DE2200904C3

DE2200904C3 - Vorrichtung zum Entlüften von Wasserumlauf-Systemen

Info

Publication number: DE2200904C3
Application number: DE19722200904
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Spiro Research NV
Current assignee: Spiro Research NV
Priority date: 1972-01-08
Filing date: 1972-01-08
Publication date: 1978-06-15
Also published as: YU2973A; DE2200904B2; YU37222B; DE2200904A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entlüften von Leitungssystemen mit geschlossenem Wasserkreislauf, mit einem in eine Unterbrechung eines liegenden geraden Abschnitts der Umlaufleitung eingesetzten, von dieser aufwärts gerichteten zylindrischen Gehäuse von größerem Querschnitt als dem der Umlaufleitung, einem am oberen Ende dieses Gehäuses angeordneten, gegen die Außenluft öffnenden schwimmergesteuerten Ventil sowie einem wenigstens teilweise in die Umlaufstörung ragenden Sieb.

Solche Vorrichtungen dienen einerseits bei geschlossenen Umlaufsystemen dazu, beim Füllen und Entleeren des Systems sowie bei thermisch bedingten Volumenveränderungen des umlaufenden Wassers den notwendigen Luftaustausch zwischen innen und außen zuzulassen, sollen andererseits aber bei geschlossenen wie bei offenen Systemen auch das Sammeln und Ausscheiden von im System zurückgebliebender oder im Betrieb freigewordener Luft und anderen während des Betriebs entstandenen Gasen dienen, die vom umlaufenden Wasser in Form von größeren und kleineren Blasen mitgeführt werden.

Als »Entlüfter« bekannte — vielfach sieblose — Vorrichtungen dieser Art bestehen aus einem aufrechtstehenden, meist zylindrischen Gehäuse, in dessen Decke! ein Ventil angeordnet ist, dessen Schließkörper durch eine Feder oder gegen die Kraft einer Feder in Schließlage gegen die Außenluft gehalten wird und beim Absinken des Wasserstandes im Vorrichtungsgehäuse unter ein vorgegebenes Niveau durch einen Schwimmer geöffnet wird. Zur Verbindung des Gehäuseraums dieser Vorrichtungen mit dem Leitungssystem ist an der Außenseite des Gehäusebodens ein Gewindestutzen vorgesehen, der in eine Gewindebohrung eines liegenden Leitungsteils des Utnlaufsystems einschraubbar ist, und dessen lichter Querschnitt nicht nur wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Vorrichtungsgehäuses, sondern notgedrungen auch wesentlich kleiner sein muß als der lichte Querschnitt des Teils der Umlaufleitung, der über das Ventil mit der Atmosphäre zu verbinden ist

Solche »Entlüfter« erfüllen ihren Zweck beim Füllen und Entleeren des Leitungssystems sowie bei größeren Volumenveränderungen des umlaufenden Wassers im allgemeinen einwandfrei, indem sie einen ungehinderten Austausch von Luft zwischen dem Leitungssystem und der Außenluft zulassen, sofern sie an der höchsten Stelle des Systems angeordnet sind. In diesem Falle dienen sie zugleich als Niveauregler für das gesamte System, sofern dieses in sich geschlossen und mit einem Vorratsbehälter mit unter Überdruck stehendem Wasser (Akummulator) verbunden ist, der das Volumen des im System umlaufenden Wassers konstant hält. Während des Betriebs des Leitungssystems lassen sie

jedoch den Übertritt von Luft und anderen Gasen, die mit dem Betriebswasser umlaufen, in das Gehäuse höchstens solange zu, wie sich die Eigenschaften von frisch eingefülltem Leitungswasser nicht wesentlich verändern.

