CN102616876B - 一种真空双腔除气装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空双腔除气装置和方法，包括：罐体，罐体内上半部位置设置隔断，上部为真空腔，下部为除气腔，真空腔顶端设有真空传感器，真空传感器的一侧设有真空抽气口，隔断上安装有水气隔离器，水气隔离器的一端气口与除气腔连接，另一端气口连接真空电磁阀出气口和排气电磁阀的进气口连接，真空电磁阀的进气口向真空腔敞开，排气电磁阀的出气口向大气敞开；除气腔中设有液位传感器，除气腔设有进水口、出水口。本发明将一个气罐分为上下两部分，利用上半部分的真空腔和安装聊除气罐出水口上的抽水泵双重作用，使下半部分的除气腔中水体里的气体析出，被真空腔吸收，有效的除去了水体中的空气，使得空调循环水系统能够安全可靠运行。

Description

一种真空双腔除气装置和方法

技术领域

本发明涉及一种真空双腔除气装置和方法，是一种用于空调循环水系统的装置和方法。

背景技术

空调循环水系统中如果存有气体，循环水系统容易产生气阻，从而造成局部或整个系统的循环不畅，致使供暖系统不热，制冷系统不冷。同时由于水中含有氧气而使得地源热泵换热设备、管道和钢制散热器有氧腐蚀，造成穿孔、漏水。空调循环水系统中存有气体还会造成水泵的腐蚀，直接影响到整个系统的安全。因此除去空调循环水系统中存有气体十分重要，但长期以来没有很好的除气装置和除气方法，只能听其自然。结果造成许多空调系统的故障。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种真空双腔除气装置和方法，所述的装置和方法，快捷地脱除空调循环水系统内的游离气体及溶解性气体，使得空调循环水系统能够安全可靠运行。

本发明的目的是这样实现的：一种真空双腔除气装置，包括与空调循环水箱连接的进水电磁阀，其特征在于，所述的进水电磁阀与除气罐进水口连接，所述的除气罐包括：直立的圆筒形两端为半球形的罐体，所述的罐体内上半部接近四分之一的位置设置隔断，将罐体内腔分为上下两部分，上部为真空腔，下部为除气腔，所述真空腔顶端设有真空传感器，所述真空传感器的一侧设有真空抽气口，所述隔断上安装有水气隔离器，所述水气隔离器的一端气口与除气腔连接，所述水气隔离器的另一端气口连接真空电磁阀出气口和排气电磁阀的进气口，所述真空电磁阀的进气口向真空腔敞开，所述排气电磁阀的出气口延伸至真空腔之外，向大气敞开；所述的除气腔中设有液位传感器，在所述除气腔的上部设有除气罐进水口，下部设有除气罐出水口；所述除气罐出水口连接带有水逆止阀的抽水泵，所述的抽水泵与空调循环水管网连接；所述的真空抽气口与带有真空逆止阀的真空泵连接；所述的进水电磁阀、抽水泵、真空泵、真空传感器、排气电磁阀、真空电磁阀、液位传感器与控制器电连接。

一种使用上述装置的真空双腔除气方法，所述方法的步骤如下：

空调循环水管网补水的过程：

补水准备的步骤：用于打开进水蝶阀和出水蝶阀，关闭排水蝶阀；

除气的步骤：用于进行除气过程，除气过程后将除气罐中的水注入空调循环水管网；

检测水量的步骤：用于对空调循环水管网的水量进行检测是否达到设计水量，如果达到设计水量，则停止补水，如果一罐水用完后还未达到设计水量，则回到除气的步骤；

空调循环水管网除气的过程：

除气准备的步骤：用于打开出水蝶阀和排水蝶阀，关闭进水蝶阀；

除气的步骤：用于进行除气过程，除气过程后将除气罐中的水注入空调循环水管网；

循环的步骤：用于多次进行除气过程，将空调循环水管网中的游离气体和溶解气体逐渐除净。

  本发明产生的有益效果是：本发明将一个气罐分为上下两部分，利用上半部分的真空腔和安装聊除气罐出水口上的抽水泵双重作用，使下半部分的除气腔中水体里的气体析出，被真空腔吸收，有效的除去了水体中的空气，使得空调循环水系统能够安全可靠运行。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述真空双腔除气罐的原理示意图；

