[0001] Kreiselpumpenaggregate, wie sie beispielsweise als Heizungsumwälzpumpen eingesetzt
werden, weisen üblicherweise einen elektrischen Antriebsmotor sowie ein von diesem
angetriebenes Laufrad auf, welches in einem Pumpengehäuse rotiert. Ferner ist es bekannt,
direkt in das Pumpengehäuse ein Ventilelement zu integrieren, welches es ermöglicht,
die Strömung durch das Pumpenaggregat, welche von dem Laufrad erzeugt wird, zwischen
zwei Strömungswegen umzuschalten. Dazu ist es bekannt, derartige Ventilelemente in
Abhängigkeit der Drehrichtung des Laufrades durch die vom Laufrad verursachte Strömung
zu bewegen. Nachteilig bei diesen Anordnungen ist, dass ein Antriebsmotor vorhanden
sein muss, welcher gezielt in zwei Drehrichtungen antreibbar ist. Dies erfordert eine
entsprechende Steuerelektronik zum Ansteuern des Antriebsmotors.
[0002] Im Hinblick auf diese Problematik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kreiselpumpenaggregat
sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines solchen Kreiselpumpenaggregates bereitzustellen,
welches die Bewegung eines Ventilelementes auf vereinfachte Weise ermöglicht.
[0003] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kreiselpumpenaggregat mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den in Anspruch 19 angegebenen Merkmalen.
Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden
Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
[0004] Das erfindungsgemäße Kreiselpumpenaggregat, welches besonders bevorzugt als Heizungsumwälzpumpenaggregat
ausgebildet sein kann, weist einen elektrischen Antriebsmotor sowie ein von diesem
angetriebenes Laufrad auf. Das Laufrad ist in einem Pumpengehäuse angeordnet, in welchem
ferner ein bewegliches Ventilelement angeordnet ist. Das Ventilelement ist in dem
Pumpengehäuse so angeordnet, dass es durch eine von dem Laufrad erzeugte Strömung,
d. h., eine Strömung der geförderten Flüssigkeit zwischen zwei Schaltstellungen bewegbar
ist. Ferner ist das Ventilelement so ausgebildet, dass zumindest ein Abschnitt des
Ventilelementes durch einen von dem Laufrad in dem Pumpengehäuse erzeugten Druck bzw.
Fluiddruck von einer gelösten Position in eine anliegende Position bewegbar ist, in
welcher es an einer Anlagefläche fixiert ist. Die Anlagefläche kann besonders bevorzugt
eine Innenfläche des Pumpengehäuses sein. Wenn zumindest ein Abschnitt des Ventilelementes
an dieser Anlagefläche zur Anlage kommt, gibt es einen reibschlüssigen und/oder formschlüssigen
Eingriff zwischen dem Abschnitt und der Anlagefläche, sodass diese als eine Kupplung
fungieren, welche eine Drehung des Ventilelementes zwischen den Schaltstellungen verhindert.
So kann das Ventilelement druckabhängig im Inneren des Pumpengehäuses fixiert bzw.
gehalten werden.
[0005] Das erfindungsgemäße Kreiselpumpenaggregat weist darüber hinaus eine Steuereinrichtung
auf, welche dazu dient, den Umschaltvorgang des Ventilelementes zwischen den genannten
Schaltstellungen zu steuern. Die Steuereinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie
zum Bewegen des Ventilelementes von einer Schaltstellung in eine andere Schaltstellung
die Drehzahl des Antriebsmotors reduziert und zu einem Zeitpunkt, wenn der Druck in
dem Pumpengehäuse so weit abgesunken ist, dass das Ventilelement nicht mehr an der
Anlagefläche fixiert ist, und das Ventilelement in die andere Schaltstellung bewegt
worden ist, die Drehzahl des Antriebsmotors wieder erhöht. Dieser Zeitpunkt kann,
wie unten dargelegt, auf verschiedene Weise bestimmt bzw. erfasst werden. So kann
der Zeitpunkt z. B. durch eine Zeitsteuerung oder durch Erfassen der tatsächlichen
Schaltstellung bestimmt bzw. erfasst werden. Eine Reduzierung der Drehzahl kann dabei
bedeuten, dass die Drehzahl lediglich auf eine geringere Drehzahl reduziert wird und
das Pumpenaggregat mit dieser geringeren Drehzahl weiterläuft. Dabei ist die geringere
Drehzahl eine Drehzahl, bei welcher das Laufrad ausgangsseitig einen Druck erzeugt,
welcher unterhalb eines Grenzdruckes liegt, bei welchem das Ventilelement durch den
Druck in seine anliegende Position bewegt werden kann. D. h., die Drehzahl ist so
niedrig, dass das Ventilelement oder der Abschnitt des Ventilelementes in der gelösten
Position verbleibt. Um das Ventilelement in einer bestimmten Schaltstellung halten
zu können, ist es vorgesehen, dass der Antriebsmotor von der Steuereinrichtung so
angesteuert wird, dass der Antriebsmotor mit einer Drehzahl betrieben wird, bei welcher
der ausgangsseitige Druck des Laufrades so hoch ist, dass das Ventilelement in der
anliegenden Position durch den Druck gehalten wird. Dabei ist es besonders bevorzugt,
dass die Steuereinrichtung und der Antriebsmotor so ausgelegt sind, dass der Antriebsmotor
beim Einschalten so schnell eine ausreichend hohe Drehzahl erreicht, dass unmittelbar
ein derart hoher Druck zum Halten des Ventilelements in der anliegenden Position erreicht
wird, bevor eine Strömung aufgebaut wird, welche das Ventilelement aus der momentanen
Schaltstellung herausbewegen könnte. D. h., bevorzugt ist eine entsprechende Abstimmung
von Antriebsmotor, Steuereinrichtung und Ventilelement gewählt.
[0006] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung derart
ausgebildet, dass sie zum Bewegen des Ventilelementes von einer Schaltstellung in
eine andere Schaltstellung die Drehzahl des Antriebsmotors auf null reduziert, d.
h. den Antriebsmotor ausschaltet und dann bzw. zu einem Zeitpunkt, wenn der Druck
in dem Pumpengehäuse so weit abgesunken ist, dass das Ventilelement nicht mehr an
der Anlagefläche fixiert ist und das Ventilelement in die andere Schaltstellung bewegt
worden ist, den Antriebsmotor wieder einschaltet, d. h. die Drehzahl des Antriebsmotors
wieder erhöht, insbesondere auf die normale Betriebsdrehzahl erhöht. Bei dieser Ausführungsvariante
wird der Umstand ausgenutzt, dass die Flüssigkeit im Umfangsbereich des Laufrades
und/oder in einem angeschlossenen Kreislauf aufgrund ihrer Trägheit auch nach dem
Abschalten des Antriebsmotors noch für eine gewisse Zeit im Kreis strömt, wodurch
die Strömung somit beim Auslaufen das Ventilelement bewegen kann.
[0007] Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass das Ventilelement nicht
beim Hochfahren des Antriebsmotors von einer Schaltstellung in die andere Schaltstellung
bewegt wird, sondern beim Ausschalten bzw. Herunterfahren der Drehzahl.
[0008] Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinrichtung derart
ausgebildet sein, dass sie die Drehzahl des Antriebsmotors nach einer vorbestimmten
Zeitspanne wieder erhöht. D. h., gemäß dieser Ausführungsform wird der Zeitpunkt für
die Drehzahlerhöhung über eine vorgegebene Zeitspanne definiert. Diese Zeitspanne
erstreckt sich zwischen dem Herunterfahren der Drehzahl bzw. dem Ausschalten des Antriebsmotors
und der nachfolgenden Erhöhung der Drehzahl bzw. dem Wiedereinschalten des Antriebsmotors.
Eine solche feste Zeitsteuerung ermöglicht eine sehr einfache Ausgestaltung der Steuereinrichtung.
