DE102010032394A1

DE102010032394A1 - Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik

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Publication number: DE102010032394A1
Application number: DE102010032394A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-02
Also published as: DE202010010908U1

Abstract

Vorgestellt wird ein Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik – insbesondere ein Mikrder für die Sanitär- und Heizungstechnik. Im Wasser – auch in geschlossenen Systemen – befinden sich physikalisch bedingt Luft und andere Gase und wo sich Wasser und Gase in Metall-Rohrleitungen aufhalten, finden Korrosionsprozesse statt, die sich auf die Funktionsfähigkeit der Komponenten einer wassertechnischen Anlage negativ auswirken. Gase im Anlagenwasser verursachen Zirkulationsstörungen und Korrosionsprodukte – wie mitgeführte Schlammteilchen. Es gibt zwei Zustandsformen von Luft in wassertechnischen Anlagen – Luft ist im Wasser gelöst – Luft ist im Wasser in Form von Luftbläschen vorhanden. Wasser ist in der Lage – in Abhängigkeit von Druck und Temperatur – Luft in seinen einzelnen Gasen Sauerstoff, Stickstoff und Spuren von anderen Gasen aufzunehmen. Diese Lösung aus Wasser und Gasen ist relativ stabil. Freie Luft im Anlagenwasser in Form von Gasblasen können sein – sichtbare große Luftblasen – wenig sichtbare bis kaum auszumachende Mikroblasen. Nachfolgend wird ein Luft- und Schmutzabscheider für die Sanitär- und Heizungstechnik vorgestellt, der sich in vorteilhafter Weise durch Neuerungen auszeichnet – ohne dabei einerseits den Systemgedanken und andererseits die Reduktion der Teilevielfalt zu vernachlässigen – die sich wie folgt darstellen – bei dem Luft-/Mikroblasenabscheider eine stehende Innen-Drahtbürste mit Leitblech als Mikroblasen- und Lder die drehende Außen-Drahtbürste für die dynamische Reinigung des Wassers und ein Magnetstabsammler für magnetisch leitende Teile – als Entlüfter ein Membran-Entlüfter mit Sicherungsventil.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik – insbesondere einen Mikroblasen- und Luft- und Schlamm- und Schmutzabscheider für die Sanitär- und Heizungstechnik.
Im Wasser – auch in geschlossenen Systemen – befinden sich physikalisch bedingt Luft und andere Gase und wo sich Wasser und Gase in Metall-Rohrleitungen aufhalten, finden Korrosionsprozesse statt, die sich auf die Funktionsfähigkeit der Komponenten einer wassertechnischen Anlage negativ auswirken. Gase im Anlagenwasser verursachen Zirkulationsstörungen und Korrosionsprodukte – wie mitgeführte Schlammteilchen.
Es gibt zwei Zustandsformen von Luft in wassertechnischen Anlagen

a) Luft ist im Wasser gelöst
b) Luft ist im Wasser in Form von Luftbläschen vorhanden.

Zu a) Wasser ist in der Lage – in Abhängigkeit von Druck und Temperatur Luft in seinen einzelnen Gasen Sauerstoff, Stickstoff und Spuren von anderen Gasen aufzunehmen. Diese Lösung aus Wasser und Gasen ist relativ stabil. Mit der Befüllung einer Heizungsanlage mit einem Wasservolumen von 100 l bei einer Temperatur von 10°C und einem Druck von 2 bar werden ca. 7% Luft in gelöster Form in die Anlage eingebracht. Bei einer Erwärmung des Wassers um 65° reduziert sich der Luftanteil im Wasser auf ca. 3%, das bedeutet, daß durch den Erwärmungsprozeß ca. 4 l Gase von 100 l Wasser aus der Anlagenflüssigkeit frei werden.
Zu b) Freie Luft im Anlagenwasser in Form von Gasblasen können sein

– sichtbare große Luftblasen
– wenig sichtbare bis kaum auszumachende Mikroblasen.

