WO2018166967A1 - Kreiselpumpenaggregat - Google Patents

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WO2018166967A1
WO2018166967A1 PCT/EP2018/056078 EP2018056078W WO2018166967A1 WO 2018166967 A1 WO2018166967 A1 WO 2018166967A1 EP 2018056078 W EP2018056078 W EP 2018056078W WO 2018166967 A1 WO2018166967 A1 WO 2018166967A1
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pressure
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Thomas Blad
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Grundfos Holding A/S
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Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump assembly having an electric drive motor, an impeller driven by the latter and a valve element.
  • Centrifugal pump units which have an integrated valve device which can be moved between two switching positions, for example, by means of different directions of rotation of the drive motor and thus directions directed in different directions in the interior of a pump housing. These valve devices can easily switch between two possible flow paths on the output side of the pump unit. Switching between two flow paths on the suction side of the pump unit, however, is only possible via a complex mechanism.
  • centrifugal pump assembly with a movable between at least two switch positions valve element to the effect that on the one hand a simple construction of the valve device and at the same time a reliable movement of the valve element is ensured.
  • This object is achieved by a centrifugal pump unit having the features specified in claim 1. Preferred embodiments will become apparent from the subclaims, the following description and the accompanying figures.
  • the centrifugal pump assembly according to the invention has an electric drive motor and at least one impeller which can be driven in rotation by this electric drive motor.
  • the electric drive motor is preferably designed as a wet-running motor, that is, as a motor with a split tube between the stator and the rotor. In such a motor, the rotor rotates in the liquid to be conveyed.
  • the centrifugal pump unit in particular with the use of a wet-running electric motor, can be provided, for example, for use in a heating or air conditioning. There it can be used as a circulation pump unit.
  • the centrifugal pump unit according to the invention further has at least one valve element which can be moved directly or indirectly along a first movement path between at least two switch positions by the electric drive motor which drives the impeller.
  • a direct movement can be achieved, for example, by a suitable releasable coupling, in particular a magnetic or mechanical coupling, between the rotor or impeller of the drive motor and the valve element.
  • An indirect movement can be caused, for example, via the liquid conveyed by the impeller by the liquid flow and / or the pressure of the liquid acting on the valve element so that it can be moved. In this way, a movement along a first movement path between at least two switching positions is effected.
  • the trajectory may be linear or curved or be a rotary motion.
  • the at least one valve element is designed and arranged such that at least a part or section of the valve element is movable along the first movement path along a second movement path, which is different from the first movement path. That is, it is one Movement of the valve element in at least two different, preferably mutually angled directions possible.
  • the valve element or a part of the valve element is movable between a released position in which it is detached from and in particular spaced from at least one contact surface and an adjacent position in which it is pressed against the at least one contact surface.
  • the valve element is preferably movable, in particular along the first movement path between the at least two switching positions movable.
  • the valve element may be spaced in the released position of the contact surface or be located so that it can easily slide along the contact surface.
  • the valve element on the contact surface preferably rests so tightly that it is held in a previously assumed switching position, ie, the movement along the first movement path is prevented.
  • the valve element is pressed against the contact surface so that the friction between the valve element and contact surface is greater than in the released position.
  • valve element In order to be able to move the valve element into another switching position, it is previously moved along the second movement path into the released position, so that it can then move, driven by the drive motor, into another switching position.
  • the movement along the second movement path is preferably likewise initiated directly or indirectly by the electric drive motor.
  • This movement can in particular be pressure-dependent, so that when a predetermined outlet pressure of the centrifugal pump assembly is exceeded, the valve element is pressed into the adjacent position. If the centrifugal pump unit is operated with lower pressure or is operated, a movement of the valve element between the switching positions is possible.
  • either the valve element as a whole can be movable along the second movement path or only a portion of the valve element can be movable along the second movement path, for example an elastically deformable section of the valve element, such as an elastic seal. If in this description of a mobility of the valve element along the second movement path is mentioned, so is always an embodiment in which only a part or a portion of the valve element along the second movement path is movable, expressly included.
  • the at least one valve element is preferably mechanically and / or hydraulically coupled to the drive motor in such a way that it can be moved along the first and / or the second movement path by the drive motor.
  • the movement along the first movement path can be effected, for example, by a hydraulic flow, which is caused by the impeller, by this flow acting on the valve element or entraining it in the direction of flow by friction.
  • a mechanical or magnetic coupling may be provided, in particular a frictionally engaged coupling.
  • Such a coupling can be further preferably configured so that it can be disengaged pressure-dependent, ie, upon reaching a certain output pressure of the pump unit dissolves, so that the drive motor can continue to rotate freely without moving the valve element on.
  • the valve element can be moved, for example, purely pressure-dependent in that upon reaching a certain output pressure of the fluid conveyed by the impeller, this pressure acts on the valve element, that it against the contact surface is pressed and there is preferably frictionally and / or positively held, so that in particular a flow or other coupling, the valve element can not move between the switching positions.
  • the different flow speeds or pressures on the output side of the impeller can be adjusted via a control device which activates the drive motor.
  • the control device is preferably designed so that it can adjust in particular the speed and more preferably also the acceleration characteristics of the drive motor.
  • the second movement path preferably extends transversely to the first movement path or transversely to a plane in which the second movement path extends or runs.
  • the planes in which the trajectories run are directed normal to each other.
  • the first trajectory may be a rotational movement about an axis of rotation and the second trajectory may be a linear movement along this axis of rotation.
  • the axis of rotation about which the valve member is rotatable along the first path of travel extends parallel or in alignment with the axis of rotation of the impeller. This allows a particularly simple coupling between drive motor and impeller on one side and valve element on the other side.
  • the valve element is expediently mounted rotatably in such a way that, in the released position, it is rotatable about a bearing and in particular a central bearing between the at least two switch positions and is preferably held non-rotatably on the contact surface in the second adjacent position.
  • the central bearing is preferably designed such that the valve element in the released position preferably abuts substantially only in the bearing, so that it is particularly easy to rotate.
  • the valve elemen ⁇ may still be in contact with a restoring element, which forces it into the released position.
  • the bearing is preferably permanently lubricated or lubricated by the fluid to be delivered, so that a special ease of storage is achieved.
  • the valve element with the contact surface forms a non-positive and / or positive coupling, which prevents the rotation and thus holds the valve element in the assumed switching position.
  • the second movement path is preferably a straight line and more preferably a straight line which extends parallel to or along the axis of rotation of the at least one valve element.
  • the valve element may be rotatably mounted in its central region, wherein the bearing is preferably designed so that it allows a certain linear movement along the axis of rotation, to allow the movement along the second path of movement.
  • the at least one contact surface is preferably at least one sealing surface.
  • the sealing surface can for example be formed by a valve seat which surrounds a valve opening of a flow path. By conditioning the valve element on this sealing surface, a sealing of the valve opening is achieved at the same time. In addition, the friction described to prevent the movement of the valve element can be achieved by this system.
  • a sealing surface may also be arranged so that the valve element in its adjacent position seals the suction side with respect to the pressure side of the centrifugal pump assembly when the valve element is located between the suction and pressure sides.
  • the at least one valve element has a pressure surface which is in communication with a pressure side of the impeller such that a pressure prevailing on the pressure side the pressure surface acts and thus generates a pressure force acting on the valve element, wherein the pressure surface is located so that this pressure force is at least partially directed along the second movement path of the valve element and in particular directed along the second movement path to the adjacent position.
  • the valve element is coupled to at least one restoring element, in particular a restoring spring, which exerts on the valve element a restoring force along the second movement path, in particular directed towards the released position.
  • the return element ensures that, when the pump unit is taken out of service, the valve element is moved to a starting position, which preferably corresponds to the released position.
  • the valve element is then, as described above, preferably freely movable between the switching positions. If the drive motor is driven in this state, it is possible to move the valve element between the switching positions by appropriate control of the drive motor. In order to bring the valve element in the applied position, a force can be exerted on the valve element, which overcomes the restoring force to move the valve element in the applied position.
  • a pressure is built up, which is a pressure force on a pressure surface of the valve element generated, which is directed opposite to the described restoring force. If the pressure force is greater than the remindstellkraff, the Ventilelemenf is moved to the applied position.
  • the function of the remindstellelemenfes by an elastic deformability of a portion of the Ventilelemenf, which is movable along the second movement path can be achieved.
  • the reset function is then taken over by elastic reset rams.
  • the centrifugal pump assembly can have a force-generating center, which exerts a force on the valve element in the direction of one of the at least two switching positions, wherein the force is preferably a spring force, a magnetic force and / or gravity.
  • the switching position in the direction of which the force generated by the force generating means is directed, preferably forms a starting position or rest position.
  • the force generating means is preferably designed and arranged so that it forces the valve element in this initial position or a predetermined switching position at standstill of the centrifugal pump assembly. From this, the valve element can then be moved by suitable drive of the drive motor into another switching position.
  • the valve element can also be held in operation when the centrifugal pump assembly is in the switching position which corresponds to the starting position. This can be done for example by very fast acceleration of the drive motor, whereby directly such a pressure on the output side of the impeller is formed, which can act on the valve element on a pressure surface and press against the contact surface.
  • the coupling between the drive motor and the valve element is designed hydraulically, wherein the at least one valve element is preferably designed such that it can be moved along the first movement path by a fluid flow set in motion by the impeller.
  • This fluid flow is particularly preferably a rotating fluid flow in the exit region of the impeller, which surrounds the impeller during its rotation.
  • This flow can, for example, act by friction on the valve element and move it, in particular if the valve element is designed such that it can rotate about an axis of rotation, which corresponds to the axis of rotation of the impeller, between the switching positions.
  • This hydraulic coupling has the advantage that after reaching the desired switching position, the flow in the pump housing can continue to flow unhindered, while the valve element is held by a stop and / or contact with the contact surface in the achieved switching position. In this state, the flow on the surface of the valve element preferably causes only a friction which corresponds to the normal friction in the interior of the pump housing, so that substantially no additional power loss is created in the centrifugal pump assembly by the switching functionality.
  • the drive motor is designed or controllable by a control device such that it can be driven in two different directions of rotation.
  • the impeller is also preferably designed such that it generates differently directed fluid flows depending on its direction of rotation, by which the at least one valve element is movable in opposite directions along the first movement path.
  • a force generating means for generating a force which the valve Elemen ⁇ moved back to a starting position can be dispensed with this reversal of direction of the drive motor, since the return movement of the valve element is then carried out by the force generating means, while the movement from the starting position via the drive motor in the manner described can be done.
  • the drive motor particularly preferably has a control device which activates the drive motor such that the rotational speed and / or the acceleration and / or the direction of rotation of the drive motor can be selectively changed in order to achieve the above-described sequences.
  • the valve element is arranged and configured such that it can be moved along the first movement path by a flow generated by the impeller and can be moved along the second movement path by a fluid pressure generated from the impeller on the output side
  • the drive motor preferably has a control device which is designed such that the drive motor can be approached with a first acceleration profile, in which the pressure builds up faster than the flow, and with a second acceleration profile, in which the flow builds up faster than the pressure is.