[0009] Wie vorangehend beschrieben, kann somit gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform
das Umschalten allein durch eine Zeitsteuerung über fest definierte Zeitspannen, welche
in der Steuereinrichtung hinterlegt sind, erfolgen. Es ist jedoch auch bei dieser
Ausführungsform möglich, die Zeitpunkte zum Wiedereinschalten des Antriebsmotors bzw.
zur Drehzahlerhöhung auf andere Weise, beispielsweise über zumindest einen Positionssensor,
welcher die tatsächliche Schaltstellung des Ventilelementes erfasst, zu bestimmen.
Bei einer solchen Ausführungsform wären die Zeitspannen somit nicht fest vorbestimmt,
sondern würden messtechnisch erfasst. Ferner ist es denkbar, die Zeitspannen an bestimmte
Betriebszustände anzupassen, beispielsweise auf Grundlage von Messwerten anderer Sensoren
im System, welche der Steuereinrichtung zugeführt werden, sodass die Steuereinrichtung
die Zeitspannen selbsttätig definieren oder beispielsweise aus einer Vielzahl hinterlegter
Zeitspannen auswählen kann.
[0010] Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung kann ein Positionssensor vorhanden
sein, welcher die Schaltstellung des Ventilelementes erfasst und mit der Steuereinrichtung
signalverbunden ist, und die Steuereinrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie
die Drehzahl des Antriebsmotors wieder erhöht, wenn der Positionssensor das Erreichen
der gewünschten anderen Schaltstellung signalisiert. D. h., gemäß dieser Ausführungsform
wird der Zeitpunkt zum Wiedereinschalten des Antriebsmotors bzw. zur Drehzahlerhöhung
anhand der tatsächlichen Schaltstellung des Ventilelementes bestimmt bzw. erfasst.
Der Zeitpunkt ist erreicht, wenn der Positionssensor das erfolgte Umschalten des Ventilelementes
erfasst. Ein solcher Positionssensor kann beispielsweise durch einen in dem Ventilelement
angeordneten Magneten, dessen Position von einem Magnetsensor oder Reed-Kontakt erfasst
wird, gebildet werden. Auch eine Kombination von Zeitsteuerung und Positionssensor
ist denkbar, um beispielsweise eine erhöhte Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
[0011] Besonders bevorzugt sind der Antriebsmotor und die Steuereinrichtung derart ausgestaltet,
dass beim Anlaufen des Antriebsmotors das Laufrad schneller einen ausreichenden Druck
zum Bewegen des Abschnittes des Ventilelements in die anliegende Position als eine
Strömung zum Bewegen des Ventilelementes in eine andere Schaltstellung erzeugt. So
kann das Ventilelement wie beschrieben in der erreichten Schaltstellung gehalten werden.
Weiter bevorzugt sind der Antriebsmotor und die Steuereinrichtung derart ausgestaltet,
dass sich beim Abschalten des Antriebsmotors der den Abschnitt des Ventilelementes
in der anliegenden Position haltende Druck schneller verringert als eine Strömung
zum Bewegen des Ventilelementes in die andere Schaltstellung. Die Strömung bleibt
bevorzugt aufgrund der Trägheit noch für eine gewisse Zeit bestehen.
[0012] Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung
derart ausgebildet, dass sie zum Umschalten des Ventilelementes von einer ersten in
eine zweite Schaltstellung den Antriebsmotor für eine erste vorbestimmte Zeitspanne
ausschaltet und zum Umschalten von der zweiten in die erste Schaltstellung den Antriebsmotor
für eine zweite vorbestimmte Zeitspanne, welche länger als die erste Zeitspanne ist,
ausschaltet. Diese Ausgestaltung ist von Vorteil, wenn das Ventilelement so ausgebildet
ist, dass es bei der verringerten Drehzahl oder im ausgeschalteten Zustand des Antriebsmotors
aufgrund der noch verbleibenden Strömung von einer ersten in eine zweite Schaltstellung
bewegt wird. Wenn das Pumpenaggregat in einer solchen ersten Zeitspanne wieder in
Betrieb genommen wird, dass sich das Ventilelement bei der Inbetriebnahme noch in
der zweiten Schaltstellung befindet, wird durch die Druckerhöhung das Ventilelement
in die anliegende Position gebracht und in der zweiten Schaltstellung fixiert. Wenn
jedoch die zweite längere Zeitspanne gewählt wird, wird sich auch die Strömung verringern
und vorzugsweise so weit verringern, dass sich das Ventilelement wieder in seine erste
Schaltstellung zurückbewegt. Wenn in dieser ersten Schaltstellung dann die Drehzahl
des Antriebsmotors wieder erhöht bzw. der Antriebsmotor wieder eingeschaltet wird,
wird durch die Druckerhöhung das Ventilelement in der ersten Schaltstellung in die
anliegende Position gebracht und dort für den weiteren Betrieb fixiert. D. h., die
Schaltstellung des Ventilelementes wird über die Dauer der Zeitspanne, für welche
die Drehzahl reduziert bzw. der Antriebsmotor ausgeschaltet wird, eingestellt bzw.
gewählt.
[0013] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Steuereinrichtung und der Antriebsmotor
derart ausgebildet, dass der Antriebsmotor in nur einer vorgegebenen Drehrichtung
betreibbar ist. D. h., es ist keine derartige Steuereinrichtung vorgesehen, über welche
die Drehrichtung ausgewählt werden könnte. Alternativ oder zusätzlich kann es sich
um einen Antriebsmotor ohne Drehzahleinstellung handeln. Es kann sich insbesondere
um einen Antriebsmotor handeln, welcher mit Netzfrequenz betrieben wird. Weiter bevorzugt
handelt es sich bei dem Antriebsmotor um einen Asynchronmotor. Die Erfindung hat den
Vorteil, dass sie sich somit mit konventionellen, vergleichsweise einfach aufgebauten
Antriebsmotoren ohne aufwendige Steuer- bzw. Regelelektronik realisieren lässt.
[0014] Alternativ ist es jedoch möglich, dass das Kreiselpumpenaggregat eine Steuereinrichtung
aufweist, über welche die Drehzahl des Antriebsmotors veränderbar ist, beispielsweise,
um ein Absenken der Drehzahl ohne vollständiges Ausschalten des Antriebsmotors realisieren
zu können. Die Steuereinrichtung kann hierzu insbesondere einen Frequenzumrichter
aufweisen, über welche der Antriebsmotor betrieben wird.
[0015] Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung weist das Pumpengehäuse
zumindest einen Anschluss, vorzugsweise zumindest zwei Anschlüsse auf und das Ventilelement
ist derart ausgebildet, dass es in seinen zumindest zwei Schaltstellungen zumindest
einen Strömungsweg durch den zumindest einen Anschluss unterschiedlich weit öffnet.
Wenn zwei Anschlüsse vorhanden sind, werden diese zwei Anschlüsse in den zumindest
zwei Schaltstellungen unterschiedlich weit geöffnet. Dadurch kann ein Mischungsverhältnis
zwischen den beiden Anschlüssen variiert werden. Alternativ oder zusätzlich wird besonders
bevorzugt ein Umschalten des Strömungsweges zwischen den beiden Anschlüssen realisiert.
Dabei können die beiden Anschlüsse auf der Druckseite oder der Saugseite des Kreiselpumpenaggregates
liegen.
[0016] So ist das Ventilelement besonders bevorzugt so ausgebildet, dass es in einer ersten
Schaltstellung einen Strömungsweg durch einen ersten Anschluss und in einer zweiten
Schaltstellung einen Strömungsweg durch einen zweiten Anschluss freigibt. Dabei ist
in der ersten Schaltstellung vorzugsweise der Strömungsweg durch den zweiten Anschluss
verschlossen, während in der zweiten Schaltstellung der Strömungsweg durch den ersten
Anschluss verschlossen ist.
