DE69416781T2

DE69416781T2 - Verfahren und Anlage zur Entlüftung einer Flüssigkeit in einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf

Info

Publication number: DE69416781T2
Application number: DE69416781T
Authority: DE
Inventors: Franciscus Nl-5707 Cm Helmond Roffelsen
Original assignee: Spiro Research NV
Current assignee: Spiro Research NV
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1994-11-03
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2014-11-04
Also published as: EP0652406A1; NO944190D0; US5601635A; NO944190L; CA2134284C; CA2134284A1; TW256778B; EP0652406B1; NO302933B1; KR950013552A; DE69416781D1; JPH07185526A; NL9301908A; ATE177189T1; FI944943L; KR0185196B1; FI944943A7; DK0652406T3; JP2740458B2; FI944943A0

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlüften einer Flüssigkeit in einem im wesentlichen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, bei dem eine Flüssigkeitsmenge aus dem Kreislauf entnommen und über ein Ventil in einen geschlossenen Behälter eingebracht wird, wobei mittels einer Pumpe der Druck im Behälter zum Entlüften der Flüssigkeit verringert wird und die Flüssigkeit aus dem Behälter abgesaugt und wieder dem Kreislauf hinzugefügt wird, und wobei separierte Luft über eine Entlüfungseinheit in die Umgebung ausgebracht wird. Diese Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Ein Verfahren der in der Einleitung beschriebenen Art ist aus der EP- A3-0 187 683 bekannt, genauer gesagt aus der Fig. 5 der Veröffentlichung und der dazugehörigen Beschreibung. Bei diesem bekannten Verfahren wird dem Behälter Flüssigkeit hinzugefügt, bis eine Höhenmeßeinrichtung ein erstes Signal ausgibt, das bewirkt, daß sich das Ventil schließt und die Pumpe, die bis zu diesem Moment stand, zu laufen beginnt. Der Pumpvorgang erzeugt in dem Behälter einen Unterdruck, so daß Wasser über eine Leitung eingesaugt wird, die von der Zuführung an einem vom Ventil stromaufwärts gelegenen Punkt abzweigt und ein Reduzierventil beinhaltet. Da das Wasser in den Behälter strömt, wird es aufgrund des hierin vorherrschenden verminderten Drucks entgast. Durch die Pumpentätigkeit fällt der Flüssigkeitsspiegel im Behälter solange, bis die Höhenmeßeinrichtung ein zweites Signal ausgibt, das die Pumpe abschaltet und das Ventil öffnet. Das nun einströmende und zu entlüftende Wasser verdrängt die bereits in dem Behälter vorhandene separierte Luft über ein Schwimmerventil und ein Rückschlagventil in die Umgebung. Sobald genügend Wasser durch das Ventil in den Behälter geströmt ist, gibt die Höhenmeßeinrichtung wieder ein erstes Signal aus, wodurch eine nächste Luftseparierphase begonnen wird. Somit umfaßt der Prozeß eine Luftseparierphase, in der die Pumpe dreht und das Ventil geschlossen ist, und eine Luftausblasphase, in der die Pumpe still steht und das Ventil geöffnet ist. Mit anderen Worten, der Prozeß ist ein diskontinuierlicher Prozeß, in dem verschiedene Ventile gesteuert werden müssen und die Pumpe an- und ausgeschaltet werden muß. Dieser Nachteil wird eingestanden und es wird ein Versuch gemacht, den weniger gewünschten Effekt hiervon zu vermindern, indem das Höhenmeßgerät in solch einer Weise ausgestattet ist, daß die Luftseparierphase solang wie möglich dauert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der in der Einleitung beschriebenen derart zu verbessern, daß das Entlüften tatsächlich nicht länger zwei diskrete Phasen erfordert, die durch eine Reihe von Steuervorgängen reguliert werden, und sozusagen ein kontinuierlicher Arbeitsprozeß erzielt wird.
Dies wird gemäß der Erfindung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 realisiert.
Durch diese Maßnahmen wird der Druck in dem Behälter in der geschlossenen Ventilstellung reduziert, so daß die vorhandene Flüssigkeit entlüftet wird. Wenn das Ventil nachfolgend geöffnet wird, wird das entlüftete Wasser aus dem Behälter in den Flüssigkeitskreislauf überführt und es gelangt zu entlüftende Flüssigkeit in den Behälter. Wenn eine Luftmenge in dem Behälter dergestalt separiert wurde, daß eine Luftblase ausgebildet wird, die die Entlüftungseinheit in ihre offene Stellung bringt, wird Luft in die Umgebung ausgeblasen. Somit wird mit äußerst einfachen Maßnahmen ein System erzielt, das zumindest soweit die Steuerung hiervon und die Pumpentätigkeit betroffen sind, tatsächlich kontinuierlich arbeitet, nicht mehr als die Steuerung des Öffnens und Schließens des Ventils erfordert. Da eine derartige Steuerung