HU186659B

HU186659B - Expansion tank

Info

Publication number: HU186659B
Application number: HU62783A
Authority: HU
Inventors: Laszlo Kiss
Original assignee: Fuetoeber Epueletgep Termekek
Priority date: 1983-02-23
Filing date: 1983-02-23
Publication date: 1985-09-30
Also published as: CS262418B2; SU1389693A3; DD216523A5; EP0117389A2; CS113084A2; EP0117389A3

Description

A találmány tárgya zárt vagy nyitott tágulási tartály, különösen fűtéshez, hűtéshez, illetve egyéb, térfogatát változtató folyékony közvetítőközeget tartalmazó rendszerekhez, amely tartályban a közvetítőközeget bevezető nyílás a tartály alsó részén van elhelyezve, zárt· tágulási tartály esetén a közvetítőközeg felett légpárna, nyitott tágulást tartály esetén az atmoszféra, és a közvetítőközeg és a légpárna között elválasztóközeg van.

Az említett fűtési vagy egyéb táguló rendszerekben a tágulási tartály feladata kiegyenlíteni a térfogatváltozást. Ezenkívül korróziós szempontból rendkívül fontos, hogy a tágulási tartályon keresztül minél kevesebb oxigén jusson be a rendszerbe. Ezenkívül gazdaságossági és biztonságtechnikai szempontokat is figyelembe kell venni egy-egy megoldás értékeléséhez.

E feladat megoldására már régóta alkalmazzák a nyitott tágulási tartályt. A megoldás hátránya, hogy a tágulási tartályban levő víz felszíne közvetlenül érintkezik az atmoszférával, így onnan oxigént tud felvenni. Különösen megnőhet az oxigénfelvétel helytelenül méretezett keringtetőszivattyú esetén, amely a rendszer katasztrofális mértékű korrózióját okozhatja.

Nyitott fűtési rendszerek korróziójának megakadályozására ismeretes olyan megoldás, amelynél a víz felületére az oxigént át nem eresztő elválasztó folyadékot, pl. olajat juttatnak. Ezt a megoldást ismerteti az 1 401 366 sz. angol szabadalmi leírás. A megoldás hátránya, hogy nem akadályozza meg az elválasztó folyadék bejutását a fűtési rendszerbe. Ezenkívül a tágulási tartály — a többi nyitott tágulási tartályhoz hasonlóan — csak a fűtési rendszer legfelső pontján helyezhető el. Ez a tény sok nehézséget okoz a fűtési rendszerek tervezésében és üzemeltetésében (pl. a fagy veszély elhárítása).

Ezeknek a fogyatékosságoknak a kiküszöbölésére alakították ki a zárt rendszereket, ill. az ezekhez szükséges zárt tágulási tartályokat. A legegyszerűbb kivitel, amely kis rendszerek esetén alkalmazható elsősorban, a változó nyomású tágulási tartály. Ennél a megoldásnál a tartályban egy gumimembrán helyezkedik el, amely elválasztja a táguló rendszert a tágulást kiegyenlítő gázpárnától. A megoldás hátránya, hogy a betöltött gázmennyiség állandó lévén, a tágulás folyamán a rendszer nyomása változik. A változó nyomású tartály további hátránya, hogy a tágulási (hasznos) térfogat viszonya a teljes térfogathoz meglehetősen kedvezőtlen, ezért különösen nagy rendszerek esetén hatalmas méretű tartályok adódnának.

A változó nyomású zárt tágulási tartály rossz térfogat kihasználásának megjavítása céljából jöttek létre az állandó nyomású zárt tágulási tartályok, amelyeknek három fő csoportja ismeretes.

A legegyszerűbb megoldás esetén a folyadék felszíne fölé kompresszorral levegőt juttatnak. Táguláskor egy lefúvatószelepen keresztül levegő ereszthető ki, ezáltal a rendszer nyomása állandó értéken tartható. A rendszer összehúzódásakor a kompresszor újra levegőt juttat a folyadék felszíne fölé. A megoldás hátránya, hogy a folyadék közvetlenül érintkezik a levegővel, így oxigént vesz fel belőle.

Az említett fogyatékosság kiküszöbölése céljából alkalmazzák a 2 212 654 sz. NSZK szabadalmi leírásban ismertetett megoldást, amelynél a folyadékfelszín fölé inért gázt, pl. nitrogént juttatnak. Ebben az esetben hátrányt jelent, hogy a gázpalackot időnként cserélni kell, tehát a rendszer nem működhet felügyelet, ill. karban2 z

tartás nélkül, azonfelül a gázpalack veszélyessége sem hanyagolható el.

