KREISELPUMPE MIT DURCHFLUSSSENSOR

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem Saug- und einem Druckstutzen und einem den Volumenstrom messenden Durchflusssensor.

[0002] Zur Bestimmung des Arbeitspunktes einer Pumpe mittels Sensorik insbesondere des Volumenstroms ist es bekannt, den Differenzdruck an der Pumpe zu messen, indem am Saugstutzen und am Druckstutzen jeweils ein Drucksensor angeordnet ist und die Werte des Differenzdruckes verwendet werden. Dieses Messverfahren wird aufgrund der Kosten in der Regel nur in Pumpen höherer Leistung verwendet. Alternativ ist es bekannt, außerhalb der Pumpe Volumenstromsensoren in der Anlage insbesondere in Heizungsanlagen und Trinkwasseranlagen zu verwenden, in denen die Pumpe eingesetzt ist. Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Bestimmung und Regelung des Arbeitspunktes einer Pumpe ist die sogenannte Beobachterregelung. Dies ist ein Verfahren, bei dem über die elektrischen Größen des Pumpenmotors auf den Arbeitspunkt geschlossen wird.

[0003] Aus der US 5 129 264 ist es bekannt, im Druckstutzen einer Pumpe den Volumenstrom durch einen Durchflusssensor zu messen, der in den Stutzen nicht hineinreicht. Ferner sind aus dem Stand der Technik wie der US 6 752 027 an sich Durchflusssensoren an Flüssigkeitsleitungen bekannt, die in die Leitung hineinreichen.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist, eine Kreiselpumpe zu schaffen, bei der auf technisch einfache Weise die Strömungsgeschwindigkeit insbesondere der Volumenstrom bei hoher Messgenauigkeit erfassbar ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Durchflusssensor in der Wand des Saug- oder Druckstutzens lösbar befestigt ist und mit einem den Flüssigkeitsstrom sensierenden Teil in den Stutzenkanal hineinreicht und das im Bereich des Sensors der Kanal im Druck- oder Saugstutzen in Fließrichtung krümmungsfrei ist. Damit ist sichergestellt, dass im Bereich des Durchflusssensors ein gleichmäßiger Flüssigkeitsstrom besteht, der bis auf die vom Sensor bzw. Staukörper (Verwirbelungselement) erzeugten Wirbel keine zusätzlichen Strömungsstörungen insbesondere Verwirbelungen aufweist, die die Messergebnisse verfälschen würden.

[0006] Ferner wird hierbei vorgeschlagen, dass im Bereich des Sensors der Kanal einen gleich bleibenden Querschnitt aufweist. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der Sensor ein Vortex-Durchflusssensor ist.

[0007] Auch ist nur ein einziger Sensor zur Strömungsmessung / zur Volumenstrommessung erforderlich. Es werden keine zusätzlichen Messkomponenten außerhalb der Pumpe benötigt. Damit ist eine solche Anordnung besonders vorteilhaft bei kleineren Pumpen.

[0008] Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das sensierende Teil ein Sensorpaddel aufweist. Auch ist von Vorteil, wenn in Strömungsrichtung vor dem sensierenden Teil im Kanal ein Staukörper angeordnet ist, der am Träger des Durchflusssensors befestigt ist. Hierdurch werden genaue Messergebnisse erreicht.

[0009] Eine einfache Konstruktion bei leichter Montage und Auswechselbarkeit der Messteile wird erreicht, wenn der Träger des Durchflusssensors einen zylindrischen Körper bildet, der in einer zylindrischen Ausnehmung der Stutzenwand einliegt. Hierzu ist auch von Vorteil, wenn der Träger des Durchflusssensors die Sensorelektronik aufnimmt.

[0010] Ein gleichmäßiger wirbel- und störungsarmer Flüssigkeitsstrom im Bereich des Sensors wird erreicht, wenn im Bereich des Sensors der Kanalquerschnitt des Druck- oder Saugstutzens im wesentlichen kreisförmig, oval, elliptisch oder rechteckförmig mit abgerundeten Ecken ist.

[0011] Eine frühe Ansprechbarkeit und exakte Messergebnisse werden erreicht, wenn im Bereich des Sensors der Kanalquerschnitt des Druck- oder Saugstutzens eine Verjüngung des Querschnitts aufweist.

[0012] Zur Strömungsvergleichmäßigung wird vorgeschlagen, dass im Kanal des Saug- oder Druckstutzens in Strömungsrichtung vor und/oder hinter dem Sensor ein Gitter, Lamellen oder mindestens ein Schwert angeordnet und in Strömungsrichtung ausgerichtet ist. Hierzu kann auch an der Stelle, an der der Stutzenkanal in den Pumpenraum mündet ein Gitter, Lamellen oder mindestens ein Schwert angeordnet sein.