图2是本发明的实施例二所述真空双腔除气罐的原理示意图；

图3是本发明的实施例三所述真空双腔除气装置原理示意图；

图4是本发明的实施例四所述真空双腔除气装置与空调水循环系统连接的原理示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种真空双腔除气罐，如图1所示。本实施例包括：直立的圆筒形两端为半球形的罐体6，所述的罐体内上半部接近四分之一的位置设置隔断5，将罐体内腔分为上下两部分，上部为真空腔2，下部为除气腔7，所述真空腔顶端设有真空传感器1，所述真空传感器的一侧设有真空抽气口15，所述隔断上安装有水气隔离器12，所述水气隔离器的一端气口与除气腔连接，所述水气隔离器的另一端气口连接真空电磁阀14的一端气口和排气电磁阀4的一端气口，所述真空电磁阀的另一端气口13向真空腔敞开，所述排气电磁阀的另一端气口3延伸至真空腔之外，向大气敞开；所述的除气腔中设有液位传感器10，在所述除气腔的上部设有除气罐进水口11，下部设有除气罐出水口8。

本实施例所述的罐体是一种钢质压力容器，要求具有一定的耐真空能力，因此，罐体为圆筒形的回转体，罐体两端的端盖要求为半球形，以抵抗大气压力。

所述的隔断是将整个罐体的内部分为两个部分的隔离墙，隔断的强度应当能够承受真空的压力。由于罐体是直立的圆筒形，隔断是水平放置，隔断将罐体内部分为上下两部分。上半部分真空腔的作用主要在于产生真空吸力，下半部分的作用主要在于储存水体，并将水体中的气体释放出来。

所述的真空传感器可以是真空压力表，也可以是其他类型可以将真空度转变为模拟电信号或数字电信号的真空传感器。真空传感器和真空抽气口可以安装在真空腔的任何位置，只要方便电信号的传输和抽气方便即可。

所述的水气隔离器是一种只允许气流通过，而不允许水通过的装置，其型号是：MN-15，原产地：日本。水汽隔离器是真空腔与除气腔之间的通道，这个通道至允许气流通过，但不允许水流通过。当除气腔进水的时候，除气腔中的气体通过水汽隔离器和排气电磁阀进入大气，当除气腔中的水排出时，空气从排气电磁阀和水气隔离器进入除气腔内；当除气腔除气的时候，除气腔中从水中析出的气体通过水气隔离器和真空电磁阀进入真空腔。由此可以看出，气体可以在水气隔离器中来回穿行，但水则不能通过水气隔离器。

所述的排气电磁阀是除气腔与外部大气之间的气体控制阀门，而真空电磁阀是除气腔和真空腔之间的气体控制阀门，由于都只是气体的控制阀门，不允许通过水流，所以都必须通过水气隔离器。所述的排气电磁阀和真空电磁阀可以是各种类型的通气电磁阀，例如：ZCQ-DN25等型号的电磁阀。

所述的液位传感器是一种对水位进行监控的传感器，可以将水位变化的状况变为模拟电信号或数字电信号，所述的液位传感器可以是浮球式液位传感器或其他类型的传感器，例如：YWX-67-2等型号的液位传感器。

本实施了所述的除气罐进水口、除气罐出水口是水流进入和排气除气腔的通道，可以设置法兰连接外部的管道。除气罐进水口可以设置在偏心的位置，即除气罐进水口的回转中心轴线不与罐体的回转中心轴线相交，而是偏离在罐体回转中心轴线的一边，这样设置的目的是，水流进入除气腔的时候，水流沿罐体的内壁流动，产生旋流，如果水中有泥沙则会向罐体中心集中，然后沉淀在罐体的底部中心位置。

