DE3708950A1

DE3708950A1 - Method for continuous degassing of liquid pressure vessels and apparatus for carrying it out

Info

Publication number: DE3708950A1
Application number: DE19873708950
Authority: DE
Inventors: Werner Kemmelmeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-09-29

Abstract

The invention relates to a process for continuous degassing of liquid pressure vessels, such as hot water heaters, liquid transport systems, reactors or the like, a gas-permeable, essentially liquid-impermeable, membrane being brought into contact with the pressurised liquid in such a way that the gas diffuses through the membrane and in this manner a degassing of the vessel takes place.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Entgasen von Flüssigkeits-Druckbehältern, wie Warmwasser heizungen, Flüssigkeitsfördersystemen, Reaktoren, od. dgl. sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.The invention relates to a method for continuous Degassing liquid pressure vessels such as hot water heaters, liquid delivery systems, reactors, or the like. and a device for its implementation.

Die Erfindung bezieht sich also auf die Entgasung bzw. Entlüftung von Flüssigkeitsdruckbehältern, wie sie insbe sondere als Heizungen, dort besonders in Form von Einzel heizkörpern, aber auch in anderen Druckwasserkesseln auftreten.The invention therefore relates to degassing or Venting of liquid pressure containers, as they are especially as heaters, especially in the form of single ones radiators, but also in other pressurized water boilers occur.

Insbesondere sollen Warmwasserheizungen stets mit Wasser als Wärmeübertragungsmedium gefüllt sein; eine Abscheidung von Gasblasen im Druckwasersystem ist insbe sondere bei Heizungen wegen der geringen Wärmekapazität der Luft und der schlechten Förderbarkeit von Luft uner wünscht. Somit ist es bei herkömmlichen Warmwasserheizun gen häufig notwendig, diese zu entlüften, um einen zufrie denstellenden Heizungsbetrieb zu gewährleisten. Die Gas entwicklung von Flüssigkeiten beim Erwärmen, die auch zu unerwünscht hohem Druck in Tanksystemen, gleich welcher Art, führen kann, tritt insbesondere auf, da die meisten Gase bei höheren Temperaturen schlechter in Flüssigkeiten löslich und ausgetrieben werden, wie dies beispielsweise von Kohlenstoffdioxid bekannt ist.In particular, hot water heaters should always be filled with water as the heat transfer medium; a Separation of gas bubbles in the pressurized water system is particularly important especially for heaters because of the low heat capacity the air and the poor transportability of air wishes. So it is with conventional hot water heating It is often necessary to vent them to keep you happy to ensure the heating operation. The gas development of liquids when heated, which too undesirably high pressure in tank systems, no matter what Kind that can lead occurs especially since most Gases worse in liquids at higher temperatures soluble and driven out, such as this of carbon dioxide is known.

