten Schaufelkranz desselben Laufrades gebildet. Die Variation des Mischungsverhältnisses am Mischpunkt 20 über Änderung der Drehzahl n des Antriebsmotors 30 erfolgt in derselben Weise wie anhand von Fig. 3 und 13 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel sind zusätzlich stromaufwärts der Laufräder 26 und 28 in der Vorlaufleitung 18 ein Durchflussregulierventil Rhot sowie in der Rücklaufleitung 16 ein Durchflussregulierventil Rcold vorgesehen. Bei diesen handelt es sich um manuell einstellbare Ventile, mit welchen eine Voreinstellung vorgenommen werden kann, bevor die beschriebene Drehzahlregelung ausgeführt wird. Die Voreinstellung erfolgt vorzugsweise in der Weise, dass zunächst die Drehzahl des Antriebsmotors 30 so eingestellt wird, dass durch den Fußbodenkreis 2 ein ausreichender Durchfluss erreicht wird. D. h. es wird die Drehzahl der Laufräder 26 und 28 zunächst so eingestellt, dass ein auf die Anlage, d. h. den hydraulischen Widerstand der Anlage abgestimmter Differenzdruck erzeugt wird. Anschließend werden die manuellen Durchflussregulierventile Rhot und Rcold so eingestellt, dass bei der gegebenen Drehzahl an dem Temperatursensor 36 ein gewünschter Temperatur-Soll-Wert erreicht wird. Dieser Temperatur-Soll-Wert kann beispielsweise ein Temperatur-Soll-Wert sein, welcher bei der aktuellen Außentemperatur von einer Heizkurve vorgegeben wird. Durch die manuelle Voreinstellung wird ein Ausgleich zwischen unterschiedlichen hydraulischen Widerständen in der Vorlaufleitung 18 und der Rücklaufleitung 16 erreicht. Nach dieser Voreinstellung kann dann die Temperaturregelung durch Drehzahlregelung mithilfe der Steuereinrichtung 34 durchgeführt werden, wobei lediglich geringe Drehzahländerungen zur Temperaturanpassung erforderlich sind, wie sich aus dem Diagramm in Fig. 13 ergibt. Derartige Ventile zur Voreinstellung können auch bei den anderen beschriebenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden.
  • Fig. 4 zeigte eine dritte Variante eines Heizungssystems mit einer erfindungsgemäßen Mischeinrichtung. Auch in diesem Heizungssystem ist ein Heizkessel 4 mit einem stromabwärts angeordneten Umwälzpumpenaggregat 6 vorgesehen. Ferner ist eine zu versorgende Fußbodenheizung 2 bzw. ein Fußbodenheizkreis 2 vorgesehen. Auch hier ist eine Mischeinrichtung 44 vorhanden, in welcher ein Heizmediumstrom aus einem Vorlauf 18, welcher sich ausgehend von dem Heizkessel 4 erstreckt mit einem Heizmediumstrom aus einer Rücklaufleitung 16 aus dem Rücklauf der Fußbodenheizung 2 gemischt wird. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Mischeinrichtung 44 wiederum ein Umwälzpumpenaggregat 46 mit einem elektrischen Antriebsmotor 30 auf. Auch dieser Antriebsmotor 30 wird in seiner Drehzahl durch eine Steuereinrichtung 34 geregelt, welche direkt in den Antriebsmotor 30 integriert oder in einem Elektronikgehäuse unmittelbar an dem Antriebsmotor 30 angeordnet sein kann. Die Steuereinrichtung 34 ist wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen mit einem Temperatursensor 36 kommunikationsverbunden, welcher an einer Vorlaufleitung 38 zu dem Fußbodenkreis 2 hin gelegen ist, sodass er die Vorlauftemperatur des Heizmediums erfasst, welche dem Fußbodenheizkreis 2 zugeführt wird. So kann auch bei dem Umwälzpumpenaggregat 36 in der oben beschriebenen Weise eine temperaturabhängige Drehzahlregelung durchgeführt werden.
