DE2810583C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Freisetzen von mikrofeinen Bläschen beim Entlüften von geschlossenen Hei­ zungssystemen mit zirkulierender Flüssigkeit, die auf ihrem Umlaufweg erwärmt, wieder abgekühlt und an einem Leitungs­ abzweig mit einem mit der Außenluft verbundenen Sammelraum für aus der umlaufenden Flüssigkeit aufsteigende Luft vor­ beigeführt wird, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Beim Betrieb von Umlaufsystemen für eine jeweils gleich­ bleibende Flüssigkeitsmenge, z.B. von Zentralheizungssyste­ men, machen sich nach längerer Betriebsdauer an von der zirkulierenden Flüssigkeit berührten Metallflächen, wie an den Wänden von Rohrleitungen, Wärmeaustauschern, Heizkes­ seln sowie an den Rotoren und Gehäusen von Umwälzpumpen Korrosionserscheinungen in zunehmendem Maße bemerkbar.

Diese Korrosionserscheinungen werden allgemein auf den Sau­ erstoffgehalt der vom zirkulierenden Wasser mitgeführten Luft zurückgeführt, die als Reste bei der ersten Füllung im System verblieben oder infolge von Undichtigkeiten an den Verbindungsstellen zwischen Rohrleitungsteilen, Anschluß­ stellen von Armaturen sowie beim Nachfüllen von Betriebswas­ ser in das System gelangt sind.

Insbesondere immer wieder in das System gelangte Frischluft wird als Ursache dafür angesehen, daß es trotz der üblichen Verwendung von in zahlreichen Ausführungsformen bekannten Entlüftungsvorrichtungen nicht gelingt, Korrosion wirksam zu verhindern.

Als - gewissermaßen letzter - Ausweg werden deshalb zuneh­ mend chemische Zusätze zum Betriebswasser angeboten, die auf den Leitungswänden Überzugsschichten bilden und sie dadurch vor der Einwirkung von vom Betriebswasser mitgeführ­ ter Luft schützen sollen, sofern nicht überhaupt für alle Teile des Umlaufsystems korrosionsbeständige Werkstoffe ver­ wendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei gut ent­ lüfteten Umlaufsystemen die Korrosionserscheinungen zu redu­ zieren und den Restsauerstoffgehalt ohne chemische Einwir­ kung zu senken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Flüssigkeit un­ mittelbar vor dem Leitungsabzweig erwärmt und einem Unter­ druck ausgesetzt sowie mit vorübergehend verzögerter Strö­ mungsgeschwindigkeit unterhalb einer stehenden Flüssigkeits­ säule im Leitungsabzweig entlang geführt und hinter dem Lei­ tungsabzweig wieder abgekühlt wird.

Um zu dieser Lösung zu gelangen, wurde in zahlreichen und über längere Zeiträume ausgedehnten Untersuchungen zunächst gefunden, daß im vermeintlich luftfreien Umlaufsystem von Heizungsanlagen Korrosionen vornehmlich an den Kesselwänden und in besonderem Maße an den Rotoren von Umwälzpumpen auftreten. Diese Feststellungen führten ihrerseits zu dem Schluß, daß für die Korrosionserscheinungen nicht, jeden­ falls nicht allein aus der Atmosphäre in das System gelang­ te Luft, sondern im zirkulierenden Wasser gelöste und erst während des Betriebs vorübergehend freigesetzte Luft und etwaige sonstige Gase verantwortlich sind. Dieser Schluß findet eine offenbare Bestätigung dadurch, daß als Stellen stärkster Korrosionen die Stellen größter Erwärmung und größten Unterdrucks ermittelt werden konnten, nämlich die der Wärmequelle ausgesetzten Kesselwände und die Rotoren der Umwälzpumpen.

Da es sich hierbei um Stellen handelt, an denen der Gehalt des zirkulierenden Wassers an gelösten Gasen erheblich stär­ ker unter den Sättigungswert von Wasser normaler Temperatur abgesenkt worden ist, sei es durch Erwärmen, durch Unter­ druck oder beides, konnte aus Erfahrungen, Versuchen und Überlegungen die allgemeine Lehre gezogen werden, daß eine wirksame Entlüftung von Umlaufsystemen gelingt, wenn in Nähe der Einwirkungsstelle der den Umlauf erzeugenden Kraft (Wärme und/oder Unterdruck aus der zirkulierenden Flüssigkeit darin gelöste Gase soweit freigesetzt und entfernt werden, daß die auf ihrem weiteren Umlaufweg wieder abgekühlte und auf Normal- oder Überdruck gebrachte Flüssigkeit imstande ist, aus mit ihr in Berüh­ rung kommenden Gasansammlungen in ihr lösbare Gase zu absor­ bieren.

