НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2019 года по МПК F04D13/06 F04D9/02 F04D15/00 

Изобретение относится к центробежному насосному агрегату и, в частности, к домовому водопроводу с таким центробежным насосным агрегатом.

При работе центробежных насосных агрегатов, которые подают, например, воду из колодца, как это имеет место в домовых водопроводах, в насосном агрегате могут скапливаться пузыри воздуха или газа. Они могут возникать, например, за счет того, что выделяются растворенные в воде газы. Если образованные так скопления воздушных, соответственно, газовых пузырей в центробежном насосе становятся слишком большими, то насос может прекращать подачу желаемым образом воды, т.е. отсутствует поток и давление.

Подобный центробежный насосный агрегат и способ его эксплуатации раскрывается в ЕР 1013936 А1. Указанный насосный агрегат содержит по меньшей мере одно рабочее колесо, приводящий во вращение указанное рабочее колесо приводной электродвигатель и возвратный канал, который образует соединение по потоку от стороны давления к стороне всасывания. За счет такого канала может создаваться циркулирующий поток при эксплуатации насосного агрегата. В указанном канале имеется закрывающийся в зависимости от давления клапан, который при достаточном давлении закрывает указанный канал.

Также из WO 2014/176225 А1 известен способ удаления скопления воздуха из погружного насосного агрегата во время его работы.

Известные решения не обеспечивают надлежащего удаления скоплений воздуха, так что в процессе своей работы могут не обеспечивать желаемую подачу и даже могут выходить из строя.

Задачей изобретения является создание возможности удаления при работе центробежного насосного агрегата – по возможности без функционального ограничения – скопления воздуха, соответственно, газа из центробежного насосного агрегата до того, как дойдет до выхода из строя центробежного насосного агрегата.

Эта задача решена с помощью центробежного насосного агрегата с указанными в пункте 1 формулы изобретения признаками, с помощью домового водопровода с таким центробежным насосным агрегатом согласно пункту 10 формулы изобретения, а также с помощью способа с указанными в пункте 11 формулы изобретения признаками. Предпочтительные варианты выполнения следуют из соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения, последующего описания, а также прилагаемых чертежей.

Центробежный насосный агрегат, согласно изобретению, имеет по меньшей мере одно рабочее колесо, которое приводится во вращение с помощью приводного электродвигателя. Для этого рабочее колесо может быть соединено известным образом через вал с ротором приводного двигателя, или же может быть закреплено непосредственно на роторе. Кроме того, центробежный насосный агрегат имеет возвратный канал, который образует соединение по потоку, которое соединяет сторону давления упомянутого по меньшей мере одного рабочего колеса с его стороной всасывания. Такой возвратный канал предусмотрен для выполнения центробежного насосного агрегата самовсасывающим, соответственно, для улучшения пусковых характеристик насоса. Таким образом, при запуске насоса жидкость может транспортироваться сначала в контуре через возвратный канал, при этом одновременно создается разряжение в канале всасывания насосного агрегата, с целью всасывания жидкости во всасывающий канал. В возвратном канале расположен клапан, который в зависимости от давления закрывает возвратный канал, соответственно, созданное им соединение по потоку. Клапан выполнен так, что он при определенном давлении на стороне давления рабочего колеса закрывает возвратный канал. Это заданное давление является давлением, которое достигается после удаления воздуха, когда центробежный насосный агрегат переходит в нормальный режим работы. До достижения заданного давления клапан открыт, и возможен возвратный поток через возвратный канал, так что рабочее колесо может сначала транспортировать определенную долю потока в контуре.

Кроме того, центробежный насосный агрегат, согласно изобретению, имеет управляющее устройство, которое предназначено для установки и, в частности, для регулирования скорости вращения приводного двигателя. То есть, с помощью управляющего устройства можно изменять скорость вращения приводного двигателя. Согласно изобретению, это управляющее устройство имеет функцию удаления воздуха, которая предназначена для удаления воздуха из центробежного насосного агрегата во время работы, когда обнаруживается нежелательное скопление газа, соответственно, воздуха. Если такое скопление воздуха обнаруживается с помощью управляющего устройства, что может осуществляться, например, указанным ниже образом, то управляющее устройство запускает предпочтительно автоматически функцию удаления скопления воздуха из центробежного насосного агрегата, прежде чем центробежный насосный агрегат не сможет больше выполнять свою желаемую функцию. Для этого управляющее устройство выполнено так, что оно после обнаружения скопления воздуха в первой стадии автоматически уменьшает скорость вращения приводного двигателя. При необходимости, скорость вращения в этой первой стадии может быть уменьшена до остановки приводного двигателя. После этой первой стадии во второй стадии скорость вращения приводного двигателя снова повышается, при этом это происходит, согласно изобретению, очень быстро. За счет быстрого повышения скорости вращения создается сильный поток, с помощью которого пузыри газа, соответственно, скопления газа могут снова вымываться из центробежного насосного агрегата.

