DE10003464A1 - Rohrleitungssystem, Verfahren zur Entgasung einer Flüssigkeit, Entgasungseinrichtung und gaspermeable Membran - Google Patents

Abstract

Rohrleitungssystem, insbesondere Heißwasseranlage, mit einem Rohrleitungsabschnitt (1), welcher zum Transport einer eine gasförmige und/oder eine aufschwimmende oder sinkende feste Phase mit sich führenden Flüssigkeit vorgesehen ist, bei welchem im äußersten oberen und/oder im äußersten unteren Abschnitt des Rohrquerschnittes eine obere und/oder untere Abzweigleitung (3, 5) zum Umleiten eines mit der gasförmigen und/oder der aufschwimmenden festen Phase bzw. der sinkenden festen Phase angereicherten Flüssigkeits-Teilstromes an den Rohrleitungsabschnitt angeschlossen ist, welche insbesondere über mindestens eine Rückführungsleitung (9, 13) stromaufwärts (P2) des Abzweigpunktes (P1) wieder in den Rohrleitungsabschnitt mündet bzw. münden, wobei in der oder jeder Abzweigleitung Mittel (7, 11) zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und zur Abtrennung der gasförmigen bzw. festen Phase vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohrleitungssystem, insbesondere ei­ ne Heißwasseranlage, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Entgasung und/oder Entschlämmung einer (ins­ besondere in einem solchen Rohrleitungssystem transportierten) Flüssigkeit und schließlich eine gaspermeable Membran und eine Entgasungseinrichtung zum Einsatz hierbei.

In einer Vielzahl von technischen Prozessen unter Einsatz von Flüssigkeiten ist es von erheblicher Bedeutung für die Prozeß­ führung, daß - und in welchem Grade - die jeweils eingesetzte Flüssigkeit Gase und/oder Feststoffe mit sich führt. Diese kön­ nen insbesondere den Flüssigkeitstransport behindern, die ther­ mischen Verhältnisse bei der Prozeßführung in schwer kalkulier­ barer Weise beeinflussen oder chemische Reaktionsabläufe stö­ ren, an denen die Flüssigkeit beteiligt ist.

Es ist daher für viele Anwendungen unerläßlich, die mit der Flüssigkeit mitgeführte Gas- bzw. Feststoffmenge zu begrenzen, d. h. in den entsprechenden Anlagen Mittel zur Entgasung und/oder Entschlämmung (oder allgemeiner: Feststoffabtrennung) der Flüssigkeit vorzusehen.

Zur Entgasung von Rohrleitungssystem unter Anlagendruck werden an Hochpunkten spezielle Behälter mit Schwimmerventilen installiert, die bei hinreichender Ansammlung von Gasen an diesen Punkten öffnen und die Gase entweichen lassen. Zur Sedimenter­ fassung werden an den Tiefpunkten des Rohrleitungssystems soge­ nannte Absetztöpfe installiert, die sich nach und nach mit Se­ diment füllen und periodisch entleert werden. Beim Einsatz die­ ser Verfahren beispielsweise in Heißwasseranlagen ist die Effi­ zienz der Entgasung bzw. Entschlämmung jedoch nicht zufrieden­ stellend. Dies ist insbesondere auf die hohen Strömungsge­ schwindigkeiten im System nahe der Entgasungsbehälter bzw. Ab­ setztöpfe zurückzuführen.

Zur Entgasung von Flüssigkeiten sind gaspermeable Membranen und Entgasungseinrichtung vorgeschlagen worden, in denen solche an­ gebracht sind.

So wird in der US 5,034,025 ein Membranverfahren zur Abtrennung von Wasserdampf aus dampfhaltigen Gasen unter Einsatz einer solchen Membran vorgeschlagen. In der Druckschrift wird eine Vielzahl von polymeren Membranmaterialien, insbesondere auf Zellulosebasis, genannt und u. a. auf asymmetrische Membranen sowie Kompositmembranen hingewiesen.