Dabei schien es erlaubt, die aus der Untersuchung von Warm­ wasser-Heizungssystemen gewonnenen Erfahrungen auch auf an­ dere Umlaufsysteme für Flüssigkeiten, z.B. hydraulische An­ lagen auszudehnen, denn auch dort wird die zur Kraftüber­ tragung benutzte Flüssigkeit stellenweise erwärmt und abge­ kühlt sowie in ständigem Wechsel durch Unter- und Überdruck belastet. Soweit darin als Druckmittel Öl statt Wasser Ver­ wendung findet, wirkt freigesetzte gelöste Luft zwar nicht korrodierend aber nicht minder nachteilig, als elastisches, die Kraftübertragung hemmendes Polster.

Voraussetzung für die Wirksamkeit dieses Verfahrens ist allerdings, daß aus der zirkulierenden Flüssigkeit freige­ setztes Gas möglichst restlos aus dem Umlaufsystem entfernt wird. Je vollkommener diese Forderung erfüllt wird, umso schneller wird ein Zustand geschaffen, bei dem alles im System vorhandene Gas absorbiert ist und auch kein absor­ biertes Gas mehr freigesetzt werden kann.

Während das Entfernen relativ großer Blasen von mitgeführ­ ter Fremdluft verhältnismäßig leicht mit Hilfe von bekann­ ten, an beliebiger Stelle angeordneten Entlüftern gelingt, denen die auf ihrem Umlaufweg erwärmte und dann wieder ab­ gekühlte Flüssigkeit über einen Leitungsabzweig zugeführt wird, der zu einem mit der Außenluft verbundenen Sammelraum für aus der umlaufenden Flüssigkeit aufsteigende Luft führt, bereitet das Abscheiden des in konventionellen Anla­ gen verbleibenden großen Restgehaltes von Fremdluft, die sich erfindungsgemäß in die Form von mikrofeinen, mit bloßem Auge nicht wahrnehmbaren Bläschen bringen läßt, die dann abgeschieden werden können, gewisse Schwierigkeiten. Diese konnten jedoch mit Hilfe eines für diesen Zweck ent­ wickelten - jedoch nicht zur Erfindung gehörenden - Luftab­ scheiders überwunden werden.

Bei diesem Luftabscheider vermischt sich im Grenzbereich zwischen zirkulierender und ruhender Flüssigkeit mit freiem Gas durchsetzte Flüssigkeit mit gasfreier Flüssigkeit, aus der auch feinste Bläschen in die ruhende Flüssigkeitssäule und in dieser weiter bis in den Sammelraum aufsteigen kön­ nen.

Da ein solcher Luftabscheider am besten funktioniert, je näher er an der Stelle des Umlaufsystems angeordnet ist, an der die größte Menge freigesetzten Gases vorhanden ist, wird vorgeschlagen, bei einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens in Strömungsrichtung unmittelbar vor dem Leitungsabzweig eine Heizeinrichtung und unmittelbar nach dem Leitungsabzweig eine Pumpe anzuordnen. Der Entlüftungs­ vorgang wird durch eine in Strömungsrichtung nahe hinter dem Luftabscheider angeordnete Pumpe beschleunigt.

Bei Umlaufsystemen, die keine Wärmequelle enthalten, ist es jedoch notwendig, nahe vor dem Luftabscheider eine besondere Heizvorrichtung und erforderlichenfalls hinter dem Luftab­ scheider eine Kühlvorrichtung vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel für eine zur Durchführung des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens geeignete Vor­ richtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Diese Vorrichtung besteht in ihrer einfachsten Form aus einer in sich geschlossenen Umlaufleitung 1, einem in sie eingesetzten Luftabscheider 2, einer Heizvorrichtung 4 und einer Kühlvorrichtung 5. Das oben offene Gehäuse des Luft­ abscheiders 2 bildet einen aufwärts gerichteten Abzweig der Umlaufleitung 1. Sein lichter Querschnitt ist viermal so groß wie der der Umlaufleitung. Die Umlaufleitung 1 ist völlig, das Luftabscheidergehäuse 2 ist bis auf einen obe­ ren, mit der Außenluft in Verbindung stehenden Raum mit Wasser gefüllt. Damit bildet dieser Raum einen Sammelraum für aus der Umlaufleitung in das Abscheidergehäuse gelangte und darin aufgestiegene Luft, während der übrige Teil des Abscheidergehäuses dem bei Heizungsanlagen mit offenem Um­ lauf üblichen Ausgleichgefäß entspricht. Die auf einer Sei­ te des Luftabscheiders 2 angeordnete Heizvorrichtung 4 so­ wie die auf der anderen Seite vorgesehene Kühlvorrichtung 5 sorgen dafür, daß in der Umlaufleitung 1 eine ständige Strömung in Richtung des Pfeils 3 entsteht und das den Luftabscheider durchströmende Wasser von sonst 35°C auf 70°C erwärmt wird. Gegenüber dem Luftabscheider 2 ist in die Umlaufleitung 1 ein durchsichtiges völlig geschlossenes Kontrollgefäß 6 eingebaut, das ebenfalls einen aufwärts gerichteten Abzweig von der Umlaufleitung 1 bildet. An das Kontrollgefäß ist über ein Rückschlagventil 7 eine Leitung 8 angeschlossen, über die die Vorrichtung mit Wasser gefüllt, aber auch eine geringe Menge Luft in das Gefäß 6 ein­ geblasen werden kann, die darin eine sichtbare Blase 9 bildet.

