DE2620380A1

DE2620380A1 - Entlueftungseinrichtung fuer fluessigkeitsgefuellte leitungssysteme

Info

Publication number: DE2620380A1
Application number: DE19762620380
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Phys Dr Kersten; Egbert Kuhl
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1976-05-08
Filing date: 1976-05-08
Publication date: 1977-11-10
Also published as: DE2620380C3; DE2620380B2

Description

"Entlüftungseinrichtung für flüssigkeitsgefüllte Leitungs-
systeme" Die Erfindung bezieht sich auf eine Entlüftungseinrichtung für flüssigkeitsgefüllte Leitungssysteme, insbesondere für mit Umwälzpumpen arbeitende, Heizzwecken dienende, unter Druck stehende, Wärme gewinnende bzw. abgebende Leitungssysteme, mit einem Entlüftungsventil, in dessen Gehäuse ein Schwimmer für die Ventilnadel gelagert ist und das das in einem Gasabscheider von der Flüssigkeit getrennte Gas sammelt und gesammelt abgibt.
Als Gasabscheider ist es dabei bekannt, sogenannte Prallplattenabscheider oder einfache Leitungs-T-Stücke einzusetzen (Recknagel-Sprenger, Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik, Jahrg. 1974/75, S. 565). An einen vertikalen Zweig des T-Stückes oder an die Oberseite des mit Prallplatten versehenen Abscheideraumes ist dann ein Entlüftungsventil angeschlossen, in dem eine mittels eines Schwimmers bewegte, in Gleitlagern geführte Ventilnadel eine Luftauslaßöffnung verschließt oder öffnet, je nachdem wie niedrig oder hoch der Wasserstand im Schwimmergehäuse ist. Diese bekannten Entlüftungseinrichtungen erweisen sich als nur äußerst mäßig brauchbar, wenn nicht sogar völlig unbrauchbar, wenn es darum geht, eine Leitungssystementlüftung insbesondere bei strömendem Wärmeträger innerhalb kurzer Zeit durchzuführen.
Infolge der relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in einem der Beheizung dienenden Leitungssystem werden die in dem Wasser mitgerissenen Luftblasen über die der Abscheidung dienenden Stellen hinweggerissen. In den T-Stücken läßt sich deshalb bei einem Betrieb mit Umwälzpumpe praktisch keine Luft abscheiden. Die gebräuchlichen Luftabscheider mit Prallplatten sind zwar in der Lage, einen Teil der Luftblasen abzutrennen; erfahrungsgemäß strömt der größte Teil der Luftblasen aber auch in diesem Fall durch den Luftabscheider hindurch und im Leitungssystem weiter. Außerdem haben solche Luftabscheider einen verhältnismäßig hohen Strömungswiderstand, der zusätzliche Pumpenleistung verzehrt.
Die mit Schwimmern arbeitenden Entlüftungsventile der Entlüftungseinrichtungen sind reibungsbehaftet und weisen wegen ihrer Abmessungen nur kleine Differenzen zwischen Gewicht und Auftrieb, also einen eng tolerierten Arbeitsspielraum auf.
Außerdem sind die Achsenlagerungen, die auf Drehung und insbesondere auf Längsgleiten ausgelegt sind, schmutzempfindlich. Da sich aber innerhalb der Entlüftungsve?1tile die Flüssigkeits-Luft-Grenze ausbildet, werden hier besonders viele Schmutzpartikel (Teere, Rostpartikel) gesammelt, die einen sicheren Betrieb beeinträchtigen. Hinzu kommt noch, daß bei heftigem Wassereinlaß oder beim Platzen von Luftblasen die Gefahr einer Benetzung des Ventilsitzes besteht.
Diese Wasserbenetzung des Ventilsitzes führt durch eine Art Wasserfilmdichtung eine zusätzliche Öffnungshysterese herbei, aufgrund der die Entlüftung nur schubweise erfolgen kann.
Wenn außerdem hochgespülte Schmutzpartikel die Ventildichtung verunreinigen, kommt es zu einem sprudelnden Wasserautritt aus der Belüftungseinrichtung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Entlüftungseinrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, in kürzester Zeit ein Leitungssystem beispielsweise in der Größenordnung eines Einfamilienwohnhauses zu entlüften. Besondere Bedeutung hat die schnelle Entlüftung bei Einrichtungen zum Heizen mit Solarenergie, wenn die Anlage ganz oder teilweise zum Zwecke der Energieeinsparung bzw. des Frostschutzes nachts entleert und morgens wieder zuverlässig gefüllt und entlüftet werden muß.
Diese schnelle Entlüftung ist u.a. aus folgenden Gründen notwendig: 1) Vermeidung unnötiger Korrosion und 2) Erhöhung der Anzeigegenauigkeit von Volumenzählern zur Wärmemengenmessung.
Die gestellte Aufgabe ist bei einer Entlüffiungseinrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung der Schwimmer in Zentrierspinnen gelagert ist, deren Umfangsränder im Ventilgehäuse eingespannt sind, wobei das im Gasabscheider abgetrennte Gas durch die Zentrierspinnen hindurch zum Auslaß gelangt. Als Gasabscheider dient dabei nach einer Weiterbildung der Erfindung ein Zyklonabscheider.
In dem Zyklonabscheider trennen sich bei der spiralförmigen Bewegung des Wassers innerhalb des zylindrischen Zyklonraumes Wasser und Luft sehr schnell voneinander, und die Luft steigt durch den Auslaßstutzen zum Entlüftungsventil. In den Zentrierspinnen im Entlüftungsventil ist der Schwimmer quasi federelastisch aufgehängt. Außerdem erfüllt die untere Zentrierspinne neben der mechanischen Halterung zusätzlich noch die Aufgabe einer hydraulischen Dämpfung, indem sie aufgrund der Schlitz- oder Lochanordnung heftige Wassereinbrüche beim erstmaligen Füllen abbremst.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht wenigstens die obere Lagerung der Ventilnadel aus einer doppelten Zentrierspinne, deren Durchbrüche gegeneinander versetzt sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß evtl.