[0017] Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilelement
in dem Pumpengehäuse derart drehbar gelagert, dass es zwischen den Schaltstellungen
drehend bewegbar ist, wobei vorzugsweise das Ventilelement in dem Pumpengehäuse um
eine Drehachse drehbar gelagert ist, welche sich parallel und weiter bevorzugt fluchtend
zu einer Drehachse des Laufrades erstreckt. Besonders bevorzugt erstreckt sich das
Ventilelement mit einer Wandung oder Fläche parallel zur Stirnseite des Laufrades
und/oder umfänglich um das Laufrad. Die Drehbeweglichkeit des Ventilelementes ermöglicht
eine leichte Verstellung des Ventilelementes, da das Ventilelement durch eine Ringströmung,
welche sich im Umfangsbereich des Laufrades bei dessen Rotation ausbildet, bewegt
werden kann. Die Ringströmung wirkt insbesondere über Reibungskräfte auf das drehend
gelagerte Ventilelement. Das Ventilelement grenzt dazu mit zumindest einer Wandung
an einen Druckraum an, welcher das Laufrad umgibt.
[0018] Das Ventilelement weist vorzugsweise somit zumindest eine Strömungsangriffsfläche
auf, auf welche die von dem Laufrad erzeugte Strömung zur Bewegung des Ventilelementes
wirkt, wobei die Strömungsangriffsfläche vorzugsweise einen das Laufrad umgebenden
Strömungs- bzw. Druckraum begrenzt. Dadurch, dass die Strömungsangriffsfläche eine
Begrenzungswand des Strömungsraumes bildet, wird erreicht, dass der Strömungswiderstand
in dem Kreiselpumpenaggregat im Wesentlichen nicht erhöht wird, da eine ohnehin vorhandene
Begrenzungswandung des Strömungsraumes nun durch das Ventilelement gebildet wird.
Die Strömungsangriffsfläche ist bevorzugt so geformt, dass die Strömung eine Kraft
auf die Wandung, insbesondere parallel zur Erstreckungsrichtung der Wandung ausüben
kann, um die Wandung und damit das Ventilelement mit der Strömung mitzubewegen. Gegebenenfalls
können hierzu Strukturierungen oder Vorsprünge an der Strömungsangriffsfläche vorgesehen
sein, um eine bessere Krafteinwirkung der Strömung auf das Ventilelement zu ermöglichen.
[0019] Besonders bevorzugt weist das Ventilelement ein Rückstellmittel bzw. Rückstellelement
auf. Ein solches Rückstellmittel kann beispielsweise in Form einer Feder, eines Magneten
und/oder eines Gewichtes ausgebildet sein. Das Rückstellmittel ist vorzugsweise so
ausgebildet, dass es das Ventilelement bei Stillstand des Laufrades, wenn keine Strömung
auf das Ventilelement wirkt, in eine vorbestimmte Schaltstellung bewegt. Dies kann
beispielsweise die erste Schaltstellung sein. Durch solch ein Rückstellmittel wird
erreicht, dass sich beim Ausschalten des Antriebsmotors, wenn sich das Ventilelement
in seine gelöste Position bewegt hat, das Ventilelement stets selbsttätig aufgrund
des Rückstellmittels in eine vorbestimmte Ausgangslage, nämlich die genannte vorbestimmte
Schaltstellung bewegt. Dadurch kann erreicht werden, dass auch dann, wenn der Antriebsmotor
nur in einer Drehrichtung antreibbar ist, das Ventilelement dennoch in entgegengesetzter
Drehrichtung zurückbewegt werden kann. Die Bewegung in der entgegengesetzten Drehrichtung
wird dann durch das Rückstellmittel bewirkt. Die Rückstellung über ein solches Rückstellelement
ist ferner bevorzugt in Kombination mit der oben beschriebenen Zeitsteuerung für die
Umschaltvorgänge realisiert. Die Verwendung eines Rückstellelementes ermöglicht die
Rückstellung des Ventilelementes in einer bekannten Zeitspanne, sodass sich über eine
vorbestimmte Zeitspanne in der Steuereinrichtung der Zeitpunkt bestimmen lässt, zu
welchem der Antriebsmotor wieder eingeschaltet bzw. die Drehzahl wieder erhöht werden
muss.
[0020] Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung ist ein Krafterzeugungsmittel,
vorzugsweise eine Feder, vorhanden, welche das Ventilelement oder dessen zumindest
einen Abschnitt aus der anliegenden Position in die gelöste Position mit Kraft beaufschlagt.
Das Krafterzeugungsmittel bewirkt somit, dass bei Verringerung des Druckes im Umgebungsbereich
des Laufrades das Ventilelement in die gelöste Stellung zurückbewegt wird. Wenn der
Druck, welcher von dem Laufrad erzeugt wird und auf das Ventilelement wirkt, einen
Grenzwert übersteigt, bei welchem die Kraft des Krafterzeugungsmittels überwunden
wird, wird das Ventilelement gegen die Kraft des Krafterzeugungsmittels in die anliegende
Position bewegt. So wird eine selbsttätig lösende Kupplung zwischen dem Ventilelement
und einer Anlagefläche geschaffen. Im Falle, dass nur ein Abschnitt des Ventilelementes
beweglich ist, kann bei elastischer Ausgestaltung dieses Abschnittes auch eine elastische
Rückstellkraft, welche in dem Abschnitt selber erzeugt wird, als Krafterzeugungsmittel
dienen, welches das Ventilelement in seine Ausgangslage zurückbewegt.
[0021] Bevorzugt sind das Krafterzeugungsmittel und der Antriebsmotor aufeinander abgestimmt.
Um zu erreichen, dass das Ventilelement gegen das Krafterzeugungsmittel in seine anliegende
Position bewegt wird, ist, wie beschrieben, ein ausreichender Druck erforderlich.
Damit dieser schnell erreicht werden kann, weist der Antriebsmotor bevorzugt ein entsprechend
angepasstes Anlaufverhalten auf, um diesen Druck in der oben beschriebenen Weise so
schnell erreichen zu können, dass sich noch keine ausreichende Strömung aufbaut, um
das Ventilelement in eine andere Schaltstellung zu bewegen. Umgekehrt ist das Krafterzeugungsmittel,
insbesondere eine Feder, so ausgelegt, dass es eine ausreichend große Kraft aufbringt,
um das Ventilelement bei Druckabfall möglichst schnell wieder in seine gelöste Position
zu bewegen und in dieser die Beweglichkeit des Ventilelementes zwischen den Schaltstellungen
zu gewährleisten.
[0022] Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung weist die Steuereinrichtung
zumindest einen Signaleingang oder einen Sensor auf, von welchen die Steuereinrichtung
zumindest ein Schaltsignal empfangen kann. Ferner ist die Steuereinrichtung bevorzugt
so ausgestaltet, dass sie bei Empfang des Schaltsignals den Antriebsmotor so steuert,
dass das Ventilelement von einer Schaltstellung in die andere Schaltstellung bewegt
wird. Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung so ausgebildet, dass sie dann
den Antriebsmotor für die oben beschriebenen vorgenannten Zeitspannen aus- und wieder
einschaltet, um die gewünschte Schaltstellung zu erreichen. Der Signaleingang kann
drahtgebunden oder drahtlos, beispielsweise als Funkschnittstelle, ausgebildet sein.
Ein Signalkabel kann durch eine geeignete Öffnung oder über einen geeigneten Anschlussstecker
in das Innere eines Elektronikgehäuses, in welchem die Steuerelektronik angeordnet
ist, geführt werden. Besonders bevorzugt könnte ein Signalkabel durch dieselbe Öffnung,
durch welche ein elektrisches Anschlusskabel in das Elektronikgehäuse bzw. einen Klemmenkasten
geführt ist, geführt werden. Wenn die Steuereinrichtung einen Sensor aufweist, so
kann dieser Sensor dazu ausgebildet sein, ein Ereignis wie beispielsweise eine Strömung
in einer Leitung zu erfassen, aufgrund welcher ein Umschalten der Schaltstellung gewünscht
ist. Dies ist beispielsweise in Heizungsanlagen der Fall, in welchen neben einer Gebäudetemperierung
auch das Erwärmen von Brauchwasser bewirkt werden soll. Wird in einer solchen Heizungsanlage
eine Brauchwasserströmung erfasst, ist ein Umschalten eines Umschaltventils, beispielsweise
des erfindungsgemäßen Ventilelementes, erforderlich, um einen Strömungsweg durch einen
Wärmetauscher zum Erwärmen des Brauchwassers zu öffnen.
