NL2003227C2 - Inrichting voor het ontluchten van een installatie - Google Patents

Description

INRICHTING VOOR HET ONTLUCHTEN VAN EEN INSTALLATIE

De onderhavige uitvinding betreft een inrichting voor het ontluchten van een installatie, bijvoorbeeld een op een 5 vlotter gebaseerde ontluchter voor een installatie, in het bijzonder een relatief of bijzonder hete installatie, zoals een op zonne-energie gebaseerde installatie.

In hete installaties kan stoomvorming van het vloeistofmedium voorkomen. Daarbij kunnen gevaarlijke 10 situaties ontstaan bij de toepassing van gebruikelijke vlotterontluchters, waarvan vele voorbeelden bekend zijn in de stand der techniek.

De werking van een bij wijze van voorbeeld in figuren 1 en 2 getoonde vlotterontluchter 1 is zodanig, dat een klep 3 15 naar een afvoerkanaal 6 wordt geopend, zodra voldoende gas in een kamer 4 in de vlotterontluchter 1 is verzameld. Hiertoe is een vlotter 2 in de kamer 4 in de vlotterontluchter 1 aangebracht, welke vlotter 2 is opgehangen aan een vlotterarm 5. Met een dalend 20 vloeistofniveau trekt de vlotter 2 aan de vlotterarm 5, waardoor de klep 3 en aldus de uitgang via het afvoerkanaal 6 voor gas wordt geopend.

Echter, een groot probleem van een dergelijke bekende vlotterontluchter 1 is, dat in de op de vlotter 2 gebaseerde 25 vlotterontluchter 1 van figuren 1 en 2 geen onderscheid kan worden gemaakt tussen stoom of andere gassen. Met andere woorden geldt, dat zodra er sprake is van stoomvorming in de installatie en de stoom de kamer 4 van de vlotterontluchter 1 bereikt, de klep 3 op de hierboven beschreven wijze wordt 30 geopend en aldus stoom via het afvoerkanaal 6 wordt afgevoerd naar de atmosfeer. Ten gevolge van de plaatselijke drukverlaging in de installatie, in het bijzonder nabij de vlotterontluchter, zal nog meer stoom ontstaan en op 2 dezelfde wijze vrijkomen. Er is derhalve sprake van een ongecontroleerd proces, waarbij zich gevaarlijke situatie kunnen voordoen voor mensen die zich in de onmiddellijke nabijheid van in het bijzonder de vlotterontluchter of van 5 de installatie in ruimere zin bevinden. De installatie raakt buiten bedrijf en mogelijk kan ook beschadiging van de installatie optreden.

Om deze situaties te voorkomen, is veelal vereist dat er een afsluiter is verschaft, welke kan zijn geplaatst in 10 de kamer 4, het afvoerkanaal 6 of elders in de vlotterontluchter 1. Deze oplossing is echter aan te merken als een paardenmiddel, aangezien de vlotterontluchter daarmee de beoogde functie, om zonder tussenkomst van een persoon een installatie te kunnen ontluchten, niet langer 15 kan worden verwezenlijkt.

Het is bekend, om - in een poging om aan dit probleem het hoofd te bieden - de vlotterontluchter te voorzien van een mechanisme 7, dat in reactie op een (te) hoge temperatuur de vlotter zodanig verplaatst, in het bijzonder 20 naar boven tilt, dat de arm 5 op de klep 3 inwerkt om het afvoerkanaal 6 te sluiten. Een dusdanig mechanisme 7 zou bij wijze van voorbeeld bimetalen ringen 8 kunnen omvatten, die bij het bereiken van een kritische temperatuur (zie figuur hieronder) vervormen om de vlotter op de voornoemde wijze te 25 verplaatsen.

Nu is het ook bekend, dat veelvuldig aan dergelijke installaties glycol of enig ander anti-vriesmiddel wordt toegevoegd aan de warmteoverdrachtsvloeistof, meestal water, ter voorkoming van schade aan de installatie als gevolg van 30 bevriezing van de vloeistof. Onder invloed van o.a. glycol kan sprake zijn van vervuiling in, bij of van de klep 3 als gevolg van afzetting van onder meer glycol-, kalk of andere residuen, hetgeen kan optreden in de vorm van verdrogingen 3 en/of kristalvorming, of op enig andere wijze. Vooral als gevolg van de hoge temperatuur in de kamer 4, ook wel het vlotterhuis, wordt dit probleem veelal nog veregerd. Ook zijn de gebruikte materialen in de vlotterontluchter 1 vaak 5 niet of niet afdoende bestand tegen de hoge temperaturen.