Durch Erfahrungen bestätigte eingehende Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß mit der Erhaltung dieser Eigenschaften nur während einer relativ kurzen Betriebsdauer gerechnet werden kann. Schon dem in Heizungssystemen umlaufenden Wasser häufig zugesetzte Chemikalien, die kalklösend und korrosionshemmend wirken sollen, verändern Viskosität und Oberflächenspannung des Wassers in einer Weise, daß in ihm aufsteigende Luft und sonstige Gase nicht ungehindert durch die Oberfläche in einen benachbarten Luftraum auftreten können, sondern dort Blasen bilden, die von einer unter Umständen nur schwer zerstörbaren Fiüssigkeitshaut umschlossen sind. Diese Erscheinung nimmt zu, je mehr Fremdstoffe nach und nach vom Wasser aus den Leitungswänden und deren Verbindungssteilen aufgenommen werden. Das Wasser nimmt dann zunehmend die Eigenschaft einer Emulsion oder kolloidalen Flüssigkeit an, so daß unter dem Scheitel liegender Leitungsrohre vom relativ schnell strömenden Wasser mitgeführte Blasen an den Anschlußstellen der bekannten »Entlüfter« vorbeigehen, ohne daß es zu einem Austausch von in den Blasen enthaltendem Gas und im Entlüftergehäuse vorhandenem Wasser kommt. Das ist um so mehr der Fall, als beim Durchgang des Betriebswassers durch die Pumpe zunächst größere Blasen zunehmend zerteilt und im Wasser verteilt werden, bis ein mehr oder weniger zäher Schaum entsteht, der ebenfalls nicht mehr in den Entlüfter gelangt. Stattdessen können sich erfahrungsgemäß größere mit dem umlaufenden Wasser in das Pumpengehäuse gelangte Schaummengen sich im Bereich der Pumpenwelle sammeln und dazu führen, daß in ihnen der Pumpenrotor mit plötzlich steigender Drehzahl frei dreht, der Pumpenmotor »durchgeht«, die Pumpe die Wasserförderung einstellt und schließlich infolge Trockenlaufs der sonst wassergeschmierten Lager die Pumpe und der Motor zerstört werden.

Diese Gefahr ist besonders groß bei modernen Wohnungsheizungen, bei denen die Pumpe häufig an der höchsten Stelle des Umlaufssystems angeordnet und einer regelmäßigen Beobachtung und Wartung entzogen ist.

Man hat zwar schon versucht, die mangelhafte Wirkung bekannter Entlüfter dadurch zu verbessern,

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daß man Ventil und Schwimmer im oberen Teil einem Gehäuse angeordnet hat, das einen größeren Querschnitt hat, als die Umlaufleitung, und mit seinem unteren Teil in eine Unterbrechung eines liegenden geraden Teils dieser Leitung einzusetzen ist

Damit hat man jedoch nur eine der Voraussetzungen für eine auf Dauer wirksame Befreiung des umlaufenden Wassers von in Form von Blasen unterschiedlicher Größe mitgeführter Luft und sonstigen Gasen geschaffen, die darin besteht, einen Übertritt mitgeführter Blasen aus dem umlaufenden Wasser in den oberen Teil des Vorrichtungsgehäuses zu ermöglichen. Der zu diesem Zwecke beim DT-GM 19 83 874 vorgesehene, eine Pipettenwirkung des Vorrichtungsgehäuses ausschließende weite Durchgang zwischen Umlaufleitung und Vorrichtungsgehäuse genügt nämlich nicht, um unter allen genannten Umständen sämtliche vom umlaufenden Wasser mitgeführten Gasblasen zum Aufstieg in den das Auslaßventil enthaltenden Sammelraum des Vorrichtungsgehäuses zu zwingen. Das gelingt dort umsoweniger, als ein in Strömungsrichtung vor dem Durchgange zum Vorrichtungsgehäuse angeordneter keilförmiger Einsatz eine schräg aufwärts gerichtete Leitfläche für Luftblasen bilden soll, aber nicht nur Luftblasen, sondern auch Wasser in das Gehäuse leitet, das in diesem einen Überdruck sowie eine turbulente Strömung erzeugt, die nicht nur dem Abtrennen und Aufsteigen von Gasblasen entgegenwirkt, sondern sogar das Wiedereinmischen bereits im Gehäuse angesammelter Gasteile in das umlaufende Wasser zur Folge hat.