Beim Betrieb dieser Vorrichtung mit den angegebenen Temperaturen ist deutlich erkennbar, daß eine im Kontrollgefäß vorhandene Luftblase zunächst schnell und dann zunehmend langsamer immer kleiner und flacher wird, bis sie schließlich völlig ver­ schwunden ist. Dieser Vorgang spielt sich wesentlich schneller ab, wenn der Wasserumlauf durch eine in Strömungsrichtung nahe hinter dem Luftabscheider angeordnete - durch unterbrochene Linien - angedeutete Pumpe 10 beschleunigt und außerdem durch den von ihr im Wasser erzeugten Unterdruck das Freisetzen gelöster Luft begünstigt wird.

Bei der zu Kontrollzwecken geschaffenen Vorrichtung ist die Kühl­ vorrichtung nur vorgesehen, weil die nur wenige Meter betragende Länge der Umlaufleitung keine ausreichende Abkühlung des erwärmten Wassers während eines Umlaufs erwarten läßt.

Im übrigen haben Untersuchungen wissenschaftlicher Institute be­ stätigt, daß es mit den Mitteln der Erfindung gelingt, sowohl in offenen wie in geschlossenen, mit Überdruck betriebenen Umlauf­ systemen von Heizungsanlagen den Sättigungswert des Betriebs­ wassers so weit abzusenken, bis es nicht nur an Stellen höchster Betriebstemperatur und geringsten Betriebsdrucks keine schäd­ lichen Mengen gelöster Luft mehr abgibt, sondern auf seinem Um­ laufweg etwa vorhandene Luft völlig absorbiert.

Beim Betrieb der gezeichneten Vorrichtung ging der Luftgehalt von 4 l Wasser innerhalb von etwa 5 Stunden von 15 auf 5 ml/l und wenig später auf 4 ml/l zurück. Das entspricht einem Sauerstoffgehalt von etwa 0,8‰, also einer Konzentration, die keine Korrosionsschäden verursachen kann.

Claims (4)

1. Verfahren zum Freisetzen von mikrofeinen Bläschen beim Entlüften von geschlossenen Heizungssystemen mit zirku­ lierender Flüssigkeit, die auf ihrem Umlaufweg er­ wärmt, wieder abgekühlt und an einem Leitungsabzweig mit einem mit der Außenluft verbundenen Sammelraum für aus der umlaufenden Flüssigkeit aufsteigende Luft vor­ beigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüs­ sigkeit unmittelbar vor dem Leitungsabzweig erwärmt und einem Unterdruck ausgesetzt sowie mit vorüberge­ hend verzögerter Strömungsgeschwindigkeit unterhalb ei­ ner stehenden Flüssigkeitssäule im Leitungsabzweig ent­ lang geführt und hinter dem Leitungsabzweig wieder abgekühlt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 mit einem von der Umlaufleitung aufwärts ge­ richteten, in einen mit der Außenluft verbundenen Sam­ melraum für aus der umlaufenden Flüssigkeit aufgestie­ gene Luft mündenden Leitungsabzweig, gekennzeichnet durch eine in Strömungsrichtung (3) unmittelbar vor dem Leitungsabzweig (2) angeordnete Heizeinrichtung (4) und eine dem Leitungsabzweig (2) unmittelbar nach­ geschaltete Pumpe (10).

3. Vorrichtung zum Freisetzen von mikrofeinen Bläschen beim Entlüften von geschlossenen Heizungssystemen mit zirku­ lierender Flüssigkeit, mit einem von der Umlaufleitung aufwärts gerichteten, in einen mir der Außenluft ver­ bundenen Sammelraum für aus der umlaufenden Flüssigkeit aufgestiegene Luft mündenden Leitungsabzweig, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Strömungsrichtung (3) einer Heizeinrichtung (4) unmittelbar nachgeschalteter Lei­ tungsabzweig (2) einen gegenüber der Umlaufleitung (1) viermal so großen lichten Querschnitt aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Leitungsabzweig (2) ein Luftabschei­ der mit einem geschlossenen, über ein schwimmergesteu­ ertes Ventil mit der Außenluft verbundener Luftsammel­ raum ist.