Door vervuiling en/of defect geraken kan het voorkomen, dat de klep 3 niet meer afdicht. Als gevolg hiervan blijft er sprake van een risico, waarbij geen gas, maar uit de warmteoverdrachtsvloeistof gevormd stoom wordt afgeblazen 10 door de vlotterontluchter 1 (met gevaar voor omstanders).

Met de onderhavige uitvinding is beoogd de nadelen en in sommige gevallen zelfs risico's van de bekende techniek te verhelpen of althans te verminderen, waartoe een inrichting en een werkwijze volgens de onderhavige 15 uitvinding alle hieraan bijdragende eigenschappen van de uitvinding vertoond, zoals die zijn gedefinieerd in de bijgevoegde conclusies, in het bijzonder de onafhankelijke conclusies, welke op de inrichting en de werkwijze volgens de uitvinding zijn gericht.

20 Door niet op de vlotter in te werken, zoals bij de stand der techniek bekend is, maar de vlotterkamer af te sluiten van de installatie in geval van een in de installatie heersende combinatie van druk en/of temperatuur, welke leidt tot vorming van stoom uit of verdamping van 25 warmteoverdrachtsvloeistof in de installatie, kan zeer effectief worden voorkomen, dat dergelijke stoom of damp ongecontroleerd kan ontsnappen via het afvoerkanaal, en is gelijktijdig de beveiliging veel minder of zelfs niet gevoelig voor residuen en afzettingen of opdrogingen, welke 30 de werking daarvan zouden kunnen belemmeren, aangezien de beveiliging op een positie is aangebracht, welke naar verwachting zelden en meer waarschijnlijk nooit zonder warmteoverdrachtsvloeistof (droog) komt te staan.

4

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding vertoont de inrichting de eigenschap, dat de afsluiter een sluitklep en op de sluitklep inwerkende detectiemiddelen omvat. Aldus kan bij een in de installatie heersende 5 temperatuur en druk, waarbij stoom- of dampvorming optreedt, de sluitklep op betrouwbare wijze worden benut om de vlotterkamer af te zonderen van de installatie.

Bij voorkeur, doch niet uitsluitend, kunnen dan de detectiemiddelen een balg omvatten, welke is ingericht om 10 bij een voor stoomvorming van de warmteoverdrachtsvloeistof kritische combinatie van druk en temperatuur op de sluitklep in te werken om de vlotterkamer af te zonderen van de installatie. Een dergelijke balg is een uitermate betrouwbare uitvoeringsvorm van een detectiemiddel.

15 Bij voorkeur, doch niet uitsluitend, is dan tussen de detectiemiddelen en de sluitklep een overbrenging aangebracht. Een dusdanige overbrenging is te beschouwen als een uitermate betrouwbare mechanisch uitvoeringsvorm om de sluitklep met zekerheid te kunnen laten sluiten als de 20 detectiemiddelen de omstandigheden hebben geconstateerd, waarbij stoom- en/of dampvorming op kan treden.

In een uitvoeringsvorm met de overbrenging kan deze een een plunjer omvatten. Een dergelijk uitvoeringsvorm van een overbrenging is star en hoofdzakelijk mechanisch, waarbij de 25 werking daarvan uitermate betrouwbaar is.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding vertoont de inrichting de eigenschap, dat de afsluiter drukvereffeningsmiddelen omvat. Als de afsluiter is gesloten, nadat de genoemde omstandigheden van druk en 30 temperatuur zijn opgetreden. Daarna, als deze omstandigheden zijn afgenomen, dient de inrichting weer in normaal bedrijf te komen. De drukvereffeningsmiddelen dienen om de druk in de vlotterkamer gelijk te maken aan die in de installatie, 5 zodat de afsluiter weer kan openen, zonder dat een hogere druk in de installatie dit tegenwerkt.