Преимуществом функции удаления воздуха, согласно изобретению, является то, что при ней должно происходить лишь кратковременное повышение скорости вращения в первой стадии, а в остальном работа центробежного насосного агрегата не нарушается, так что в подключенной на стороне выхода центробежного насосного агрегата системе не происходит полного падения давления. Это особенно предпочтительно при применении в домовых водопроводах, поскольку за счет этого может достигаться достаточное давление, а также достаточный расход в водопроводной системе здания. В крайнем случае возникают определенные колебания давления за счет указанного уменьшения скорости вращения и последующего быстрого повышения скорости вращения, которые, однако, не приводят, как правило, к большому уменьшению комфорта.

Предпочтительно, управляющее устройство выполнено так, что скорость вращения уменьшается в первой стадии настолько, что открывается клапан в возвратном канале. Это имеет то преимущество, что при повышении скорости вращения во второй стадии возвратный канал закрывается, так что при быстром повышении скорости вращения в центробежном насосном агрегате через возвратный канал может создаваться поток, который увлекает скопления газа и таким образом вымывает из насосного агрегата. Для этого необходимо по возможности более быстро повышать скорость вращения во второй стадии, с целью достижения создания потока перед закрыванием клапана.

Кроме того, управляющее устройство предпочтительно выполнено так, что скорость вращения повышается во второй стадии по меньшей мере до 80% максимальной скорости вращения и предпочтительно до максимальной скорости вращения. Максимальная скорость вращения является той скоростью вращения, которая предусмотрена в качестве максимальной скорости вращения для работы центробежного насосного агрегата. За счет повышения до максимальной скорости вращения достигается, что создается сильный поток в центробежном насосном агрегате, с целью смыва скопления воздуха.

Особенно предпочтительно, управляющее устройство выполнено так, что скорость вращения во второй стадии повышается в течение менее трех, предпочтительно менее двух и более предпочтительно менее 1,5 секунд до максимальной скорости вращения. За счет этого сильного ускорения достигается возможность образования потока, прежде чем закроется клапан в возвратном канале. Кроме того, создается сильный импульс, который способствует вымыванию скопления газа из центробежного насосного агрегата.

Согласно другому варианту выполнения изобретения, управляющее устройство выполнено так, что оно имеет функцию контролирования для распознавания скопления воздуха. Для этого управляющее устройство предпочтительно выполнено так, что оно распознает скопление воздуха на основании того, что потребление электрической мощности падает ниже заданного первого предельного значения. Это происходит предпочтительно по меньшей мере при одной, более предпочтительно при нескольких заданных скоростях вращения, для которых в управляющем устройстве заданы определенные первые предельные значения для потребляемой электрической мощности. Если потребление электрической мощности падает при определенной скорости вращения ниже соответствующего заданного первого предельного значения, то на основании этого распознается скопление воздуха. Особенно предпочтительно, определенная скорость вращения является максимальной скоростью вращения. При этом максимальная скорость вращения является той скоростью вращения, которая предусмотрена в качестве максимальной скорости вращения для работы центробежного насосного агрегата и максимально используется управляющим устройством. Функция контролирования может быть выполнена так, что для проверки наличия скопления воздуха в заданные, в частности, регулярные моменты времени, скорость вращения повышается до максимальной скорости вращения, с целью осуществления проверки скопления воздуха. Особенно предпочтительно, проверка происходит автоматически при максимальной скорости вращения. Скопление воздуха в центробежном насосном агрегате приводит к тому, что разница давления в центробежном насосном агрегате уменьшается. В этом случае регулирование в управляющем устройстве, если предусмотрено регулирование давления, пытается это компенсировать за счет повышения скорости вращения, до достижения максимальной скорости вращения. При максимальной скорости вращения осуществляется сравнение с заданным предельным значением для потребляемой электрической мощности, с целью определения, имеется ли скопление воздуха. Однако следует понимать, что этот принцип можно применять также при других скоростях вращения, отличных от максимальной скорости вращения, и управляющее устройство может быть выполнено соответствующим образом.