Andere Einsatzgebiete ergeben sich beispielsweise bei chemischen Reaktoren, bei denen unter Gasdruck stehende Behälter entgast werden sollen. In einigen Fällen, bei spielsweise bei biologischen Fermentern, werden Kohlen stoffdioxid oder andere Gase während des Reaktionsablaufs gebildet, wobei nach einiger Zeit ein aufgebauter Gasdruck die Reaktion nach dem Massengleichgewichtsgesetz an einem vollständigen Ablauf hindert. Auch in diesem Fall ist es erwünscht, gasförmige Reaktionsprodukte aus einem Druckbe hälter zu entfernen. Bisher wurde dieses Problem unvoll ständig durch Rückschlagventile od. dgl., die manuell oder ggf. auch gesteuert öffneten, um Gas aus dem Druckbehälter entweichen zu lassen, gelöst, wobei sich insbesondere bei Warmwasserheizungen aufwendige Entlüftungsarbeiten an Heizunen ergaben und das Heizsystem ohne Entlüftung mit einem stark verringerten Wirkungsgrad arbeitete. Bei diesen Ventilen war es insbesondere nachteilig, daß bei ihrer Verwendung stets ein gewisser Gasrest im System verblieb, da nur soweit "entlüftet" werden konnte, bis die Flüssigkeit aus dem Ventil auszutreten drohte.Other areas of application arise, for example chemical reactors in which are under gas pressure Containers are to be degassed. In some cases, at for example in biological fermenters, coal Dioxide or other gases during the course of the reaction formed, after some time a built up gas pressure the reaction to the mass equilibrium law on one prevents complete expiration. In this case too desirable, gaseous reaction products from a Druckbe remove container. So far, this problem has been incomplete constantly by check valves or the like, the manual or if necessary, also opened controlled to gas from the pressure vessel to escape, solved, especially at Hot water heaters require complex ventilation work Heating systems and the heating system with no ventilation worked at a greatly reduced efficiency. At these valves, it was particularly disadvantageous that at a certain amount of gas is always present in the system remained, since it was only possible to "vent" until the Liquid threatened to leak from the valve.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur kontinuierlichen Gasausleitung/Gasab trennung aus Flüssigkeitsbehältern zu schaffen, welches eine ununterbrochene Entgasung bei geringem Aufwand, insbesondere bei Warmwasserheizungen, ermöglicht.It is therefore an object of the present invention, a new process for continuous gas discharge / gas removal to create separation from liquid containers, which uninterrupted degassing with little effort, especially with hot water heating.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine gasdurchlässige, im wesent lichen flüssigkeitsundurchlässige Membran derart einseitig in Kontakt mit der unter Überdruck stehenden Flüssigkit im Behälterin Kontakt gebracht wird, daß das Gas durch die Membran diffundiert gedrückt wird und derart eine Entga sung des Behälters stattfindet.The task is solved by a method which thereby is characterized in that a gas-permeable, essentially Lich liquid-impermeable membrane so one-sided in contact with the pressurized liquid kit is brought into contact in the container that the gas through the Membrane is pressed diffused and such a Entga solution of the container takes place.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des gattungsgemäßen Verfahrens wird die flüssigkeitsdurchlässige Membran in einem Membrangehäuse angeordnet, das vorteilhafterweise derart ausgestaltet werden kann, daß es an herkömmliche Druckbehälter vorgesehen wird.In an advantageous development of the generic Process is the liquid permeable membrane in a membrane housing arranged, which advantageously can be designed so that it is conventional Pressure vessel is provided.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer semipermeablen gasdurchlässigen Mem bran in einem Membrangehäuse, die einseitig mit dem Druck behälter und auf der anderen Seite mit einem Gasauslaß in Verbindung steht.The invention further relates to a device for Carrying out the method according to one of the preceding Claims with a semi-permeable gas permeable membrane bran in a membrane housing, the one side with the pressure container and on the other hand with a gas outlet in Connection is established.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, bei der eine mit einem Flüssigkeitsreservoir verbundene ange schlossene Nachfülleinrichtung, die mit dem Druckbehälter verbunden ist, bei Abfallen des Drucks im System Flüssig keit nachliefert, bis ein vorherbestimmter Druck erreicht ist. Unter Druckbehälter wird hier im übrigen das gesamte unter Druck stehende System mit allen Leitungen, Heizkör pern, Heizkesseln u. dgl. verstanden.The invention further relates to a device in which a connected with a liquid reservoir closed refill device with the pressure vessel is connected when the pressure in the liquid system drops supplies until a predetermined pressure is reached is. The entire pressure tank is here pressurized system with all pipes, radiators pern, boilers u. Like understood.

Die Nachfülleinrichtung kann beispielsweise ein Rück schlagventil sein, das durch einen im Flüssigkeitsreser voir gehaltenen Druck in Richtung des Druckbehälters bei Abfall des Drucks öffenbar ist. Es eignen sich aber auch andere Vorrichtungen, die bei gemessenem Druckabfall Flüssigkeit in ein System nachliefern. Als Materialien für die semipermeable Membran eignen sich auf den Einsatzzweck abgestimmte Membranen, bei wasserführenden Systemen hat sich beispielsweise eine Polytetrafluorethylen-Membran (TEFLON) bewährt.The refill device can, for example, be a return be a check valve by one in the liquid reservoir voir held pressure in the direction of the pressure vessel Drop in pressure can be opened. But they are also suitable other devices with measured pressure drop Add liquid to a system. As materials for the semipermeable membrane are suitable for the intended use matched membranes in water-bearing systems a polytetrafluoroethylene membrane, for example (TEFLON) proven.

