BE1023923B1 - Werkwijze en detector voor het detecteren van luchtbellen of luchtinsluitingen in een systeem, evenals installatie die zulke detector bevat - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het detecteren van luchtbellen of luchtinsluitingen in een systeem (2) die er minstens in bestaat: - op regelmatige tijdstippen de druk (P) ter plaatse van een expansievat (8) op te meten; - bij het optreden van een drukwijziging aan het expansievat (8) een analyse te maken die erin bestaat na te gaan of één of meerdere parameters van het systeem (2) die verband houden met één of meerdere gemeten drukwijzigingen binnen grenzen liggen die overeenstemmen met een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem (2); en, - een output te genereren in functie van de gemaakte analyse.

Description

Werkwijze en detector voor het detecteren van luchtbellen of luchtinsluitingen in een systeem, evenals installatie die zulke detector bevat.

De huidige uitvinding heeft eerst en vooral betrekking op een werkwijze voor het automatisch detecteren van luchtbellen, luchtinsluitingen, luchtzakken, luchtophopingen of circulerende vrije gasbellen in een systeem, in het bijzonder in een hydronisch systeem.

Meer bepaald heeft de uitvinding betrekking op zulke werkwijze voor toepassing in een systeem waarin een vloeistof tijdens het gebruik ervan wordt rondgepompt met behulp van een circulatiepomp en waarbij zulk systeem voorzien is van een gesloten kring gevormd door vloeistofleidingen en/of apparaten waardoor de vloeistof kan stromen en waarbij op de gesloten kring een expansievat is aangesloten voor het opvangen van volumeveranderingen van de vloeistof.

Zulk systeem kan bijvoorbeeld gevormd worden door een installatie zoals een verwarmingsinstallatie of een koelinstallatie of bijvoorbeeld een HVAC installatie.

Het is bekend dat in zulke systemen of installaties lucht in de vloeistofleidingen of radiatoren storingen in de goede werking ervan kan veroorzaken

Luchtbellen of luchtinsluitingen in leidingen van een systeem waarin een vloeistof wordt rondgepompt zijn zeer schadelijk voor de circulatiepomp en kunnen onder meer corrosie aan de leidingen en radiatoren veroorzaken.

Bovendien kan het een oorzaak zijn voor totale uitval van de installatie.

Bijvoorbeeld kan door luchtinsluiting in het systeem een efficiënte afgifte van warmte aan een radiator worden verhinderd, waardoor de gewenste opwarming in de betreffende ruimte niet kan worden gerealiseerd.

Om na te gaan of er eventueel sprake is van luchtinsluitingen in een systeem of installatie zijn er geen andere methodes of middelen beschikbaar dan manueel proberen lucht af te spuien op plaatsen waar deze zich zou kunnen opgehoopt hebben.

De gekende automatische ontluchters bieden ook geen afdoende oplossing.

Vaak wordt er pas ingegrepen als de werking van de installatie opmerkelijk achteruit is gegaan of omdat de stroming van de vloeistof in de vloeistofleidingen of radiatoren of andere apparaten gepaard gaat met een vervelend, borrelend geluid veroorzaakt door de luchtinsluitingen.

Zulk laattijdig ingrijpen kan echter al zeer nefast zijn voor de installatie.

Bovendien zijn de bekende methodes erg omslachtig, waarbij apparaten handmatig dienen te worden ontlucht met aangepaste ontluchtingssleutels, vloeistof in de installatie dient te worden bijgevuld, waarbij het voor een persoon die deze handelingen uitvoert doorgaans niet echt duidelijk is of met de uitgevoerde procedure op een adequate manier de luchtinsluitingen in de installatie effectief zijn verwijderd.

De huidige uitvinding heeft dan ook als doel een oplossing te bieden aan één of meer van de voornoemde en/of andere problemen.

Meer bepaald is het een doel van de uitvinding een werkwijze te bekomen die toelaat op automatische wijze de aanwezigheid van luchtinsluitingen of luchtbellen in een systeem te detecteren.

Nog een doel van de uitvinding bestaat erin bij detectie van luchtinsluitingen in het systeem automatisch een actie te ondernemen, die erin kan bestaan een verwittiging of alarm te genereren of effectief in het systeem in te grijpen bijvoorbeeld door de installatie stil te leggen of door op automatische wijze de aanwezige luchtinsluitingen te verwijderen.

Hiertoe betreft de huidige uitvinding een werkwijze voor het automatisch detecteren van luchtbellen of luchtinsluitingen in een systeem waarin een vloeistof tijdens het gebruik ervan wordt rondgepompt met behulp van een circulatiepomp, waarbij zulk systeem voorzien is van een gesloten kring gevormd door vloeistofleidingen en/of apparaten waardoor de vloeistof kan stromen en waarbij op de gesloten kring een expansievat is aangesloten voor het opvangen van volumeveranderingen van de vloeistof en waarbij de werkwijze er minstens in bestaat: - op regelmatige tijdstippen de druk ter plaatse van het expansievat op te meten; bij het optreden van een drukwij ziging aan het expansievat een analyse te maken die erin bestaat na te gaan of één of meerdere parameters van het systeem die verband houden met één of meerdere gemeten drukwijzigingen binnen grenzen liggen die overeenstemmen met een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem; en, - een output te genereren in functie van de gemaakte analyse.