Eine ähnliche unter Umständen noch gesteigerte schädliche Wirkung hat auch das teils in das umlaufende Wasser und teils in den zum Ventil führenden oberen Abzweig der Umlaufleitung ragende, in Strömungsrichtung schräg aufwärts geneigte Sieb des aus der OE-PS 2 55 706 bekannten Luftabscheiders. Abgesehen von dem darin an dieses Sieb gestellten, einander widersprechenden Forderungen, einerseits vom Wasser mitgeführte Schmutzteilchen, sowie auch kleinste Luftblasen zurückzuhalten, andererseits aber dem strömenden Wasser einen möglichst geringen Widerstand zu bieten, wirkt auch dieses Sieb, erst recht mit zunehmender Verstopfung der Sieböffnungen durch abgefangene Schmutzteile als Leitfläche, die strömendes Wasser in den Luftabscheider und nach Umlenkung um 180° um die obere Siebkante wieder aus diesem zurück in die Umlaufleitung führt. Es versteht sich, daß diese Umlenkung nicht ohne Turbulenz und nicht ohne Mitnahme von über dem Sieb anstehender Luft vor sich gehen kann.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Vorrichtung zum Entlüften von geschlossenen Wasser-Umlaufsystemen, die auch nach längerer Betriebsdauer die kontinuierliche Abführung von im Betriebswasser — auch in Form kleinster Bläschen und in Form von Schaum — mitgeführtem Gas in die Atmosphäre mit Sicherheit gewährleistet.

Ausgehend von vergleichbaren Luftabscheidern dieser Art, deren in einen liegenden geraden unleserlich der Umlaufleitung eingesetztes, von dieser aufwärts gerichtetes zylindrisches Gehäuse einen größeren Querschnitt hat als die Umlaufleitung, im oberen Teil ein gegen die Außenluft öffnend·: schwimmergesteuertes Ventil sowie darunter ein wenigstens teilweise in die Umlaufströmung ragendes Sieb enthält, löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Sieb aus mehreren Windungen eine^r schraubenförmig auf ein koaxial zur Achse des Vorriuhtungsgehäuses angeordnetes Trägerrohr gewickelten Drahtwendel besteht, deren in radialen Richtungen länglich rechteckige oder trapezförmige Drahtwindungen sich zwischen dem Trägerrohr und der Umfangswand des Gehäuses erstrecken, und daß die Wendel mit wenigstens je einer vollen Windung ind das umlaufende Wasser und in den darüber befindlichen Teil des Vorrichtungsgehäuses ragt

ίο Die der Strömung des umlaufenden Wassers vornehmlich ausgesetzten Umfangsteile der vorzugsweise aus dünnem Draht bestehenden Wendel bieten der Strömung einen vernachlässigbar geringen Widerstand, da die zur Trägerrohrachse parallelen äußeren sich strahlenförmig vom Trägerrohr erstreckenden Teile der Drahtwindungen miteinander weite Zwischenräume begrenzten und außerdem nur ausnahmsweise mehrere von ihnen in gleichen Querschnittsebenen der Strömung liegen. Sie bilden deshalb auch im Gegensatz zu den bekannten Sieben keine Schmutzfänger, die zur Verstopfung der Zwischenräume und damit zur Erhöhung des Strömungswiderstandes führen könnten. Dafür wirken sie zerteilend auf größere Gasblasen und schaumartige Blasenansammlungen.

Zerteilend auf Blasen und Schaum wirken außerdem die strahlenförmig nach außen gerichteten Teile der Wendeldrahtwindungen, die insbesondere in Trägernähe in lotrechter Richtung ein relativ engmaschiges Gitter bilden, das aufsteigenden Gasblasen einen nur geringen Widerstand entgegensetzt, einer Verdrängung von Wasser in das Vorrichtungsgehäuse aber entgegenwirkt. Oberhalb der umlaufenden Strömung bildet sich deshalb eine stehende Wassersäule ohne Überdruck und ohne jede Turbulenz, in der sich der Auftrieb der Gasblasen ungestört auswirken kann. Daraus erklärt sich die zunächst in zahlreichen Versuchen und Messungen bestätigte, inzwischen durch umfangsreiche Erfahrungen bewiesene zuverlässige und schnelle Befreiung des umlaufenden Wassers von mitgeführten Gasen. Das von der Drahtwendel gebildete Gitter hat sich dabei vor allem auch als wirksam gegenüber mikroskopisch kleinen Bläschen erwiesen, die aus Wasser bei steigender Temperatur und bei fallendem Druck freigesetzt werden und ihres geringen Auftriebs wegen aus strömendem Wasser sonst nicht zu entfernen sind.

Ein Ausführungsbeispiel für einen im Sinne der Erfindung ausgestalteten Luftabscheider ist in der Zeichnung schematisch in einem Längsschnitt, zum Teil in Ansicht dargestellt.