  • Von den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 darin, dass das Umwälzpumpenaggregat zwar keine zwei parallel geschaltete Laufräder aufweist, sondern in Reihe geschaltete Laufradteile 48 und 50. Die Laufradteile 48 und 50 können als zwei separate drehfest miteinander verbundene Laufräder ausgebildet sein, sodass diese über den gemeinsamen Antriebsmotor 30 drehend angetrieben werden. Besonders bevorzugt sind die Laufradteile 48, 50 jedoch als ein Laufrad ausgebildet, welches zwischen einer ersten zentralen Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung, wie unten näher beschrieben wird, zumindest eine zweite Eintrittsöffnung in einem radialen Mittelbereich aufweist. Diese zweite Eintrittsöffnung bildet bei diesem Ausführungsbeispiel den Misch- bzw. Mündungspunkt 52, an welchem die beiden Flüssigkeitsströmungen bzw. Heizmediumströme aus der Rücklaufleitung 16 und der Vorlaufleitung 18 gemischt werden. Über den Laufradteil 48 erfährt der Heizmediumstrom aus der Rücklaufleitung 16 eine erste Druckerhöhung ΔP1 stromaufwärts des Mischpunktes 52. Der Heizmediumstrom aus der Vorlaufleitung 18 erfährt eine Druckerhöhung ΔPpre durch das Umwälzpumpenaggregat 6. Mit diesem Vordruck wird der Heizmediumstrom an dem Mündungspunkt 52 in den Heizmediumstrom, welcher den Laufradteil 48 verlässt, eingespritzt. Der Mündungspunkt 52 und der zweite Laufradteil 50 bilden einen zweiten Strömungsweg, durch welchen der Heizmediumstrom aus der Vorlaufleitung 18 und im weiteren Verlauf stromabwärts des Mündungspunktes 52 auch der Heizmediumstrom aus der Rücklaufleitung 16, welcher zuvor in einem ersten Strömungsweg in dem Laufradteil 48 eine Druckerhöhung erfahren hat, fließen. In dem Laufradteil 50 erfährt der gemischte Heizmediumstrom eine weitere Druckerhöhung ΔP2.
  • Auch bei dieser Konfiguration kann durch Drehzahländerung das Mischungsverhältnis zwischen dem Heizmediumstrom aus der Rücklaufleitung 16 und dem Heizmediumstrom aus der Vorlaufleitung 18 geändert werden, wie anhand von Fig. 15 näher beschrieben wird. In Fig. 15 sind wiederum die Druckverläufe in Form der Förderhöhe H über der Drehzahl n des Antriebsmotors 30 aufgetragen. In dem Diagramm in Fig. 15 ist der konstante Vordruck ΔPpre, welcher von dem Umwälzpumpenaggregat 6 erzeugt wird als horizontale Linie zu erkennen. Ferner sind die beiden drehzahlabhängigen Druckverläufe ΔP1 und ΔP2 gezeigt. Dabei hat der Druckverlauf ΔP2 einen steileren Verlauf als der Druckverlauf ΔP1, d. h. der Druck ΔP2 steigt mit Erhöhung der Drehzahl stärker an als der Druck ΔP1. Zwischen dem Druckverlauf ΔP1 und dem Vordruck ΔPpre befindet sich ein Mischbereich 54 in dem unterschiedliche Mischungsverhältnisse realisiert werden können. Mit steigenden Druck ΔP1, welchen der Heizmediumstrom aus der Rücklaufleitung 16 in dem Laufradteil 48 erfährt, steigt der hydraulische Widerstand in dem zweiten Strömungsweg zu dem Laufradteil 50 am Mischpunkt 52. Es bildet sich ein Gegendruck an dem Mischpunkt 52, welcher als hydraulischer Widerstand für den Heizmediumstrom dient, welcher aus der Vorlaufleitung 18 in den Mischpunkt 52 eintritt. Je höher der Gegendruck an dem Mischpunkt 52 wird, umso geringer wird der Durchfluss durch diesen zweiten Strömungsweg durch den Mündungspunkt 52, d.h. umso kleiner wird der Heizmediumstrom, welcher aus der Vorlaufleitung 18 in den Mischpunkt 52 und damit den zweiten Strömungsweg eintritt. Mit Übersteigen des Vordruckes ΔPpre durch den Druck ΔP1 wird der Warmwasserstrom, d. h. der Heizmediumstrom aus der Vorlaufleitung 18 vollständig abgeschaltet. So kann durch Drehzahländerung das Mischungsverhältnis verändert werden. In dem zweiten Laufradteil 50 erfährt der gemischte Heizmediumstrom dann die Druckerhöhung auf den Druck ΔP2.
  • Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Druck ΔPpre, welcher von dem Umwälzpumpenaggregat 6 erzeugt wird, nicht abgebaut werden muss, da die Mischung der beiden Heizmediumströme auf einem höheren Druckniveau, nämlich auf dem Niveau des Druckes ΔP1 stattfindet. Dadurch werden Energieverluste in der Mischeinrichtung 44 verringert.
  • Nachfolgend wird anhand der Figuren 6 bis 12 der konstruktive Aufbau der Mischeinrichtungen 22 und 44 näher beschrieben. Dabei zeigen die Figuren 6 bis 9 eine Mischeinrichtung, welche als Mischeinrichtung 22 in den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 2, 3 und 5 zum Einsatz kommt. Die Figuren 10 bis 12 zeigen eine Mischeinrichtung 44, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 zum Einsatz kommt.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 bis 9 zeigt eine integrierte Umwälzpumpen-Misch-Einrichtung, d. h. ein Umwälzpumpenaggregat mit integrierter Mischeinrichtung bzw. eine Mischeinrichtung mit integrierten Umwälzpumpenaggregat. Das Umwälzpumpenaggregat weist in bekannter Weise einen elektrischen Antriebsmotor 30 auf, an dem ein Elektronikgehäuse bzw. Klemmenkasten 56 angesetzt ist. In dem Elektronikgehäuse ist in diesem Ausführungsbeispiel die Steuereinrichtung 34 angeordnet. Der elektrische Antriebsmotor weist ein Stator- bzw. Motorgehäuse 58 auf, in dessen Inneren der Stator 60 des Antriebsmotors 30 angeordnet ist. Der Stator 60 umgibt einen Spalttopf bzw. ein Spaltrohr 62, welches den Statorraum von einem zentral gelegenen Rotorraum trennt. In dem Rotorraum ist der Rotor 64 angeordnet, welcher beispielsweise als Permanentmagnetrotor ausgebildet sein kann. Der Rotor 64 ist über eine Rotorwelle 66 mit dem Laufrad 68 verbunden, sodass der Rotor 64 bei seiner Rotation um die Drehachse X das Laufrad 68 drehend antreibt.
  • Das Laufrad 68 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Doppellaufrad ausgebildet und vereint die Laufräder 26 und 28, wie sie anhand der Fig. 2 und 5 beschrieben wurde. Das Laufrad 68 weist einen zentralen Saugmund 70 auf, welcher in eine erste Schaufelanordnung bzw. einen ersten Schaufelkranz mündet, welcher das Laufrad 26 bildet. So wird durch den Saugmund 70 und das Laufrad 26 ein erster Strömungsweg durch das Laufrad 68 definiert. Das Laufrad 26 ist geschlossen ausgebildet und weist eine vordere Deckscheibe 72 auf, welche in einen den Saugmund 70 begrenzenden Kragen übergeht. Auf der vorderen Deckscheibe 72 ist ein zweiter Schaufelkranz angeordnet bzw. ausgebildet, welcher das zweite Laufrad 28 bildet. Das zweite Laufrad 28 weist eintrittsseitig einen ringförmigen Saugmund 74 auf, welcher den Saugmund 70 ringförmig umgibt. Der zweite Saugmund 74 bildet eine zweite Eintrittsöffnung des Laufrades 68. Das Laufrad 28 bildet ausgehend von dem zweiten Saugmund 74 einen zweiten Strömungsweg durch das Laufrad 68. Sowohl das Laufrad 26 als auch das Laufrad 28 weisen umfangsseitig Austrittsöffnungen auf, welche in einen Druckraum 76 eines Pumpengehäuses 78 münden.
  • Das Pumpengehäuse 78 ist in üblicher Weise mit dem Motorgehäuse 58 verbunden. Der Druckraum 76 im Inneren des Pumpengehäuses 78 mündet in einen Druckstutzen 80, an welchen sich in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2, 3 und 5 die Vorlaufleitung 38 zu dem Fußbodenheizkreis 2 anschließen würde. Da beide Laufräder 26 und 28 in den Druckraum 76 münden, liegt der anhand von Fig. 2, 3 und 5 beschriebene Mischpunkt 20 austrittsseitig des Laufrades 68 in dem Druckraum 76 des Pumpengehäuses 78.