[0023] Besonders bevorzugt kann die Steuereinrichtung in einem Elektronikgehäuse angeordnet
sein und in dem Elektronikgehäuse kann ein Sensor zum Erzeugen des Schaltsignals angeordnet
sein, wobei der Sensor ein Magnetsensor ist, welcher die Verlagerung eines außerhalb
des Elektronikgehäuses erzeugten Magnetfeldes erfassen kann. Bei einer solchen Ausgestaltung
kann ein Strömungssensor, welcher einen sich bewegenden Magneten aufweist, direkt
in der Nähe des Elektronikgehäuses bzw. Klemmenkastens so platziert werden, dass eine
Bewegung des Magneten von dem Magnetsensor erfasst werden kann. So kann eine kontaktlose
Signalübertragung in das Innere des Elektronikgehäuses hinein erreicht werden. Ferner
kann ein konventionelles Elektronikgehäuse bzw. ein konventioneller Klemmenkasten
verwendet werden, welcher keine zusätzliche Öffnung benötigt, um das Signal eines
Strömungssensors einer in dem Inneren des Elektronikgehäuses angeordneten Steuereinrichtung
zuzuführen.
[0024] Neben dem vorangehend beschriebenen Kreiselpumpenaggregat ist Gegenstand der Erfindung
ein Verfahren zum Bewegen eines in einem Kreiselpumpenaggregat angeordneten Ventilelementes.
Dabei handelt es sich insbesondere um ein Kreiselpumpenaggregat gemäß der vorangehenden
Beschreibung. Hinsichtlich bevorzugter Merkmale des Verfahrens wird somit auch auf
die vorangehende Beschreibung des Kreiselpumpenaggregates verwiesen. Die im Zusammenhang
mit dem Kreiselpumpenaggregat beschriebenen Verfahrensschritte sind ebenfalls bevorzugte
Ausführungsformen des nachfolgend beschriebenen Verfahrens.
[0025] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bewegen eines Ventilelementes in einem Kreiselpumpenaggregat
ist vorgesehen zur Verwendung mit einem Ventilelement, welches so angeordnet und ausgebildet
ist, dass es durch eine von einem Laufrad des Kreiselpumpenaggregates erzeugte Strömung
von einer Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung bewegbar ist. Ferner ist zumindest
ein Abschnitt des Ventilelementes, besonders bevorzugt das gesamte Ventilelement,
durch einen von dem Laufrad erzeugten Druck von einer gelösten Position in eine anliegende
Position bewegbar, in welcher es an einer Anlagefläche fixiert ist. In der gelösten
Position ist das Ventilelement zwischen den Schaltstellungen bewegbar, während es
in der anliegenden Position in einer Schaltstellung gegen Bewegung in die andere Schaltstellung
fixiert ist.
[0026] Das erfindungsgemäße Verfahren weist zwei wesentliche Schritte auf. In einem ersten
Schritt wird die Drehzahl des Antriebsmotors reduziert oder der Antriebsmotor wird
vollständig ausgeschaltet, wodurch der Druck ausgangsseitig des Laufrades so weit
reduziert wird, dass das Ventilelement oder der zumindest eine Abschnitt des Ventilelementes
nicht mehr in der anliegenden Position fixiert ist, sondern in die gelöste Position
gelangt. Dies kann, wie oben beschrieben, vorzugsweise durch ein Krafterzeugungsmittel,
welches auf das Ventilelement oder dessen beschriebenen Abschnitt wirkt, erreicht
werden. In der gelösten Position wird das Ventilelement durch die von dem Laufrad
erzeugte Strömung aus einer ersten in eine zweite Schaltstellung bewegt. Dies erfolgt,
wie oben beschrieben, vorzugsweise durch Drehung des Ventilelementes. In einem zweiten
Schritt wird dann die Drehzahl des Antriebsmotors wieder erhöht bzw. wird der Antriebsmotor
wieder eingeschaltet, sodass der Druck ausgangsseitig des Laufrades derart erhöht
wird, dass das Ventilelement oder dessen zumindest einer Abschnitt in die anliegende
Position bewegt und dort durch den Druck fixiert wird. D. h., nach Wiedereinschalten
des Antriebsmotors wird das Ventilelement somit in der zuvor erreichten Schaltstellung
durch die Anlage des Ventilelementes an einer Anlagefläche fixiert. Der Zeitpunkt
zum Wiedereinschalten des Antriebsmotors bzw. zur Erhöhung der Drehzahl kann in der
oben anhand der Vorrichtung beschriebenen Weise bestimmt werden.
[0027] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Antriebsmotor zum
Bewegen des Ventilelementes aus der zweiten in die erste Schaltstellung solange ausgeschaltet,
bis die Strömung ausgangsseitig des Laufrades abgeklungen ist. In diesem Zustand kann
das Ventilelement durch ein Rückstellelement, wie es oben beschrieben wurde, in die
erste Schaltstellung zurückbewegt werden. Dies ist bevorzugt eine Bewegung entgegen
einer von der Strömung bei Betrieb des Antriebsmotors verursachten Bewegungsrichtung.
Anschließend wird der Antriebsmotor so in Betrieb genommen, dass sich ausgangsseitig
des Laufrades ein Druck aufbaut, welcher das Ventilelement oder dessen zumindest einen
Abschnitt in die anliegende Position bewegt, bevor sich eine Strömung aufbaut, welche
das Ventilelement in die zweite Schaltstellung bewegen würde. D. h., der Antriebsmotor
wird so schnell angefahren, dass sich unmittelbar ein derart hoher Druck aufbaut,
dass das Ventilelement in die anliegende Position gelangt, bevor es aus der erreichten
Schaltstellung heraus bewegt werden kann. Um das Ventilelement aus der ersten in die
zweite Schaltstellung zu bewegen, wird der Antriebsmotor für eine kürzere Zeitspanne
abgeschaltet bzw. es wird die Drehzahl für eine kürzere Zeitspanne reduziert. Dabei
ist dies eine Zeitspanne, welche eine derartige Länge hat, dass aufgrund der Trägheit
der Flüssigkeit eine Strömung verbleibt, welche das Ventilelement in die zweite Schaltstellung
bewegen kann. Die Zeitspannen können, wie oben beschrieben, fest vorgegeben sein oder
es ist möglich, die End-Zeitpunkte der Zeitspannen beispielsweise durch Erfassen der
erreichten Schaltstellung des Ventilelementes zu erfassen. Diesbezüglich wird auf
die obige Beschreibung verwiesen. Nach Erreichen der zweiten Schaltstellung wird der
Antriebsmotor in Betrieb genommen bzw. wird die Drehzahl des Antriebsmotors erhöht,
bevor die Strömung nachlässt und das Ventilelement sich wieder in die erste Schaltstellung
zurückbewegen kann. Dadurch wird in der zweiten Schaltstellung ein derart hoher Druck
aufgebaut, dass das Ventilelement vorzugsweise wieder in die anliegende Position gelangt.
In dieser Position wird der Antriebsmotor dann zum normalen Betrieb des Umwälzpumpenaggregates
weiter angetrieben.
[0028] Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
In diesen zeigt:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kreiselpumpenaggregates,
- Fig. 2
- eine perspektivische Explosionsansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 1,
- Fig. 3
- eine Draufsicht auf das geöffnete Pumpengehäuse des Kreiselpumpenaggregates gemäß
Fig. 1 und 2 mit einem Ventilelement in einer ersten Schaltstellung,
- Fig. 4
- eine Ansicht gemäß Fig. 3 mit dem Ventilelement in einer zweiten Schaltstellung,
- Fig. 5
- eine Draufsicht auf die Stirnseite des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 1 bis 4,
- Fig. 6
- eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 5 entlang der Linie A-A
in Fig. 5 mit dem Ventilelement in einer anliegenden Position,
- Fig. 7
- eine Schnittansicht gemäß Fig. 6 mit dem Ventilelement in einer gelösten Position,
- Fig. 8
- eine Seitenansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 1 bis 7,
- Fig. 9
- eine Schnittansicht des Kreiselpumpenaggregates gemäß Fig. 8 mit einem Strömungssensor
in einer ersten Position,
- Fig. 10
- eine Schnittansicht gemäß Fig. 9 mit einem Strömungssensor in einer zweiten Position,
- Fig. 11
- eine perspektivische Ansicht des Ventilelementes 24 des Kreiselpumpenaggregates gemäß
Fig. 1 bis 10,
- Fig. 12
- schematisch das Schaltbild einer Heizungsanlage mit einem Kreiselpumpenaggregat gemäß
Fig. 1 bis 11,
- Fig. 13
- eine perspektivische Explosionsansicht eines Kreiselpumpenaggregates gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung.