[0013] Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Durchflusssensor in der Wand des Pumpensaugstutzens angeordnet ist, da im Bereich des Pumpensaugstutzens eher ein ausreichend langer Kanalweg mit geringen störenden Turbulenzen/Wirbeln erreichbar ist. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der krümmungsfreie Kanalbereich eine Länge aufweist, die 20 bis 50 % vorzugsweise 30 bis 40 % der Gesamtlänge des Saugkanals entspricht. Ein Einwirken von durch das Pumpenlaufrad erzeugten Wirbeln auf die Messstrecke wird dadurch vermieden, dass der Kanalbereich zwischen dem Ende des geraden Kanalbereichs und dem in die Pumpenkammer mündenden Kanalende eine Länge aufweist, die 30 bis 50 % der Gesamtlänge des Saugkanals entspricht.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Schnitt dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

[0015] Die Kreiselpumpe weist eine Pumpenkammer 1 auf, in der ein nicht dargestelltes Laufrad gelagert ist. An der Pumpenkammer ist ein Saugstutzen 3 angeschlossen, der einen Saugkanal 4 bildet, der seitlich des Laufrades mittig zum Laufrad mündet. Die Pumpenkammer bildet um das Laufrad herum einen Spiralraum, der zu einem Druckstutzen 5 mit einem Druckkanal führt.

[0016] Der Saugkanal 4 bildet zwischen seinem Eintrittsbereich 4a und seinem in die Pumpenkammer mündenden Ende 4b im Bereich des Durchflusssensors 11 und damit auch vor und hinter dem Durchflusssensor einen krümmungsfreien Kanalbereich 4c gleich bleibenden Querschnitts, der eine gerade Messstrecke bildet mit geringen Wirbeln/Turbulenzen. Hierzu ist dieser gerade Kanalbereich 4c im Querschnitt rund, oval, elliptisch oder rechteckförmig ausgebildet, um eine weitere Strömungsvergleichmäßigung zu erreichen. Hierzu können auch im Saugkanal 4 vor oder hinter dem Kanalbereich 4c als auch im Kanalbereich 4c selber sowie im Ende 4b und/oder im Eintrittsbereich 4a Gitter 6, Lamellen und/oder mindestens ein Schwert innerhalb des Kanals angeordnet sein, um eine weitere Vergleichmäßigung der Strömung zu erzielen. Hierbei ist ein im Kanalende 4b angeordnetes Gitter bzw. Lammellen von Vorteil, um eine Rückströmungsrückwirkung des Laufrades auf den geraden Kanalbereich 4c zu verhindern oder zumindest zu verringern.

[0017] Der gerade als Messstrecke wirkende Kanalbereich 4c insbesondere gleich bleibenden Querschnitts beginnt somit vor dem Sensor 11 und endet hinter dem Sensor 11 und weist eine Länge auf, die 20 bis 50 % vorzugsweise 30 bis 40 % der Gesamtlänge des Saugkanals 4 entspricht.

[0018] Ferner ist von Bedeutung, dass der Kanalbereich 4d zwischen dem Ende des geraden Kanalbereichs 4c und dem in die Pumpenkammer mündenden Kanalende 4b eine Länge aufweist, die 30 bis 50 % der Gesamtlänge des Saugkanals 4 entspricht, so dass vom Pumpenlaufrad erzeugte Wirbel die Messergebnisse nicht verfälschen.

[0019] Im geraden Kanalbereich 4c ist auf der Kanalwand 7 ein Stutzen 8 mit einer Ausnehmung 9 angeordnet, in die ein zylindrischer Körper lösbar eingesteckt ist. Der Körper 10 bildet den Träger eines Durchflusssensors 11, an dem ein sensierendes Teil zum Kanalbereich 4c vorsteht, wobei in der Kanalwand 7 eine entsprechende Bohrung 13 eingebracht ist, die die Ausnehmung 9 mit dem Kanalbereich 4c verbindet. Durch die Bohrung 13 reicht das sensierende Teil 12 in den Kanalbereich 4c hinein, wobei das Teil 12 ein Sensorpaddel oder ein anderes, die Strömung insbesondere die Druckpulsationen erfassendes Teil ist.

[0020] Zwischen der Ausnehmung 9 und dem Kanalbereich 4c ist in der Kanalwand 7 eine weitere Bohrung 14 eingebracht, durch die ein am Körper 10 vorstehender Staukörper 15 in den Kanalbereich 4c hineinreicht, wobei der Staukörper 15 in Strömungsrichtung vor dem sensierenden Teil 12 im Kanal einliegt.