Größere Luftblasen entwickeln höhere Auftriebskräfte als kleiner Luftblasen und bewegen sich überwiegend im oberen Bereich der Rohrleitung durch das System. Je kleiner die Luftblasen sind – Mikroblasen haben einen Durchmesser von 0,01 mm ... 0,2 mm – um so stärker ist ihre Neigung, in der Strömung zu verbleiben. Bei bestimmten Zuständen verhalten sich Mikroblasen im Volumenstrom wie der Volumenstrom und setzen sich nicht mehr ab. Dem folgend ist die Entfernung von Mikroblasen mit konventionellen Einrichtungen wie Schnell- oder Automatik- oder Schwimmer-Entlüftern, Lufttöpfen und/oder Zentrifugalabscheidern nicht möglich; diese Geräte funktionieren gut nach der Anlagenwartung bei Anlagenfüll- und Entleerungsprozessen.
Mikroblasen entstehen auf unterschiedliche Art und Weise, wie z. B. an den Temperaturhochpunkten der Feuerraumwand in einem Heizkessel, die oberhalb des Siedepunkts von Wasser liegen, mit einer Größe von etwa 0,05 mm ... 0,13 mm Durchmesser. Durch den Drosseleffekt an Querschnittsverengungen – wie bei Ventilen – erfahren die Flüssigkeiten Druckabsenkungen, die bis in den Vakuumbereich reichen. Luftblasen werden bei Erreichen der physikalisch bedingten Löslichkeitsgrenze frei, Strömungsgeschwindigkeit < 0,1 m/s. Durch die Druckabsenkung werden in der Strömung vorhanden Luftblasen größer und zerspringen zu Mikroblasen nach der Querschnittsverengung durch einen schlagartigen Druckanstieg bis auf den Systemdruck – in der Literatur auch als Kavitation bezeichnet wie bei der Hohlsogbildung am Schaufelkanaleintritt von Pumpenflügelrädern.
Der Gasgehalt in Flüssigkeiten wird durch Temperatur- und Druckänderung bestimmt; da die Werte für Temperatur und Druck sich in einer Heizungsanlage ständig ändern, schwankt sich auch die physikalisch bedingte Gaslöslichkeitsgrenze und damit der Gehalt an freien und gelösten Gasen. Mikroblasenabscheider tragen im wesentlichen dazu bei, freie Gasblasen – wie unter b) – im Volumenstrom zu entfernen. Wie oben erwähnt, kommt es im Bereich der Temperaturhochpunkte der Kesselfeuerraumwand zu Ausgasungen in Form von Mikroblasen, die über den Volumenstrom in den Heizungsvorlauf gelangen. Werden die Mikroblasen im Kesselvorlauf aus dem System entfernt noch bevor sie im Rohrnetz wieder in Lösung gehen, ist das Wasser wieder in der Lage, wieder eine bestimmte Gasmenge aufzunehmen. So befindet sich ein Teil der Anlagenflüssigkeit im Rohrnetz in einem bezogen auf Gas absorptiven Zustand und nimmt die noch im System vorhandenen freien Gase auf. Da sich durch die Wasserumwälzung der Vorgang bei Betrieb der Anlage ständig wiederholt, nimmt das Mikroblasenvolumen kontinuierlich ab bis keine freien Gasblasen mehr in der Flüssigkeit enthalten sind; Korrosion wird vermieden, Zirkulationsstörungen auf Grund von eingeschlossenen Luftblasen entfallen. Physikalisch bedingt arbeitet das Prinzip einwandfrei wie im Bereich von Ein- und Zweifamilienhäusern bis zu einer Steighöhe von ca. 15 m und einem Druck von ca. 2 bar. Darüber hinaus sind Druckstufenentgaser einzusetzen.
Die Schlammbildung in den wassertechnischen Anlagen ist eine Folge des im Wasser enthaltenen reaktiven Sauerstoffs; der Sauerstoff sucht nach Bindungspartnern, wie z. B. bei Stahlrohrsystemen der Eisenstoff an der Rohrwand. Es entsteht Schlamm als Korrosionsprodukt, der Anlagenteile schädigt und den Wärmeübergang an Heizflächen reduziert. Beseitigung des Schlamms ist durch Filtern oder Sedimentation möglich. Bei der Filterung werden schon bei mehreren Wasserkreisläufen in Kreislaufanlagen schnell definierte Abscheidegrade erreicht; diesem Vorteil überwiegen jedoch eine Reihe von Nachteilen, wie

– beim Zusetzen der Filter erfolgt Druckaufbau
– Filterelemente müssen bereitgestellt werden, wartungsintensiv
– Filterwechsel mittels By-pass-Strecke oder Anlagenabschaltung.

Für die Sedimentation werden Schlammabscheider eingesetzt; Schlammabscheider sind meist zylinderförmige, im Querstrom befindliche Geräte mit einem unterhalb des Wasserflusses angebrachten entleerbaren Auffangbehälter-Entschlammungsbehälter für Schwebstoffe, wobei der Wasserfluß durch Einbauten beeinflußt ist, wie innerhalb des Gehäuses nach unten gerichtete unterschiedlich turbulente Zonen, durch die Schmutzteile verwirbelt werden und sich am Gehäuseboden zur Entleerung absetzen. Vorteile des Schlammabscheiders

– kein Druckaufbau durch Zusetzen
– keine Bereitstellung von Auswechsel-/Ersatzteilen
– Entleerung unter Betriebsdruck ohne Unterbrechung möglich.

