Bei Warmwasser-Zentralheizungsanlagen, für deren Wasserumwälzung Kreiselpumpen verwendet werden, war es bis jetzt erforderlich, Vierwege- oder Dreiwege-Mischventile, die ein stufenloses Mischen des heissen Vorlaufwassers mit dem kühleren, an der Zentralheizungsanlage kommenden Rücklaufwasser möglich machten, in die betreffenden Rohrleitungen einzubauen. Ferner war es notwendig, auf der Pumpensaugseite und auf der Pumpendruckseite Absperrorgane vorzusehen, um ein Ausbauen einer eventuell schadhaften Pumpe - ohne Entleerung der gesamten Heizungsanlage - durchführen zu können. Zur Anpassung der Pumpenkennlinie an die Charakteristik der Heizungsanlage wurden verschiedentlich Pumpen mit Bypasseinrichtungen, die die Pumpendruckseite mit der Pumpensaugseite stufenlos einstellbar verbinden, eingesetzt.
Für Anlage, die auch parallel zur Pumpe durch den thermischen Auftrieb als sogenannte Schwerkraftheizungen betrieben werden sollen, war die Anbringung einer mit einem Absperr- oder Drosselorgan versehenen Umgehungsleitung zusätzlich notwendig.
In der letzten Zeit wurde auch eine Ausführung bekannt, die die Pumpe, ein Dreiwege-Mischventil und ein Absperrorgan in einem Gussblock vereinigt, wobei eine Verringerung des Installationsaufwandes zur Verbindung der sonst üblichen Einzelteile erreicht wird. Der Nachteil dieser Ausführung besteht darin, dass nur an sich bekannte Mischer und Absperrorgane zu einer Einheit zusammengefasst, die Funktionen der eingebauten Anlageteile aber nicht erweitert wurden.
Die Erfindung betrifft eine Umwälzpumpe, in deren Pumpengehäuse ein kombiniertes Regel-, Bypass- und Absperrorgan, welches aus einem zylindrischen, im Pumpengehäuse drehbar gelagerten Bypassabsperrkolben und einem in diesem konzentrisch gelagerten, drehbaren Regelkolben besteht, eingebaut ist.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird beispielsweise die genauere Konstruktion und Wirkungsweise beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt;
Fig. 2 und Fig. 3 je einen Querschnitt durch die Umwälzpumpe, und in den
Fig. 4 bis 11 sind Querschnitte durch das kombinierte Absperr-, Regel- und Bypassorgan dargestellt.
Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch eine derartige Pumpen- und Regeleinrichtung dar. Mit dem Pumpengehäuse (1) wird durch die Schrauben (2) in an sich bekannter Weise der eigentliche Pumpenteil, bestehend aus Motor (3) und Pumpenlaufrad (4) verbunden. Das Pumpengehäuse selbst besteht aus der Saugkammer (5), der Druckkammer (6), der Rücklaufkammer (7), dem Kesselvorlaufanschluss (8), dem Heizungsvorlaufanschluss (9), dem Kesselrücklaufanschluss (10) und dem Heizungsrücklaufanschluss (11). Für die Anbringung eines Sicherheitsventiles ist der Anschluss (12) und für die Anbringung eines geschlossenen Ausdehngefässes der Anschluss (13) vorgesehen. Bei Verwendung eines offenen Ausdehngefässes wird der Anschluss (12) als Sicherheitsvorlauf- und der Anschluss (13) als Sicherheitsrücklaufanschluss verwendet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird oberhalb des Pumpenmotors (3) das kombinierte Regel-, Bypass- und Absperrorgan eingebaut, das im wesentlichen aus dem Regelkolben (14) und der mit diesem fest verbundenen Antriebswelle (15), dem Bypass- und Absperrkolben (16), dem Betätigungsknopf (17), der durch die Schraube (18) mit der Welle (15) fest verbunden ist, den mit einer Skalenscheibe kombinierten Handhebel (19), der seinerseits mit dem Bypass- und Absperrkolben fest verbunden ist, besteht.
