Die Erfindung bezieht sich auf eine kompakte Armatureneinheit und auf einen Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter, die zusammen eine modular aufgebaute Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung bilden. Eine derartige Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 29 510 126 U1 und aus dem deutschen Patent DE 19 705 741 C1 bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bekannte Vorrichtung unter weitgehender Beibehaltung ihrer bewährten Funktionen konstruktiv so zu verbessern, dass eine Serienfertigung der Vorrichtung möglich wird und dass gleichzeitig eine einfache Entkalkung bzw. Entschlammung des Flüssigkeitskreislaufsystems möglich wird.
Diese Aufgabe wird durch eine modular aufgebaute Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Gemäss der Erfindung wandelt ein Permanent-magnet, der am zweckmässigsten in der Einlaufleitung der Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung angebracht ist, nadelförmige Kalkpartikel in flockenförmige Kalkkristalle um. Diese flockenförmigen Kalkkristalle reichern sich im Flüssigkeitskreislaufsystem an. Im Verlauf der Druckentspannung, die in der erfindungsgemässen Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung abläuft, wandeln sich die flockenförmigen Kalkkristalle in einem zweiten Schritt in amorphen, sandförmigen Kalk um. Dieser sandförmige Kalk kann durch die erfindungsgemässe Reinigungsöffnung leicht entfernt werden.
Eine der Armaturen in der kompakten Armatureneinheit ist ein Entspannungsventil, durch welches Flüssigkeit aus einer unter dem Betriebsdruck stehenden Zirkulationsleitung in den Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter strömt. An dieser Stelle kann ein Überströmventil verwendet werden, das rein mechanisch unter der Wirkung der Druckdifferenz öffnet. Die Druckdifferenz beträgt beispielsweise 0,2 bar. Ein zusätzlicher Hubmagnet zur Öffnung des Differenzdruckventils durch die elektronische Steuerung ist also nicht unbedingt erforderlich. Durch das Weglassen eines Hubmagneten und der entsprechenden elektronischen Ansteuerung vereinfacht sich die kompakte Armatureneinheit, ohne dass ein Funktionsverlust eintritt.
Die erfindungsgemässe Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung weist eine Frischwassernachspeisung auf, um Flüssigkeitsverluste auszugleichen. Auch dieses Frischwasser kann kalkhaltig sein. Um einen Eintrag von Kalk in das Flüssigkeitskreislaufsystem zu vermeiden, empfiehlt die deutsche VDI-Richtlinie 2035 eine Enthärtung, d.h. eine thermische Entkalkung des Frischwassers. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht eine solche Teilentsalzung aufgrund der Druckentspannung. Der im Bodenbereich abgelagerte Kalk- und Oxidschlamm kann leicht entnommen bzw. abgesaugt werden.
Zweckmässige Ausgestaltungen dieser Neukonstruktion sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Heizungsanlagen älteren Typs sind häufig mit drei separaten Zusatzgeräten ausgerüstet, nämlich einem Druckhaltegerät mit Ausdehnungsbehälter, einem Entgasungsgerät und einem Nachspeisegerät.
Die Montage der Geräte, die Inbetriebnahme und erforderliche Wartung werden in diesem Fall jeweils separat vorgenommen.
Seit einigen Jahren sind Kombinationsgeräte bekannt geworden, welche die Funktion der Druckhaltung, Ausdehnung, Entgasung des Flüssigkeitskreislaufsystems und Nachspeisung von Frischwasser in einem Gerät vereinen. Zum Anschluss an das Flüssigkeitskreislaufsystem können dabei eine Zirkulationsleitung (um gashaltiges zirkulierendes Material zwecks Entgasung heranzuführen) und eine separate Ausdehnungsleitung dienen (um den statischen Druck im Flüssigkeitskreislaufsystem in seinem Nullpunkt zu erfassen). Das eingangs genannte Gebrauchsmuster DE-GM 29 510 126 zeigt ein derartiges Kombinationsgerät.
Solche Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtungen wurden in handwerklicher Einzelstückfertigung hergestellt. Zu diesem Stand der Technik gehört eine Steuerelektronik, die einen Programmablauf steuert und die eine Sammelstörmeldung für sämtliche Steuerfunktionen ausgeben kann. Die einzelnen Funktionselemente und Armaturen (Ventile, Pumpen, Rohranschlüsse, Messsensoren und Steuerelektronik) werden an den unterschiedlichsten Stellen des Ausdehnungs- und Entgasungsbehälters montiert.
Nach der Erfindung werden die Funktionselemente und Armaturen kompakt in einer Montageebene und der Permanentmagnet an einer Einlaufleitung montiert. Die erfindungsgemässe Montageebene befindet sich in unmittelbarer Nähe des Ausdehnungsbehälters. Der Ausdehnungsbehälter übernimmt und bevorratet das jenige Volumen aus dem Flüssigkeitskreislaufsystem, das zum Ausgleich von Temperatur- und Druckänderungen dient. Die Ausdehnungsmenge wird üblicherweise nach DIN für gashaltiges Wasser errechnet; die Grösse des Ausdehnungsbehälters wird entweder nach dieser Menge oder auch etwas kleiner dimensioniert, da entgastes Wasser einen kleineren Ausdehnungskoeffizienten besitzt.
Das Ausdehnungswasser im Behälter steht nicht mit der Aussenluft in Verbindung. Diese Trennung gegen den Luftsauerstoff ist Voraussetzung für einen Korrosionsschutz im Ausdehnungsbehälter und in allen Teilen des Flüssigkeitskreislaufsystems. Der Druck im Behälter ist gegenüber dem Betriebsdruck im Flüssigkeitskreislaufsystem deutlich reduziert bzw. "drucklos", jedoch nicht identisch mit dem Atmosphärendruck.
Profilgummilitzen als Lippendichtungen und Abstandshalter an den Stirnseiten eines gerollten Blechs (d.h. an den Stirnseiten der Behälterwand) gewährleisten die Dichtigkeit des druckreduzierten oder "drucklosen" Behälters auf der Bodenseite und auf der Deckelseite.
Die wasserführenden Teile (druckreduzierter Behälter, Rohre) werden isoliert (beispielsweise mit Mineralwolle und einer reflektierenden Folie); diese Ummantelung verhindert Wärmeverlust und Schwitzwasserbildung. Zu der Wärmeisolierung trägt auch eine Aussenverkleidung des Behälters bei, die durch einen hinreichenden Abstand zum Behälter ein Luftpolster zwischen Behälter und Ummantelung frei lässt.
Aufstellfüsse mit Distanzschrauben am Behälterboden nivellieren Bodenunebenheiten am Aufstellort.
In der kompakten Armatureneinheit läuft folgende Entgasung ab:
Eine Zirkulationsleitung steht gleichzeitig mit einer Ausdehnungsleitung in Verbindung; am Ende der Ausdehnungsleitung befindet sich ein Überströmventil oder Druckdifferenzventil. Auf diese Art kann gashaltiges Wärmeträgermedium in den Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter gelangen.
Wenn bei einem Ausführungsbeispiel das Überströmventil mittels eines zusätzlichen Hubmagneten geöffnet wird, fliesst das Wärmeträgermedium aus dem Flüssigkeitskreislaufsystem ab und in den Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter hinein. Dieses Überströmen wird auch durch die Druckdifferenz am Überströmventil bestimmt. Der Druck auf der Seite des Flüssigkeitskreislaufsystems ist der Gesamtdruck, der sich aus dem statischen Druck (in der Ausdehnungsleitung) und dem dynamischen Druck (Strömungsdruck) in der Verbindungsleitung zusammensetzt. Auf der druckreduzierten Seite des Überströmventils sind die verhältnismässig geringen Überdrücke und Unterdrücke wirksam, die sich im Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter einstellen. Bei einer Druckdifferenz von maximal 0,4 bar schliesst das Überströmventil wieder.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Überströmventil ohne elektrisch angesteuerten Hubmagneten bei 0,2 bar Druckdifferenz öffnen.
Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Vormontage der kompakten Armatureneinheit. Bisher wurden Armaturen, Pumpe, Elektronik und Frischwasserspeisung in handwerklicher Weise voneinander getrennt montiert. Nach Gegebenheit vor Ort und nach Bedarf wurden die einzelnen Funktionen mit Leitungen in die vorhandenen Systeme eingebunden.
Diese Montage ist teuer. Beim Betrieb können sich ferner die einzelnen Funktionen in unübersichtlicher Weise überschneiden oder stören.
Mit der Erfindung kann serienmässig eine Montageebene produziert werden, die bei der Anschlussmontage von Behälter und Armatureneinheit einfach und übersichtlich ist und die einen sicheren Betriebsablauf gewährleistet. Die serienmässige Fertigung dieser Montage ist besonders kostengünstig.