Кроме того, предпочтительно управляющее устройство выполнено так, что указанное первое предельное значение для потребляемой электрической мощности лежит выше второго предельного значения для потребляемой электрической мощности, которое достигается, соответственно, принижается при работе всухую центробежного насосного агрегата. Таким образом, второе предельное значение сигнализирует работу всухую центробежного насосного агрегата. За счет того, что первое и второе предельное значение являются различными, обеспечивается возможность отличия скопления воздуха, которое должно быть удалено, от работы полностью всухую. Для случая работы всухую управляющее устройство предпочтительно дополнительно выполнено так, что оно при принижении второго предельного значения выключает центробежный насосный агрегат, с целью предотвращения, например, повреждения подшипников.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения, центробежный насосный агрегат выполнен так, что ось вращения приводного двигателя и по меньшей мере одного рабочего колеса проходит горизонтально. При этом горизонтальное прохождение относится к предусмотренному рабочему положению центробежного насосного агрегата, в котором следует устанавливать центробежный насосный агрегат для работы. Как раз для центробежных насосных агрегатов с горизонтальной осью вращения проявляется проблема скопления воздуха в верхних зонах внутри корпуса центробежного насосного агрегата и в рабочем колесе. Когда пути прохождения потока внутри центробежного насосного агрегата также проходят в горизонтальном направлении, как это имеет место, как правило, в многоступенчатых насосах, то скапливающийся воздух не может свободно подниматься вверх и самостоятельно выходить из внутреннего пространства центробежного насосного агрегата.

Предпочтительно, центробежный насосный агрегат может быть выполнен многоступенчатым по меньшей мере с двумя, предпочтительно приводимыми во вращение общим приводным валом рабочими колесами. Рабочие колеса установлены последовательно так, что сторона давления первого рабочего колеса соединена со стороной всасывания второго рабочего колеса, так что с помощью второго рабочего колеса происходит дальнейшее повышение давления, исходя из выходного давления на стороне давления первого рабочего колеса.

Когда центробежный насосный агрегат выполнен многоступенчатым, то возвратный канал предпочтительно проходит так, что сторона давления одного из рабочих колес, предпочтительно сторона давления последнего в направлении потока рабочего колеса, соединена через возвратный канал со стороной всасывания первого рабочего колеса. В качестве альтернативного решения возможно также, что возвратный канал ответвляется между двумя ступенями и тем самым соединяет, например, сторону давления первого рабочего колеса со стороной всасывания первого рабочего колеса. Таким образом, сокращается подлежащий созданию при запуске путь циркуляции.

Предметом изобретения является, наряду с поясненным выше центробежным насосным агрегатом, домовой водопровод с таким центробежным насосным агрегатом. Домовые водопроводы служат для снабжения здания водой, в частности питьевой водой, или для повышения давления в снабжении водой здания. Например, домовой водопровод может подавать воду из колодца в здание. Такие домовые водопроводы имеют, наряду с насосным агрегатом, как правило, аккумулятор давления, с целью обеспечения возможности удерживания определенного рабочего давления в системе также при выключенном центробежном насосном агрегате. Кроме того, такой домовой водопровод может иметь датчик потока и/или переключатель давления, который соединен с управляющим устройством так, что управляющее устройство может измерять с помощью измерительных величин потребность в воде и включать центробежный насосный агрегат, т.е. его приводной двигателя, когда давление на выходе центробежного насосного агрегата падает ниже заданного предельного значения. Управляющее устройство предпочтительно интегрировано вместе с другими компонентами домового водопровода в один конструктивный блок, т.е. предпочтительно расположено в одном электронном корпусе, который интегрирован непосредственно в домовой водопровод, например, расположен на корпусе приводного двигателя. В качестве альтернативного решения, электронный корпус с управляющим устройством может быть также расположен снаружи и на расстоянии от приводного двигателя и соединен с ним, например, кабельным соединением. Особенно предпочтительно, домовой водопровод образует конструктивный блок, который должен быть лишь соединен с всасывающим, соответственно, соединительным трубопроводом, и на стороне выхода центробежного насосного агрегата с напорным трубопроводом, и с электроснабжением. Центробежный насосный агрегат домового водопровода предпочтительно выполнен в соответствии с одним или несколькими указанными выше вариантами выполнения.