Mit Hilfe des Magnetismus können dem Wasserkreislauf zusätzlich den magnetischen Fluß leitende Schmutzpartikel entzogen werden.
Nachfolgend wird ein Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik – insbesondere ein Mikroblasen- und Luft- und Schlamm- und Schmutzabscheider für die Sanitär- und Heizungstechnik vorgestellt, der sich in vorteilhafter Weise je im Bereich

A) des Luft-/Mikroblasenabscheiders
B) des Schmutz-/Schlammabscheiders
C) des Entlüfters durch Neuerungen auszeichnet – ohne dabei einerseits den Systemgedanken und andererseits die Reduktion der Teilevielfalt zu vernachlässigen – die sich wie folgt darstellen zu A) eine stehende Innen-Drahtbürste mit Leitblech als Mikroblasen- und Luftsammler zu B) eine drehende Außen-Drahtbürste für die dynamische Reinigung des Wassers und Magnetabscheider für magnetisch leitende Teile zu C) Elastomer-Membran-Entlüfter mit Sicherungsventil.

Im folgenden wird der Stand der Technik von Luft- und Schmutzabscheidern für die Wassertechnik – insbesondere von Mikroblasen- und Luft- und Schlamm- und Schmutzabscheidern für die Sanitär- und Heizungstechnik gewürdigt; gemäß dem Stand der Technik sind, je nach Anwendungsbezug, eine Vielzahl von Typen von Luft- und Schmutzabscheidern für die Wassertechnik – insbesondere einen Mikroblasen- und Luft- und Schlamm- und Schmutzabscheidern für die Sanitär- und Heizungstechnik im Einsatz.
Durch die europäische Patentanmeldung EP 2 116 727 wird ein Luftabscheider für eine Tauchpumpe vorgestellt mit einem eingangsseitig angeordneten rotierenden Laufrad mit einem zumindest teilweise in axialer Richtung gerichteten Austritt. Bei Tauchpumpen kann es erforderlich sein, den eigentlichen Pumpenstufen einen Luftabscheider vorzuschalten, um Luft bzw. Gase, welche in dem zu fördernden Fluid enthalten sind, vor dem Eintritt in die Pumpenstufen abzuscheiden, da bei zu hohem Luft- bzw. Gasanteil die Pumpe die Flüssigkeit nicht richtig fördert. Aufgrund der größeren Masse wird das Fluid in dem Laufrad des Luftabscheiders stärker beschleunigt als in dem Fluid vorhandene Luft oder Gas. Das Fluid wird radial weiter nach außen bewegt, so daß es an dem axialen Austritt radial weiter außen aus dem Laufrad austritt als die Luft oder das Gas, während die Luft radial weiter innen austritt. Die Tauchpumpen-Applikation des Luftabscheiders trifft nicht unbedingt direkt die Anwendung desselben in der Sanitär- und Heizungstechnik.
Das deutsche Gebrauchsmuster DE 20 2007 011 594 offenbart einen Luftabscheider kleiner Bauart, bei dem für die Erzwingung einer Verweilzeit des Mediums im Luftabscheideraum strömungsumlenkende Prallplatten, Profile oder Lenkbleche als separate Bauteile oder in Verbindung mit der strömungsführenden Rohrleitung eingebracht werden. Der Abscheider baut sehr kompakt, läßt jedoch auch wenig Raum und damit Volumen und Verweilzeit für das Medium, Luft auszusondern. Die abgeschiedene Luft sammelt sich im oberen Teil des Abscheiders und kann über einen Rohrstutzen manuell mittels Entlüftungsventil oder auch halbautomatisch über ein Schwimmerventil abgeführt werden.
Der Durchflußwiderstand ist aufgrund der starken Verwirbelung auf engstem Raum groß; je nach vorliegenden Druckverhältnissen – Solaranlagen werden mit ca. 6 bar Druck gefahren – kann das Medium kaum in Ruhe Luft abscheiden und im oberen Raum des Abscheiders sich sammeln lassen und wird ggf. mit der abgehenden Strömung wieder mitgerissen.
Die deutsche Patentschrift DE 693 07 870 /europäische Anmeldung EP 633 807 stellt eine Abscheider-Trennvorrichtung vor zum Abscheiden von Feststoff von Flüssigkeit.