Bei der Anwendung höherer Drücke kann es vorteilhaft sein, wenn die semipermeable Membran ferner ein Stützgewe be aufweist um ein Reißen des Membranmaterials bei höhe ren Belastungen zu vermeiden.When using higher pressures, it can be beneficial be when the semipermeable membrane is also a supporting tissue be has to tear the membrane material at height avoid unnecessary stress.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die semipermeable Membran auf einem hohlen, eine Flüssigkeitszutrittsöffnung aufweisenden, auf der anderen Seite eine perforierte Membranhaltefläche aufweisenden Gehäuseanschlußteil angeordnet, das durch ein Abschlußteil mit perforierter, der Membran zugewandter Seite und eine Gasaustrittsöffnung aufweisendes Abschluß element flüssigkeitsdicht eingeschlossen ist.In a preferred embodiment of the invention The device is the semipermeable membrane on a hollow, having a liquid inlet opening on the other side a perforated membrane holding surface having housing connection part arranged by a End part with perforated, facing the membrane End and a gas outlet opening element is enclosed liquid-tight.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Abdichtung von Gehäuseanschlußteil und Ab schlußteil sowie Membran durch Ausbildung von auf dem Umfangsbereich beider Membrangehäuseteils angeordneten Dichtflächen, wobei Gehäuseabschlußteil und Abschlußteil beispielsweise mittels eines Zugankers oder mittels einer anderen geeigneten Einrichtung dichtend derart aufeinander gepreßt werden, wobei die Membran auch zwischen den Dicht flächen verläuft. Die Abdichtung kann auch mittels O-Ring in an sich bekannter Weise erfolgen.In a preferred embodiment of the invention the housing connector and Ab are sealed closing part and membrane by training on the Arranged circumferential area of both diaphragm housing part Sealing surfaces, with housing end part and end part for example by means of a tie rod or by means of a other suitable device sealing each other be pressed, the membrane also between the sealing surfaces runs. The seal can also be made using an O-ring done in a conventional manner.

Dadurch, daß erstmals eine kontinuierliche Gasabführung in flüssigkeitsgefüllten Systemen, wie Heizungen, ermöglicht wird, ist es möglich, Warmwasserheizungen auch über einen größeren Zeitraum wartungsfrei zu betreiben und auch deren Wirkungsgrad durch ständiges gasfreies Betreiben der Heizung in energiegünstiger Weise zu verbessern.The fact that for the first time a continuous gas discharge in liquid-filled systems such as heaters is, it is possible to use hot water heaters to operate for a longer period of time and also their Efficiency through constant gas-free operation of the Improve heating in an energy efficient way.

Gegenüber dem bisherigen Entlüften werden hier Geruchsstoffe, wie sie sonst in derartigen Gasen vorhanden sind, durch die semipermeable Membran, abhängig von der Größe der Riechstoffmoleküle zurückgehalten. Dies ist insbesondere beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entlüften von Fermentern oder anderen Reaktoren nützlich, da es das Auftreten von Geruchsbelästigung, zumindest teilweise, unterbindet.Compared to the previous venting here Odorants, as are otherwise present in such gases are, due to the semipermeable membrane, dependent on the Retained the size of the fragrance molecules. This is especially when using the invention Device for venting fermenters or others Reactors useful as there is the occurrence of Odor nuisance, at least partially, is prevented.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der nachfolgenden Figuren-Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert sind. Dabei zeigen:Further advantages and features result from the Claims and the following description of the figures, in the preferred embodiments of the invention the drawing are explained in more detail. Show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Warmwasser heizsystems mit Membran und Nachfüllvorrich tung; Fig. 1 is a schematic representation of a hot water heating system with membrane and refill device;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer bevorzug ten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Membranhalterung, und Fig. 2 is a schematic representation of a preferred embodiment of the membrane holder according to the invention, and