In der US 5,078,755 wird ein Verfahren zur Abtrennung von gelö­ stem Gas aus einer Flüssigkeit beschrieben, bei dem eine semi­ permeable Kompositmembran eingesetzt wird, welche aus einem po­ rösen Träger und einer nicht porösen, aktiven Membran aus einem Kunstharz auf dem porösen Träger besteht. Es wird angemerkt, daß der poröse Träger auf einem nicht-gewebten Textilmaterial angeordnet sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hoch effiziente Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Abtrennung von Gasen und/oder Feststoffen aus einer Flüssigkeit in einem Rohr­ leitungssystem bereitzustellen. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zum Einsatz hierbei geeignete gaspermeable Membran sowie eine wirksam und zuverlässig funktionierende Entgasungsvorrichtung zum Einsatz in einem solchen System anzu­ geben.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich ihres übergeordneten Vorrich­ tungsaspektes durch ein Rohrleitungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der nachgeordneten Vorrich­ tungsaspekte durch eine gaspermeable Membran mit den Merkmalen des Anspruchs 12 bzw. eine Entgasungseinrichtung mit den Merk­ malen des Anspruchs 17 sowie hinsichtlich ihres Verfahren­ saspektes durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß sich in laminar strömenden Flüssigkeiten aufgrund der unterschiedlichen Dichte von in der Flüssigkeit gelösten oder mit ihr mitgeführten Stof­ fen Strömungsschichten ausbilden. In Rohrleitungssystem mit la­ minarer Strömung bilden sich Strömungsschichten derart aus, daß Gase bzw. Flüssigkeitsanteile mit einem hohen Anteil gelöster Gase sowie auch aufschwimmende Feststoffanteile im Scheitelbe­ reich der Rohrleitung und Sedimente, d. h. sinkende Feststof­ fanteile, in deren Bodenbereich transportiert werden. Auf die­ sem Umstand basiert die Funktionsweise der oben erwähnten Trennvorrichtungen.

Die Erfindung schließt nun den wesentlichen Gedanken ein, den Trennvorgang an einem mit der jeweils abzutrennenden Phase - Gas oder Feststoff - angereicherten Anteil der Flüssigkeit aus­ zuführen, dessen Strömungsgeschwindigkeit gegenüber der sy­ stemimmanenten Strömungsgeschwindigkeit des Hauptflüssigkeits­ stromes wesentlich verringert ist. Sie schließt weiter den Ge­ danken ein, diesen Vorgang ohne nennenswerte Störung der Strö­ mung des weitaus größten Anteils der transportierten Flüssig­ keit ablaufen zu lassen. Aufgrund dieser grundsätzlichen Über­ legungen lehrt die Erfindung die Abzweigung eines kleinen Teils des Flüssigkeitsstromes im Scheitelbereich und/oder im Bodenbe­ reich eines Rohrleitungsabschnittes, die Zuführung des abge­ zweigten Teiles mit erhöhter Gas- bzw. Feststoffkonzentration zu einem "Verweilbereich" mit erniedrigter Strömungsgeschwin­ digkeit und die anschließende Rückführung der (weitgehend ge­ reinigten) Flüssigkeit in den Rohrleitungsabschnitt.

Weiter schließt die Erfindung den wesentlichen Gedanken der Be­ reitstellung einer durch eine Gewebelage verstärkten und damit an den Systemdruck in Heißwasseranlagen angepaßten gaspermea­ blen Membran zur Durchführung des Entgasungsvorganges in einem solchen System ein.

Schließlich wird mit der Erfindung eine Entgasungseinrichtung auf der Grundlage des soeben skizzierten Prinzips bereitge­ stellt, deren wesentliche Komponenten der erwähnte Verweilbe­ reich und eine diesen begrenzende gaspermeable Membran sind.

In einer zweckmäßigen Ausführung werden (jeweils) 1 bis 5%, bevorzugt ca. 3%, der Flüssigkeits-Gesamtmenge als Flüssig­ keitsanteil mit hoher Gas- bzw. Feststoffkonzentration im Scheitel- bzw. Bodenbereich der Rohrleitung abgezweigt. Minde­ stens 90% der Flüssigkeit strömen also ungehindert durch das System.