Een groot voordeel van een werkwijze volgens de uitvinding bestaat erin dat op een zeer eenvoudige wijze een indicatie kan worden bekomen over het al dan niet aanwezig zijn van luchtinsluitingen of luchtbellen in het systeem.

Immers, volgens een werkwijze overeenkomstig de uitvinding is het mogelijk luchtinsluitingen in het systeem op te sporen door op geregelde tijdstippen de druk aan het expansievat van het systeem op te meten.

Inderdaad, zoals bekend is, wordt in een systeem waarvan hier sprake normaal gezien een expansievat opgenomen teneinde een gedefinieerd drukbehoud te kunnen garanderen en bovendien volumeveranderingen van de vloeistof aanwezig in het systeem, bijvoorbeeld ten gevolge van een afkoeling of opwarming van de vloeistof, te kunnen opvangen.

Dit is nodig aangezien vloeistoffen in tegenstelling tot gassen onsamendrukbaar zijn, waardoor het bijvoorbeeld onmogelijk is het volume van de vloeistof bij stijgende temperatuur constant te houden door de vloeistof samen te drukken, wat wel mogelijk is bij een gas.

Zulk expansievat is essentieel een doorgaans metalen vat met constant volume dat is aangesloten op de vloeistofleidingen van het systeem en waarbij de vloeistof in het expansievat is gescheiden van een gasfase door middel van een flexibel membraan.

Aldus kan bij een volumeverandering van de vloeistof in het systeem vloeistof in of uit het expansievat vloeien, waarbij gelijktijdig een vervorming van het membraan optreedt.

Kenmerkend aan zulke installatie met een expansievat is dat de druk in de vloeistof gelijk is aan de druk in de gasfase, en dit zowel in de statische toestand van het systeem, als wanneer de circulatiepomp wordt opgestart en er vloeistof wordt rondgepompt doorheen het systeem.

In het jargon wordt er dan ook gesteld dat het expansievat het "nulpunt" van de installatie vastlegt, waarmee bedoeld wordt dat het expansievat bepaalt welke de druk is in de vloeistofleiding waarop ze is aangesloten, waarbij deze druk in het "nulpunt" uiteraard niet "nul" is.

De drukken op andere plaatsen in het systeem kunnen dan bepaald worden vertrekkende van de druk in het nulpunt en rekening houdende met de opvoerhoogte van de circulatiepomp enerzijds (pompcurve) en de drukverliezen in de installatie anderzijds (leidingweerstandcurve)

Bijvoorbeeld zullen bij een stroming van de vloeistof doorheen een buis met een zekere diameter en met een zekere snelheid of debiet door wrijving zogenaamde ladingsverliezen optreden, die naargelang de vorm van de buis recht of gebogen is nog sterk kunnen verschillen.

Kortom per meter afgelegde weg in de buis daalt de druk in de buis op een berekenbare manier, zodat de druk op elke willekeurige afstand van het nulpunt op basis van de kennis van de ladingsverliezen kan bepaald worden.

Aldus kan men de drukverliezen eigen aan de installatie in kaart brengen in een zogenaamde leidingweerstandcurve.

Op gelijkaardige wijze is het mogelijk de druk voor en na de circulatiepomp te bepalen in functie van de gerealiseerde opvoerdruk, gekenmerkt door de curve van de pomp die de relatie vastlegt tussen geleverd debiet en geleverde opvoerhoogte.

De druk in het "nulpunt" kan enigszins verschuiven omwille van de expansie respectievelijk contractie van de vloeistof in het systeem bij opwarming respectievelijk afkoeling, aangezien dit gepaard gaat met respectievelijk een volumevermindering of een volumevermeerdering van de gasfase met respectievelijk een drukstijging en een drukdaling tot gevolg.

Het is evenwel duidelijk dat zulke volumewijziging van de vloeistof in het systeem door koeling of opwarming verre van instantaan gebeurt en redelijk veel tijd vergt.

Hetzelfde geldt voor een wijziging van het aanwezige volume aan vloeistof in het systeem omwille van kleinere lekken in het systeem.

Het voorgaande is waar voor zover de vloeistofleidingen en apparaten van het systeem correct gevuld zijn met vloeistof.

Anderzijds, wanneer er luchtbellen of luchtinsluitingen in het systeem aanwezig zijn, dan zullen er bij het opstarten of stopzetten van het systeem door het activeren of deactiveren van de circulatiepomp sterk fluctuerende drukwijzigingen voorkomen in de vloeistofleidingen en meer bepaald ook ter plaatse van het "nulpunt" aan het expansievat.

De reden hiervoor is dat de luchtinsluitsels en luchtbellen in het systeem samendrukbare of expandeerbare gedeelten vormen in de leidingen en apparaten van het systeem, waardoor het in beweging brengen van de vloeistof of het stopzetten van de beweging van de vloeistof gepaard gaat met overgangsverschijnselen die sterk verschillen met een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem.