Die für Druckhaltung, Entgasung/Korrosionsschutz und Frischwassernachspeisung wesentlichen Bauelemente umfassen: eine Druckhaltepumpe, ein Differentialdruckventil oder Überströmventil, ein Manometer, einen Druckwächter mit Messstelle in der -Ausdehnungsleitung, eine Steuerelektronik, eine Zirkulationsleitung, einen Permanentmagneten, eine Ausdehnungsleitung, ein Frischwassermagnetventil sowie (in einer Nasszelle gelegen) einen Vakuumbrecher, ein Gasablassventil und einen Schwimmer mit Klappventil.
Das Frischwassermagnetventil und die Nasszelle sind durch ein Rohr, vorzugsweise einen Kunststoffschlauch, verbunden, so dass die nach DIN erforderliche Systemtrennung gewährleistet ist.
Die Platine für die elektronische Steuerung befindet sich in einem Gehäuse mit einem ausklappbaren Deckel. Der ausklappbare Deckel trägt die Steuer-elemente, z.B. den Betriebsschalter, Ein/Aus, die Störmeldungsanzeige für fehlenden Druck und weitere Sonderfunktionen.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert, die in schematischen Seitenansichten den modularen Aufbau der Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung zeigen. Die Erfindung nutzt eine Reihe von Bauteilen, die mit vergleichbarer Funktion in dem eingangs genannten Gebrauchsmuster DE-GM 29 510 126 (insbesondere dort Fig. 4) und in dem eingangs genannten Patent DE 19 705 741 dargestellt sind. Hierbei handelt es sich um die folgenden Armaturen und Bauteile: Entleerungsventil 28 Zulaufleitung 15 einer Zirkulationsleitung Rücklaufleitung 16 einer Zirkulationsleitung Isolierung 9b Druckwächter 21 Druckhaltepumpe 20 Rückschlagventil 13 für Druckhaltepumpe 20 Differenzdruckventil 19 Elektrisch gesteuertes Ventil 1 für Frischwasser (Frischwasser-Magnetventil 1)
Medium F des Flüssigkeitskreislaufsystems (z.B. A5) Gasvolumen E im Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 Ansaugöffnung für Druckhaltepumpe 20 Niveauschalter oben 34 Niveauschalter unten 34a Frischwasserzulaufleitung 2 Überlaufsiphon 38 Sicherheitsüberlaufrohr 5 Einlassöffnung für Ausdehnungsleitung 17 Wasseraustritt für Frischwasser 2b Wasserstandsglas 53 Nasszelle 1a als Trennvorrichtung für flüssige und gasförmige Medien E, F Ausdehnungsleitung 17 Vakuumbrecher 3 Elektrokabel 101 für Steuerelektronik 100 Verbindungsleitung 18 zwischen Zirkulationsleitung 15, 16 und Ausdehnungsleitung 17 Manometeranzeige 22 Elektronische Steuerung 100
Diese Bauteile werden als zweckmässige Ausgestaltungen in die Offenbarung der vorliegenden Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung einbezogen. Auf Grund der Montageebene 26 kommen die folgenden Bauteile hinzu oder wurden konstruktiv abgeändert, von denen nur die wichtigsten in Fig. 4 mit der zugehörigen Bezugszeichenliste dargestellt sind: Armaturenbodenblech 27 Behälterdeckel 10 Behälterboden 11 Behälterwand 9a
Durchführung der Druckhaltepumpe 20 Rückschlagventil 13 am Fuss der Pumpensaugleitung Durchführung der Ausdehnungsleitung 17 Gasablass- und Sicherheitsüberlaufventil 4 Ventilsitz für Gasablass 4 Frischwassernachspeiseventil (Schwimmer mit Klappventil) 2b Ventilsitz für Klappventil 2b Ventilsitz für Vakuumbrecher 3 Nasszelle 1a Überlaufkammer 6 der Nasszelle 1a Schwimmerkammer 2a der Nasszelle 1 a Abdichtung 7 der Nasszelle 1a Abdichtung 7 des Behälterbodens 11 Abdichtung 7 des Behälterdeckels 10 Distanzhalter 8 mit Verschraubungen oder Spannern Aufstellfüsse 39 auf Nivellierschrauben am Behälterboden 11 Schutzverkleidung 23 mit Lüftungsschlitzen für kompakte Armatureneinheit 25 Isolierende Ummantelung 9b und Schutzverkleidung für Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 Anzeigen A im Bedienungsfeld der Armatureneinheit 25 Senkrechte Trennwand 40 der
Überlaufkammer 6 und der Schwimmerkammer 2a in der Nasszelle 1a Wasservorlage in der Schwimmerkammer 2a Schwimmerkugel des Frischwassernachspeiseventils 2b Feder des Vakuumbrechers 3
Die Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Flüssigkeitskreislaufsystem ein Kältekreis A5 ist und bei dem ein Permanentmagnet 24 an einer Einlaufleitung 15 angeordnet ist. Die Einlaufleitung 15 bildet mit einer Auslaufleitung 16 eine Zirkulationsleitung. Die Flüssigkeit zirkuliert aus einer Rücklaufleitung des Flüssigkeitskreislaufsystems A5 über die Einlaufleitung 15 vorbei an dem Permanentmagneten 24 über ein Absperrventil 14 in der Auslaufleitung 16 zu einem Anschluss in einer Vorlaufleitung des Flüssigkeitskreislaufsystems A5, der saugseitig der Umwälzpumpe 41 liegt. Die Zirkulationsleitung 15, 16 ist über eine Verbindungsleitung 18 mit einer Ausdehnungsleitung 17 verbunden. Durch die Ausdehnungsleitung 17 kann Flüssigkeit über ein Überströmventil 19 in den Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 überströmen.
Vor dem Überströmventil 19 befinden sich in dem Armaturen- und Steuerbereich 25 ein Manometer 22 und ein Druckwächter 21, die den Betriebsdruck in der Ausdehnungsleitung 17 messen und überwachen.
In Fig. 2a sind schematisch die verschiedenen Bereiche des Ausdehnungs- und Entgasungsbehälters 9 in Fig. 1 bzw. des Ausdehnungs- und Entgasungsbehälters 9 in Fig. 4 dargestellt. Das Wasser, das aus dem Flüssigkeitskreislaufsystem (also beispielsweise aus dem Kältekreis A5 gemäss Fig. 1 oder aus dem Heizkreis gemäss Fig. 4) durch das Rohr 33 zuläuft, wird in dem obersten Bereich 29 zusammen mit den darin enthaltenen Gasen entspannt. In einem darunter liegenden Bereich 30 des Ausdehnungs- und Entgasungsbehälters 9 beruhigt sich das Wasser. In einem darunter liegenden bodennäheren Bereich 31 setzen sich Salze und Oxidschwebeteile ab. In dem noch bodennäheren Bereich 32 lagern sich diese festen Stoffe, insbesondere der Kalk ab. Gemäss Fig. 2b können diese Ablagerungen mittels eines Wassersaugers 35 abgesaugt werden.
Hierzu wird ein Saugschlauch 36 durch eine Reinigungsöffhung 37 (siehe Fig. 2) geführt, die in dem Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 in Höhe des Beruhigungs- und Absetzungsbereichs 30, 31 gemäss Fig. 2a vorgesehen ist.
In Fig. 3 ist die Frischwasser-Nachspeisung 2, 2a, 2b mit Systemtrennung 1a, 2a, b schematisch dargestellt. Das Frischwasser bei 2 wird anlässlich einer Nachspeisung ebenso entspannt wie das flüssige Medium des Flüssigkeitskreislaufsystems. Dadurch findet eine Teilentgasung E des Frischwassers statt. Anschliessend läuft das teilentgaste Wasser beispielsweise in das warme Wasser F des Ausdehnungs- und Entgasungsbehälters 9 gemäss Fig. 4. Dadurch findet eine Enthärtung des Frischwassers durch Erhitzen statt.
Die Fig. 4 zeigt ein zweites Beispiel der Erfindung, in dem der Permanentmagnet 24 an einer Einlaufleitung 15 angebracht ist. In diesem Ausführungsbeispiel zirkuliert die Flüssigkeit in konventioneller Weise aus der Vorlaufleitung (druckseitig einer Umwälzpumpe) vorbei an dem Permanentmagnet 24 in die Einlaufleitung 15 und zurück über die Auslaufleitung 16 in die Rücklaufleitung des Flüssigkeitskreislaufsystems.