Das Gebrauchsmuster DE 202 06 564 stellt einen Luftabscheider und eine Leerlaufhilfe für Solaranlagen ohne Frostschutzmittel vor. Leerlauf- oder Drain back-Anlagen kommen ohne weiteren Wärmetauscher aus, der Wärmespeicher selbst dient als Rücklaufbehälter; hier wird meistens reines Wasser durch die Kollektoren gefördert. Bei Sonnenausfall läuft das Wasser zurück in ein Reservoir, um Frostschäden an der Anlage zu verhindern. Bei Anlagenstillstand wird durch das Leerlaufen Luft in die Anlage gezogen, die dann bei Betrieb wieder abgesaugt werden muß, um die Pumpenleistung zu erbringen.
Zwischen Vorlauf- und Rücklaufleitung vor einem in der Vorlaufleitung befindlichen Siphon wird eine Verbindungsleitung mit Sperrventil als Rückflußverhinderer angebracht, welches in Abhängigkeit der Pumpe arbeitet und mittels eines Verschlußkörpers in das Ventil gelangte Luftblasen abscheidet.
Die internationale Patentanmeldung WO 1996/035 495 stellt einen Wirbel-Luftabscheider für wärmeübertragende Heizsysteme vor. Der Luftabscheider besteht aus einem hohlzylinderförmigen Gehäuse mit seitlichem, oben liegendem Ein- und Auslaß, einem spiralförmig gewickeltem Drahtsieb als Separationselement, dessen Mittelachse mit der Mittelachse des Hohlzylinders zusammenfällt, wobei der Auslaß so vom Innenraum durch eine Schikane getrennt ist, daß das flüssige Medium stets über den Bodenbereich austritt. Die Oberfläche des Separationselements reduziert die Fließgeschwindigkeit des Wassers und ändert seine Fließrichtung bei minimalem Druckabfall. Außer dem Drahtsieb werden noch mit Borsten versehene und bürstenähnliche Separatoren vorgeschlagen. Nach oben ist der Hohlzylinder durch eine kegelförmige Kappe als Luftsammeldom abgeschlossen, die auch Träger eines Schwimmer-Entlüfters ist.
Der Separator steht im Hohlzylinder mittig auf einer mit Randlochung versehenen Scheibe, die jedoch auf dem Zylinderboden liegt – und nicht vom Boden beabstandet ist – wo die Öffnungen der Scheibe keine Wirkung entfalten können.
Das Gebrauchmuster DE 68 01 723 präsentiert einen Luftabscheider – im wesentlichen ein Gehäuse bestehend aus dem Boden, je einer rechts- und linksseitigen Stirnwand sowie einer Deckwand mit insgesamt je Wand einem wahlweisen Versorgungsanschluß, einem Seitenwand-Meßanschluß sowie einem sechsten für die Entlüftung – der unmittelbar in die Nähe des Heizungskessels montiert werden kann. Die Gliederung des Innenraums geschieht durch eine Umlenkwand, die unmittelbar oberhalb des bodenseitigen Zuflusses angebracht ist und bewirkt, daß das zugeführte Medium an der Wand umgelenkt wird und hinter ihr verwirbelt. Die frei gewordene Luft soll sich oberhalb der Verwirbelung zwischen zwei Stauwänden unterhalb des Entlüftungsanschlusses sammeln und durch diesen abgeführt werden.
Die Wirbelbildung und Luftabscheidung hängt sicherlich entscheidend von dem – neben dem bodenseitigen Zufluß – zwischen drei Anschlüssen zu wählenden Abfluß ab. Das Gehäuse kann auch ein Sicherheitsventil und eine Leitung zum Expansionsgefäß aufnehmen.
Einen diesem ausgesprochen ähnlich erscheinenden Luftabscheider wird in der Veröffentlichung des Gebrauchsmusters DE 19 46 121 vorgestellt. Selbst wenn die Geometrie vielleicht etwas abweicht, stimmt doch der Aufbau und die Anzahl der Anschlüsse sowie deren Verwendung nahezu präzise überein.