Fig. 2 stellt einen Schnitt (A-A in Fig. 1) durch den Saug- und Rücklaufteil des Pumpengehäuses dar.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt (B-B) durch die Druckseite des Pumpengehäuses. Die Fig. 4, 6, 8 und 10 stellen verschiedene Stellungen des Bypass- und Absperrkolbens (16), betrachtet in der Schnittebene (B-B) in Fig. 1 dar, während die Fig. 5, 7, 9 und 11 verschiedene Betriebsstellungen des Regelkolbens (14) in der Schnittebene (A-A, Fig. 1) zeigen.
Wird die Pumpe durch Einschalten des Motors in Betrieb genommen und in der Heizungsanlage die volle Pumpen- und Wärmeleistung benötigt, so wird der Bypassund Absperrkolben (16) durch Betätigung des Handhebels (19) in die Betriebsstellung nach Fig. 4 gebracht. Durch Drehen des Regulierknopfes (17) wird über die Welle (15) der Regelkolben (14) so weit gedreht, dass sich, wie in Fig. 5 dargestellt, die Schlitze (20) und (21) im Bypass-Absperrkolben (16) mit den Schlitzen (22) und (23) im Regelkolben (14) decken.
Die gesamte vom Pumpenlaufrad (4) aus dem Ressel angesaugte Wassermenge tritt nun über den Vorlaufanschluss (8) durch die Schlitze (20) und (22) und (21) und (23) in die Saugkammer (5) ein, wird durch das Pumpenlaufrad (4) in die Druckkammer (Ç) befördert und verlässt durch die Schlitze (24) im Bypassabsperrkolben (16) und den Heizungsvorlaufanschluss (9) durch das Pumpengehäuse. Das Heizungsrücklaufwasser passiert ungehindert über die Anschlüsse (11) und (10) das Pumpengehäuse in Richtung Kessel.
Soll nun die Vorlauftemper tur in der Heizungsanlage unabhängig von der Vorlauftemperatur des Kessels gesenkt werden, so bleibt der Bypassabsperrkolben in der in Fig. 6 beschriebenen Stellung, während der Regelkolben (14) durch Betätigung des Regulierknopfes (17) so weit verdreht wird, dass, wie Fig. 7 darstellt, die Schlitze (25) und (21) sowie (20) und (22) teilweise geöffnet werden. Durch diese Massnahme wird das von der Heizungsanlage kommende Rücklaufwasser zum Teil über die Rücklaufkammer (7) und zum anderen Teil aus dem Kesselvorlauf kommendes Heisswasser über dem Kesselvorlaufanschluss (8) angesaugt, in der Saugkammer (5) gemischt und vom Pumpenlaufrad (4) in der vorher beschriebenen Weise in die Druckkammer (6) gefördert.
Durch ein weiteres Verdrehen des Regulierknopfes ist es möglich, dass die Schlitze (21) und (22) sowie (23) und (25) zur Deckung gebracht werden, wodurch der Kesselvorlauf vollkommen abgesperrt und der Heizungsrücklauf zur Saugkammer (7) vollständig geöffnet wird. In diesem Fall wird nur das Wasser in der Heizungsanlage umgewälzt.
In Fig. 8 ist eine Bypassstellung des Bypassabsperrkolbens gezeichnet. Das von der Druckseite kommende Wasser fliesst in dem Spalt, der zwischen dem Schlitz (25) und dem Pumpengehäuse (1) gebildet wird, in die Rücklaufkammer (7) und wird bei entsprechender Stellung des Regelkolbens (14) zusammen mit dem aus der Heizungsanlage kommenden Rücklaufwasser aus dem Kanal (7) über dem Ansaugkanal (5) von der Pumpe angesaugt. Bei der Betriebsstellung nach Fig. 9 jedoch fliesst diese Bypasswassermenge gemeinsam mit der Wassermenge aus dem Heizungsrücklauf zum Kessel zurück. Das kühlere Heizungsrücklaufwasser wird dabei mit dem heisseren Bypasswasser gemischt und die Temperatur des Rücklaufwassers im Kessel dadurch angehoben. Die Betätigung des Regelkolbens (14) kann unabhängig von der Stellung des Bypass-Absperrkolbens erfolgen.