Die modulare Vorrichtung ist laut Fig. 4 bei 15, 16 und 17 an das Flüssigkeitskreislaufsystem anzuschliessen und besteht aus zwei Baugruppen. Die erste Baugruppe ist ein Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 mit einer aus Stahl gefertigten Behälterwand 9a, die mittels eines lösbaren Behälterbodens 11 und eines lösbaren Behälterdeckels 10 elastisch dichtend gegen die Atmosphäre abgeschlossen ist. Der Behälter 9 weist Anschlussöffnungen zur Durchführung von Rohrverbindungen (bei 19 und 20) und/oder zur Durchführung von Ventilen (bei 2b, 3 und 4) in einer Montageebene 26, vorzugsweise nur am Behälterdeckel 10, auf.
Die zweite Baugruppe ist eine kompakte Armatureneinheit 25, die an einer Aussenfläche des Behälters 9, vorzugsweise auf dem Behälterdeckel 10, montiert ist. Die kompakte Armatureneinheit 25 stellt die für den Betrieb des Ausdehnungs- und Entgasungsbehälters 9 vorgesehenen Rohrverbindungen und sonstigen Anschlüsse in der einen Montageebene 26 bereit.
Der modulare Aufbau ermöglicht eine Serienfertigung der Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung 9, 25.
Die Rohranschlussöffnungen in der einzigen Montageebene 26 umfassen:
- eine Ansaugöffnung zum Anschluss an die Druckhaltepumpe 20 - eine Einlassöffnung zum Anschluss an die separate Ausdehnungsleitung 17 mit dem Differenzdruckventil 19 (dieselbe Einlassöffnung dient auch zur Entnahme von flüssigem Medium aus der Zirkulationsleitung 15, 16, wofür das Differenzdruckventil 19 mit einem speziellen elektromagnetischen Antrieb und einer Verbindungsleitung 18 zur Zirkulationsleitung 15, 16 ausgestattet ist) - eine gemeinsame Öffnung für den Gasablass 4 und für einen Ablass von Medium in den Sicherheitsüberlauf 5 - eine Anschlussöffnung für den Vakuumbrecher 3 sowie - eine Öffnung für die Frischwassernachspeisung 2, 2a, 2b mit dem Frischwasserventil 1.
Der Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 ist aus folgenden Teilen zusammengesetzt: - einer im Wesentlichen zylinderförmigen Behälterwand 9a aus Stahl - einem im Wesentlichen flachen Behälterboden 11 mit Versteifungen 12 aus Stahl - einem im Wesentlichen flachen Behälterdeckel 10 aus Stahl - einer Ummantelung 9b aus reflektierendem und isolierendem Material - einem Wasserstandsglas 53 mit zwei Niveauschaltern 34 und 43a - und einem Füll- und Entleerungsventil 28.
Wand 9a, Boden 11 und Deckel 10 des Behälters 9 können in ungewöhnlich einfacher Weise aus unlegiertem oder verzinktem Stahl, beispielsweise St 37, bestehen.
Edelstahl oder Stahl mit korrosionshemmenden Zusätzen ist nicht unbedingt erforderlich, weil das entgaste Medium lediglich einmalig eine passivierende Flächenkorrosion an den inneren Begrenzungsflächen des Behälters hervorruft.
Der Behälter kann jedoch aus Cr-Stahl bestehen. Alternativ kann auch eine Kunststoffhaut auf die Stahloberfläche aufgebracht werden.
Die zylindrische Behälterwand 9a wird hergestellt, indem sie aus Stahlblech gerollt oder gewickelt wird. Das Stahlblech wird in bekannter Weise zwischen zwei Wickelwalzen hindurchgeführt, wobei der Walzdruck die Krümmung erzeugt. Nach diesem Umformen wird das Stahlblech an seinen übereinander liegenden Endkanten zu einer Längsnaht zusammengefügt. Die Längsnaht wird vorzugsweise durch ein umweltschonendes Verfahren abgedichtet, zum Beispiel geheftet und anschliessend gekittet. Eine Schweissnaht ist nicht unbedingt erforderlich: das Schweissen würde eine chemische Nachbehandlung, beispielsweise ein Ablaugen, zum Zwecke des Korrosionsschutzes erfordern und ist deshalb nur in Sonderfällen vorgesehen.
Der Behälterdeckel 10 und der Behälterboden 11 werden durch eine lösbare Befestigung (Verschraubung oder Verspannung) an einer zylinderförmigen Behälterwand 9a montiert. Hierzu werden auf die ringförmigen stirnseitigen Ränder der Behälterwand 9a oben und unten elastisch abdichtende Gummilitzen (Lippendichtungen 7) aufgesteckt. An die Behälterwand 9a sind oben und unten Distanzhalter 8 angeschweisst; an diese Distanzhalter 8 werden der Behälterboden 11 und die Behälterdeckel 10 z. B. angeschraubt. Nach dem Festschrauben verbleibt für die Gummilippe 7 eine Distanz zwischen dem abdichtenden Behälterrand und der Boden- bzw. Deckelfläche; die Distanz verhindert ein übermässiges Quetschen der Gummilippen 7.
Bei dieser Montagetechnik steht der Distanzhalter 8 also über den Rand der Behälterwand 9 vor und bildet jeweils einen Anschlag am Boden 11 und Deckel 10 des Behälters 9, wodurch eine Zerstörung der elastischen Verbindung 7, etwa durch unsachgerechte Montage, sicher vermieden wird.
Der Behälterboden 11 stützt sich auf Füssen gegen die feste Unterlage am Aufstellort der Ausdehnungs- und Entgasungsvorrichtung ab. Die Füsse sind als Nivellierschrauben ausgebildet, um Un-ebenheiten dieser Unterlagen ausgleichen zu können.
Der druckreduzierte Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 wirkt in Bezug auf das Flüssigkeitskreislaufsystem unter anderem auch wie ein Beruhigungsbecken, an dessen Boden 11 sich Schlamm absetzt, der aus dem Flüssigkeitskreislaufsystem stammt. Dieser Schlamm kann von Zeit zu Zeit beseitigt werden, indem der Behälterboden 11 abgenommen wird und dort abgelagerter Schlamm entfernt wird. Hierzu wird die gesamte Vorrichtung angehoben und aufgebockt, bevor der Behälterboden 11 entfernt wird.
Der Behälterboden 11 ist durch Versteifungen 12 gegen Verbiegung geschützt, die durch Überdrücke und Unterdrücke im Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 auftreten kann.
Der Behälter 9 ist vorzugsweise in einem Abstand mit aluminiumbeschichteten Platten 9b ummantelt. Ein Teil des Zwischenraums zwischen Behälterwand 9a und Ummantelung 9b ist mit Luft gefüllt. Die Aluminiumschicht auf der Innenseite der Platte 9b reflektiert die Wärmestrahlung, die vom Behälter 9 ausgeht, zurück in den Innenraum. Die isolierende Wirkung dieser Ummantelung 9b beruht also einerseits auf der üblichen Wärmedämmung mittels Dämmmaterial (Mineralwolle), andererseits auf einem Zurückwerfen des Strahlungsanteils in Verbindung mit der geringen Wärmekapazität der Luft, soweit der Innenraum zwischen Behälterwand 9a und reflektierender Ummantelung 9b mit Luft gefüllt ist.
Ein Wasserstandsglas 53 ragt von der Behälterwand nach aussen, so dass es von der Ummantelung 9b nicht verdeckt wird. Das senkrechte Glasrohr 53 wirkt als verbundene Röhre, die den schwankenden Wasserstand im Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 anzeigt. Neben der direkten Beobachtung des Wasserstands hat das Glasrohr 53 eine weitere Funktion. Mit dem Wasserstand im Glasrohr 53 steigt und sinkt ein Schwimmer, der eine Schaltfunktion ausführt, wenn er sich einem bestimmten oberen Niveau 34 oder einem bestimmten unteren Niveau 34a nähert. Es kann sich um einen oberen Reed-Kontakt und einen unteren Reed-Kontakt handeln oder auch um Quecksilberschalter oder Federschalter. Die Reed-Schalter 34, 34a signalisieren an die Steuerelektronik 100, dass einer dieser beiden zur Steuerung herangezogenen Wasserstände erreicht ist.
Am unteren Verbindungsstutzen des Wasserstandsglases 53 ist ein Entleerungsventil 28 vorgesehen, zweckmässigerweise in Form einer Verlängerung des unteren Verbindungsstutzens.
