SE456483B - Forfarande och anordning for avluftande av slutna vetskecirkulationssystem - Google Patents

Description

456 483 Detta syfte uppnås enligt uppfinningen med ett förfarande av det in- ledningsvis nämnda slaget, genom att hela innehållet i vattentanken, d v s tankvätskan, intermittent bringas att stå under högt tryck och ett lägre tryck, som ej överstiger atmosfärstrycket, och avluftas under lågtrycksfasen, under vilken ingen tankvätska införs i cirku- lationssystemet, och att tankvätskan efter avluftningsfasen först bringas att stå under det i den intilliggande delen av cirkulations- systemtet rådande högre trycket och sedan tillförs cirkulationssys- temet. 1 huvudkravet anges, att tankvätskan intermittent bríngas att stå under högt tryck och ett lägre tryck, som ej överstiger atmosfärs- trycket. Det skall framhållas, att därvid givetvis bortses från det högre tryck, som råder i tankens lägre delar p g a det hydrostatiska trycket från ovanför liggande vätska. Tankvätskans yta i vattentan- kens avluftningskärl vätter ju mot atmosfären och är därmed utsatt för atmosfärstryck. Alternativt åstadkoms medelst en tryckalstrare ett motsvarande tryck eller ett ännu lägre tryck i en tank, som är avskild från atmosfären genom en ventil, exempelvis en flottörmanöv- rerad ventil eller backventil.

Baserat på Henry's lag, enligt vilken en minskning av gaskoncen- trationen i en vätska genom jämviktsinställning med en gasfas med motsvarande låga partialtryck är möjlig, utnyttjar uppfin- 'ningen det faktum, att en vattenvolym vid en konstant temperatur inte är utsatt för någon volymetrisk förändring oberoende av den i vattnet lösta luftmängden. Det íntermittenta behandlings- sättet leder i en första fas vid lågtryck till avluftning resp av- gasning av vattnet. Vattnet kan härvid inte komma ut ur tanken till cirkulationssystemet, vilken tank under denna behandlings- fas avger den ur vattnet avskilda luften till atmosfären. Tryc- ket i anordningen uppgår i denna fas till 1 bar absoluttryck och kan t o m kortfrístigt falla till under atmosfärstryck; ge- nom den avsevärda tryckskillnaden respektive det avsevärda tryckfallet bildas mycket snabbt mikroblâsor, som stiger uppåt i tanken och överförs till atmosfären. f 456 483 Till avluftningen ansluter sig den andra behandlingsfasen, i vil- ken det avgasade vattnet bringas in i värmecirkulationsslingan, exempelvis under ett högtryck av upp till B bar absoluttryck. Åtgärden att först bringa tankvätskan till systemets högtryck, innan den tillförs cirkulationssystemet efter avluftningsfasen, grundar sig på den insikten, att i slutet av varje avluftnings- fas måste man räkna med kvarstannandet av ett visst antal mikro- blåsor, som häftar vid tankväggen och inte låter sig avlägsnas.

Dessa gasvolymer har under avluftningen ett tryck av 1 bar abso- luttryck och skulle vid övergång till systemets högtryck samman- pressas, med följd att den under tryck till tanken ur anläggnin- gen flytande vattenvolymen skulle vara större än den under be- skicklingsväxlingen ur tanken till anläggningen/cirkulationsyste- met återförda vattenvolymen.Detta skulle betyda, att i början av varje avluftningsfas alltmer växande vattenmängder befinner sig i tanken. För att undvika detta bringas vätskan i tanken enligt uppfinningen först till systemets övertryck. Därvid löser de kvar- varande mikroblåsorna upp sig eller antar en systemtrycket mot- svarande volym; vattnet sättes redan därvid i ett starkt absor- berande tillstånd, innan det hunnit tillföras cirkulationskret- sen. Mängden av utflytande vatten överensstämmer vid en beskick- ningsväxling sedan med mängden av det ur cirkulationssystemet till tanken inströmmande vattnet.

U5-A 4 602 923 och EP-A D 108 266 beskriver en anordning för avgas- ning genom periodisk trycksänkning av en vätska. Detta sker genom att små delmängder av vätskan avleds och bringas till att atmo- sfärstryck för avgasning och sedan återförs. Denna återföring sker emellertid vid ett lägre tryck än det rådande trycksystemet, varvid mikroblåsor kommer att införas till systemet. Därigenom uppstår just det problem med avseende på volymändringar, som ut- förligt redogjorts för i det ovanstående och som föreliggande uppfinning avser att undanröja, nämligen genom att avluftningen sker i tre distinkt åtskilda behandlingssteg: avluftning under atmosfärtryok varvid ingen vätska i avluftningstanken införs i _cirkulatíonssystemet; tryckhöjning efter avslutad avluftningsfas till det i cirkulationssystemet rådande högre lufttrycket; och överförande av den avgasade vätskan till cirkulationssystemet utan några tryckändringar. 456 485 Samtliga tre behandlingssteg är nödvändiga för att inte rubba vatten- balansen i systemet. De tidigare kända.skrifterna tar inte upp detta problem och anger inte heller något förslag till lösning av detsamma.