  • the first acceleration curve preferably corresponds to a stronger acceleration than the second acceleration curve.
  • valve element can thus be in that position Switching position are held, which corresponds to the starting position. If, on the other hand, the acceleration is slower, no such high pressure is achieved that the valve element moves along the second movement path into the adjacent position. Is moved, and it may initially form a flow, which can move the valve element in the manner described in another switching position.
  • the valve element can be selectively moved into a desired switching position and held in the latter for further operation of the pump unit.
  • the pressure at which the valve element comes into contact with the contact surface is preferably chosen so that it corresponds to a pressure which is lower than the usual operating pressure of the centrifugal pump unit, so that the normal e ) le operation of the centrifugal pump assembly after reaching the switching position is not is impaired.
  • the at least one valve element may be driven to move along the first path of travel with the impeller or an impeller.
  • a clutch which is preferably pressure and / or speed and / or rotational direction dependent solvable. This may be a mechanical coupling, which transmits the rotational movement of the drive motor to the valve element to this between
  • the coupling can be designed such that it disengages on the output side of the impeller when a certain fluid pressure is reached. It may also be designed so that it disengages at a certain speed, for example, by forming a lubricant film between the coupling parts,
  • the lubricating film can be built up, for example, by the fluid conveyed by the impeller.
  • the liquid is particularly preferably water. Furthermore, a direction-dependent coupling is possible wel-
  • che acts, for example in the manner of a pawl or ratchet only in one direction, while in the opposite direction slide the coupling elements on each other. So z.
  • a direction of rotation of the drive motor which preferably does not correspond to the normal direction of rotation of the impeller, be used to move the valve element in a desired switching position, while in the other direction of rotation, which then preferably corresponds to the normal operating direction of rotation, the clutch does not act, so the valve element remains in the reached switching position.
  • Such a coupling can be used particularly preferably in combination with the force generating means described above for generating a force which moves the valve element back into a starting position.
  • a hydraulic clutch between the impeller and the drive motor is possible, as described above.
  • the at least one valve element can be designed and arranged such that it separates in a pump housing surrounding the impeller a suction chamber communicating with a suction side of the impeller from a pressure chamber communicating with the pressure side of the impeller.
  • the valve element can further preferably surround a suction mouth of the impeller ring.
  • the arrangement of the valve element between suction and pressure side has the advantage that the differential pressure between suction and pressure side can be used to move the valve element along the second path of movement.
  • the pressure-side pressure acts on one side of the valve element, while the suction-side pressure acts on the opposite side.
  • the at least one valve element is designed and arranged such that in a pump housing surrounding the impeller it separates a suction space communicating with a suction side of the impeller from a pressure space communicating with a pressure side of the impeller, wherein the pressure chamber, a flow generated by the impeller acts on the valve element to its movement along the first movement path and the suction space is designed such that the prevailing flow exerts no force on the valve element in the direction of the first movement path.
  • valve element targeted by the pressure in the space preferably surrounding the impeller running flow or move the valve element to move it between the switching positions.
  • the suction side less or no forces counteract.
  • the centrifugal pump unit has at least two alternative flow paths, wherein the at least one valve element is arranged in these flow paths such that in the at least two switching positions these flow paths are opened differently.
  • the valve element can assume the function of a changeover valve by alternately opening the two flow paths. Ie. in a first switching position, the first flow path is closed and the second flow path is opened, while in a second switching position the first flow path is opened and the second flow path is closed.
  • the valve element can take more than two switching positions in which the flow paths are opened differently wide.
  • the valve element is preferably designed such that it shuts off a flow path by a certain amount during its displacement, while at the same time the other flow path is opened by the same amount.
  • the described flow paths are preferably located on the suction side of the impeller, d. If, for example, the valve element acts as a changeover valve in the manner described, the impeller can draw in liquid from one of the two flow paths, depending on the position of the valve element.
  • the reversing valve can be used, for example, in a heating system to selectively direct the circulation of the liquid pumped by the centrifugal pump unit through a heat exchanger for generating service water and through a heating circuit.
  • valve element when the valve element operates as a mixing valve, it is also possible that the two flow paths are located on the pressure side of the impeller, in which case one of the flow paths before the mixing valve preferably passes through a heat source or a heat exchanger to temper the liquid during the other flow path runs directly to the mixing valve.
  • a tempered flow can be mixed with a non-tempered flow in the mixing valve.
  • FIG. 1 is an exploded view of a centrifugal pump assembly according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the underside of the valve element of the centrifugal pump assembly of FIG. 1
  • 3 is a perspective view of the pump housing of the centrifugal pump assembly according to FIG. 1 in the opened state
  • Fig. 4 is a sectional view of the centrifugal pump assembly according to
  • FIG. 5 shows a sectional view of the pump housing of the centrifugal pump assembly according to FIG. 4 with the valve element in a first switching position
  • FIG. 6 shows a sectional view corresponding to FIG. 5 with the valve element in a second switching position
  • FIGS. 1 to 6 show schematically the hydraulic construction with a heating system with a centrifugal pump assembly according to FIGS. 1 to 6,
  • FIG. 8 is an exploded view of a centrifugal pump assembly according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a sectional view corresponding to FIG. 9 with the valve element in a second position
  • FIG. 11 is an exploded view of a centrifugal pump assembly according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 1 3 is a sectional view corresponding to FIG. 1 2 with the valve element in a second position
  • Fig. 1 4 is an exploded view of a pump housing with a
  • FIG. 1 5 is a sectional view of a centrifugal pump assembly according to the fourth embodiment of the invention
  • Fig. 1 6 is an exploded view of a centrifugal pump assembly according to a fifth embodiment of the invention
  • Hg. 1 7 is a sectional view of the centrifugal pump assembly according to
  • Fig. 1 6 with the valve element in a first position
  • Fig. 1 8 is a sectional view corresponding to Fig. 1 7 with the valve element in a second position
  • Hg. 1 9 is an exploded view of a centrifugal pump assembly according to a sixth embodiment of the invention
  • Fig. 20 is a sectional view of the centrifugal pump assembly according to
  • Fig. 1 9, Fig. 21 is a plan view of the open pump housing of the
  • FIGS. 1 9 and 20 Centrifugal pump assemblies according to FIGS. 1 9 and 20 with the valve element in a first switching position
  • Fig. 22 is a plan view corresponding to Fig. 21 with the valve element in a second switching position
  • Fig. 23 is an exploded view of a pump housing with a
  • FIG. 24 is an exploded view of the pump housing with a valve element according to the seventh embodiment viewed from another side;
  • FIG. 25 is an exploded view of a centrifugal pump assembly according to an eighth embodiment of the invention.
  • Fig. 26 is a sectional view of the centrifugal pump assembly according to
  • Fig. 25, Hg. 27 is a plan view of the open pump housing of the
  • FIG. 29 shows an exploded view of the centrifugal pump assembly according to a ninth embodiment of the invention
  • FIG. 30 shows a perspective view of the centrifugal pump assembly according to FIG. 29 with the pump housing and valve element removed
  • FIG. 31 shows a perspective view of the motor shaft of the centrifugal pump assembly according to FIGS. 29 and 30 and of the coupling part of the valve element
  • FIG. 32 shows a sectional view of the centrifugal pump assembly according to FIG
  • FIG. 33 shows a sectional view according to FIG. 32 with the valve element in a second position
  • FIG. 34 shows a plan view of the opened pump housing of FIG
  • FIG. 36 shows a view according to FIGS. 34 and 35 with the valve element in a third switching position
  • FIG. 37 shows schematically the hydraulic structure of a heating system with a centrifugal pump unit according to 29 to 36,
  • FIG. 38 is an exploded view of a centrifugal pump assembly according to a tenth embodiment of the invention
  • Fig. 39 is a perspective view of the open valve element of the centrifugal pump assembly of FIG. 38, a perspective view of the closed valve element according to FIG. 39, a sectional view of the centrifugal pump assembly according to FIG. 38 with the valve element in a first position, a sectional view according to FIG. 41 with the valve element in a second position, a plan view of the opened pump housing of the centrifugal pump assembly according to FIG FIGS. 38 to 42 with the valve element in a first switching position, a view according to FIG. 43 with the valve element in a second switching position, a view according to FIGS. 43 and 44 with the valve element in a third switching position, a view according to FIGS 45 with the valve element in a fourth switching position and schematically the hydraulic structure of a heating system with a centrifugal pump assembly according to FIG. 38 to 46.
  • the centrifugal pump assembly according to the first embodiment of the invention comprises a motor housing 2, in which an electric drive motor is arranged.
  • This has, in a 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 is separated from the stator space in which the stator 4 is arranged by a split tube or a split pot 10. That is, it 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 contains an electronic control unit or control device for controlling the electric fresh drive motor in the pump housing 2.
  • the electronics housing 16 could be arranged in a similar manner to another soap of the Sfatorgephaseuses 2.
  • a movable Venfilelement 18 is arranged in the pump housing 12.
  • This valve element 18 is rotatably mounted on an axle 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 rotor 14.
  • the axis 20 is fixed lubfesf at 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 Bewegbarkeif is limited by the pump housing 12, against which the Venfilelement 18 with its outer circumference. In the opposite direction, the movable bar is limited by the nut 22 with which the valve element 18 is mounted on the axle 20. It is understood that instead of the Nut 22 also another axial attachment of the valve element 18 on the axis 20 could be selected.
  • the valve element 18 separates in the pump housing 12 a suction chamber 24 from a pressure chamber 26.
  • the pressure chamber 26 rotates the impeller 14.
  • the pressure chamber 26 is connected to the pressure connection or discharge nozzle 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 to a first suction port 32 and the input 30 to a second suction port 34 of the pump housing 12 is connected.
  • the valve element 18 is disk-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 in this exemplary embodiment are located on closed tubular connecting pieces.
  • 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 the rotation axis X, but on a radially offset straight line, so that upon rotation of the valve member 18 about the rotation axis X in a first switching position, the input 38 is closed by a sealing surface 40, while the support members 42 are located at the entrance 30 and open. In a second switching position, the input 30 is closed by a sealing surface 40, 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 open, is shown in FIG.
  • the second switching position, in which the input 30 is closed and the input 28 is opened, is shown in FIG. 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.
  • valve element 18 In a rest position, that is, when the centrifugal pump assembly is not in operation, pushes a spring 48, the valve element 18 in a disengaged position in which the outer circumference of the valve element 18 is not close to the pump housing 12 and the sealing surfaces 40 not tight in Peripheral region of the inputs 28 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 1 6, 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.
  • the control device 1 7 is designed so that it can drive the drive motor selectively in two directions of rotation.
  • 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 between see the two limited by the stops 46 switching positions are rotated.
  • the support elements 42 come to rest at the other entrance, so that this entrance remains open and a flow path from this entrance 28, 30 to the suction opening 36 and from there into the interior of the impeller 14 is given.
  • a frictional engagement between the valve element 18 and the pump housing 12 is simultaneously created. 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 drive and the opposite direction of rotation only for Move the valve element 18 to use in the opposite direction of rotation.