zyklisch bewirkt werden kann, beispielsweise alle 15 Sekunden, kann sie aus steuerungstechnischer Sicht in einer äußerst einfachen Weise realisiert werden, beispielsweise mittels einer kontinuierlich betriebenen Steuerung in Form einer Nockenscheibe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, daß das Ventil in seiner offenen Stellung einen Drosseleffekt hat. Dieses Merkmal erbringt eine "Zerstäubung" oder "Aufschäumen" der durch das Ventil eingesogenen Flüssigkeit, was insbesondere unter dem Gesichtspunkt des Entlüftens vorteilhaft ist und u. a. auf den reduzierten Druck zurückzuführen ist, der während der geschlossenen Stellung des Ventils aufgebaut wurde. Somit hat der verminderte Druck nicht nur während der geschlossenen Stellung des Ventils, sondern auch nachdem das Ventil geöffnet wurde, eine Entlüftungsfunktion und die sich kontinuierlich drehende Pumpe sorgt sowohl während der offenen wie auch den geschlossenen Intervallen des Drosselventils für die Abtrennung der Luft aus der Flüssigkeit und somit ist der Entlüftungsprozeß kontinuierlich wirksam.
Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung eines Entlüftungsverfahrens, wie es zuvor beschrieben wurde. Zu diesem Zweck umfaßt gemäß der Erfindung eine derartige Vorrichtung eine Zuführleitung, die mit einem Flüssigkeitskreislauf zu verbinden ist und die ein Drosselventil beinhaltet, das periodisch schließbar und zu öffnen ist, einen Flüssigkeitsbehälter, in den die Zuführleitung mündet und der mit einem schwimmergesteuerten Luftentleerventil mit einem Rückschlagventil oder einem anderen derart steuerbaren Ventil ausgestattet ist, daß Luft nur in eine Richtung passieren kann, und eine Ausgabeleitung, die mit dem Flüssigkeitskreislauf zu verbinden ist und eine Pumpe enthält, wie sie aus der EP-A3-0 187 683 bekannt ist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil mit einer Steuereinheit verbunden ist, die das Drosselventil zeitgesteuert zyklisch öffnet und schließt, wobei die Zuführleitung, die das Drosselventil enthält, die einzige Zuführleitung zwischen dem Behälter und dem Flüssigkeitskreislauf ist. Somit kann eine äußerst effektive und tatsächlich kontinuierlich laufende Entlüftungsvorrichtung mit einem Minimum an Teilen und Steuermitteln realisiert werden. Des weiteren ist durch die geringe Anzahl an Elementen die Vorrichtung nicht nur relativ billig, sondern aufgrund ihrer Einfachheit auch relativ fehlerunanfällig.
Unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt ist, wird nun die Entlüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung weiter erläutert und erklärt. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht einer Entlüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung und
Fig. 2 den Betrieb der Entlüftungsvorrichtung gemäß der Fig. 1 in einer Anzahl Diagrammen.
Die in der Fig. 1 gezeigte Entlüftungsvorrichtung umfaßt einen geschlossenen Behälter 1 mit einer Entlüftungseinheit 2, wie beispielsweise ein aus der US-A-4,027,691 bekannten schwimmergesteuerten Entlüfter, dessen Auslaß ein Rückschlagventil umfaßt. Es ist zu bemerken, daß es auch möglich ist, anstatt eines Rückschlagventils ein Ventil zu wählen, das in solch einer Weise gesteuert werden kann, daß Luft nur in einer Richtung passieren kann, beispielsweise ein elektrisch gesteuertes Magnetventil.
Mit dem Behälter ist eine Zuführleitung 3 verbunden, die ein Drosselventil 4 enthält, das durch eine Steuereinheit 5 abwechselnd in die geschlossene und offene Stellung geschaltet werden kann. Des weiteren ist eine Auslaßleitung 6 mit dem Behälter 1 verbunden, die eine Pumpe 7 beinhaltet, beispielsweise eine Hochdruckpumpe. Die Zuführleitung 3 und die Auslaßleitung 6 sind mit einer durch gestrichelte Linien dargestellte Leitung 8 eines Flüssigkeitskreislaufs (nicht gezeigt) verbunden.
Während des Betriebs arbeitet die oben beschriebene Entlüftungsvorrichtung, wenn sie an einen Flüssigkeitskreislauf angeschlossen ist, wie folgt:
Die Entlüftungsvorrichtung wird durch Anschalten der Pumpe 7 in Betrieb gesetzt. Dies ist in dem oberen Diagramm in Fig. 2 dargestellt. Das nächste Diagramm zeigt, daß das Drosselventil 4 sich dann in der geschlossenen Stellung befindet. Des weiteren wird angenommen, daß der Druck, der in dem dritten Diagramm angedeutet ist, und die Höhe im Reservoir 1 dergestalt sind, daß das Schwimmerventil und das Rückschlagventil in der Entlüftungseinheit 2 sich auch in der geschlossenen Stellung befinden, wie es in den zwei untersten Diagrammen gezeigt ist. Die kontinuierlich ansaugende Pumpe 7 versucht konstant Wasser aus dem Behälter abzusaugen, so daß sowohl der Flüssigkeitsspiegel wie auch der Druck im Behälter 1 verringert werden, wie es in den relevanten Diagrammen gezeigt ist. Wie es allgemein bekannt ist, führt die Druckverminderung zu der Separation von Luft aus der Flüssigkeit, wobei sich die Luft im oberen Teil des Behälters 1 sammelt. Die Druckverringerung ist mit dem Abzug von Wasser begleitet und folglich von einer Abnahmeales Flüssigkeitsspiegels im Behälter 1, was an einem bestimmten Punkt zum Öffnen des schwimmergesteuerten Ventils führt, wie es im zweitletzten Diagramm gezeigt ist. Der Druck im Behälter 1 ist dann weiterhin höher als der Umgebungsdruck, wie es aus dem mittleren Diagramm erkenntlich ist, so daß das Öffnen des schwimmergesteuerten Ventils auch dazu führt, daß das Rückschlagventil aufgedrückt wird und Luft ausgeblasen wird, bis der Druck gleich dem Umgebungsdruck ist und das Rückschlagventil sich schließt, so daß keine Luft in den Behälter strömen kann. Nach dem Schließen des Rückschlagventils werden der Druck und der Flüssigkeitsspiegel infolge des kontinuierlichen Betriebs der Pumpe 7 weiter absinken, bis sich das Drosselventil 4 öffnet, während das schwimmergesteuerte Ventil aufgrund des verringerten Flüssigkeitsspiegels im Behälter 1 offen bleibt.
Sobald letzteres passiert, wird die Flüssigkeit durch das Drosselventil infolge des im Behälter 1 durch die Pumpentätigkeit wie auch den ununterbrochen fortgesetzten Betrieb der Pumpe 7 zwangsweise angesogen. Die Zwangsansaugung überführt die Flüssigkeit schließlich in eine fein verteilte Form, auch als "zerstäubt" oder "aufgeschäumt" bezeichnet, so daß in der Flüssigkeit gelöste Luft sich beträchtlich leiter abtrennen wird, als es in einer normal strömenden Flüssigkeit passieren würde. Die separierte Luft sammelt sich wieder in dem oberen Teil des Behälters 1. Auch der Druck und der Flüssigkeitsspiegel im Behälter 1 werden ansteigen, wie es im mittleren Diagramm gemäß Fig. 2 gezeigt ist. Wie erwähnt und in dem relevanten Diagramm gezeigt, ist das schwimmergesteuerte Ventil weiterhin offen. Sobald der Druck im Behälter 1 höher wird als der Atmoshärendruck, wird sich das Rückschlagventil, wie es im unteren Diagramm gezeigt ist, wieder öffnen und die gesammelte Luft wird ausgeblasen, bis der Flüssigkeitsspiegel im Behälter bis zu einem Maß angestiegen ist, bei dem das schwimmergesteuerte Ventil sich schließt. Da dann die Luftzuführung mit höherem Druck als der Umgebungsdruck gestoppt wird, wird sich auch das Rückschlagventil wieder schließen. Der Druck im Behälter wird weiter ansteigen, bis ein Gleichgewicht zwischen der über das Drosselventil 4 angesaugten Flüssigkeit und der durch die Tätigkeit der Pumpe 7 ausgesaugten Flüssigkeit erzielt wird, während die Ansaugung über das Drosselventil fortlaufend zu einer feinen Verteilung der Flüssigkeit führt und folglich zu der leichten Luftseparation.
Hiernach wird dieser Separationsprozeß, nachdem das Drosselventil 4 durch die Steuereinheit 5 wieder geschlossen wurde, durch den Unterdruck fortgesetzt, der wieder einmal erzeugt wurde. Somit wird die Luftsepartion aus der Flüssigkeit kontinuierlich sichergestellt.
Das Öffnen und Schließen des Drosselventils findet zyklisch statt. So haben Experimente gezeigt, daß hervorragende Entlüfungsergebnisse erzielt werden, wenn das Drosselventil abwechselnd für 15 Sekunden geöffnet und geschlossen wird. Es können natürlich auch andere Werte, wie beispielsweise 10 und 30 Sekunden, gewählt werden und die Öffnungsdauer muß nicht gleich der Schließdauer sein. All dies hängt von den Eigenschaften der für die Entlüftungsvorrichtung verwendeten Elemente ab.
Mit der Entlüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung kann Luft in einer äußerst effektiven Weise aus der Flüssigkeit entfernt werden. Es bedarf lediglich einer kurzen Erklärung, daß in diesem Fall das Laufenlassen der Vorrichtung einen geringen Nutzen haben wird. Demgemäß kann die Vorrichtung ausgeschaltet werden. Um die Flüssigkeit in dem im wesentlichen ungesättigten Zustand zu halten, ist es typischerweise ausreichend, bei normaler Funktion des Flüssigkeitskreislaufs, die Vorrichtung nun anzuschalten und dann beispielsweise alle 24 Stunden anzuschalten.
Natürlich ist es auch möglich, andere An- und Ausschaltperioden zu wählen, was von verschiedenen Faktoren abhängig ist.

