DE2712155A1

DE2712155A1 - Umwaelzpumpe, insbesondere fuer heizungs- und brauchwasseranlagen

Info

Publication number: DE2712155A1
Application number: DE19772712155
Authority: DE
Inventors: Poul Due Jensen
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1977-03-19
Filing date: 1977-03-19
Publication date: 1978-09-28
Also published as: DK144389C; FR2384138A1; FR2384138B3; DK122278A; DK144389B

Description

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Dipl.-Chem. Dr. Wolfgang Lauf« ' -3* ' ^{öt 1}^¹*

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Grundfos A/S, DK-885O Bjerringbro (Dänemark)

Umwälzpumpe, insbesondere für Heizungs- und Brauchwasseranlagen

Die Erfindung betrifft eine insbesondere für Heizungs- und Brauchwasseranlagen geeignete Umwälzpumpe, bei welcher das Pumpengehäuse mit einer Trennwand in einen die Pumpe aufnehmenden Pumpenraum und einen den Rotor des Antriebsmotors aufnehmenden Rotorraum unterteilt ist und diese beiden Räume über den Spalt eines Radiallagers in Verbindung stehen.

Pumpen dieser Art werden vor allem zur Erzwingung des Wasserumlaufes in Rohrleitungen von Heizungsanlagen und auch Brauchwasseranlagen für die Warmwasserversorgung eingesetzt. Durch die Trennwand soll der ungehinderte Wasseraustausch zwischen dem Pumpenkreislauf und dem Rotorraum unterbunden werden, um so eine Verschmutzung des Motors und die daraus resultierenden Betriebsstörungen durch Blockierung des Rotors zu verhindern. Weiterhin muß über die Trennwand der weitaus größte Teil der durch den Motor entwickelten Verlustwärme auf das von der Pumpe bewegte und geförderte Wasser übertragen werden.

Demnach wird also die Temperatur der Statorwicklungen des Motors im entscheidenden Maß vom Wärmewiderstand der Trennwand bestimmt,

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weil die auftretenden Stromwärmeverluste wegen der schlechten Wärmeübergangszahlen am Gehäuse nur zu etwa 2o % direkt an die Umgebung abgegeben werden können, während die verbleibende Stromwärme über das Spaltrohr in den Rotorraum gelangt und vom dort befindlichen Wasser auf die Trennwand übertragen wird, durch diese hindurch geleitet und schließlich an das zu fördernde Wasser weitergegeben wird.

Die Wassertemperatur im Rotorraum wird also stets über der Temperatur des Wassers im Heizungs- bzw. Brauchwasserkreis liegen. Hieraus ergeben sich Schwierigkeiten, weil beim Unterschreiten eines bestimmten Druckwertes im Rotorraum Dampfbildung auftreten kann. Dadurch entfällt die Schmierung der Lager mit Wasser, was zur Beschädigung der Lager und des Pumpenaggregates führen kann.

Mit Lagerproblemen muß man auch rechnen, wenn etwa das Heizungssystem nicht richtig entlüftet wird und die Pumpe mit dem Wasserstrom Luftblasen zu fördern hat. Diese werden nämlich im Zentrifugalfeld des Kreiselrades zum Drehzentrum hin verdrängt, sie konzentrieren sich also am Umfang der Pumpenwelle und damit am Lagerspalt des pumpenseitigen Lagers, so daß dieses trocken läuft und nach längerem Trockenlauf zerstört wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Beseitigung der aufgzeiyu'ii Nachteile und insbesondere in der Schaffung einer Pumpe, bei der ein Trockenlauf der Lager verhindert und darüber hinaus auch ein guter Wärmeaustausch zwischen dem Rotorraum und dem Pumpenraum über die

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Trennwand gewährleistet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Umwälzpumpe erfindungsgemäß so ausgebildet, daß Wasser mittels eines Leitapparates aus dem Druckbereich des Pumpenraumes radial nach innen zum pumpenseitigen Ende des Lagerspaltes geleitet wird. Hierdurch wird an diesem Lagerspalt ein Wasserdruck aufgebaut, der dem in der Druckzone des Pumpenraumes herrschenden Druck gleich ist und damit der Summe aus dem Systemdruck der Anlage und dem Pumpendruck entspricht.

Dieser Druck wird sich über den Lagerspalt und erforderlichenfalls auch über Löcher in der Trennwand in den Rotorraum fortsetzen, so daß auch dieser mit entsprechend hohem Druck beaufschlagt ist mit der Folge, daß eine Dampfbildung zumindest weitestgehend verhindert wird. Schließlich wird dtirch den Überdruck an der betreffenden Stirnseite des Lagerspaltes auch sichergestellt, daß die Lager selbst beim Fördern von lufthaitigern Wasser immer geschmiert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung begrenzen die Trennwand und der ihr gegenübergestellte, scheibenförmige Leitapparat mindestens einen im wesentlichen radial verlaufenden Kanal, dessen radial außenliegende Eintrittsöffnung mit dem Druckbereich des Pumpenraumes verbunden ist, während das radial innere Kanalende im Bereich des erwähnten Lagerspaltes liegt, sich um den Wellenumfang erstreckt und dort über einen ringförmigen oder anders geformten Spalt als Austrittsöffnung des Kanals mit dem Pumpenraum in Verbindung steht. Zu

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diesem Zweck kann der als rotationssymmetrisch geformter Scheibenkörper ausgebildete Leitapparat ein von der Pumpenwelle mit Abstand durchlaufenes zentrisches Loch haben, so daß der Querschnitt der Austrittsöffnung des Kanals durch die zwischen dem Lochrand und dem Wellenumfang zu sehende Fläche bestimmt wird.