Mit dem Gebrauchsmuster DE 19 95 660 wird ein Luftabscheider für eine Wasser-Zentralheizungsanlage vorgestellt, dessen Montage in die Hauptsteigleitung der Heizungsanlage vorgesehen ist. Der Luftabscheider besteht aus einem hohlzylinderförmigen Gefäß, in das tangential Bogenstücke der Hauptsteigleitung münden. Oberhalb des Gefäßes ist ein schwimmergesteuerter Automatikentlüfter vorgesehen, der über einen Stutzen mit dem Gefäß verbunden ist, ebenso ein unterhalb aufgestelltes Druckausgleichsgefäß. In dem Hauptsteigrohr aufsteigende Wasser werden seitlich in den Hohlzylinder eingedrückt, verwirbeln an dessen Innenwand, steigen innerhalb des Gefäßes auf und verlassen es über das Bogenstück der sich fortsetzenden Hauptsteigleitung. Herausgewirbelte Luftanteile steigen über Stutzen und Muffe in den Entlüftungsautomaten auf und blasen ab.
Es sind keine Prallplatten oder -bleche zur Verstärkung der Wasserwirbel vorgesehen; ein kegelförmig ausgeprägter Gefäßraum oberhalb des Bogenstück-Abgangs (und unterhalb des Entlüftungsgefäßes) kann die freigesetzten Luftanteile speichern.
Das Gebrauchsmuster DE 18 01 002 stellt einen Luftabscheider für den Apparatebau vor, der aus einer Kombination von Thermostat und Schwimmer aufgebaut ist, die beide auf einen Auslaß mit Kegelventil wirken, welcher wahlweise wiederum rückwärtig durch ein Kugelventil gesichert sein kann. Bei der Anwendung für Apparate, welche außer einer Flüssigkeit heiße Dämpfe oder Gase enthalten, schließt der Thermostat bei Erreichen einer bestimmten Temperatur das Luftaustrittsorgan, gleichgültig, ob diese Temperatur durch die Flüssigkeit oder die Dämpfe erzeugt wird. Solange die Schließtemperatur nicht erreicht ist, ist das Ventil offen für Gase und Flüssigkeiten. Um dies für Flüssigkeiten zu verhindern, ist zusätzlich der Schwimmer wirksam.
Dieser Luftabscheider entfaltet seine Wirkung vorzugsweise in der industriellen Prozeßtechnik im Bereich von Großanlagen.
Die österreichische Patentschrift AT 255 706 /deutsche Auslegeschrift DE 12 31 869 beschreibt einen Luftabscheider, insbesondere für eine mit einer Umwälzpumpe betriebene Heizungsanlage. Der Luftabscheider ist dadurch ausgezeichnet, daß das Sieb als mit Löchern versehene ebene Siebplatte ausgebildet und im Winkel zur in der Längsachse des in die Umlaufleitung eingeschalteten Gehäuses verlaufenden Strömungsrichtung angeordnet ist, dabei den Durchflußraum in zwei Räume aufteilt und mit seinem freien Ende in den ebenfalls im Winkel zum Gehäuse angeordneten Luftaustrittsstutzen hineinragt. Vorzugsweise sind die Siebplatte und der Luftaustrittsstutzen in einem Winkel von etwa 45° angeordnet.
Die Sieblöcher der Siebplatte sind so klein, daß sie auch kleinste, vom Wasserstrom mitgetragene Luftblasen sicher vom Wasser trennen; das bedeutet aber auch, daß vom Umlaufwasser mitgeführte Fremdkörper – wie Schweiß- und Lotperlen und Hanffäden – die Siebplatte kurzzeitig verstopfen werden mit der Folge einer Erhöhung des Durchflußwiderstands. Eine Meßeinrichtung ist nicht vorgesehen. Abgeschiedene Luftblasen sammeln sich im oberen Siebraum und verlassen den Abscheider in einen Luftsammelbehälter oder zu einem Ausdehnungsgefäß.
Alle vorgestellten Veröffentlichungen eignen sich nur bedingt oder gar nicht für den spezifischen Einsatz als Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik – insbesondere nicht als Mikroblasen- und Luft- und Schlamm- und Schmutzabscheider für die Sanitär- und Heizungstechnik.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik – insbesondere einen Mikroblasen- und Luft- und Schlamm- und Schmutzabscheider für die Sanitär- und Heizungstechnik zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
Ziel sind Verbesserungen an dem Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik – insbesondere an dem Mikroblasen- und Luft- und Schlamm- und Schmutzabscheiders für die Sanitär- und Heizungstechnik derart, daß

