SE521423C2

SE521423C2 - Device preventing self-circulation in fluid pipe conduit system involves vessel with inlet from inlet conduit and outlet to outlet conduit, vessel being closed and can accommodate both fluid and gas

Info

Publication number: SE521423C2
Application number: SE0001224A
Authority: SE
Inventors: Lars Thuresson
Original assignee: Alde Internat Systems Ab
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2003-10-28
Also published as: SE0001224D0; SE0001224L

Abstract

The device (16) prevents self-circulation in a fluid pipe conduit system and involves a vessel with an inlet from an inlet conduit and an outlet to an outlet conduit. The vessel is closed and can accommodate both fluid and gas. The inlet opening is an overflow outlet, which is located at a level above the outlet opening.

Description

25 30 föroreningar som transporteras runt med vätskan. Dessa föroreningar kan fastna och ansamlas i ventilerna och förhindrar då ventildelarnas inbördes rörelser så att de kärvar och slutar fungera. Föroreningarna kan också helt eller delvis täppa igen ventilerna och rörlednings- systemet och pà så sätt minska genomflödet och minska systemets kapacitet. Mobila värmesystem används ofta i tillämpningar där de kan stå oanvända under längre tider, vilket gör att ventilernas tendens att kärva förstärks ytterligare jämfört med om de är placerade i ett frekvent använt system där ventilerna genomspolas av ett vätske- flöde hela tiden. Contaminants transported around with the liquid. These contaminants can get stuck and accumulate in the valves and then prevent the mutual movements of the valve parts so that they jam and stop working. The contaminants can also completely or partially clog the valves and the pipeline system, thus reducing the throughput and reducing the system's capacity. Mobile heating systems are often used in applications where they can be left unused for long periods of time, which means that the valves' tendency to jam is further strengthened compared to if they are placed in a frequently used system where the valves are flushed by a liquid flow all the time.

Ett annat vanligt problem förekommer när luftbubblor kommer in i eller bildas i det huvudsakligen slutna systemet. Om sådana luftbubblor när en vätskepump kommer vätskepumpens funktion att påverkas negativt med avseende på kapacitet och förslitning. Luftbubblor i vätskeled- ningarna orsakar också missljud, vilket kan vara mycket störande för de som vistas i närheten av systemet.Another common problem occurs when air bubbles enter or form in the substantially closed system. If such air bubbles reach a liquid pump, the function of the liquid pump will be adversely affected in terms of capacity and wear. Air bubbles in the liquid pipes also cause noise, which can be very disturbing for those staying in the vicinity of the system.

Luftbubblor är särskilt vanliga vid mobila system efter- som de lätt introduceras vid uppstart eller anslutning av ett värmesystem. De kan också uppstå genom temperatur- skiftningar och vid vibrationer och stötar, som återigen är mycket vanliga vid mobila system.Air bubbles are especially common in mobile systems as they are easily introduced when starting up or connecting a heating system. They can also occur due to temperature changes and vibrations and shocks, which are again very common in mobile systems.

Sammanfattning av uppfinningen Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en lös- ning på de ovan relaterade problemen. Ãndamålet uppnås enligt föreliggande uppfinning med en självcirkulationsförhindrande anordning för vätskerör- ledningssystem. Anordningen har ett kärl med ett inlopp från en inloppsledning och ett utlopp till en utloppsled- ning. Kärlet är ett slutet kärl och är utformat för in- koppling i vätskerörledningssystemet och för inneslutning av både vätska och gas. Inloppets öppning är ett brädd- avlopp, som är beläget på en nivå ovanför utloppets öppning. 10 15 20 25 30 35 521 llièšš Den självcirkulationsförhindrande anordningen eller vätskestoppet enligt uppfinningen lider inte av de nack- delar som beskrivits ovan. I ett vätskestopp enligt upp- finningen rinner vätska in genom bräddavloppet i an- ordningen och sugs ut ur anordningen genom utloppet.Summary of the invention The object of the invention is to provide a solution to the above-related problems. The object is achieved according to the present invention with a self-circulation preventing device for liquid pipe system. The device has a vessel with an inlet from an inlet line and an outlet to an outlet line. The vessel is a closed vessel and is designed for connection to the liquid piping system and for confinement of both liquid and gas. The inlet opening is an overflow drain, which is located at a level above the outlet opening. The self-circulation preventing device or liquid stop according to the invention does not suffer from the disadvantages described above. In a liquid stop according to the invention, liquid flows in through the overflow drain into the device and is sucked out of the device through the outlet.