[0021] Der Körper 10 des Durchflusssensors 11 ist außen zylindrisch und liegt formschlüssig in der zylindrischen Ausnehmung 9 ein, so dass der Außendurchmesser des Körpers 10 dem Innendurchmesser der Ausnehmung entspricht. Hierbei nimmt der Körper 10 die Sensorelektronik des Durchflusssensors auf.

[0022] Im Bereich des Sensors weist der Kanalbereich 4c vorzugsweise eine in der Zeichnung nicht dargestellte Querschnittsverjüngung auf, um die Durchflussgeschwindigkeit im Bereich des Sensors zu erhöhen und damit die Ansprechbarkeit des Sensors empfindlicher zu gestalten und die Messgenauigkeit zu erhöhen. Ferner kann in einer nicht dargestellten Ausführung der Durchflusssensor im Druckstutzen angeordnet sein.

[0023] Als Durchflusssensor kommen die unterschiedlichsten Messprinzipien zum Einsatz, vorzugsweise Vortex-Prinzip, thermische, akustische und mechanische.

Ansprüche

1. Kreiselpumpe mit einem Saug- und einem Druckstutzen (3, 5) und einem den Volumenstrom messenden Durchflusssensor (11), dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusssensor (11) in der Wand (7) des Saug- oder Druckstutzens (3, 5) lösbar befestigt ist und mit einem den Flüssigkeitsstrom sensierenden Teil (12) in den Stutzenkanal (4) hineinreicht und das im Bereich des Sensors (11) der Kanal (4) im Druck- oder Saugstutzen in Fließrichtung krümmungsfrei ist.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Sensors (11) der Kanal (4) einen gleich bleibenden Querschnitt aufweist.

3. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Vortex-Durchflusssensor ist.

4. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sensierende Teil (12) ein Sensorpaddel aufweist.

5. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung vor dem sensierenden Teil (12) im Kanal (4) ein Staukörper (15) angeordnet ist, der am Träger (10) des Durchflusssensors befestigt ist.

6. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) des Durchflusssensors einen zylindrischen Körper bildet, der in einer zylindrischen Ausnehmung (9) der Stutzenwand (7) einliegt.

7. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Träger (10) des Durchflusssensors (11) die Sensorelektronik aufnimmt.

8. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Sensors (11) der Kanalquerschnitt des Druck- oder Saugstutzens (3, 5) im wesentlichen kreisförmig, oval, elliptisch oder rechteckförmig mit abgerundeten Ecken ist.

9. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Sensors (11) der Kanalquerschnitt des Druck- oder Saugstutzens (3, 5) eine Verjüngung des Querschnitts aufweist.

10. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Strömungsvergleichmäßigung im Kanal (4) des Saug- oder Druckstutzens (3, 5) in Strömungsrichtung vor und/oder hinter dem Sensor (11) ein Gitter (6), Lamellen oder mindestens ein Schwert angeordnet und in Strömungsrichtung ausgerichtet ist.

11. Kreiselpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stelle, an der der Stutzenkanal (4) in den Pumpenraum mündet ein Gitter (6), Lamellen oder mindestens ein Schwert angeordnet ist.

12. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusssensor (11) in der Wand (7) des Pumpensaugstutzens (3) angeordnet ist.

13. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der krümmungsfreie Kanalbereich (4c) eine Länge aufweist, die 20 bis 50 % der Gesamtlänge des Saugkanals (4) entspricht.

14. Kreiselpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der krümmungsfreie Kanalbereich (4c) eine Länge aufweist, die 30 bis 40 % der Gesamtlänge des Saugkanals (4) entspricht.

15. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalbereich (4d) zwischen dem Ende des geraden Kanalbereichs (4c) und dem in die Pumpenkammer mündenden Kanalende (4b) eine Länge aufweist, die 30 bis 50 % der Gesamtlänge des Saugkanals (4) entspricht.

Claims

1. Centrifugal pump with a suction and a pressure pipe (3, 5) and a flow sensor (11) measuring the volume of flow, characterised in that the flow sensor (11) is fastened in the wall (7) of the suction or pressure pipe (3, 5) in a detachable way and extends into the pipe channel (4) with a part (12) sensing the flow of liquid and that the channel (4) in the pressure or suction pipe is free from bends in the direction of flow in the area of the sensor (11).

2. Centrifugal pump according to claim 1, characterised in that the channel (4) has a constant cross section in the area of the sensor (11).

3. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that t the sensor is a vortex flow sensor.

4. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that the sensing part (12) has a sensor paddle.

5. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that agate(15)isarrangedinthe direction of flow before the sensing part (12) in the channel (4), which is fastened to the carrier (10) of the flow sensor.

6. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that the carrier (10) of the flow sensor forms a cylindrical body, which lies in a cylindrical housing (9) of the pipe wall (7).

7. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that the carrier (10) of the flow sensor (11) houses the sensor electronics.

8. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that the channel cross section of the pressure or suction pipe (3, 5) is essentially circular, oval, elliptical or rectangular with rounded edges in the area of the sensor (11).

9. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that the channel cross section of the pressure or suction pipe (3, 5) has a narrowing of the cross section in the area of the sensor (11).

10. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that a grille (6), bars or at least a board is arranged before and/or after the sensor (11) in the direction of flow to even out the flow in the channel (4) of the suction or pressure pipe (3, 5) and aligned in the direction of flow.

11. Centrifugal pump according to claim 10, characterised in that a grille (6), bars or at least a board is arranged at the place where the pipe channel (4) opens into the pump area.

12. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that the flow sensor (11) is arranged in the wall (7) of the pump suction pipe (3).

13. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that the channel area free from bends (4c) has a length corresponding to 20 to 50% of the total length of the suction channel (4).

14. Centrifugal pump according to claim 13, characterised in that the channel area free from bends (4c) has a length corresponding to 30 to 40% of the total length of the suction channel (4).

15. Centrifugal pump according to one of the previous claims, characterised in that the channel area (4d) between the end of the straight channel area (4c) and the channel end (4b) coming out into the pump chamber has a length corresponding to 30 to 50% of the total length of the suction channel (4).

Revendications

1. Pompe centrifuge comprenant une tubulure d'aspiration et une tubulure de refoulement (3, 5) et un capteur de débit (11) qui mesure le débit volumique, caractérisée en ce que le capteur de débit (11) a une fixation amovible dans la paroi (7) de la tubulure d'aspiration ou de refoulement (3, 5) et pénètre par une partie sensitive (12) du courant de fluide dans le canal de tubulure (4), et le canal (4) dans la tubulure d'aspiration ou de refoulement est sans cintrage dans la direction d'écoulement dans la zone du capteur (11).

2. Pompe centrifuge suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le canal (4) présente une section transversale constante dans la zone du capteur (11).

3. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur est un capteur de débit à vortex.

4. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie sensitive (12) présente une ailette de détection.

5. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un corps de retenue (15) est disposé dans le canal (4) en amont de la partie sensitive (12) dans la direction d'écoulement, lequel corps est fixé sur le support (10) du capteur de débit.

6. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support (10) du capteur de débit forme un corps cylindrique, qui s'insère dans un creux cylindrique (9) de la paroi de tubulure (7).

7. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support (10) du détecteur de débit (11) reçoit l'électronique de détection.

8. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, dans la zone du capteur (11), la section transversale du canal de la tubulure d'aspiration ou de refoulement (3, 5) est essentiellement circulaire, ovale, elliptique ou rectangulaire avec des angles arrondis.

9. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la section transversale du canal de la tubulure de refoulement ou d'aspiration (3, 5) présente un rétrécissement dans la zone du capteur (11).

10. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, pour l'homogénéisation de l'écoulement dans le canal (4) de la tubulure d'aspiration ou de refoulement (3, 5), une grille (6), des lamelles ou au moins une lame sont disposées et orientées dans la direction d'écoulement en amont et/ou en aval du capteur (11).

11. Pompe centrifuge suivant la revendication 10, caractérisée en ce qu'une grille (6), des lamelles ou au moins une lame sont disposées à l'endroit du débouché du canal de tubulure (4) dans le compartiment de pompe.

12. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur de débit (11) est disposé dans la paroi (7) de la tubulure d'aspiration (3).

13. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la zone du canal (4c) sans cintrage présente une longueur, qui correspond à 20 à 50% de la longueur totale du canal d'aspiration (4).

14. Pompe centrifuge suivant la revendication 13, caractérisée en ce que la zone du canal (4c) sans cintrage présente une longueur, qui correspond à 30 à 40% de la longueur totale du canal d'aspiration (4).

15. Pompe centrifuge suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la zone du canal (4d) entre l'extrémité de la zone de canal rectiligne (4c) et l'extrémité du canal (4b), débouchant dans le compartiment de pompe, présente une longueur qui correspond à 30 à 50% de la longueur totale du canal d'aspiration (4).

Zeichnung