  • Der erste Saugmund 70 des Laufrades 68 steht in dem Pumpengehäuse 78 mit einer ersten Saugleitung 82, welche an einem ersten Saugstutzen 84 beginnt, in Verbindung. Dieser erste Saugstutzen 84 liegt axial fluchtend zu dem Druckstutzen 80 entlang einer Einbauachse, die sich normal zur Drehachse X erstreckt. An dem Saugstutzen 84 ist in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2, 3 und 5 die Rücklaufleitung 16 angeschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel ist in der Saugleitung 82 darüber hinaus ein Durchflussregulierventil Rcold angeordnet, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.
  • Von dem Saugstutzen 84, welcher einen ersten Eingang bildet, ist über die Saugleitung 82, den Saugmund 70, das erste Laufrad 26, den Druckraum 76 und den Druckstutzen 80 eine erste Strömungsverbindung durch das Pumpengehäuse 78 definiert. Das Pumpengehäuse 78 weist darüber hinaus einen zweiten Saugstutzen 86 auf, welcher einen zweiten Eingang bildet. Der zweite Saugstutzen ist im Inneren des Pumpengehäuses 78 über einen Verbindungskanal 88 mit einem Ringraum 90 an der Saugseite des Laufrades 68 verbunden. Der Ringraum 90 umgibt ein Ringelement 92 außenumfänglich. Das Ringelement 92 ist in den Saugraum des Pumpengehäuses 78 eingesetzt und ist mit seinem ringförmigen Kragen mit dem den Saugmund 70 umgebenden Kragen in Eingriff, sodass eine gedichtete Strömungsverbindung von dem Saugkanal 82 in den Saugmund 70 hinein geschaffen wird. Außenumfänglich ist das Ringelement 92 von dem Ringraum 90 umgeben, sodass das Ringelement 92 den Strömungsweg zu dem Saugmund 70 von dem Strömungsweg zu dem zweiten Saugmund 74 trennt. In das Pumpengehäuse eingesetzt ist ferner ein ringförmiges Dichtelement 94, welches am Innenumfang des Pumpengehäuses 78 anliegt und mit dem Außenumfang des Laufrades 68 dichtend in Anlage kommt. Dabei ist das Dichtelement 94 im Außenumfangsbereich des zweiten Saugmundes 74 mit dem Laufrad 68 in dichtender Anlage, sodass es den Saugbereich eingangsseitig des Saugmundes 74 von dem Druckraum 76 im Pumpengehäuse trennt.
  • In dem Strömungsweg von dem zweiten Saugstutzen 86 zu dem Verbindungskanal 88 ist darüber hinaus ein Rückschlagventil 96 angeordnet, welches ein Rückströmen von Flüssigkeit in die Vorlaufleitung 18 verhindert. An den zweiten Saugstutzen 86 wird die Vorlaufleitung 18, wie sie in den Fig. 2, 3 und 5 gezeigt ist, angeschlossen.
  • Mit dem gezeigten Umwälzpumpenaggregat 24 mit der integrierten Mischeinrichtung 22 kann durch Drehzahländerung des Antriebsmotors 30 eine Temperierung des Heizmediums, welches dem Fußbodenheizkreis 2 zugeführt wird, erreicht werden, wie es anhand der Fig. 2, 3 und 5 sowie 13 und 14 beschrieben wurde.
  • Über die Durchflussregulierventile Rcold und Rhot, kann, wie anhand von Fig. 5 beschrieben eine Voreinstellung vorgenommen werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Durchflussregulierventile Rcold und Rhot als drehbare Ventilelemente 98 ausgebildet, welche jeweils in einen zylindrischen Aufnahmeraum eingesetzt sind. Durch Drehung gelangen die Ventilelemente 98 unterschiedlich weit in die Saugleitung 82 oder überdecken den Verbindungskanal 88, sodass der freie Strömungsquerschnitt in dem ersten oder zweiten Strömungsweg durch Drehung des entsprechenden Ventilelementes 98 verändert werden kann.