In een uitvoeringsvorm met een sluitklep en drukvereffeningsmiddelen is het gunstig als de 5 drukvereffeningsmiddelen een afsluitbare doorgang in een kleplichaam van de sluitklep omvatten. Aldus kan de doorgang een veel kleinere diameter hebben dan de sluitklep zelf, en kan de werking van de drukvereffeningsmiddelen tegen de tegenwerkende druk in de installatie in toch goed en 10 betrouwbaar worden verwezenlijkt. Als aanvulling of als alternatief kunnen de drukvereffeningsmiddelen een selectief afsluitbaar by-pass kanaal langs de afsluiter omvatten.

In een uitvoeringsvorm met een overbrenging (of zelfs een plunjer) en met drukvereffeningsmiddelen (of zelfs een 15 doorgang in een kleplichaam van de sluitklep) kan de inrichting verder de eigenschap vertonen dat de overbrenging inwerkt op de drukvereffeningsmiddelen om de afsluitklep te openen tegen een hogere druk in de installatie ten opzichte van de druk in althans de vlotterkamer. Aldus kan de 20 afsluiter weer betrouwbaar openen en kan normaal bedrijf resumeren.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding vertoont de inrichting de eigenschap, dat tussen de vlotterkamer en de aansluiting een aanvullende kamer is 25 aangebracht. Met een dergelijke kamer tussen de vlotterkamer en de installatie kan de temperatuur van in de aanvullende kamer tredende vloeistof, damp of stoom al worden verlaagd voor deze de vlotterkamer bereikt. Veelal zal een dusdanige aanvullende kamer kunnen volstaan om de stoom en damp terug 30 te brengen in een vloeibare fase om de werking van de inrichting op basis van alleen de vlotter te bevorderen.

In een uitvoeringsvorm met een aanvullende kamer kan de inrichting verder de eigenschap vertonen, dat de afsluiter 6 is aangebracht tussen de aanvullende kamer en de installatie. De inrichting kan dan nog steeds slechts een hoeveelheid stoom of damp laten ontsnappen via het afvoerkanaal, die overeenkomt met het gecombineerde volume 5 van de vlotterkamer en de aanvullende kamer. Door dit grotere volume dan alleen het volume van de vlotterkamer wordt koeling van de damp of stoom daarin nog verder bevorderd, alsmede de gelegenheid om de vlotter in de vlotterkamer in werking te laten treden om het afvoerkanaal 10 af te sluiten, waarna normaal bedrijf kan worden hervat.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding vertoont de inrichting de eigenschap, dat deze verder omvat: koelmiddelen welke thermisch ten minste met de vlotterkamer in verbinding staan. De voornoemde koelwerking kan hiermee 15 nog worden bevorderd. Bij wijze van voorbeeld kan een koellichaam met koelvinnen of koelribben worden benut.

Daarbij is het verder mogelijk dat de inrichting volgens de uitvinding de eigenschap vertoont, dat de koelmiddelen in, aan of bij de aanvullende kamer zijn 20 aangebracht. Aldus is te bewerkstelligen dat damp en stoom worden teruggebracht in de vloeibare fase, voordat die de vlotterkamer bereiken, als gevolg van de koeling, bij voorkeur in combinatie met of verder bevorderd door de drukverlaging die resulteert uit het sluiten van de 25 afsluiter.

Opgemerkt wordt dat een ander aspect, waar de onderhavige uitvinding op ziet, een werkwijze betreft.

Hieronder zal bij wijze van voorbeeld, en niet van limitatie, een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding 30 worden beschreven onder verwijzing naar de bijbehorende figuren, waarin dezelfde of gelijksoortige onderdelen, componenten en aspecten zijn aangeduid met de zelfde referentienummers, en waarin: 7

Figuren 1 en 2 een variant van een inrichting volgens de stand der techniek tonen in verschillende werkingstoestanden daarvan; en

Figuren 3-8 een uitvoeringsvorm van een inrichting 5 volgens de uitvinding tonen, eveneens in diverse werkingstoestanden daarvan.