A) bei dem Luft-/Mikroblasenabscheider eine stehende Innen-Drahtbürste mit Leitblech als Mikroblasen- und Luftsammler
B) bei dem Schmutz-/Schlammabscheider die drehende Außen-Drahtbürste für die dynamische Reinigung des Wassers und ein Magnetstabsammler für magnetisch leitende Teile
C) als Entlüfter ein Membran-Entlüfter mit Sicherungsventil

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausprägung der Erfindung besteht der Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik im wesentlichen aus

– einem hohlzylinderförmigen nach unten etwa kegelförmig sich verjüngenden Topf mit Leitblech und Anschlußstutzen und Anschlüssen für Boden und Deckel
– einem Bodendeckel mit Magnetstab und Flachdichtung (wahlweise mit Ventil)
– einem Schraubdeckel mit Bürsten, Sicherungsventil und Flachdichtung
– einem Ventildeckel mit Elastomer-Membran-Entlüftung und Flachdichtung

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das in den Topf eintretende Wasser einerseits auf eine feststehende Drahtbürste geleitet, um bei einer Strömungsgeschwindigkeit von < 0,1 m/s Mikroblasen an den Stahlborsten zu sammeln, die dann als Luftblase über den Entlüftungskanal aufsteigt, und andererseits auf die sich drehende Drahtbürste geleitet, um bei gegebenem Wasserwirbel Schmutz- und Schlammanteile vom Wasser zu trennen und über weniger turbulente bzw. beruhigte Zonen zu Boden sinken zu lassen, insbesondere unterstützt durch einen im Bodendeckel befestigten Permanent-Magnetstab, der die magnetisch leitenden Teile dem Wasser entzieht. Zum Reinigen des Wasserschlammbehälters wird der ggf. unter Druck stehende Bodendeckel abgeschraubt, um den Wasserdruck auch für die Reinigung zu nutzen. Der Bodendeckel kann auch zusätzlich mit einem Handventil – wie einem Kugelhahn o. ä. – ausgestattet sein, um eine Inspektion oder Kurzwartung durchzuführen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die feststehende und die drehende Drahtbürste – z. B. bildet die feststehende Drahtbürste das Lager für die drehende Bürste (nicht dargestellt) – mittels einer Aufnahme des Schraubdeckels geführt sind. Die Aufnahme oder Halterung ist als hohlzylinderförmiger Stutzen aufgebaut, der auch die Führung und die Funktion des Sicherungsventils inne hat. Das Sicherungsventil ist ein federvorgespanntes Kugelventil, welches den Entlüftungskanal bei entferntem Ventildeckel schließt, um Wasseraustritt und Druckverluste während der Wartungsarbeiten am Ventildeckel zu vermeiden.
Eine weitere vorteilhafte Ausprägungsform der erfinderischen Neuheit ist dadurch gegeben, daß bei der Entlüftungsaufgabe in Gänze auf bekannte halbautomatische oder automatische Entlüfter mit Schwimmertechnologie verzichtet wird und die ohne mechanisch bewegliche Teile auskommende Membran-Technologie bevorzugt eingesetzt ist. In den Entlüftungskanal kommt eine druckbeständige Elastomer-Membran oder eine geschichtete, mit Trägermaterial konfektionierte Membranfolie zum Einsatz. Der Membrankörper wird entsprechend dem abzuführenden Luftvolumen nach Größe und Porosität bzw. Gasdurchlässigkeit dimensioniert. Ist der Ventildeckel dicht mit dem Topf verschraubt, ist über den Ventilstößel des Deckels das Kugelventil und somit der Entlüftungskanal geöffnet und aus dem Volumenstrom generierte Luft- bzw. Mikroblasen können über die Entlüftungsbohrung des Ventildeckels entweichen.
Der Mikroblasen- und Luft- und Schlamm- und Schmutzabscheider für die Sanitär- und Heizungstechnik ist sehr kompakt aufgebaut und kommt mit sehr wenigen Bauteilen aus; seine Herstell- und Logistikkosten sind überschaubar. Das hier vorgestellte Modell steht für eine Produktfamilie von Luft- und Schmutzabscheidern, die sich durch die Dimensionierung ihrer Volumendurchsätze und ihrer Anschlußwerte unterscheiden und das Sortiment bilden. Heizungsanlagen werden üblicherweise mit max. 2 bar ... 3 bar Betriebsdruck und Solaranlagen mit max. 4 bar ... 6 bar Betriebsdruck gefahren – Temperatur < 135°C; die Geräte sollten jedoch dem Prüf- und Abdruckdruck von 10 bar standhalten. Übliche Anschlußmaße sind DN 15–1/2'', DN 20–3/4'', DN 25–1'', DN 32–1 1/4'' und DN 40–1 1/2''; weitere Maße sind DN 50, DN 65, DN 80 und DN 100.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefügten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen weiter verdeutlicht. Es zeigen
1 Luft- und Schmutzabscheider, Gesamtansicht, in Perspektive
2 Luft- und Schmutzabscheider, Seitenansicht, Halbschnitt
3 Luft- und Schmutzabscheider
3a) Seitenansicht
3b) Explosionsdarstellung, Seitenansicht
4 Luft- und Schmutzabscheider, Explosionsdarstellung, in Perspektive Gleiche und gleichwirkende Bestandteile der Ausführungsbeispiele sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird fortgesetzt anhand der Erläuterung der Figuren.
Wie aus 1 ersichtlich, besteht der Luft- und Schmutzabscheider 1 für die Wassertechnik im wesentlichen aus

– einem hohlzylinderförmigen nach unten etwa kegelförmig sich verjüngenden Topf 2, 21 mit Leitblech 28 und Anschlußstutzen 24, 25, 26, 27 und Anschlüssen für Boden 22 und Deckel 23
– einem Bodendeckel 4, 41 mit Magnetstab 45 und Flachdichtung 46 (wahlweise mit Ventil 47, 48 nicht dargestellt)
– einem Schraubdeckel 6, 61 mit Bürsten 68, 69, Sicherungsventil 71, 72, 73 und Flachdichtung 62
– einem Ventildeckel 8, 81 mit Elastomer-Membran-Entlüftung 85 und Flachdichtung 84