Die Rückführung der abgezweigten und gereinigten Flüssigkeits­ anteile erfolgt bevorzugt in einem Seitenbereich bzw. Seitenbe­ reichen der Rohrleitung, also nicht (wie die Abzweigung) in ei­ nem oberen bzw. unteren Bereich. Diese Maßnahme dient dazu, ei­ ne Störung der Strömungsschichtung durch die Flüssigkeitsrück­ führung stromaufwärts des Abzweigungspunktes zu verhindern. Die Rückführung erfolgt in typischen Rohrleitungssystem einige Me­ ter stromaufwärts der Entnahmestelle. Der konkret einzustellen­ de Abstand ist von den Strömungsverhältnissen im Rohrleitungs­ system abhängig.

Die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt insbeson­ dere in einem speziellen Verweilbehälter, der mit einer Entga­ sungseinrichtung oder einer Einrichtung zur Feststoffabtrennung (Abschlämmeinrichtung) versehen ist. Das Verweilbehälter- Volumen ist insbesondere in Abhängigkeit vom Rohrquerschnitt der Abzweigleitung sowie der maximalen Durchflußgeschwindigkeit zu bemessen. Über die Abzweigleitung und die Rückführungslei­ tung wird ein Zwangsumlauf der abgezweigten Flüssigkeitsanteile durch den Verweilbehälter erzwungen, wobei die konkrete Plazie­ rung des Zu- und Abflusses von Bedeutung für die Dynamik der Stofftrennvorgänge sind. So sind Zu- und Abfluß eines Verweil­ behälters zur Feststofftrennung bevorzugt in dessen Deckelbe­ reich angeordnet, und Zu- und Abfluß eines Verweilbehälters zur Gasabtrennung sind bevorzugt in unterschiedlicher Höhe von des­ sen Wandung plaziert.

Die bereits erwähnte Entgasungseinrichtung weist neben dem Flüssigkeitsverweilbereich und der gaspermeablen Membran ober­ halb der letzteren bevorzugt einen Gassammelbereich auf, der gegenüber der Atmosphäre durch ein Ventil verschlossen ist. Dieses wird über eine geeignete Kraftübertragungsvorrichtung durch die Membran betätigt. Der Flüssigkeitsverweilbereich ist entweder als separater Kessel oder auch als Rohrleitungsab­ schnitt mit großem Durchmesser ausgeführt, und der Gassammelbe­ reich ist zweckmäßigerweise in einem an diesen angeflanschten erhabenen Deckel gebildet. In der Membran ist bevorzugt ein Schwimmerventil angebracht, das zur Ableitung von aus der Lö­ sung entwichenem Gas zur Atmosphäre bzw. (bevorzugt) zunächst in den Gassammelraum dient. Mittels eines zusätzlichen Sicher­ heits-Schwimmerventils kann ein Verschluß des Gassammelberei­ ches (und damit des Systems ingesamt) gegenüber der Atmosphäre im Falle eines Defektes der Membran gewährleistet werden.

Die vorgeschlagene gaspermeable Membran umfaßt mindestens eine gasdurchlässige, aber flüssigkeitsundurchlässige Folie auf Polymerbasis, die durch eine feinmaschige Gewebelage verstärkt ist, welche mindestens in einem Umfangsbereich stoff- und/oder formschlüssig fest mit der semipermeablen Folie verbunden ist.

Die Membran kann auch zwei oder mehr Folien und/oder Gewebela­ gen in alternierender Anordnung aufweisen, und diese können zu­ sätzlich zur Verbindung im Umfangsbereich weitere Verbindungen - insbesondere im Zentrumsbereich - haben. Die Membran wird in einer zweckmäßigen Entgasungseinrichtung insbesondere in Kugel­ abschnitts- bzw. Kalottenform vorgespannt eingesetzt.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im üb­ rigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ab­ schnitts eines Rohrleitungssystems gemäß ei­ ner Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2A und 2B skizzenartige Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips der Abzweigung und Rückführung von Teil-Flüssigkeitsströmen im Rahmen der Erfindung,