In figuur 3 is een uitvoeringsvorm van een ontluchter 10 getoond als uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding. De ontluchter 10 omvat een 10 aansluiting 11 om aangesloten te worden op een buis 12 (of andere component) van een installatie. Verder omvat de ontluchter 10 een vlotterontluchter 13 met een vlotter 14 in een vlotterkamer 15, waarbij de vlotter 14 is gekoppeld met een arm 16 om een afvoerkanaal 17 vrij te geven of af te 15 sluiten. De vlotterontluchter 13 functioneert op zich op een bekende wijze en een beschrijving in detail daarvan kan hier achterwege blijven.

Bij de aansluiting 11 is een afsluiter 18 aangebracht. De afsluiter 18 omvat als balg 19 vormgegeven 20 detectiemiddelen en een sluitklep 20. De balg 19 werkt via een als plunjer 21 vormgegeven overbrenging in op de sluitklep 20.

De vorming van stoom of damp in de installatie, waar de buis 12 deel van uit maakt, is gerelateerd is aan druk en 25 temperatuur van de warmteoverdrachtsvloeistof, in het bijzonder water, al dan niet met een additief, zoals glycol. In de ontluchter 10 is de balg 19 toegepast. Dergelijke balgen zijn op zich bekend uit het technisch gebied van thermostaten uit de automobieltechniek. Het is ruim binnen 30 de gebruikelijke vermogens van de vakman gelegen om een dergelijke balg 19 zodanig te ontwerpen, zonder enige eigen inventieve arbeid, dat de balg 19 in die zin gevoelig is voor temperatuur en/of druk, dat deze via de plunjer 21 op 8 de sluitklep 20 in kan werken om deze te laten sluiten als in de installatie een druk en/of temperatuur beginnen voor te komen of al optreden, die (kunnen) leiden tot stoom- of dampvorming. De balg 19 beweegt aldus de plunjer 21 op de 5 voor stoomvorming kritische temperatuur en druk.

Bijvoorbeeld is een dergelijke balg 19 gevuld met een nauwkeurig geselecteerd of samengesteld medium of een uitzettingsmiddel (niet getoond) om bij de voornoemde kritische temperatuur en/of druk van stoom- of dampvorming 10 uit te zetten om de plunjer 21 naar de de sluitklep sluitende stand daarvan te bewegen. Daartoe zal veelal het medium of uitzettingsmiddel van een vaste of vloeibare fase met een klein volume bij het passeren van de kritische temperatuur en/of druk overgaan in de andere van een vaste 15 en een vloeibare fase, en dan met een groot of althans groter volume.

In het bijzonder, doch niet uitsluitend, in een dusdanige uitvoeringsvorm van een balg, of bij een andere uitvoeringsvorm van een detectiemiddel, kan het gunstig zijn 20 om een contra-element, zoals een (niet getoonde) veer, te verschaffen aan de tegenover de balg 19 of enig ander soortgelijk, de plunjer 21 stuwend orgaan, gelegen zijde van de sluitklep 20. Een dergelijke contra-veer kan het openen van de sluitklep 20 bevorderen, wanneer bijvoorbeeld het 25 medium in de balg 19 moeilijker in de uitgangstoestand terugkeert dan dat het in de uitgezette toestand komt, maar ook om een gering residueel drukverschil te overwinnen, dat ondanks het openstellen van de doorgang 26 (zie onder) kan optreden.

30 Aan het uiteinde van de plunjer 21 is de klep 20 gemonteerd, welke de toegang vanuit de installatie naar de vlotterontluchter 13 geheel kan afsluiten. Dit is hieronder beschreven in samenhang met de overige figuren.

9

De aflsuiter is aangebracht in een aanvullende kamer 22 in een klephuisdeel 23. Aan de buitenzijde van het klephuisdeel 23 zijn als koelvinnen of -ribben 24 gevormde koelmiddelen aangebracht. Als aanvulling of als alternatief 5 kan het huisdeel 25 met daarin de vlotterkamer 15 ook aan de buitenzijde zijn voorzien van koelvinnen. Aldus zijn koelmiddelen gevormd en verschaft, waardoor de temperatuur in de vlotterkamer 15 altijd lager zal zijn dan de temperatuur van de warmteoverdrachtsvloeistof in de 10 installatie.