In Fig. 10 und 11 sind die Stellungen des Bypass- und Absperrkolbens und des Regelkolbens dargestellt, die zum Ausbau des Pumpenteiles, ohne dass die Anlage entleert werden muss, erforderlich sind. Der Bypass- und Absperrkolben (16) sperrt den Durchfluss des Heisswassers in der Druckkammer (6). Durch die in Fig. 11 dargestellte Stellung des Regelkolbens wird der Zulauf des Heisswassers über den Kesselvorlaufanschluss (8) zur Ansaugkammer (5) verhindert. Damit ist der Ausbau des Antriebsmotors (3) und des Pumpenlaufrades (4) möglich. Gleichzeitig wird durch die in Fig. 10 und Fig. 11 dargestellten Stellungen des Bypass-Absperrkolbens und des Ventilkolbens ein voller Durchfluss des Heisswassers vom Kesselvorlaufanschluss (8) zum Heizungsvorlaufanschluss (9) ermöglicht.
Das Rücklaufwasser aus der Heizungsanlage fliesst unbehindert über den Heizungsrücklaufanschluss (11) durch das Pumpengehäuse zum Kesselrücklaufanschluss (10). Die Umwälzung der erforderlichen Wassermenge im Heizungssystem erfolgt in dieser Betriebsstellung durch die Thermosifonwirkung (thermischer Auftrieb oder Schwerkraftprinzip).
Anstelle des Regulierknopfes (17) kann auch ein Stellglied angeordnet werden, das die Betätigung des Regelkolbens in Abhängigkeit von einer Regelgrösse z. B. der Raumtemperatur oder Aussentemperatur übernimmt.
In hot water central heating systems, for whose water circulation centrifugal pumps are used, it has until now been necessary to install four-way or three-way mixing valves in the relevant pipelines, which made it possible to continuously mix the hot flow water with the cooler return water coming to the central heating system. Furthermore, it was necessary to provide shut-off devices on the pump suction side and on the pump pressure side in order to be able to remove a possibly defective pump without emptying the entire heating system. In order to adapt the pump characteristic to the characteristics of the heating system, pumps with bypass devices that connect the pump pressure side with the pump suction side were used in various ways.
For systems that are also to be operated as so-called gravity heating systems parallel to the pump due to the thermal buoyancy, the installation of a bypass line with a shut-off or throttle device was also necessary.
Recently, a design has also been known which combines the pump, a three-way mixing valve and a shut-off element in one cast block, with a reduction in the installation effort for connecting the otherwise customary individual parts. The disadvantage of this design is that only known mixers and shut-off devices are combined into one unit, but the functions of the built-in system parts have not been expanded.
The invention relates to a circulating pump, in the pump housing of which a combined control, bypass and shut-off element is installed, which consists of a cylindrical bypass shut-off piston rotatably mounted in the pump housing and a rotatable control piston mounted concentrically in this.
Using the accompanying drawings, for example, the more precise construction and mode of operation is described.
Fig. 1 shows a longitudinal section;
Fig. 2 and Fig. 3 each show a cross section through the circulation pump, and in the
4 to 11 are cross-sections through the combined shut-off, control and bypass element.
Fig. 1 shows a longitudinal section through such a pump and control device. The actual pump part, consisting of motor (3) and pump impeller (4), is connected to the pump housing (1) by the screws (2) in a manner known per se. The pump housing itself consists of the suction chamber (5), the pressure chamber (6), the return chamber (7), the boiler flow connection (8), the heating flow connection (9), the boiler return connection (10) and the heating return connection (11). Connection (12) is provided for attaching a safety valve and connection (13) is provided for attaching a closed expansion vessel. When using an open expansion vessel, connection (12) is used as a safety flow connection and connection (13) is used as a safety return connection.
