NO178753B - Innretning til separasjon av gass fra væske - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning til separasjon av gass fra vann som sirkulerer i et lukket system og utslipping av den separerte gass fra systemet, innbefattende en gasseparasjonsdel som omfatter et hus med en innløpsåpning og en utløpsåpning for vannet, og en gassutslippsdel omfattende et hus som er anbrakt ovenpå huset av gasseparasjonsdelen, idet det indre parti av huset av gassutslippsdelen og det indre parti av huset av gasseparasjonsdelen kommuniserer med hverandre, og huset av gassutslippdelen nær sitt øvre parti er forsynt med en flottøroperert gassutslippsventil.

En slik innretninger er kjent fra f.eks. DE-A-35 15 936. Den kjente innretning er imidlertid beheftet med den ulempe at gasseparasjonskapasiteten ofte er utilstrekkelig, slik at for meget gass forblir i væsken, noe som kan være skadelig for visse deler av det system som væsken strømmer gjennom, f.eks. pumper.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en innretning av den ovennevnte type og som ikke er beheftet med den ovennevnte ulempe.

Denne hensikt oppnås med en innretning av den ovennevnte type, som er karakterisert ved at det indre parti av huset av gasseparasjonsdelen i det minste delvis er fylt med vilkårlig fordelte, adskilte fyllelementer, som har et stort overflateareal i forhold til det opptatte volum.

Ved bruk av åpne fyllelementer i gasseparatoren, noe som i og for seg er kjent innenfor industrien til foredling av råprodukter, men som der benyttes for andre formål, oppnås det meget god gasseparasjon fordi den gass som finnes i væsken hefter seg ved overflaten av fyllelementene og der danner små bobler som blir større ved sammenløping eller -voksing inntil de har oppnådd en tilstrekkelig stor oppdrift til å løsrive seg fra fyllelementene og stige opp i væsken.

Praktiske utførelseseksempler av innretningen ifølge oppfinnelsen er angitt i underkravene og beskrevet nedenfor under henvisning til tegningen. Fig. 1 er et sideriss av en spesiell utførelsesform for en kombinert innretning til utskilling av en gass fra en væske og utslipping av den utskilte gass. Fig. 2 viser et tverrsnitt av den på fig. 1 viste innretning. Fig. 3 er et forstørret riss av en spesiell utførelsesform for de fyllelementer som er benyttet i den på fig. 1 og 2 viste gassutskiller. Fig. 4 er et forstørret riss av den flottørinnretning som er benyttet i innretningen ifølge fig. 1 og 2, delvis i tverrsnitt. Fig. 5 er et forstørret riss av den gassutslippsventil som er benyttet i den på fig. 1 og 2 viste innretning, delvis i tverrsnitt. Fig. 6 er riss av det ventilåpningselement som er benyttet for den på fig. 5 viste ventil, sett ovenfra og delvis i tverrsnitt. Fig..7 er et riss av en innsats til befestigelse av den på fig. 5 viste ventil i innretningen ifølge fig. 1 og 2, delvis i tverrsnitt. Fig. 8 er et riss av en annen utførelsesform for en innretning til utskillelse av gass fra en væske og utslipping av den utskilte gass. Fig. 9 viser et tverrsnitt gjennom en innretning som er benyttet sammen med den på fig. 8 viste innretning til utslipping av utskilt gass. Figurene 1 og 2 viser en spesiell utførelsesform av en

kombinert innretning til utskillelse av luft fra vann og utslipping av den luft som har blitt utskilt fra vannet. En slik innretning kan f.eks. benyttes i sentralvarmeanlegg. Innretningen omfatter en luftutskiller eller -separator 1 og en lufteinnretning 2 som er montert på det øvre parti av denne. Luftutskilleren 1 omfatter et hus 3 med en mate- eller innløpsåpning 4 og en utløpsåpning 5 for det vann hvorfra luft skal fjernes. Det indre rom 6 av huset 3 er praktisk talt fullstendig fylt med åpne fyllelementer 7, hvorav bare ett er vist for å bedre tydeligheten. Disse fyllelementer 7 har et stort overflateareal i forhold til det opptatte volum og utøver bare en liten motstand mot den væske som strømmer gjennom huset. Dette skyldes på den ene side den åpne konstruksjon av fyllelementene 7 og på den annen side at huset 3 har et betraktelig større tverrsnittsareal, regnet vinkelrett på strømningsretningen, enn innløps- og utløpsåpningene 4 og 5, hvilket betyr at strømningshastigheten er forholdsvis liten i huset 3. Når vann som inneholder luft strømmer gjennom huset 3, vil luften som finnes i vannet hefte ved overflaten av fyllelementene 7 og der danne små bobler. De små bobler vokser til større bobler ved at de løper sammen, inntil de har tilstrekkelig oppdrift til å løsrive seg fra fyllelementene og stige til vannoverflaten.

