DE19837357C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Entgasung flüssiger Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entgasung von flüssigen Medien im Einsatzbereich Heizungs-, Kühlungs- und zirkulierender Systeme.

Nach dem Gasgesetz von Henry steht das Gaslösungsvermögen von Flüssigkeiten in einem Verhältnis zu Druck und Temperatur.

In technischen Systemen sind beide Parameter Schwankungen unterworfen. Als Folge kommt es zu Gasabscheidungen, die ein zyklisches Entlüften der Systeme erforderlich macht, da bei Zunahme der Gaslöslichkeit Luft über Diffusion oder Leckagen nachgeliefert wird.

Der hierdurch regelmäßig eingetragene Luftsauerstoff führt zu Korrosionserscheinungen im technischen System. Darüber hinaus können Gasabscheidungen Wärmeübergänge behindern.

Es ist daher vorteilhaft, den Gehalt an gelöstem Gas durch kontinuierliche Entgasung auf einem möglichst niedrigen Niveau zu halten und hierdurch die geschilderten Nachteile zu vermeiden.

Bekannt ist ein diskontinuierliches Entgasungssystem, das über ein Ventil eine Teilmenge des zu entgasenden Mediums aus dem Drucksystem in einen drucklosen Behälter entläßt. Nach Erreichen eines einstellbaren Füllstandes schließt das Einlaßventil und gleichzeitig ein Rückschlagventil auf dem Behälter.

In der Folge fördert eine Pumpe das Medium zurück in das Drucksystem, wodurch der Behälterfüllstand abnimmt und sich oberhalb der Flüssigkeit ein geringes Vakuum im sich vergrößernden Behälterrestvolumen bildet.

Sowohl die Entspannung des Mediums in den Behälter als auch das sich bildende Vakuum führen zu der gewünschten Entgasung des Mediums. Beim nachfolgenden Füllzyklus wird das abgeschiedene Gas über das auf dem Behälter befindliche Rückschlagventil ausgestoßen.

Nachteilig neben dem diskontinuierlichen Verfahrensablauf ist, daß das entgaste Medium unter Energieeinsatz auf das Druckniveau des Systems gebracht werden muß. Ferner nachteilig ist, daß bei Einsatz einer Pumpe Gefahr von Ausgasung bzw. Verdampfung in der Pumpe besteht und damit Zerstörung der Pumpe droht.

In einer zwischenzuschaltenden Ruhephase wird daher bei stehender Pumpe diese entlüftet.

Ein anderes, ebenfalls diskontinuierlich arbeitendes System nutzt einen Behälter zur Aufnahme des Ausdehnungsmediums eines Systems, welches über ein Überströmventil bei Druckanstieg im Druckkreislauf in den Behälter strömt.

Das ausgeströmte Medium wird in der Verweilzeit im Behälter entgast.

Signalisiert ein Drucksensor im Druckkreislauf einen Druckmangel, fördert eine Pumpe die benötigte Menge des Mediums aus dem Behälter in den Druckkreislauf, bis der gewünschte Druck erreicht ist.

In einer weiteren Betriebsart des Systems fördert die Pumpe in Intervallen Medium aus dem Behälter in den Druckkreislauf. Der hieraus resultierende Druckanstieg führt zu einem Überströmen in den Behälter.

Bei dieser Expansion des Mediums in den Behälter erfolgt die gewünschte Entgasung. Nachteile dieses Systems sind der diskontinuierliche Betrieb und der erforderliche Energieeinsatz für das Pumpen auf Druckniveau. Für die Pumpe gelten die gleichen Probleme wie für das vorher beschriebene System.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entgasung von flüssigen Medien zu finden, die die oben genannten Nachteile, unter Einsatz einfacher Mittel, vermeiden.

Erfindungsgemäß werden zwei einzeln wirkende oder eine doppeltwirkende, grundsätzlich bekannte Membranpumpe verwendet, eine unter Druck stehende Teilmenge eines Kreislaufmediums zu entnehmen und gleichzeitig eine andere, vorher aus einem Behälter angesaugte Teilmenge des Mediums, in den unter Druck stehenden Kreislauf zurückzugeben.

Da die Membranflächen der Mebranpumpen/der Membranpumpe gleich groß gewählt sind/ist, und der Kreislaufdruck auf der Entnahmeseite dem Druck auf der Zufuhrseite entspricht, ist das Pumpensystem kraftausgeglichen.

Daher wird für den Fördervorgang lediglich eine Motorleistung zur Überwindung der Strömungsverluste und mechanischen Verluste benötigt. Dies gilt wegen der Druckausgeglichenheit für alle Drucke eines Kreislaufes.

Die entnommene Teilmenge wird wunschgemäß in einem oberhalb der Membranpumpe angeordneten Behälter, welcher unter atmosphärischem Druck steht, entgast um nach einer Verweildauer bei darauffolgenden Pumpenzyklen in den Kreislauf zurückgegeben zu werden.

In einigen Fällen ist es vorteilhaft, den Behälter mittels einer ein- oder mehrstufigen Vakuumpumpe unter Vakuumdruck zu halten und hierdurch die Entgasung des Mediums zu intensivieren.

In den folgenden Zeichnungen sind Beispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch das Entgasungssystem, wobei zwei einfach wirkende Membranpumpen gezeigt werden. Der Arbeitszyklus "Entnahme der Teilmenge" hat gerade begonnen.