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsausform eines erfin dungsgemäßen Entlüftungsventils. Fig. 3 is a schematic representation of a further preferred embodiment of an inventive vent valve.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist bei einem unter Druck stehenden Warmwasserkreislauf 26 einer Warmwasserheizung an einem oder mehreren Heizkörpern - hier ist zur Vereinfachung lediglich ein Heizkörper 24 dargestellt - der Heizkörper mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ausgerüstet. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch an jedem anderen Heizkörper vorgesehen sein, bevorzugt an den Stellen, an denen sich erfahrungsgemäß Gas ansammelt. Das Warmwasser wird über einen Heizkessel 22 im Kreis geführt. Im umgekehrten Druckverhältnissen durch das Rückschlagventil verhindert wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das Ventil 20 so zu wählen, daß es je nachdem, auf welcher Ventilseite Überdruck herrscht, Wasser aus dem Heizkreis lauf in das Reservoir 18 abgibt oder aus diesem Wasser in das Heizsystem nachliefert.As shown in FIG. 1, in the case of a pressurized hot water circuit 26 of a hot water heater on one or more radiators - only one radiator 24 is shown for simplification - the radiator is equipped with a device 10 according to the invention. Of course, the device according to the invention can also be provided on any other radiator, preferably at the locations where experience has shown that gas accumulates. The hot water is circulated via a boiler 22 . In reverse pressure conditions is prevented by the check valve. However, it can also be provided that the valve 20 is selected so that depending on which side of the valve there is overpressure, water from the heating circuit releases into the reservoir 18 or supplies water from this to the heating system.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Reservoir die öffentliche Wasserleitung sein, vorausgesetzt, der Druck ist hoch genug. In anderen Fällen kann es sinnvoll sein, einen separaten, unter Druck stehenden Vorratstank vorzusehen. Die letztere Variante ist besonders dann sinnvoll, wenn durch Zusätze zum im Heizkreislauf befind liche Wasser ein Ausfallen von Salzen, die der Flüssig keit im Heizkreislauf zugesetzt werden können, verhindert werden soll. Dies ist natürlich auch von den Gegebenheiten des zur Verfügung stehenden Wasser, den Rohrquerschnitten im Heizkreislauf sowie der Austauschbarkeit "verkalkter" Einzelkomponenten abhängig. Am Heizkreislauf können geeignete Sicherungseinrichtungen vorgesehen sein, die beispielsweise beim Nachfließen zu großer Mengen Flüssigkeit, wie es beispielsweise bei einem Rohrbruch auftritt, das Nachliefern unterbrechen bzw. gleichzeitig Alarm geben. Ein derartiges Sicherungssystem kann den Druckbehälter auch auf plötzlichen Druckabfall hin überwachen und beispielsweise ein Regelventil in der Flüssigkeitszufuhr schließen.In a preferred embodiment, the reservoir be the public water supply, provided that Pressure is high enough. In other cases, it can make sense be a separate pressurized storage tank to provide. The latter variant is especially then sensible, if through additions to the heating circuit Liche water a precipitation of salts, the liquid speed in the heating circuit can be prevented shall be. Of course, this is also due to the circumstances of the available water, the pipe cross sections in the heating circuit and the interchangeability of "calcified" Depending on individual components. Can on the heating circuit Suitable security devices should be provided for example, when the flow is too large Liquid, such as a broken pipe occurs, interrupt the subsequent delivery or at the same time Give alarm. Such a security system can Pressure vessel also on sudden pressure drop monitor and for example a control valve in the Close the fluid supply.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Variante eines erfindungsge mäßen Entgasungsventils 10 dargestellt. Hier wird eine gasdurchlässige Polytetrafluorethylen-Membran 12 durch einen hohlen, einen Anschlußstutzen aufweisendes hohles, hier im wesentlichen kreisförmiges Anschlußteil 16, mit Öffnungen in der Membranstützfläche in Kontakt mit dem Flüssigkeitskreislauf gebracht. Die Membran 12 schließt das Anschlußteil 16 flüssigkeitsdicht ab, wobei ein Ven tilabschluß mit einer Gasauslaßöffnung hier in Form eines hohlen, auf der Membranseite mit Öffnungen versehenen Abschlußteils 14 erzielt wird. Beim Einsatz des Ventils wird durch den Anschlußstutzen Gas plus Wasser in das Heizsystem an die Membran geführt, wobei das Gas die Membran permeiert und das Wasser zurückgehalten wird. Das Gas verläßt das Ventil über die Öffnungen im hohlen Ab schlußteil durch die Gasauslaßöffnung.In FIG. 2, a preferred variant of a erfindungsge MAESSEN degassing valve 10 is shown. Here, a gas-permeable polytetrafluoroethylene membrane 12 is brought into contact with the liquid circuit through a hollow, hollow connection part 16 , which in this case is essentially circular, with openings in the membrane support surface. The membrane 12 closes the connecting part 16 liquid-tight, a Ven tilabschluss with a gas outlet opening here in the form of a hollow, provided on the membrane side with openings end part 14 is achieved. When the valve is used, gas plus water is led through the connecting piece into the heating system at the membrane, the gas permeating the membrane and the water being retained. The gas leaves the valve through the openings in the hollow from the closing part through the gas outlet opening.