  • the described centrifugal pump unit according to the first embodiment of the invention can be used, for example, in a heating system as shown in FIG.
  • 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 exemplary embodiment according to FIGS. 8 to 10 differs from the first exemplary embodiment in the design of the valve element 18 '.
  • the valve element separates 18 '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 above the input 28' and in a second switching position the opening 62 above the input 30 ' is located 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.
  • projections 72 directed in the pressure space 26.
  • valve element 18 ' is pressed into the fitting position shown in FIG. 9, in which the valve element 18' comes to rest at the bottom of the pump housing 12 in the peripheral area of the inputs 28 'and 30' and at the same time the pin 24 is lifted from the end face of the rotor shaft 8. In this position, the impeller 14 then rotates during normal operation of the circulating pump unit.
  • the third exemplary embodiment according to Figures 11 to 13 shows a further possible embodiment of the valve element 18 ".
  • This embodiment differs from the preceding exemplary embodiments in the construction of the valve element 18".
  • This is designed as a valve drum.
  • the pump housing 12 essentially corresponds to the structure according to FIGS. 1 to 6, wherein in particular 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 is brought to coincide with one of the inputs 28, 30, depending on the switching position, while the respective other inlet 28, 30 is closed by the bottom of the lower part 26
  • the valve member 18 "is rotatably supported on an axle 20 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 extends 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 its dissolved in Fig. 13 shown Position presses.
  • This axial position is limited in this embodiment by the nut 22.
  • the valve element 18 " in the released position, the valve element 18 ", as described above, by the flow, which is caused by the impeller 14, rotatable, that is, there is a hydraulic coupling between the impeller 14 and valve element 18" made.
  • the adjacent position which is shown in Fig. 12, 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 furthermore encapsulated by two sleeves 82 and 84, so that these regions are protected from contamination by the delivered fluid and can optionally be pre-lubricated As smooth as possible storage sought to ensure the easy rotation of the valve element 18 "caused by the impeller 14 flow. It should be understood that even with the other embodiments described herein, the storage could be suitably encapsulated.
  • Figs. 14 and 15 show a fourth embodiment in which the structure of the pump housing 12 corresponds to the structure of the pump housing 12 according to the first and third embodiments.
  • valve element 18c is formed substantially drum-shaped and has a pressure chamber 26 facing the lid 28 with the central suction port 36, which with the suction mouth 38, as described above, is engaged.
  • the lower part 76b shown here has two inlet openings 80 which, depending on the Schalfsfellung with one of the inputs 28, 30 can be made to cover, wherein the respective other input 28, 30 is sealed by the bottom of the lower part 46 b, as described in the previous embodiment.
  • 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.
  • the centrifugal pump unit In operation, the centrifugal pump unit is always in the installed position , which is shown in Fig. 15, in which the axis of rotation X extends horizontally.
  • the 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.
  • the valve element 18c 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 his adjoining 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.
  • 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.
  • the valve element 18d has a pin-shaped projection 64, which engages in a recess on the bottom of the pump housing 12 and rotatably supports the valve element 18d about the rotation axis X there.
  • a pin-shaped projection 64 which engages in a recess on the bottom of the pump housing 12 and rotatably supports the valve element 18d about the rotation axis X there.
  • valve element 17 on the one hand, a tight contact of the valve element takes place 18d, on the other hand it is frictionally held so that it in turn, 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 exemplary embodiment according to FIGS. 19 to 22 is similar to the exemplary embodiment 2 according to FIGS. 8 to 10.
  • the pump housing 12 essentially corresponds to the construction shown and described there.
  • the motor housing 2 with the electronics housing 1 6 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 '. It lacks only 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 axis of rotation X, which is the axis of rotation of the impeller 14 and of the valve element 18e.
  • valve element 18 e In a rest position, in which the centrifugal pump assembly is not in operation, the valve element 18 e is pressed by the spring 48 in a released position in which the impeller 14 remote from the surface of the valve element 18 e is spaced from the bottom of the pump housing 12, so that the valve element 18e is substantially freely rotatable about the axis 94 between the stops formed by the pin 68 and the groove 70 back and forth.
  • Fig. 21 shows the first switching position
  • Fig. 22 shows the second switching position in which the opening 62 opposite the second input 30 '.
  • valve element 18e again takes place via the impeller 14, but here a mechanical coupling is provided, which is realized by the impeller 14 with its area surrounding the suction mouth 38 frictionally engaged on the circumference of the suction opening 36e comes to the plant.
  • the valve element 18e is rotated with the impeller 14 until the pin 68 reaches a stop.
  • the clutch disengages due to slip.
  • the valve element 18e With increasing pressure in the pressure chamber 26, the valve element 18e is then moved axially into its abutting position as described above, whereby the clutch is disengaged from the impeller 14 so that the impeller 14 can then rotate substantially without friction.
  • the seventh exemplary embodiment according to FIGS. 23 and 24 differs from the sixth exemplary embodiment described above in that a tongue 96 extending into the pressure chamber 26 is arranged on the valve element 18f and serves as an additional valve element in the pressure chamber 26.
  • 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 and 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 at the same time via the inputs 28 'and 30' in that 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 sifter through the suction mouth 38 sfrömf.
  • the opening 62 merely covers the entrance 28 'while the entrance 30' is closed off from the bottom of the Venfilelemenfes 18f in the manner described above.
  • the pressure port 27 is closed and the pressure port 98 is released.
  • the movement of the Venfilelemenfes 18f can in the manner described above on the impeller 14 and a mechanical coupling, which fringe by axial displacement of the Venfilelemenfes 18f at sufficiently high pressure in the pressure chamber 26 are realized.
  • the Venfilelemenf 18f is stored on the Roforwelle 8.
  • the axial embodiment according to FIGS. 25 to 28 differs from the sixth embodiment in the design of the mechanical coupling between the Rofor shaft 8 and the Venfilelemenf 18g.
  • the filter element 18g direkf is supported on the Rofor shaft 8, which is elongated and extends into the hole 66 in the bottom of the pump housing 12.
  • Inside the Venfilelemenfes 18g two Ringsegmenfe 100 with slide bearing own creation, in particular ceramic, arranged.
  • 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.
  • the passage 106 may face the entrance 30 'and may be in a second position. ⁇ switching position, which is shown in Fig. 28, 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.
  • the rotor shaft 8 is at the start non-positively on the inner circumference of the ring segments 10 and rotates these and thus the valve element 18g with.
  • stops in the pump housing 12 may be formed in the manner described above. If the valve element 18g reaches one of these stops, the pump shaft 8 slips inside the ring segments 100. With increasing speed of the rotor shaft 8 can see between the outer periphery of the rotor shaft 8 and the inner surfaces of the ring segments 100 form a lubricating film in the manner of a sliding bearing beyond, so that the rotor shaft 8 can then rotate substantially frictionless in the interior of the ring segments 100.
  • valve element 18g between its two switching positions of the drive motor of the control device 1 7 is preferably moved at a lower speed than the speed at which the impeller 14 is rotated during operation.
  • the drive motor can be driven in the manner described above 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 system at the bottom of the pump housing 12 remains in the previously reached switching position.
  • the Anfriebsmotor of the control device 1 7 in two different modes or operating modes is anfeuerbar.
  • a first operating mode which corresponds to the normal operation of the circulating pump unit
  • the drive motor rotates conventionally with a desired speed which can be set by the control device 17 in particular.
  • the drive mofor is controlled in open-loop mode, so that the rotor can be rotated in writing in individual corner scripts that 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 to move the Ventilelemenf targeted in small angular increments in a defined position, as will be described below.
  • a mixing valve is integrated in the pump housing 2, as can be used, for example, for temperature regulation for underfloor heating.
  • the motor housing 2 with the electronics housing 16 corresponds to the embodiment described above.
  • the pump housing 12 is substantially the same as the pump housing according to the first embodiment shown in FIG. 1 to 6, only the outer configuration differs.
  • the valve element 18h is likewise of religious design 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 axle 20, which is arranged in the bottom of the pump housing 12.
  • the valve element 18h is likewise axially displaceable along the axis X and is pressed by a spring 48 into the rest position shown in FIG. 33, in which the valve element 18h is in a released position, in which the lower part 76h is not on the ground the pump housing 12 abuts, so that the valve element 18h is substantially freely rotatable about the axis 20.
  • the front end of the rotor shaft 8 h which is designed as a coupling 108.
  • the clutch 108 engages with a counter-coupling 1 10, 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 a torque transmission from the coupling 108 to the counter-coupling 110 is possible only in one direction of rotation, namely in the direction of rotation A in FIG. 31.
  • 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.
  • the pump housing 12 has two suction ports 32 and 34, of which the Sougon gleich 32 at an input 28h and the Sougon gleich 34 at an entrance 30h in the bottom of the pump housing 12 in the interior, that is, the suction chamber 24 opens into it.
  • the lower part 76h of the valve element 18h has in its bottom an arcuate opening 12, which extends substantially over 90 °.
  • FIG. 34 shows a first switching position, in which the opening 1 12 only covers the entrance 30 h, so that a flow path is given only from the suction closure 34 to the suction opening 36 and thus to the suction mouth 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 1 12 covers only the input 28h, while the entrance 30h is closed. In this switching position, a flow path from the soot closure 32 to the suction mouth 38 is merely open.
  • Fig. 35 now shows an intermediate position in which the opening 1 12 covers both inputs 28h and 30h, wherein the input 30h is only partially released.
  • the degree of release of the port 30h By changing the degree of release of the port 30h, 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.
  • Such functionality can be used, for example, in a hydraulic system as shown in FIG.
  • the hydraulic circuit has a heat source 1 14 in the form of, for example, a gas boiler, the output of which opens into, for example, the Sougon gleich 34 of the pump housing 12.
  • a floor heating circuit 1 16 whose return is connected both to the input of the heat source 1 14 and with the Saugan- circuit 32 of the Kreiselpumpenaggregafes.
  • a further heating circuit 120 can be supplied with a heat carrier, which has the output-side temperature of the heat source 1 14.
  • the floor heating circuit 1 1 6, however, can be regulated in its flow temperature in such a way that cold water from the return to the hot water on the output side of the heat source 1 14 is mixed, whereby by changing the opening conditions of the inputs 28h and 30h in the manner described above, the 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, also has a switching functionality for the additional supply of a secondary heat exchanger for heating service water.
  • valve element 18i has, in addition to the opening 12, a passage 122 which extends from an opening 124 in the lid 78i to an opening in the bottom of the lower part 76i and thus connects the two axial ends of the valve element 18i , Furthermore, in the valve element 18i, an arcuate bypass 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 cover 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 the circulating pump unit 12 in addition to the inputs 28h and 30h into the suction chamber 24.
  • FIGS. 43 to 46 wherein in these figures the cover 78i of the valve element 18i is shown partially open in order to clarify the position of the underlying openings.
  • FIG. 43 shows a first switching position, in which the opening 1 12 faces the input 30h, so that a flow connection is produced from the suction connection 34 to the suction mouth 38 of the impeller 14. In the switching position according to FIG.
  • the opening 12 lies 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.
