DE3300297A1 - Vorrichtung zum foerdern von fluessigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zum foerdern von fluessigkeiten

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Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH
Patentanwalt ι/ β Frankfurt/main i, den 6. Jan. 1983
PATfclMTAIM WAUI M. KÜHHORNSHOFWEG 10
POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3425-605 ' '
DRESDNER BANK, FRANKFURT/M. 2300308 TELEFON: 561078
TELEGRAMM:KNOPAT TELEX: 411 877 KNOPA D
DA 653
DANFOSS A/S, Nordborg, Dänemark Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten, deren Dampfdruck bei Umgebungstemperatur über dem Atmosphärendruck liegt, aus einem Vorratsbehälter zu einer Abgabestelle, insbesondere zum Abfüllen von Kältemittel.
Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (DE-AS 12 17 232) dient dazu, Kapseln, die einen Kältemittelverdichter enthalten, mit flüssigem Kältemittel zu befüllen. Für diesen Zweck ist die Abgabestelle mit einem Dosierzylinder verbunden. Die Förderung der Flüssigkeit erfolgt unter dem Einfluß des Dampfdrucks der Flüssigkeit im Behälter. Da sich bei der Förderung der Dampfraum vergrößert und daher ständig Kältemittel verdampft werden muß, sinkt die Behältertemperatur und damit der Dampfdruck. Man kann daher die Förderung nur in größeren Zeitabständen vornehmen oder muß den Behälter mit einer Heizvorrichtung versehen. Diese birgt aber die Gefahr in sich, daß bei Überhitzung der Dampfdruck auf unzulässige Werte steigt und den Behälter sprengt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei
der Flüssigkeit kontinuierlich oder in sehr kurzen Abständen gefördert werden kann und keine Gefahr eines unzulässigen Druckaufbaus besteht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Behälter und Abgabestelle eine Pumpe angeordnet und ihr eine Kühlvorrichtung vorgeschaltet ist, deren Temperatur wenigstens etwas niedriger gehalten ist als die Behältertemperatur.
Bei dieser Ausgestaltung erfolgt die Förderung der Flüssigkeit nicht aufgrund des Dampfdrucks, sondern mit Hilfe einer Pumpe. Durch Vorschalten der Kühlvorrichtung ist sichergestellt, daß die Pumpe immer ausreichend mit Flüssigkeit versorgt wird und daher funktionsfähig ist. Wenn die Pumpe arbeitet und dabei der Behälter entleert wird, füllt sich der freigewordene Behälterraum mit Dampf, der aus der Flüssigkeit entsteht, wobei der Umgebung Wärme entzogen wird. Die
20: Behältertemperatur nimmt daher ab. Gleichzeitig wird der Bereich der Pumpe durch den Betrieb erwärmt. Wenn keine Kühlvorrichtung vorhanden ist, hat dies zur Folge, daß in den Stillstandsperioden Flüssigkeit im Bereich der Pumpe verdampft und im Bereich des Behälters kondensiert. Da Flüssigkeitspumpen keine oder eine nur begrenzte Saugwirkung auf Dampf ausüben, würde beim nächsten Anlauf der Pumpe keine Flüssigkeit mehr gefördert werden. Wenn aber der Pumpe die Kühlvorrichtung vorgeschaltet ist, wird einer unzulässigen Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit im Pumpenbereich vorgebeugt. In Stillstandszeiten wird die Flüssigkeit im Bereich der Kühlvorrichtung auf einer Temperatur gehalten, die gewährleistet, daß an dieser Stelle keine Verdampfung erfolgt. Beim nächsten Anlauf steht daher der Saugseite der Pumpe Flüssigkeit zur Verfügung, so daß der nächste Fördervorgang ohne Schwierigkeiten beginnen kann.
Mit besonderem Vorteil ist dafür gesorgt, daß die Pumpe eine hermetisch geschlossene Zahnradpumpe mit Antrieb über eine Magnetkupplung ist. Eine solche Pumpe ist an sich bekannt. Bei der vorliegenden Anwendung stellt sie sicher, daß keine atmosphärische Luft in die Flüssigkeit gelangen und diese beeinträchtigen kann. Mit Hilfe der Magnetkupplung ist der hermetische Abschluß möglich.
Zweckmäßigerweise ist die Kühlvorrichtung in der gleichen Höhe wie der Einlauf der Pumpe oder darüber angeordnet. Flüssigkeit braucht daher nicht über eine gewisse Höhe angesaugt zu werden, was einen zusätzlichen, die Dampfbildung fördernden Unterdruck bewirken würde, sondern steht zuverlässig am Pumpeneinlauf zur Verfügung.
Der Leitungsabschnitt zwischen Kühlvorrichtung und Pumpe kann auch wärmeisolierend sein. Dies verhindert einen Temperaturanstieg der gekühlten Flüssigkeit auf dem Weg zur Pumpe und damit eine Dampfbildung.