Bijgevolg kan er volgens de uitvinding door metingen te verrichten van de druk ter plaatse van het "nulpunt" of dus aan het expansievat op correcte wijze worden gedetecteerd of er al dan niet luchtbellen of luchtinsluitingen in het systeem aanwezig zijn.

Hierbij volstaat het bij detectie van een drukwijziging aan het expansievat een analyse te verrichten.

Immers, zoals werd aangetoond, verandert in normale omstandigheden, meer bepaald in omstandigheden waarbij de leidingen en apparaten van het systeem correct gevuld zijn, de druk aan het "nulpunt" niet of nauwelijks, noch in de statische toestand van het systeem, noch bij een normale werking ervan en als de druk wijzigt, gebeurt dit zeer langzaam onder invloed van opwarming of afkoeling.

Aldus kan er geconcludeerd worden dat zolang er geen of slechts langzame drukwijziging aan het "nulpunt" optreedt er geen probleem met luchtinsluitingen of luchtbellen in het systeem aanwezig is.

Anderzijds, in het geval wél een drukwij ziging aan het nulpunt wordt waargenomen, dan is er mogelijks iets aan de hand, maar niet noodzakelijk.

Om uitsluitsel te geven of de gemeten drukwijziging of drukwijzigingen, enerzijds, te wijten zijn aan luchtbellen of luchtinsluitingen in het geval van een niet normaal gevulde werkingstoestand van het systeem of anderzijds overeenstemmen met drukwijzigingen ten gevolge van een opwarming of afkoeling van de vloeistof in het systeem in het geval van een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem, wordt volgens de uitvinding bij de analyse rekening gehouden met parameters van het systeem die verband houden met zulke drukwijzigingen ter plaatse van het expansievat.

Volgens de uitvinding kunnen zulke parameters van het systeem die betrokken zijn bij de analysestap bijvoorbeeld één of meerdere van de volgende parameters zijn: - de grootte of amplitude van één of meerdere gemeten drukwij zigingen; - de grootte of amplitude van één of meerdere gemeten drukwijzigingen gedeeld door de tijd die is verstreken tussen opeenvolgende metingen van een drukwijziging; een gemeten temperatuur wijziging van de vloeistof; en/of, - een werkingstoestand van de circulatiepomp.

Deze opsomming is niet limitatief en vele andere parameters die verband houden met een drukwijziging ter plaatse van het expansievat kunnen volgens de uitvinding eveneens in rekening worden gebracht bij het interpreteren van een gemeten drukwijziging of drukwijzigingen aan het "nulpunt".

De praktijk wijst uit op welke wijze zulke parameters best in rekening worden gebracht en dit kan van systeem tot systeem verschillen.

In een mogelijke uitvoeringsvorm kan de analysestap van de werkwijze volgens de uitvinding erin bestaan na te gaan of de grootte van de gemeten drukwijziging binnen zekere grenzen overeenstemt met een gemeten temperatuurwijziging van de vloeistof in het systeem om aldus te besluiten of het systeem zich bevindt in een normaal gevulde werkingstoestand, dan wel in een toestand waarbij er luchtinsluitingen aanwezig zijn.

In een andere mogelijke uitvoeringsvorm kan de analysestap van de werkwijze volgens de uitvinding erin bestaan het verloop in functie van de tijd van opeenvolgende drukwijzigingen aan het expansievat in beschouwing te nemen.

Aldus kan bijvoorbeeld de grilligheid van dit verloop of juist het gebrek van een onregelmatig patroon in dit verloop als determinerende parameter worden gebruikt voor het maken van een besluit omtrent de aanwezigheid van luchtinsluitingen in het systeem.

Het is duidelijk dat zulke werkwijze volgens de uitvinding toelaat met eenvoudige middelen en op automatische wijze reeds in een zeer vroeg stadium luchtinsluitingen of luchtbellen in een systeem te detecteren.

Bij een voorkeurdragende werkwijze volgens de uitvinding bevat de werkwijze de stap een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem te definiëren door vast te leggen binnen welke grenzen bepaalde parameters van het systeem mogen variëren, waarbij deze parameters verband houden met drukwijziging aan het expansievat bij afwezigheid of bij een aanvaardbare hoeveelheid van luchtbellen of luchtinsluitsels in het systeem, waarbij zulke drukwijziging kan optreden omwille van een vergroting of verkleining van het vloeistofvolume in het systeem bij een temperatuurswijziging en/of door toevoeging of verlies van vloeistof in het systeem door bijvulling of lekkage.

Het spreekt voor zich dat het correct definiëren of vastleggen van de grenzen binnen de welke de opgevolgde parameters van het systeem die verband houden met een drukwijziging aan het expansievat mogen variëren om nog steeds te kunnen spreken van een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem.