In Fig. 3 ist eine vereinfachte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dargestellt, bei der eine Membran zwischen zwei Dichtflächen eines Gehäusekör pers derart flüssigkeitsdicht befestigt ist, daß die Flüssigkeit im Heizsystem zurückgehalten wird, die Gase jedoch durch die Membran entweichen können. Letztere Variante ist bei hohen Drücken und wegen möglichen Ermü dungserscheinungen des Membranmaterials nur für Systeme mit geringem Innendruck oder zumindest geringen Druck schwankungen geeignet. Durch Auswahl geeigneter Membranma terialien, wie verstärkten Membranen, ist auch hier eine Abhilfe möglich. Hier können natürlich auch Membranstapel eingesetzt werden, die ggf. aus Membranen unterschiedlicher physikalisch/chemischer Eigenschaften aufgebaut sein können.In Fig. 3, a simplified embodiment of a device 10 according to the invention is shown, in which a membrane between two sealing surfaces of a body is pers so attached liquid-tight that the liquid is retained in the heating system, but the gases can escape through the membrane. The latter variant is only suitable for systems with low internal pressure or at least low pressure fluctuations at high pressures and possible fatigue of the membrane material. A remedy is also possible by selecting suitable membrane materials, such as reinforced membranes. Of course, membrane stacks can also be used here, which can be made up of membranes with different physical / chemical properties.

Claims

1. A method for the continuous degassing of liquid pressure vessels such as hot water heaters, liquid delivery systems, reactors or the like, characterized in that a gas-permeable, substantially liquid-impermeable membrane is brought into contact with the pressurized liquid in the container such that the gas through the membrane diffuses and such a degassing of the container takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the liquid permeable membrane in one Membrane housing is arranged.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that further a Liquid filling device, the liquid at Pressure drop in the pressure vessel with which Pressure vessel is connected.

4. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized by a semipermeable gas-permeable membrane ( 12 ) in a membrane housing ( 14 , 16 ), the one side with the pressure vessel ter ( 22 ) and on the other hand with a gas outlet in connection stands.

5. The device according to claim 4, characterized in that further with a liquid reservoir ( 18 ) in connected refill device ( 20 ), which is connected to the pressure container ( 22 ), supplies liquid when the pressure drops until a predetermined pressure is reached .

6. The device according to claim 5, characterized in that the refill is a check valve ( 20 ) which can be opened in the direction of the pressure container by a pressure held in the liquid reservoir ( 18 ).

7. The device according to claim 4, characterized in that the semipermeable membrane ( 12 ) has a supporting fabric.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the semipermeable membrane ( 12 ) between a liquid access opening and a perforated membrane holding surface having a hollow housing connecting part ( 16 ) and a closing part ( 14 ) with perfo, the membrane ( 12 ) facing Page is arranged in such a way that it seals the housing connection part ( 16 ) to the outside in a liquid-tight manner.

9. The device according to claim 8, characterized in that the sealing of the end part ( 14 ) and end part ( 14 ) and membrane ( 12 ) by forming on the order of the end portion of the end part ( 14 ) and the connecting part ( 16 ) arranged sealing surfaces, wherein the connecting part ( 16 ) and the end part ( 14 ) are pressed together, for example by means of a tie rod.