DE2810583C2 - - Google Patents
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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.
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