Bij voorkeur wordt hierbij voornamelijk gefocused op parameters van het systeem die een zeer duidelijk verschillende verloop vertonen naargelang het systeem correct gevuld is met vloeistof, dan wel luchtinsluitingen of luchtbellen bevat.

Aldus wordt de gevoeligheid van de werkwijze voor het detecteren van luchtinsluitingen en luchtbellen in het systeem sterk opgedreven.

Volgens nog een voorkeurdragende werkwijze overeenkomstig de uitvinding wordt bij het optreden van een drukwijziging aan het expansievat gelijktijdig een werkingstoestand van de circulatiepomp vastgesteld, die één of meerdere van de volgende werkingstoestanden kan zijn: - het opstarten van de circulatiepomp; - het stopzetten van de circulatiepomp; - een stilstand van de circulatiepomp; en/of, - een werking van de circulatiepomp aan normaal regime of nominaal vermogen.

De werkingstoestand van de circulatiepomp is een belangrijke parameter die mee in de analysestap kan worden betrokken en het bepalen van de werkingstoestand van de circulatiepomp kan bijvoorbeeld eenvoudig gebeuren door het verloop van de elektrische stroom van een aandrijvende elektromotor van de circulatiepomp op te meten.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een detector voor het detecteren van luchtbellen of luchtinsluitingen in een systeem waarin een vloeistof tijdens het gebruik ervan wordt rondgepompt met behulp van een circulatiepomp, waarbij zulk systeem voorzien is van een gesloten kring gevormd door vloeistofleidingen en/of apparaten waardoor de vloeistof kan stromen en waarbij op de gesloten kring een expansievat is aangesloten voor het opvangen van volumeveranderingen van de vloeistof.

Kenmerkend aan zulke detector volgens de uitvinding is het feit dat de detector minstens de volgende elementen bevat; - een drukopnemer waarmee de druk ter plaatse van het expansievat op regelmatige tijdstippen kan worden opgemeten; comparatormiddelen voor het detecteren van een drukwijziging aan het expansievat gemeten met de drukopnemer; - determineringsmiddelen voor het bepalen van parameters van het systeem die verband houden met een drukwijziging of drukwijzigingen aan het expansievat; - analysemiddelen die geactiveerd worden bij detectie van een drukwijziging door de comparatormiddelen en waarmee kan worden nagegaan of de met de determineringsmiddelen bepaalde parameters binnen grenzen liggen die overeenstemmen met een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem; en, - uitvoermiddelen voor het genereren van een uitvoer naar een gebruiker in functie van de gemaakte analyse.

Met een detector volgens de uitvinding kunnen luchtbellen en luchtinsluitingen in een systeem automatisch worden gedetecteerd volgens een werkwijze die hiervoor reeds werd beschreven en de voordelen van zulke detector zijn dan ook van dezelfde aard, namelijk dat een detectie van luchtbellen in het systeem permanent en automatisch kan gebeuren en geen menselijk ingrijpen vereist, waardoor abnormale werkingstoestanden vroegtijdig kunnen worden geïdentificeerd, zodat schade aan het systeem of een inefficiënte werking ervan kan worden vermeden.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een installatie die een detector volgens de uitvinding bevat, zoals hiervoor beschreven.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een werkwijze en een detector volgens de uitvinding voor het detecteren van luchtbellen of luchtinsluitingen in een systeem, evenals een installatie volgens de uitvinding die zulke detector bevat, beschreven, met verwijzing naar bijgaande figuren, waarin: figuur 1 schematisch een mogelijke installatie weergeeft waarop de uitvinding kan worden toegepast, meer bepaald in een statische toestand van de installatie, waarbij het drukverloop over de verschillende delen van de installatie eveneens is weergegeven; figuur 2 schematisch dezelfde installatie weergeeft ditmaal tijdens de werking ervan, waarbij het drukverloop over de verschillende delen van de installatie eveneens zijn weergegeven in het geval waarbij de installatie op een normale manier is gevuld met vloeistof; figuur 3 schematisch een mogelijke uitvoeringsvorm van een installatie volgens de uitvinding weergeeft die tevens voorzien is van een detector volgens de uitvinding; en, figuur 4 uitvergroot en schematisch een mogelijke uitvoeringsvorm weergeeft van de detector en enkele gedeelten van de installatie uit figuur 3.

De in figuur 1 geïllustreerde installatie 1 is een verwarmingsinstallatie 1 dat een systeem 2 vormt waarin een vloeistof, doorgaans water, tijdens het gebruik ervan wordt rondgepompt met behulp van een circulatiepomp 3.

De installatie 1 is voorzien van een gesloten kring 4 gevormd door vloeistofleidingen 5 en apparaten 6 waardoor de vloeistof kan stromen.

Uiteraard kan in andere gevallen zulk systeem 2 meerdere gesloten kringen 4 bevatten.

Meer bepaald bevat de gesloten kring 4 weergegeven in figuur 1 apparaten 6 in een configuratie die zeer gebruikelijk is, waarbij stroomafwaarts, na de circulatiepomp 3 eerst een ketel 7 in de kring 4 is opgenomen waarmee de vloeistof kan worden opgewarmd en waarbij na de ketel 7 in de vloeistof leidingen 5 verder warmte afgevende apparaten zoals radiatoren kunnen worden opgenomen, die in de figuren 1 en 2 niet verder in detail zijn weergegeven.