auftretende Wasserspritzer an einer der beiden Zentrierspinnen aufprallen und zurückgeworfen werden. Voraussetzung dafür ist natürlich, daß der Abstand der beiden Zentrierspinnen so klein ist, daß Wasserspritzer auf jeden Fall auf eine Membranfläche einer der Zentrierspinnen aufprallen.
Beim Einsatz einer derartigen Entlüftungseinrichtung geht die Entlüftung der Leitungssysteme beispielsweise in einem Einfamilienwohnhaus innerhalb weniger Minuten vor sich. Dies ist besonders wichtig, wenn beispielsweise zum Zwecke der Energieeinsparung oder des Frostschutzes wenigstens ein Teil des Leitungssystems über Nacht entleert wird und wieder morgens gefüllt wird (z.B. bei Anlagen zur Nutzung der Sonnenenergie).
An sich ist die Verwendung von Zyklonabscheidern bekannt (John H. Perry - Chemical Engineer's Handbook, 3rd Edition 1950, Mc Graw-Hill Book Company, S. 1024, linke Spalte, Zeilen 3/4). Es ist dabei aber nur bekannt, Flüssigkeiten aus Gasen abzuscheiden und nicht umgekehrt.
Es ist auch bekannt, das Absperrorgan eines Ventils reibungsfrei mittels schneckenförmiger Federn zu führen (DT-PS 1 053 541). Das Absperrorgan dient dabei aber nicht der Entlüftung, und die Federn, die das Absperrorgan nicht allein halten, sind nicht vom Wasser beaufschlagt.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch die Entlüftungseinrichtung nach der Erfindung, bestehend aus einem Entlüftungszyklon und einem Entlüftungsventil, Fig. 2, 3 und 4 drei verschiedene, als Zentrierspinnen des Schwimmers dienende Zentriermembranausbildungen, Fig. 5 einen Radialschnitt durch den Entlüftungszyklon.
Die Entlüftungseinrichtung nach der Erfindung besteht aus einem Entlüftungszyklon 1 und einem auf den Gasauslaß des Entlüftungszyklons 1 aufgesetzten Entlüftungsventil 3.
Der Entlüftungszyklon 1 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 3, das an der Oberseite mit einem Abschlußdeckel in Form eines umgekehrten Trichters versehen ist, der aus einem sich nach oben kegelförmig verjüngenden Mantel 7 und einem nach oben wegführenden Entlüftungsstutzen 9 besteht. Unmittelbar unterhalb des Deckels mündet in die zylindrische Wand 5 ein höhergesetzter Wassereinlaß stutzen 13 tangential ein. Im Bereich des Abscheiderbodens 15 befindet sich dann der niedergesetzte, tangential angesetzte Wasserauslaß 17. Der tangentiale Verlauf der Einlaßstutzen 13 und 17 ist aus Fig. 5 zu erkennen.
Das tangential durch den Stutzen 13 in Richtung des Pfeiles 19 eingeleitete Wasser vollführt an der zylindrischen Wandung des Luftabscheiders eine schraubenlinienförmige Bewegung und verläßt den Luftabscheider in Richtung des Pfeiles 21.
Während des Rundumlaufes des Wassers innerhalb des Luftabscheiders 1 trennt sich die Luft von dem Wasser und steigt durch den Stutzen 9 in das Gehäuse 23 des Abscheideventiles 3. In dem Ventilgehäuse 23 befindet sich ein an einer Ventilnadel 25 befestigter Schwimmer 27. Die Schwimmernadel drückt mit ihrer Spitze 29 gegen einen Ventilsitz 31.
Die Lagerung der Schwimmernadel 25 erfolgt mit Hilfe von als Membranen ausgebildeten Zentrierspinnen 33. Diese Zentrierspinnen sind an der Wandung 23 des Ventilgehäuses mit Hilfe von Sicherungsringen 35 festgelegt. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Ventilnadel 25 und den Zentrierspinnen 33 erfolgt über auf der Ventilnadel 25 angeordneten und beiderseits gegen die Zentrierspinnen 33 drückenden Klemmstücken 37. Die obere Lagerung der Ventilnadel 25 erfolgt mit hilfe von zwei Zentrierspinnen 33a und 33b, deren Durchbrüche 39 gegeneinander versetzt sind.
Aus den Fig. 2, 3 und 4 ist zu erkennen, daß die Zentrierspinnen aus mit Löchern 392 (Fig. 2), radialen Schlitzen 393 (Fig. 3) oder bogenabschnittförmigen Schlitzen 394 (Fig. 4) versehenen Membranen 332' 333 oder 334 bestehen, die zwischen den Klemmstücken 37 und den Sicherungsringen 35 eingespannt sind. In den Fig. 3 und 4 ist auch zu erkennen, wie bei einer Übereinanderanordnung zweier Membranen 33a und 33b die Schlitze 3930 bzw. 3940 (ausgezogen dargestellt) und 393U bzw.
394U (gestrichelt dargestellt) gegeneinander versetzt sind.
Die Membranen 33a und 33b müssen so dicht übereinander angeordnet sein, daß von unten kommende Wasserspritzer immer auf eine Fläche der Membranen 33a und 33b auftreffen. Die Membranen können aus ca. 0,1 mm bis 0,3 mm starkem Metallblech oder aus Kunststoff bestehen, der bis zu einer Temperatur von 0 12not beständig ist.
Wenn sich die in dem Luftabscheider abgeschiedene Luft in genügender Menge in dem Raum 41 zwischen den Zentrierspinnen 33 und der Gehäusewand 23 gesammelt hat, dann kommt der Augenblick, in dem der Schwimmer so weit absinkt, daß die Luft durch den Ventilsitz 31 bei absinkender Nadelspitze 29 entweichen kann. Aufgrund der schwimmenden Lagerung der Ventilnadel in dem Gehäuse 23 gibt die Lagerung der Nadel reibungsfrei und elastisch nach und läßt die angesammelte Luft entweichen.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche: Ih \ #3/J Entlüftungseinrichtung für flüssigkeitsgefüllte Leitungssysteme, insbesondere für mit Umwälzpurnpen arbeitende, Heizzwecken dienende, unter Druck stehende, Wärme gewinnende bzw.