Somit wird Wasser aus dem Druckraum radial von außen nach innen über den zwischen dem Leitapparat und der Trennwand ausgebildeten Kanal zum pumpenseitigen Ende des Lagerspaltes geführt. Ein Teil des Wassers gelangt über den Lagerspalt und/oder Löcher in den Rotorraum, bis auch dort der gleiche Druck wie im Pumpendruckraum herrscht, während der andere Teil des durch den Kanal strömenden Wassers über dessen Austrittsöffnung wieder in den Pumpenraum zurückaelanot und dabei am Wellenumfana eine Strömung darstellt, die einem Eintreten von am Drehzentrum des Laufrades Gesammelten Luftblasen in den Kanal und in den Luftspalt entgegenwirkt.

Im übrigen bestreicht die Wasserströmung im Kanal unmittelbar die Trennwand und führt von dieser gezielt Wärme ab, wodurch weiterhin die Gefahr von Dampfbildung im Rotorraum unterdrückt wird. Ferner wirkt der metallische, mit der Trennwand verbundene Leitapparat als indirekte Wärmeaustauschfläche.

In der anliegenden Zeichnung ist eine Heizungsumwälzpumpe als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar in Seitenansicht und teilweisem Schnitt.

Das Gehäuse 1 der Pumpe wird durch eine im wesentlichen radial zur Längsachse 2 verlaufende Trennwand 3 in einen die Pumpe aufnehmenden

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Pumpenraum 4 und einen den Rotor aufnehmenden Rotorraum 5 unterteilt. Durch die Trennwand verläuft die vom Elektromotor angetriebene Welle 6, und zwar im Bereich des Radial-Axial-Lagers 7, dessen gemäß der Zeichnung links liegender Lagerring fest von einer an der Trennwand 3 ausgebildeten Schale eingefaßt ist, während der andere Lagerring mit der Welle 6 umläuft.

Am pumpenseitigen Wellenende sitzt das Lauf- bzw. Kreiselrad 8 der Pumpe, deren Ansaugraum mit der Bezugsziffer 9 und deren Druckraum mit der Bezugsziffer 1o gekennzeichnet ist. Die eingezeichneten Pfeile deuten die Förderrichtung bzw. Strömungsrichtungen des Wassers an. Auf an sich gegebene und auch dargestellte Möglichkeiten zur Regulierung der Fördermengen braucht in diesem Zusammenhang nicht näher eingegangen zu werden. Schließlich erübrigt sich auch eine weitergehende Beschreibung des übrigen Aufbaus der Pumpe, soweit dieser bereits bekannt ist.

Nach der Erfindung wird Wasser mittels eines Leitapparates 11 aus dem Druckbereich Io radial nach innen zum pumpenseitigen Ende des Lagerspaltes 7a geleitet, und zwar über einen im wesentlichen radial verlaufenden Kanal 12, der durch die Trennwand 3 und den der Trennwand gegenübergestellten, scheibenförmig ausgebildeten Leitapparat 11 begrenzt wird.

Die äußere Eintrittsöffnung 12a des Kanals 12 steht unmittelbar mit dem Druckraum Io in Verbindung, während das radial gesehen innere Kanalende 12b als Austrittsöffnung im Bereich des Lagerspaltes 7a

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liegt und ringförmig um den Umfang der Pumpenwelle 6 verläuft. Diese Austrittsöffnung bildet also einen Ringspalt, der im Bereich der Nabe des Kreiselrades 12 in den Pumpenraum mündet.

Zu diesem Zweck hat der als rotationssymmetrischer Scheibenkörper ausgebildete Leitapparat 11 ein von der Welle 6 mit Abstand durchlaufenes zentrisches Loch, so daß der erwähnte Ringspalt durch den Raum gebildet wird, der sich zwischen dem Lochrand und dem gegenüberliegenden Wellenumfang befindet.

Der Druck im Raum 1o entspricht der Summe aus dem Systemdruck der Anlage und dem vom Kreiselrad 8 erzeugten Pumpendruck. Dieser Druck setzt sich über die Öffnung 12a und den Kanal 12 fort bis hin zum Lagerspalt 7a und von dort in den Rotorraum 5, der somit im Vergleich zu bisher bekannten Pumpen dieser Art auf einen verhältnismäßig höheren Druck gebracht wird, um eine Dampfbildung und deren nachteilige Folgen auszuschließen. Diese Funktion ist dann gegeben, wenn der Querschnitt der Öffnung 12a größer ist als der Querschnitt der Austrittsöffnung 12b, da sonst das in den Kanal 12 eintretende Wasser sofort wieder über die Öffnung 12b austreten könnte, ohne daß sich am Lagerspalt 7a ein wesentlicher Überdruck aufbauen würde.