Der Druck im Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 ist deutlich niedriger als der Betriebsdruck des Mediums im Flüssigkeitskreislaufsystem, der an dem Manometer 22 abzulesen ist. Dieses Druckgefalle zwischen Behälterdruck und Betriebsdruck wird von der zwischengeschalteten Armatureneinheit 25 aufrechterhalten und überwacht. Zu diesem Zweck sind das Differenzdruckventil 19 und die Druckhaltepumpe 20 zwischen das Flüssigkeitskreislaufsystem und den Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 eingefügt.
Das Differenzdruckventil 19, die Druckhaltepumpe 20, der Druckwächter 21, die erwähnten Niveauschalter, die Steuerelektronik 100, die Zirkulationsleitung 15, 16, die Ausdehnungsleitung 17, die Verbindungsleitung 18, das Rückschlagventil 14 und die Manometeranzeige 22 können beispielsweise so verschaltet sein und so funktionieren, wie es in dem Gebrauchsmuster DE-GM 29 510 126 beschrieben ist. Der konstruktiv erhebliche Unterschied besteht darin, dass die genannten Armaturen und Bauteile zusammen mit weiteren, üblicherweise oben am Behälter aufgebrachten Ventilen in einer kompakten Armatureneinheit 25 zusammengefasst werden, um sie in nur einer Montageebene 26 mit dem Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 zu verbinden.
Beim Einlassen von Wasser steigt das Niveau von einem unteren auf ein oberes Niveau an. Aus dem Entspannungsventil 4 wird Luft herausgedrückt. Das Einschalten der Pumpe 20 bewirkt ein Absinken des Niveaus auf das untere Niveau, so dass eine Kolbenwirkung erreicht wird. Da keine Luft in den Behälter eindringen kann, entsteht ein Unterdruck.
Das Differenzdruckventil 19 ist durch ein Sieb gegen Verschmutzungen geschützt. Das Sieb hält grobe Partikel zurück, die aus dem Flüssigkeitskreislauf angeschwemmt werden können, während kleine Partikel durch das Druckgefälle zwischen dem Betriebsdruck bei 22 und dem wesentlich geringeren Innendruck des Behälters 9 ohne weiteres durchgespült werden.
Der reduzierte Behälterdruck ist nicht gleich dem äusseren Atmosphärendruck. Der Behälter 9 ist einerseits luftdicht gegen die Atmosphäre abgeschlossen und kann andererseits nur über druckbegrenzende Armaturen innerhalb der Armatureneinheit (Vakuumbrecher 3, Gasablassventil 4) mit der freien Atmosphäre in Verbindung treten. Dementsprechend treten im Behälter 9 vorbestimmte Überdrücke und Unterdrücke auf. Der Behälter 9 ist deshalb weder als massiver Druckbehälter noch als offener Behälter ausgelegt, sondern als druckreduzierter Behälter mit relativ dünnen Wandstärken und entsprechend geringem Gewicht, aber mit verlässlicher Abdichtung zwischen den einzelnen Behälterkomponenten, die als Wand 9a, Boden 11 und Deckel 10 leicht herstellbar und leicht montierbar sind.
Zur Abdichtung des Behälters 9 gehört auch ein luftdichtes Aufsetzen eines neuartigen Armaturen-Bodenblechs 27.
Die kompakte Armatureneinheit 25 trägt auf dem Armaturen-Bodenblech 27 folgende Armaturen: - eine niveauabhängige Frischwassernachspeisevorrichtung 1, 2, 2a, 2b, die über eine systemtrennende Nasszelle 1a mit Frischwasserzulauf 2 vom Flüssigkeitskreislaufsystem samt dem druckreduzierten, geschlossenen Behälter 9 getrennt ist - ein Gasablassventil 4 für einen mechanisch kontrollierten Ablass gasförmiger und ggf. flüssiger Medien, insbesondere für einen Gasablass aus dem Behälter 9 in die unter Atmosphärendruck stehende Umgebung - ein Sicherheitsüberlaufrohr 5 für flüssiges Medium einen Vakuumbrecher 3 zur Begrenzung des Unterdrucks im Behälter 9 - ein Differenzdruckventil 19 mit elektromechanischem Antrieb (Hubmagnet), das als Entspannungsventil für das flüssige Medium verwendet wird - eine Druckhaltepumpe 20 - verschiedene Rückschlagventile wie z.B.
13 und 14 - eine Steuerelektronik 100.
Diese Armaturen dienen zur Durchführung eines Verfahrens, das eine Kombination von Druckhaltung, Entgasung von zirkulierenden sowie unter Druck stehenden Medien (Korrosionsschutz) und Nachspeisung umfasst. Die kompakte Armatureneinheit 25 wird als vormontiertes Modul in einer einzigen Montageebene 26, deren Lage und Anordnung im Prinzip frei gewählt werden kann, an den Behälter angeschlossen. Die Armatureneinheit 25 wird vorzugsweise in der Montageebene 26 oben auf den Behälterdeckel 10 montiert. Bei kleinen Anlagen kann das Armaturenbodenblech 27 gleichzeitig den Behälterdeckel 10 bilden.
Bei grossen Anlagen ist es zweckmässig, die Armatureneinheit 25 unabhängig vom Behälterdeckel 10 vorzumontieren. Bei dieser Vormontage können bestimmte Bauteile der Armatureneinheit (zum Beispiel der Vakuumbrecher 3 oder die Druckstufe der Druckhaltepumpe 20) an der Unterseite des Armaturenbodenblechs 27 angebaut werden. Die Pumpe 20 ist nämlich bei einer alternativen Ausführungsform als Tauchpumpe (überflutete Pumpe) ausgelegt, welche in das flüssige Medium eintaucht. Die Verwendung einer Tauchpumpe anstatt der üblichen externen Druckhaltepumpe spart Platz in dem Hauptteil der Armatureneinheit 25, auch wenn der Pumpenmotor oberhalb des Armaturenbodenblechs 27 angeordnet ist. Ausserdem ist das Laufgeräusch leiser, wenn die Druckstufen der Tauchpumpe innerhalb des Behälters 9 liegen.
In jedem Fall geschieht die Montage so, dass alle Rohrverbindungen in übersichtlicher Weise in einer einzigen Montageebene liegen.
Das Rückschlagventil 14 ist bereits in dem Gebrauchsmuster DE-GM 29 510 126 (dort unter dem Bezugszeichen 15) vorgesehen. Ein weiteres Rückschlagventil ist am Fuss der Saugleitung der Druckhaltepumpe 20 vorgesehen, um ein versehentliches Zurückströmen von Medium in den Behälter 9 an dieser Stelle zu verhindern.
Die Montageebene 26 ist nicht auf den Behälterdeckel 10 beschränkt. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die kompakte Armatureneinheit 25 über die Bodenseite 11 an den Behälter 9 anzuschliessen. Von den Anschlussöffnungen ragen jeweils Rohrstutzen in das Innere des Behälters 9. Die Länge dieser Rohrstutzen wird so gewählt, dass sie entweder im Bereich des flüssigen Mediums oder im Bereich des darüberliegenden Gasvolumens enden - je nach Funktion der Armatur, die mit der entsprechenden Anschlussöffnung verbunden ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Montageebene 26 oberhalb des Behälterdeckels 10 und umfasst die fünf genannten Rohranschlüsse. Wenn die Montageebene 26 mit den Rohranschlüssen an den Behälterboden 11 verlegt wird, so erfordert lediglich der Frischwasserzulauf 1, 2, 2a, 2b zusätzliche Überlegungen.
Die Nachspeisung in den druckreduzierten Behälter 9 kann dann aus dem höher liegenden speziellen Vorratsbehälter oder auch aus einem tiefer -liegenden Vorratsbehälter mit spezieller Förderpumpe erfolgen.
Die Frischwassernachspeisung sowohl beim Zulauf 2 als auch beim Überlauf 5 erfolgt so, dass das Frischwassernetz vom Flüssigkeitskreislaufsystem getrennt ist (Systemtrennung). Dieses Sicherheitsmerkmal gewährleistet, dass kein flüssiges Medium in das Frischwassernetz gelangt, und zwar selbst dann nicht, wenn der druckreduzierte geschlossene Behälter 9 in einem Störungsfall dem Betriebsdruck ausgesetzt sein sollte. Zu diesem Zweck verlangt die DIN 1988 eine Luftstrecke für das zugeführte Frischwasser.