Utloppsöppningen är under vätskans yta och bräddavloppet är ovanför vätskans yta. När vätska sugs ut genom ut- loppet sjunker trycket i kärlet och vätska sugs in från inloppet via bräddavloppet.The outlet opening is below the surface of the liquid and the overflow drain is above the surface of the liquid. When liquid is sucked out through the outlet, the pressure in the vessel drops and liquid is sucked in from the inlet via the overflow drain.

Genom att införa denna stillastående luftmängd i sy- stemet hindras självcirkulation genom att vätskan inte längre utgör ett slutet kretslopp. Om en vätskemängd oav- siktligen stiger uppåt genom självcirkulation och in i kärlet l via bräddavloppet, höjs trycket nàgot i kärlet.By introducing this stagnant amount of air into the system, self-circulation is prevented by the liquid no longer constituting a closed circuit. If an amount of liquid inadvertently rises upwards through self-circulation and into the vessel 1 via the overflow drain, the pressure in the vessel rises slightly.

Denna tryckhöjning är dock alldeles för liten för att trycka upp vätska genom utloppet, och självcirkulationen kan inte fortgå.However, this pressure increase is far too small to push up liquid through the outlet, and the self-circulation cannot continue.

Eftersom anordningen saknar rörliga delar kan den inte kärva p g a rost om den står obrukad en längre tid, vilket gör att den uppfinningsenliga självcirkula- tionsförhindrande anordningen är speciellt lämpat att an- vändas vid mobila värmesystem.Since the device has no moving parts, it cannot get stuck due to rust if it is left unused for a long time, which means that the self-circulation-preventing device according to the invention is particularly suitable for use in mobile heating systems.

En annan fördel är att eventuella föroreningar i form av slagg och utfällningar, som transporteras av vätskan, ansamlas i botten på kärlet. Detta underlättar också renhållning av systemet.Another advantage is that any contaminants in the form of slag and precipitates, which are transported by the liquid, accumulate in the bottom of the vessel. This also facilitates cleaning of the system.

Ytterligare en fördel är att luftbubblor, som kommer in i eller alstras i systemet, kommer att tas upp av den luftmängd som inryms i kärlet.Another advantage is that air bubbles, which enter or are generated in the system, will be taken up by the amount of air contained in the vessel.

Enligt en föredragen utföringsform av denna uppfin- ning är anordningen försedd med en avluftningsanordning, t ex en skruvventil, som är ansluten till luftmängden.According to a preferred embodiment of this invention, the device is provided with a venting device, for example a screw valve, which is connected to the air supply.

Vid denna utföringsform kan vätskestoppsanordningen även användas som avluftningsdon.In this embodiment, the liquid stop device can also be used as a deaerator.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade schematiska 10 15 20 25 30 35 (FI bl) Jb...Brief Description of the Drawings The invention will be described in more detail in the following with reference to the accompanying schematic diagram (FI b1) Jb ...

I" Q LN 4 ritningar som i exemplifierande syfte visar för när- varande föredragna utföringsformer av uppfinningen.I "Q LN 4 drawings which, by way of example, show presently preferred embodiments of the invention.

Fig 1 visar en sidovy av en självcirkulations- förhindrande anordning enligt uppfinningen.Fig. 1 shows a side view of a self-circulation preventing device according to the invention.

Fig 2 visar en sidovy av en alternativ utföringsform med en delbar självcirkulationsförhindrande anordning enligt uppfinningen.Fig. 2 shows a side view of an alternative embodiment with a divisible self-circulation preventing device according to the invention.

