DE102018201780A1

DE102018201780A1 - Entlüftungsvorrichtung zum Abscheiden und Ausleiten von Gas aus einem flüssigen Medium

Info

Publication number: DE102018201780A1
Application number: DE102018201780.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Buchczyk; Tilo Wenzel; Matthias Geiss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-08-08

Abstract

Eine Entlüftungsvorrichtung zum Abscheiden und Ausleiten von Gas, insbesondere Luft, aus einem flüssigen Medium, insbesondere Wasser, mit einem Abscheideraum zum Abscheiden des Gases aus dem flüssigen Medium, der Abscheideraum umfassend einen Einlaufanschluss zum Anschließen einer Einlaufleitung, einen Auslaufanschluss zum Anschließen einer Auslaufleitung, einen Gasanschluss zum Anschließen eines Entlüftungsventils, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaufanschluss in einen ersten Endabschnitt des Abscheideraums mündet, der Auslaufanschluss in einen dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt des Abscheideraums mündet, wobei Querschnittsübergänge vom Einlaufanschluss zum durchmessergrößeren Abscheideraum und/oder vom Auslaufanschluss zum durchmessergrößeren Abscheideraum nach Art eines Sprungdiffusors mit einer plötzlichen Querschnittserweiterung ausgebildet sind.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Entlüftungsvorrichtung zum Abscheiden und Ausleiten von Gas, insbesondere Luft, aus einem flüssigen Medium, insbesondere Wasser, mit einem Abscheideraum zum Abscheiden des Gases aus dem flüssigen Medium bekannt, der Abscheideraum umfassend einen Einlaufanschluss zum Anschließen einer Einlaufleitung, einen Auslaufanschluss zum Anschließen einer Auslaufleitung sowie einen Gasanschluss zum Anschließen eines Entlüftungsventils.
Offenbarung der Erfindung
Bei einer Entlüftungsvorrichtung zum Abscheiden und Ausleiten von Gas, insbesondere Luft, aus einem flüssigen Medium, insbesondere Wasser, mit einem Abscheideraum zum Abscheiden des Gases aus dem flüssigen Medium, umfasst der Abscheideraum einen Einlaufanschluss zum Anschließen einer Einlaufleitung, einen Auslaufanschluss zum Anschließen einer Auslaufleitung, und einen Gasanschluss zum Anschließen eines Entlüftungsventils. Die Entlüftungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaufanschluss in einen ersten Endabschnitt des Abscheideraums mündet, der Auslaufanschluss in einen dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt des Abscheideraums mündet, wobei Querschnittsübergänge vom Einlaufanschluss zum durchmessergrößeren Abscheideraum und/oder vom Auslaufanschluss zum durchmessergrößeren Abscheideraum nach Art eines Sprungdiffusors mit einer plötzlichen Querschnittserweiterung ausgebildet sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung liegt ein Verhältnis einer freien Querschnittsfläche A1 des Abscheideraumes zu einer freien Querschnittsfläche A2 des Einlaufanschlusses und/oder zu einer freien Querschnittsfläche A3 des Auslaufanschlusses im Bereich 1,5 bis 2,5.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung liegt ein Verhältnis eines Durchmessers der freien Querschnittsfläche A1 des Abscheideraumes zu einer Länge L1 des Abscheideraums im Bereich 2 bis 4.