Claims

1. Verfahren zum Entlüften einer Flüssigkeit in einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf (8), bei dem eine Flüssigkeitsmenge aus dem Kreislauf (8) entnommen und über ein Ventil (4) in einen geschlossenen Behälter (1) eingebracht wird, wobei mittels einer Pumpe (7) der Druck im Behälter (1) zum Entlüften der Flüssigkeit verringert wird und die Flüssigkeit aus dem Behälter (1) abgesaugt und wieder dem Kreislauf (8) hinzugefügt wird, und ausgetriebene Luft über eine Entlüftungseinheit (2) in die Umgebung ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung zum Behälter mittels des Ventils (4) abwechselnd geöffnet und geschlossen wird, während die Pumpe (8) durchgehend läuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (4) in seiner offenen Stellung eine Drosselwirkung hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (4) für 15 Sekunden geöffnet wird, nachdem es für 15 Sekunden geschlossen wurde.

4. Entlüftungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Zuführleitung (3), die mit einem Flüssigkeitskreislauf (8) zu verbinden ist und die ein Drosselventil (4) beinhaltet, das periodisch geschlossen und geöffnet werden kann, einen Flüssigkeitsbehälter (1), in den die Zuführleitung (3) mündet und der mit einem Schwimmer gesteuerten Luftentleerventil (2) mit einem Rückschlagventil oder einem anderen derart steuerbaren Ventil ausgestattet ist, daß Luft nur in eine Richtung passieren kann, und eine Ausgabeleitung (6), die mit dem Flüssigkeitskreislauf zu verbinden ist und eine Pumpe (7) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (4) mit einer Steuereinheit (5) verbunden ist, die das Drosselventil (4) zeitgesteuert zyklisch öffnet und schließt, wobei die Zuführleitung (3), die das Drosselventil enthält, die einzige Zuführleitung zwischen dem Behälter (1) und dem Flüssigkeitskreislauf (8) ist.