Кроме того, предметом изобретения является способ удаления скопления воздуха из центробежного насосного агрегата во время работы центробежного насосного агрегата, т.е. после ввода в действие центробежного насосного агрегата. Способ, согласно изобретению, имеет по меньшей мере следующие стадии: в первой стадии после распознавания скопления воздуха уменьшается скорость вращения центробежного насосного агрегата. Затем в следующей второй стадии снова быстро повышается скорость вращения центробежного насосного агрегата. За счет этого создается сильный поток внутри центробежного насосного агрегата, с помощью которого скопление воздуха вымывается из центробежного насосного агрегата.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения изобретения, скорость вращения в первой стадии уменьшается настолько, что закрывающийся в зависимости от давления клапан в возвратном канале между стороной давления и стороной всасывания центробежного насосного агрегата, соответственно, между стороной давления и стороной всасывания по меньшей мере одной ступени центробежного насосного агрегата, открывается. Относительно этого делается ссылка на приведенное выше описание центробежного насосного агрегата.

Кроме того, предпочтительно во второй стадии скорость вращения центробежного насосного агрегата повышается до максимальной скорости вращения, т.е. максимальной предусмотренной рабочей скорости вращения центробежного насосного агрегата. Это вызывает достаточно сильный поток для вымывания скопления воздуха.

Особенно предпочтительно, скорость вращения во второй стадии повышается в течение менее трех, предпочтительно менее двух и более предпочтительно менее 1,5 секунд до максимальной скорости вращения. За счет этого может достигаться образование сильного потока перед закрыванием клапана в указанном возвратном канале. Таким образом, создается сильный поток через возвратный канал, с помощью которого может вымываться воздух из центробежного насосного агрегата.

Согласно другому варианту выполнения способа, он содержит функцию распознавания подлежащего удалению скопления воздуха во время работы. Это осуществляется так, что при определенной скорости вращения и предпочтительно при максимальной скорости вращения сравнивается потребление электрической мощности с заданным предельным значением. Если потребляемая электрическая мощность падает ниже этого заданного предельного значения, то это является сигналом того, что в центробежном насосном агрегате, т.е., в частности, в одном или нескольких рабочих колесах центробежного насосного агрегата, скопилось нежелательное количество воздуха, соответственно, газа. Как указывалось выше, это предельное значение предпочтительно выбрано так, что оно лежит выше предельного значения для потребления электрической мощности, которое сигнализирует работу всухую центробежного насосного агрегата. Таким образом, скопление воздуха можно отличать от работы полностью всухую.

Указанный способ особенно предпочтительно используется вместе с поясненным выше центробежным насосным агрегатом или поясненным выше домовым водопроводом. Кроме того, относительно предпочтительных вариантов выполнения способа делается ссылка на приведенное выше описание центробежного насосного агрегата, в котором указаны также предпочтительные варианты выполнения способа.

Ниже приводится более подробное описание изобретения со ссылками в качестве примера на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - разрез домового водопровода, согласно изобретению, с центробежным насосным агрегатом, согласно изобретению;

фиг.2 - деталь II из фиг.1 в увеличенном масштабе;

фиг.3 - схема центробежного насосного агрегата, согласно фиг.1;

фиг.4 - схема, согласно фиг.3, в состоянии скопления воздуха в первой ступени центробежного насосного агрегата;

фиг.5 - схема, согласно фиг.4, при уменьшении скорости вращения;

фиг.6 - схема, согласно фиг.5, при повышении снова скорости вращения;

фиг.7 - схема, согласно фиг.6, при дальнейшей работе насосного агрегата;

фиг.8 - рабочие диапазоны центробежного насосного агрегата, согласно изобретению, на графике зависимости электрической мощности от скорости вращения; и

фиг.9 - разрез по линии IX-IX на фиг.2.

Домовой водопровод, согласно фиг.1, имеет центробежный насосный агрегат 2, который имеет приводной электродвигатель 4, а также четыре насосные ступени, которые через общий вал 8 соединены с ротором 10 приводного электродвигателя 4. Каждая из насосных ступеней 6 имеет расположенное без возможности проворачивания на валу 8 рабочее колесо 12.

На фиг.1 показано предусмотренное рабочее положение центробежного насосного агрегата 2, в соответствии с которым ось х вращения вала 8 проходит горизонтально.