  • a further switching position which shows Fig. 45
  • the opening 1 12 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 is established between the pressure chamber 26 and the suction connection 32, which here acts as a pressure connection.
  • the bypass opening 126 simultaneously covers the input 130 and part of the input 28h, so that a connection is also provided 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 through-channel 122 completely covers the input 28h, so that the connection 32 is connected to the pressure space 26 via the through-channel 122 and the opening 124. At the same time, the over- 126 only the entrance 130. The opening 1 12 still covers the entrance 30h.
  • Such a centrifugal pump unit can be used, for example, in a heating system as shown in FIG. 47.
  • the heating system in turn has a primary heat exchanger or a heat source 1 14, which may be, for example, a gas boiler.
  • 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 comprises a floor heating circuit 1 1 6. The returns of the heating circuit 120 and the floor heating circuit 1 1 6 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 terminal 32 of the pump housing 12 is connected to the flow of the floor heating circuit 1 1 6.
  • the impeller 14 conveys 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
  • Valve element 18i in the second switching position which is shown in Fig. 44, the system 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, over the heat source 14 through the secondary heat exchanger 56 and back to the port 128.
  • the valve element 18i is in the third switching position, which shown in Fig. 45 is, additionally supplied the underfloor heating circuit 1 16.
  • the suction connection 34 the water flows into the suction mouth 38 of the impeller 14 and is conveyed via the pressure connection 27 via the heat source 14 in the manner described by the first heating circuit 120.
  • the liquid exits from the pressure chamber 26 on the output side of the impeller 14 into the opening 124 and through the passage 122 and thus flows to the connection 32 and via this into the underfloor heating circuit 16.
  • valve element is arranged directly in the pump housing, that is, the pump housing forms a combined pump and valve housing.
  • the pump housing could also be designed in several parts.
  • the valve element could also be arranged in a separate housing from the pump housing, which is connected to the pump housing, in which the impeller rotates, only via suitable connecting channels or pipelines.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kreiselpumpenaggregat mit einem elektrischen Antriebsmotor (4, 6), einem von diesem angetrieben Laufrad (14) sowie zumindest einem Ventilelement (18), welches von dem elektrischen Antriebsmotor (4, 6) direkt oder indirekt entlang einer ersten Bewegungsbahn zwischen zumindest zwei Schaltstellungen bewegbar ist, wobei zumindest ein Teil des Ventilelementes (18) zusätzlich entlang einer zweiten, von der ersten Bewegungsbahn verschiedenen Bewegungsbahn zwischen einer gelösten Position, in welcher das Ventilelement von zumindest einer Anlagefläche beabstandet ist und einer anliegenden Position, in welcher das Ventilelement an der zumindest einen Anlagefläche anliegt, bewegbar ist

Description

Kreiselpumpenaggregat
Beschreibung
[Ol ] Die Erfindung betrifft ein Kreiselpumpenaggregat mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem von diesem angetriebenen Laufrad sowie einem Ventilelement.
[02] Es sind Kreiselpumpenaggregate bekannt, welche eine integrier- te Ventileinrichtung aufweisen, die beispielsweise durch unterschiedliche Drehrichtungen des Antriebsmotors und damit in unterschiedliche Richtungen gerichtete Strömungen im Inneren eines Pumpengehäuses zwischen zwei Schaltstellungen bewegt werden kann. Diese Ventileinrichtungen können sehr einfach zwischen zwei möglichen Strömungs- wegen an der Ausgangsseite des Pumpenaggregates umschalten. Ein Umschalten zwischen zwei Strömungswegen an der Saugseite des Pumpenaggregates hingegen ist nur über eine aufwendige Mechanik möglich.
[03] Im Hinblick auf diese Problematik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kreiselpumpenaggregat mit einem zwischen zumindest zwei Schaltstellungen bewegbaren Ventilelement dahingehend zu verbessern, dass zum einen ein einfacher Aufbau der Ventileinrichtung und gleichzeitig eine zuverlässige Bewegung des Ventilelementes sichergestellt wird. [04] Diese Aufgabe wird durch ein Kreiselpumpenaggregat mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. [05] Das erfindungsgemäße Kreiselpumpenaggregaf weist einen elektrischen Antriebsmotor sowie zumindest ein von diesem elektrischen Antriebsmotor drehend antreibbares Laufrad auf. Der elektrische Antriebsmotor ist vorzugsweise als nasslaufender Motor, d. h., als ein Motor mit einem Spaltrohr zwischen Stator und Rotor ausgebildet. Bei einem solchen Motor rotiert der Rotor in der zu fördernden Flüssigkeit. Das Kreiselpumpenaggregat, insbesondere mit der Verwendung eines nasslaufenden Elektromotors, kann beispielsweise zum Einsatz in einer Heizungsoder Klimaanlage vorgesehen sein. Dort kann es als Umwälzpumpen- aggregat Verwendung finden.
[06] Das erfindungsgemäße Kreiselpumpenaggregat weist ferner zumindest ein Ventilelement auf, welches von dem elektrischen Antriebsmotor, welcher das Laufrad antreibt, direkt oder indirekt entlang einer ersten Bewegungsbahn zwischen zumindest zwei Schaltstellungen be- wegbar ist. Eine direkte Bewegung kann beispielsweise durch eine geeignete lösbare Kupplung, insbesondere eine magnetische oder mechanische Kupplung, zwischen dem Rotor oder Laufrad des Antriebsmotors und dem Ventilelement erreicht werden. Eine indirekte Bewegung kann beispielsweise über die von dem Laufrad geförderte Flüssig- keit verursacht werden, indem die Flüssigkeitsströmung und/oder der Druck der Flüssigkeit so auf das Ventilelement wirkt, dass dieses bewegt werden kann. Auf diese Weise wird eine Bewegung entlang einer ersten Bewegungsbahn zwischen zumindest zwei Schaltstellungen bewirkt. Die Bewegungsbahn kann dabei linear oder auch gekrümmt verlaufen oder eine Drehbewegung sein.
[07] Erfindungsgemäß ist das zumindest eine Ventilelement so ausgebildet und angeordnet, dass zumindest ein Teil oder Abschnitt des Ventilelementes zusätzlich zu der Bewegbarkeit entlang der ersten Bewegungsbahn entlang einer zweiten Bewegungsbahn bewegbar ist, wel- che von der ersten Bewegungsbahn verschieden ist. D. h., es ist eine Bewegung des Ventilelementes in zumindest zwei verschiedene, vorzugsweise zueinander gewinkelte Richtungen möglich. Entlang der zweiten Bewegungsbahn ist das Ventilelement oder ein Teil des Ventilelementes zwischen einer gelösten Position, in welcher es von zumin- dest einer Anlagefläche gelöst und insbesondere beabstandet ist, und einer anliegenden Position, in welcher es an die zumindest eine Anlagefläche angedrückt wird, bewegbar. In der gelösten Position ist das Ventilelement dabei vorzugsweise beweglich, insbesondere entlang der ersten Bewegungsbahn zwischen den zumindest zwei Schaltstellungen bewegbar. Dabei kann das Ventilelement in der gelösten Position von der Anlagefläche beabstandet sein oder aber so gelegen sein, dass es leicht an der Anlagefläche entlang gleiten kann. In der zweiten anliegenden Position hingegen liegt das Ventilelement an der Anlagefläche vorzugsweise so fest an, dass es in einer zuvor eingenommenen Schalt- Stellung gehalten wird, d. h., die Bewegung entlang der ersten Bewegungsbahn unterbunden wird. In der anliegenden Position wird das Ventilelement so gegen die Anlagefläche gedrückt, dass die Reibung zwischen Ventilelement und Anlagefläche größer ist als in der gelösten Position. Dies ermöglicht es, in diesem Zustand das Kreiselpumpenag- gregat durch Betrieb des elektrischen Antriebsmotors in herkömmlicher Weise zu betreiben, insbesondere die Drehzahl zu regeln, ohne dass das Ventilelement seine zuvor eingenommene Schaltstellung verlässt. Um das Ventilelement in eine andere Schaltstellung bewegen zu können, wird es zuvor entlang der zweiten Bewegungsbahn in die gelöste Positi- on bewegt, sodass es sich dann, angetrieben durch den Antriebsmotor, in eine andere Schaltstellung bewegen kann. Die Bewegung entlang der zweiten Bewegungsbahn wird vorzugsweise ebenfalls direkt oder indirekt durch den elektrischen Antriebsmotor veranlasst. Diese Bewegung kann insbesondere druckabhängig erfolgen, sodass bei Über- schreiten eines vorbestimmten Ausgangsdruckes des Kreiselpumpenaggregates das Ventilelement in die anliegende Position gedrückt wird. Wenn das Kreiselpumpenaggregat mit geringerem Druck bzw. Diffe- renzdruck betrieben wird, ist eine Bewegung des Ventilelementes zwischen den Schaltstellungen möglich.
[08] Erfindungsgemäß kann entweder das Ventilelement als Ganzes entlang der zweiten Bewegungsbahn bewegbar sein oder es kann le- diglich ein Abschnitt des Ventilelementes entlang der zweiten Bewegungsbahn bewegbar sein, beispielsweise ein elastisch verformbarer Abschnitt des Ventilelementes, wie beispielsweise eine elastische Dichtung. Wenn in dieser Beschreibung von einer Bewegbarkeit des Ventilelementes entlang der zweiten Bewegungsbahn die Rede ist, so ist da- mit stets eine Ausführungsform, bei welcher nur ein Teil oder ein Abschnitt des Ventilelementes entlang der zweiten Bewegungsbahn bewegbar ist, ausdrücklich mit umfasst.
[09] Das zumindest eine Ventilelement ist mit dem Antriebsmotor vorzugsweise mechanisch und/oder hydraulisch derart gekoppelt, dass es durch den Antriebsmotor entlang der ersten und/oder der zweiten Bewegungsbahn bewegbar ist. Die Bewegung entlang der ersten Bewegungsbahn kann dabei beispielsweise durch eine hydraulische Strömung, welche von dem Laufrad verursacht wird, bewirkt werden, indem diese Strömung auf das Ventilelement wirkt bzw. dieses in Strö- mungsrichtung durch Reibung mitnimmt. Alternativ kann auch eine mechanische oder magnetische Kupplung vorgesehen sein, insbesondere eine reibschlüssige Kupplung. Eine solche Kupplung kann weiter bevorzugt so ausgestaltet sein, dass sie druckabhängig außer Eingriff gebracht werden kann, d. h., bei Erreichen eines bestimmten Ausgangs- druckes des Pumpenaggregates sich löst, sodass der Antriebsmotor sich ungehindert weiterdrehen kann, ohne das Ventilelement weiter zu bewegen. Entlang der zweiten Bewegungsbahn kann das Ventilelement beispielsweise rein druckabhängig bewegt werden, indem bei Erreichen eines bestimmten Ausgangsdruckes der vom Laufrad geförderten Flüssigkeit dieser Druck so auf das Ventilelement wirkt, dass es gegen die Anlagefläche gedrückt wird und dort vorzugsweise reib- und/oder formschlüssig gehalten wird, sodass insbesondere eine Strömung oder eine sonstige Kupplung das Ventilelement nicht weiter zwischen den Schaltstellungen bewegen kann. Die unterschiedlichen Strömungsge- schwindigkeiten bzw. Drücke ausgangsseitig des Laufrades können über eine Steuereinrichtung, welche den Antriebsmotor ansteuert, eingestellt werden. Dabei ist die Steuereinrichtung vorzugsweise so ausgebildet, dass sie insbesondere die Drehzahl und weiter bevorzugt auch die Beschleunigungsverläufe des Antriebsmotors einstellen kann. [10] Die zweite Bewegungsbahn erstreckt sich vorzugsweise quer zu der ersten Bewegungsbahn oder quer zu einer Ebene, in welcher sich die zweite Bewegungsbahn erstreckt bzw. verläuft. Insbesondere sind die Ebenen, in denen die Bewegungsbahnen verlaufen, normal zueinander gerichtet. Beispielsweise kann die erste Bewegungsbahn eine Drehbewegung um eine Drehachse sein und die zweite Bewegungsbahn kann eine Linearbewegung entlang dieser Drehachse sein.