A fennálló nehézségek kiküszöbölésére született az a megoldás, hogy a folyadékot gumimembrán választja el a kompresszorral fölé juttatott gáznemű közegtől, amely közeg célszerűen levegő is lehet. E megoldás hátrányai:

- A gumimembránnal szemben támasztott követelmények rendkívül szigorúak, következésképpen a gumimembrán meglehetősen költséges szerkezeti elem.

A gumimembrán esetleges hibája esetén, a nyomásviszonyoktól függően, a folyadék a lefúvatószelepen keresztül kijuthat a rendszerből, vagy levegő juthat a folyadékba.

— A gumimembrán anyagának olajállónak kell lenni, vagy ellenkező esetben olajmentes (teflonozott) kompresszort kell alkalmazni. Mindkét esetben növekednek a költségek.

- A membrán miatt nincs egyértelmű kapcsolat a tartályban levő víz mennyisége és a víz szintje között. Következésképpen a hagyományos vízszintjelző ill. mérő eljárások (elektródás, kapacitív stb.) nem alkalmazhatók. Ehelyett a tartályt flexibilisen kell csatlakoztatni a rendszerhez és a vízszint mérését súlymérésre kell visszavezetni. Ez a megoldás biztonságtechnikai szempontból hagy kívánnivalókat maga után. Például az egyik megoldásban alkalmazott rugós láb korrózió vagy egyéb ok miatt megszorulhat. Helytelen üzemeltetés (pl. a tartályhoz támasztanak valamit, a tartály alá került tárgy akadályozza a tartály szabad mozgását stb.) szintén hibás működéshez vezethet.

A találmány célja olyan fűtési illetve egyéb, térfogatát változtató közvetítőközeget tartalmazó rendszerhez alkalmazható zárt vagy nyitott tágulási tartály létrehozása, amely a korábban ismert megoldásoknak korróziós, üzemeltetési, biztonságtechnikai és gazdasági hiányosságait kiküszöböli. Ugyanakkor úgy van kialakítva, hogy a rendszer közvetítőközege semmilyen körülmények között ne vehessen fel oxigént a tágulást kiegyenlítő gázból. A találmány feladata a célkitűzésen belül az is, hogy az üzemeltetési követelmények (állandó nyomás, szennyező anyagok rendszerbe jutásának megakadályozása) és biztonságtechnikai követelmények (megbízható folyadékszint érzékelés) maradéktalan kielégítése mellett á kitűzött feladatot az eddigieknél gazdaságosabban oldja meg.

Ezt a feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy zárt tágulási tartály esetén is a közvetítőközeg és a légpárna között elválasztó közeg helyezkedik el és a tartálynak a közvetítőközeg szintjét érzékelő szintérzékelőből, azzal kapcsolatban álló, vagy a tartály és a rendszer közé, vagy a bevezető nyílásba, vagy a tartályba beépített, a közvetítőközegnek és az elválasztóközegnek csak a kiáramlását megszakító szerből álló olajleválasztója van.

Előnyösen az olajleválasztó szintérzékelőből, a szintérzékelővel kapcsolatban álló lefúvató nyílásból, valamint a lefúvató nyílással közös térbe csatlakozó, a szintérzékelő nyitási szintjénél mélyebben végződő tágulási csőből áll.

Célszerűen a bevezető nyílásba beépített olajleválasztó a bevezető nyílással közvetlenül kapcsolódó szintérzékelőből áll.

A találmány szerinti tágulási tartály előnyei a következők:

186 659 el ü, ás

4ú1.

sn a

1a a

a z

!

i i

i.

A rendszer korrózióját okozó oxigénfelvételt zárt és nyitott rendszerek esetében egyaránt sikerül teljesen kiküszöbölni. A tágulási tartály térfogatának kb.

%-a hasznos tágulási térfogat. Az oxigénfelvételt megakadályozó elválasztóközeg rendszerbe jutását ki- 5 küszöböli. A szintmérésre és szintérzékelésre pontos és megbízható módszerek alkalmazhatók. Az elválasztóközeg a gumimembránnal ellentétben nem öregszik és nem lyukad ki, tehát a berendezés megbízhatóbban üzemel, a karbantartási, javítási költségek csökkennek. 10 A fent ismertetett előnyöket a találmány szerinti megoldás a költséges gumimembrán, illetve olajmentes kompresszor elhagyásának eredményeként az ismerteknél olcsóbban teszi lehetővé. További előnye a találmány szerinti megoldásnak, hogy a már meglevő nyitott 15 tágulási tartályok is könnyűszerrel átalakíthatok, így a meglevő rendszerek korróziós károsodása megakadályozható.

A találmányt részletesebben a rajzok álapján ismertetjük, amelyek a találmány szerinti tágulási tartály 20 példakénti kiviteli alakját tüntetik fel.

Az 1. ábra a tágulási tartály elvi kialakítását mutatja.

A 2. ábra a tágulási tartályt ábrázolja.

