RZECZPOSPOLITA POLSKA
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej
(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 179445 (13) B1
(21) Numer zgłoszenia: 308378
(22) Data zgłoszenia: 26.04.1995
(51) IntCl7:
F24D 19/08 B01D 19/00 F16K 24/04
(54) Sposób
i urządzenie do odpowietrzania cieczy w układzie cyrkulacji zasadniczo zamkniętej
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
28.10.1996 BUP 22/96
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
29.09.2000 WUP 09/00
(73) Uprawniony z patentu:
Spiro Research B.V., Helmond, NL
(72) Twórca wynalazku:
Franciscus Roffelsen, Helmond, NL
(74) Pełnomocnik:
Kuczyńska Teresa, POLSERVICE
(57) 1. Sposób odpowietrzania cieczy w układzie cyrkulacji zasadniczo za- mkniętej, w którym usuwa się pewną ilość cieczy z układu cyrkulacji i wprowadza się ją poprzez zawór do zamkniętego zbiorni-
ka, po czym za pomocą pompy zmniejsza się ciśnienie w tym zbiorniku dla odpo- wietrzania cieczy, a ciecz odsysa się ze zbiornika i wprowadza ponownie do ukła- du, zaś oddzielone powietrze usuwa się do atmosfery za pomocą jednostki wentyla- cyjnej, znamienny tym, że za pomocą zaworu (4) otwiera się i zamyka naprze- miennie dopływ do zbiornika (1), utrzy- mując ciągłą pracę pompy (7).
PL 17 94 45 B1
FIG. 1
w układzie cyrkulacji zasadniczo zamkniętej
Z a s t r z e ż e n i a p a t e n t o w e
1. Sposób odpowietrzania cieczy w układzie cyrkulacji zasadniczo zamkniętej, w któ- rym usuwa się pewną ilość cieczy z układu cyrkulacji i wprowadza się ją poprzez zawór do zamkniętego zbiornika, po czym za pomocą pompy zmniejsza się ciśnienie w tym zbiorniku dla odpowietrzania cieczy, a ciecz odsysa się ze zbiornika i wprowadza ponownie do ukła- du, zaś oddzielone powietrze usuwa się do atmosfery za pomocą jednostki wentylacyjnej, znamienny tym, że za pomocą zaworu (4) otwiera się i zamyka naprzemiennie dopływ do zbiornika (1), utrzymując ciągłą pracę pompy (7).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako zawór (4) stosuje się zawór dławiący.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawór (4) zamyka się na 15 sekund, a następnie otwiera się na 15 sekund.
4. Urządzenie do odpowietrzania cieczy w układzie cyrkulacji zasadniczo zamkniętej zawierające rurę doprowadzającą, połączoną z układem cyrkulacji cieczy, znamienne tym, że rura doprowadzająca (3) zawiera zawór dławiący (4) wyposażony w elementy do jego okresowego zamykania i otwierania, a z rurą doprowadzającą (3) jest połączony zbiornik (1) cieczy wyposażony w kontrolowany pływakiem powietrzny zawór nadmiarowy z zawo- rem jednokierunkowym, zaś zbiornik (1) cieczy jest połączony z rurą odprowadzającą (6), zawierającą pompę (7) i połączoną z układem cyrkulacji cieczy (8).
* * *
Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do odpowietrzania cieczy w ukła- dzie cyrkulacji zasadniczo zamkniętej.
Znany jest sposób odpowietrzania cieczy w układzie cyrkulacji zasadniczo zamknię- tej, w którym pewną ilość cieczy usuwa się z układu cyrkulacji i wprowadza się poprzez zawór do zamkniętego zbiornika, po czym za pomocą pompy zmniejsza się ciśnienie w tym zbiorniku dla odpowietrzenia cieczy, a ciecz odsysa się ze zbiornika i wprowadza ponow- nie do układu, zaś oddzielone powietrze usuwa się do atmosfery za pomocą jednostki wentylacyjnej.
Przedstawiony powyżej sposób znany jest z dokumentu EP-A3-0 187 683, a zwłasz- cza z fig. 5 tej publikacji i odnośnego opisu. W tym znanym sposobie doprowadza się ciecz do zbiornika dopóki czujnik poziomu nie przekaże pierwszego sygnału, co powoduje zam- knięcie zaworu i pompa, która była dotąd wyłączona, zaczyna działać. Działanie pompy wytwarza podciśnienie w zbiorniku, wskutek czego woda jest zasysana poprzez rurę, która odgałęzia się od zasilania w punkcie powyżej zaworu, patrząc w kierunku przepływu, i któ- ra zawiera zawór redukcyjny. Kiedy woda wpływa do zbiornika zostaje ona odgazowywana wskutek panującego tam obniżonego ciśnienia. Dzięki działaniu pompy, poziom cieczy w zbiorniku opada dopóki czujnik poziomu nie pokaże następnego sygnału, który wyłącza pompę i otwiera zawór. Woda poddawana teraz odpowietrzaniu, wpływając, wypiera od- dzielone powietrze obecne w zbiorniku, usuwając je poprzez zawór pływakowy i zawór jednokierunkowy do atmosfery. Gdy tylko wystarczająca ilość wody wpłynie poprzez zawór
do zbiornika, czujnik poziomu wysyła ponownie pierwszy sygnał, inicjując tym samym kolejną fazę oddzielania powietrza. Proces obejmuje zatem fazę oddzielania powietrza, w której pompa pracuje, a zawór pozostaje zamknięty, oraz fazę wydmuchiwania powietrza, w której pompa nie pracuje, a zawór pozostaje otwarty. Innymi słowy, proces ten jest proce- sem nieciągłym, w którym różne zawory muszą być kontrolowane, zaś pompa musi być
179 445 3 uruchamiana i zatrzymywana. Aby wyeliminować te niedogodności, podjęto próbę opraco- wania czujnika poziomu w taki sposób, by faza oddzielania powietrza trwała tak długo jak tylko jest to możliwe.