Fig 3 visar en sidovy av en alternativ utföringsform av en självcirkulationsförhindrande anordning som är ut- formad enligt uppfinningen och är försedd med en avluft- ningsventil.Fig. 3 shows a side view of an alternative embodiment of a self-circulation preventing device which is designed according to the invention and is provided with a deaeration valve.

Fig 4 visar schematiskt ett vätskeledningssystem i vilket en självcirkulationsförhindrande anordning enligt uppfinningen används.Fig. 4 schematically shows a liquid line system in which a self-circulation preventing device according to the invention is used.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Ett vätskerörledningssystem för värmetransport visas schematiskt i fig 4. Vätskeledningssystemet består av ett slutet rörledningssystem, i vilket en värmekälla 12, en cirkulationspump 13, ett expansionskärl 14 och en konduktor eller radiator 15 är placerade. I vätskerörled- ningssystemet transporteras och förflyttas värmen med hjälp av ett värmemedium; vanligtvis vatten. Värmemedi- umet värms av värmekällan 12 (vanligtvis en värmepanna), transporteras runt i systemet med hjälp av cirkulations- pumpen 13 och avger sitt värmeinnehàll till omgivningen via konduktorn 15. Expansionskärlet 14 är avsett att ta upp volymförändringar hos värmemediumet. I systemet finns också en självcirkulationshindrande anordning 16 enligt föreliggande uppfinning. Anordningen 16 är placerad mellan värmekällan 12 och cirkulationspumpen 13.Detailed Description of Preferred Embodiments A liquid piping system for heat transport is shown schematically in Fig. 4. The liquid piping system consists of a closed piping system in which a heat source 12, a circulation pump 13, an expansion vessel 14 and a conductor or radiator 15 are located. In the liquid pipeline system, the heat is transported and transferred by means of a heating medium; usually water. The heating medium is heated by the heat source 12 (usually a boiler), transported around the system by means of the circulation pump 13 and emits its heat content to the surroundings via the conductor 15. The expansion vessel 14 is intended to absorb volume changes in the heating medium. The system also includes a self-circulation obstruction device 16 according to the present invention. The device 16 is located between the heat source 12 and the circulation pump 13.

I det följande beskrivs nägra utföringsformer av anordningen 16.In the following, some embodiments of the device 16 are described.

Den i fig 1 visade första utföringsformen av an- ordningen 16 har ett cylinderformat kärl 1 med en radie av t ex 25 mm, en höjd av t ex 70 mm och tvà vätske- 3 som ansluter till var sin öppning 2' ledningar 2, resp 3' i kärlets 1 sidoyta. Den första öppningen 2' är be- 10 15 20 25 30 35 lägen t ex 15 mm ifrån kärlets toppyta. Den andra öppningen 3' är belägen på rakt motsatt sida av kärlet och t ex 15 mm från bottenytan. I detta fall är vätske- stoppanordningen således symmetrisk med avseende på en diagonal. Inloppsledningen 2 sträcker sig nerifrån och uppåt till inloppsöppningen 2', medan utloppsledningen sträcker sig uppåt från utloppsöppningen 3'.The first embodiment of the device 16 shown in Fig. 1 has a cylindrical vessel 1 with a radius of, for example, 25 mm, a height of, for example, 70 mm and two liquids 3 'in the 1 side surface of the vessel. The first opening 2 'is located, for example, 15 mm from the top surface of the vessel. The second opening 3 'is located on the directly opposite side of the vessel and for example 15 mm from the bottom surface. In this case, the liquid stop device is thus symmetrical with respect to a diagonal. The inlet line 2 extends from the bottom upwards to the inlet opening 2 ', while the outlet line extends upwards from the outlet opening 3'.