A 3. ábra a 2. ábra szerinti tágulási tartályt ábrázolja, amikor a közvetítőközeg szintje lesüllyedt.

A 4. ábra a tágulási tartályt ábrázolja a bevezető nyílásba beépített olajleválasztóval.

Az 5. ábra a 4. ábra szerinti tágulási tartályt ábrázolja, amikor a közvetítőközeg szintje lesüllyedt.

A 6. ábra nyitott tágulási tartályt ábrázol a tartályba 30 beépített olajleválasztóval.

A fűtéshez, hűtéshez, illetve egyéb térfogatát változtató folyékony 3 közvetítőközeget tartalmazó 2 rendszerekhez alkalmazott zárt 1 tartályban alul a 3 közvetítőközeg, felül 4 légpárna és a kettő között 5 elválasztókö- 35 zeg helyezkedik el. Az 5 elválasztóközeg bármilyen •olyan alkalmas ismert közeg lehet, amely megakadályozza, hogy a 3 közvetítőközeg oxigént vehessen fel a 4 légpárnából.

Az 1 tartály tetején a levegő be- és kiáramlására 40 szolgáló 9 csonk, alján a tartály kiürítésére szolgáló 10 csonk van. Az 1 tartály alsó részén van elhelyezve azonkívül a 3 közvetítőközeget bevezető 7 nyílás is, amely 15 csővezeték révén kapcsolódik a 2 rendszerhez.

Az 5 elválasztóközeg kijutását az 1 tartályból a 11 45 olajleválasztó akadályozza meg. A 11 olajleválasztó a 3 közvetítőközeg szintjét érzékelő 6 szintérzékelőből, valamint a vele kapcsolatban álló, az 1 tartály és a 2 rendszer között áramló 3 közvetítőközegnek és az 5 elválasztóközegnek csak a kiáramlását 8 megszakító- 50 szervből áll. Ez a 8 megszakítószerv beépíthető vagy az 1 tartály és a 2 rendszer közé, vagy a 3 közvetítőközeget bevezető'7 nyílásba, vagy az 1 tartályba.

Az 1. ábrán ábrázolt kivitelnél a 8 megszakítószerv az 1 tartály és a 2 rendszer közé van beépítve. Ez a meg- 55 szakítószerv lehet egy visszacsapószelep és a szintérzékelő által vezérelt szelep kombinációja vagy bármilyen ismert elem, amely az áramlást csak egyik irányban szakítja meg.

A 2. és 3. ábrákon all olajleválasztó az 1 tartályba 60 van beépítve. A 3 közvetítőközeget bevezető 7 nyíláshoz T-alakú elem csatlakozik, amelynek egyik, rövídebb szára tartalmazza a 6 szintérzékelőt. Ez 12 lefúvatónyílással kapcsolódik. A T-alakú elem másik szára a 6 szintérzékelő Lny nyitást szintjénél mélyebben végződő 55

.. ífc tágulási cső tágulási cső. A 12 lefúvatónyílás és a 13 között a kettőt összekötő 14 tér van, ez képezi á j vízszintes részét.

A 4. és 5. ábrákon látható kivitelnél a 11 olajleválasztó a 3 közvetítőközeget bevezető 7 nyílásba van beépítve, mégpedig úgy, hogy a 6 szintérzékelő a 7 nyílással közvetlenül kapcsolódik.

A 6. ábrán látható nyitott 1 tartálynál akár a 2. és 3. ábrákon, akár a 4. és 5. ábrákon bemutatott 11. olajleválasztó alkalmazható.

A találmány szerinti tágulási tartály működése az 1. ábra szerint a következő:

A 3 közvetítőközeg fölött elhelyezkedő 4 légpárna - illetve nyitott tartály esetén az atmoszféra - lehetővé teszi a munkaközeg térfogatváltozását olymódon, hogy eközben az 1 tartályban uralkodó nyomás csak kis mértékben változik. Ez többféle, már ismert módon pl. kompresszorral, gáztárolóból bebocsátott gázpárnával megvalósítható. A gázpárnából az oxigén bejutását a közvetítőközegbe az 5 elválasztóközeg akadályozza meg, amely elválasztóközeg sűrűsége kisebb a közvetítőközegénél. A 2 rendszer tömítetlensége esetén az 5 elválasztóközeg bejutását a 2 rendszerbe a 6 szintérzékelőből és 8 megszakítószervből 25 álló 11 olajleválasztó akadályozza meg. Az 5 elválasztóközegnek egy bizonyos minimális szintjét elérve a 6 szintérzékelő által adott jel hatására a 8 megszakítószerv elzárja a 3 közvetítőközeg áramlását a 2 rendszer felé. A 8 megszakítószerv kialakítása olyan, hogy a 2 rendszerből az 1 tartály felé a 6 szintérzékelő állásától függetlenül mindig lehetővé teszi a 3 közvetítőközeg áramlását.