Stroomopwaarts, vóór de circulât iepomp 3, is er op de gesloten kring 4 voorts nog een expansievat 8 aangesloten voor het opvangen van volumeveranderingen van de vloeistof in de vloeistofleidingen 5 en/of apparaten 6, bijvoorbeeld ten gevolge van een temperatuurstijging of een temperatuurdaling van de vloeistof.

Bij voorkeur wordt inderdaad het expansievat 8 opgesteld aan de zuigzijde van de circulatiepomp 3, omdat aldus een minimale druk aan de zuigzijde wordt verzekerd, zodat pompcavitatie kan worden vermeden.

Het expansievat 8 bevat een membraan 9 dat de vloeistof fase van een gas 10 scheidt.

Zulk membraan 9 is doorgaans niet bestand tegen al te hoge temperaturen en daarom wordt het expansievat 8 ook bij voorkeur aangesloten op een retourleiding 11 die naar de ketel 7 leidt, aangezien daar de vloeistoftemperatuur het laagst is.

Aldus kan de levensduur van het membraan 9 worden verlengd.

Andere configuraties zijn volgens de uitvinding echter niet uitgesloten en kunnen verwezenlijkt worden met inachtneming van de verschillende voornoemde en eventuele andere principes.

In het geval van de figuren 1 en 2 zijn er gedeelten 12 tot 16 van de vloeistof leidingen 5 die horizontaal zijn opgesteld en gedeelten 17 en 18 die zich uitstrekken in een verticale richting.

De gedeelten 17 en 18 hebben een lengte H en strekken zich uit aan weerszijden van het gedeelte 15 dat zich horizontaal uitstrekt over een lengte D op een hoogte H boven de andere horizontale gedeelten 12, 13, 14 en 16.

De andere horizontale gedeelten 12, 13, 14 en 16 hebben respectievelijk een lengte A, B, C en B.

Het bovenste gedeelte van figuur 1 is een schematische weergave 19 van het drukverloop in het systeem 2 wanneer de circulatiepomp 3 niet geactiveerd is.

In deze statische situatie heerst er in de horizontale gedeelten een druk P die groter is dan de druk Q in het horizontaal gedeelte 15 dat op een hoogte H is gelegen.

Stel dat initieel in het gedeelte 10 van het expansievat 8 dat gevuld is met een bepaald gas een bepaalde begindruk heerst dan is de druk P gelijk aan deze begindruk vermeerderd met de hydrostatische druk van een vloeistofkolom met hoogte H.

Andersom is de druk Q in het hoger gelegen horizontaal gedeelte gelijk aan de druk P verminderd met de hydrostatische druk van de vloeistofkolom met hoogte H.

In figuur 2 is de installatie 1 opnieuw weergegeven, ditmaal echter na het opstarten van de circulatiepomp 3

Door de arbeid geleverd door de circulatiepomp 3 aan de vloeistof wordt de druk R in de vloeistof aan de zuigzijde opgedreven tot een druk S aan de perszijde van de circulatiepomp 3.

In de resterende gedeelten van de gesloten kring 4 daalt deze vloeistofdruk langzaam aan door ladingsverliezen in de ketel 7 en in de vloeistof leidingen 5 en eventuele andere apparaten 6 zoals radiatoren en dergelijke meer tot de druk opnieuw gedaald is vanaf de druk S aan de perszijde van de circulatiepomp 3 tot een druk R aan de zuigzijde van de circulatiepomp 3.

Het is echter essentieel te begrijpen dat er in de vloeistofleiding 11 of 12 waarop het expansievat 8 is aangesloten, ter plaatse van dit expansievat 8 een druk P heerst die in normale omstandigheden waarbij het systeem goed gevuld is met vloeistof exact dezelfde druk P is als het geval was in de statische toestand van het systeem 2.

Om deze reden wordt er gesteld dat het expansievat 8 het "nulpunt" P van het systeem vastlegt.

Nadat de circulatiepomp 3 enige tijd heeft gefunctioneerd en de vloeistof in de ketel 7 stilaan opgewarmd geraakt, ondergaat de vloeistof een expansie en zal de druk in het gedeelte 10 van het expansievat 8 enigszins toenemen, zodat het "nulpunt" enigszins zal verschuiven.

Dit is echter een verschijnsel dat redelijk traag plaats heeft en dat gemakkelijk kan worden herkend door de temperatuurtoename in de vloeistof op te volgen, evenals de grootte van de druktoename aan het expansievat 8.

Een gelijkaardige toestand kan ontstaan wanneer het systeem 2 wordt bijgevuld met vloeistof, waarbij opnieuw een druktoename in het expansievat 8 plaats heeft, die evenwel opnieuw veel trager ontwikkelt dan het geval is bij het opstarten van de circulatiepomp 3 wanneer er luchtinsluitingen in het systeem 2 aanwezig zijn.