[0029] Das in den Fig. 1 bis 11 gezeigte Kreiselpumpenaggregat ist zum Einbau in einen hydraulischen
Block, d. h. eine hydraulische Baueinheit für eine Heizungsanlage, insbesondere eine
Kompaktheizungsanlage, vorgesehen, wie sie schematisch in Fig. 12 gezeigt ist. Das
Kreiselpumpenaggregat weist ein Pumpengehäuse 2 mit einem an dieses angesetzte Motorgehäuse
4 auf. In dem Motorgehäuse 4 ist in bekannter Weise ein elektrischer Antriebsmotor,
bestehend aus einem Stator 6 und einem Rotor 8, angeordnet. Der gezeigte Antriebsmotor
ist als nasslaufender elektrischer Antriebsmotor ausgebildet, bei welchem der Rotorraum,
in welchem der Rotor 8 rotiert, von dem umgebenden Statorraum, in welchem der Stator
6 gelegen ist, durch einen Spalttopf bzw. ein Spaltrohr 10 getrennt ist. Der Rotor
8 ist über eine Rotorwelle 12 drehfest mit einem Laufrad 14 verbunden. An der Außenseite
des Motorgehäuses 4 ist ein Klemmenkasten 16 angeordnet, welcher die elektrischen
Anschlüsse sowie erforderliche elektrische und elektronische Bauteile zur Ansteuerung
des Antriebsmotors beinhaltet.
[0030] Das Pumpengehäuse 2, in welchem das Laufrad 14 rotiert, weist zwei Sauganschlüsse
18 und 20 sowie einen Druckanschluss 22 auf. Im Inneren des Pumpengehäuses 2 ist ein
drehbares Ventilelement 24 angeordnet, welches in diesem Ausführungsbeispiel trommelförmig
ausgebildet ist. Das Ventilelement 24 dient dazu, wahlweise eine Strömungsverbindung
von einem der Sauganschlüsse 18, 20 zum Saugmund 26 des Laufrades 14 herzustellen.
[0031] Das Ventilelement 24 wird von einem topfförmigen Unterteil 28 und einem Deckel 30
gebildet. Beide sind fest miteinander verbunden. Der Deckel 30 weist zentral eine
Öffnung mit einem ringförmigen Kragen auf, welcher einen Einlassstutzen 32 bildet,
der in den Saugmund 26 des Laufrades 14 eingreift. Das Unterteil 28 ist an einer Lagerhülse
34 befestigt. Diese könnte auch einstückig mit dem Unterteil ausgebildet sein.
[0032] Die Lagerhülse 34 stützt sich über eine als Druckfeder ausgebildete Feder 36 am Boden
des Pumpengehäuses 2 ab. So drückt die Feder 36 das Ventilelement 24 in die in Fig.
7 gezeigte gelöste Position. Die Lagerhülse 34 ist ferner drehbar auf einem Lagerbolzen
46 gelagert, welche sich in Richtung der Längsachse X ausgehend vom Boden in das Innere
des Pumpengehäuses 2 hinein erstreckt. Der Lagerbolzen 76 greift in ein sich in Längsrichtung
erstreckendes Loch in der Lagerhülse 34 ein, sodass die Lagerhülse 34 gleitend auf
dem Lagerbolzen 46 gelagert ist. Der Lagerbolzen 46 ist fest im Boden des Pumpengehäuses
2 fixiert. Die Lagerhülse 34 kann neben der Drehbewegung in der Längsrichtung X auf
dem Lagerbolzen 46 gleiten, wenn das Ventilelement 24 von der in Fig. 7 gezeigten
gelösten Position in die in Fig. 6 gezeigte anliegende Position verschoben wird. Die
Lagerung der Lagerhülse 34 auf dem Lagerbolzen 46 lässt in diesem Ausführungsbeispiel
somit sowohl eine Drehbewegung als auch eine axiale Bewegung zu.
[0033] Das Ventilelement 24 weist in seinem Unterteil 28 eine Schaltöffnung 48 auf, wie
in Fig. 3 und 4 zu sehen ist. In den Darstellungen in Fig. 3 und 4 ist der Deckel
30 abgenommen. Die Schaltöffnung 48 liegt in der Bodenfläche des Unterteils 28, welche
sich quer zur Längs- bzw. Drehachse X erstreckt. Die Schaltöffnung 48 liegt dabei
radial beabstandet von der Drehachse X, sodass sie sich bei Drehung des Ventilelementes
24 um die Drehachse X auf einer bogenförmigen Bahn in eine andere Winkelposition bewegt.
Fig. 3 zeigt die erste Schaltstellung des Ventilelementes 24, bei welcher die Schaltöffnung
48 eine Eintrittsöffnung 50 im Boden des Pumpengehäuses 2 überdeckt. Die Eintrittsöffnung
50 steht in Strömungsverbindung mit dem Sauganschluss 20. In der in Fig. 4 gezeigten
zweiten Schaltstellung des Ventilelementes liegt die Schaltöffnung 48 in Überdeckung
mit einer Eintrittsöffnung 52, welche in Strömungsverbindung mit dem Sauganschluss
8 steht. Am Boden des Unterteils 28 ist darüber hinaus ein Rückstellelement in Form
eines Gewichtes 54 angeordnet bzw. ausgebildet. Das Gewicht 54 ist ebenfalls beabstandet
von der Drehachse X angeordnet, sodass es ein Drehmoment um die Drehachse X erzeugen
kann. Das Gewicht 54 ist so platziert, dass es in der in Fig. 3 gezeigten ersten Schaltstellung
in der gezeigten vorgesehenen Einbaulage des Pumpenaggregates unten liegt. Bei der
vorgegebenen Einbaulage erstreckt sich die Drehachse X stets horizontal. Wenn das
Ventilelement 24 in die in Fig. 4 gezeigte zweite Schaltstellung gedreht wird, wird
das Gewicht 54 angehoben, sodass es ein Rückstell-Drehmoment auf das Ventilelement
24 erzeugt, welches bestrebt ist, das Ventilelement 24 wieder in die erste Schaltstellung
zurückzubewegen.
[0034] Das Ventilelement 24 weist an seiner Außenseite ein sich vom Boden 28 parallel zur
Längsachse X weg erstreckendes Anschlagelement 56 in Form eines Vorsprungs bzw. einer
Rippe auf. Dieses Anschlagelement 56 tritt in der in Fig. 4 gezeigten zweiten Schaltstellung
mit einem zweiten Anschlagelement 58 in Form einer festen Rippe im Inneren des Pumpengehäuses
2 in Anlage. So wird die Drehbewegung des Ventilelementes 24 begrenzt, sodass es nicht
über die zweite Schaltstellung, welche in Fig. 4 gezeigt ist, hinaus gedreht werden
kann.
[0035] Neben der Bewegung zwischen den zwei Schaltstellungen kann das Ventilelement 24,
wie ausgeführt, eine Axialbewegung entlang der Längsachse X durchführen, wie in Fig.
6 und 7 gezeigt ist. In Fig. 6 befindet sich das Ventilelement 24 in einer anliegenden
Position, in welcher es durch den von dem Laufrad 14 erzeugten ausgangsseitigen Druck
in Anlage mit dem Pumpengehäuse 2 gedrückt wird. Der von dem Laufrad 14 erzeugte Druck
wirkt auf die dem Laufrad zugewandte Oberfläche des Deckels 30. Auf der Rückseite
des Deckels 30 im Inneren des Ventilelementes 24 wirkt der saugseitige Druck des Umwälzpumpenaggregates.