Znane jest również urządzenie do odpowietrzania, zawierające rurę doprowadzającą, połączoną z układem cyrkulacji cieczy, stosowane w opisanym sposobie, którego eksploata- cja wiąże się z przedstawionymi powyżej niedogodnościami.
Celem wynalazku jest ulepszenie opisanego powyżej sposobu tak, by odpowietrzanie nie wymagało już dwóch oddzielnych faz, regulowanych poprzez liczne operacje kontroli, oraz, aby można było uzyskać proces ciągły.
Sposób odpowietrzania cieczy w układzie cyrkulacji zasadniczo zamkniętej, w którym usuwa się pewną ilość cieczy z układu cyrkulacji i wprowadza się ją poprzez zawór do zam- kniętego zbiornika, po czym za pomocą pompy zmniejsza się ciśnienie w tym zbiorniku dla odpowietrzania cieczy, a ciecz odsysa się ze zbiornika i wprowadza ponownie do układu, zaś oddzielone powietrze usuwa się do atmosfery za pomocą jednostki wentylacyjnej, we- dług wynalazku, charakteryzuje się tym, że za pomocą zaworu otwiera się i zamyka na- przemiennie dopływ do zbiornika, utrzymując ciągłą pracę pompy.
Korzystnie jako zawór stosuje się zawór dławiący.
Korzystnie zawór zamyka się na 15 sekund, a następnie otwiera się na 15 sekund.
Urządzenie do odpowietrzania cieczy w układzie cyrkulacji zasadniczo zamkniętej zawierające rurę doprowadzającą, połączoną z układem cyrkulacji cieczy, według wynalaz- ku, charakteryzuje się tym, że rura doprowadzająca zawiera zawór dławiący wyposażony w elementy do jego okresowego zamykania i otwierania, a z rurą doprowadzającą jest połą- czony zbiornik cieczy wyposażony w kontrolowany pływakiem powietrzny zawór nadmia- rowy z zaworem jednokierunkowym, zaś zbiornik cieczy jest połączony z rurą odprowa- dzającą, zawierającą pompę i połączoną z układem cyrkulacji cieczy.
Niezmiernie efektywne i, w praktyce, działające w sposób ciągły, urządzenie odpo- wietrzające może być zbudowane przy użyciu minimum części i środków sterujących. Po- nadto, dzięki zastosowaniu niewielkiej liczby elementów, urządzenie to jest nie tylko sto- sunkowo tanie, ale również nie jest podatne na awarie, ze względu na swoją prostotę.
Zalety wynalazku wynikają z opisanego powyżej procesu odpowietrzania. Za pomocą zaworów dopływ do zbiornika jest na przemian zamknięty i otwarty, podczas gdy pompa działa w sposób ciągły. Dzięki temu ciśnienie w zbiorniku zostaje obniżone w pozycji za- mkniętej zaworu, a zatem znajdująca się w zbiorniku ciecz zostaje odpowietrzona, nato- miast, kiedy zawór zostaje otwarty odpowietrzona woda jest odprowadzana ze zbiornika do układu cyrkulacji cieczy, a ciecz, która ma być dopiero odpowietrzona zostaje wprowadzo- na do zbiornika. Kiedy w zbiorniku znajduje się odpowiednia ilość oddzielonego powietrza, ciśnienie słupa powietrza sprawia, że jednostka wentylacyjna przyjmuje pozycję otwartą i powietrze jest wydmuchiwane do atmosfery. Tak więc, za pomocą niezmiernie prostych środków, uzyskuje się układ, który, przynajmniej w odniesieniu do jego sterowania i do pra- cy pompy, działa praktycznie w sposób ciągły, wymagając jedynie sterowania otwieraniem i zamykaniem zaworu. Ponieważ sterowanie takie może być dokonywane cyklicznie, na przykład co 15 sekund, może być ono realizowane w niezwykle prosty, z punktu widzenia inżynierii sterowania, sposób, na przykład za pomocą środków ciągłego sterowania proce- sem w postaci krzywki.