[1 1 ] Vorzugsweise erstreckt sich die Drehachse, um welche das Ventilelement entlang der ersten Bewegungsbahn drehbar ist, parallel oder fluchtend zu der Drehachse des Laufrades. Dies ermöglicht eine beson- ders einfache Kupplung zwischen Antriebsmotor und Laufrad auf der einen Seite und Ventilelement auf der anderen Seite.
[12] Das Ventilelement ist zweckmäßigerweise derart drehbar gelagert, dass es in der gelösten Position um eine Lagerung und insbesondere eine zentrale Lagerung zwischen den zumindest zwei Schaltstellun- gen drehbar ist und vorzugsweise in der zweiten anliegenden Position drehfest an der Anlagefläche gehalten wird. Dabei ist die zentrale Lagerung vorzugsweise so ausgebildet, dass das Ventilelement in der gelösten Position vorzugsweise im Wesentlichen nur in der Lagerung anliegt, sodass es besonders leicht drehbar ist. Zusätzlich kann das Ventil- elemen† ggf. noch an einem Rückstellelement anliegen, welches es in die gelöste Position zwingt. Die Lagerung ist vorzugsweise dauerge- schmiert oder durch die zu fördernde Flüssigkeit geschmiert, sodass eine besondere Leichtgängigkeit der Lagerung erreicht wird. In der anlie- genden Position bildet das Ventilelement mit der Anlagefläche eine kraft- und/oder formschlüssige Kupplung, welche die Drehung unterbindet und so das Ventilelement in der eingenommenen Schaltstellung hält.
[13] Die zweite Bewegungsbahn ist vorzugsweise eine Gerade und weiter bevorzugt eine Gerade, welche sich parallel zu oder entlang der Drehachse des zumindest einen Ventilelementes erstreckt. So kann das Ventilelement in seinem Zentralbereich drehend gelagert sein, wobei die Lagerung vorzugsweise so ausgestaltet ist, dass sie eine gewisse Linearbewegung entlang der Drehachse zulässt, um die Bewegung ent- lang der zweiten Bewegungsbahn zu ermöglichen.
[14] Die zumindest eine Anlagefläche ist vorzugsweise zumindest eine Dichtfläche. Die Dichtfläche kann beispielsweise von einem Ventilsitz gebildet werden, welcher eine Ventilöffnung eines Strömungsweges umgibt. Durch Anlage des Ventilelementes an dieser Dichtfläche wird gleichzeitig eine Abdichtung der Ventilöffnung erreicht. Zusätzlich kann der beschriebene Reibschluss zur Verhinderung der Bewegung des Ventilelementes durch diese Anlage erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Dichtfläche auch so angeordnet sein, dass das Ventilelement in seiner anliegenden Position die Saugseite gegenüber der Druckseite des Kreiselpumpenaggregates abdichtet, wenn das Ventilelement zwischen Saug- und Druckseite gelegen ist.
[15] Weiter bevorzugt weist das zumindest eine Ventilelement eine Druckfläche auf, welche mit einer Druckseite des Laufrades derart in Verbindung steht, dass ein an der Druckseite herrschender Druck auf die Druckfläche wirkt und damit eine auf das Ventilelement wirkende Druckkraft erzeugt, wobei die Druckfläche so gelegen ist, dass diese Druckkraft zumindest teilweise entlang der zweiten Bewegungsbahn des Ventilelementes gerichtet ist und insbesondere entlang der zweiten Bewegungsbahn zu der anliegenden Position hin gerichtet ist. So wird bei ausreichend hohem Druck an der Druckseite des Laufrades, d. h. in einem Druckraum eines Pumpengehäuses, welches das Laufrad umgibt, eine so hohe Druckkraft erzeugt, dass diese das Ventilelement oder einen Abschnitt des Ventilelementes aus der gelösten in die anlie- gende Position verlagert und gegen die Anlagefläche drückt, um dort das Ventilelement kraft- und/oder reibschlüssig zu halten und/oder für eine ausreichende Abdichtung bei Anlage an zumindest einer Dichtfläche zu sorgen.
[16] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ven- tilelement mit zumindest einem Rückstellelement, insbesondere einer Rückstellfeder, gekoppelt, welches auf das Ventilelement eine Rückstellkraft entlang der zweiten Bewegungsbahn, insbesondere zu der gelösten Position hin gerichtet, ausübt. Das Rückstellelement sorgt dafür, dass, wenn das Pumpenaggregat außer Betrieb genommen wird, das Ventilelement in eine Ausgangslage bewegt wird, welche vorzugsweise der gelösten Position entspricht. In dieser ist das Ventilelement dann, wie oben beschrieben, bevorzugt zwischen den Schaltstellungen frei bewegbar. Wenn der Antriebsmotor in diesem Zustand angetrieben wird, ist es möglich, durch entsprechende Ansteuerung des Antriebsmo- tors das Ventilelement zwischen den Schaltstellungen zu bewegen. Um das Ventilelement in die anliegende Position zu bringen, kann auf das Ventilelement eine Kraft ausgeübt werden, welche die Rückstellkraft überwindet, um das Ventilelement in die anliegende Position zu bewegen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ausgangsseitig des Laufrades, wie vorangehend beschrieben, ein Druck aufgebaut wird, welcher eine Druckkraft an einer Druckfläche des Ventilelementes erzeugt, welche der beschriebenen Rückstellkraft entgegengesetzt gerichtet ist. Wenn die Druckkraft größer als die Rückstellkraff ist, wird das Ventilelemenf in die anliegende Position bewegt.
[17] Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform kann die Funktion des Rückstellelemenfes durch eine elastische Verformbarkeit eines Abschnittes des Ventilelemenfes, welcher entlang der zweiten Bewegungsbahn bewegbar ist, erreicht werden. Die Rückstellfunkfion wird dann durch elastische Rückstell kräffe übernommen.
[18] Das Kreiselpumpenaggregaf kann gemäß einer weiteren bevor- zugfen Ausführungsform ein Krafferzeugungsmitfel aufweisen, welches auf das Ventilelement eine Kraft in Richtung einer der zumindest zwei Schaltstellungen ausübt, wobei die Kraft vorzugsweise eine Federkraft, eine magnetische Kraft und/oder die Schwerkraft ist. Die Schaltstellung, in deren Richtung die von dem Krafterzeugungsmittel erzeugte Kraft gerichtet ist, bildet bevorzugt eine Ausgangslage bzw. Ruhelage. Das Krafterzeugungsmittel ist vorzugsweise so ausgestaltet und angeordnet, dass es bei Stillstand des Kreiselpumpenaggregates das Ventilelement in diese Ausgangslage bzw. eine vorgegebene Schaltstellung zwingt. Aus dieser heraus kann das Ventilelement dann durch geeigneten An- trieb des Antriebsmotors in eine andere Schaltstellung bewegt werden. Wenn jedoch die Bewegung des Ventilelementes entlang der zweiten Bewegungsbahn zuerst erfolgt und das Ventilelement so an der Anlagefläche zur Anlage kommt, kann das Ventilelement auch bei Betrieb des Kreiselpumpenaggregates in derjenigen Schaltstellung, welche der Ausgangslage entspricht, gehalten werden. Dies kann beispielsweise durch sehr schnelle Beschleunigung des Antriebsmotors erfolgen, wodurch direkt ein solcher Druck ausgangsseitig des Laufrades ausgebildet wird, welcher das Ventilelement an einer Druckfläche beaufschlagen und gegen die Anlagefläche drücken kann. [19] Besonders bevorzugt ist die Kopplung zwischen Antriebsmotor und Ventilelement hydraulisch ausgebildet, wobei das zumindest eine Ventilelement bevorzugt derart ausgestaltet ist, dass es von einer durch das Laufrad in Bewegung versetzten Fluidströmung entlang der ersten Bewegungsbahn bewegbar ist. Diese Fluidströmung ist besonders bevorzugt eine rotierende Fluidströmung im Ausgangsbereich des Laufrades, welche das Laufrad bei seiner Rotation umgibt. Diese Strömung kann beispielsweise durch Reibung auf das Ventilelement wirken und dieses mitbewegen, insbesondere, wenn das Ventilelement so ausge- bildet ist, dass es um eine Drehachse, welche der Drehachse des Laufrades entspricht, zwischen den Schaltstellungen drehbar ist. Diese hydraulische Kopplung hat den Vorteil, dass nach Erreichen der gewünschten Schaltstellung die Strömung im Pumpengehäuse ungehindert weiterströmen kann, während das Ventilelement durch einen An- schlag und/oder Anlage an der Anlagefläche in der erreichten Schaltposition gehalten wird. In diesem Zustand verursacht die Strömung an der Oberfläche des Ventilelementes vorzugsweise lediglich eine Reibung, welche der normalen Reibung im Inneren des Pumpengehäuses entspricht, sodass durch die Schaltfunktionalität im Wesentlichen keine zusätzliche Verlustleistung in dem Kreiselpumpenaggregat entsteht.
[20] Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Antriebsmotor so ausgebildet bzw. durch eine Steuereinrichtung ansteuerbar, dass er in zwei unterschiedlichen Drehrichtungen antreibbar ist. Das Laufrad ist ferner vorzugsweise so ausgestaltet, dass es abhän- gig von seiner Drehrichtung unterschiedlich gerichtete Fluidströmungen erzeugt, durch welche das zumindest eine Ventilelement entlang der ersten Bewegungsbahn in entgegengesetzten Richtungen bewegbar ist. So kann durch Drehrichtungsumkehr des Antriebsmotors und damit des Laufrades das Ventilelement zwischen den zumindest zwei Schalt- Stellungen hin und her bewegt werden. Wenn, wie oben beschrieben, ein Krafterzeugungsmittel zum Erzeugen einer Kraft, welche das Ventil- elemen† in eine Ausgangslage zurückbewegt, vorgesehen ist, kann auf diese Drehrichtungsumkehr des Antriebsmotors verzichtet werden, da die Rückbewegung des Ventilelementes dann durch die Krafterzeugungsmittel erfolgt, während die Bewegung aus der Ausgangslage über den Antriebsmotor in der beschriebenen Weise erfolgen kann.