Med varje avgasningsfas sänkes totalhalten av den i vattnet in- nehållna luften, tills dess att medellufthalten i det cirkule- rande vattnet nått en mättnadsgrad, vid vilken inga eller knap- past några mikroblåsor bildas i tanken. Det betyder, att under de då hërskande betingelserna för tryck och temperatur har en ut- jämnad balanssituation inträtt. Vatten av denna kvalitet, som flyter i de högt belägna delarna av en uppvärmníngsanläggning, kommer att under dess där rådande tryck och den lägre temperatu- ren att uppnå ett omättat tillstånd. Härigenom inledes i anlägg- ningens högsta delar en absorptionsprocess av de där befintliga luftblåsorna. Därtill erfordras ingen ytterligare energitillsats, så att avluftningsprocessen kan genomföras under pågående drift.

Fasväxlingstiden beror på anläggningsstorlek, volymen hos tanken och den valda effektivaste avluftningstiden, t ex var tionde mi- nut i en komplett cykel.

Exempelvis kan vatten med en framledningstemperatur av BOOC och 5 bar absoluttryck under vissa betingelser uppta ca 52 liter luft/ m3, medan detta värde efter trycksänkning till l bar absoluttryck bara uppgår till aa ß litar luft/af. skillnaden pa ae litar kan medelst förfarandet enligt uppfinningen avlägsnas ur vattnet i tanken och överföras till atmosfären. Om det i anläggningen inte längre förefinns några fria luftblåsor för absorption, uppstår under de ovannämnda betingelserna en vattenkvalitet, som vid 80°C och 5 bar absoluttryck bara innehåller 6 liter luft/m3. Så- dant vatten, som med ett antaget tryck av 2 bar absoluttryck och en antagen vattentemperatur av 70°C rinner in i de högt belägna radiatorerna kan dock innehålla ca 20 liter luft/m3. Vattnet är t o m i anläggningens högsta punkt mycket absorptivt, eftersom det kan uppta ytterligare 14 liter luft/m3 ur de där eventuellt föreliggande luftansamlingarna, nämligen skillnaden mellan ..- . 3 . _ _ de 20 liter/m , som det kan innehalla och de 6 liter/m3, som det nu bara innehåller. 5 456 483 Vid en anordning för genomförandet av förfarandet förefinns på tanken en med sugsidan och en med trycksidan på en cirkulations- pump förbunden ledning med en i varje ledning anordnad, omkopp- lingsbar ventil, såväl som en i högsta punkten, upptill på tan- ken ansluten, framför ett avluftningskärl anordnad, omkopplings- bar avluftningsventil, och en tryckalstrare i vätskans ström- ningsriktning bakom ventilen i ledningen på trycksidan. Den i en systemledning anordnade cirkulationspumpen står via de de om- kopplingsbara ventilerna upptagande ledningarna i förbindelse med tanken. Vid avluftning är dessa ventiler stängda, varemot avluftningsventilen i detta fall är öppnad. Under högtrycksfasen respektive vid anslutningen av tanken till uppvärmningssystemet är avluftningsventilen stängd och den omkopplingsbara ventilen är då öppen.

Tryckalstraren kan vara utformad som en kolv/ett membran och fö- ras i en ledning/ett hus ansluten/anslutet till ledningen på trycksidan.

Vid en tryckalstrare med en större volymetrisk kapacitet i för- hållande till en tanken tillordnad, flottörreglerad avluftare med en luftkudde ovanför flottören i avluftarhuset kan i synner- het en elektriskt omkopplingsbar avluftningsventil utgå. Det är vidare fördelaktigt, att avluftningen med en sådan, från = DE-C 2 200 904 i och för sig känd mekanisk avluftare fortsätt- ningsvis kan ske helt automatiskt. Den ringa volymetriska över- kapaciteten hos tryckalstraren är nödvändig för att likaledes kunna bringa avluftarens luftkudde till systemets tryck före en charge-växling.

Då det vid tryckalstraren respektive kolven/membranet handlar om en rörlig, för slitage utsatt del kan vid användning av en mellan tanken och kolven i anslutningsledningen anordnad, omkopplingsbar avstängningsventil i händelse av en störning på- verkan av driftsförloppet i uppvärmningsanläggningen undvikas.