Fig. 3 eine Prinzipskizze zur Erläuterung einer ge­ genüber Fig. 1 modifizierten Ausführung der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung des Aufbaus einer gaspermeablen Membran gemäß ei­ ner Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 5A und 5B Querschnittsdarstellungen eines Verweilbehäl­ ters mit Entgasungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in zwei Be­ triebszuständen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Rohrabschnitt 1 eines Rohrlei­ tungssystems, beispielsweise einer Heißwasseranläge eines Kraftwerkes, Heizwerkes o. ä., dargestellt, aus dem an einem Abzweigpunkt P1 zwei Abzweigleitungen 3, 5 mit gegenüber dem Rohrquerschnitt des Rohrabschnitts 1 wesentlich geringerem Querschnitt abzweigen. Die Abzweigleitung 3 mündet in einen er­ sten Verweilbehälter bzw. eine Entgasungseinrichtung 7, und aus diesem entspringt eine erste Rückführungsleitung 9, die an ei­ nem Rückführungspunkt P2 stromaufwärts des Abzweigpunktes P1 in den Rohrabschnitt 1 einmündet. Die Abzweigleitung 5 mündet in einen Deckelbereich eines zweiten Verweilbehälters bzw. einer Entschlämmungseinrichtung 11, aus der eine zweite Rückführungs­ leitung 13 entspringt, welche am Rückführungspunkt P2 ebenfalls in den Rohrabschnitt 1 einmündet. Die Figur ist im Sinne einer Längsschnittdarstellung längs einer vertikalen Schnittebene zu verstehen, so daß zu erkennen ist, daß die Abzweigleitung 3 im äußersten oberen Querschnittsbereich und die Abzweigleitung 5 im äußersten unteren Querschnittsbereich des Rohrabschnitts 1 abzweigt.

Die Abzweigleitungen 3 und 5 weisen ebenso wie die Rückfüh­ rungsleitungen 9 und 13 jeweils ein Absperrventil 15 zum Ab­ sperren der jeweiligen Leitung zu Servicearbeiten auf. Beim er­ sten Verweilbehälter 7 ist symbolartig ein Außenventil 7a zur Ableitung von aus der Flüssigkeit im Rohrsystem abgetrenntem Gas (beispielsweise Sauerstoff) dargestellt, und am zweiten Verweilbehälter 11 ist andeutungsweise eine Ablaß- bzw. Reini­ gungsöffnung 11a dargestellt.

In Fig. 2A und 2B ist in Art schematischer Querschnittsdarstel­ lungen des Rohrabschnittes 1 am Abzweigpunkt P1 (Fig. 2A) bzw. am Rückführungspunkt P2 (Fig. 2B) dargestellt, wie die Abzweigleitungen 3, 5 und die Rückführungsleitungen 9, 13 zum Rohrabschnitt 1 orientiert sind. In Fig. 2A bezeichnet die Be­ zugsziffer Q3 einen oberen Abzweigquerschnitt, d. h. die der Abzweigleitung 3 zugeführte oberste Strömungsschicht, die mit gelöstem Sauerstoff angereichert ist bzw. aus der Lösung ausge­ tretenen gasförmigen Sauerstoff enthält. Q5 bezeichnet einen unteren Abzweigquerschnitt (die unterste Strömungsschicht), der über die Abzweigleitung 5 abgezweigt wird und im wesentlichen das gesamte im Flüssigkeitsstrom mitgeführte Sediment (sinkende Feststoffe) enthält. In Fig. 2B sind mit Q9 und Q13 Rückfüh­ rungsquerschnitte bezeichnet, in denen die Rückführungsleitun­ gen 9, 13 die über die Abzweigleitungen 3, 5 abgezweigten und von Gas bzw. Feststoffen befreiten Flüssigkeits-Teilströme wie­ der in den Rohrabschnitt 1 zurückführen. Es versteht sich, daß diese Darstellungen schematischer Natur sind und der Anschluß der Abzweig- bzw. Rückführungsleitungen an den Rohrabschnitt 1 mit aus der Rohrverbindungstechnik bekannten Mitteln, insbeson­ dere mit kreisförmigen Rohrflanschen, realisiert werden wird.