  • Die Fig. 10 bis 12 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Umwälzpumpenaggregates 46 mit der Mischeinrichtung 44, wie es anhand von Fig. 4 und 15 beschrieben wurde. Die Mischeinrichtung 44 und das Umwälzpumpenaggregat 46 stellen auch hier eine integrierte Baueinheit dar. Der Antriebsmotor 30 mit dem angesetzten Elektronikgehäuse 56 entspricht in einem Aufbau dem Antriebsmotor 30, wie er anhand der Fig. 7 bis 9 beschrieben wurde. Auch das Pumpengehäuse 78' entspricht in seinem Aufbau im Wesentlichen dem vorangehend beschriebenen Pumpengehäuse 78. Ein erster Unterschied besteht darin, dass das Pumpengehäuse 78' keine Durchflussregulierventile Rhot und Rcold aufweist, wobei zu verstehen ist, dass auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel derartige Durchflussregulierventile R vorgesehen sein könnten, wie sie vorangehend beschrieben wurden. Ein zweiter Unterschied besteht darin, dass der zweite Saugstutzen 86' in diesem Ausführungsbeispiel ein Außengewinde aufweist. Es ist jedoch zu verstehen, dass auch der Saugstutzen 86 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel entsprechend ausgestaltet werden könnte oder der Saugstutzten 86' ebenfalls ein Innengewinde aufweisen könnte.
  • In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Laufrad 100 mit der Rotorwelle 66 verbunden. Dieses Laufrad 100 weist einen zentralen Saugmund 102 auf, dessen Umfangsrand mit dem Ringelement 92 in dichtenden Eingriff ist, sodass eine Strömungsverbindung von den ersten Saugstutzen 84 in das Laufrad 100 hineingeschaffen wird. Das Laufrad 100 weist lediglich einen Schaufelkranz auf, welcher einen ersten Strömungsweg ausgehend von dem Saugmund 102, welcher eine erste Eintrittsöffnung bildet, zum Außenumfang des Laufrades 100 definiert. Dieser erste Strömungsweg mündet in den Druckraum 76, welcher mit dem Druckstutzen 80 verbunden ist. Das Ringelement 92 umgebend ist wiederum ein Ringraum 90 vorhanden, in welchen der Verbindungskanal 88 von dem zweiten Saugstutzen 86 mündet. Das Laufrad 100 weist eine vordere Deckscheibe 104 auf. In dieser sind Öffnungen 106 ausgebildet, welche zweite Eintrittsöffnungen bilden. Diese Öffnungen 106 münden in die Strömungskanäle 108 zwischen den Laufradschaufeln. Dabei münden die Öffnungen 106 radial bezogen auf die Drehachse X gesehen in einem Bereich zwischen dem Saugmund 102 und dem Außenumfang des Laufrades 100 in die Strömungskanäle 108. D. h. die Öffnungen 106 münden in einen radialen Mittelbereich des ersten Strömungsweges durch das Laufrad 100. Die Öffnungen 106 und die Strömungskanäle 108 bilden mit ihren Abschnitten radial außenseitig der Öffnungen 106 bilden zweite Strömungswege, welche dem Laufradteil 50, wie er anhand von Fig. 4 beschrieben wurde, entspricht. Der Laufradteil 78 wird durch den radial innenliegenden Laufradteil, d. h. in Strömungsrichtung zwischen dem Saugmund 102 und den Öffnungen 106 gebildet. Die Öffnungen 106 sind dem Ringraum 90 zugewandt, sodass Heizmedium über den Verbindungskanal 88 in diese Öffnungen 106 eintreten kann. Austrittsseitig der Öffnungen 106 liegt somit in den Strömungskanälen 108 in diesem Ausführungsbeispiel der Mischpunkt 52 gemäß Fig. 4.
  • Das Laufrad 100 weist an seinem Außenumfang, d. h. am Außenumfang der Deckscheibe 104 einen axial gerichteten Kragen 110 auf, welcher am Innenumfang des Pumpengehäuses 78' anliegt und so den Ringraum 90 gegenüber dem Druckraum 76 abdichtet. Mit dem in Fig. 10 bis 12 gezeigten Umwälzpumpenaggregat 46 mit integrierter Mischeinrichtung 44 kann eine Temperaturregelung des Heizmediumstroms, welcher dem Fußbodenheizkreis 2 zugeführt wird, durchgeführt werden, wie sie anhand der Fig. 4 und 15 vorangehend beschrieben wurde.