Gleichzeitig soll aber das Medium durch die Systemtrennung möglichst wenig mit Gas angereichert werden. Ein Abschluss zum Behälter 9 erfolgt durch die Lippendichtung 7 auf der Unterkante des Armaturbodenblechs 27 sowie durch die Wasservorlage in der Schwimmerkammer 2a oder Nasszelle 1a. Der Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 steht mit der Umgebungsluft nicht in einem freien, sondern in einem eng begrenzten Gasaustausch. Gasaustausch bedeutet, dass die aus dem Medium entfernten Gase durch das Gasablassventil 4 in die Überlaufkammer 6 der Nasszelle 10 gelangen. Nur in einem Störungsfall kann ausnahmsweise umgekehrt Luft durch den Vakuumbrecher 3 in den Ausdehnungs- und Entgasungsbehälter 9 gelangen. Bei diesem Sonderfall geht es darum, eine Beschädigung des Behälters 9 durch einen zu grossen Unterdruck zu vermeiden.
Im Unterschied zum Stand der Technik sind beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in dem Armaturenbodenblech 27 drei Öffnungen vorgesehen, die nicht als gewöhnliche Rohrdurchführungen, sondern als Ventilsitze konstruiert sind. D.h. die Nasszelle 1a innerhalb der kompakten Armatureneinheit 25 kann entweder so konstruiert sein, wie sie als Trennvorrichtung 54 in dem Gebrauchsmuster DE-GM 29 510 126 beschrieben ist; sie kann aber auch als neuartige Nasszelle 1a mit zwei Kammern 2a und 6 ausgeführt sein, die oben offen und unten mit einer Lippendichtung 7 wasserdicht auf das Armaturenbodenblech 27 aufgesetzt ist.
Die zwei Kammern 2a und 6 sind durch eine senkrechte Trennwand getrennt; in der Schwimmerkammer 2a befindet sind im normalen Betriebsfall eine Wasservorlage; die Überlaufkammer 6 dient im normalen Betriebsfall dem Gasablass aus dem Entgasungsbehälter 9. Die Überlaufkammer 6 der Nasszelle 1a ist mit dem Sicherheitsüberlauf 5 verbunden und lässt überschüssiges Medium oder auch überschüssiges Frischwasser sofort abfliessen. Überschüssiges Medium kann im Störungsfall durch das Gasablassventil 4 in die Überlaufkammer 6 der Nasszelle 1a gelangen, während überschüssiges Frischwasser im Störungsfall über eine Öffnung in der Trennwand aus der Schwimmkammer 2a der Überlaufkammer 6 übertreten kann.
Abgesehen von diesem Sicherheitsüberlauf 5 bestimmt die Nasszelle 1a mit den drei im Armaturenbodenblech 27 integrierten Ventilen 2b, 3 und 4, über denen die Nasszelle 1a befestigt ist, den Druck im Entgasungsbehälter 9. Das Ventil 2b für die Frischwassernachspeisung liegt in der Schwimmerkammer 2a der Nasszelle 1a, in der die Wasservorlage den Schwimmerkörper von 2b trägt. Die Öffnungen für den Vakuumbrecher 3 und für den Gasablass 4 münden in die Überlaufkammer 6 der Nasszelle 1a, die im Normalfall trocken ist.
Der Vakuumbrecher 3 ist als federbelastete Klappe vorzugsweise unterhalb des Armaturenbodenblechs montiert, das Gasablassventil 4 oberhalb. Das schwimmergesteuerte Klappventil 2b für den Frischwasserzulauf ist vorzugsweise in der Schwimmerkammer 2a in der Nähe des Armaturenbodenblechs 27 untergebracht. Die drei Ventile haben das gemeinsame Konstruktionsmerkmal, dass ein metallener Ventilteller eine Dichtungsscheibe trägt, mit der er an einem Ventilsitz anliegt, der ein Teil des Armaturenbodenblechs 27 ist.
Der Ventilteller 2b für den Frischwasserzulauf ist durch ein Rohr mit der Schwimmerkugel in der Schwimmerkammer 2a verbunden. Das Ventil des Vakuumbrechers 3 enthält eine Feder, die den Unterdruck im Behälter 9 auf etwa 200 mbar begrenzt. Das Gasablassventil 4 wirkt ohne Feder durch sein Eigengewicht.
Die Steuerelektronik 100 empfängt Messsignale von dem oberen Niveauschalter 34, von dem -unteren Niveauschalter 34, von einem eingebauten Zeitgeber und bei allgemein zu geringem Betriebsdruck - von dem Druckwächter 21. Die Elektronik 100 sendet Steuersignale an den elektromechanischen Antrieb des Differenzdruckventils 19 (d.h. der Hubmagnet setzt die Ansprechschwelle des Ventils 19 herab); ferner werden Steuersignale an die Druckhaltepumpe 20 und an das Magnetventil 1 für den Frischwasserzulauf gegeben. Die Elektronik 100 sendet auch Anzeigesignale zu einem Bedienungsfeld der Armatureneinheit, die den Betreiber über den Betriebszustand der Anlage 10 informieren.
Der Entgasungszyklus wird (wie in dem Gebrauchsmuster DE-GM 29 510 126 beschrieben) durch Zeitintervalle und/oder den Füllstand im Behälter 9 gesteuert. Es genügen minimal etwa vier Entspannungszyklen pro Stunde, um das flüssige Medium in einem entgasten Zustand zu halten. Wenn die Anlage erstmals oder mit ausgewechseltem Medium erneut in Betrieb genommen wird, wird die Elektronik 100 von Hand auf ein Programm umgeschaltet, in dem die Entgasungszyklen (einige Tage lang) dichter aufeinander folgen. Die Druckhaltepumpe 20 läuft z.B. zehnmal pro Stunde an.
Durch die Entgasung sinkt der Sauerstoffgehalt im flüssigen Medium auf 0,045 bis 0,080 mg pro Liter. Für Heizungsanlagen wird vom VDI ein Sauerstoffgehalt von weniger als 0,1 mg pro Liter empfohlen. Die Entgasungsvorrichtung unterschreitet also den empfohlenen Grenzwert erheblich. Ausserdem entweichen alle Gase wie H2, N2 usw. Weil bei der Entgasung auch Kohlendioxid entfernt wird, sinkt der Säuregehalt im flüssigen Medium. Es stellt sich eine alkalische Qualität der Heizungsflüssigkeit ein. Der pH-Wert liegt bei 8,5 bis 9,0. Ebenso verringert sich die Ausdehnungsmenge der Anlage wesentlich gegenüber dem Volumen, das in der einschlägigen DIN angegeben ist. Dadurch wird Energie gespart und der Wirkungsgrad der Heizanlage optimiert.
Die kompakte Armatureneinheit 25 nimmt die Armaturen in einer Verkleidung 23 mit Lüftungsschlitzen auf. An der Vorderseite der Verkleidung 23 sind die elektrischen Bedien- und Anzeigeelemente angebracht. Seitlich sind die Rohranschlüsse herausgeführt, welche die Verbindungen herstellen - zum Vorlauf 15 der Zirkulationsleitung, der vom Vorlauf des Flüssigkeitskreislaufsystems abzweigt - zum Rücklauf 16 der Zirkulationsleitung, der in dem Rücklauf des Flüssigkeitskreislaufsystems mündet oder (s. unten) als Ausdehnungsleitung am druckneutralen Bereich des Flüssigkeitskreislaufsystems endet - zur separaten Ausdehnungsleitung 17 des Flüssigkeitskreislaufsystems (s. unten) - zum Siphon des Sicherheitsüberlaufrohrs 5 - und zum Frischwasseranschluss bei 1.
Die separate Ausdehnungsleitung 17 ist optional. Bei kleineren Geräten genügt die Zirkulationsleitung 15, 16. Sie kann als Ausdehnungsleitung benutzt werden, wenn sie den statischen Druck im Flüssigkeitskreislaufsystem hinreichend genau auf das Differenzdruckventil 19 ausübt.
The invention relates to a compact fitting unit and to an expansion and degassing, which together form a modular expansion and degassing. Such an expansion and degassing device is known from German Utility Model DE 29 510 126 U1 and from German Patent DE 19 705 741 C1.
The object of the invention is to constructively improve the known device while largely retaining its proven functions so that a series production of the device is possible and that at the same time a simple decalcification or Desludging of the liquid circulation system is possible.
This object is achieved by a modular expansion and degassing device according to claim 1.
According to the invention, a permanent magnet, which is most conveniently mounted in the inlet line of the expansion and degassing converts acicular lime particles in flaky calcium crystals. These flake-shaped calcium crystals accumulate in the liquid circulation system. In the course of the pressure release, which takes place in the expansion and degassing device according to the invention, the flake-shaped calcium crystals convert in a second step into amorphous, sand-like lime. This sand-like lime can be easily removed by the inventive cleaning opening.