Tryckalstraren kan vid stängd ventil i förekommande fall bytas ut under drift. Som ventil kan företrädesvis elektriskt styrda avstäng- ningskranar sättas in. 456 483 6 Charge-byte, d v s utbyte av tankens innehâl, förbättras vid anslut- ning av ledningen på sugsidan på den lägsta och ledningen på tryck- sidan på den högsta punkten i tanken. Ledningarna kan vara tangen- tiellt anordnade i förhållande till en i tanken roterande omrörings- mekanism med skovlar, varvid i synnerhet den tangentiella röranslut- ningen på tryeksidan under charge-byte vid tillförsel av vattnet 'framkallar en centrifugalrörelse hos omröringsmekanismen, som under- stöder avluftningen. De under avluftningsfasen frigjorda mikroblå- sorna drivs nämligen för snabbare bortförsel till atmosfären mot tan- kens-mitt.

Umröringmekanismen kan även utrustas med en ur tanken utskjutande drivaxel, som tillåter anslutning av en motor.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänsvisning till i ritningen visade utföringsexempel. I ritningen visar: Fig. l en schematisk vy av en första utföringsform av en vid vari- belt tryck fylld tank i en uppvärmningsanläggning, Fig. 2 en längdsektion genom en tank enligt fig. l med en extra om- röríngsmekanism, Fig. 3 en sektion genom tanken enligt fig. 2 längs linjen II-II och Fig. ä en längdsektion genom en på tanken anordnad känd avluftare.

En i fig. l visad tank uppvisar en sugsidoledning 2 samt en tryck- sidoledning 3, vilka på den lägsta respektive den högsta punkten är tangentiellt anslutna till tanken l och står i förbindelse med en en eirkulationspump 4 innefattande huvudledning 5 tillhörande cirkula- tíonssystcmet i en icke närmare visad uppvärmningsanläggning. Såväl i sugsidoledningen 2 som även i trycksidoledningen 3 befinner sig vardera en elektriskt omkopplingsbar ventil 6, som är stängd under avluftningsfasen, så att inget vatten kan komma ut ur tanken i upp- värmíngskretsloppet. Å andra sidan är då en upptill på tanken anord- nad avluftningsventil 7 öppen, så att uppstigande mikroblåsor via av- luftningsventilcn 7 och ett därtill anslutande öppet avluftningskärl 8 med ett vattenförrâd kan träda ut i atmosfären.

I stället för den elektriskt manövrerade avluftningsventilen 7 kan en i fig. 4 visad, automatiskt arbetande, mekanisk avlufta- re 9 vara insatt. Avluftarens 9 väsentligen eylinderformade 10 15 20 25 30 35 7 e 456 485 hus 12 uppvisar i sin undre ände en anslutningsdel 13, med vil- ken den kan anslutas till exempelvis en icke visad cirkulations- kraftigt som bromsar ned vatten- ledning på tanken. I anslutningsdelen l3 inkommande, turbulent vatten når en trådinsats lä, rörelsen till ett lugnt flöde. I vattnet innehållna luftblåsor stiger upp och anländer till en luftkudde 15 ovanför en vatten- yto 16 i avluftaren 9. I denna situation håller en flottör 17 via en manöverstång 18 en ventil 19 fortfarande i stängt läge.

Ytterligare lufttillförsel låter flottören l7 sjunka ned, var- vid ventilen 19 öppnas och så mycket luft blåses ut, att flottö- ren 17 återgått till sitt utgångsläge.

Med ett SOU] ledningen på tryoksidan 3 är vidare en i en ledning eller hus 22 anordnad tryckalstrare 23 förbunden, som är utformad en förskjutbar kolv 24 och som kan flyttas mellan ett med streckade linjer visat normaltrycksläge till ett med heldrag- na linjer visat högtrycksläge, i vilket tankens innehåll är ut- satt för ett maximalt tryck. En framför tryckalstraren 23 anord- nad avstängningsventil 25 gör det möjligt att utan störande in- flytande på uppvärmningssystemet företa nödvändiga underhållsar- beten på tryckalstraren 23. Vid en tank 1 med en mekanisk av- luftare 9 är tryckalstrarens 23 förträngningsvolym V något stör- re än luftkuddens volym V1.