Fig. 3 zeigt in skizzenhafter (unmaßstäblicher) Darstellung zwei Rohrabschnitte 1', 2' eines Rohrleitungssystems, die über eine Hauptströmungsleitung 17 und eine Entgasungsleitung 19 mit gegenüber der Hauptströmungsleitung 17 wesentlich größerem Rohrquerschnitt miteinander verbunden sind. Die Entgasungslei­ tung 19 ist über zwei Absperrschieber 21 von der Hauptströ­ mungsleitung 17 abtrennbar, und in ihr befindet sich eine me­ chanisch verstärkte gaspermeable Membran 23 zur Entgasung des über die Entgasungsleitung 19 abgezweigten oberen Flüssigkeits- Teilstromes unter Anlagendruck. Eine befriedigende Effizienz der Entgasung wird hier durch die aufgrund des erhöhten Rohr­ querschnittes verringerte Strömungsgeschwindigkeit der Flüssig­ keit erreicht.

In Fig. 4 ist schematisch der Aufbau der verstärkten gaspermea­ blen Membran 23 dargestellt. Diese besteht im hier gezeigten Beispiel aus drei gaspermeablen Polymerfolien 23a (beispiels­ weise aus Teflon) und zwei alternierend zwischen die Folien 23a gelegten Glasfasergewebelagen 23b. Im Randbereich 23c sind die Polymerfolien 23a mit den Gewebelagen 23b stoffschlüssig fest verbunden, beispielsweise verschweißt.

In Fig. 5A und 5B ist in Querschnittsdarstellungen der Aufbau des ersten Verweilbehälters 7 der Anordnung nach Fig. 1 bei­ spielhaft dargestellt. Der Verweilbehälter 7 besteht im wesent­ lichen aus einem zylindrischen Kessel 25, in den im oberen Wan­ dungsbereich die Abzweigleitung 3 einmündet und aus dem boden­ nah die Rückführungsleitung 9 entspringt. Mittels einer Deckel­ flanschverbindung 25a ist auf den Kessel 25 fest ein erhabener, topfförmiger Deckel 27 aufgesetzt, wobei zwischen die kessel- und deckelseitigen Flansche (nicht gesondert bezeichnet) der Umfangsrand einer gaspermeablen Membran eingespannt ist, welche hier (zur Unterscheidung von Fig. 3) mit der Bezugsziffer 23' bezeichnet ist. Die Wandung des Kessels 25 und die kalottenar­ tig vorgespannt eingesetzte Membran 23' begrenzen einen Flüs­ sigkeitsverweilbereich 29, und die Wandung und Oberseite des Deckels 27 bestimmt zusammen mit der Membran 23' einen Gassam­ melraum 31. Der Gassammelraum 31 steht über das Außenventil 7a mit der Atmosphäre in Verbindung, das in der Betriebsstellung nach Fig. 5A durch einen Ventileinsatz 33 verschlossen ist. Der Ventileinsatz 33 ist über eine Druckstange 35 mit der Membran 23' verbunden und wird über die Druckstange durch die Membran angetrieben.

Die Membran 23' selbst weist ein zentrales Schwimmerventil 37 auf, durch das gegebenenfalls unterhalb der Membran angesammel­ tes, aus der Lösung ausgetretenes Gas aus dem Flüssigkeitsver­ weilbereich 29 in den Gassammelraum 31 abgeleitet werden kann. Um die Druckstange 35 herum ist zwischen dem Mittenbereich der Membran 23' und demjenigen der Oberseite des Deckels 27 eine Druckfeder (Spiralfeder) 39 verspannt, die die Membran in die konkave Kalottenform gemäß Fig. 5A vorspannt.

Der entscheidende Unterschied dieses Verweilbehälters bzw. der Entgasungseinrichtung 7 gegenüber einfachen Entgasungssystemen besteht im Einsatz der verstärkten gaspermeablen Membran (Ver­ bundmembran) 23' mit dem Schwimmerventil 37 im Bereich zwischen dem Kessel 25 und dem Deckel 27. Durch diese Membran wird es möglich, nicht nur Gasansammlungen oberhalb der Flüssigkeit, sondern auch gelöste Gase zu entfernen, was bei bekannten Sy­ stemen unter Anlagendruck nur vollkommend unzureichend gelingt.