  • Bei den drei beispielhaft beschriebenen erfindungsgemäßen Lösungen ist eine Regelung der Temperatur durch Einstellung des Mischungsverhältnisses allein durch Drehzahländerung beschrieben worden. Es ist jedoch zu verstehen, dass eine derartige Vorlauftemperaturregelung auch in Kombination mit einem zusätzlichen Ventil Rhot in der Vorlaufleitung 18 und/oder einem Ventil Rcold in der Rücklaufleitung 16 realisiert werden könnte. Dabei können die Ventile Rhot bzw. Rcold gegebenenfalls miteinander gekoppelt sein oder gemeinsam als Drei-Wege-Ventil ausgebildet sein. Ein elektrischer Antrieb dieser Ventile könnte von einer gemeinsamen Steuereinrichtung 34, welche auch die Drehzahl des Antriebsmotors 30 steuert bzw. regelt, angesteuert werden. So kann durch Steuerung der Ventile zusammen mit der Steuerung der Drehzahl des Antriebsmotors 30 das Mischungsverhältnis und damit die Temperatur in der Vorlaufleitung für die Fußbodenheizung geregelt bzw. gesteuert werden. Dadurch kann zum einen ein größerer Regelbereich erreicht werden. Zum anderen können durch größere Ventilöffnungsgrade die Verluste reduziert werden. So lässt sich beispielsweise die Drehzahl nur kurzfristig erhöhen, um eine erhöhte Menge von erwärmtem Heizmedium zuzumischen.
  • Die Erfindung wurde am Beispiel einer Heizungsanlage beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Erfindung in entsprechender Weise auch in anderen Anwendungen, in welchen zwei Flüssigkeitsströmungen gemischt werden sollen, Verwendung finden kann. Eine mögliche Anwendung ist beispielsweise ein System zur Einstellung einer Brauchwassertemperatur, wie es in Druckerhöhungspumpen für die Brauchwasserversorgung, in sogenannten Shower-Booster-Pumps, üblich ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Fußbodenheizung, Fußbodenheizkreis
    4
    Heizkessel
    6
    Umwälzpumpenaggregat
    8
    Umwälzpumpenaggregat
    10
    Laufrad
    12
    Antriebsmotor
    14
    Mischpunkt
    16
    Rücklaufleitung
    18
    Vorlaufleitung
    R, Rhot, Rcold
    Durchflussregulierventile
    20
    Mischpunkt
    22
    Mischeinrichtung
    24
    Umwälzpumpenaggregat
    26, 28
    Laufräder bzw. Anordnungen von Laufradschaufeln
    30
    Antriebsmotor
    34
    Steuereinrichtung
    36
    Temperatursensor
    38
    Vorlaufleitung für die Fußbodenheizung 2
    39
    Schnittpunkt
    40, 42
    Mischbereich
    44
    Mischeinrichtung
    46
    Umwälzpumpenaggregat
    48, 50
    Laufradteile bzw. Strömungswege
    52
    Mischpunkt
    54
    Mischbereich
    56
    Elektronikgehäuse
    58
    Motorgehäuse
    60
    Stator
    62
    Spaltrohr
    64
    Rotor
    66
    Rotorwelle
    68
    Laufrad
    70
    Saugmund
    72
    vordere Deckscheibe
    74
    zweiter Saugmund, zweite Eintrittsöffnung
    76
    Druckstutzen
    78, 78'
    Pumpengehäuse
    80
    Druckstutzen
    82
    Saugleitung
    84
    Saugstutzen
    86
    zweiter Saugstutzen
    88
    Verbindungskanal
    90
    Ringraum
    92
    Ringelement
    94
    Dichtelement
    96
    Rückschlagventil
    98
    Ventilelemente
    100
    Laufrad
    102
    Saugmund
    104
    Deckscheibe
    106
    Öffnungen, zweite Eintrittsöffnungen
    108
    Strömungskanäle
    110
    Kragen
    s
    Strömungsrichtung
    X
    Drehachse

Claims (16)

  1. Umwälzpumpenaggregat mit einem ersten Eingang (84), einem Ausgang (80), einem elektrischen Antriebsmotor (30) sowie zumindest einem von dem Antriebsmotor (30) angetriebenen Laufrad (68; 100), welches zumindest einen ersten, in einer Verbindung zwischen dem ersten Eingang (84) und dem Ausgang (80) gelegenen Strömungsweg (26; 48) zur Druckerhöhung einer Flüssigkeit aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Umwälzpumpenaggregat einen zweiten Eingang (86) aufweist und das zumindest eine Laufrad (68; 100) zumindest einen zweiten Strömungsweg (28; 50) zur Druckerhöhung einer Flüssigkeit aufweist, welcher in einer Verbindung von dem zweiten Eingang (86) zu dem Ausgang (80) gelegen ist.