In het geval er in het systeem 2 luchtinsluitingen of luchtbellen bevinden, zal er bij het opstarten van de circulatiepomp een overgangsverschijnsel plaats hebben, waarbij de druk aan het expansievat 8 sterk en snel kan variëren, op een wijze die alleszins totaal afwijkt van de normale druktoename die wordt waargenomen bij een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem 2.

Het is op dit principe dat een werkwijze en een detector volgens de uitvinding functioneren.

In figuur 3 is een installatie 20 volgens de uitvinding weergegeven, die grotendeels hetzelfde is als in de voorgaande figuren aangezien het opnieuw een verwarmingsinstallatie 20 betreft die gevormd wordt door een systeem 2 waarin een vloeistof wordt rondgepompt in een gesloten kring 4 door middel van een circulatiepomp 3.

In de gesloten kring 4 zijn apparaten 6 opgenomen, meer bepaald een expansievat 8, een ketel 7 en enkele radiatoren 21, evenals enkele afsluitkleppen 22.

Typisch aan de installatie 20 volgens de uitvinding is dat ze voorzien is van een detector 23 volgens de uitvinding die voorzien is van sensoren en kabels of leidingen 24 waarmee de detector 23 met het systeem 2 is verbonden.

Een mogelijke uitvoeringsvorm van zulke detector 23 volgens de uitvinding is meer in detail geïllustreerd in figuur 4.

De detector 23 is uiteraard bedoeld voor het automatisch detecteren van de aanwezigheid van luchtbellen of luchtinsluitingen in het systeem 2.

De detector 23 voert hierbij op automatische wijze een werkwijze volgens de uitvinding uit en daartoe is de detector 23 voorzien van een aantal elementen.

Eerst en vooral is de detector 23 voorzien van een drukopnemer 25 waarmee de druk P ter plaatse van het expansievat 8 op regelmatige tijdstippen, bijvoorbeeld elke seconde, kan worden opgemeten.

De drukopnemer 25 kan bijvoorbeeld een elektronische drukopnemer 25 zijn die tevens een elektronisch geheugen 26 bevat voor het opslaan van meerdere meetresultaten opgemeten met de drukopnemer 25.

De detector 23 bevat voorts comparatormiddelen 27 voor het detecteren van een drukwijziging aan het expansievat 8 gemeten met de drukopnemer 25.

Hierbij zijn de comparatormiddelen 27 verbonden met de drukopnemer 25, zodanig dat meerdere opeenvolgende metingen opgemeten door de drukopnemer 25 met elkaar kunnen vergeleken worden.

Typisch zullen de comparatormiddelen 27 bestaan uit een elektronische schakeling en verbindingselementen 28 die zulks mogelijk maken.

De detector 23 bevat voorts determineringsmiddelen 29 voor het bepalen van parameters van het systeem 2 die verband houden met een wijziging van de druk P aan het expansievat 8 .

Zulke determineringsmiddelen 29 kunnen op zeer uiteenlopende manieren worden uitgevoerd in functie van de paramaters van het systeem 2 die dienen te worden opgevolgd.

In het getoonde voorbeeld worden de determineringsmiddelen 29 bijvoorbeeld gevormd door een elektronische schakeling die voorzien is van een aantal ingangen 30 tot 34 die kunnen aangesloten worden op sensoren en dergelijke meer.

Zo is er een sensor 30 waarmee de werkingstoestand van de circulâtiepomp 3, hetzij de opstart of het stopzetten ervan, hetzij de normale werking ervan of de stilstand ervan, kan worden opgemeten.

Voorts is in het geval van figuur 4 een sensor 31 voorzien waarmee de temperatuur in de vloeistof kan worden opgemeten.

Andere ingangen 32 tot 34 kunnen bijvoorbeeld verbonden zijn met een klok, een ander apparaat 6 in het systeem 2, zoals de ketel 7 of een radiator 12 of afsluitklep 22 en dergelijke meer.

In andere gedeelten van de determineringsmiddelen 29 kan bijvoorbeeld simpelweg een berekening worden gemaakt.

Het doel van de determineringsmiddelen 29 bestaat erin parameters van het systeem te bepalen die bij een wijziging van de druk P aan het expansievat 8 een indicatie kunnen geven omtrent het feit of deze drukwijziging te wijten is aan een normale volumeverandering van de vloeistof in het systeem 2 of moet toegewezen worden aan luchtinsluitingen en luchtbellen in het systeem 2.

De detector 23 is verder nog voorzien van analysemiddelen 35 die geactiveerd worden bij detectie van een drukwijziging door de comparatormiddelen 27.

Met de analysemiddelen 35 kan worden nagegaan of de met de determineringsmiddelen 29 bepaalde parameters binnen grenzen liggen die overeenstemmen met een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem 2.

De analysestap kan er bijvoorbeeld in bestaan na te gaan of de grootte van een gemeten drukwijziging aan het expansievat 8 een bepaalde grenswaarde overstijgt.