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung in einer Einbaulage der Entlüftungsvorrichtung mündet der Einlaufanschluss in horizontaler Richtung in einen oben liegenden Abschnitt des Abscheideraums, insbesondere in einen oben liegenden Abschnitt einer vertikalen Begrenzungswand des Abscheideraums, und mündet der Auslaufanschluss in horizontaler Richtung in einen unten liegenden Abschnitt des Abscheideraums, insbesondere in einen unten liegenden Abschnitt einer vertikalen Begrenzungswand des Abscheideraums.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung ragt der Auslaufanschluss mit einer Länge L3 horizontal in den Abscheideraum hinein, wobei ein Verhältnis der Länge L3 zur Länge L1 des Abscheideraums im Bereich 0 bis 0,5 liegt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung mündet der Gasanschluss in vertikaler Richtung von oben in den Abscheideraum, wobei eine Mündungsstelle des Gasanschlusses in einer dem Auslaufanschluss benachbarten Hälfte des Abscheideraums liegt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung sind der Einlaufanschluss, der Abscheideraum und/oder der Auslaufanschluss rohrförmig ausgebildet und bilden einen ansonsten gegenüber einer Umgebung geschlossenen Strömungsraum.
Bei einem Diffusor mit plötzlicher Querschnittserweiterung (Diffusoröffnungswinkel zum Beispiel 90°) spricht man auch von einem Sprungdiffusor. In einem solchen Diffusor kommt die Strömung nach einer Distanz von etwa dem Acht- bis Zehnfachen des großen Durchmessers wieder zum Anliegen.
Ein Wärmeerzeuger, beispielsweise in einem Warmwasserheizungsnetz, soll bei der Inbetriebnahme einfach und richtig entlüftet werden können. Eine mangelhafte Entlüftungsgüte kann zum Ausfall von Sicherheitsfunktionen, zu einem verminderten Wärmeübergang, zu störenden Luftgeräuschen in der Anlage und damit zu Kundenreklamationen führen. Im Kessel dürfen keine störenden Luftgeräusche auftreten.
Bei diesem Entlüftungskonzept ist ein asymmetrischer Sprungdiffusor (auch Stoßdiffusor oder Borda-Carnot-Diffusor) in das Vorlaufrohr eines Wärmetauschers integriert. Der Einlaufanschluss ist an der oberen Eingangsseite und der Auslaufanschluss an der unteren Ausgangsseite des Abscheideraums angeordnet. Diese Versetzung bewirkt, dass eine Strömung von Warmwasser aus dem Wärmetauscher auf die dem Einlaufanschluss gegenüberliegende Begrenzungswand prallt und innerhalb des Abscheideraums nach unten gelenkt wird. Durch die Verlangsamung der Strömung hat die Luft mehr Zeit und kann sich leichter aus dem Wasser abscheiden. Während das Wasser nach unten gelenkt wird, kann die abgeschiedene Luft nach oben in den nicht oder wenig durchströmten Bereich des Abscheideraums aufsteigen und über den Gasanschluss und ein daran angeschlossenes Entlüftungsventil ausgeleitet werden. Um eine optimale Strömungsverlangsamung zu erhalten, wurde hierfür der benötigte Durchmesser berechnet. Dies ist bei einem Flächenverhältnis von Abscheideraumquerschnitt zu Einlaufquerschnitt bzw. Auslaufquerschnitt von 2 der Fall. Als weitere Optimierung wurde der Auslaufanschluss nicht bündig verbaut. Der Auslaufanschluss am Ausgang ragt in den Abscheideraum hinein, und zwar längstens bis zur Mitte des Abscheideraums. Die Verlängerung des Auslaufanschlusses in den Abscheideraum schafft einen besonders beruhigten Sammelraum für Luftansammlungen und führt zu einem besseren Entlüftungseffekt.
Es zeigen:

1: eine erste Entlüftungsvorrichtung,
2: eine zweite Entlüftungsvorrichtung.

1 zeigt eine erste Entlüftungsvorrichtung zum Abscheiden und Ausleiten von Gas aus einem flüssigen Medium mit einem Abscheideraum (in der Mitte der Figur) zum Abscheiden des Gases aus dem flüssigen Medium, der Abscheideraum umfassend einen Einlaufanschluss (in der Figur links) zum Anschließen einer Einlaufleitung, einen Auslaufanschluss (in der Figur rechts) zum Anschließen einer Auslaufleitung und einen Gasanschluss (in der Figur oben) zum Anschließen eines Entlüftungsventils. Der Einlaufanschluss mündet in einen ersten Endabschnitt des Abscheideraums. Der Auslaufanschluss mündet in einen dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt des Abscheideraums. Dabei sind die Querschnittsübergänge vom Einlaufanschluss zum durchmessergrößeren Abscheideraum und vom Auslaufanschluss zum durchmessergrößeren Abscheideraum nach Art eines Sprungdiffusors mit einer plötzlichen Querschnittserweiterung ausgebildet.
Die hier in einer Seitenansicht dargestellte Ausführungsform zeigt eine Entlüftungsvorrichtung in Einbaulage, bei der der Einlaufanschluss in horizontaler Richtung in einen oben liegenden Abschnitt des Abscheideraums, insbesondere in einen oben liegenden Abschnitt einer ersten vertikalen Begrenzungswand des Abscheideraums, mündet, und der Auslaufanschluss in horizontaler Richtung in einen unten liegenden Abschnitt des Abscheideraums, insbesondere in einen unten liegenden Abschnitt einer der ersten Begrenzungswand gegenüberliegenden zweiten vertikalen Begrenzungswand des Abscheideraums, mündet. Der Gasanschluss mündet in vertikaler Richtung von oben in den Abscheideraum. Der Einlaufanschluss, der Abscheideraum und der Auslaufanschluss sind rohrförmig ausgebildet und bilden einen ansonsten gegenüber einer Außenumgebung geschlossenen Strömungsraum; das Flüssigkeit-Gas-Gemisch kann also nur durch den Einlaufanschluss in die Entlüftungsvorrichtung eintreten. Im Abscheideraum trennt sich das Gas von der Flüssigkeit. Die Flüssigkeit kann durch den Auslaufanschluss aus der Entlüftungsvorrichtung austreten. Abgeschiedenes Gas kann durch den Gasanschluss ausgeleitet werden. Rechts oben und links unten im Abscheideraum sind je eine Ablösezone bzw. ein Totwassergebiet der Flüssigkeitsströmung eingezeichnet (gestrichelte Linie). Insbesondere in dem oberen Totwassergebiet kann sich abscheidendes Gas leicht sammeln, ohne erneut in die Flüssigkeitsströmung hineingerissen zu werden. Der Gasanschluss ist gleich oberhalb dieses Totwassergebiets angeordnet.
Ganz rechts ist eine Seitenansicht auf die Entlüftungsvorrichtung dargestellt.
Die in 2 dargestellte Entlüftungsvorrichtung unterscheidet sich von der in 1 dargestellten insbesondere dadurch, dass der Auslaufanschluss horizontal in den Abscheideraum hineinragt. Dadurch ist eine besonders effektive Gasabscheidung und Gasausleitung durch den Gasanschluss aus der Entlüftungsvorrichtung möglich, da sich das Gas in dem Totwassergebiet weitgehend ungestört von der auslaufenden Flüssigkeit sammeln kann.
Ganz rechts ist eine Seitenansicht auf die Entlüftungsvorrichtung dargestellt.

Claims

Entlüftungsvorrichtung zum Abscheiden und Ausleiten von Gas, insbesondere Luft, aus einem flüssigen Medium, insbesondere Wasser, mit einem Abscheideraum zum Abscheiden des Gases aus dem flüssigen Medium, der Abscheideraum umfassend • einen Einlaufanschluss zum Anschließen einer Einlaufleitung, • einen Auslaufanschluss zum Anschließen einer Auslaufleitung, • einen Gasanschluss zum Anschließen eines Entlüftungsventils, dadurch gekennzeichnet, dass • der Einlaufanschluss in einen ersten Endabschnitt des Abscheideraums mündet, • der Auslaufanschluss in einen dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt des Abscheideraums mündet, • wobei Querschnittsübergänge vom Einlaufanschluss zum durchmessergrößeren Abscheideraum und/oder vom Auslaufanschluss zum durchmessergrößeren Abscheideraum nach Art eines Sprungdiffusors mit einer plötzlichen Querschnittserweiterung ausgebildet sind.
Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis einer freien Querschnittsfläche A1 des Abscheideraumes zu einer freien Querschnittsfläche A2 des Einlaufanschlusses und/oder zu einer freien Querschnittsfläche A3 des Auslaufanschlusses im Bereich 1,5 bis 2,5 liegt.
Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verhältnis eines Durchmessers der freien Querschnittsfläche A1 des Abscheideraumes zu einer Länge L1 des Abscheideraums im Bereich 2 bis 4 liegt.
Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einer Einbaulage der Entlüftungsvorrichtung • der Einlaufanschluss in horizontaler Richtung in einen oben liegenden Abschnitt des Abscheideraums, insbesondere in einen oben liegenden Abschnitt einer vertikalen Begrenzungswand des Abscheideraums, mündet, • der Auslaufanschluss in horizontaler Richtung in einen unten liegenden Abschnitt des Abscheideraums, insbesondere in einen unten liegenden Abschnitt einer vertikalen Begrenzungswand des Abscheideraums, mündet.
Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auslaufanschluss mit einer Länge L3 horizontal in den Abscheideraum hineinragt, wobei ein Verhältnis der Länge L3 zur Länge L1 des Abscheideraums im Bereich 0 bis 0,5 liegt.
Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gasanschluss in vertikaler Richtung von oben in den Abscheideraum mündet, wobei eine Mündungsstelle des Gasanschlusses in einer dem Auslaufanschluss benachbarten Hälfte des Abscheideraums liegt.
Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einlaufanschluss, der Abscheideraum und/oder der Auslaufanschluss rohrförmig ausgebildet sind und einen ansonsten gegenüber einer Umgebung geschlossenen Strömungsraum bilden.