abgebende Leitungssysteme, mit einem Entlüftungsventil, in dessen Gehäuse ein Schwimmer für die Ventilnadel gelagert ist und das das in einem Gasabscheider von der Eliissigkeit getrennte Gas sammelt und gesammelt abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (27) in Zentrierspinnen (33) gelagert ist, deren Umfangsränder im Ventilgehäuse (23) eingespannt sind, wobei das im Gasabscheider abgetrennte Gas durch die Zentrierspinnen hindurch zum Auslaß gelangt.
2. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabscheider (1) ein Zyklonabscheider ist.
3. Entlüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichlet, daß der Zyklonabscheider aus einem Zylinder mit höhergesetzt, tangential mündenden Ein- und niedergesetzt, tangential angeordneten Auslaßstutzen besteht, wobei der obere Abschluß des Wirbelraumes von einem auf dem Kopf stehenden Trichter gebildet wird, durch dessen Rohrstutzen das abgeschiedene Gas entweicht.
4. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die obere Lagerung aus einer doppelten Zentrierspinne besteht, deren Durchbrüche gegeneinander versetzt sind.
5. Entlüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierspinnen (332) gelochte Membranen sind (Fig. 2).
6. Entlüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierspinnen (33) geschlitzte Membranen sind.
7. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierspinnen (333) radial geschlitzt sind (Fig. 3).
8. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierspinnen (334) bogenabschnittförmige Schlitze (394) aufweisen (Fig. 4).
9. Entlüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4 bis 85 dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierspinnen aus ca. 0,1 mm bis 0,3 mm dünnem Metallblech bestehen.
10. Entlüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierspinnen aus einem bis zu einer Temperatur von 1200C beständigen Kunststoff bestehen.