Fyllelementer er i og for seg kjent, og blir benyttet i industrien til foredling av råprodukter i anlegg for rensing av gasser, f.eks. fjerning av vann fra luft. Fyllelementene pakkes som løsmasse. Eksempler på slike fyllelementer er de såkalte Raschig-ringer og Pall-ringer. Det her viste utførelseseksempel har fyllelementer 7 som på fig. 3a er sett fra siden og på fig. 3b er sett forfra, og har form som hule, sylindriske elementer som i og for seg er kjent, omfattende en sylindrisk vegg 8 med åpninger 9 og fremspring 10 som forløper innad fra veggen 8. Det vil være klart at det kan benyttes et åpent fyllelement av en hvilken som helst annen type med et stort overflateareal i forhold til det opptatte volum.

For å hindre at fyllelementene forsvinner ut av huset 3 gjennom innløpsåpningen 4 og/eller utløpsåpningen 5, er det foran disse to åpninger anordnet rister 11 og 12 som er fastklemt, f.eks. mellom veggområdet av huset 3 fullstendig rundt åpningene 4 og 5, og avrundede fremspring 13 og 14, som er anordnet på hver side av åpningene 4 og 5 og rager innad fra veggen av huset 3. Dimensjonene av åpningene i disse rister 11 og 12 er mindre enn dimensjonene av fyllelementene 7.

Lufteventilen 2 omfatter et hus 15 som på undersiden er åpent og skrudd på huset 3 av luftutskilleren 1. Huset 15 er forsynt med et avrundet fremspring 15a for å skaffe et godt grep når det skrus på huset 3. Skrueforbindelsen blir avtettet ved hjelp av en tetningsring 15b. På oversiden er huset 15 forsynt med et fremspring 15c med en boring 16, hvori det er montert en ventil 17 til utslipping av luft som har samlet seg i det øvre parti

av huset 15. Ventilen 17 blir operert ved hjelp av en flottør

18 som er rommet i huset 15. Flottøren 18 omfatter et flot-tørelement 19 og en vertikal flottørstang 20 forløper koaksialt gjennom flottørelementet 19. Flottørstangen 20 kan beveges fritt i aksialretningen. Flottørstangen holdes på plass i aksialretningen av en styretapp 22 som rager innad, og som er festet i den øvre vegg 21 av huset 15 og med klaring rager inn i en aksial boring 23 i det øvre endeparti av flottørstangen 20, og av en andre styretapp 24 som med klaring rager inn i en aksial boring i det nedre endeparti av flottørstangen 20, og som er festet på en styringsplate 25 som forløper over den åpne underside av huset 15 og er festet ved omkretskanten av åpningskanten 26 av huset 15. Styreplaten 25 er forsynt med store åpninger (ikke vist) for å tillate gjennomstrømning av vann og luft fra luftutskilleren 1 til lufteinnretningen 2. På oversiden er flottørstangen 20 forsynt med et ventiloperasjonselement 27 i form av en krave som forløper utad og er festet til flottørstangen 20. Fig. 4 er et forstørret riss av flottøren 18 delvis i tverrsnitt. Den aksiale boring 28 som er tildannet i det nedre endeparti av flottørstangen 20, kan ses på den høyre del av fig. 4. Det fremgår også hvorledes flottørstangen 20 er festet i flottørelementet 19. Det nedre endeparti av flottørstangen 20 forløper gjennom en sentral boring 30 inn i flottørelementet 19. Oventil og nedentil er diameteren 30 forstørret, hvorved det skaffes to skuldre 31 og 32. En krave 33 på flottørstangen 20 hviler mot skulderen 31, mens en O-ring 34 som er klemt rundt det nedre endeparti av flottørstangen 20, ligger an mot den nedre skulder 32. Flottørstangen er på denne måte fastholdt i aksialretningen i forhold til flottørelementet 19.

Når lufteventilen ikke er i drift, ligger ventiloperasjonselementet 27 på flottørstangen 20 klar av et ventilåpningselement 35 som er forbundet med ventilen 17. Ventiloperasjonselementet 27 kan samvirke med ventilåpningselementet 35 for åpning av ventilen 17.