En genom en central drivaxel 28 lätt roterande lagrad, av ett flertal skovlar 26 bestående omröringsmekanism 27 i tanken l medverkar till bortförandet av luftmikroblàsorna. På den i fig. 2 visade, ur tanken l utskjutande drivaxeln 28 kan eventuellt en motor anslutas. P g a den genom skovlarna 26 framkallade ro- tationen anländer de under avluftningsfasen frigjorda mikroblå- serna vid rotationen till tankens mitt, så att de snabbt kan bortföras genom ventilen 7 respektive avluftaren 9. Med varje av- luftning sjunker luftinnehållet i vattnet så småningom, så att det är lämpligt att i motsvarande grad förlänga cykeltiden. Upp- värmningsanläggningens styrprogram kan erfarenhetsmässigt alltef- ter anläggningsstorlek ställas in, så att en högtrycks- och en avluftningsfas sedan bara stickprovsliknande och med stora tids- intervall avlöser varandra, när ingen fri luft längre befinner sig i vattnet och detta nått sin konstanta maximala absorptions- 456 485 o Förmåga. Vid drift av uppvärmningsanläggningen genom vattnet till tanken l anländande smutsbeståndsdelar kan samlas av en i tankbottnen anordnad, godtycklig och därför i fig. 2 bara sche- matiskt som en "svart låda" 29 visad smutsfångare, exempelvis en bunt trådförsedda rör. Rengöringen av buntarna kan ske pe- k» ríodiskt medelst en inte visad ventil eller en lucka. Smutsen kan även fångas upp i en sump i tanken l.

Förfarandet för avgasning av vatten kan i princip även användas vid kallt vatten, varvid det intermittenta driftsättet då mås- te upprëtthållas över en längre tidrymd, eftersom den accelere- rade effekten genom uppvärmt vatten i detta fall saknas. Detta gäller även för äldre anläggningar med ofta öppna expansions- kärl, vid vilka så småningom den fortlöpande upptagníngen av luft via den öppna vattenytan måste förhindras, exempelvis me- delst ett oljeskikt eller en flytande plastplatta. vi»

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 P A T E N T K R A V

1. Förfarande för avluftande av slutna vätskecirkulationssys- tem, i synnerhet för uppvärmníngsanläggningar med en vatten- tank (l) medelst tryckavgasning, d v s periodisk trycksänkning a t t hela innehållet i vattentanken, d v s tankvätskan, intermittent av vätskan, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , bringas att stå under högt tryck och ett lägre tryck, som ej överstiger atmosfärstrycket, och avluftas under lâgtrycksfasen, under vilken ingen tankvätska införs i cirkulationssystemet, och att tankvätskan efter avluftningsfasen först bringas att stå under det i den intilliggande delen av cirkulationssyste- met rådande högre trycket och sedan tillförs cirkulationssys- temet.

2. Anordning för genomförande av förfarandet enligt patentkra- vet l, a t t tanken (l) är anordnat en med sugsidan och en med trycksidan på k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , det på en cirkulationspump (4) förbunden ledning (2 respektive 3) med en i varje ledning (2 respektive 3) anordnad, omkopplingsbar ventil (6), samt att i högsta punkten, upptill på tanken (l), är ansluten en framför ett avluftningskärl (8) anordnad, omkopp- lingsbar avluftningsventil (7), och att en tryckalstrare (23) är anordnad i vätskans strömningsriktning bakom ventilen (6) i led- ningen (3) på trycksidan.

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d a t t (24) och är förd i en ledning eller ett hus ansluten respektive d ä r a v , tryckalstraren (23) är utformad som en kolv anslutet till ledningen (3) på trycksidan.

4. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d a t t och är anordnad i en ledning eller ett hus ansluten respektive d ä r a v , tryckalstraren är utformad som ett membran anslutet till ledningen (3) på trycksidan. k ä n n e t e c k -

5. Anordning enligt patentkravet 3 eller A, n a d a v en tryckalstrare (23) med en större volymetrisk ka- 10 15 20 25 30 456 483 '°" pacitet i Förhållande till en tanken (l) tillordnad, Flottörreg- lerad avluftare (9) med en luftkudde (15) ovanför flottören (17) i ett avluftarhus (12).

6. Anordning enligt patentkravet 3, 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a d a v en mellan tanken (l) och kolven (24) i en an- slutningsledning (22) anordnad, omkopplingsbar avstängningsven~ til (25).

7. Anordning enligt patentkravet Z, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , a t t ledningen (2) på sugsidan är ansluten på den lägsta punkten och ledningen (3) på trycksidan är ansluten till den högsta punkten på tanken (1).

8. Anordning enligt patentkravet 2, 3 eller 4, k ä n n e - t e c k n a d a v en elektriskt styrd avstängningskran som ventil (6).

9. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d a v en nedtíll i tanken (l) anordnad smutsfångare (29).

10. Anordning enligt patentkravet 2 eller 7, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v , a t t ledningen på sugsidan (2) och ledningen på trycksidan (3) är anordnade tangentiellt i för~ hållande till en i tanken (1) roterande omröringsmekanism (27) med skovlar (26).

11. ll. Anordning enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k n a d a v en ur tanken (1) utskjutande drivaxel (28) på omrörings- mekanismen (27). nä»