In een ander geval of in combinatie met het voorgaande kan tijdens de analysestap worden geverifieerd of de grootte of amplitude van één of meerdere gemeten drukwijzigingen aan het expansievat 8 gedeeld door de tijd die is verstreken tussen opeenvolgende metingen van een drukwijziging aan de het expansievat 8 een bepaalde grenswaarde overstijgt.

In nog andere gevallen kan de werkingstoestand van de circulatiepomp 3 of het gemeten temperatuurverschil in de vloeistof mee in rekening worden gebracht.

De mogelijkheden zijn zeer verscheiden en kunnen naargelang een meer of minder gesofisticeerde detector 23 wordt ontwikkeld heel erg uiteenlopen.

In de meer ingewikkelde uitvoeringsvormen van een detector 23 volgens de uitvinding kunnen meerdere metingen van een drukwijziging ter plaatse van het expansievat 8 worden betrokken in de analysestap.

Ook is het mogelijk een signaal op te meten van de druk aan het expansievat 8, waarbij technieken van signaalverwerking worden toegepast om het gemeten signaal te ontleden en om de voornoemde parameters voor de analysestap te berekenen of te bepalen.

Bijvoorbeeld kan zulke signaalverwerking erin bestaan het gemeten signaal te ontbinden in zijn frequentiecomponenten en deze te vergelijken met wat bekend is over een signaal dat overeenkomst met een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem 2.

De detector 23 is verder nog uitgerust met uitvoermiddelen 3 6 voor het genereren van een uitvoer naar een gebruiker in functie van de gemaakte analyse met de analysemiddelen 35.

In het getoonde voorbeeld geven de uitvoermiddelen 36 input aan een alarminstallatie 37 voor het genereren van een alarm bij detectie van luchtbellen of luchtinsluitingen in het systeem 2.

Tevens is een monitor 38 voorzien waarop de resultaten van de gemaakte analyses kunnen worden getoond.

Hierbij kan bijvoorbeeld op basis van de opgemeten parameters een indicatie of schatting gegeven worden van de grootte van het probleem, bijvoorbeeld een schatting van het volume van de aanwezige luchtinsluitingen op basis van de grootte van de amplitude van een gemeten drukwijziging aan het expansievat 8.

Het genereren van een output met de uitvoermiddelen 36 kan er ook in bestaan automatisch in te grijpen op het systeem 2, bijvoorbeeld door het systeem 2 automatisch stil te leggen.

Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door via een uitgang 39 van de uitvoermiddelen 36 de elektrische voeding van de circulatiepomp 3 stil te leggen en/of een afsluitklep 22 af te sluiten en dergelijke meer.

In een andere uitvoeringsvorm kan bijvoorbeeld rechtstreeks op het systeem 2 worden ingegrepen door het systeem 2 automatisch te ontluchten.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en aan de hand van de figuren geïllustreerde uitvoeringsvormen van een werkwijze volgens de uitvinding, doch zulke werkwijze kan op andere manieren worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

De uitvinding is eveneens geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en aan de hand van de figuren geïllustreerde uitvoeringsvormen van een installatie 20 en detector 23 volgens de uitvinding, doch zulke installatie 20 en zulke detector 23 kunnen op andere manieren worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (15)