Ventilen 17 som er montert i boringen 16 i huset 15 av lufteventilen 2, er vist mer detaljert på fig. 5. Ventilen 17 omfatter et ventilsete 36 som er tilpasset i boringen 16 og har en sentral boring 37, hvorigjennom luft kan unnslippe når ventilen er åpen. Ventilsetet 36 har på utsiden et ringformet spor 39 hvori det kan anbringes en O-ring 40, som tetter mot den indre vegg av boringen 16. Ventilen 17 har også et ventillegeme 41 som samvirker med ventilsetet 36, og ventilåpningselementet 35. Ventillegemet 41 omfatter en ventilgummi 42 som samvirker direkte med ventilsetet 36, og en ventilgummi-holder 43.

Ventilåpningselementet 35 som på fig. 6a, 6b, 6c og 6d er vist i større målestokk og sett ovenfra (idet det delvis er vist et tverrsnitt av dette), resp. sett fra siden, forfra og bakfra, omfatter et hylseformet parti 44 hvori ventillegemet 41 er montert, slik at det kan bevege seg i aksialretningen. Ved den ende som befinner seg ved ventilsetesiden er det hylseformede parti 44 hengslet til ventilsetet 36. Hengselforbindelsen utgjøres av to svingetapper 45 og 46 som rager ut i rett vinkel fra det hylseformede parti 44, ligger diametralt overfor hverandre, og har et halvsirkelformet tverrsnitt, og et plateparti 47 som er festet til setet 36 og bøyd til U-form, og som i U'ens ben har diametralt overfor hverandre tildannede åpninger 48 hvori svingetappene 45 og 46 er anordnet dreibart.

Ved den ende som vender bort fra ventilsetet er det hylseformede parti 44 forsynt med en hevarm 49 som forløper i det hylseformede partis 44 lengderetning, og hvis frie endeparti 50 kan samvirke med ventiloperasjonselementet 27 på flottørstangen 20. Som det fremgår av fig. 6a har hevarmen 49 form som en gaffel som griper rundt flottørstangen 20, og omfatter to gaffelarmer 51 og 52 som er festet til det hylseformede parti. Ved de frie endepartier er gaffelarmene 51 og 52 forsynt med tverrstykker 53 og 54 som forløper i rett vinkel i forhold til gaffeltype-hevarmen 49, og som kan samvirke med ventilopera-sj onselementet 27 på flottørstangen 20.

Mellom ventillegemet 41 og en aksial endevegg 5 5 av det hylseformede parti 44 som befinner seg på den side hvor hevarmen 49 er anbragt, er det anordnet en trykkfjær 56 som skyver ventillegemet 41 mot ventilsetet 36 og ventilåpningselementet 35 til hvilestillingen. Ventillegemet 41 er også forsynt med en aksialt forløpende tapp 57 som med klaring rager gjennom en sentral boring 58 i endeveggen 55 av det hylseformede parti 44.

Ventilen 17 er i aksialretningen festet i boringen 16 i huset 15 av lufteinnretningen 2 ved hjelp av et parti 59 av ventilsetet 36 med forstørret diameter som er innelukket mellom en ringformet skulder 60 i boringen 16 og en innsats 61 som er festet i boringen 16 ved hjelp av en klemring 62. Innsatsen 61 er vist alene på fig. 7. Den omfatter et parti 63 med redusert diameter som passer inn i en utsparing 64 i ventilsetet 36. Et parti 65 med større diameter er forsynt med et i omkretsretnin-gen forløpende spor 66 hvori det kan anbringes en O-ring 66a som tetter mot veggen av boringen 16 hvori innsatsen 61 er montert. Innsatsen 61 har en sentral boring 67 som er forbundet med boringen 37 i ventilsetet 36, og som har et innvendig gjenget parti 68 med større diameter hvori det er innskrudd en tilspisset skrue. Det tilspissede parti 70 samvirker med den kant 71 av boringen 67 som befinner seg på den side hvor den tilspissede skrue er anordnet, for innstilling av passasjen for den luft som unnslipper fra lufteventilen 2 gjennom boringen 37 i ventilsetet 36 og boringen 67 i innsatsen 61.