所述的除气罐出水口设置在罐体的一侧而不是底部，目的是留下除气腔最底层的水体，使水体中的沉淀物留在除气罐中，即除气的过程也是旋流清沙的过程。为了清除除气腔底部的泥沙，除气罐底部中心位置可以设置泄水口，并在泄水口上设置集沙器，使泥沙沉淀在集沙器中，以便排除。用这种方式清除进入除气腔的水流中的泥沙。所述集沙器是一个收集泥沙的容器。

实施例二：

本实施例是实施例是实施例一的改进，是实施例一关于除气罐进水口的细化，如图2所示。本实施例所述的除气罐进水口偏心设置；所述除气腔的底部设有泄水口9，所述的泄水口设有集沙器。

本实施例所述除气罐进水口的偏心位置，指的是除气罐进水口的中心轴线1101（除气罐出水口为圆形，除气罐出气口的中心轴线即为圆形的中心轴线）不与除气罐的中心轴线601（在图2中为一个点）相交。通常情况下，为了设置安装方便，除气罐进水口一般都与罐体的中心轴线相交。由于罐体是直立的圆筒形，中心轴线也是直立的，即是一条垂直的轴线，而除气罐进水管的轴线是一条水平的直线，如果相交则两条直线在一个平面内，并垂直相交。如果不相交，则不在一个平面内，虽然还是相互垂直，但两条直线是空间直线。除气罐出水口的中心轴线成为了罐体在该平面所形成的圆的割线，水流沿这条割线进入除气腔，会产生旋流，泥沙在旋流中聚集在除气腔的中心，并沉淀在除气腔的底部。除气腔的底部设置集沙器，使泥沙集中在集沙器中方便清洗和排出，所以在除气腔的底部，也就是罐体的底部设置泄水口，即可以放出罐体中剩余的水，也便于设置集沙器。

实施例三：

本实施例是一种使用上述实施例所述除气罐的真空双腔除气装置，如图3所示。本实施例包括与空调循环水箱连接的进水电磁阀16，所述的进水电磁阀与所述的除气罐进水口连接，所述除气罐出水口连接带有水逆止阀的抽水泵19，所述的抽水泵与空调循环水管网连接；所述的真空抽气口与带有真空逆止阀的真空泵17连接；所述的进水电磁阀、抽水泵、真空泵、真空传感器、排气电磁阀、真空电磁阀、液位传感器与控制器18电连接。

所述的除气罐要实现除气，需要有一套自动控制装置，通过一套设定的程序完成除气过程。所以除气罐装置是一套完整的通过传感器获取信号，然后经过处理获得一系列自动控制过程的自动控制装置。所述装置的核心是控制器，所述控制器可以是工业程序控制器（PLC）或者顺序控制器，也可以是微控制单元（MCU）或者为程序单元（MPC）以及其他具有记忆和处理功能的控制系统芯片。

本实施例所述的真空泵带有逆止阀，即在抽气停止的时候可以防止空气在进入真空腔中。同样，所述的抽水泵也带有逆止阀，因为抽水泵连接的空调循环水管网具有一定的压力，当抽水泵停止工作的时候，逆止阀可以防止空调循环水管网的水进入除气腔。

本实施例所述的装置在于空调循环水管网连接的时候，通常可以连接在空调循环水管网补水用的水箱与空调循环水管网进水口之间，这是一种补水的方式，即在向空调循环水管网补水的过程中先对水体进行除气和除泥沙。还有一种连接方式是：将所述装置连接在空调循环水管网的进水口与排水口之间，即将所述装置串联在空调循环水管网中，除去空调循环水管网在运行过程中产生的气体。这两种方式可以通过连接蝶阀而实现，例如在空调循环水管网的水箱以及空调循环水管网的进水口和排水口之间设置几个蝶阀，通过这些蝶阀的开关实现上述的补水除气过程或循环水除气过程。