  2. Umwälzpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste Strömungsweg (26; 48) und der zumindest eine zweite Strömungsweg (28; 50) in einem gemeinsamen Laufrad (68; 100) oder in zumindest zwei drehfest zueinander angeordneten Laufrädern ausgebildet sind.
  3. Umwälzpumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass derzumindest eine zweite Strömungsweg (50) von einem Abschnitt des zumindest einen ersten Strömungsweges (48) gebildet wird.
  4. Umwälzpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Anspürche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das zumindest eine Laufrad (68; 100) einen Saugmund (70; 102) als erste Eintrittsöffnung aufweist, von dem ausgehend sich der zumindest eine erste Strömungsweg (26; 48) zu einer Austrittsseite des Laufrades (68; 100) erstreckt, und dass das Laufrad (68; 100) zumindest eine zweite Eintrittsöffnung (74; 106) aufweist, welche in Richtung der Strömung durch das Laufrad (68; 100) zwischen dem Saugmund (70; 102) und der Austrittsseite gelegen ist und mit dem zweiten Eingang (86) des Umwälzpumpenaggregates verbunden ist.
  5. Umwälzpumpenaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Eintrittsöffnung (106) in den zumindest einen ersten Strömungsweg (48; 50) mündet, wobei der Abschnitt (50) des zumindest einen ersten Strömungsweges zwischen der zumindest einen zweiten Eintrittsöffnung (106) und der Austrittsseite den zumindest einen zweiten Strömungsweg (50) bildet.
  6. Umwälzpumpenaggregat nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (100) eine Mehrzahl von zweiten Eintrittsöffnungen (106) aufweist.
  7. Umwälzpumpenaggregat nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Strömungswege (28; 108) zwischen Laufradschaufeln des zumindest einen Laufrades (100) ausgebildet sind und in jeden der ersten Strömungswege zwischen den Laufradschaufeln zumindest eine zweite Eintrittsöffnung (74; 106) mündet.
  8. Umwälzpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Eintrittsöffnung (74; 100) in einer den Saugmund (70; 102) umgebenden Deckscheibe (72; 104) ausgebildet ist.
  9. Umwälzpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugmund (70; 102) mit einem feststehenden Ringelement (92) in Eingriff ist, in dessen Inneren eine Strömungsverbindung (82) von dem ersten Eingang (84) mündet.
  10. Umwälzpumpenaggregat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass außenumfänglich des Ringelementes (92) ein Ringraum (90) ausgebildet ist, in welchen eine Strömungsverbindung von dem zweiten Eingang (86) mündet, und dass die zumindest eine zweite Eintrittsöffnung (106) diesem Ringraum (90) zugewandt ist.
  11. Umwälzpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (68; 100) radial außerhalb der zumindest einen zweiten Eintrittsöffnung (106) in dichtendem Eingriff mit einem Teil eines umgebenden Pumpengehäuses ist.
  12. Umwälzpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Eingang (86) und dem zumindest einen Laufrad (68; 100) ein Ventil (R) zum Einstellen des Durchflusses durch diese Strömungsverbindung angeordnet ist.
  13. Umwälzpumpenaggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil einen elektrischen Antrieb zum Verändern der Ventilstellung aufweist, wobei der elektrische Antrieb vorzugsweise ein Schrittmotor ist.
  14. Umwälzpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (34), welche zum Einstellen der Drehzahl des Antriebsmotors (30) ausgebildet ist.
  15. Heizungssystem mit einem ersten Umwälzpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Umwälzpumpenaggregat (6), welches stromaufwärts des zweiten Einganges (86) des ersten Umwälzpumpenaggregates (24; 46) gelegen ist, wobei das zweite Umwälzpumpenaggregat (6) vorzugsweise ein Kreiselpumpenaggregat ist, welches über eine Steuereinrichtung in seiner Drehzahl einstellbar ist.
  16. Heizungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (34) vorgesehen ist, welche derart ausgebildet ist, dass sie das erste Umwälzpumpenaggregat (24; 46) und/oder das zweite Umwälzpumpenaggregat (6) und/oder ein im Strömungsweg von dem zweiten Eingang (86) zu dem zumindest einen Laufrad (68; 100) gelegenes Ventil steuert, um ein Mischungsverhältnis der Strömungen aus dem ersten Eingang (84) und dem zweiten Eingang (86) in dem ersten Umwälzpumpenaggregat (24; 46) einzustellen.
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