In het kleplichaam van de sluitklep 20 is een doorgang 26 aangebracht. De plunjer 21 steekt deels in de doorgang 26. Daaromheen is nog een klepafdichting 27 aangebracht.

Deze combinatie van de doorgang 26, plunjer 21 en 15 klepafdichting 27 dient als drukvereffenaar, om de (grote) sluitklep 20 te kunnen openen, ondanks een drukverschil (zie figuur 4) onder en boven de klep. Wanneer de druk PI in de installatie, d.w.z. onder de sluitklep 20, een hogere druk heeft dan de druk P2 in de ruimte daarboven, i.h.b. in de 20 vlotterkamer 15, is de balg 19 ten minste nog altijd in staat om de doorgang 26 met de plunjer 21 daarin te openen, voornamelijk op basis van de geringere diameter van de doorgang ten opzichte van de omtrek van de sluitklep 20. In de sluitrichting blijft deze drukvereffeningsklep 21, 26, 27 25 gesloten, zolang de balg 19 via de plunjer 21 tegen de klepafdichting 27. Dit kan in het bijzonder aan rubberafdichting zijn. Indien de druk PI in de installatie 12 gelijk is aan die druk in de vlotterontluchter 13 heeft de plunjer 21 in de doorgang 26 vrij spel, zoals in figuur 5 30 is getoond. De voornoemde maar niet getoonde veer, welke kan inwerken op de sluitklep 20 aan de tegenover de balg 19 gelegen zijde daarvan, kan ook bijdragen aan het lossen van de sluitklep 20, nadat de druk en/of temperatuur in de 10 installatie weer afdoende zijn gedaald om een normaal bedrijf van ook de ontluchter 10 mogelijk te maken.

Het huis 23 van de sluitklep 20 is uitgevoerd met koelmiddelen in de vorm van de koelvinnen of -ribben 24. De 5 koelribben 24 zijn aan de buitenzijde aangebracht, terwijl (het materiaal van) het huis 23 zelf zo weinig mogelijk warmte doorgeeft aan de vlotterontluchter 13. Gekozen zou kunnen worden voor een huis 23 uit roestvast staal, omdat roestvast staal relatief weinig warmte doorlaat.

10 Terwijl de vloeistof in de ruimte boven de sluitklep 20 afkoelt, blijft de balg 19 via de aansluiting 11 in contact met de warmteoverdrachtsvloeistof in de installatie. Wanneer de omstandigheden het toestaan, zal de balg 19 inwerken op de sluitklep 20 via de vlotter om eerst de drukken boven en 15 onder de sluitklep te vereffenen om vervolgens de sluitklep 20 weer te openen.

Ter verduidelijking van de werking van de vlotterontluchter volgens de uitvinding, zijn in de figuren 6-8 enkele werkingstoestanden van de inrichting volgens de 20 uitvinding getoond.

In figuur 6 een is de sluitklep 20 open, en de doortocht vanuit de installatie 12 naar de vlotterontluchter 13 is vrij. Er bevindt zich geen gas in de installatie 12, en de vlotterontluchter 13 is gesloten.

25 In figuur 7 is de sluitklep 20 eveneens geopend, maar nu is er wel sprake van gas in de installatie 12. De vlotter 14 geeft via de arm het afvoerkanaal 17 vrij voor het afvoeren van gas 28.

In figuur 8 is de sluitklep 20 van de afsluiter 18 30 gesloten onder invloed van de balg 19, welke situatie is opgetreden of ontstaan, nadat de druk en/of temperatuur in de installatie 12 een kritische waarde hadden overschreden, waarbij stoom of dampvorming op kan of zal treden. De 11 vloeistof in de installatie 12 is te heet geworden om veilig te kunnen ontluchten.

Doordat het huis 23 van de sluitklep 20 is uitgevoerd met koelvinnen 24, blijft de vlotterontluchter 13 relatief 5 koel en gesloten.