Fig. 1a die Fig. 1, jedoch ist der Arbeitzyklus "Entnahme der Teilmenge" zur Hälfte fortgeschritten.

Fig. 1b die Fig. 1, jedoch ist der Arbeitszyklus "Entspannen in den Behälter" bzw. "Ansaugen aus dem Behälter" zur Hälfte fortgeschritten.

Fig. 1c die Fig. 1 mit einer zusätzlichen Vakuumpumpe.

Fig. 2 einen Schnitt durch das Entgasungssystem, wobei eine doppeltwirkende Membranpumpe gezeigt wird.

Fig. 2a die Fig. 2 mit einer zusätzlichen Vakuumpumpe.

Die Fig. 1 und 1a zeigen die Membranpumpeneinheit gebildet aus den Membranen 1 und 2, die über eine Schubstange 5 miteinander verbunden sind, sowie das Pumpengehäuse 3.

Die zyklische Pumpbewegung der Membran erfolgt über einen motorisch angetriebenen Exzenterantrieb 5. Zur Steuerung des Mediumstromes auf der Expansionsseite (Membran 1) dient das Steuerorgan 7, welches über eine Schubstange 8, die vom Exzenter 5 angetrieben wird, gesteuert wird. Auf der Druckseite (Membran 2) wird die Strömungsrichtung des Mediums durch die Rückschlagventile 6 gesteuert. Die aus dem Kreislauf entnommenen Teilmengen des Mediums werden im Behälter 9 entgast und gelangen von dort wieder zurück in den Kreislauf.

Fig. 1c weist über die oben beschriebene Anordnung hinaus eine an den Behälter 9 angeschlossene Vakuumpumpe 13 auf.

Diese dient dazu, durch Erzeugung eines Vakuums im Behälter 9 den Entgasungsvorgang zu intensivieren.

Die Fig. 2 und 2a zeigen die Membranpumpeneinheit, gebildet aus einer doppelt wirkenden Membranpumpe mit der Membran 10, der Schubstange 11 so ausgeformt, daß zu beiden Seiten der Membran gleiche Membranflächen entstehen, sowie dem Pumpengehäuse 3.

Die weiteren Funktionsmerkmale entsprechen den unter Fig. 1 und Fig. 1a beschriebenen.

Fig. 2a weist wie Fig. 1a beschrieben, eine an den Behälter angeschlossene Vakuumpumpe 13 auf.

Claims (9)

1. Verfahrens zur Entgasung flüssiger Medien, vorzugsweise Medien in geschlossenen Systemen, mit einem Druck der größer als der Atmosphärendruck ist, wie es im Heizungs- und Kühlsystem der Fall ist, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig eine Teilmenge der Flüssigkeit dem System zur Entgasung entnommen, in einen Entgasungsbehälter geleitet wird und eine entgaste Teilmenge aus dem Entgasungsbehälter, die der dem System entnommenen entspricht, wieder dem System zugeführt wird und diese Entnahme und Zuführung für den Medientransport in dem geschlossenen System eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Entgasung entnommene Teilmenge in einen unter Atmosphärendruck stehenden Behälter entspannt wird und die gleichzeitig dem System zugeführte Teilmenge von Atmospärendruck auf Systemdruck verdichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Entgasung entnommene Teilmenge in einen unter Unterdruck stehenden Behälter entspannt wird und die gleichzeitig dem System zugeführte Teilmenge von dem Unterdruck auf Systemdruck verdichtet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Entnahme und Entspannung der Teilmenge frei werdende Energie für die Verdichtung der Teilmenge auf Systemdruck eingesetzt wird und die Leistung der Förderpumpe nur die Verluste des Entgasungssystems und des Gesamtsystems deckt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Entgasungsbehälter stets eine gewisse Anzahl von Teilmengen befinden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Entgasungsbehälter eine Menge von 10 bis 100 Teilmengen befindet.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, mit Membranpumpen, die untereinander gekoppelt sind, dem Behälter zur Aufnahme des zu entgasenden Mediums sowie der für die Funktion erforderlichen Steuerorgane, dadurch gekennzeichnet, daß Membran 1 und 2 in ein Gehäuse eingespannt sind und beide Membranen über eine Schubstange 4 miteinander verbunden sind und sich in der Schubstangenachse in der Mitte der beiden Einspannstellen der Membran ein Exzenterantrieb 5 befindet, der die Membran zyklisch hin und her bewegt und sich auf der Seite der Membran 2, also auf der Druckseite, Rückschlagventile 6 befinden, welche die Strömung des Mediums aus dem Behälter in die Druckseite steuern und sich auf der Seite der Membran 1, also auf der Entspannungsseite, ein Steuerorgan 7 befindet, welches die Strömung des Mediums für die Entspannung in den Behälter steuert und sich eine Schubstange 8 zwischen Exzenterantrieb und Steuerorgan 7 befindet, wodurch die taumelnde Steuerbewegung des Steuerorgans 7 ausgelöst wird und sich ein Behälter 9 zur Aufnahme des Mediums oberhalb der Membranpumpeneinheit befindet und dieser Behälter zur Atmosphäre geöffnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Membranpumpe 10, jedoch doppelt wirkend, eingesetzt wird und durch die Ausbildung der Schubstange 11 auf beiden Seiten der Membran gleiche Volumina entstehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumpumpe 13 an den Behälter 9 angeschlossen wird.