实施例四：

本实施是实施例三的改进，是实施例三关于设置蝶阀的细化，如图4所示。本实施例所述的进水电磁阀与空调循环水箱之间设有进水蝶阀21；所述的抽水泵与空调循环水管网之间设有出水蝶阀20；所述与空调循环水管网连接的蝶阀所连接的是空调循环水管网的进水口，所述空调循环水管网的排水口通过排水蝶阀22与进水电磁阀连接。

本实施例所述的三个蝶阀可以是手动阀门也可以是电动阀门。如果是电动阀门可以连接到控制器上，并在控制器上设置专门的程序，通过控制器的程序控制蝶阀的开闭。

当进水蝶阀、出水蝶阀打开和排水蝶阀关闭的时候，水箱中的水流通过进水蝶阀、进水电磁阀、除气腔、抽水泵、进水蝶阀进入空调循环水管网，这是补水的除气过程。当出水蝶阀、排水蝶阀打开和进水蝶阀关闭的时候，空调循环水管网中的水流经过排水蝶阀、进水电磁阀、除气腔、抽水泵、进水蝶阀进入空调循环水管网，这是对空调循环水管网中运行的水进行除气的过程。

实施例五：

本实施例是使用上述实施例所述装置的真空双腔除气方法。所述方法包含了两个过程：空调循环水管网补水的过程和空调循环水管网除气的过程。在两个过程中真空除气的过程相同，只是水的来源略有差别，一个来自于空调循环水的补水用的水箱，一个来自于空调循环水管网中。

本实施例所述方法的步骤如下：

空调循环水管网补水的过程：

补水准备的步骤：用于打开进水蝶阀和出水蝶阀，关闭排水蝶阀。这时所形成的联通管路是：水箱、进水蝶阀、进水电磁阀、除气腔、抽水泵、出水蝶阀、空调循环水管网进水口。

除气的步骤：用于进行除气过程，除气过程后将除气罐中的水注入空调循环水管网。除气过程是注满一罐水后进行除气，除气后放空经除气的水，再注满一罐水再进行除气，一罐一罐进行的一个间歇过程。

真空除气的原理是：利用抽水泵从水体的底部抽水，同时利用真空腔中的真空抽气力从水体的上方吸收体，使除气腔中产生负压，这个负压时水体中的空气析出来，析出的空气被真空腔吸收。当真空腔中的真空度达到一定值时，也就是吸收的空气达到一定量时，可以认为除气腔中的水体中的空气差不多除净了。这时可以放出除气腔中水体至空调循环水管网中。

检测水量的步骤：用于对空调循环水管网的水量进行检测是否达到设计水量，如果达到设计水量，则停止补水，如果一罐水用完后还未达到设计水量，则回到除气的步骤。补水的过程中有可能一罐水还不足以补充空调循环水管网中的水量，所以需要补充多罐水。

空调循环水管网除气的过程：

除气准备的步骤：用于打开出水蝶阀和排水蝶阀，关闭进水蝶阀。这时所形成的联通管路是：空调循环水管网排水口、排水蝶阀、进水电磁阀、除气腔、抽水泵、出水蝶阀、空调循环水管网进水口。

除气的步骤：用于进行除气过程，除气过程后将除气罐中的水注入空调循环水管网。本步骤与空调循环水管网补水的过程中的“除气的步骤”相同。

循环的步骤：用于多次进行除气过程，将空调循环水管网中的游离气体和溶解气体逐渐除净。除气的过程不可能一次将水体中的空气完全除去，只能除去一部分，所以对运行过程中的水体要进行多次循环除气，才能达到理想的效果。

实施例六：

本实施例是实施例五的改进，是实施例五关于除气过程的细化。本实施例所述的除气过程包括以下子步骤：

抽真空的子步骤：控制器关闭真空电磁阀，并根据真空传感器的检测数据启动真空泵，抽出真空腔中的空气，使真空腔达到要求的真空度数值后，控制器使真空泵停机。除气的第一步是使真空腔达到一定的真空状态，使真空腔对除气腔有一定的真空吸力。真空腔只有两个通道与外部空气接触，一个是抽气机，一个是真空电磁阀，所以当真空电磁阀关闭时，真空腔与外部空气的通道只有抽气机，而抽气机是由真空腔向外部抽取空气，所以使真空腔产生真空。所述的真空度数值是：-0.01Mpa～-0.05Mpa。