Между рабочими колесами отдельных насосных ступеней расположены известным образом направляющие аппараты. На фиг.1 направление потока через насосные ступени 6 проходит слева направо. Первое рабочее колесо 12, которое расположено наиболее далеко от приводного двигателя 4, является входным рабочим колесом и соединено с всасывающим подключением 14 через всасывающий канал 16. Лежащее наиболее близко к приводному двигателю 4 рабочее колесо 12 образует последнее в направлении потока рабочее колесо 12. Путь потока на выходной стороне последнего рабочего колеса 12 входит в окружающий насосные ступени 6 кольцевой канал 18, который образует напорный канал. Он соединен с напорным подключением 20 домового водопровода. Кроме того, в домовой водопровод интегрирован аккумулятор 22 давления, который соединен с напорным каналом 20 между кольцевым каналом 18 и напорным подключением 20.

Между кольцевым каналом 18 и всасывающим каналом 16 образован возвратный канал 24, который образует путь прохождения потока от стороны давления к стороне всасывания центробежного насосного агрегата. В этом возвратном канале 24 расположен подпружиненный клапан 26 (см. фиг.2 и 9), который может закрывать возвратный канал в зависимости от давления. Клапан 26 выполнен в виде полосковой, соответственно, листовой пружины, которая нагружается давлением в кольцевом канале 18 и при достаточном давлении прижимается к клапанному седлу 27, которое окружает возвратный канал 24 на его обращенном к кольцевому каналу 18 конце. Клапан 26 выполнен так, что он закрывается выше заданной разницы давления между всасывающим каналом 16 и кольцевым каналом 18 и открывается ниже этой заданной разницы давления за счет того, что он прилегает к клапанному седлу 27 или отходит от клапанного седла 27. При приведении в действие центробежного насосного агрегата 2, на стороне давления еще не имеется достаточного давления, так что разница давления между всасывающим каналом 16 и кольцевым каналом 18 сначала равна по существу нулю или является очень небольшой. В этом состоянии сначала определенное количество жидкости транспортируется с помощью насосных ступеней 6 через возвратный канал 24 в контуре (по кругу), с целью достижения образования первого давления в кольцевом канале 18 и тем самым всасывания во всасывающем канале 18 и на всасывающем подключении 14. За счет этого поддерживается всасывание насосного агрегата, в частности, самовсасывание. Когда в кольцевом канале 19 образуется достаточно высокое давление, то клапан 26 закрывает возвратный канал 24, и центробежный насосный агрегат 2 переходит в нормальный режим работы, т.е. жидкость, которая выходит из четвертой и последней насосной ступени 6, полностью подается к напорному подключению 20 и при необходимости в аккумулятор 22 давления.

Кроме того, домовой водопровод и его центробежный насосный агрегат 2 имеют электронное управляющее устройство 28, электронные конструктивные элементы которого расположены по меньшей мере на одной печатной плате 30 в электронном корпусе 32. Управляющее устройство 28 служит для управления приводным двигателем 4, в частности, для регулирования скорости вращения приводного двигателя 4. Для этого управляющее устройство 28 может иметь преобразователь частоты, с помощью которого можно изменять скорость вращения приводного двигателя 4.

Показанный на фиг.1 домовой водопровод образует интегральный конструктивный блок, который содержит центробежный насосный агрегат 2 с электронным корпусом 32 и с расположенным в нем, соответственно, интегрированным в корпусе управляющим устройством 28, а также аккумулятором 22 давления. Этот интегральный конструктивный блок имеет по существу три подключения, а именно, всасывающее подключение 14 и напорное подключение 20 в качестве гидравлических подключений, а также электрическое подключение 34 для электроснабжения.

Наряду с удалением воздуха при введении в действие центробежного насосного агрегата, существует проблема возможности скопления пузырей газа во время работы в насосных ступенях 6 и, в частности, в первой насосной ступени 6. Для этого управляющее устройство 28 снабжено функцией удаления воздуха, которая служит для удаления этих пузырей газа во время работы, по существу без ухудшения работы, из насосных ступеней 6 и тем самым из всего центробежного насосного агрегата 2. Эта функция удаления воздуха поясняется более подробно ниже со ссылками на фиг.3-7.

На фиг.3 показана схема домового водопровода, согласно фиг.1. Показан приводной электродвигатель 4, который приводит во вращение четыре следующие друг за другом в направлении потока насосные ступени 6, соответственно, рабочие колеса 12 этих насосных ступеней 6. Расположенная на стороне всасывания первая насосная ступень 6 соединена через всасывающий канал 16 с всасывающим подключением 14, в то время как последняя в направлении потока насосная ступень 6 входит в образованный кольцевым каналом 18 напорный канал 18. Он, в свою очередь, ведет к напорному подключению 20 и соединен там с не изображенным на фиг.3 аккумулятором 22 давления. В напорном канале 18 расположен обратный клапан 36. Кроме того, от напорного канала 18 к всасывающему каналу 16 ведет возвратный канал 24 с расположенным в нем клапаном 26, который в зависимости от разницы Δр давления открывается и закрывается. На фиг.3 клапан показан в закрытом состоянии.

