CN102164645B - 为液体除气的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及为处于工作压力的基本上密闭的液体循环系统的液体除气的装置和方法。该方法包括：至少使部分液流通过限制件进入其中保持有除气压力的腔室，该除气压力高于大气压力并低于工作压力；使从该部分液流提取的气体与该部分液流分离；将气体从腔室中去除；以及将被除气的该部分液流泵送回该基本上密闭的循环系统。该限制件包括喷嘴，至少使该部分液流通过该限制件进入腔室的步骤包括至少将该部分液流通过喷嘴喷射到腔室中，以在腔室内获得液体的射流和/或喷雾。

Description

为液体除气的装置和方法

本发明涉及用于为处于工作压力的基本上密闭的液体循环系统的液体除气的方法，包括：至少使部分液流通过限制件进入保持有除气压力的腔室，该除气压力高于大气压力并低于工作压力；使来自该部分液流的气体与该部分液流分离；将气体从腔室中去除；以及将被除气的该部分液流泵送回该基本上密闭的循环系统中。

此方法从DE 198 10 005中得知。在已知的方法中，加热系统的部分加热水流通过压力释放阀进入除气装置中，在该除气装置中，通过阀的预调节，保持有0.1至0.3巴的超压。该除气装置包括用于增加气体可与加热水分离的表面的插入物。浮阀用于将与加热水分离的气体从除气装置排入大气中。该被除气的加热水被供应回加热系统中。

本发明的目的在于提供一种用于为处于工作压力的基本上密闭的液体循环系统的液体除气的改善的方法。更具体地，本发明目的在于提供一种除气方法，其允许如每单位时间从液体中除去更多的气体。

另外，根据本发明，限制件包括喷嘴，至少使部分液流通过限制件进入腔室的步骤包括至少使部分液流通过喷嘴喷射到腔室中，以在腔室内获得液体的射流(jet)和/或喷雾(mist)。另外，该腔室至少在正常使用过程中，至多部分地填充有液体，以便液体能够喷入腔室内的气体压头(gas head)。

这提供这样的优势，当液体在高于大气压力并低于工作压力的除气压力下进入腔室时，液体的表面积大大地增加。因此，能更有效地获得喷雾中液滴的除气或射流的除气。此外，该方法还提供除气过程的简单控制，因为只需保持除气压力且不需要复杂的控制。

优选地，腔室至多部分地填充有液体，并且喷嘴位于高于液位的水平高度。因此容易保证有效地喷射液体。

在一个实施例中，该方法包括调节泵的泵送速度使得液位保持基本不变和/或使得排气压力保持基本不变。因此，除气过程能通过一个参数的非常简单的设置来控制。

优选地，气体在液体中的溶解度在腔室内最低。另外，优选地，腔室内的除气压力接近大气压力。优选地，除气压力高于大气压力0.1至0.5巴。然而，在某些情况下，除气压力可比大气压力大超过0.5巴。将理解的是，当除气时，腔室内液体的温度也影响气体在液体中的溶解度。

还有可能的是，除气压力比工作压力低预定的量，即在喷嘴上经历了预定的压降。同样在这种情况下，除气压力高于大气压力并低于工作压力。

本发明还提供一种用于为处于工作压力的基本上密闭的液体循环系统的液体除气的装置，包括：腔室；限制件，其与腔室流体连通以至少使部分液流通过限制件进入腔室；泵，用于保持腔室内的除气压力和将液体供应回该基本上密闭的循环系统中，该除气压力高于大气压力并低于工作压力；以及自动阀，用于当腔室内的气体的量超过预定量时，将从液体分离出的气体从腔室中去除，其中，限制件包括喷嘴，用于至少使该部分液流通过喷嘴喷入腔室，以在腔室内获得液体的射流和/或喷雾。