向除气腔注水的子步骤：控制器打开进水电磁阀，同时打开排气电磁阀，水流通过除气罐进水口注入除气腔中，除气腔内的气体通过水气隔离器和排气电磁阀排入大气，液位传感器监测除气腔内水位的上升，达到高水位数值后，控制器关闭进水电磁阀和排气电磁阀。水体要进入除气腔中，除气腔是的空气就必须被排出，否则水体无法进入除气腔，因此设立的排气电磁阀。排气电磁阀不仅排气，在水体排出除气腔的时候还要进气，使水体可以顺畅的排出除气腔。所述的高水位数值是指水体进入除气腔后，水位接近除气腔顶部，也就是接近隔断的位置，一般可以离隔断300-500毫米的距离，视除气腔大小而定。

真空除气的子步骤：控制器打开安装在除气罐出水口的抽水泵，同时打开真空电磁阀，在抽水泵和真空腔内的真空环境双重作用下除气腔内水体中游离的气体和溶解的气体释放出来，这些气体上升至除气腔的顶部，并通过水气隔离器和真空电磁阀进入真空腔，真空传感器监控真空腔中的真空度，到达除气度数值时，控制器关闭真空电磁阀。排气电磁阀关闭后，除气腔处于封闭的状态，当真空电磁阀打开，以及抽水泵启动后除气腔中产生负压，其中的水体从上下两方面受到拉力，在负压的作用下水体中的空气被迫析出，析出的空气通过水气隔离器和真空电磁阀进入真空腔中，使真空腔中的真空度数值下降。当真空度下降到除气度数值的时候，可以认为水体中的气体析出干净了。这时关闭真空电磁阀，真空除气结束。

出水的子步骤：控制器打开排气电磁阀，空气通过排气电磁阀和水气隔离器进入除气腔，除气腔内的水体在抽水泵的作用下，通过除气罐出水口进入空调循环水系统，液位传感器监测水位下降，达到低水位数值后，控制器关闭抽水泵。水体在离开除气腔的时候，虽然有进气电磁阀打开的水体上方与大气的通道，但由于抽水泵的抽力作用，进气电磁阀所提供的空气不足以补充水体离开除气腔的需要，所以水体在离开除气腔的时候处于负压状态，这样可以防止水体在接触空气后，空气又一次融入水中。当水体接触到空气的时候，虽然不能完全阻止空气融入水体中，但这个负压有一定的阻止作用。

所述的低水位数据，即：水位接近除气腔的底部位置。这个底部位置应当高于除气罐出水口200-500毫米，视除气罐大小而定。

实施例七：

本实施例是实施例六的细化，是实施例六关于向除气腔注水的子步骤的细化。本实施例所述的方法使用实施例二所述的装置，即带有偏心除气罐进水口和集沙器的真空双腔除气罐。所述的向除气腔注水的子步骤中，由于除气罐进水口偏心安装，水流进入除气腔中产生旋流；当除气腔中的水位达到高水位数值，控制器关闭进水电磁阀后，停留数分钟，使旋转水流中的泥沙集中沉淀至除气腔底部的集沙器中。

本实施例中由于水流进入除气腔后的旋转，水流中的泥沙集中在除气腔的中心轴附近，沉淀的时候用集中在除气腔的底部中心。在除气腔的底部中心设置的集沙器将泥沙集中，到一定的时间，打开泄水口将集沙器中的泥沙排出。因此本实施例具有排除泥沙的作用。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如各个要素的安装位置和连接方式、步骤的先后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。 

Claims (6)