Vid normal drift finns vätska i kärlet 1 upp till en vätskenivà A mellan de båda öppningarna 2', 3'. Den första öppningen 2' ligger ovanför vätskeytan, och den andra öppningen ligger under vätskeytan. Luften i kärlet 1 är sålunda innesluten och står under ett tryck, som bestäms av trycket i systemet. Vid drift tjänar öppningen 2' som ett inlopp i form av ett bräddavlopp och öppningen 3' som ett utlopp. När vätska sugs eller pumpas upp genom utloppsledningen 3, kommer vätskenivån att sjunka i kärlet 1. och 3' är slutet, sjunker trycket i kärlet 1, Eftersom kärlet 1 bortsett från öppningarna 2' så att vätska kommer att sugas upp genom inloppsledningen 2 för att rinna in i kärlet 1 via bräddavloppet vid öppningen 2'.During normal operation there is liquid in the vessel 1 up to a liquid level A between the two openings 2 ', 3'. The first opening 2 'lies above the liquid surface, and the second opening lies below the liquid surface. The air in the vessel 1 is thus enclosed and is under a pressure which is determined by the pressure in the system. In operation, the opening 2 'serves as an inlet in the form of an overflow drain and the opening 3' serves as an outlet. When liquid is sucked or pumped up through the outlet line 3, the liquid level will drop in the vessel 1 and 3 'is closed, the pressure in the vessel 1 drops, Since the vessel 1 apart from the openings 2' flow into the vessel 1 via the overflow drain at the opening 2 '.

Vätskestoppet enligt uppfinningen tillåter genom- strömning av vätska enbart om vätskan sugs eller pumpas ut genom utloppsledningen 3, så att trycket sänks i den inneslutna luftmassan och så att vätska därigenom sugs in i kärlet via bräddavloppet 2'. Om någon tvångsmässig cirkulation inte upprätthålls i systemet, ökar trycket i den inneslutna luftmassan till ett värde som bestäms av vätskenivån i systemet. Insugning av vätska genom in- loppsledningen 2 kan då ej ske. Om vätskan i systemet före vätskestoppet 16 skulle visa tendenser till själv- cirkulation, skulle trycket i den inneslutna luftvolymen öka och en viss inströmning av vätska ske i kärlet 1, men tryckökningen blir inte tillräcklig för att upprätta cirkulation i hela systemet. Höjdskillnaden mellan in- och den inneslutna luftvolymens loppet 2' och utloppet 3' storlek är sådana, att varje tänkbar tryckökning i in- lO 15 20 25 30 35 loppsledningen 2 vid frånvaro av tvångsmässig cirkulation och utsugning av vätska via utloppsledningen 3, inte kan medföra en så kraftig komprimering av den inneslutna luftvolymen att vätskeledande direktförbindelse uppstår mellan inloppsöppningen 2' och utloppsöppningen 3', dvs så att inloppsöppningen 2' upphör att fungera som ett bräddavlopp.The liquid stop according to the invention allows the flow of liquid only if the liquid is sucked or pumped out through the outlet line 3, so that the pressure is lowered in the enclosed air mass and so that liquid is thereby sucked into the vessel via the overflow drain 2 '. If no forced circulation is maintained in the system, the pressure in the entrapped air mass increases to a value determined by the liquid level in the system. Intake of liquid through the inlet line 2 can then not take place. If the liquid in the system before the liquid stop 16 were to show tendencies to self-circulation, the pressure in the enclosed air volume would increase and a certain inflow of liquid would take place in the vessel 1, but the increase in pressure would not be sufficient to establish circulation in the whole system. The height difference between the inlet and enclosure of the enclosed air volume 2 'and the size of the outlet 3' is such that any conceivable pressure increase in the inlet duct 2 in the absence of forced circulation and extraction of liquid via the outlet duct 3, cannot result in such a strong compression of the enclosed volume of air that a liquid-conducting direct connection arises between the inlet opening 2 'and the outlet opening 3', ie so that the inlet opening 2 'ceases to function as a overflow drain.