One of the fittings in the compact fitting unit is an expansion valve through which liquid flows from a circulating line under the operating pressure into the expansion and degassing tank. At this point, an overflow valve can be used, which opens purely mechanically under the effect of the pressure difference. The pressure difference is for example 0.2 bar. An additional solenoid for opening the differential pressure valve by the electronic control is therefore not essential. By omitting a solenoid and the corresponding electronic control simplifies the compact fitting unit without a loss of function occurs.
The inventive expansion and degassing device has a Frischwassernachspeisung to compensate for fluid losses. This fresh water can be calcareous. In order to avoid an entry of lime into the liquid circulation system, the German VDI guideline 2035 recommends a softening, d. H. a thermal descaling of the fresh water. The inventive device allows such partial desalination due to the pressure release. The deposited in the soil area lime and oxide sludge can be easily removed or be sucked off.
Advantageous embodiments of this redesign are given in the dependent claims.
Heating systems of older type are often equipped with three separate auxiliary devices, namely a pressure maintenance device with expansion tank, a degassing device and a make-up device.
The assembly of the devices, the commissioning and the required maintenance are carried out separately in this case.
For some years, combination devices have become known which combine the function of pressure maintenance, expansion, degassing of the liquid circulation system and make-up of fresh water in one device. For connection to the liquid circulation system, a circulation line (for introducing gaseous circulating material for degassing) and a separate expansion line can be used (to detect the static pressure in the liquid circulation system at its zero point). The aforementioned utility model DE-GM 29 510 126 shows such a combination device.
Such expansion and degassing devices were made in one-of-a-kind production. To this state of the art includes an electronic control system that controls a program flow and can output a collective fault message for all control functions. The individual functional elements and fittings (valves, pumps, pipe connections, measuring sensors and control electronics) are mounted at various points of the expansion and degassing tank.
According to the invention, the functional elements and fittings are mounted compactly in a mounting plane and the permanent magnet on an inlet line. The mounting plane according to the invention is located in the immediate vicinity of the expansion tank. The expansion tank takes over and stores the volume of the liquid circulation system that serves to compensate for temperature and pressure changes. The amount of expansion is usually calculated according to DIN for gaseous water; The size of the expansion tank is either dimensioned according to this amount or slightly smaller, since degassed water has a smaller expansion coefficient.
The expansion water in the tank is not connected to the outside air. This separation against atmospheric oxygen is a prerequisite for corrosion protection in the expansion tank and in all parts of the liquid circulation system. The pressure in the tank is significantly reduced compared to the operating pressure in the liquid circulation system or "depressurized", but not identical to the atmospheric pressure.
Profile rubber splices as lip seals and spacers on the faces of a rolled sheet (i.e. H. on the front sides of the container wall) ensure the tightness of the pressure-reduced or "non-pressurized" container on the bottom side and on the cover side.
The water-carrying parts (pressure-reduced containers, pipes) are isolated (for example with mineral wool and a reflective foil); This sheath prevents heat loss and condensation. To the heat insulation also contributes to an outer lining of the container, which leaves a cushion of air between the container and the jacket by a sufficient distance from the container.
Leveling feet with spacer screws on the bottom of the container level unevenness at the place of installation.
The following degassing takes place in the compact fitting unit:
A circulation line communicates with an expansion line at the same time; At the end of the expansion pipe there is an overflow valve or pressure differential valve. In this way, gaseous heat transfer medium can get into the expansion and degassing.
If, in one embodiment, the overflow valve is opened by means of an additional lifting magnet, the heat transfer medium flows out of the liquid circulation system and into the expansion and degassing tank. This overflow is also determined by the pressure difference at the overflow valve. The pressure on the side of the liquid circulation system is the total pressure, which is composed of the static pressure (in the expansion line) and the dynamic pressure (flow pressure) in the connection line. On the pressure-reduced side of the overflow valve, the relatively low pressures and negative pressures are effective, which are set in the expansion and degassing. At a maximum pressure difference of 0.4 bar, the overflow valve closes again.
In another embodiment, the overflow valve can open without electrically controlled solenoid at 0.2 bar pressure difference.
The advantages of the invention will become apparent from the pre-assembly of the compact fitting unit. So far, valves, pump, electronics and fresh water supply were mounted separately from each other in a manual way. Depending on the situation on site and as needed, the individual functions were integrated with lines in the existing systems.
This assembly is expensive. Furthermore, during operation, the individual functions may overlap or interfere in a confusing manner.
With the invention, a mounting level can be produced as standard, which is simple and clear in the connection assembly of container and fitting unit and ensures a safe operation. The serial production of this assembly is particularly cost-effective.
The components that are essential for pressure maintenance, degassing / corrosion protection and fresh water replenishment include: a pressure maintenance pump, a differential pressure valve or overflow valve, a pressure gauge, a pressure switch with measuring point in the expansion line, control electronics, a circulation line, a permanent magnet, an expansion line, a fresh water solenoid valve and (in a wet cell) a vacuum breaker, a gas drain valve and a float with flap valve.
The fresh water solenoid valve and the wet cell are connected by a pipe, preferably a plastic hose, so that the system separation required according to DIN is ensured.
The board for the electronic control is located in a housing with a hinged lid. The hinged lid carries the control elements, z. B. the operation switch, on / off, the missing print error message, and other special functions.
The invention will be described with reference to FIG. 1 to 4, which show in schematic side views the modular construction of the expansion and degassing device. The invention uses a number of components with comparable function in the aforementioned utility model DE-GM 29 510 126 (in particular FIG. 4) and in the aforementioned patent DE 19 705 741 are shown. These are the following fittings and components: Drain valve 28 Supply line 15 of a circulation line Return line 16 of a circulation line Insulation 9b Pressure monitor 21 Pressure maintenance pump 20 Check valve 13 for pressure maintenance pump 20 Differential pressure valve 19 Electrically controlled valve 1 for fresh water (freshwater solenoid valve 1)
Medium F of the liquid circulation system (z. B. A5) Gas volume E in the expansion and degassing tank 9 Expansion and degassing tank 9 Suction opening for pressure maintenance pump 20 Level switch top 34 Level switch bottom 34a Fresh water supply line 2 Overflow siphon 38 Safety overflow pipe 5 Inlet opening for expansion line 17 Water outlet for fresh water 2b Water level glass 53 Wet cell 1a as separator for liquid and gaseous media E, F Expansion line 17 Vacuum breaker 3 Electric cable 101 for control electronics 100 Connecting line 18 between circulation line 15, 16 and expansion line 17 Pressure gauge display 22 Electronic control unit 100
These components are included as expedient embodiments in the disclosure of the present expansion and degassing. Due to the mounting plane 26, the following components are added or have been modified constructively, of which only the most important in Fig. 4 with the associated list of reference numerals are shown: Armaturenbodenblech 27 container lid 10 container bottom 11 container wall 9a
Carrying out the pressure maintenance pump 20 Check valve 13 at the bottom of the pump suction line Carrying out the expansion line 17 Gas outlet and safety overflow valve 4 Valve seat for gas outlet 4 Fresh water feeding valve (float with flap valve) 2b Valve seat for flap valve 2b Valve seat for vacuum breaker 3 Wet cell 1a Overflow chamber 6 of wet cell 1a Float chamber 2a of wet cell 1 a Sealing 7 of the wet cell 1a Sealing 7 of the container bottom 11 Sealing 7 of the container lid 10 Spacer 8 with screws or clamps Aufstellfüsse 39 on leveling screws on the container bottom 11 Protective cover 23 with ventilation slots for compact fitting unit 25 Insulating jacket 9b and protective cover for expansion and degassing 9 displays A in the control panel of the dashboard unit 25 vertical partition 40 of the
Overflow chamber 6 and the float chamber 2a in the wet cell 1a Water reservoir in the float chamber 2a Float ball of Frischwassernachspeiseventils 2b spring of the vacuum breaker. 3
The Fig. 1 shows a first embodiment of the invention in which the liquid circulation system is a refrigerant circuit A5 and in which a permanent magnet 24 is arranged on an inlet line 15. The inlet line 15 forms with a discharge line 16 a circulation line. The liquid circulates from a return line of the liquid circuit system A5 via the inlet line 15 past the permanent magnet 24 via a shut-off valve 14 in the discharge line 16 to a connection in a supply line of the liquid circulation system A5, which is the suction side of the circulation pump 41. The circulation line 15, 16 is connected via a connecting line 18 with an expansion line 17. Through the expansion line 17, liquid can flow over an overflow valve 19 into the expansion and degassing 9.
In front of the overflow valve 19 are in the Armaturen- and control area 25, a pressure gauge 22 and a pressure switch 21, which measure and monitor the operating pressure in the expansion line 17.