Durch die Anordnung des Ventileinsatzes 33 zusammen mit der Druckfeder 39 und der Membran 23' wird das Außenventil 7a des luftgefüllten Gassammelraumes 31 in der Fig. 5A gezeigten Stel­ lung gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen, wenn der Flüssig­ keitsdruck (Heißwasserdruck) unter dem Anlagenbetriebsdruck liegt. Mit Erreichen des Anlagenbetriebsdruckes wird die Mem­ bran 23' vom Flüssigkeitsverweilbereich 29 aus zum Gassammel­ raum 31 hin gedrückt, wobei gleichzeitig die Druckfeder (Vor­ spannfeder) 39 zusammengedrückt und das Außenventil 7a geöffnet wird. In diesem Betriebszustand trennt die Membran 23' das un­ ter Betriebsdruck stehende Heißwasser vom Atmosphärendruck und ermöglicht einen Gasaustausch von der druckhaften Seite zur drucklosen Seite. Entsprechend den Druckverhältnissen wird zu­ gleich ein Sauerstoffeintrag in das Rohrleitungssystem verhin­ dert. Bei einem Absinken des Heißwasserdruckes wird die Membran 23' unter Wirkung der Druckfeder 39 wieder in den Flüssigkeits­ verweilbereich 29 hineingedrückt und zugleich das Außenventil 7a verschlossen. Das Schwimmerventil 37 im Zentrum der Membran 23' öffnet bei großen Gasansammlungen unterhalb der Membran 23' eine (nicht gesondert bezeichnete) zentrale Gasaustrittsöffnung in der Membran 23' solange, bis das freie Gas entwichen ist. Dann schließt sich das Schwimmerventil wieder.

Ein Sicherheits-Schwimmerventileinsatz 41, der im Bereich zwi­ schen dem Ventileinsatz 33 und der Membran 23' angeordnet ist, spricht auf eine Ansammlung von Flüssigkeit oberhalb der Mem­ bran 23' durch Verschließen des Außenventils 7a an, falls auf­ grund eines Membrandefektes Flüssigkeit in den Gassammelraum 31 eindringt. Der Sicherheits-Schwimmerventileinsatz überwacht den wasserfreien Zustand des Gassammelraumes 31 und damit die ein­ wandfreie, zerstörungsfreie Funktion der Membran 23'.

Bei der beschriebenen Vorrichtung ist somit in effizienter Wei­ se eine Reduzierung von gelöstem Gas an nahezu beliebigen Stel­ len eines Heißwassernetzes möglich, wobei die Vorrichtung sich bezüglich des Zustandes und der korrekten Funktion der Entga­ sungseinrichtung, insbesondere der unter Betriebsdruck stehen­ den gaspermeablen Membran, selbst überwacht und einen Sicher­ heits-Systemabschluß im Fehlerfall realisiert.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Ab­ wandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegen. Derartige Abwandlungen können insbesondere das Material und die Formgebung der gaspermeablen Membran wie auch die konkrete Form des Verweilbehälters betreffen.

Eine spezielle Abwandlung besteht darin, daß die oben beschrie­ bene Membran-Deckel-Anordnung über einem Rohrleitungsbereich mit großem Querschnitt anstelle eines gesonderten Kessels als Verweilbereich angeordnet ist.

Bezugszeichenliste

1

;

1

',

2

' Rohrabschnitt

3

,

5

Abzweigleitung

7

erster Verweilbehälter (Entgasungseinrichtung)

7

a Außenventil

9

,

13

Rückführungsleitung

11

zweiter Verweilbehälter (Entschlämmungseinrichtung)

11

a Ablaßöffnung

15

Absperrventil

17

Hauptströmungsleitung

19

Entgasungsleitung

21

Absperrschieber

23

;

23

' gaspermeable Membran

23

a Polymerfolie

23

b Glasfasergewebelagen

23

c Randbereich

25

Kessel

25

a Deckelflanschverbindung

27

Deckel

29

Flüssigkeitsverweilbereich

31

Gassammelraum

33

Ventileinsatz (des Außenventils)