In den meisten Fällen genügt es, wenn die Kühlvorrichtung auf einer Temperatur gehalten ist, die etwa 0,50C unter der Behältertemperatur liegt. Dies reicht in der Regel aus, um die Flüssigkeit im Bereich der Pumpe nicht verdampfen zu lassen. Es muß allerdings dafür gesorgt sein, daß diese geringe Temperaturdifferenz immer aufrecht erhalten wird, also auch dann, wenn die Behältertemperatur absinkt.
Sehr günstig ist es, wenn die Kühlvorrichtung durch den Verdampfer einer Kälteanlage gebildet ist. Eine solche Kälteanlage läßt sich leicht regeln. Die Temperatur der Kühlvorrichtung kann daher leicht der Temperatur des Behälters nachgeführt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Pumpe eine Heizvorrichtung nachgeschaltet sein. Auf diese Weise kann man jeden gewünschten Arbeitsdruck erzeugen und beispielsweise die Dosiervorrichtung einer Füllanlage so betreiben, daß die jeweils gewünschte Füllung erreicht wird. Dies kann man unabhängig von der Außentemperatur erreichen, ist also unabhängig von der Jahreszeit. Insbesondere Kann der Flüssigkeit die zuvor entzogene Wärme wieder zugeführt werden.
Desweiteren kann die Heizvorrichtung durch den Kondensator der Kälteanlage gebildet sein. Die Kälteanlage kann dabei zwei Zwecken dienen. Es ergibt sich ein ausgeglichener Wärmehaushalt.
Konstruktiv empfiehlt sich eine Temperaturregelvorrichtung, welche mit einem ersten Fühler die Temperatur des Behälters und mit einem zweiten Fühler die Temperatur der Kühlvorrichtung feststellt sowie in Abhängigkeit von der Differenz die Kälteleistung regelt.
Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Temperatur der Kühlvorrichtung immer unter der Temperatur des Behälters liegt. Als Temperatursignal der Kühlvorrichtung kann bei Verwendung eines Verdampfers einer Kälteanlage auch der Verdampferdruck genutzt werden.
Insbesondere kann die Temperaturregelvorrichtung den Verdichter der Kälteanlage ein- und ausschalten. Dies ergibc eine besonders einfache Regelung. 30
Desweiteren kann die Temperaturregelvorrichtung den Betrieb eines dem Kondensator zugeordneten Gebläses regeln. Es ist daher möglich, die der Flüssigkeit hinter der Pumpe zuzuführende Wärmemenge zu regeln und eine Überhitzung des Kondensators zu vermeiden.
Zweckmäßigerweise ist nahe der Abgabestelle eine Entlüftungsvorrichtung vorgesehen. Beim Anschluß eines neuen Behälters kann daher mit Hilfe des Dampfdrucks zunächst Flüssigkeit bis zur Pumpe und nach Einschalten der Pumpe bis zur Entlüftungsvorrichtung geleitet werden, wobei die in der Anlage befindliche Luft ausgestoßen wird. Dann wird die Entlüftungsvorrichtung z.B. mittels einer Entlüftungsschraube, geschlossen und der eigentliche Fördervorgang kann beginnen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeit.
Ein Behälter'1 ist mit Flüssigkeit 2 teilweise gefüllt. Oberhalb des Spiegels 3 befindet sich ein Dampfraum 4. Der Dampf steht unter einem Druck, der von der Temperatur t1 des Behälters abhängt. Diese Temperatur hängt ihrerseits von der Umgebungstemperatur und davon ab, wieviel Wärme der Behälterwand durch Verdampfung von Flüssigkeit 2 entzogen wird. Die Temperatur kann mittels eines Fühlers 5 festgestellt werden.
Der Behälter 1 ist mit einem Ventil 6 versehen, das mittels eines Handrades 7 geöffnet werden kann. Das Ventil 6 steht über eine Leitung 8 mit einem Raum 9 einer Kühlvorrichtung 10 in Verbindung. Ein weiterer Leitungsabschnitt 11 führt über eine Flüssigkeitspumpe 12, einen Leitungsabschnitt 13, den Raum 14 einer Heizvorrichtung 15 und einen weiteren Leitungsabschnitt 16 zu einer Abgabestelle 17. Nahe der Abgabestelle 17 ist eine Entlüftungsvorrichtung 18, beispielsweise mit einer Entlüftungsschraube, vorgesehen. Die Pumpe 12 ist eine Zahnradpumpe, deren angetriebenes
Zahnrad über eine Magnetkupplung mit einem Elektromotor in Verbindung steht. Der Raum 9 der Kühlvorrichtung befindet sich oberhalb der Pumpe 12. Der Leitungsabschnitt 11 ist kurz und trägt eine Wärmeisolation.