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2 zeigt den Luft- und Schmutzabscheider 1 in Seitenansicht und im Halbschnitt. Das in den Topf 2, 21 eintretende Wasser einerseits auf eine feststehende innen liegende Drahtbürste 66, 68 geleitet, um bei einer Strömungsgeschwindigkeit von < 0,1 m/s Mikroblasen an den Stahlborsten zu sammeln, die dann als Luftblase über den Entlüftungskanal 74 aufsteigt, und andererseits auf die sich drehende aussen liegende Drahtbürste 67, 69 geleitet, um bei gegebenem Wasserwirbel Schmutz- und Schlammanteile vom Wasser zu trennen und über weniger turbulente bzw. beruhigte Zonen zu Boden 4, 41 sinken zu lassen, insbesondere unterstützt durch einen im Bodendeckel 41 mittels einer Aufnahme 44 befestigten Permanent-Magnetstab 45, der die magnetisch leitenden Teile dem Wasser entzieht. Zum Reinigen des Wasserschlammbehälters wird der ggf. unter Druck stehende Bodendeckel 41 abgeschraubt, um den Wasserdruck auch für die Reinigung zu nutzen. Der Bodendeckel kann auch zusätzlich mit einem Handventil 47, 48 – wie einem Kugelhahn o. ä. – ausgestattet sein, um eine Inspektion oder Kurzwartung durchzuführen.
Die feststehende 66, 68 und die drehende Drahtbürste 67, 69 – z. B. bildet die feststehende Drahtbürste 68 das Lager für die drehende Bürste 69 (nicht dargestellt) – sind mittels einer Aufnahme 65 des Schraubdeckels 61 geführt und werden über den Sicherungsring 70 gehalten. Die Aufnahme oder Halterung 65 ist als hohlzylinderförmiger Stutzen aufgebaut, der auch die Führung und die Funktion des Sicherungsventils 71, 72, 73 inne hat. Das Sicherungsventil ist ein federvorgespanntes 72 Kugelventil 73, welches den Entlüftungskanal 74 bei entferntem Ventildeckel 8, 81 schließt, um Wasseraustritt und Druckverluste während der Wartungsarbeiten am Ventildeckel zu vermeiden.
Bei der Entlüftungsaufgabe wird in Gänze auf bekannte halbautomatische oder automatische Entlüfter mit Schwimmertechnologie verzichtet und die ohne mechanisch bewegliche Teile auskommende Membran-Technologie ist bevorzugt eingesetzt. In den Entlüftungskanal 74 kommt eine druckbeständige Elastomer-Membran oder eine geschichtete mit Trägermaterial konfektionierte Membranfolie 85 zum Einsatz. Der Membrankörper wird entsprechend dem abzuführenden Luftvolumen nach Größe und Porosität bzw. Gasdurchlässigkeit dimensioniert. Ist der Ventildeckel 81 dicht mit dem Topf 2 verschraubt – Haltering 75 liegt fest an Flachdichtung 84 an, ist Ober den Ventilstößel 87 des Deckels 81 das Kugelventil 73 und somit der Entlüftungskanal 74 geöffnet und aus dem Volumenstrom generierte Luft- bzw. Mikroblasen können über die Entlüftungsbohrung 86 des Ventildeckels 81 entweichen. Für die Schnellentlüftung beim Warten oder Befüllen der Anlage ist im Schraubdeckel 6, 61 ein Entlüftungsventil 76 vorgesehen; die Wirkung dieses Entlüftungsventils kann auch in Verbindung mit einem verschieblichen, auf das Kugelventil 71, 72, 73 wirkenden, hohl ausgeführten Stößel 87 im Ventildeckel 8, 81 als By-pass-Entlüftung erreicht werden (nicht dargestellt).
3 zeigt den Luft- und Schmutzabscheider 1 in 3a) in Seitenansicht und in 3b) als Explosionsdarstellung in Seitenansicht. Aus diesen Ansichten wird der mechanische Zusammenbau des Luft- und Schmutzabscheiders deutlich. Topf 2, 21 ist über das Innengewinde 23 und die Flachdichtung 62 mit dem Schraubdeckel 6, 61 und Außengewinde 63 verbunden. Der Ventildeckel 8, 81 – mit Riefelung 82 zur besseren Handhabung – besitzt ein Innengewinde 83, mit welchem er mit dem Außengewinde 64 des Schraubdeckels mittels der Flachdichtung 84 dicht verbunden wird. Der ebenfalls mit einer Riefelung 42 versehene Bodendeckel 4, 41 mit Innengewinde 43 wird mittels Flachdichtung 46 dicht mit dem Topf 2 über das Außengewinde 22 verschraubt.
Abschließend zeigt 4 den Luft- und Schmutzabscheider 1 als Explosionsdarstellung in Perspektive. Die mechanischen Verbindungen von Topf 2, Bodendeckel 4, Schraubdeckel 6 und Ventildeckel 8 sind aus dieser Perspektive gut auszumachen.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche; die zahlreichen Möglichkeiten und Vorteile der Ausgestaltung der Erfindung spiegeln sich in der Anzahl der Schutzrechtsansprüche wider.
Bezugszeichenliste