该装置也提供这样的优势，当液体在高于大气压力并低于工作压力的除气压力下进入腔室时，液体的表面积大大地增加。因此，能有效地获得喷雾中液滴的除气或者射流的除气。此外，该装置提供了除气过程的简单控制，因为只需保持除气压力且不需要复杂的控制。事实上，该装置可不使用用于自动地(如，交替地)改变腔室内的压力的控制装置。该装置甚至可被设置成保持腔室内的压力基本不变。

优选地，喷嘴位于腔室的上部中。因此，液体可有效地喷入腔室内的气体压头以使有效地为液体除气。

优选地，喷嘴被设置成在远离腔室内液面的方向喷射液体。因此，喷射出的液体在腔室内可具有长的自由路径，从而允许将气体从射流的液滴有效地去除。此外，喷嘴可被设置成朝着腔室的内壁喷射液体射流，其中，当射流撞击在内壁上时将分裂成小液滴以有效除气。

现在将参照附图，通过非限制性实例进一步说明本发明。附图中：

图1示出了根据本发明的除气装置的一个实施例的一个实例；

图2示出了根据本发明的与基本上密闭的液体循环系统相结合的除气装置的一个实施例的一个实例。

图1示出了根据本发明的除气装置1的一个实施例的一个实例。图2示出了根据本发明的与基本上密闭的液体循环系统相结合的除气装置的一个实施例的一个实例。在图2中，该基本上密闭的液体循环系统2包括：泵4，锅炉6，散热器8以及连接泵4、锅炉6、散热器8的管10。这个实例中的循环系统2构成用来加热散热器的周围事物的加热系统。将理解，循环系统2也可构成冷却系统。在这种情况下，锅炉6可用冷却器代替，并且散热器8可用换热器取代。

在图2的实例中，除气装置1通过管12和14连接至循环系统2。通过管12，液体从循环系统2流入除气装置1。通过管14，除气后的液体从除气装置1被供应回循环系统2。在这个实例中，通过除气装置1的液流路径形成平行于该基本上密闭的循环系统2的部分16的支路。

参照图1和图2，装置1包括腔室18。为清楚起见，腔室18的壁示出为局部脱离。从循环系统2接收到的液体被供应到腔室18中。在这个实例中，液体通过供应管24被供应到腔室18中。供应管24包括用来将液体分配到腔室18中的喷嘴26。在腔室18内，积聚有一些或大量的液体19。在图1和图2中，腔室18包括在腔室18内液位22之上的气体压头20。

腔室18还包括与泵30流体连通的出口28。在这个实例中，泵30由电动机32驱动。液体从泵通过管14供应回循环系统2中。

在图2的实例中，除气装置1通过入口阀34和出口阀36连接到循环系统2。

除气装置1还包括自动阀38，用于将从液体中分离出来的气体从腔室18中除去。在图1和图2的实例中，自动阀38包括上升管40和具有浮子41的浮子控制阀39。在液位上升到提升浮子41这样的程度的情况下，通过关闭浮子控制阀39，该浮子控制阀39防止液体通过自动阀38流出腔室。

以上所讨论的除气装置1可操作如下。

操作泵30以减小腔室18内的压力以获得除气压力。该除气压力高于除气装置1周围的大气压力并低于循环系统2内液体的工作压力，循环系统2内液体的工作压力可跨越一个压力范围。恰位于泵的下游的压力可能高于散热器内的压力。优选地，除气压力低于循环系统2内的最低工作压力，因为在除气装置1和循环系统2的组件内的最低压力点处进行除气最有效。

由于腔室内的除气压力低于循环系统2内的工作压力，液体会通过管12和供应管24及喷嘴26被从循环系统2吸入腔室18内。在喷嘴26处产生液体的喷雾。在该实例中，喷嘴26产生实心锥形的喷雾。该喷雾被喷入处于除气压力下的气体压头20。由于除气压力低于工作压力，喷雾中的液滴会被有效地除气。从液滴除去的气体积聚在气体压头20中。除气后的液体流入腔室18内的大量的液体19中。除气后的液体通过泵30从部分被液体填充的腔室18泵送回循环系统2中。