Eine Kälteanlage 19 weist einen Verdichter 20, einen Kondensatorraum 21, ein Expansionsventil 22 und einen Verdampferraum 23 auf. Der Verdampferraum 23 steht im Wärmeaustausch mit dem Raum 9 der Kühlvorrichtung 10. Der Kondensatorraum 21 steht im Wärmeaustausch mit dem Raum 14 der Heizvorrichtung 15. Der Kondensator kann mit Hilfe eines Gebläses 24 zusätzlich gekühlt werden.
Eine Temperaturregelvorrichtung 25 steht über eine Leitung 26 mit dem Fühler 5 am Behälter 1 in Verbindung. Die Verdampfertemperatur t? wird mit Hilfe eines Fühlers 27 festgestellt und der Temperaturregelvorrichtung 25 über eine Leitung 28 gemeldet. In gleicher Weise wird die Temperatur tQ des Kondensators 21 mit einem Fühler 29 festgestellt und der Temperaturregelvorrichtung 25 über eine Leitung 30 gemeldet. Eine erste Sollwerteinstellvorrichtung 31 erlaubt es, die Temperaturdifferenz t1 - t~ auf einen vorgegebenen Wert, zum beispiel 0,50C, einzustellen. Eine zweite Sollwerteinstellvorrichtung 32 erlaubt es, die Kondensatortemperatur tq auf einen für die Abgabe der Flüssigkeit günstigen Wert einzustellen.
Im Betrieb wird die Pumpe 12 kontinuierlich oder intermittierend angetrieben. Hierbei wird Flüssigkeit 2 aus dem Behälter 1 abgesaugt und in der Kühlvorrichtung 10 abgekühlt. Die Abkühlung ist so gewählt, daß auch beim Stillstand der Pumpe die Leitung 11 und der Raum 9 mit Flüssigkeit gefüllt bleiben. Die Verdampfung findet ausschließlich im Raum 4 statt. Beim nächsten
Anlauf ist daher sichergestellt, daß die Pumpe 12 Flüssigkeit fördert. Die Temperaturregelvorrichtung 25 schaltet über die Leitung 33 den Verdichter 20 intermittierend so ein, daß die Temperatur t_ der Kühlvorrichtung 10 immer um 0,50C niedriger ist als die Behältertemperatur t-. Das Gebläse 24 wird über eine Leitung 34 von der Temperaturregelvorrichtung 25 so betätigt, daß die Heizvorrichtung 15 eine vorgegebene Temperatur hat und die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit entsprechend erwärmt.
Die Abgabestelle 17 kann beispielsweise mit einer Füllstation für Kapseln von hermetisch gekapselten Kältemittelverdichtern verbunden sein. In diesem Fall enthält der Behälter 1 ein Kältemittel.
Die Abgabestelle 17 kann aber auch an einen Gasbrenner angeschlossen sein, der mit Flüssiggas betrieben ist, welches sich in dem Behälter 1 befindet. In diesem Fall ist eine Fördervorrichtung der Erfindung insbesondere dann von Interesse, wenn sich der Behälter in kalten Gegenden außerhalb des zu beheizenden Gebäudes befindet.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten, deren Dampfdruck bei Umgebungstemperatur über dem Atmosphärendruck liegt, aus einem Vorratsbehälter zu einer Abgabestelle, insbesondere zum Abfüllen von Kältemittel, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Behälter (1) und Abgabestelle (17) eine Pumpe (12) angeordnet und ihr eine Kühlvorrichtung (10) vorgeschaltet ist, deren Temperatur (t ) wenigstens etwas niedriger gehalten ist als die Behältertemperatur (t,).
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (12) eine hermetisch geschlossene Zahnradpumpe mit Antrieb über eine Magnetkupplung ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (10) in der gleichen Höhe wie der" Einlauf der Pumpe (12) oder darüber
    20 angeordnet ist.
    4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsabschnitt (11) zwischen Kühlvorrichtung (10) und Pumpe (12) wärmeiso-
    25 lierend ist.
    330029V
    Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (10) auf einer Temperatur (t_) gehalten ist, die etwa 0,50C unter der Behältertemperatur Ct1) liegt.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- , durch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (10) durch den Verdampfer (23) einer Kälteanlage (19) gebildet ist.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpe (12) eine Heizvorrichtung (15) nachgeschaltet ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (15) durch den Kondensator (21) der Kälteanlage (19) gebildet ist.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Temperaturregelvorrichtung (25), welche mit einem ersten Fühler (5) die Temperatur (tp) des Behälters (l) und mit einem zweiten Fühler (27) die Temperatur (t_) der Kühlvorrichtung feststellt, sowie in Abhängigkeit von der Differenz die Kälteleistung regelt.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturregelvorrichtung (25) den Verdichter (20) der Kälteanlage (19) ein- und ausschaltet.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturregelvorrichtung (25) den Betrieb eines dem Kondensator (21) zugeordneten Gebläses (24) regelt.
    12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Abgabestelle (17) eine Entlüftungsvorrichtung (18) vorgesehen ist.
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