Управляющее устройство 28, которое управляет приводным электродвигателем 4, имеет схематично по существу две существенные составляющие части, а именно, с одной стороны, регулировочный блок 38 и, с другой стороны, детекторный блок 40. Регулировочный блок 38 служит для регулирования обычным образом скорости вращения приводного двигателя 4. Для этого регулировочный блок 38 соединен с датчиком 42 давления, который измеряет давление Н на выходной стороне домового водопровода, т.е. в напорном канале 18 и в напорном подключении 20. Регулировочный блок 38 может посредством установки скорости вращения приводного электродвигателя 4 удерживать давление Н в напорном подключении 20 в желаемом заданном диапазоне значений.

Детекторный блок 40 служит для обнаружения нежелательных скоплений газа, соответственно скоплений воздуха, в насосных ступенях 6, и во взаимодействии с регулировочным блоком 38 обеспечивает указанную функцию удаления воздуха. Детекторный блок 40 соединен с устройством 44 измерения мощности, с целью измерения потребления электрической мощности Р электродвигателя 4. Одновременно детекторный блок 40 измеряет с помощью регулировочного блока 38 скорость n вращения приводного двигателя 4.

Распознавание скопления газа осуществляется следующим образом. Во время работы насосный агрегат 2 подает через насосные ступени 6, как показано на фиг.4, поток 46 жидкости от всасывающего подключения 14 к напорному подключению 20. При этом, в частности, в первой ступени 6 во время работы может образовываться скопление газа. Если центробежный насосный агрегат 2 работает с максимально предусмотренной скоростью n вращения, то скопление газа приводит к уменьшению производительности насосного агрегата, а также к уменьшению потребления электрической мощности Р.

Это показано схематично на фиг.8. Поле 48 на фиг.8, в котором потребляемая электрическая мощность Р показана в зависимости от скорости n вращения, представляет диапазон нормальной работы. Диапазон 48 нормальный работы проходит между минимальной скоростью n_min вращения и максимальной скоростью n_max вращения. При этом потребляемая электрическая мощность Р лежит между нижним пределом P_g и максимальной потребляемой электрической мощностью P_max. Нижний предел P_g является заданным предельным значением, при превышении которого детекторный блок 40 обнаруживает скопление газа. Это происходит при максимальной скорости n_max вращения. Когда в насосном агрегате образуется скопление газа, то это приводит к уменьшению выходного давления Н, соответственно, разницы давления в насосном агрегате. Когда в регулировочном блоке 38, как указывалось выше, осуществляется регулирование давления Н в напорном подключении 20, то регулировочный блок 38 повышает скорость вращения приводного двигателя 4, с целью повышения давления. При этом, когда наконец достигается максимальная скорость n_max вращения, то при этой скорости вращения можно выполнять предписанным образом сравнение с предельным значением P_g потребляемой электрической мощности Р. В качестве альтернативного решения, можно с помощью детекторного блока 40 через регулировочный блок 38 в определенные моменты времени, предпочтительно в регулярные интервалы времени, повышать скорость вращения до значения n_max. Кроме того, возможно также выполнять сравнение с заданным предельным значением потребляемой электрической мощности Р при других заданных скоростях вращения. Также при других скоростях вращения потребляемая электрическая мощность Р падает при скоплении воздуха ниже соответствующего заданного предельного значения. Ниже предельного значения P_g можно при максимальной скорости n_max вращения различать два рабочих состояния 50 и 52, при этом рабочее состояние 50 представляет рабочее состояние, в котором имеется скопление газа в насосных ступенях 6, а рабочее состояние 52 представляет работу всухую. При работе всухую потребляемая электрическая мощность Р меньше, так что она может обнаруживаться детекторным блоком 40, и с помощью регулировочного блока 38 может, например, выключаться приводной электродвигатель 4.