[21 ] Besonders bevorzugt weist der Antriebsmotor eine Steuereinrichtung auf, welche den Antriebsmotor derart ansteuert, dass die Drehzahl und/oder die Beschleunigung und/oder die Drehrichtung des Antriebsmotors gezielt veränderbar ist, um die oben beschriebenen Abläufe zu erreichen.
[22] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilelement so angeordnet und ausgebildet, dass es durch eine von dem Laufrad erzeugte Strömung entlang der ersten Bewegungsbahn bewegbar ist und durch einen von dem Laufrad aus- gangsseitig erzeugten Fluiddruck entlang der zweiten Bewegungsbahn bewegbar ist. Der Antriebsmotor weist vorzugsweise eine Steuereinrichtung auf, welche so ausgestaltet ist, dass der Antriebsmotor mit einem ersten Beschleunigungsverlauf, bei welchem sich der Druck schneller als die Strömung aufbaut, und mit einem zweiten Beschleunigungsverlauf, bei welchem sich die Strömung schneller als der Druck aufbaut, anfahrbar ist. Der erste Beschleunigungsverlauf entspricht dabei vorzugsweise einer stärkeren Beschleunigung als der zweite Beschleunigungsverlauf. Wenn schnell ein derartiger Druck erreicht wird, dass das Ventilelement, wie beschrieben, durch den Druck an eine Anlagefläche gedrückt wer- den kann, bevor sich eine ausreichende Strömung aufbaut, welche das Ventilelement in der beschriebenen Weise bewegen kann, kann das Ventilelement somit in derjenigen Schaltstellung gehalten werden, welche der Ausgangslage entspricht. Wenn hingegen die Beschleunigung langsamer verläuft, wird kein derart hoher Druck erreicht, dass das Ven- tilelement entlang der zweiten Bewegungsbahn in die anliegende Posi- †ion bewegt wird, und es kann sich zunächst eine Strömung ausbilden, welche das Ventilelement in der beschriebenen Weise in eine andere Schaltstellung bewegen kann. So kann allein durch Ansteuerung des Antriebsmotors das Ventilelement gezielt in eine gewünschte Schaltstel- 5 lung bewegt werden und in dieser für den weiteren Betrieb des Pumpenaggregates gehalten werden. Der Druck, bei welchem das Ventilelement mit der Anlagefläche in Anlage kommt, ist dabei bevorzugt so gewählt, dass er einem Druck entspricht, welcher geringer als der übliche Betriebsdruck des Kreiselpumpenaggregates ist, sodass der normal e) le Betrieb des Kreiselpumpenaggregates nach Erreichen der Schaltstellung nicht beeinträchtigt wird.
[23] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das zumindest eine Ventilelement zu seiner Bewegung entlang der ersten Bewegungsbahn mit dem Laufrad oder einer das Laufrad antreiben-
15 den Welle des Antriebsmotors oder direkt mit dem Rotor des Antriebsmotors über eine Kupplung gekoppelt sein, welche vorzugsweise druck- und/oder drehzahl- und/oder drehrichtungsabhängig lösbar ist. Dies kann eine mechanische Kupplung sein, welche die Drehbewegung des Antriebsmotors auf das Ventilelement überträgt, um dieses zwischen
20 den Schaltstellungen zu bewegen. Die Kupplung kann so ausgebildet sein, dass sie bei Erreichen eines bestimmten Fluiddruckes ausgangssei- tig des Laufrades außer Eingriff tritt. Sie kann ferner so ausgestaltet sein, dass sie bei einer bestimmten Drehzahl außer Eingriff tritt, beispielsweise, indem sich zwischen den Kupplungsteilen ein Schmierfilm ausbildet,
25 welcher den Reibschluss im Wesentlichen aufhebt, sodass die Kupplungsteile dann nach Art eines Gleitlagers aufeinander abgleiten. Der Schmierfilm kann beispielsweise durch die von dem Laufrad geförderte Flüssigkeit aufgebaut werden. Die Flüssigkeit ist besonders bevorzugt Wasser. Ferner ist eine drehrichtungsabhängige Kupplung möglich, wel-
30 che beispielsweise nach Art einer Sperrklinke oder Ratsche nur in einer Drehrichtung wirkt, während in der entgegengesetzten Drehrichtung die Kupplungselemente aufeinander abgleiten. So kann z. B. eine Drehrichtung des Antriebsmotors, welche vorzugsweise nicht der normalen Drehrichtung des Laufrades entspricht, dazu genutzt werden, das Ventilelement in eine gewünschte Schaltstellung zu bewegen, während in der anderen Drehrichtung, welche dann vorzugsweise der normalen Betriebsdrehrichtung entspricht, die Kupplung nicht wirkt, sodass das Ventilelement in der erreichten Schaltstellung verbleibt. Eine solche Kupplung kann besonders bevorzugt in Kombination mit dem oben beschriebenen Krafterzeugungsmittel zum Erzeugen einer Kraft, welche das Ventilelement wieder in eine Ausgangslage zurückbewegt, Verwendung finden. Darüber hinaus ist auch eine hydraulische Kupplung zwischen Laufrad und Antriebsmotor möglich, wie sie oben beschrieben wurde.
[24] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das zumindest eine Ventilelement derart ausgebildet und angeordnet sein, dass es in einem das Laufrad umgebenden Pumpengehäuse einen mit einer Saugseite des Laufrades in Verbindung stehenden Saugraum von einem mit der Druckseite des Laufrades in Verbindung stehenden Druckraum trennt. Dabei kann das Ventilelement weiter bevorzugt einen Saugmund des Laufrades ringförmig umgeben. Die Anordnung des Ventilelementes zwischen Saug- und Druckseite hat den Vorteil, dass der Differenzdruck zwischen Saug- und Druckseite dazu genutzt werden kann, das Ventilelement entlang der zweiten Bewegungsbahn zu bewegen. Auf eine Seite des Ventilelementes wirkt der druckseitige Druck, während auf die entgegengesetzte Seite der saugseitige Druck wirkt. Darüber hinaus ist es möglich, dass an einer oder beiden Seiten des Ventilelementes, d. h. an der Druckseite und/oder der Saugseite, Flüssigkeitsströmungen angreifen, um das Ventilelement entlang der ersten Bewegungsbahn zu bewegen. [25] Weiter bevorzugt ist das zumindest eine Ventilelement derart ausgebildet und angeordnet, dass es in einem das Laufrad umgebenden Pumpengehäuse einen mit einer Saugseite des Laufrades in Verbindung stehenden Saugraum von einem mit einer Druckseite des Laufra- des in Verbindung stehenden Druckraum trennt, wobei in dem Druckraum eine von dem Laufrad erzeugte Strömung auf das Ventilelement zu dessen Bewegung entlang der ersten Bewegungsbahn wirkt und der Saugraum derart ausgestaltet ist, dass die dort herrschende Strömung keine Kraft auf das Ventilelement in Richtung der ersten Bewegungs- bahn ausübt. So kann das Ventilelement gezielt durch die im Druckraum, vorzugsweise die das Laufrad umgebend verlaufende Strömung das Ventilelement mitnehmen bzw. bewegen, um es zwischen den Schaltstellungen zu bewegen. An der Saugseite wirken geringere oder keine Kräfte entgegen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die saug- seifigen Sfrömungswege so auszugestalten, dass die dort herrschende Strömung eine entsprechende Kraft auf das Ventilelement zu seiner Bewegung ausübt.
[26] Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das Kreiselpumpenaggregat zumindest zwei alternative Strö- mungswege auf, wobei das zumindest eine Ventilelement in diesen Strömungswegen derart angeordnet ist, dass in den zumindest zwei Schaltstellungen diese Strömungswege unterschiedlich geöffnet sind. So kann das Ventilelement beispielsweise die Funktion eines Umschaltventils übernehmen, indem es die beiden Strömungswege abwech- selnd öffnet. D. h. in einer ersten Schaltstellung ist der erste Strömungsweg geschlossen und der zweite Strömungsweg geöffnet, während in einer zweiten Schaltstellung der erste Strömungsweg geöffnet und der zweite Strömungsweg geschlossen ist. Auch ist es möglich, das Ventilelement als Mischventil auszubilden, in welchem die Strömungen aus den beiden Strömungswegen in veränderbaren Verhältnissen gemischt werden. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass das Ven- tilelement mehr als zwei Schaltstellungen einnehmen kann, in denen die Strömungswege unterschiedlich weit geöffnet sind. Dabei ist das Ventilelement vorzugsweise so ausgebildet, dass es bei seiner Verlagerung einen Strömungsweg um ein bestimmtes Maß schließt, während gleichzeitig der andere Strömungsweg um dasselbe Maß geöffnet wird.
[27] Die beschriebenen Strömungswege sind vorzugsweise saugseitig des Laufrades gelegen, d. h., wenn beispielsweise das Ventilelement in der beschriebenen Weise als Umschaltventil wirkt, kann das Laufrad je nach Stellung des Ventilelementes aus einem der beiden Strömungswe- ge Flüssigkeit ansaugen. Das Umschaltventil kann beispielsweise in einer Heizungsanlage Verwendung finden, um den Kreislauf der von dem Kreiselpumpenaggregat geförderten Flüssigkeit wahlweise durch einen Wärmetauscher zum Erzeugen von Brauchwasser und durch einen Heizkreis zu lenken. Insbesondere wenn das Ventilelement als Mischventil arbeitet, ist es jedoch auch möglich, dass die beiden Strömungswege an der Druckseite des Laufrades gelegen sind, wobei dann einer der Strömungswege vor dem Mischventil vorzugsweise durch eine Wärmequelle oder einen Wärmetauscher verläuft, um die Flüssigkeit zu temperieren, während der andere Strömungsweg direkt zu dem Mischventil verläuft. So kann eine temperierte Strömung mit einer nicht temperierten Strömung in dem Mischventil gemischt werden.
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 , 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 Ventilele- ment 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. 1 1 eine Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, Hg. 1 2 eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 1 1 mit dem Ventilelement in einer ersten Position, Fig. 1 3 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 1 2 mit dem Ventilelement in einer zweiten Position, Fig. 1 4 eine Explosionsansicht eines Pumpengehäuses mit einem
Ventilelement gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 1 5 eine Schnittansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1 6 eine Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, Hg. 1 7 eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß
Fig. 1 6 mit dem Ventilelement in einer ersten Position, Fig. 1 8 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 1 7 mit dem Ventilelement in einer zweiten Position,
Hg. 1 9 eine Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 20 eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß
Fig. 1 9, Fig. 21 eine Draufsicht auf das geöffnete Pumpengehäuse des
Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 1 9 und 20 mit dem Ventilelement in einer ersten Schaltstellung, Hg. 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,
Hg. 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, Hg. 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, Hg. 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, eine perspektivische Ansicht des geschlossenen Ventilelementes gemäß Fig. 39, eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 38 mit dem Ventilelement in einer ersten Position, eine Schnittansicht gemäß Fig. 41 mit dem Ventilelement in einer zweiten Position, eine Draufsicht auf das geöffnete Pumpengehäuse des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 38 bis 42 mit dem Ventilelement in einer ersten Schaltstellung, eine Ansicht gemäß Fig. 43 mit dem Ventilelement in einer zweiten Schaltstellung, eine Ansicht gemäß Fig. 43 und 44 mit dem Ventilelement in einer dritten Schaltstellung, eine Ansicht gemäß Fig. 43 bis 45 mit dem Ventilelement in einer vierten Schaltstellung und schematisch den hydraulischen Aufbau einer Heizungsanlage mit einem Kreiselpumpenaggregat gemäß Fig. 38 bis 46.