1. Conclusies

   1. Werkwijze voor het detecteren van luchtbellen of luchtinsluitingen in een systeem (2) waarin een vloeistof tijdens het gebruik ervan wordt rondgepompt met behulp van een circulatiepomp (3) , waarbij zulk systeem (2) voorzien is van een gesloten kring (4) gevormd door vloeistofleidingen (5) en/of apparaten (6) waardoor de vloeistof kan stromen en waarbij op de gesloten kring (4) een expansievat (8) is aangesloten voor het opvangen van volumeveranderingen van de vloeistof, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze een automatische werkwijze is die er minstens in bestaat: - op regelmatige tijdstippen de druk (P) ter plaatse van het expansievat (8) op te meten; - bij het optreden van een drukwij ziging aan het expansievat (8) een analyse te maken die erin bestaat na te gaan of één of meerdere parameters van het systeem (2) die verband houden met één of meerdere gemeten drukwijzigingen binnen grenzen liggen die overeenstemmen met een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem (2); en, - een output te genereren in functie van de gemaakte analyse.
2. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze de stap bevat een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem (2) te definiëren door vast te leggen binnen welke grenzen bepaalde parameters van het systeem (2) mogen variëren, waarbij deze parameters verband houden met drukwijziging aan het expansievat (8) bij afwezigheid of bij een aanvaardbare hoeveelheid van luchtbellen of luchtinsluitsels in het systeem (2), waarbij zulke drukwijziging kan optreden omwille van een vergroting of verkleining van het vloeistofvolume in het systeem (2) bij een temperatuur wijziging en/of door toevoeging of verlies van vloeistof in het systeem (2) door bijvullen of lekkage.
3. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat bij het optreden van een drukwijziging aan het expansievat (8) gelijktijdig een werkingstoestand van de circulatiepomp (3) wordt vastgesteld, die één of meerdere van de volgende werkingstoestanden kan zijn: het opstarten van de circulatiepomp (3); het stopzetten van de circulatiepomp (3) ; stilstand van de circulatiepomp (3) ; en/of, werking van de circulatiepomp (3) aan normaal regime of nominaal vermogen.
4. 4. Werkwijze volgens één of meerdere van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de parameters van het systeem (2) die betrokken zijn bij de analysestap één of meerdere van de volgende parameters zijn: - de grootte of amplitude van één of meerdere gemeten drukwij zigingen; - de grootte of amplitude van één of meerdere gemeten drukwij zigingen gedeeld door de tijd die is verstreken tussen opeenvolgende metingen van een drukwij ziging; - een gemeten temperatuur wijziging van de vloeistof; en/of, - een werkingstoestand van de circulatiepomp (3).
5. 5. Werkwijze volgens één of meerdere van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat tijdens de analysestap wordt nagegaan of de grootte van een gemeten drukwijziging een bepaalde grenswaarde overstij gt.
6. 6. Werkwijze volgens één of meerdere van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de grootte of amplitude van één of meerdere gemeten drukwijzigingen gedeeld door de tijd die is verstreken tussen opeenvolgende metingen van een drukwijziging een bepaalde grenswaarde overstijgt.
7. 7. Werkwijze volgens één of meerdere van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat meerdere metingen van een drukwijziging ter plaatse van het expansievat (8) worden betrokken in de analysestap.
8. 8. Werkwijze volgens één of meerdere van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat een signaal wordt opgemeten van de druk (P) aan het expansievat (8), waarbij technieken van signaalverwerking worden toegepast om het gemeten signaal te ontleden en om de voornoemde parameters voor de analysestap te berekenen of te bepalen.
9. 9. Werkwijze volgens één of meerdere van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de signaalverwerking erin bestaat het gemeten signaal te ontbinden in zijn frequentiecomponenten.
10. 10. Werkwijze volgens één of meerdere van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat, in het geval waarbij de gemeten drukwijziging of drukwijzigingen aan het expansievat (8) niet overeenstemt met een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem (2), het genereren van een output bestaat uit één of meerdere van de volgende mogelijkheden: het genereren van een alarm; het ingrijpen in het systeem (2) door deze automatisch te ontluchten; het ingrijpen in het systeem (2) door deze automatisch stil te leggen.
11. 11. Werkwijze volgens één of meerdere van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het genereren van een output erin bestaat op een monitor (38) of scherm een indicatie te genereren naar een gebruiker omtrent de gemaakte analyse.
12. 12. Werkwijze volgens één of meerdere van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het systeem (2) waarop de werkwijze wordt toegepast gevormd wordt door een installatie (1) die één van de volgende is of een combinatie daarvan: een verwarmingsinstallatie (1); een koelinstallatie; en, - een HVAC installatie.
13. 13. Een detector (23) voor het automatisch detecteren van luchtbellen of luchtinsluitingen in een systeem (2) waarin een vloeistof tijdens het gebruik ervan wordt rondgepompt met behulp van een circulatiepomp (3) , waarbij zulk systeem (2) voorzien is van een gesloten kring (4) gevormd door vloeistof leidingen (5) en/of apparaten (6) waardoor de vloeistof kan stromen en waarbij op de gesloten kring (4) een expansievat (8) is aangesloten voor het opvangen van volumeveranderingen van de vloeistof, daardoor gekenmerkt dat de detector (23) minstens de volgende elementen bevat; een drukopnemer (25) waarmee de druk (P) ter plaatse van het expansievat (8) op regelmatige tijdstippen kan worden opgemeten; - comparatormiddelen (27) voor het detecteren van een drukwijziging aan het expansievat (8) gemeten met de drukopnemer (25); - determineringsmiddelen (29) voor het bepalen van parameters van het systeem (2) die verband houden met een drukwijziging of drukwijzigingen aan het expansievat (8); analysemiddelen (35) die geactiveerd worden bij detectie van een drukwijziging door de comparatormiddelen (27) en waarmee kan worden nagegaan of de met de determineringsmiddelen (29) bepaalde parameters binnen grenzen liggen die overeenstemmen met een normaal gevulde werkingstoestand van het systeem (2) ; en, uitvoermiddelen (36) voor het genereren van een uitvoer naar een gebruiker in functie van de gemaakte analyse.
14. 14. Een detector (23) volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat de determineringsmiddelen (29) meetapparatuur bevatten die toelaat één of meerdere van de volgende parameters van het systeem op te meten en te registreren: - de grootte of amplitude van één of meerdere gemeten drukwijzigingen; - de grootte of amplitude van één of meerdere gemeten drukwij zigingen gedeeld door de tijd die is verstreken tussen opeenvolgende metingen van een drukwij ziging; - een gemeten temperatuur wijziging van de vloeistof; en/of, - een werkingstoestand van de circulatiepomp (3).
15. 15. Een installatie (1), daardoor gekenmerkt dat ze minstens een detector (23) volgens conclusie 13 of 14 bevat.