So gibt es eine Differenzkraft, welche gegen die Feder 36 wirkt, und, wenn der Druck
ausreichend hoch ist, das Ventilelement 24 in die Fig. 6 gezeigte anliegende Position
drückt. Dabei kommt das Unterteil 28 an einem ringförmigen Absatz 60 im Inneren des
Pumpengehäuses in dichte Anlage. So wird die Saugseite gegenüber der Druckseite durch
das Ventilelement 24 abgedichtet und das Ventilelement 24 darüber hinaus kraftschlüssig
im Pumpengehäuse 2 fixiert, sodass es nicht zwischen den Schaltstellungen verdreht
werden kann. Wenn die Drehzahl des Antriebsmotors und damit des Laufrades 14 reduziert
wird bzw. das Laufrad 14 stillsteht, nimmt der auf den Deckel 30 wirkende Fluiddruck
ab, sodass sich die Druckkraft verringert und die Federkraft der Feder 36 diese Druckkraft
wieder übersteigt. In diesem Zustand bewegt sich das Ventilelement 24 in die in Fig.
7 gezeigte gelöste Position, in welcher das Unterteil 28 des Ventilelementes 24 von
dem Absatz 60 abhebt, somit nicht mehr kraftschlüssig am Boden des Pumpengehäuses
2 gehalten ist und sich frei zwischen den Schaltstellungen drehen kann. Die Feder
36 und der Antriebsmotor sind so aufeinander abgestimmt, dass der Antriebsmotor einen
Druck erzeugt, welcher es ermöglicht, die Kraft der Feder 36 zur Verlagerung des Ventilelementes
24 zu überwinden. Gleichzeitig ist die Feder so dimensioniert, dass sie, wenn der
Druck unter einen bestimmten Grenzwert abfällt, das Ventilelement 34 in die in Fig.
6 gezeigte gelöste Position bewegen kann.
[0036] Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, befindet sich im Inneren des Klemmenkastens 16
eine Steuerelektronik 62, welche den Umschaltvorgang durch Drehung des Ventilelementes
44 steuert. Bei dem hier gezeigten Antriebsmotor handelt es sich um einen konventionellen
ungeregelten Asynchronmotor, welcher nicht über einen Frequenzumrichter angesteuert
wird. D. h. eine elektronische Drehzahländerung ist nicht vorgesehen. Die Steuerelektronik
64 ist bevorzugt vielmehr lediglich so ausgebildet, dass sie den Antriebsmotor gezielt
für bestimmte Zeitspannen abschalten kann. Der Umschaltvorgang des Ventilelementes
24 erfolgt lediglich durch Abschalten des Antriebsmotors für vorgegebene Zeitspannen.
Anstelle einer reinen Zeitsteuerung könnte auch die Schaltstellung des Ventilelementes
24 erfasst werden, um das Ende der jeweils erforderlichen Zeitspanne zu bestimmen
bzw. zu definieren.
[0037] In der Ausgangslage befindet sich das Ventilelement 24 in der in Fig. 3 gezeigten
ersten Schaltstellung, da das Gewicht 54 das Ventilelement 24 selbsttätig in diese
Lage dreht. Der Antriebsmotor ist so ausgelegt, dass sich bei seinem Einschalten im
Umfangsbereich des Laufrades 14 direkt ein derart hoher Druck aufbaut, dass das Ventilelement
24 in die in Fig. 6 gezeigte anliegende Position gedrückt wird und in dieser kraftschlüssig
gehalten wird. D. h., in diesem Zustand fördert das Laufrad Flüssigkeit über den Sauganschluss
20 in den Druckanschluss 22. Wenn die Steuerelektronik 64 nun den Antriebsmotor für
eine kurze Zeitspanne ausschaltet, welche so gewählt ist, dass sich der Druck im Umfangsbereich
des Laufrades 14 so weit verringert, dass das Ventilelement 24 durch die Feder 36
in die gelöste Position bewegt wird, kann das Ventilelement 24 in die gezeigte zweite
Schaltstellung gedreht werden. Dies erfolgt, da die Strömung im Umfangsbereich des
Laufrades 14 und gegebenenfalls in einem angeschlossenen hydraulischen System nicht
sofort verschwindet, sondern aufgrund der Trägheit der geförderten Flüssigkeit eine
Strömung im Pumpengehäuse noch für eine gewisse Zeitspanne verbleibt. Diese Strömung
wirkt auf das Ventilelement 24, sodass dieses mit der Strömung in der Drehrichtung
A mitgedreht wird, bis das Anschlagelement 56 an dem zweiten Anschlagelement 58 anschlägt
und die Schaltöffnung 48 die Eintrittsöffnung 52 überdeckt. Nun schaltet die Steuerelektronik
64 den Antriebsmotor wieder ein, wodurch sich unmittelbar ein derartiger Druck aufbaut,
dass das Ventilelement 24 wieder in die anliegende Position gedrückt wird, wobei durch
den Boden des Unterteils 28 die Eintrittsöffnung 50 verschlossen wird. In diesem Zustand
fördert das Laufrad 14 nun Flüssigkeit über den Sauganschluss 18 zu dem Druckanschluss
22.
[0038] Um aus dieser zweiten Schaltstellung das Ventilelement 24 wieder in die erste Schaltstellung
zurückzubewegen, schaltet die Steuerelektronik 64 den Antriebsmotor für eine zweite
längere Zeitspanne ab. Diese Zeitspanne ist so gewählt, dass sich nicht nur der Druck
im Umgebungsbereich des Laufrades 14 verringert, sondern auch die Ringströmung soweit
nachlässt, dass das durch das Gewicht 54 verursachte Drehmoment größer wird und das
Ventilelement 24 wieder in die erste Schaltstellung zurückdrehen kann. Danach kann
der Antriebsmotor dann wieder so in Betrieb genommen werden, dass durch den unmittelbaren
Druckaufbau das Ventilelement 24 in dieser Schaltstellung gehalten wird. Auch für
diesen Schaltvorgang kann die Steuereinrichtung eine reine Zeitsteuerung wählen. Alternativ
ist es auch hier möglich, die Schaltstellung des Ventilelementes 24 tatsächlich zu
erfassen.
[0039] In diesem Ausführungsbeispiel weist die Steuerelektronik 64 einen nahe der Außenwandung
des Klemmenkastens 16 gelegenen Magnetsensor 66 auf. Dieser kann ein Signal erzeugen,
welches die Steuerelektronik 64 zum Umschalten der Schaltstellungen veranlasst. In
diesem Ausführungsbeispiel ist nahe der Wandung, an welcher der Magnetsensor 66 liegt,
an der Außenseite des Klemmenkastens 16 ein Rohrelement 68 angeordnet, in welchem
zum Erfassen einer Strömung ein beweglicher Sensorkörper 70 angeordnet ist. Wenn durch
das Rohrelement 68 keine Strömung verläuft, befindet sich der Sensorkörper 70, beispielsweise
durch ein Federelement gehalten, in der in Fig. 9 gezeigten Ruhelage. In dem Sensorkörper
70 ist ein Magnet 72 angeordnet. In der in Fig. 9 gezeigten Ruhelage liegt der Magnet
70 dem Magnetsensor 66, welcher beispielsweise ein Reed-Kontakt sein kann, nicht gegenüber.
Tritt nun in dem Rohrelement 68 eine Strömung in Richtung des Pfeils S auf, wird der
Sensorkörper 70 in die in Fig. 10 gezeigte Position verlagert, wodurch der Magnet
72 in eine Position gegenüberliegend dem Magnetsensor 66 kommt. Der Magnetsensor 66
erfasst das Magnetfeld des Magnetes 72 und gibt ein Schaltsignal aus, welches das
Ventilelement 24 zum Umschalten veranlassen kann.