Когда указанным образом обнаруживается скопление газа или воздуха, то управляющее устройство 28 запускает функцию удаления воздуха. В соответствии с этой функцией удаления воздуха сначала уменьшается скорость n вращения приводного двигателя 4 с помощью регулировочного блока 38 настолько, что уменьшается разница ΔР давления на клапане 26 настолько, что клапан 26 открывается. При необходимости приводной электродвигатель 4 должен для этого останавливаться посредством уменьшения скорости вращения до нуля. Это состояние показано на фиг.5. В этом состоянии сохраняется еще лишь небольшой подаваемый поток или он отсутствует, при этом это может быть кратковременно компенсировано аккумулятором 22 давления, так что на стороне выхода напорного подключения 20 не происходит полная потеря давления. Исходя из этого состояния, управляющее устройство 28 снова быстро повышает скорость n вращения приводного двигателя 4, предпочтительно в течение менее трех или менее двух секунд до максимальной скорости n_max вращения. Это состояние показано на фиг.6. В этом состоянии на основании инерции и сначала небольшой разницы ΔР давления, клапан 26 остается сначала открытым. За счет этого возникает циркуляционный поток 54 смеси из воды и газа, соответственно, воздуха через насосные ступени 6 и возвратный канал 24. За счет этого скопление газа распределяется сначала в циркулирующем потоке 54. Когда за счет увеличивающейся разницы ΔР давления, как показано на фиг.7, клапан 26 снова закрывается, то циркулирующий поток 54 мгновенно прекращается, и начинается снова нормальный поток 46 жидкости из всасывающего канала 16 через четыре насосные ступени 6 в напорный канал 18, в котором увлекаются распределенные пузыри газа и вымываются через обратный клапан 36 из напорного подключения 20. Обратный клапан 36 открывается, когда в напорном канале 18 образуется достаточно высокое давление. В противном случае обратный клапан 36 остается сначала закрытым за счет давления в присоединенном к напорному подключению 20 трубопроводе и в аккумуляторе 22 давления. Это имеет место, в частности, в начале образования потока, которое было пояснено на основании фиг.6, т.е. при быстром повышении скорости вращения приводного двигателя 4.

Раннее обнаружение, согласно изобретению, скоплений газа в насосном агрегате предотвращает достижение центробежным насосным агрегатом за счет скопления газа, соответственно воздуха, такого состояния, в котором больше не обеспечивается создание достаточного давления и достаточного подаваемого потока. Вместо этого можно заблаговременно принимать меры для удаления скоплений газа из насосных ступеней за счет активирования функции удаления воздуха. При этом происходит лишь небольшое ухудшение рабочих характеристик, поскольку лишь кратковременно уменьшается скорость вращения приводного двигателя 4, соответственно, лишь кратковременно выключается приводной двигатель 4. За счет быстрого изменения скорости вращения возникает лишь возможно более короткий пик давления, который приводит, однако, лишь к небольшому уменьшению комфорта.

Понятно, что функция удаления воздуха может осуществляться также независимо от указанного распознавания пузырей газа. Так, функция удаления воздуха может также запускаться в определенные, в частности, регулярные моменты времени. Возможно также другое обнаружение скоплений газа.