Im übrigen wird bei den dargestellten Abmessungen diese Wirkungsweise vor allem dann erreicht werden können, wenn der Außendurchmesser des Leitapparates 11 gleich dem o,5 bis 1,8-fachen des Außendurchmessers des Kreiselrades 8 ist.

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Wie schon eingangs erwähnt wurde, werden sich beim Fördern von lufthaltigem Wasser Luftblasen im Zentrum des Kreiselraddrehfeldes sammeln, also vor allem auch am Wellenumfang im Raum zwischen dem Kreiselrad 8 und dem Leitapparat 11. Der ständige Wasserstrom durch die Austrittsöffnung 12b in Richtung auf das Kreiselrad wird jedoch verhindern, daß im Gegenstrom Luft durch die öffnung 12b zum Lagerspalt 7a gelangen und zu einem Trockenlauf des Lagers führen kann.

Von der Wahl der Querschnittsverhältnisse der Eintrittsöffnung 12a zur Austrittsöffnung 12b wird es auch abhängen, wieviel Wasser über die den Kanal 12 begrenzende Fläche der Trennwand 3 strömen wird. Auf jeden Fall läßt sich durch Auswahl bestimmter Querschnittsverhältnisse erreichen, daß unter Berücksichtigung der jeweiligen Betriebszustände und baulichen Merkmale ein optimaler Wärmeaustausch zwischen dem Rotorraum 5 und dem Pumpenraum 4 über die Trennwand ergeben wird.

Zur Vereinfachung der Fertigung und Montage werden der Leitapparat 11 und die Trennwand 3 als Preßteile aus Blech hergestellt und zu einer baulichen Einheit durch eine Schweißverbindung zusammengefaßt. Hierzu können an der Trennwand oder am Leitapparat beispielsweise sickenartige Vorsprünge 13 ausgebildet werden, die den Abstand zwischen der Trennwand 3 und dem Leitapparat 11 und damit die Weite des Kanals 12 bestimmen und über die die Verbindung zwischen Trennwand und Leitapparat durch Verschweißung hergestellt ist.

Abweichend von dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbei-

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spiel könnten anstelle der umlaufenden Eintrittsöffnung 12a auch mehrere Kanäle mit gesonderten Eintrittsöffnungen in den Druckraum 1o einmünden. Solche einzelnen Kanäle sollten dann jedoch im Bereich des Lagerspaltes 7a in einen einheitlichen Ringkanal übergehen, damit in bezug auf die Längsachse 2 bzw. den Wellenumfang symmetrische Strömungsverhältnisse am Lagerspalt und an der als
Ringraum auszubildenden Austrittsöffnung gegeben sind.

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Claims

18. Wn 877

Anmelder;

Grundfos A/S_r DK-885O Bjerringbro (Dänemark)

Patentansprüche

M.J Umwälzpumpe, Insbesondere für Heizungs- und Brauchwasseranlagen, bei welcher das Pumpengehäuse mit einer Trennwand in einen die Pumpe aufnehmenden Pumpenraum und einen den Rotor des Antriebsmotors aufnehmenden Rotorraum unterteilt ist und beide Räume über den Spalt eines Radiallagers in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser mittels eines Leitapparates (11) aus dem Druckbereich (1o) des Pumpenraumes radial nach innen zum pumpenseitigen Ende des Lagerspaltes (7a) geleitet wird.

2. Umwälzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (3) und der ihr gegenübergestellte scheibenförmige Leitapparat (11) mindestens einen im wesentlichen radial verlaufenden Kanal (12) begrenzen, dessen außenliegende Eintrittsöffnung (12a) mit dem Druckbereich (1o) des Pumpenraumes verbunden ist, während das innere Kanalende (12b) im Bereich des Lagerspaltes (7 a) liegt, sich um die Pumpenwelle (6) erstreckt und dort über einen Spalt als Austrittsöffnung des Kanals mit dem Pumpenraum (4) verbunden ist.

3, Umwälzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

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Querschnitt der Eintrittsöffnung (12a) größer ist als der Querschnitt der Austrittsöffnung (12b).

4. Umwälzpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische Leitapparat (11) ein von der Helle (6) mit Abstand durchlaufenes zentrisches Loch hat und daß die Austrittsöffnung (12b) des Kanals (12) durch den zwischen dem Lochrand und dem Wellenumfang gegebenen Raum bestimmt ist.

5. Umwälzpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Leitapparates (11) gleich dem o,5 bis 1,8 "-fachen des Außendurchmesser des Kreiselrades (8) ist.

6. Umwälzpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitapparat (11) und die Trennwand (3) durch eine Schweißverbindung zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

7. Umwälzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trennwand (3) oder am Leitapparat (11) Vorsprünge (13) ausgebildet sind, die den Abstand zwischen der Trennwand und dem Leitapparat und damit die Weite des Kanals (12) bestimmen und über die die Verbindung zwischen der Trennwand und dem Leit·*- apparat hergestellt ist.

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