DE102007061559A1

DE102007061559A1 - Kreiselpumpe mit Durchflusssensor

Info

Publication number: DE102007061559A1
Application number: DE102007061559A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dr. Kettner; Edgar Budzynski; Edgar Dr. Große Westhoff
Original assignee: Wilo AG
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-06-25
Also published as: WO2009077166A1; DE502008002985D1; EP2220374B1; ATE503114T1; EP2220374A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem Saug- und einem Druckstutzen und einem den Volumenstrom messenden Durchflusssensor, wobei der Durchflusssensor in der Wand des Saug- oder Druckstutzens lösbar befestigt ist und mit einem das Fluid, insbesondere den Flüssigkeitsstrom, sensierenden Teil in den Stutzenkanal hineinreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem Saug- und einem Druckstutzen und einem den Volumenstrom messenden Durchflusssensor.
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.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Kreiselpumpe zu schaffen, bei der auf technisch einfache Weise der Volumenstrom bei hoher Messgenauigkeit erfassbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Durchflusssensor in der Wand des Saug- oder Druckstutzens lösbar befestigt ist und mit einem das Fluid- insbesondere den Flüssigkeitsstrom sensierenden Teil in den Stutzenkanal hineinreicht.
Hierdurch 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.
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.
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.
Ein gleichmäßiger wirbelarmer Flüssigkeitsstrom im Bereich des Sensors wird erreicht, wenn im Bereich des Sensors der Kanalquerschnitt des Druck- oder Saugstutzens im wesentlichen oval, elliptisch oder rechteckförmig mit abgerundeten Ecken ist. Hierzu ist auch von Vorteil, wenn im Bereich des Sensors der Kanal im Druck- oder Saugstutzen in Fließrichtung krümmungsfrei ist.
Eine frühe Ansprechbarkeit und exakte Messergebnisse werden erreicht, wenn im Bereich des Sensors der Kanalquerschnitt des Druck- oder Saugstutzens eine Verjüngung des Querschnitts aufweist.
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.
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 Turbulenzen/Wirbeln erreichbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Schnitt dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Die Kreiselpumpe weist eine Pumpenkammer 1 auf, in der ein 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.
Der Saugkanal 4 bildet zwischen seinem Eintrittsbereich 4a und seinem in die Pumpenkammer mündenden Ende 4b einen krümmungsfreien Kanalbereich 4c, der eine gerade Messstrecke bildet mit geringen Wirbeln/Turbulenzen. Hierzu ist dieser gerade Kanalbereich 4c im Querschnitt 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.
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 erfassendes Teil ist.
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 der Strömungsrichtung vor dem sensierenden Teil 12 im Kanal einliegt.
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.
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.
Als Durchflusssensor können die unterschiedlichsten Messprinzipien zum Einsatz kommen, vorzugsweise Vortex-Prinzip, thermische, akustische und mechanische.

Claims

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 das Fluid- insbesondere den Flüssigkeitsstrom sensierenden Teil (12) in den Stutzenkanal (4) hineinreicht.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sensierende Teil (12) ein Sensorpaddel aufweist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, 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.
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.
Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) des Durchflusssensors (11) die Sensorelektronik aufnimmt.
Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Sensors (11) der Kanalquerschnitt des Druck- oder Saugstutzens (3, 5) im wesentlichen oval, elliptisch oder rechteckförmig mit abgerundeten Ecken ist.
Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Sensors (11) der Kanal (4) im Druck- oder Saugstutzen in Fließrichtung krümmungsfrei ist.
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.
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.
Kreiselpumpe nach Anspruch 9, 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.
Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusssensor (11) in der Wand (7) des Pumpensaugstutzens (3) angeordnet ist.