已经发现，例如当启动除气装置时，腔室可能基本上完全被液体填充。不过，液体随后也将在腔室18内被除气，因此自动地产生了气体压头20。

在该实例中，积聚在腔室18内的气体压头20将取代腔室18内已被除气液体的大量的液体19。因此，液位22将下降。一旦液位22降到低于上升管40的入口42，气体将进入上升管40。在该实例中，浮子控制阀39将处于打开位置以允许气体从腔室18逸出，只要腔室18内的液位22允许这种逸出即可。将理解的是，因为除气压力被选择为高于大气压力，由于这种压力差，气体实质上能够从腔室18逸出。

气体的逸出会引起腔室18内的液位22上升。这可能又会导致上升管40的入口42为了气体再次被封闭，因为上升管在腔室18内液位的下面。一旦上升管40被封闭，气体将再次开始在气体压头20内积聚，并且循环会再次进行。

将理解的是，上述除气装置1的除气过程是自我调节的。因此，不需要复杂的控制。在非常简单的实施例中，喷嘴26提供比工作压力与大气压力之间的差值小的固定压降。因此，无需控制。在此实施例中，可以省略入口阀34和出口阀36。在其他场合，可通过调节入口阀34和/或出口阀36，以及/或通过调节泵30的泵送速度(如，频率控制泵)，来调节流量和/或除气压力。这种调节可手动或自动地进行(例如：使用一个或多个压力和/或流量传感器)。手动调节可能相当简单(coarse)，所以在大多数情况下手动调节就足以实现期望的平衡状态，并且不需要自动控制。

因此，除气装置1操作简便。除了泵30的泵送速度的一次性设置以及/或入口阀34和/或出口阀36的流量限制外，不需要主动控制。

优选地，通过喷嘴26的压降大于通过入口阀34的压降。通过喷嘴26的压降形成液体的喷雾液滴。通过喷嘴26的大的压降可形成较小的液滴，因此，由于液滴内减小的气体扩散距离，提高了除气效率。通过入口阀34的压降可用来使装置1适应循环系统2中的任何工作压力。

没有自动地(例如，可选地)改变腔室18内的压力的必要，因为这完全通过自动调节平衡状态来执行。因此，可获得很简单的除气装置1。除气装置可不用进行主动(active)控制。例如，除气装置可不用为了诸如通过交替地打开和关闭泵30来自动地(例如，可选地)改变腔室18内的压力而进行主动控制。

相反，根本没有控制的必要。还将理解的是，也可以采用被动(passive)控制。例如，可以使用被动压力控制阀(定压阀(set-pressure valve))作为入口阀34，以设定腔室18内的除气压力，或使用被动流量控制阀作为入口阀34，以与手动可调出口阀36一起设定流量。

用于将从液体中分离出来的气体从腔室18除去的阀38可包括流量开关。该流量开关可设置用于关闭泵30以避免在液体中存在低气体浓度时进行除气。给只包含少量气体的液体除气只产生少量的气体通过阀38。该流量开关可被设置成当气体流量低于预定的阀值时关闭泵30。因此，在液体几乎不含气体的情况下，可避免不必要的能源消耗，并且有望实现相对有限的除气程度。

在前面的描述中，已结合本发明的实施例的具体实例描述了本发明。然而，将理解的是，在不背离如所附权利要求书所提出的本发明的较广泛的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种更改和变化。

在实例中，供应管24包括单个喷嘴26。将理解的是，该供应管也可以包括多个喷嘴。在实例中，喷嘴26被设置成产生液体喷雾。将理解的是，喷嘴也可被设置成产生液体的射流，如薄片状。射流也将在腔室18的压头20内被除气。如果射流撞击在腔室的壁上，可能产生被有效地除气的液滴。