[0040] Das beschriebene Kreiselpumpenaggregat wird beispielsweise in einem Heizungssystem
eingesetzt, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Das Heizungssystem weist zwei Kreise auf,
einen Heizkreis 74, welcher der Erwärmung eines Gebäudes dient sowie einen Kreis 76
durch einen Sekundärwärmetauscher 78 zum Erwärmen von Brauchwasser. Sowohl der Heizkreis
74 als auch der zweite Kreis 76 zweigen von einem Ausgang eines Primärwärmetauschers
80 ab, welcher beispielsweise von einer Gastherme gebildet sein kann. An der Eingangsseite
des Primärwärmetauschers 80 ist ein Kreiselpumpenaggregat 82, welches dem vorangehenden
Kreiselpumpenaggregat entspricht, angeordnet. Aus dem Druckanschluss 22 des Kreiselpumpenaggregates
82 strömt der Wärmeträger in den Primärwärmetauscher 80. Der Rücklauf des Heizkreises
74 ist mit dem Sauganschluss 20 verbunden, während der Rücklauf aus dem Sekundärwärmetauscher
78 mit dem Sauganschluss 18 verbunden ist. In einem Strömungsweg für das zu erwärmende
Brauchwasser liegt das beschriebene Rohrelement 68 mit dem Strömungswächter, welcher
durch den Sensorkörper 70 gebildet wird. Wenn das Kreiselpumpenaggregat, wie oben
beschrieben, in der ersten Schaltstellung in Betrieb genommen wird, fördert es den
Wärmeträger im Kreislauf durch den Primärwärmetauscher 80 und den Heizkreis 74. Wenn
nun Brauchwasser durch das Rohrelement 68 strömt, führt dies zu der beschriebenen
Verlagerung des Sensorkörpers 70, wodurch die Steuerelektronik 64 einen Bedarf für
die Brauchwassererwärmung erkennt. Dies veranlasst die Steuerelektronik 64 dazu den
Antriebsmotor für eine erste kürzere Zeitspanne abzuschalten, sodass das Ventilelement
24 sich in die zweite Schaltstellung dreht, die in Fig. 4 gezeigt ist. In dieser Schaltstellung
nimmt die Steuerelektronik 64 nach Ablauf der Zeitspanne den Antriebsmotor wieder
in Betrieb, sodass das Kreiselpumpenaggregat 82 dann den Wärmeträger durch den zweiten
Kreis 76 von dem Primärwärmetauscher 80 durch den Sekundärwärmetauscher 78 fördert.
Wird das Kreiselpumpenaggregat von der Steuerelektronik 64 dann, wenn kein Bedarf
für die Brauchwassererwärmung mehr besteht, wieder für eine längere, d. h. zweite
mögliche Zeitspanne ausgeschaltet, bewegt sich das Ventilelement 24 schwerkraftbedingt
in die erste Schaltstellung zurück.
[0041] Durch diese Anordnung kann auch eine Sicherheitsfunktion, welche ein Überhitzen des
Primärwärmetauschers 80 verhindern kann, realisiert werden. Sollten in dem Heizkreis
74 beispielsweise alle Heizkörperventile geschlossen sein und keine Wärme mehr abgenommen
werden, kann dies durch einen Temperatursensor erkannt werden. Wenn in diesem Zustand
nun das Kreiselpumpenaggregat 82 kurz abgeschaltet wird, bewegt sich das Ventilelement
24 wieder in die zweite Schaltposition. In dieser kann dann ein Kreislauf über den
Sekundärwärmetauscher 78 aufrechterhalten werden.
[0042] Bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt das Umschalten über
das Ventilelement an der Saugseite des Laufrades 14. Alternativ kann jedoch in entsprechender
Weise auch ein Umschalten an der Druckseite erfolgen. Ein solches Beispiel ist in
Fig. 13 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Pumpengehäuse 2' zwei Druckanschlüsse
22' und lediglich einen Sauganschluss 18' auf. Das Ventilelement 24' ist topfförmig
ausgebildet und umgibt das Laufrad 14, sodass die von dem Laufrad 14 erzeugte Strömung
und der von dem Laufrad 14 erzeugte Druck im Inneren des Ventilelementes 24' wirken.
Das Ventilelement 24' weist im Inneren einen Einlassstutzen 32' auf, welcher, wie
oben beschrieben, mit dem Saugmund des Laufrades 14 in Eingriff ist. In dem Ventilelement
24' ist wiederum ein Gewicht 54' angeordnet. Ferner kann das Ventilelement 24' durch
eine Feder 36 in eine gelöste Stellung gedrückt werden und gegen die Federkraft von
dem Druck im Inneren des Ventilelementes 24' in eine am Pumpengehäuse 2' anliegende
Position gedrückt werden. Das Ventilelement 24' weist eine Schaltöffnung 48' in einer
Rückwandung bzw. Außenumfangswandung auf, welche in einer Schaltstellung mit einer
Austrittsöffnung 84 in Überdeckung ist, sodass ein Strömungsweg vom Inneren des Ventilelementes
24' zu einem ersten der Druckanschlüsse 22' gegeben ist. In der zweiten Schaltstellung
wird die Schaltöffnung 48' mit einer zweiten Austrittsöffnung 84 in Überdeckung gebracht,
sodass ein Strömungsweg zu dem zweiten Druckanschluss 22' geöffnet ist. Das Umschalten
des Ventilelementes 24' zwischen den Schaltstellungen erfolgt in derselben Weise,
wie es oben anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde.
Bezugszeichenliste
[0043]
- 2,2'
- Pumpengehäuse
- 4
- Motorgehäuse
- 6
- Stator
- 8
- Rotor
- 10
- Spaltrohr
- 12
- Rotorwelle
- 14
- Laufrad
- 16
- Klemmenkasten
- 18, 20, 18'
- Sauganschlüsse
- 22, 22'
- Druckanschlüsse
- 24, 24'
- Ventilelement
- 26
- Saugmund
- 28
- Unterteil
- 30
- Deckel
- 32'
- Einlassstutzen
- 34
- Lagerhülse
- 36
- Feder
- 46
- Lagerbolzen
- 48, 48'
- Schaltöffnung
- 50, 52
- Eintrittsöffnungen
- 54
- Gewicht
- 56
- Anschlagelement
- 58
- zweites Anschlagelement
- 60
- Absatz
- 64
- Steuerelektronik
- 66
- Magnetsensor
- 68
- Rohrelement
- 70
- Sensorkörper
- 72
- Magnet
- 74
- Heizkreis
- 76
- zweiter Heizkreis
- 78
- Sekundärwärmetauscher
- 80
- Primärwärmetauscher
- 82
- Kreiselpumpenaggregat
- 84
- Austrittsöffnung
- A
- Drehrichtung
- S
- Strömungsrichtung
- X
- Längsachse
1. Kreiselpumpenaggregat mit einem elektrischen Antriebsmotor (6, 8), einem von diesem
angetriebenen Laufrad (14) sowie einem das Laufrad (14) umgebenden Pumpengehäuse (2),
in welchem ein bewegliches Ventilelement (24; 24') derart angeordnet ist, dass das
Ventilelement (24; 24') durch eine von dem Laufrad (14) erzeugte Strömung zwischen
zwei Schaltstellungen bewegbar ist und dass zumindest ein Abschnitt des Ventilelementes
(24; 24') durch einen von dem Laufrad (14) in dem Pumpengehäuse erzeugten Druck von
einer gelösten Position in eine anliegende Position bewegbar ist, in welcher es an
einer Anlagefläche (60) fixiert ist,
gekennzeichnet durch
eine Steuereinrichtung (64), welche derart ausgebildet ist, dass sie zum Bewegen des
Ventilelementes (24; 24') von einer Schaltstellung in eine andere Schaltstellung die
Drehzahl des Antriebsmotors (6, 8) reduziert und dann, wenn der Druck in dem Pumpengehäuse
(2) soweit abgesunken ist, dass das Ventilelement (24; 24') nicht mehr an der Anlagefläche
(60) fixiert ist, und das Ventilelement (24; 24') in die andere Schaltstellung bewegt
worden ist, die Drehzahl des Antriebsmotors (6, 8) wieder erhöht.
2. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (64) derart ausgebildet ist, dass sie zum Bewegen des Ventilelementes
(24; 24') von einer Schaltstellung in eine andere Schaltstellung den Antriebsmotor
(6, 8) ausschaltet und dann, wenn der Druck in dem Pumpengehäuse (2) soweit abgesunken
ist, dass das Ventilelement (24; 24') nicht mehr an der Anlagefläche (60) fixiert
ist
und das Ventilelement (24; 24') in die andere Schaltstellung bewegt worden ist, den
Antriebsmotor (6, 8) wieder einschaltet.
3. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (64) derart ausgebildet ist, dass sie die Drehzahl des Antriebsmotors
(6, 8) nach einer vorbestimmten Zeitspanne wieder erhöht.
4. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionssensor vorhanden ist, welcher die Schaltstellung des Ventilelementes
(24; 24') erfasst und mit der Steuereinrichtung (64) signalverbunden ist, und die
Steuereinrichtung (64) derart ausgebildet ist, dass sie die Drehzahl des Antriebsmotors
(6, 8) wieder erhöht, wenn der Positionssensor das Erreichen der anderen Schaltstellung
signalisiert.
5. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (6, 8) und die Steuereinrichtung (64) derart ausgestaltet sind,
dass beim Anlaufen des Antriebsmotors (6, 8) das Laufrad (14) schneller einen ausreichenden
Druck zum Bewegen des Abschnittes des Ventilelementes (24; 24') in die anliegende
Position als eine Strömung zum Bewegen des Ventilelementes (24; 24') in eine andere
Schaltstellung erzeugt.
6. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (6, 8) und die Steuereinrichtung (64) derart ausgestaltet sind,
dass sich beim Abschalten des Antriebsmotors (6, 8) der den Abschnitt des Ventilelementes
(24; 24') in der anliegenden Position haltende Druck schneller verringert als eine
Strömung zum Bewegen des Ventilelementes (24; 24') in die andere Schaltstellung
7. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (64) derart ausgebildet ist, dass sie zum Umschalten des Ventilelementes
(24; 24') von einer ersten in eine zweite Schaltstellung den Antriebsmotor (6, 8)
für eine erste vorbestimmte Zeitspanne ausschaltet und zum Umschalten von der zweiten
in die erste Schaltstellung den Antriebsmotor (6, 8) für eine zweite vorbestimmte
Zeitspanne, welche länger als die erste Zeitspanne ist, ausschaltet.
8. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (64) und der Antriebsmotor (6, 8) derart ausgebildet sind,
dass der Antriebsmotor (6, 8) in nur einer vorgegebenen Drehrichtung (A) betreibbar
ist.
9. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (64) und der Antriebsmotor (6, 8) zum Betrieb des Antriebsmotors
(6, 8) ohne Drehzahleinstellung ausgebildet sind, wobei der Antriebsmotor (6, 8) vorzugsweise
ein Asynchronmotor ist.
10. Kreiselpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuereinrichtung aufweist, über welche die Drehzahl des Antriebsmotors veränderbar
ist.
11. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (2) zumindest einen Anschluss, vorzugsweise zumindest zwei Anschlüsse
(18, 20) aufweist und das Ventilelement (24) derart ausgebildet ist, dass es in seinen
zumindest zwei Schaltstellungen zumindest einen Strömungsweg durch den zumindest einen
Anschluss (18, 20) unterschiedlich weit öffnet.
12. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (24) so ausgebildet ist, dass es in einer ersten Schaltstellung
einen Strömungsweg durch einen ersten Anschluss (18) und in einer zweiten Schaltstellung
einen Strömungsweg durch einen zweiten Anschluss (20) freigibt.
13. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (24; 24') in dem Pumpengehäuse (2) derart drehbar gelagert ist,
dass es zwischen den Schaltstellungen drehend bewegbar ist, wobei vorzugsweise das
Ventilelement (24; 24') in dem Pumpengehäuse (2) um eine Drehachse (X) drehbar gelagert
ist, welche sich parallel und vorzugsweise fluchtend zu einer Drehachse (X) des Laufrades
(14) erstreckt.
14. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (24; 24') zumindest eine Strömungsangriffsfläche (30) aufweist,
auf welche die von dem Laufrad (14) erzeugte Strömung zur Bewegung des Ventilelementes
(24; 24') wirkt, wobei die Strömungsangriffsfläche (30) vorzugsweise einen das Laufrad
(14) umgebenden Strömungsraum begrenzt.
15. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (24; 24') ein Rückstellmittel (54), vorzugsweise in Form einer
Feder, eines Magneten und/oder eines Gewichts (54) aufweist, welches derart ausgebildet
ist, dass es das Ventilelement (24; 24') bei Stillstand des Laufrades (14), wenn keine
Strömung auf das Ventilelement (24; 24') wirkt, in eine vorbestimmte Schaltstellung
bewegt.
16. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Krafterzeugungsmittel (36), vorzugsweise eine Feder (36), welches das Ventilelement
(24; 24') oder dessen zumindest einen Abschnitt aus der anliegenden Position in die
gelöste Position mit Kraft beaufschlagt.
17. Kreiselpumpenaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (64) zumindest einen Signaleingang oder einen Sensor (66) aufweist,
von welchen die Steuereinrichtung (64) zumindest ein Schaltsignal empfangen kann,
und derart ausgestaltet ist, dass sie bei Empfang des Schaltsignals den Antriebsmotor
(6, 8) so steuert, dass das Ventilelement (24; 24') von einer Schaltstellung in die
andere Schaltstellung bewegt wird.
18. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (64) in einem Elektronikgehäuse (16) angeordnet ist und in
dem Elektronikgehäuse (16) ein Sensor (66) zum Erzeugen des Schaltsignals angeordnet
ist, wobei der Sensor ein Magnetsensor (66) ist, welcher die Verlagerung eines außerhalb
des Elektronikgehäuses (16) erzeugten Magnetfeldes (72) erfassen kann.
19. Verfahren zum Bewegen eines in einem Kreiselpumpenaggregat angeordneten Ventilelementes
(24; 24'), welches so angeordnet und ausgebildet ist, dass es durch eine von einem
Laufrad (14) des Kreiselpumpenaggregates erzeugte Strömung von einer Schaltstellung
in eine zweite Schaltstellung bewegbar und dass zumindest ein Abschnitt des Ventilelementes
(24; 24') durch einen von dem Laufrad (14) erzeugten Druck von einer gelösten Position
in eine anliegende Position bewegbar ist, in welcher es an einer Anlagefläche (60)
fixiert ist,
mit folgenden Schritten:
- Reduzieren der Drehzahl oder Ausschalten eines Antriebsmotors (6, 8), wodurch der
Druck ausgangsseitig des Laufrades (14) soweit reduziert wird, dass das Ventilelement
(24; 24') oder der zumindest eine Abschnitt des Ventilelementes (24; 24') in die gelöste
Position gelangt und das Ventilelement (24; 24') durch die von dem Laufrad (14) erzeugte
Strömung aus einer ersten in eine zweite Schaltstellung bewegt wird.
- Erhöhen der Drehzahl oder Einschalten des Antriebsmotors (6, 8), sodass der Druck
ausgangsseitig des Laufrades (14) derart erhöht wird, dass das Ventilelement (24;
24') oder dessen zumindest einer Abschnitt in die anliegende Position bewegt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bewegen des Ventilelementes aus der zweiten in die erste Schaltstellung der Antriebsmotor
(6, 8) solange ausgeschaltet wird, bis die Strömung ausgangsseitig des Laufrades (14)
abgeklungen ist, sodass sich das Ventilelement (24; 24') durch ein Rückstellelement
(54) in die erste Schaltstellung zurückbewegt und anschließend der Antriebsmotor (6,
8) so in Betrieb genommen wird, dass sich ausgangsseitig des Laufrades (24) ein Druck,
welcher das Ventilelement (24; 24') oder dessen zumindest einen Abschnitt in die haltende
Position bewegt, aufbaut, bevor sich eine Strömung aufbaut, welche das Ventilelement
(24; 24') in die zweite Schaltstellung bewegen würde.