35

Druckstange

37

Schwimmerventil

39

Druckfeder

41

Sicherheits-Schwimmerventileinsatz
P1 Abzweigpunkt
P2 Rückführungspunkt
Q3 oberer Abzweigquerschnitt
Q5 unterer Abzweigquerschnitt
Q9, Q13 Rückführungsquerschnitt

Claims (23)

1. Rohrleitungssystem, insbesondere Heißwasseranlage, mit ei­ nem Rohrleitungsabschnitt (1; 1', 2'), welcher zum Trans­ port einer eine gasförmige und/oder eine aufschwimmende oder sinkende feste Phase mit sich führenden Flüssigkeit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im äußersten oberen (Q3) und/oder im äußersten unteren Ab­ schnitt (Q5) des Rohrquerschnittes eine obere und/oder un­ tere Abzweigleitung (3, 5; 19) zum Umleiten eines mit der gasförmigen und/oder der aufschwimmenden festen Phase bzw. der sinkenden festen Phase angereicherten Flüssigkeits- Teilstromes an den Rohrleitungsabschnitt angeschlossen ist, welche insbesondere über mindestens eine Rückfüh­ rungsleitung (9, 13) stromaufwärts (P2) des Abzweigpunktes (P1) wieder in den Rohrleitungsabschnitt mündet bzw. mün­ den, wobei in der oder jeder Abzweigleitung Mittel (7, 11; 21) zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und zur Abtrennung der gasförmigen bzw. festen Phase vorgesehen sind.

2. Rohrleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitung oder Abzweigleitungen (3, 5; 19) je­ weils eine Querschnittsfläche im Bereich zwischen 1 und 5%, bevorzugt von 3%, des Rohrquerschnittes aufweist bzw. aufweisen.

3. Rohrleitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungsleitung bzw. Rückführungsleitungen (9, 13) am Einmündungspunkt (P2) seitlich (Q9, Q13) in den Rohr­ leitungsabschnitt mündet bzw. münden.

4. Rohrleitungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (7, 11; 21) zur Verringerung der Strömungsge­ schwindigkeit und zur Abtrennung der gasförmigen bzw. fe­ sten Phase einen Verweilbereich, insbesondere einen Ver­ weilbehälter, mit einer Entgasungs- oder einer Abschläm­ meinrichtung umfassen.

5. Rohrleitungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungseinrichtung (7) einen unter Systemdruck ste­ henden Flüssigkeitsverweilbereich (29) und eine diesen be­ grenzende gaspermeable Membran (23') aufweist.

6. Rohrleitungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gaspermeable Membran (23') oberhalb des Flüssigkeits­ verweilbereiches (29) angeordnet ist und ein Schwimmerven­ til (37) aufweist.

7. Rohrleitungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verweilbehälter (7) auf der dem Flüssigkeitsverweilbe­ reich (29) gegenüberliegenden Seite der gaspermeablen Mem­ bran (23') einen Gassammelbereich (31) aufweist, welcher gegenüber der Atmosphäre durch ein über die Membran betä­ tigtes Außenventil (7a) verschlossen ist.

6. Rohrleitungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsverweilbereich (29) als Kessel (25) ausge­ führt ist, an dessen Oberseite eine gaspermeable Membran (23') mit kreisförmigem Umfang sowie ein den Gassammelbe­ reich (31) bildender erhabener Deckel (27) angebracht sind.

9. Rohrleitungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberseite der Membran (23) und der Untersei­ te des Deckels (27) eine Druckfedereinrichtung (39) ver­ spannt ist, die die Membran in Richtung auf den Kesselbo­ den vorspannt.

10. Rohrleitungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine gaspermeable Membran (23; 23') mit mindestens einer gasdurchlässigen und fluidundurchlässigen Folie (23a) auf Polymerbasis und mindestens einer mechanisch verstärkenden feinmaschigen Gewebelage (23b), die mindestens in einem Umfangsbereich (23c) stoff- und/oder formschlüssig mit der Folie verbunden ist.

11. Rohrleitungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Gassammelbereich (31) ein Sicherheits-Schwimmerventil (41) vorgesehen ist, das auf den Eintritt einer vorbe­ stimmten Wassermenge in den Gassammelbereich, insbesondere infolge einer Undichtigkeit der gaspermeablen Membran (23'), anspricht und das Außenventil (7a) schließt.

12. Gaspermeable Membran (23; 23') zur Entgasung eines Fluids, insbesondere von Wasser in einem Rohrleitungssystem, mit mindestens einer gasdurchlässigen und fluidundurchlässigen Folie (23a) auf Polymerbasis, gekennzeichnet durch mindestens eine mechanisch verstärkende feinmaschige Gewe­ belage (23b), die mindestens in einem Umfangsbereich (23c) stoff- und/oder formschlüssig fest mit der Folie verbunden ist.

13. Gaspermeable Membran nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch zwei gasdurchlässige und fluidundurchlässige Folien (23a), zwischen denen die Gewebelage (23b) angeordnet und mit de­ nen sie verbunden ist.

14. Gaspermeable Membran nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine alternierende Anordnung von jeweils mindestens zwei Folien (23a) mit Gewebelagen (23b), die im Umfangsbereich (23c) insgesamt miteinander verbunden sind.

15. Gaspermeable Membran nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder Folien (23a) und Gewebelage oder Gewebela­ gen (23b) auch in einem Mittenbereich der Membran (23; 23'), insbesondere um einen Ausschnitt herum, verbunden ist bzw. sind.

16. Gaspermeable Membran nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen kreisförmigen Umfang und eine aufge­ prägte Vorspannung, insbesondere in eine Kugelabschnitt­ form.

17. Entgasungseinrichtung (7) für ein Rohrleitungssystem, ins­ besondere eine Heißwasseranlage, mit einem unter System­ druck stehenden Flüssigkeitsverweilbereich (29) und einer diesen begrenzenden gaspermeablen Membran nach einem der Ansprüche 12 bis 16.

18. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gaspermeable Membran (23') oberhalb des Flüssigkeits­ verweilbereiches (29) angeordnet ist und ein Schwimmerven­ til (37) aufweist.

19. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsverweilbereich (29) als Kessel (25) ausge­ führt ist, an dessen Oberseite die gaspermeable Membran (23) sowie ein einen Gassammelraum (31) bildender erhabe­ ner Deckel (27) angebracht sind.

20. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (27) ein durch die Membran (23') betätigtes Au­ ßenventil (7a) aufweist, welches den Gassammelraum (31) gegenüber der Atmosphäre verschließt.

21. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberseite der Membran (23) und der Untersei­ te des Deckels (27) eine Druckfedereinrichtung (39) ver­ spannt ist, die die Membran in Richtung auf den Kesselbo­ den vorspannt.

22. Verfahren zur Entgasung und/oder Entschlämmung eines Rohr­ leitungssystems, insbesondere einer Heißwasseranlage, mit einem Rohrleitungsabschnitt (1), welcher zum Transport einer eine gasförmige und/oder eine aufschwimmende oder sin­ kende feste Phase mit sich führenden Flüssigkeit vorgese­ hen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
im äußersten oberen (Q3) und/oder im äußersten unteren Ab­ schnitt (Q5) des Rohrquerschnitts ein Teil der transpor­ tierten Flüssigkeit abgezweigt,
der abgezweigte Teil bzw. die abgezweigten Teile einem Verweilbereich bzw. Verweilbereichen (7, 11; 19) mit ver­ ringerter Strömungsgeschwindigkeit zugeführt,
im Verweilbereich bzw. den Verweilbereichen eine Entgasung bzw. Entschlämmung des jeweils abgezweigten Teils ausge­ führt und
der entgaste bzw. entschlämmte abgezweigte Teil, insbeson­ dere stromaufwärts des Abzweigungspunktes, wieder in den Rohrleitungsabschnitt eingeleitet wird bzw. werden.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeder abgezweigte Teil (Q3, Q5) einem unter Systemdruck stehenden Verweilbehälter (7, 11) zugeführt und aus dem Verweilbehälter eine entsprechende Flüssigkeitsmenge (Q9, Q13) entnommen und dem Rohrleitungsabschnitt (1) zugeführt wird.