Den ovenfor beskrevne luftutskiller/lufteinnretning funksjone-rer som følger. Luftholdig vann som har blitt innført gjennom innløpsåpningen 4 strømmer langs fyllelementene 7 i huset 3 av luftutskilleren 1 til utløpsåpningen 5. Innledningsvis vil huset 3 av luftutskilleren 1 være fylt med vann, og huset 15 av lufteventilen 2 vil i stor grad være fylt med vann. Flottøren 18 vil bli presset oppad av det oppad rettede trykk, og ventiloperasjonselementet 27 vil hvile mot den øvre vegg 21 av huset 15 av lufteventilen 2. Ventiloperasjonselementet 27 befinner seg her fullstendig klar av ventilåpningselementet 35. Den luft som befinner seg i vannet vil hefte ved overflaten av fyllelementene 7 og der danne små bobler. Disse boblene vil vokse inntil de har tilstrekkelig oppdrift til å.løsrive seg fra fyllelementene og stige opp i vannet. Luftboblene strømmer gjennom de store åpninger i platen 25 og stiger videre til vannoverflaten 72 i lufteventilen 2. Etterhvert som mer luft strømmer inn i lufteventilen, vil vannoverflaten 72 synke. Ved et visst tidspunkt vil denne vannoverflate 72 ha sunket så meget at den oppad utøvede kraft mot flottøren blir lik dennes vekt. Fra dette øyeblikk vil flottøren 18 synke sammen med vannoverflaten 72, og ventilope. jonselementet vil bevege seg mot ventilåpningselementet 35. uar flottøren synker ytterligere vil ventiloperasjonselementet 27 bevege ventilåpningselementet 3 5 nedad idet dette dreier seg om den hengsel som utgjøres av svingetappene 45 og 46 av ventiloperasjonselementet 35 og åpningene 48 i den U-formede del 47 som er forbundet med ventilsetet 36. Ventillegemet 41 som er opptatt i den hylseformede del 44, blir vippet, noe som bevirker at ventilgummien 42 beveger seg delvis klar av ventilsetet 36 og skaffer en åpning hvorigjennom luft som befinner seg i lufteventilen 2 kan unnslippe fra lufteventilen 2 via boringen 37 i ventilsetet 36 og boringen 67 i innsatsen 61. Vannoverflaten 72 vil følgelig på ny stige, og ventilen 17 vil på ny lukke pga. at ventil-

åpningselementet 35 igjen blir presset til hvilestillingen pga. den av fjæren 5 6 utøvede kraft. Når luft på ny utskilles fra vannet, vil vannoverflaten 72 igjen synke, og lufteprosessen vil bli gjentatt.

Fig. 8 viser en luftutskiller 7 5 med stor kapasitet, og en lufteinnretning 7 6 som er montert på denne. Luftutskilleren 7 5 omfatter en tank 77 som er forsynt med forbindelsesrør 78 og 79 som kan ha flenser, for vanntilførsel og -avløp. I likhet med den på fig. 2 viste luftutskiller 1, er tanken 77 fylt med fyllelementer 7 til et visst nivå 80 for utskillelse av luft fra vann som strømmer gjennom tanken 77. Utførelsen av den lufteinnretning 76 som er vist mer detaljert på fig. 9,

avviker litt fra utførelsen av den lufteinnretning 2 som er vist på fig. 2. Forskjellen består hovedsakelig i utførelsen av styringen for flottøren 81. Nærmere bestemt er stangen 82 av flottøren 81 så lang at flottørelementet 83 befinner seg på utsiden av huset 84 av lufteinnretningen 76. I likhet med flottørstangen 20 i lufteinnretningen 2, kan flottørstangen 82 bevege seg fritt i vertikalretningen. Oventil er flottørstangen 82 styrt på samme måte som flottørstangen 20. I tverretningen er posisjonen av flottørstangen 82 er på den annen side fastlagt ved at flottørstangen 82 med klaring rager gjennom en sentral åpning 85a i styringsplaten 85, som videre er konstruert og festet i huset 84 av lufteinnretningen 7 6 på samme måte som styreplaten 25 av lufteinnretningen 2. Flottørstangen 82 er forsynt med en krave 86 for å begrense bevegelsen av flottøren 81 nedad. Flottørelementet 83 er festet til flot-tørstangen 82 i aksisalretningen ved hjelp av to 0-ringer 87 og 88 som er fastklemt rundt flottørstangen.

Som det fremgår av fig. 8 rager flottørelementet 83 inn i

tanken 77 av luftutskilleren 75. Flottørelementet 81 er omgitt av et hus 89 som er forbundet med lufteinnretningen 76, og hvis sidevegg er hovedsakelig lukket, og som på undersiden har en endevegg 90 som er forsynt med åpninger. Ved hjelp av dette hus 89 er det sikret at smuss som flyter på vannoverflaten 91 i luftutskilleren 7 5 ikke kan strømme inn i lufteinnretningen 76.

I det øvre parti av sideveggen av huset 89 er det tildannet en liten åpning 92 som luft kan strømme gjennom, slik at trykket på luften i huset 89 og i lufteinnretningen 76 alltid er likt trykket på luften i det øvre parti av luftutskilleren 75 over vannoverflaten 91. Luftutskilleren 7 5 kan også være forsynt med innretninger (ikke vist) til fjerning av smuss som flyter på vannoverflaten. Tanken er forsynt med et dreneringshull 93 på undersiden.