[28] Die in der nachfolgenden Beschreibung beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kreiselpumpenaggregates betreffen Anwendungen in Heizungs- und/oder Klimasystemen, in welchen von dem Kreiselpumpenaggregat ein flüssiger Wärmeträger, insbesondere Wasser, umgewälzt wird. [29] 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 ange- ordnet 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.
[30] An dem dem Pumpengehäuse 12 entgegengesetzten Axialende des Motorgehäuses 2 ist ein Elektronikgehäuse 16 angeordnet, welches eine Steuerelektronik bzw. Steuereinrichtung zur Ansteuerung des elek- frischen Anfriebsmotors in dem Pumpengehäuse 2 beinhaltet. Das Elektronikgehäuse 16 könnte in entsprechender Weise auch an einer anderen Seife des Sfatorgehäuses 2 angeordnet sein.
[31 ] In dem Pumpengehäuse 12 ist darüber hinaus ein bewegliches Venfilelement 18 angeordnet. Dieses Ventilelemenf 18 ist auf einer Ach- se 20 im Inneren des Pumpengehäuses 12 drehbar gelagert, und zwar so, dass die Drehachse des Ventilelemenfes 18 mit der Drehachse X des Laufrades 14 fluchtet. Die Achse 20 ist am Boden des Pumpengehäuses 12 drehfesf fixiert. Das Ventilelemenf 18 ist nicht nur um die Achse 20 drehbar, sondern um ein gewisses Maß in Längsrichtung X bewegbar. In einer Richtung wird diese lineare Bewegbarkeif durch das Pumpengehäuse 12, an welches das Venfilelement 18 mit seinem Außenumfang anschlägt, begrenzt. In der entgegengesetzten Richtung wird die Bewegbarkeif durch die Mutter 22 begrenzt, mit welcher das Ventilelemenf 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.
[32] 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 ei- nem zweiten Sauganschluss 34 des Pumpengehäuses 12 verbunden ist.
[33] 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, wel- che 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 Um- fangsbereich 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.
[34] 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 1 6 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. Die Steuereinrichtung 1 7 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 zwi- sehen den beiden durch die Anschläge 46 begrenzten Schaltstellungen gedreht werden.
[35] 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, sodass 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 die- sem 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 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.
[36] Das beschriebene Kreiselpumpenaggregat gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise in einem Heizungs- System 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 dem Strömungsweg 60 durch den Heizkreis 54 umgeschaltet werden, ohne dass ein Ventil mit einem zusätzlichen Antrieb erforderlich wäre.
[37] Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 bis 10 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Aufbau des Ventilelemen- tes 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', wo- bei 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. 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. In dieser stößt es 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. In dieser Position rotiert das Laufrad 14 dann im Normalbetrieb des Umwälzpumpenaggregates.
[38] Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 1 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 Anord- nung 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 ver- schlössen 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. Diese 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 zwischen Laufrad 14 und Ventilelement 18" hergestellt. 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 Anlageschulter 50.
[39] 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 wer- den 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. [40] 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. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventilelement 18c im Wesentlichen trommeiförmig 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 Schalfsfellung 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 so, 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 hori- zontal 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 In- betriebnahme 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. 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. [41 ] Das fünfte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 6 bis 18 unterscheidet sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen wiederum 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 wiederum 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 2 gemäß Fig. 8 bis 10 weist hier das Ventilelement 18d einen stiftför- migen 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. In der gelösten Position liegt das Unterteil 76d des Ventilelementes 18d im Wesentlichen nicht an dem Pumpengehäuse 12 an, sodass es durch die Strö- mung im Druckraum 26 drehbar ist, wie es bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde. Dabei kann hier abhängig von der Drehrichtung des Laufrades 14 wiederum 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 wiederum, solange der Druck im Druckraum 26 ausreichend groß ist, auch bei einem Drehrichtungswechsel des Laufrades 14 nicht zwischen den Schaltstellungen bewegt wird.
[42] Das sechste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 19 bis 22 ist ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel 2 gemäß Fig. 8 bis 10. Das Pumpengehäuse 12 entspricht im Wesentlichen dem dort gezeigten und beschriebenen Aufbau. Auch das Motorgehäuse 2 mit dem Elektronikgehäuse 1 6 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.
[43] 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. 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 An- Schlägen 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.
[44] Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Drehung des Ventilele- mentes 18e wiederum über das Laufrad 14, jedoch ist hier eine mechanische 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, wobei die Kupplung von dem Laufrad 14 außer Eingriff tritt, sodass das Laufrad 14 dann im Wesentlichen reibungsfrei rotieren kann.
[45] 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 dem 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 und den je- weils 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, indem 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 weifer durch den Saugmund 38 sfrömf. In der zweifen Schalfsfellung hingegen überdeckt die Öffnung 62 lediglich den Eingang 28', während der Eingang 30' in der oben beschriebenen Weise vom Boden des Venfilelemenfes 18f verschlossen isf. Gleichzeitig isf der Druckanschluss 27 geschlossen und der Druckanschluss 98 freigegeben. Die Bewegung des Venfilelemenfes 18f kann in der oben beschriebenen Weise über das Laufrad 14 und eine mechanische Kupplung, welche durch axiale Verlagerung des Venfilelemenfes 18f bei ausreichend hohem Druck im Druckraum 26 außer Eingriff friff, realisiert wer- den. In diesem Ausführungsbeispiel isf das Venfilelemenf 18f auf der Roforwelle 8 gelagert.
[46] Die achfe Ausführungsform gemäß Fig. 25 bis 28 unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform in der Ausbildung der mechanischen Kupplung zwischen der Roforwelle 8 und dem Venfilelemenf 18g. Bei diesem Ausführungsbeispiel isf das Venfilelemenf 18g direkf auf der Roforwelle 8 gelagert, welche verlängert ausgebildet isf und sich bis in das Loch 66 im Boden des Pumpengehäuses 12 erstreckt. Im Inneren des Venfilelemenfes 18g sind zwei Ringsegmenfe 100 mit Gleitlagereigenschaffen, insbesondere aus Keramik, angeordnet. Die Ringsegmen- fe 100 werden durch einen Spannring 102 zusammengehalten und gegen die Rotorwelle 8 gepressf. Die zwei Ringsegmente 100 bilden in diesem Beispiel im Wesentlichen einen 2/3-Ring. Im Bereich des fehlenden Ringsegmenfes für einen vollständigen Ring greift das Venfilelemenf 18g mit einem Vorsprung 104 an seinem Innenumfang ein, sodass die beiden Ringsegmenfe 100 drehfsf im Inneren des Venfilelemenfes 18g angeordnet sind. Im Bereich des fehlenden Ringsegmenfes, das heißt angrenzend an den Vorsprung 104 verbleibt in dem Venfilelemenf 18g ein Durchgang 106, welcher die Venfilfunkfion bewirkt.
[47] Der Durchgang 106 kann in einer ersten Schalfsfellung, welche in Fig. 27 gezeigt ist, dem Eingang 30' gegenüberliegen und in einer zwei- †en 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.
[48] Die Bewegung des Ventilelementes 18g erfolgt über 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. Mit zunehmender Drehzahl der Rotorwelle 8 kann sich darüber hinaus zwi- sehen 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 1 7 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 wiederum 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. [49] Bei der neunten und zehnten Ausführungsform gemäß Fig. 29 bis 37 sowie 38 bis 47 ist ebenfalls eine mechanische Kupplung zwischen dem Anfriebsmotor und dem Venfilelement vorgesehen, wobei bei diesen Ausführungsformen der Anfriebsmotor von der Steuereinrichtung 1 7 in zwei verschiedenen Betriebsarten bzw. Betriebsmodi ansfeuerbar ist. In einer ersten Betriebsart, welche dem Normalbetrieb des Umwälzpum- penaggregates entspricht, rotiert der Antriebsmofor in herkömmlicher Weise mit einer gewünschten, insbesondere von der Steuereinrichtung 17 einstellbaren, Drehzahl. In der zweiten Betriebsart wird der Antriebs- mofor im Open-Loop-Befrieb angesteuert, sodass der Rotor schriftweise in einzelnen Winkelschriften, welche kleiner als 360° sind, gedreht werden kann. So kann der Antriebsmofor nach Art eines Schrittmotors in einzelnen Schritten bewegt werden, was bei diesen Ausführungsbeispielen dazu genutzt wird, das Ventilelemenf gezielt in kleinen Winkel- schritten in eine definierte Position zu bewegen, wie es nachfolgend beschrieben wird.
[50] Bei der neunten Ausführungsform gemäß Fig. 29 bis 37 ist in dem Pumpengehäuse 2 ein Mischventil integriert, wie es beispielsweise zur Temperatureinsfellung für eine Fußbodenheizung genutzt werden kann. [51 ] 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 Ventilelemenf 18h ist bei die- ser neunten Ausführungsform ebenfalls frommeiförmig 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 Ventilelemenf 18h ist auf einer Achse 20, welche im Boden des Pumpengehäuses 12 angeordnet ist, drehbar gelagert. Dabei ent- spricht die Drehachse des Ventilelementes 18h, wie bei den oben beschriebenen Beispielen, der Drehachse X der Rotorwelle 8h. Dabei ist das Ventilelement 18h ebenfalls entlang der Achse X axial verschiebbar und wird durch eine Feder 48 in die in Fig. 33 gezeigte Ruhelage ge- drückt, 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 Kupplung 108 ausgebildet ist. Die Kupplung 108 tritt mit einer Gegenkupplung 1 10, 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 Drehmo- mentübertragung von der Kupplung 108 auf die Gegenkupplung 1 10 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 Kupplung ausgebildet. Zusätzlich jedoch tritt auch bei dieser Ausführungsform die Gegenkupplung 1 10 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. [52] Das Pumpengehäuse 12 weist zwei Sauganschlüsse 32 und 34 auf, von denen der Sougonschluss 32 an einem Eingang 28h und der Sougonschluss 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 1 12 auf, welche sich im Wesentlichen über 90° erstreckt. Fig. 34 zeigt eine erste Schaltstellung, in welcher die Öffnung 1 12 lediglich den Eingang 30h überdeckt, sodass ein Strömungsweg nur von dem Sougonschluss 34 zu der Saugöffnung 36 und damit zum Saug- mund 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 1 12 lediglich den Eingang 28h überdeckt, während der Eingang 30h verschlossen ist. In dieser Schaltstellung ist ledig- lieh ein Strömungsweg von dem Sougonschluss 32 zum Saugmund 38 hin geöffnet. Fig. 35 zeigt nun eine Zwischenstellung, in welcher die Öffnung 1 12 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.