1: Luft- und Schmutzabscheider
2: Topf
21: Gehäuse
22: Außengewinde Boden
23: Innengewinde Deckel
24: Einlaßstutzen
25: Anschlußgewinde Einlaßstutzen
26: Auslaßstutzen
27: Anschlußgewinde Auslaßstutzen
28: Leitblech
4: Bodendeckel
41: Deckelgehäuse
42: Riefelung
43: Innengewinde Topf
44: Aufnahme, Halterung
45: Magnetstab
46: Flachdichtung
47: Dicht-/O-Ring (nicht dargestellt)
48: Ablaßhahn, Schlauchanschluß (nicht dargestellt)
6: Schraubdeckel
61: Deckelgehäuse
62: Flachdichtung
63: Außengewinde Topf
64: Außengewinde Ventildeckel
65: Aufnahme, Halterung
66: Bürstenhalter, fest (nicht dargestellt)
67: Bürstenhalter, drehbar
68: Drahtbürste, innen (nicht dargestellt)
69: Drahtbürste, außen
70: Sicherungsring
71: Stützscheibe
72: Drahtfeder
73: Ventilkugel
74: Entlüftungskanal
75: Haltering, Aufnahme
76: Entlüftungsventil Schnellentlüftung (nicht dargestellt)
8: Ventildeckel
81: Deckelgehäuse
82: Riefelung
83: Innengewinde Schraubdeckel
84: Flachdichtung
85: Elastomer-Membran, Membranfolie mit Träger
86: Bohrung Entlüftung
87: Ventilstößel, auch hohle Ausführung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2116727 [0014]
DE 202007011594 U [0015]
DE 69307870 [0017]
EP 633807 [0017]
DE 20206564 U [0018]
WO 1996/035495 [0020]
DE 6801723 [0022]
DE 1946121 U [0024]
DE 1995660 U [0025]
DE 1801002 U [0027]
AT 255706 [0029]
DE 1231869 [0029]

Claims

Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik – insbesondere ein Mikroblasen- und Luft- und Schlamm- und Schmutzabscheider (1) für die Sanitär- und Heizungstechnik – bestehend aus – einem hohlzylinderförmigen nach unten etwa kegelförmig sich verjüngenden Topf oder Sammelbehälter (2) mit Rohr-Anschlußstutzen (24, 26) für Zu- und Ablauf und Anschlüssen für Boden (22) und Deckel (23) – einem mit dem Topf (2) zu verschraubenden Bodendeckel (4, 41) und Flachdichtung (46) – einem mit dem Topf (2) zu verschraubenden Schraubdeckel (6, 61) mit Bürsten (68, 69), Sicherungsventil (71, 72, 73) und Flachdichtung (62) – einem mit dem Schraubdeckel (6) zu verschraubenden Ventildeckel (8, 81) mit Entlüftung (74, 85, 86) und Flachdichtung (84), dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (85) aus einer druckbeständigen, ringförmigen, gas- und wasserdampfdurchlässigen, wasser- und ölbeständigen Elastomer-Membran besteht.
Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomer-Membran (85) mehrkomponentig mit dem Ventildeckel (8, 81) gespritzt ist oder die Elastomer-Membran (85) als Formteil hergestellt und als Einlegeteil im Deckel fest montiert ist.
Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (85) aus einer druckbeständigen, ringförmigen, gas- und wasserdampfdurchlässigen, geschichteten, wasser- und ölbeständigen, mit Trägermaterial konfektionierten Membranfolie besteht.
Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Entlüftungskanal (74) eingebaute Sicherungsventil aus einer Stützscheibe (71), einer Druckfeder (72) und einer Ventilkugel (73) besteht, die über den Ventilstößel (87) bei dicht verschraubtem Ventildeckel (8, 81) den Entlüftungskanal (74, 85, 86) öffnet und bei abgeschraubtem Deckel (8, 81) die Federkraft des Kugelventils den Kanal (74, 85, 86) verschließt.
Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstensatz (68, 69) zweiteilig je mit Bürstenhalter (66, 67) gestaltet ist und aus einem um die Aufnahme (65) des Schraubdeckels (6, 61) fest montierten Innenteil und einem sich um die Aufnahme (65) drehenden Außenteil besteht.
Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstensätze (68, 69) unterschiedlich in Material und Formgebung aufgebaut sind und sich der innere Bürstensatz (68) im wesentlichen der Mikroblasenabscheidung dient und der äußere Bürstensatz (69) im wesentlichen der Schlammabscheidung dient.
Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Einlaßstutzen (24) einströmende Medium durch ein nach dem Einlaßstutzen an dem Topf oder Sammelbehälter (2) innerhalb desselben montiertes Leitblech (28) zu den Bürsten (68, 69) geführt wird.
Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (1) einen Magnetabscheider beinhaltet, der beispielhaft in Form eines Magnetstabs (45) mittels einer Aufnahme (44) im Bodendeckel (4, 41) montiert ist.
Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abschraubbare Bodendeckel (4, 41) zusätzlich einen Ablaßhahn und/oder Schlauchanschluß (48) besitzt.
Luft- und Schmutzabscheider für die Wassertechnik nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubdeckel (6, 61) neben dem Entlüftungskanal (74) ein Entlüftungsventil (76) oder einen verschieblichen, auf das Kugelventil (71, 72, 73) wirkenden, hohl ausgeführten Stößel (87) als By-pass-Ventil im Ventildeckel (8, 81) besitzt.