A 2. és 3. ábrák a 11 olajleválasztó egyik kiviteli alakjának működését mutatják. A 2 rendszer üzemszerű működése közben az 5 elválasztóközeg és a 3 közvetítőközeg határfelülete magasabb a Lny szintnél. Ekkor a 6 szintérzékelő, amelynek a sűrűsége sokkal kisebb a 3 közvetítőközegnél, fölemelkedett helyzetben van, és elzárja a 12 lefúvatónyílást, tehát a 3 közvetítőközeg, a 2 rendszer térfogatváltozásának megfelelően, a 13 tágulási csövön keresztül áramlik ki vagy be az 1 tartályba. Ha a 2 rendszer tömítetlensége miatt az 5 elválasztóközeg és a 3 közvetítőközeg határfelülete az Lny nyitási szint alá csökken, a 6 szintérzékelő lefelé mozdul és szabaddá teszi a 12 lefúvatónyílást. Ekkor a 14 térben uralkodó nyomás azonos lesz a 4 légpárna nyomásával, tehát a 13 tágulási csövön keresztül megszűnik a 3 közvetítőközeg kiáramlása a tartályból. A 4 légpárna ilymódon távozhat a 2 rendszeren keresztül anélkül, hogy az 5 elválasztóközeg kijutott volna az 1 tartályból. A 2. ábrából az is nyilvánvaló, hogy a biztonságtechnikai követelményeknek eleget téve, a 3 közvetítőközeg minden körülmények között szabadon közlekedhet a 2 rendszerből az 1 tartály felé.

A 4. és 5. ábra all olajleválasztó egy másik lehetséges kiviteli alakjának működését mutatja. Az 5. ábrán az Lz szintmagasság az 5 elválasztóközeg felszínének magasságát jelöli a 6 szintérzékelő zárásának pillanatában, míg az L_o érték az 5 elválasztóközeg vastagságát. A 2 rendszer üzemszerű működése közben az 5 elválasztóközeg felszínének a magassága nagyobb az Lz szintnél, ezért a 6 szintérzékelő, amelynek sűrűsége kisebb a 3 közvetítőközegnél, felemelkedett helyzetben van, és szabadon hagyja a 7 bevezetőnyílást, amelyen keresztül a 3 közvetítőközeg akadálytalanul áramlik a rendszer térfogatváltozásának megfelelően ki- vagy be

-3az 1 tartályba. Ha a 2 rendszer tömítetlensége miatt az 5 elválasztóközeg felszíne az L_z szintmagasság alá csökken, a 6 szintérzékelő lesüllyed, és zárja a 7 bevezetőnyílást. A zárást javítja az 1 tartályban levő 4 légpárna nyomása, amely rászorítja a 6 szintérzékelőt a 7 bevezetőnyílásra. A zárás sebességét növeli a csökkenő átáramlási keresztmetszetben felgyorsult folyadék szívó hatása is. Ahhoz, hogy az 5 elválasztóközeg ne juthasson ki az 1 tartályból, a 6 szintérzékelő sűrűségét úgy kell megválasztani, hogy az L_z Lo feltétel teljesüljön. 1

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Zárt vagy nyitott tágulási tartály, különösen fűtés- ₁hez, hűtéshez, illetve egyéb, térfogatát változtató folyékony közvetítőközeget tartalmazó rendszerekhez, amely tartályban a közvetítőközeget a tartály alsó részén bevezető nyílás van elhelyezve, zárt tágulási tartály esetén a közvetítőközeg fölött légpárna, nyitott tágulási tartály ₂ esetén az atmoszféra van, és a közvetítőközeg és a légpárna között elválasztóközeg helyezkedik el, azzal jellemezve, hogy a közvetítőközeg (3) szintjét érzékelő szintérzékelőből (6), az azzal kapcsolatban álló, vagy a

5 tartály (1) és a rendszer (
2) közé, vagy a tartály (1) betorkolló nyílásába (7) vagy a tartályba (1) beépített, a közvetítőközegnek (3) és az elyálasztóközegnek (5) csak a kiáramlását megszakító szervből (8) álló olajelválasztója (11) van.

q 2. Az 1. igénypont szerinti tágulási tartály kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az olajleválasztó (11) szintérzékelőből (6), a szintérzékelővel (6) kapcsolatban álló lefúvató nyílásból (12), valamint a lefúvató nyílással (12) közös térbe (14) csatlakozó, a szintérzékelő (6)

5 nyitási szintjénél (Lny) mélyebben végződő tágulási csőből (13) áll.
3. Az 1. igénypont szerinti tágulási tartály kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a betorkolló nyílásba (7) beépített olajleválasztó (11) a betorkolló nyílással közvetlenül kapcsolódó szintérzékelő (6).