För att säkerställa funktionen hos vätskestoppet måste den inneslutna luftmångden mellan öppningarna så- lunda vara tillräckligt stor för att hindra att vätske- nivån i kärlet stiger upp över öppningen 2'. På så sätt förhindras oönskade avbrott i vätskestoppets funktion. I denna föredragna utföringsform är mellanrummet mellan öppningarna 2', 3' t ex 40 mm.Thus, in order to ensure the function of the liquid stop, the amount of air trapped between the openings must be large enough to prevent the liquid level in the vessel from rising above the opening 2 '. In this way, unwanted interruptions in the function of the liquid stop are prevented. In this preferred embodiment, the gap between the openings 2 ', 3' is eg 40 mm.

Tack vare symmetrin i den ovan beskrivna, föredragna utföringsformen är det enkelt att tillverka anordningen i två eller flera delar. Exempelvis kan kärlet bestå av två delar l' resp 1” som hopfästes vid det hopsatta kärlets 1 mittlinje, se fig 2. Detta underlättar transport och underhåll samt tillverkning. Hopfåstningen är lufttät, vilket kan åstadkommas med t ex en skruvinfästing med packningar mellan delarna. Variationer med flera inlopp eller utlopp blir härigenom enkla att realisera genom användning av undre resp övre halvor med olika antal öppningar.Thanks to the symmetry of the preferred embodiment described above, it is easy to manufacture the device in two or more parts. For example, the vessel may consist of two parts 1 'and 1', respectively, which are fastened to the center line of the assembled vessel 1, see Fig. 2. This facilitates transport and maintenance as well as manufacture. The fastening is airtight, which can be achieved with, for example, a screw fastening with gaskets between the parts. Variations with several inlets or outlets thereby become easy to realize by using lower and upper halves with different numbers of openings.

Den i fig 3 visade andra utföringsformen av denna uppfinning har ett rektangulärt kärl l med en bredd av t ex 50 mm, en höjd av t ex 70 mm och ett djup av t ex 50 mm. Ett ledningsrör 4 med en diameter av t ex 22 mm sträcker sig upp genom kärlets l undersida och bildar en inloppsledning och sträcker sig 55 mm uppåt in i kärlet 1. Rörets 4 mynning bildar ett bräddavlopp 4'. Ett lika- dant ledningsrör 5 sträcker sig på motsvarande sätt in genom kärlets 1 ovansida för att tjänstgöra som ett ut- loppsrör med en utloppsöppning 5'. Vid drift utgör så- ledes rörets 4 öppning ett bräddavlopp 4' och rörets 5 öppning ett utlopp 5'. Ett tredje rör 7, som är klenare lO 15 20 25 30 och har en diameter av t ex 12 mm, leder ut ur kärlet genom dess ovansida. Rörets 7 öppning 8 inuti kärlet 1 är belägen ca 25 mm ovanför kärlets 1 botten. Rörets 7 öppning 9 utanför kärlet är öppningsbart och tillslutbart mot omgivningen medelst en lämplig ventil 10. Röret 7 och ventilen 10 bildar ett avluftningsdon 6, som kan användas för att avlufta kärlet och därigenom hela systemet. När vätskenivån A i kärlet 1 ligger mellan avluftningsdonets 6 öppning 8 och utloppet 5', utförs avluftning genom att ventilen 10 öppnas. När luften släpps ut, stiger vätske- nivån i hela kärlet, och ett kraftigt pysande kan höras.The second embodiment of this invention shown in Fig. 3 has a rectangular vessel 1 with a width of eg 50 mm, a height of eg 70 mm and a depth of eg 50 mm. A conduit 4 with a diameter of eg 22 mm extends up through the underside of the vessel 1 and forms an inlet conduit and extends 55 mm upwards into the vessel 1. The mouth of the tube 4 forms a overflow drain 4 '. A similar pipe 5 extends in a corresponding manner through the upper side of the vessel 1 to serve as an outlet pipe with an outlet opening 5 '. During operation, the opening of the tube 4 thus constitutes a overflow drain 4 'and the opening of the tube 5 an outlet 5'. A third tube 7, which is leaner 10 and has a diameter of, for example, 12 mm, leads out of the vessel through its upper side. The opening 8 of the tube 7 inside the vessel 1 is located approximately 25 mm above the bottom of the vessel 1. The opening 9 of the tube 7 outside the vessel is openable and closable to the environment by means of a suitable valve 10. The tube 7 and the valve 10 form a venting device 6, which can be used to vent the vessel and thereby the whole system. When the liquid level A in the vessel 1 is between the opening 8 of the deaeration device 6 and the outlet 5 ', deaeration is performed by opening the valve 10. When the air is released, the liquid level in the entire vessel rises, and a loud squeak can be heard.