Na kennisneming van de voorgaande beschrijving van een mogelijke uitvoeringsvorm onder verwijzing naar de bijbehorende figuren, waartoe de uitvinding geenszins is beperkt, zullen zich vele alternatieve en aanvullende 10 uitvoeringsvormen opdringen aan de vakman, welke alle dienen te worden beschouwd als uitvoeringsvormen van de uitvinding, voor zover die varianten voldoen aan de bepalingen in de conclusies, hetzij letterlijk, dan wel doordat daarin met gelijke of soortgelijke middelen dezelfde doelstellingen 15 worden nagestreefd. Zo kan worden afgezien van een aanvullende kamer 22 in een tussengelegen huis 23, en mogelijk kunnen dan koelvinnen zijn verschaft aan het huis 25 van de vlotterontluchter 13. De doorgang 26 kan worden vervangen door een by-pass kanaal langs de sluitklep 20 door 20 de wand van het huis 23. Koelvinnen kunnen achterwege worden gelaten en de lengte van het tussengelegen huis 23 kan worden verlengd ten opzichte van de uit de figuren blijkende verhoudingen, om al een wellicht voldoende koeling van tot stoom of damp verworden vloeistof te kunnen bewerkstelligen. 25 Het materiaal van het huis 23 kan juist goede warmtegeleidingseigenschappen vertonen, maar dan is een thermische isolator tussen de huizen 23 en 25 wenselijk, zo niet noodzakelijk.

Claims (14)

1. Inrichting voor het ontgassen van een installatie met een warmteoverdrachtsvloeistof, omvattende; 5. een vlotterontluchter met een in een vlotterkamer aangebrachte vlotter en een afvoerkanaal uit de vlotterkamer; - een aansluiting voor verbinding van de vlotterkamer met de installatie; en 10. een beveiliging tegen het via het afvoerkanaal laten ontsnappen van een overmaat aan warmteoverdrachtsvloeistof in stoomvorm, MET HET KENMERK, DAT - de beveiliging een voor temperatuur en/of druk gevoelige 15 afsluiter omvat, welke de vlotterkamer selectief afsluit van de installatie.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de afsluiter een sluitklep en op de sluitklep inwerkende detectiemiddelen omvat.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij de detectiemiddelen een balg omvatten, welke is ingericht om bij een voor stoomvorming van de warmteoverdrachtsvloeistof kritische combinatie van druk en temperatuur op de sluitklep in te werken om de vlotterkamer af te zonderen van de 25 installatie.

4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, waarbij tussen de detectiemiddelen en de sluitklep een overbrenging is aangebracht.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de 30 overbrenging een plunjer omvat.

6. Inrichting volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, waarbij de afsluiter drukvereffeningsmiddelen omvat.

7. Inrichting volgens conclusies 2 en 6, waarbij de drukvereffeningsmiddelen een afsluitbare doorgang in een kleplichaam van de sluitklep omvatten.

8. Inrichting volgens conclusie 4 of 5 en conclusie 6 5 of 7, waarbij de overbrenging inwerkt op de drukvereffeningsmiddelen om de afsluitklep te openen tegen een hogere druk in de installatie ten opzichte van de druk in althans de vlotterkamer.

9. Inrichting volgens ten minste één van de voorgaande 10 conclusies, waarbij tussen de vlotterkamer en de aansluiting een aanvullende kamer is aangebracht.

10. Inrichting volgens conclusie 9, waarbij de afsluiter is aangebracht tussen de aanvullende kamer en de installatie.

11. Inrichting volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, verder omvattende koelmiddelen welke thermisch ten minste met de vlotterkamer in verbinding staan.

12. Inrichting volgens conclusie 9 of 10 en conclusie 11, waarbij de koelmiddelen in, aan of bij de aanvullende 20 kamer zijn aangebracht.

13. Werkwijze voor het ontgassen van een warmteoverdrachtsvloeistof in een installatie, omvattende: - het verschaffen van een vlotterkamer met daarin een vlotter en met een afvoerkanaal uit de vlotterkamer, welke 25 vlotterkamer via een aansluiting is verbonden met de installatie; en - een verschaffen van een beveiliging tegen het via het afvoerkanaal laten ontsnappen van een overmaat aan warmteoverdrachtsvloeistof in stoomvorm,

30 MET HET KENMERK, DAT het beveiligen omvat: het selectief en op basis van een in de installatie heersende temperatuur en/of druk afsluiten van althans de vlotterkamer ten opzichte van de installatie.