In Fig. 2a, the various areas of the expansion and degassing tank 9 in FIG. 1 or the expansion and degassing tank 9 in FIG. 4 shown. The water coming from the liquid circulation system (ie, for example, from the refrigerant circuit A5 according to FIG. 1 or from the heating circuit according to FIG. 4) through the tube 33 is relaxed in the uppermost region 29 together with the gases contained therein. In an underlying region 30 of the expansion and degassing 9, the water calms down. In an area nearer to the ground 31, salts and oxide floats are deposited. In the still nearer area 32, these solids, in particular the lime deposit. According to FIG. 2b, these deposits can be sucked by means of a water suction 35.
For this purpose, a suction hose 36 through a Reinigungsöffhung 37 (see FIG. 2), which in the expansion and degassing 9 in the amount of calming and settling region 30, 31 as shown in FIG. 2a is provided.
In Fig. 3, the fresh water make-up 2, 2a, 2b with system separation 1a, 2a, b shown schematically. The fresh water at 2 is just as relaxed during a make-up as the liquid medium of the liquid circulation system. As a result, partial deaeration E of the fresh water takes place. Subsequently, the partly degassed water runs, for example, into the warm water F of the expansion and degassing tank 9 according to FIG. 4th As a result, a softening of the fresh water takes place by heating.
The Fig. 4 shows a second example of the invention in which the permanent magnet 24 is attached to an inlet line 15. In this embodiment, the liquid circulates in a conventional manner from the flow line (pressure side of a circulation pump) past the permanent magnet 24 in the inlet line 15 and back via the discharge line 16 in the return line of the liquid circulation system.
The modular device is shown in FIG. 4 at 15, 16 and 17 to connect to the liquid circulation system and consists of two modules. The first assembly is an expansion and degassing 9 with a made of steel container wall 9a, which is closed by means of a detachable container bottom 11 and a detachable container lid 10 elastic sealing against the atmosphere. The container 9 has connection openings for the passage of pipe connections (at 19 and 20) and / or for the passage of valves (at 2b, 3 and 4) in a mounting plane 26, preferably only on the container lid 10, on.
The second assembly is a compact fitting unit 25, which is mounted on an outer surface of the container 9, preferably on the container lid 10. The compact fitting unit 25 provides for the operation of the expansion and degassing tank 9 provided pipe connections and other connections in the one mounting plane 26 ready.
The modular design allows a series production of the expansion and degassing 9, 25th
The tubing ports in the single mounting plane 26 include:
an inlet opening for connection to the pressure-maintaining pump 20; an inlet opening for connection to the separate expansion line 17 with the differential pressure valve 19 (the same inlet opening also serves to remove liquid medium from the circulation line 15, 16, for which the differential pressure valve 19 is equipped with a special electromagnetic drive; a connection line 18 to the circulation line 15, 16 is equipped) - a common opening for the gas outlet 4 and for a discharge of medium into the safety overflow 5 - a connection opening for the vacuum breaker 3 and - an opening for the fresh water feed 2, 2a, 2b with the Fresh water valve 1.
The expansion and degassing container 9 is composed of the following parts: a substantially cylindrical container wall 9a made of steel, a substantially flat container bottom 11 with stiffeners 12 made of steel, a substantially flat container lid 10 made of steel, a jacket 9b made of reflective and insulating material Material - a water level glass 53 with two level switches 34 and 43 a - and a fill and drain valve 28th
Wall 9a, bottom 11 and lid 10 of the container 9 can be made of unalloyed or galvanized steel, for example St 37, in an unusually simple manner.
Stainless steel or steel with corrosion-inhibiting additives is not absolutely necessary, because the degassed medium only causes once a passivating surface corrosion on the inner boundary surfaces of the container.
However, the container may be made of Cr-steel. Alternatively, a plastic skin can be applied to the steel surface.
The cylindrical container wall 9a is made by rolling or winding steel sheet. The steel sheet is passed in a known manner between two winding rollers, wherein the rolling pressure generates the curvature. After this forming, the steel sheet is assembled at its superimposed end edges to form a longitudinal seam. The longitudinal seam is preferably sealed by an environmentally friendly method, for example stapled and then cemented. A welding seam is not absolutely necessary: the welding would require a chemical aftertreatment, for example a leaching, for the purpose of corrosion protection and is therefore only provided in special cases.
The container lid 10 and the container bottom 11 are mounted by a releasable attachment (screwing or clamping) to a cylindrical container wall 9a. For this purpose, elastically sealing rubber strips (lip seals 7) are attached to the annular end edges of the container wall 9a above and below. At the container wall 9a spacers 8 are welded up and down; At this distance holder 8, the container bottom 11 and the container lid 10 z. B. screwed. After tightening remains for the rubber lip 7, a distance between the sealing container edge and the bottom or Cover surface; The distance prevents excessive squeezing of the rubber lips. 7
In this assembly technique, the spacer 8 is thus beyond the edge of the container wall 9 and each forms a stop on the bottom 11 and cover 10 of the container 9, whereby destruction of the elastic connection 7, such as improper installation, safely avoided.
The container bottom 11 is supported on feet against the solid base at the installation of the expansion and degassing. The feet are designed as leveling screws to compensate for un-evenness of these documents can.
The pressure-reduced expansion and degassing 9 acts with respect to the liquid circulation system, inter alia, as a calming basin, at the bottom of 11 sludge settles, which comes from the liquid circulation system. This sludge can be removed from time to time by the container bottom 11 is removed and there deposited sludge is removed. For this purpose, the entire device is raised and jacked before the container bottom 11 is removed.
The container bottom 11 is protected by stiffeners 12 against bending, which may occur by excess pressures and negative pressures in the expansion and degassing 9.
The container 9 is preferably sheathed at a distance with aluminum-coated plates 9b. Part of the space between the container wall 9a and the shroud 9b is filled with air. The aluminum layer on the inside of the plate 9b reflects the heat radiation emanating from the container 9 back into the interior. The insulating effect of this sheathing 9b is based on the one hand on the usual thermal insulation by means of insulating material (mineral wool), on the other hand on a throwing back of the radiation component in conjunction with the low heat capacity of the air, as far as the interior between the container wall 9a and 9b reflective jacket is filled with air.
A water level glass 53 protrudes outwardly from the container wall, so that it is not covered by the casing 9b. The vertical glass tube 53 acts as a connected tube, which indicates the fluctuating water level in the expansion and degassing 9. In addition to the direct observation of the water level, the glass tube 53 has another function. As the water level in the glass tube 53 rises and falls, a float performs a switching function as it approaches a certain upper level 34 or a certain lower level 34a. It can be an upper reed contact and a lower reed contact or mercury switch or spring switch. The reed switches 34, 34a signal to the control electronics 100 that one of these two levels used for control has been reached.
At the lower connection piece of the water level glass 53, a drain valve 28 is provided, conveniently in the form of an extension of the lower connecting piece.
The pressure in the expansion and degassing 9 is significantly lower than the operating pressure of the medium in the liquid circulation system, which is read on the pressure gauge 22. This pressure difference between tank pressure and operating pressure is maintained and monitored by the intermediate faucet unit 25. For this purpose, the differential pressure valve 19 and the pressure holding pump 20 are inserted between the liquid circulation system and the expansion and degassing 9.
The differential pressure valve 19, the pressure maintenance pump 20, the pressure switch 21, the aforementioned level switch, the control electronics 100, the circulation line 15, 16, the expansion line 17, the connecting line 18, the check valve 14 and the pressure gauge 22, for example, be so interconnected and work so as described in the utility model DE-GM 29 510 126. The structurally significant difference is that said valves and components are combined together with other, usually applied to the top of the container valves in a compact fitting unit 25 to connect them in only one mounting plane 26 with the expansion and degassing 9.
When water is introduced, the level rises from a lower to an upper level. From the expansion valve 4 air is pushed out. The switching on of the pump 20 causes the level to drop to the lower level, so that a piston effect is achieved. Since no air can penetrate into the container, creates a negative pressure.
The differential pressure valve 19 is protected by a sieve against contamination. The screen retains coarse particles that can be floated from the fluid circuit while small particles are readily flushed by the pressure differential between the operating pressure at 22 and the significantly lower internal pressure of the container 9.
The reduced tank pressure is not equal to the external atmospheric pressure. The container 9 is on the one hand airtight sealed against the atmosphere and on the other hand can only connect via pressure-limiting valves within the dashboard unit (vacuum breaker 3, gas outlet valve 4) with the free atmosphere. Accordingly, in the container 9 predetermined overpressures and negative pressures occur. The container 9 is therefore designed neither as a solid pressure vessel nor as an open container, but as a pressure-reduced container with relatively thin walls and correspondingly low weight, but with reliable sealing between the individual container components, the wall 9a, bottom 11 and lid 10 easily produced and are easy to install.