在实例中，喷嘴在向上的方向喷射液体。将理解的是，原则上，任何方向都是可行的。

腔室内部的压力可由封闭的回路控制，例如，该封闭的回路包括压力传感器、控制单元以及泵30。

在图2的实例中，该装置被用来为加热系统除气。将理解的是，该装置也可被用来为冷却系统除气，例如，该冷却系统包括冷却器和/或风机盘管。

但是，其他的更改、变化和变型也是有可能的。因此，说明书、附图以及实例应被认为是示例性的而不是限制性。

在权利要求书中，任何位于圆括号之间的附图标号都不应被解释为限制此权利要求。措辞“包括”不排除除在权利要求中所列举出来的特征或步骤外的其它特征或步骤的存在。此外，措辞“一(a)”和“一(an)”不应被解释为限于“只有一个”，相反，其是被用来指“至少一个”，并且不排除多个。在相互不同的权利要求中详述的某些措施这一事实并不表示这些措施的组合不能获益。

Claims (12)

1.一种为包括处于工作压力的基本上密闭的液体循环系统的加热或冷却系统的液体除气的方法，包括：

至少使部分液流通过限制件进入腔室，

利用在所述腔室内积聚的液位之上的气体压头，使所述腔室变成部分地被所述部分液流填充，

在所述腔室内保持除气压力，所述除气压力高于大气压力并低于所述工作压力，

使从所述部分液流提取的气体与所述部分液流分离，

将所述气体从所述腔室中去除，以及

将被除气后的所述部分液流泵送回所述基本上密闭的液体循环系统中，

其中，所述限制件包括喷嘴，并且所述至少使所述部分液流通过所述限制件进入所述腔室的步骤包括：

至少将所述部分液流通过所述喷嘴喷射到所述腔室中，以在所述腔室内获得液体的射流和/或喷雾，

其中将所述气体从所述腔室中去除的步骤通过具有入口的上升管来实现，以当部分地填充所述腔室的液体的液位低于所述入口时，允许气体的逸出，并且当部分地填充所述腔室的液体的液位高于所述入口时，允许气体积聚在压头中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述腔室至多部分地填充有液体，并且所述喷嘴位于高于液位的水平高度处。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述将所述气体从所述腔室中去除的步骤通过浮阀来实现。

4.根据权利要求1所述的方法，包括：

调节泵的泵送速度以使所述除气压力保持基本不变。

5.根据权利要求1所述的方法，包括：

调节泵的泵送速度以使所述液位保持基本不变。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述除气压力比大气压力高0.1至0.5巴。

7.一种为处于工作压力的基本上密闭的液体循环系统的液体除气的装置，包括：

腔室，利用在所述腔室内积聚的液位之上的气体压头，所述腔室部分地被液体填充，

限制件，与所述腔室流体连通，用于至少使部分液流通过所述限制件进入所述腔室，

泵，用于保持所述腔室内的除气压力和将液体供应回所述基本上密闭的液体循环系统，所述除气压力高于大气压力并低于所述工作压力，以及

自动阀，用于当所述腔室内的气体的量超过预定量时，将从液体分离出的气体从所述腔室中去除，

其中，所述限制件包括喷嘴，用于至少使所述部分液流通过所述喷嘴喷射到所述腔室中，以在所述腔室内获得液体的射流和/或喷雾，

所述装置进一步包括用于将所述气体从所述腔室中去除的上升管，所述上升管具有入口，以当部分地填充所述腔室的液体的液位低于所述入口时，允许气体的逸出，并且当部分地填充所述腔室的液体的液位高于所述入口时，允许气体积聚在压头中。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述喷嘴位于所述腔室的上部中。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述喷嘴被设置成在远离所述腔室内的液面的方向喷射液体。

10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述用于去除气体的自动阀包括流量开关，所述流量开关被设置用于关闭所述泵（30），以避免当气体流量低于预定的阀值时进行除气。

11.一种加热或冷却系统，包括处于工作压力的基本上密闭的液体循环系统和根据权利要求7至10中任一项所述的为处于工作压力的基本上密闭的液体循环系统的液体除气的装置。

12.根据权利要求11所述的加热或冷却系统，其中，通过用于除气的所述装置的液流路径形成平行于所述基本上密闭的回路的一部分的支路。

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