Ved alle de viste og beskrevne utførelsesformer av lufteventilen avtar de innvendige tverrmål av huset av lufteinnretningen fra den åpne underside av huset mot den øvre side, og luftutløpsventilen er anordnet øverst på huset. Spesielt har huset av lufteinnretningen form som en avkortet konus. Dette betyr at når det finner sted en økning av trykket på vannet i det system som lufteinnretningen er forbundet med, stiger vannivået i lufteinnretningen mindre enn i det tilfelle hvor de innvendige tverrmål av huset av lufteinnretningen er de samme i høyderetningen. Luftutløpsventilen forblir følgelig i større avstand fra vannoverflaten, noe som reduserer risikoen for tilsmussing av ventilen.

De bevegelige deler av lufteinnretningen er fortrinnsvis fremstilt av et lett, korrosjonsbestandig materiale, f.eks. er flottøren og flottørstangen fremstilt av plast, spesielt polypropylen, og ventilåpningselementet er også fremstilt av plast, spesielt polyacetal (POM). Disse plastdeler kan fremstilles forholdsvis enkelt ved sprøytestøping.

Forskjellige andre utførelsesformer for luftutskilleren og lufteinnretningen er selvfølgelig også mulige innenfor oppfinnelsens ramme som angitt i kravene. For eksempel kan luftutløpsventilen og flottøren være konstruert annerledes. Luftutløpsventilen kunne eventuelt også være montert på den øvre vegg av lufteinnretningen.

Bruken av den beskrevne luftutskiller og lufteinnretning er ikke begrenset til utslipping av luft fra systemer som inneholder vann og luft, f.eks. sentralvarmesystemer. Innretningen kan generelt benyttes som en innretning til utskillelse av gass fra vann og utslipping av den utskilte gass.

Gassutskilleren ifølge oppfinnelsen med de åpne fyllelementer som finnes i huset, er fordelaktig idet det oppnås en meget god gassutskillelse, og den motstand som utøves av fyllelementene mot den væske som strømmer gjennom gassutskilleren, er meget liten.

Fordelene ved gassutslippsinnretningen ifølge oppfinnelsen kan oppsummeres som følger.

Innretningen er pålitelig. På grunn av at flottøren og ventilåpningselementet berører hverandre bare i det øyeblikk når ventilen skal åpnes for utslipping av gass, blir ventilen ikke påvirket av flottøren under den resterende tid. Dersom flotttøren og åpningselementet hele tiden berørte hverandre, ville bevegelsen av vannet stadig åpne ventilen litt, slik at det stadig ville bli sluppet ut gass. Dette kunne få væske-nivået til å stige opp til ventilen, noe som ville medføre en risiko for tilsmussing av ventilen, hvorved denne kunne bringes til å lekke. I gassutslippsinnretningen er nivået av væskeoverflaten praktisk talt konstant, slik at avstanden mellom ventilen og væskeoverflaten også er praktisk talt konstant, noe som gjør at risikoen for tilsmussing av ventilen er liten.

Claims (3)

1. Innretning til separasjon av gass fra vann som sirkulerer i et lukket system og utslipping av den separerte gass fra systemet, innbefattende en gasseparasjonsdel som omfatter et hus (3;77) med en innløpsåpning (4) og en utløpsåpning (5) for vannet, og en gassutslippsdel omfattende et hus (15,-84) som er anbrakt ovenpå huset (3;77) av gasseparasjonsdelen, idet det indre parti av huset (15;84) av gassutslippsdelen og det indre parti av huset (3; 77) av gasseparasjonsdelen kommuniserer med hverandre, og huset (15;84) av gassutslippdelen nær sitt øvre parti er forsynt med en flottøroperert gassutslippsventil (27), karakterisert ved at det indre parti av huset (3;77) av gasseparasjonsdelen i det minste delvis er fylt med vilkårlig fordelte, adskilte fyllelementer (7), som har et stort overflateareal i forhold til det opptatte volum.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at fyllelementene (7) har form som i og for seg kjente, hule, sylindriske elementer, som omfatter en sylindrisk vegg (8), som er forsynt med åpninger, og fremspring (10) som forløper innad fra veggen.

3. Innretning ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at innersiden av huset (3;77) av gasseparasjonsdelen foran innløpsåpningen (4) og utløps-åpningen (5) er forsynt med en rist (11;12) hvis åpninger har dimensjoner som er mindre enn dimensjonene av fyllelementene (7) .