To seal the container 9 also includes a hermetic placement of a novel fitting base plate 27th
The compact fitting unit 25 carries on the dashboard bottom plate 27 the following fittings: - A level dependent Frischwassernachspeisevorrichtung 1, 2, 2a, 2b, which is separated via a system-separating wet cell 1a with fresh water inlet 2 from the liquid circulation system including the pressure-reduced, closed container 9 - a gas outlet valve for a mechanically controlled discharge gaseous and possibly liquid media, in particular for a gas discharge from the container 9 in the environment under atmospheric pressure - a safety overflow pipe 5 for liquid medium a vacuum breaker 3 to limit the negative pressure in the container 9 - a differential pressure valve 19 with electromechanical drive (solenoid), which serves as a relaxation valve for the liquid medium is used - a pressure holding pump 20 - various check valves such. B.
13 and 14 - an electronic control unit 100.
These valves are used to carry out a process that includes a combination of pressure maintenance, degassing of circulating and pressurized media (corrosion protection) and make-up. The compact fitting unit 25 is connected as a preassembled module in a single mounting plane 26, the position and arrangement can be chosen freely in principle, to the container. The fitting unit 25 is preferably mounted in the mounting plane 26 on top of the container lid 10. For small systems, the dashboard plate 27 can simultaneously form the container lid 10.
For large systems, it is expedient to pre-assemble the fitting unit 25 independently of the container lid 10. In this pre-assembly certain components of the fitting unit (for example, the vacuum breaker 3 or the pressure stage of the pressure-holding pump 20) can be attached to the underside of the dashboard bottom 27. Namely, in an alternative embodiment, the pump 20 is designed as a submersible pump (flooded pump) which dips into the liquid medium. The use of a submersible pump instead of the usual external pressure holding pump saves space in the main part of the faucet unit 25, even if the pump motor is arranged above the faucet bottom plate 27. In addition, the running noise is quieter when the pressure levels of the submersible pump are within the container 9.
In any case, the assembly is done so that all pipe connections lie in a clear manner in a single mounting plane.
The check valve 14 is already provided in the utility model DE-GM 29 510 126 (there under the reference numeral 15). Another check valve is provided at the foot of the suction line of the pressure holding pump 20 to prevent accidental backflow of medium into the container 9 at this point.
The mounting plane 26 is not limited to the container lid 10. It is also within the scope of the invention to connect the compact fitting unit 25 via the bottom side 11 to the container 9. From the connection openings each pipe stubs protrude into the interior of the container. 9 The length of these pipe sockets is chosen so that they end either in the area of the liquid medium or in the region of the overlying gas volume - depending on the function of the valve, which is connected to the corresponding connection opening. In the preferred embodiment, the mounting plane 26 is above the container lid 10 and includes the five said pipe connections. If the mounting plane 26 is laid with the pipe connections to the container bottom 11, so only requires the fresh water inlet 1, 2, 2a, 2b additional considerations.
The make-up in the pressure-reduced container 9 can then take place from the higher-lying special reservoir or from a lower lying reservoir with special pump.
The fresh water supply both at the inlet 2 and at the overflow 5 is carried out so that the fresh water network is separated from the liquid circulation system (system separation). This safety feature ensures that no liquid medium enters the fresh water network, even if the pressure-reduced closed container 9 should be exposed to the operating pressure in the event of a malfunction. For this purpose, DIN 1988 requires an air gap for the supplied fresh water.
At the same time, however, the medium should be enriched as little as possible with gas through the system separation. A conclusion to the container 9 is made by the lip seal 7 on the lower edge of the fitting base plate 27 and by the water mask in the float chamber 2a or wet cell 1a. The expansion and degassing 9 is not in a free, but in a narrow gas exchange with the ambient air. Gas exchange means that the gases removed from the medium pass through the gas discharge valve 4 into the overflow chamber 6 of the wet cell 10. Only in case of a malfunction can exceptionally reverse air pass through the vacuum breaker 3 in the expansion and degassing 9. In this special case, it is important to avoid damage to the container 9 due to excessive negative pressure.
In contrast to the prior art, the preferred embodiment of the invention in the dashboard sheet 27, three openings are provided, which are constructed not as ordinary pipe penetrations, but as valve seats. D. H. the wet cell 1a within the compact fitting unit 25 can be constructed either as described as a separating device 54 in the utility model DE-GM 29 510 126; but it can also be designed as a novel wet cell 1a with two chambers 2a and 6, which is open at the top and bottom with a lip seal 7 watertight on the dashboard plate 27 is placed.
The two chambers 2a and 6 are separated by a vertical partition wall; are located in the float chamber 2a in normal operation, a water mask; the overflow chamber 6 is used in normal operation, the gas outlet from the degassing. 9 The overflow chamber 6 of the wet cell 1a is connected to the safety overflow 5 and allows excess medium or excess fresh water to drain away immediately. Excess medium can enter the overflow chamber 6 of the wet cell 1a in case of failure through the gas outlet valve 4, while excess fresh water in case of failure can pass through an opening in the partition from the float chamber 2a of the overflow chamber 6.
Apart from this safety overflow 5, the wet cell 1 a determines the pressure in the degassing vessel 9 with the three valves 2 b, 3 and 4 integrated in the dashboard bottom 27, via which the wet cell 1 a is fastened. The fresh water replenishment valve 2b is located in the float chamber 2a of the wet room 1a in which the water mask carries the float body of FIG. 2b. The openings for the vacuum breaker 3 and for the gas outlet 4 open into the overflow chamber 6 of the wet cell 1a, which is normally dry.
The vacuum breaker 3 is mounted as a spring-loaded flap preferably below the dashboard floor, the gas outlet valve 4 above. The float-controlled flap valve 2 b for the fresh water inlet is preferably accommodated in the float chamber 2 a in the vicinity of the dash bottom plate 27. The three valves share the common design feature that a metallic valve disk carries a gasket to abut a valve seat which forms part of the instrument panel 27.
The valve plate 2b for the fresh water inlet is connected by a pipe with the float ball in the float chamber 2a. The valve of the vacuum breaker 3 contains a spring which limits the negative pressure in the container 9 to about 200 mbar. The gas outlet valve 4 acts without spring by its own weight.
The control electronics 100 receive measurement signals from the upper level switch 34, from the lower level switch 34, from a built-in timer and at generally too low operating pressure - from the pressure monitor 21. The electronics 100 send control signals to the electromechanical drive of the differential pressure valve 19 (i.e. H. the solenoid lowers the threshold of the valve 19); Further, control signals are given to the pressure holding pump 20 and to the solenoid valve 1 for the fresh water supply. The electronics 100 also sends display signals to a control panel of the faucet unit, which informs the operator of the operating condition of the system 10.
The degassing cycle is controlled (as described in the Utility Model DE-GM 29 510 126) by time intervals and / or the level in the container 9. A minimum of four cycles of relaxation per hour are sufficient to keep the liquid medium in a degassed state. When the system is first put into operation again or with the medium changed, the electronics 100 are manually switched to a program in which the degassing cycles follow each other for a few days. The pressure holding pump 20 runs z. B. ten times an hour.
Due to degassing, the oxygen content in the liquid medium drops to 0.045 to 0.080 mg per liter. For heating systems, the VDI recommends an oxygen content of less than 0.1 mg per liter. The degassing device thus falls well below the recommended limit. In addition, all gases escape, such as H2, N2, etc. Because carbon dioxide is removed during degassing, the acid content in the liquid medium drops. It sets an alkaline quality of the heating fluid. The pH is 8.5 to 9.0. Similarly, the amount of expansion of the plant is significantly reduced compared to the volume specified in the relevant DIN. This saves energy and optimizes the efficiency of the heating system.
The compact fitting unit 25 receives the fittings in a panel 23 with ventilation slots. At the front of the panel 23, the electrical control and display elements are mounted. Laterally, the pipe connections are led out, which make the connections - to the flow 15 of the circulation line, which branches off from the flow of the liquid circulation system - to the return line 16 of the circulation line, which opens in the return of the liquid circulation system or (s. below) ends as an expansion line at the pressure-neutral region of the liquid circulation system - to the separate expansion line 17 of the liquid circulation system (s. below) - to the siphon of the safety overflow pipe 5 - and to the fresh water connection at 1.
The separate expansion line 17 is optional. For smaller devices, the circulation line 15, 16 is sufficient. It can be used as an expansion line if it exerts the static pressure in the liquid circulation system with sufficient accuracy on the differential pressure valve 19.