1.一种真空双腔除气装置，包括与空调循环水箱连接的进水电磁阀，其特征在于，所述的进水电磁阀与除气罐进水口连接，所述的除气罐包括：直立的圆筒形两端为半球形的罐体，所述的罐体内上半部接近四分之一的位置设置隔断，将罐体内腔分为上下两部分，上部为真空腔，下部为除气腔，所述真空腔顶端设有真空传感器，所述真空传感器的一侧设有真空抽气口，所述隔断上安装有水气隔离器，所述水气隔离器的一端气口与除气腔连接，所述水气隔离器的另一端气口连接真空电磁阀出气口和排气电磁阀的进气口，所述真空电磁阀的进气口向真空腔敞开，所述排气电磁阀的出气口延伸至真空腔之外，向大气敞开；所述的除气腔中设有液位传感器，在所述除气腔的上部设有除气罐进水口，下部设有除气罐出水口；所述除气罐出水口连接带有水逆止阀的抽水泵，所述的抽水泵与空调循环水管网连接；所述的真空抽气口与带有真空逆止阀的真空泵连接；所述的进水电磁阀、抽水泵、真空泵、真空传感器、排气电磁阀、真空电磁阀、液位传感器与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的除气装置，其特征在于，所述的除气罐的进水口偏心设置；所述除气腔的底部设有泄水口，所述的泄水口设有集沙器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的进水电磁阀与空调循环水箱之间设有进水蝶阀；所述的抽水泵与空调循环水管网之间设有出水蝶阀；所述与空调循环水管网连接的蝶阀所连接的是空调循环水管网的进水口，所述空调循环水管网的排水口通过排水蝶阀与进水电磁阀连接。

4.一种使用权利要求3所述装置的真空双腔除气方法，其特征在于所述方法的步骤如下：

空调循环水管网补水的过程：

补水准备的步骤：用于打开进水蝶阀和出水蝶阀，关闭排水蝶阀；

除气的步骤：用于进行除气过程，除气过程后将除气罐中的水注入空调循环水管网；

检测水量的步骤：用于对空调循环水管网的水量进行检测是否达到设计水量，如果达到设计水量，则停止补水，如果一罐水用完后还未达到设计水量，则回到除气的步骤；

空调循环水管网除气的过程：

除气准备的步骤：用于打开出水蝶阀和排水蝶阀，关闭进水蝶阀；

除气的步骤：用于进行除气过程，除气过程后将除气罐中的水注入空调循环水管网；

循环的步骤：用于多次进行除气过程，将空调循环水管网中的游离气体和溶解气体逐渐除净。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的除气过程包括以下子步骤：

抽真空的子步骤：控制器关闭真空电磁阀，并根据真空传感器的检测数据启动真空泵，抽出真空腔中的空气，使真空腔达到要求的真空度数值后，控制器使真空泵停机；

向除气腔注水的子步骤：控制器打开进水电磁阀，同时打开排气电磁阀，水流通过除气罐进水口注入除气腔中，除气腔内的气体通过水气隔离器和排气电磁阀排入大气，液位传感器监测除气腔内水位的上升，达到设计水位数值后，控制器关闭进水电磁阀和排气电磁阀；

真空除气的子步骤：控制器打开安装在除气罐出水口的抽水泵，同时打开真空电磁阀，在抽水泵和真空腔内的真空环境双重作用下除气腔内水体中游离的气体和溶解的气体释放出来，这些气体上升至除气腔的顶部，并通过水气隔离器和真空电磁阀进入真空腔，真空传感器监控真空腔中的真空度，到达除气度数值时，控制器关闭真空电磁阀，真空除气结束；

出水的子步骤：控制器打开排气电磁阀，空气通过排气电磁阀和水气隔离器进入除气腔，除气腔内的水体在抽水泵的作用下，通过除气罐出水口进入空调循环水系统，液位传感器监测水位下降，达到低水位数值后，控制器关闭抽水泵。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的向除气腔注水的子步骤中，由于除气罐进水口偏心安装，水流进入除气腔中产生旋流；当除气腔中的水位达到高水位数值，控制器关闭进水电磁阀后，停留数分钟，使旋转水流中的泥沙集中沉淀至除气腔底部的集沙器中。

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