In the illustrated embodiment, the combined control, bypass and shut-off device is installed above the pump motor (3), which essentially consists of the control piston (14) and the drive shaft (15), the bypass and shut-off piston (16), the actuating button (17), which is firmly connected to the shaft (15) by the screw (18), the hand lever (19) combined with a dial, which in turn is firmly connected to the bypass and shut-off piston.
Fig. 2 shows a section (A-A in Fig. 1) through the suction and return part of the pump housing.
Fig. 3 shows a section (B-B) through the pressure side of the pump housing. 4, 6, 8 and 10 show different positions of the bypass and shut-off piston (16), viewed in the sectional plane (BB) in FIG. 1, while FIGS. 5, 7, 9 and 11 show different operating positions of the control piston (14) in the sectional plane (AA, Fig. 1) show.
If the pump is put into operation by switching on the motor and the heating system requires full pump and heat output, the bypass and shut-off piston (16) is brought into the operating position according to FIG. 4 by operating the hand lever (19). By turning the regulating button (17), the regulating piston (14) is rotated via the shaft (15) so far that the slots (20) and (21) in the bypass shut-off piston (16) also move as shown in FIG cover the slots (22) and (23) in the control piston (14).
The entire amount of water sucked in from the tank by the pump impeller (4) now enters the suction chamber (5) via the flow connection (8) through the slots (20) and (22) and (21) and (23), and is passed through the pump impeller (4) conveyed into the pressure chamber (Ç) and leaves through the slots (24) in the bypass shut-off piston (16) and the heating flow connection (9) through the pump housing. The heating return water passes unhindered through the connections (11) and (10) through the pump housing in the direction of the boiler.
If the flow temperature in the heating system is now to be lowered independently of the flow temperature of the boiler, the bypass shut-off piston remains in the position described in Fig. 6, while the control piston (14) is rotated by actuating the control button (17) so far that, 7, the slots (25) and (21) as well as (20) and (22) are partially opened. With this measure, some of the return water coming from the heating system is sucked in via the return chamber (7) and the other part from the boiler flow is sucked in via the boiler flow connection (8), mixed in the suction chamber (5) and in the pump impeller (4) previously described manner promoted in the pressure chamber (6).
By turning the control knob further, it is possible that the slots (21) and (22) as well as (23) and (25) are brought into line, whereby the boiler flow is completely shut off and the heating return to the suction chamber (7) is completely opened. In this case, only the water is circulated in the heating system.
A bypass position of the bypass shut-off piston is drawn in FIG. 8. The water coming from the pressure side flows in the gap that is formed between the slot (25) and the pump housing (1) into the return chamber (7) and, when the regulating piston (14) is in the appropriate position, is released together with the one coming from the heating system Return water from the channel (7) sucked in via the suction channel (5) by the pump. In the operating position according to FIG. 9, however, this amount of bypass water flows back to the boiler together with the amount of water from the heating return. The cooler heating return water is mixed with the hotter bypass water and the temperature of the return water in the boiler is increased. The control piston (14) can be operated independently of the position of the bypass shut-off piston.
In Fig. 10 and 11 the positions of the bypass and shut-off piston and the control piston are shown, which are required to remove the pump part without the system having to be emptied. The bypass and shut-off piston (16) blocks the flow of hot water in the pressure chamber (6). The position of the control piston shown in Fig. 11 prevents the hot water from flowing through the boiler flow connection (8) to the suction chamber (5). This enables the drive motor (3) and the pump impeller (4) to be removed. At the same time, the positions of the bypass shut-off piston and the valve piston shown in FIGS. 10 and 11 enable the hot water to flow from the boiler flow connection (8) to the heating flow connection (9).
The return water from the heating system flows unhindered via the heating return connection (11) through the pump housing to the boiler return connection (10). In this operating position, the required amount of water is circulated in the heating system by means of the thermosiphon effect (thermal buoyancy or gravity principle).
Instead of the regulating button (17), an actuator can also be arranged that controls the actuation of the control piston as a function of a controlled variable, e.g. B. the room temperature or outside temperature.