[53] Eine solche Funktionalität kann beispielsweise in einem hydrauli- sehen 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 1 14 in Form beispielsweise eines Gasheizkessels auf, dessen Ausgang in bei- spielsweise den Sougonschluss 34 des Pumpengehäuses 12 mündet. An den Druckanschluss 37 des Kreiselpumpenaggregates 1 schließt sich in diesem Beispiel ein Fußbodenheizkreis 1 16 an, dessen Rücklauf sowohl mit dem Eingang der Wärmequelle 1 14 als auch mit dem Saugan- schluss 32 des Kreiselpumpenaggregafes verbunden ist. Über ein zweites Umwälzpumpenaggregat 1 18 kann ein weiterer Heizkreis 120 mit einem Wärmeträger versorgt werden, welcher die ausgangsseitige Temperatur der Wärmequelle 1 14 aufweist. Der Fußboden-Heizkreis 1 1 6 hingegen kann in seiner Vorlauftemperatur in der Weise geregelt werden, dass kaltes Wasser aus dem Rücklauf dem heißen Wasser aus- gangsseitig der Wärmequelle 1 14 zugemischt wird, wobei durch Verän- derung der Öffnungsverhältnisse der Eingänge 28h und 30h in der oben beschriebenen Weise das Mischungsverhältnis durch Drehung des Ventilelementes 18h verändert werden kann.
[54] Das zehnte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 38 bis 47 zeigt ein Kreiselpumpenaggregat, welches zusätzlich zu der vorangehend be- schriebenen Mischerfunktionalität noch eine Umschaltfunktionalität zur zusätzlichen Versorgung eines Sekundärwärmetauschers zur Brauchwassererwärmung aufweist.
[55] 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 1 12 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 Über- brückungsöffnung 126 ausgebildet, welche zum Druckraum 26 hin durch den Deckel 78i verschlossen ist. [56] 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 Ein- gängen 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 Öff- nung 1 12 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 1 12 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 1 12 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 Durchgangslo- ches 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 Über- brückungsöffnung 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.
[57] 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 Über- brückungsöffnung 126 nur noch den Eingang 130. Die Öffnung 1 12 überdeckt weiterhin den Eingang 30h.
[58] 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 wiederum einen Primärwärmetauscher bzw. eine Wärmequelle 1 14 auf, welche beispielsweise ein Gasheizkessel sein kann. Aus- gangsseitig 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 1 1 6 auf. Die Rückläufe des Heizkreises 120 und des Fußbodenheizkreises 1 1 6 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 1 1 6 verbunden. [59] 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 1 14 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 1 16 versorgt. Über den Saug- anschluss 34 strömt das Wasser in den Saugmund 38 des Laufrades 14 und wird über den Druckanschluss 27 über die Wärmequelle 1 14 in der beschriebenen Weise durch den ersten Heizkreis 120 gefördert. Gleich- zeitig 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 1 16.
[60] 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 1 14 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 1 1 6 ohne Wärmezufuhr im Kreis gefördert. Es ist zu erkennen, dass durch die Veränderung der Schaltstellungen des Ventilelementes 18i bei dieser Ausfüh- rungsform 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 1 14 und eines Fußbodenheizkreises 1 16 mit einer über eine Misch- funktion reduzierte Temperatur. [61 ] 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 geometri- sehen Ausgestaltungen des Ventilelementes, wie sie ebenfalls vorangehend beschrieben wurden, im Wesentlichen beliebig kombiniert werden. Auch lassen sich die verschiedenen Ventilfunktionalitäten (zum Beispiel Mischen und Umschalten) ebenfalls mit verschiedenen Antriebsarten realisieren und kombinieren. Diese verschiedenen Kombina- tionsmöglichkeiten, welche sich aus den vorangehenden Ausführungsbeispielen ergeben, sind insofern ausdrücklich von der Erfindung mit umfasst. In allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Ventilelement direkt in dem Pumpengehäuse angeordnet, das heißt das Pumpengehäuse bildet ein kombiniertes Pumpen- und Ventilgehäuse. Es ist jedoch zu verstehen, dass das Pumpengehäuse auch mehrteilig ausgebildet sein könnte. Insbesondere könnte das Ventilelement auch in einem von dem Pumpengehäuse separaten Gehäuse angeordnet sein, welches mit dem Pumpengehäuse, in welchem das Laufrad rotiert, nur über geeignete Verbindungskanäle oder Rohrleitungen verbunden ist.
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
1 10 Gegenkupplung
1 12 Öffnung
1 14 Wärmequelle
1 16 Fußboden-Heizkreis
1 18 Umwälzpumpenaggregat
120 Heizkreis
122 Durchgangskanal 124 Öffnung
126 Überbrückungsöffnung
128 Anschluss
130 Eingang
X Drehachse
A, B Drehrichfungen

Claims

Ansprüche Kreiselpumpenaggregat mit einem elektrischen Antriebsmotor (4, 6), einem von diesem angetrieben Laufrad (14) sowie zumindest einem Ventilelement (18), welches von dem elektrischen Antriebs- motor (4, 6) direkt oder indirekt entlang einer ersten Bewegungsbahn zwischen zumindest zwei Schaltstellungen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Teil des Ventilelementes (18) zusätzlich entlang einer zweiten, von der ersten Bewegungsbahn verschiedenen Bewegungsbahn zwischen einer gelösten Position, in welcher das Ventilelement von zumindest einer Anlagefläche beabstandet ist und einer anliegenden Position, in welcher das Ventilelement an der zumindest einen Anlagefläche anliegt, bewegbar ist.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventilelement (18) mit dem Antriebsmotor (4, 6) mechanisch und/oder hydraulisch derart gekoppelt ist, dass es durch den Antriebsmotor (4, 6) entlang der ersten und/oder der zweiten Bewegungsbahn bewegbar ist.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bewegungsbahn quer zu der ersten Bewegungsbahn oder quer zu einer Ebene, in welcher sich die zweite Bewegungsbahn erstreckt, verläuft.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventilelement (18) entlang der ersten Bewegungsbahn um eine Drehachse (X) drehbar ist, wobei die Drehachse (X) sich vorzugsweise parallel zu oder entlang der Drehachse (X) des Laufrades (14) erstreckt. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventilelement (18) derart drehbar gelagert ist, dass es in der gelösten Position um ein Lagerung und insbesondere eine zentrale Lagerung zwischen den zumindest zwei Schaltstellungen drehbar ist und vorzugsweise in der zweiten anliegenden Position drehfest an der Anlagefläche gehalten ist.
6. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bewegungsbahn eine Gerade (X) ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bewegungsbahn parallel zu oder entlang der Drehachse (X) des zumindest einen Ventilelementes (18) verläuft.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anlagefläche eine Dichtfläche ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventilelement (18) eine Druckfläche aufweist, welche mit einer Druckseite (26) des Laufrades (14) derart in Verbindung steht, dass ein an der Druckseite (26) herrschender Druck auf die Druckfläche wirkt und damit eine auf das Ventilelement (18) wirkende Druckkraft erzeugt, wobei die Druckfläche so gelegen ist, dass die Druckkraft zumindest teilweise entlang der zweiten Bewegungsbahn des Ventilelementes (18) gerichtet ist und insbesondere entlang der zweiten Bewegungsbahn zu der anliegenden Position hin gerichtet ist. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventilelement (18) mit zumindest einem Rückstellelement (48), insbesondere einer Rückstellfeder, gekoppelt ist, welches auf das Ventilelement (18) eine Rückstellkraft entlang der zweiten Bewegungsbahn, insbesondere zu der gelösten Position hin gerichtet ausübt.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Krafterzeugungsmittel, welches auf das Ventilelement eine Kraft in Richtung einer der Schaltstellungen ausübt, wobei die Kraft vorzugsweise eine Federkraft, eine magnetische Kraft und/oder Schwerkraft ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventilelement (18) derart ausgestaltet ist, dass es von einer durch das Laufrad (14) in Bewegung versetzten Fluidstromung entlang der ersten Bewegungsbahn bewegbar ist.
Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es derart ausgestaltet ist, dass das Laufrad (14) abhängig von seiner Drehrichtung unterschiedlich gerichtete Fluid- strömungen erzeugt, durch welche das zumindest eine Ventilelement (18) entlang der ersten Bewegungsbahn in entgegengesetzten Richtungen bewegbar ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuereinrichtung (1 7) aufweist, welche den elektrischen Antriebsmotor (4, 6) derart ansteuert, dass die Drehzahl und/oder Drehrichtung des Antriebsmotors (4, 6) veränderbar ist.
15. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventilelement (18) durch eine von dem Laufrad (14) erzeugte Strömung entlang der ersten Bewegungsbahn bewegbar und durch einen von dem Laufrad (14) erzeugten Fluiddruck entlang der zweiten
Bewegungsbahn bewegbar ist und der Antriebsmotor (4, 6) vorzugsweise eine Steuereinrichtung (1 7) aufweist, welche derart ausgestaltet ist, dass der Antriebsmotor (4, 6) mit einem ersten Beschleunigungsverlauf, bei welchem sich der Druck schneller als die Strömung aufbaut, und mit einem zweiten Beschleunigungsverlauf, bei welchem sich die Strömung schneller als der Druck aufbaut, anfahrbar ist.
Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventilelement (18) zu seiner Bewegung entlang der ersten Bewegungsbahn mit dem Laufrad (14) oder einer das Laufrad (14) antreibenden Welle (8) des Antriebsmotors (4, 6) über eine Kupplung gekoppelt ist, welche vorzugsweise druck- und/oder drehzahl- und/oder drehrichtungsabhängig lösbar ist. 17. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventilelement (18) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es in einem das Laufrad (14) umgebenden Pumpengehäuse (12) einen mit einer Saugseite (24) des Laufrades (14) in Verbindung stehenden Saugraum (24) von einem mit einer Druckseite des Laufrades (14) in Verbindung stehenden Druckraum (26) trennt.
18. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventilelement (18) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es in einem das Laufrad (14) umgebenden Pumpengehäuse (12) einen mit einer Saugseife des Laufrades (14) in Verbindung stehenden Saugraum (24) von einem mif einer Druckseife des Laufrades (14) in Verbindung stehenden Druckraum (26) trennt, wobei in dem Druckraum (26) eine von dem Laufrad (14) erzeugte Strömung auf das Ventilelement (18) zu dessen Bewegung entlang der ersten Bewegungsbahn wirkt und der Saugraum (24) derart ausgestaltet ist, dass die dort herrschende Strömung keine Kraft auf das Ventilelement (14) in Richtung der ersten Bewegungsbahn ausübt. 19. Kreiselpumpenaggregaf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest zwei alternative Strömungswege aufweist, wobei das zumindest eine Ventilelement (18) in diesen Strömungswegen derart angeordnet ist, dass in den zumindest zwei Schaustellungen diese Sfrömungswege unfer- schiedlich geöffnet sind.
20. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strömungswege saugseifig des Laufrades (14) gelegen sind.
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