Efter ett tag och när vätskenivån nått upp över rörets 7 inloppsöppning 8, minskas luftflödet genom ventilen 10, och man kan tydligt höra en skillnad i pysandet, och då stängs ventilen. Det är emellertid ingen risk för att all luft i kärlet skall strömma ut genom ventilen 10, efter- som rörets 7 öppning 8 befinner sig mellan nivåerna för inloppsrörets 4 öppning 4' och utloppsrörets 5 öppning 5'.After a while and when the liquid level has reached above the inlet opening 8 of the pipe 7, the air flow through the valve 10 is reduced, and one can clearly hear a difference in the squeaking, and then the valve closes. However, there is no risk of all the air in the vessel flowing out through the valve 10, since the opening 8 of the pipe 7 is located between the levels of the opening 4 'of the inlet pipe 4 and the opening 5' of the outlet pipe 5.

Enligt en annan utföringsform (ej visad) kan av- luftningsdonets rör 7 sträcka sig ända upp till ett expansionskärl.According to another embodiment (not shown), the pipe 7 of the deaeration device can extend all the way up to an expansion vessel.

Det inses att många variationer på de ovan beskrivna utföringsformerna är närliggande för en fackman, såsom t ex att variera avluftningsdonets placering och form och att ändra kärlets 1 och ledningarnas 2, 3 form.It will be appreciated that many variations on the embodiments described above are apparent to one skilled in the art, such as, for example, varying the location and shape of the vent and changing the shape of the vessel 1 and the conduits 2, 3.

Uppfinningen är avsedd att användas i vattenburna värmesystem i bl a husbilar, husvagnar, båtar och man- skapsbodar. ...r-The invention is intended for use in water-borne heating systems in, among other things, motorhomes, caravans, boats and crew sheds. ... r-

Claims

10 15 20 25 30 35 PATENT REQUIREMENTS

Self-circulating self-propelled device (1), for connection to the liquid piping system and for the inner liquid piping system, that the device has a closed vessel which is designed to close both liquid and gas and which has an inlet (2 ', 4') (3 ', 5') to an outlet line (3, 5), the inlet (2 ', (2', 4 '), being located at a level above the outlet (3', 5 '), from an inlet line (2) and an outlet 4 ') is designed as an overflow drain which is

Device according to claim 1, in which the outlet line (3, 5) extends upwards from the vessel (1).

Device according to any one of the preceding claims, in which the closed vessel (1) is divisible into at least two (1 ', 1 ").

Device according to any one of the preceding claims, which parts further comprise a deaerator (6).

Device according to claim 4, in which the venting element (6) has on the one hand an inlet (8), the opening of which is located in the vessel at a level between the overflow drain (2 ', (3', 5 ') of the vessel, ( 9), which is located outside the vessel 1 and at a higher level than the overflow of the vessel (2 ', 4').

Device according to claim 5, in which the vent of the venting device (6).

Device according to claim 6, in which the deaeration device (6) (10).

Use of self-circulation-preventing an- 4 ') and the outlet of the vessel and partly an outlet outlet (9) is openable and closing outlet (9) is provided with a valve arrangement according to any preceding claim in a liquid-joint (12), a circulation pump (13), an expansion vessel (14) and a cooling system (II) connecting a heat source heating element (15) to each other, characterized in that the self-circulation preventing device (16) is located in the liquid line system (11) between (12) (13). ). the heat source and the circulation pump (fl FO ... x - '> F LN 9

Liquid piping system, characterized in that it has a device for preventing self-circulation according to any one of claims 1-7.