Перечень позиций

2 Центробежный насосный агрегат

4 Приводной электродвигатель

6 Насосные ступени

8 Вал

10 Ротор

12 Рабочие колеса

14 Всасывающее подключение

16 Всасывающий канал

18 Кольцевой канал/напорный канал

20 Напорное подключение

22 Аккумулятор давления

24 Возвратный канал

26 Клапан

27 Клапанное седло

28 Управляющее устройство

30 Печатная плата

32 Электронный корпус

34 Электрическое соединительное подключение

36 Обратный клапан

38 Регулировочный блок

40 Детекторный блок

42 Датчик давления

44 Устройство измерения мощности

46 Поток жидкости

48 Диапазон нормального режима работы

50 Рабочее состояние при скоплении газа

52 Рабочее состояние при работе всухую

54 Циркулирующий поток

n Скорость вращения

P Электрическая мощность

ΔP Разница давления

x Ось вращения

Группа изобретений относится к центробежному насосному агрегату (2), в частности для домового водопровода. Агрегат содержит по меньшей мере одно рабочее колесо (12), приводимое электродвигателем (4), и возвратный канал (24). Канал (24) соединяет по потоку сторону (18) давления и сторону (16) всасывания колеса (12) и имеет закрывающийся в зависимости от давления клапан (26) для закрывания этого соединения по потоку. Агрегат (2) снабжен управляющим устройством (24) для установки скорости вращения двигателя (4), которое имеет функцию удаления воздуха из агрегата (2) во время работы. Функция обеспечивает с помощью управляющего устройства (28) после обнаружения скопления воздуха в первой стадии автоматически уменьшение скорости вращения двигателя (4) и затем во второй стадии вращения быстрое ее повышение. Изобретения направлены на создание возможности удаления и предотвращения скопления воздуха при работе насосного агрегата (2). 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Центробежный насосный агрегат (2), содержащий по меньшей мере одно рабочее колесо (12), приводящий во вращение указанное рабочее колесо (12) приводной электродвигатель (4) и возвратный канал (24), который образует соединение по потоку от стороны (18) давления рабочего колеса (12) к его стороне (16) всасывания и имеет закрывающийся в зависимости от давления клапан (26) для закрывания этого соединения по потоку, отличающийся тем, что предусмотрено управляющее устройство (24) для установки скорости (n) вращения приводного двигателя (4), которое выполнено так, что оно имеет функцию удаления воздуха для удаления воздуха из центробежного насосного агрегата (2) во время работы, согласно которой с помощью управляющего устройства (28) после обнаружения скопления воздуха в первой стадии автоматически уменьшается скорость (n) вращения приводного двигателя (4), и затем во второй стадии скорость (n) вращения снова быстро повышается.

2. Центробежный насосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что управляющее устройство (28) выполнено так, что скорость (n) вращения в первой стадии уменьшается настолько, что открывается клапан (26) в возвратном канале (24).

3. Центробежный насосный агрегат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что управляющее устройство (28) выполнено так, что скорость (n) вращения во второй стадии повышается до максимальной скорости (n_max) вращения.

4. Центробежный насосный агрегат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что управляющее устройство (28) выполнено так, что скорость (n) вращения во второй стадии повышается в течение менее трех, предпочтительно менее двух секунд до максимальной скорости (n_max) вращения.

5. Центробежный насосный агрегат по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что управляющее устройство (28) имеет такую функцию контролирования, что скопление воздуха распознается на основании того, что при определенной скорости вращения, в частности при максимальной скорости (n_max) вращения, потребление электрической мощности (Р) падает ниже заданного первого предельного значения (P_g).

6. Центробежный насосный агрегат по п. 5, отличающийся тем, что управляющее устройство (28) выполнено так, что первое предельное значение (P_g) для потребляемой электрической мощности (Р) лежит выше второго предельного значения для потребляемой электрической мощности (Р), которое сигнализирует работу всухую центробежного насосного агрегата (2).

7. Центробежный насосный агрегат по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что в заданном рабочем положении ось (х) вращения приводного двигателя (4) и упомянутого по меньшей мере одного рабочего колеса (12) проходит горизонтально.

8. Центробежный насосный агрегат по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что центробежный насосный агрегат (2) выполнен многоступенчатым по меньшей мере с двумя предпочтительно приводимыми во вращение общим приводным валом (8) рабочими колесами (12).

9. Центробежный насосный агрегат по п. 8, отличающийся тем, что возвратный канал (24) соединяет сторону давления одного из рабочих колес (12) и предпочтительно сторону (18) давления последнего в направлении потока рабочего колеса (12) со стороной (16) всасывания первого рабочего колеса.

10. Домовой водопровод для подачи воды и/или увеличения давления в системе водоснабжения, отличающийся тем, что имеет центробежный насосный агрегат по любому из пп. 1-9.

11. Способ удаления скопления воздуха из центробежного насосного агрегата (2) во время его работы, отличающийся тем, что содержит следующие стадии:

после распознавания скопления воздуха в первой стадии уменьшение скорости (n) вращения центробежного насосного агрегата (2) так, что закрывающийся в зависимости от давления клапан (26) в возвратном канале (24) между стороной давления и стороной всасывания центробежного насосного агрегата (2) открывается, и

затем во второй стадии быстрое повышение скорости (n) вращения центробежного насосного агрегата (2).

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что во второй стадии скорость (n) вращения центробежного насосного агрегата (2) повышается до максимальной скорости (n_max) вращения.

13. Способ по любому из пп. 11, 12, отличающийся тем, что скорость (n) вращения во второй стадии повышается в течение менее трех, предпочтительно менее двух секунд до максимальной скорости (n_max) вращения.

14. Способ по любому из пп. 11-13, отличающийся тем, что подлежащее удалению скопление воздуха в центробежном насосном агрегате (2) распознается на основании того, что при определенной скорости вращения, в частности, при максимальной скорости (n_max) вращения, потребляемая электрическая мощность (Р) падает ниже заданного предельного значения (P_g).