Darin sind mit 1 das zylindrische Vorrichtungsgehäuse und mit la an dessen unterem Teil angeordnete Anschlußstücke für die Enden eines unterbrochenen gerade liegenden Abschnitts der Umlaufleitung bezeichnet. Das Gehäuse 1 hat einen größeren Querschnitt als die einen Teil der Umlaufleitung bildenden Anschlußstücke la. An seiner tiefsten Stelle befindet sich eine Öffnung 4 über die es an einen Wasservorratsbehälter angeschlossen werden kann. Nahe unter dem das Gehäuse 1 nach oben abschließenden Deckel \b ist in die Umfangswand des Gehäuses ein in Ruhelage durch eine Feder geschlossen gehaltenes Ventil 2 eingesetzt, dessen Schließkörper durch einen im Gehäuse 1 angeordneten Schwimmer 3 von seinem Sitz abgehoben werdtn kann. Der Schwimmer ist an seinem mit dem Schließkörper verbundenen Stab 2a so aufgehängt, daß er das Ventil nur öffnet, wenn er mit der ihn tragenden Wassersäule unter eine vorgegebenen Höhe absinkt, bei

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steigender Wassersäule aber an den Gehäusedeckel \b anstößt, ohne den Stab 2a mitzunehmen.

Im unteren Teil des Gehäuses 1 ist ein sich mit seinem unteren Ende in den umlaufenden Wasserstrom ragendes Gitter angeordnet, das aus mehreren Windungen einer schraubenförmig auf ein Trägerrohr 6 und darauf befestigten Drahtwendel 5 besteht.

Die Wendel besteht ihrerseits aus einer Vielzahl von länglichrechteckigen oder trapezförmigen Drahtwindungen, die radial vom Trägerrohr 6 bis nahe vor die Innenwand des Gehäuses 1 ragen. Die sich radial wesentlich weiter als in Achsrichtung erstreckenden Drahtwindungen füllen also den Ringraum zwischen Trägerrohr 6 und Gehäusewand nahezu völlig aus und bilden mit ihren strahlenförmigen Teilen mehrere übereinanderliegende Gitterscheiben, die einem Eindringen von Wasser in das Vorrichtungsgehäuse und der Bildung von Wasserwirbeln in diesem entgegenwirken. In Richtung und im Bereich der Umlaufströmung setzen die Drahtwindungen dem Wasser dagegen einen minimalen Widerstand entgegen.

Das untere über die Drahtwendel 5 vorstehende Ende des Trägerrohrs 6 ist schräg abgeschnitten, so daß seine

ίο Innenwand dem umlaufenden Wasser entgegengerichtet ist. Sein ebenfalls offenes oberes Ende reicht bis an oder über den Wasserstand im Gehäuse 1 und ist dort von dem als Ringschwimmer ausgebildeten Schwimmer 3 umgeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

22 OO 904 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entlüften von Leitungssystemen mit geschlossenem Wasserkreislauf, mit einem in eine Unterbrechung eines liegenden geraden Abschnitts, der Umlaufleitung eingesetzten, von dieser aufwärts gerichteten zylindrischen Gehäuse von größerem Querschnitt als dem der Umlaufleitung, einem am oberen Ende dieses Gehäuses angeordneten, gegen die Außenluft öffnenden schwimmergesteuerten Ventil sowie einem wenigstens teilweise in die Umlaufströmung ragenden Sieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb aus mehreren Windungen einer schraubenförmig auf ein koaxial zur Achse des Vorrichtungsgehäuses (1) angeordnetes Trägerrohr (6) gewickelten Drahtwendel (5) besteht, deren in radialen Richtungen länglich rechteckige oder trapezförmige Drahtwindungen sich zwischen dem Trägerrohr und der Innenwand des Gehäuses erstrecken, und daß die Wendel mit wenigstens je einer vollen Windung in das umlaufende Wasser und in den darüber befindlichen Teil des Vorrichtungsgehäuses ragt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Trägerrohr (6) bis zum Flüssigkeitsspiegel im Gehäuse (1) erstreckt und sein unteres, über die Drahtwendel (5) vorstehendes, abgeschrägtes Ende der Wasserströmung entgegengerichtet ist