Korzystne jest, gdy zawór zapewnia w pozycji otwartej efekt dławienia. Cecha ta po- zwala uzyskać "rozpylanie" lub "spienianie" cieczy wessanej przez zawór, co jest szczegól- nie korzystne z punktu widzenia odpowietrzania i co uzyskiwane jest, między innymi, dzię- ki obniżonemu ciśnieniu wytworzonemu podczas pozycji zamkniętej zaworu. Tak więc ob- niżone ciśnienie spełnia funkcję odpowietrzania w zbiorniku nie tylko podczas zamkniętej pozycji zaworu, ale także po tym, jak zawór zostanie już otwarty, zaś pracująca w sposób ciągły pompa zapewnia oddzielanie powietrza od cieczy zarówno przy otwartej, jak i przy zamkniętej pozycji zaworu dławiącego, a zatem proces odpowietrzania jest procesem ciągłym.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na któ- rym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do odpowietrzania według wynalazku, a fig. 2 przedstawia w formie diagramów sposób według wynalazku realizowany przy uży- ciu urządzenia do odpowietrzania z fig. 1.
Urządzenie do odpowietrzania przedstawione na fig. 1 zawiera zamknięty zbiornik 1 z jednostką wentylacyjną 2 taką, jak na przykład sterowany pływakiem odpowietrzacz, przy opróżnianiu której stosowany jest zawór jednokierunkowy. Zamiast zaworu jednokierunko- wego można użyć innego zaworu, który mógłby być sterowany tak, by pozwalał na przej- ście powietrza tylko w jednym kierunku, na przykład zaworu magnetycznego zasilanego elektrycznie.
Ze zbiornikiem 1 połączona jest rura doprowadzająca 3, zawierająca zawór dławią- cy 4, który może być przełączany z pozycji otwartej do pozycji zamkniętej i odwrotnie za pomocą jednostki sterującej 5. Ponadto, ze zbiornikiem 1 połączona jest rura odprowadzają- ca 6, zawierająca pompę 7, na przykład pompę wysokociśnieniową. Rura doprowadzająca 3 i rura odprowadzająca 6 są połączone z - zaznaczoną linią przerywaną - rurą układu cyrku- lacji cieczy 8 ( nie pokazanego).
Działanie opisanego powyżej urządzenia odpowietrzającego jest następujące. Urzą- dzenie odpowietrzające uruchamiane jest poprzez włączenie pompy 7. Pokazane jest to na górnym diagramie na fig. 2, przy czym następny diagram pokazuje, że zawór dławiący 4 jest wówczas w pozycji zamkniętej. Następnie, ciśnienie, jak to widać na trzecim diagramie,
i poziom w zbiorniku 1 są takie, że zawór pływakowy i zawór jednokierunkowy w jednost- ce wentylacyjnej 2 są również w pozycji zamkniętej, jak to widać na dwóch najniższych diagramach.
Stale ssąca pompa 7 nieprzerwanie próbuje usunąć wodę ze zbiornika, tak więc za- równo poziom cieczy, jak i ciśnienie w zbiorniku 1, jak to widać na odpowiednim diagramie, są obniżone. Jak powszechnie wiadomo, obniżenie ciśnienia prowadzi do oddzielenia po- wietrza od cieczy, przy czym powietrze zbiera się w górnej części zbiornika 1. Obniżeniu ciśnienia towarzyszy usuwanie wody, a zatem obniżenie poziomu cieczy w zbiorniku 1, co w pewnym momencie prowadzi do otwarcia zaworu kontrolowanego pływakiem, jak to uwidoczniono na przedstawionym diagramie. Ciśnienie w zbiorniku 1 jest wówczas ciągle wyższe od atmosferycznego, co widać na środkowym diagramie, tak więc otwarcie zaworu kontrolowanego pływakiem prowadzi również do otwarcia przez wypchnięcie zaworu jed- nokierunkowego i do wydmuchiwania powietrza aż do momentu, w którym ciśnienie osią- gnie poziom ciśnienia atmosferycznego i zawór jednokierunkowy zamknie się, uniemożli- wiając dopływ powietrza do zbiornika 1. Po zamknięciu zaworu jednokierunkowego, w cza- sie, gdy zawór kontrolowany pływakiem pozostaje otwarty ze względu na obniżony poziom w zbiorniku 1, ciśnienie i poziom cieczy ulegają dalszemu obniżaniu wskutek ciągłej pracy pompy 7, aż do momentu otwarcia zaworu dławiącego 4.
Gdy tylko to nastąpi, ciecz zostaje zasysana poprzez zawór dławiący 4 wskutek pod- ciśnienia wytworzonego w zbiorniku 1 w rezultacie pompowania i nieprzerwanie trwającej, ciągłej pracy pompy 7. To wymuszone zasysanie doprowadza ciecz do ostatecznej, roz- dzielonej postaci, zwanej "rozpyloną" lub "spienioną", tak że powietrze zawarte w cieczy może oddzielać się i będzie oddzielać się znacznie łatwiej niż oddzielałoby się od normalnej cieczy w stanie płynnym. Oddzielone powietrze ponownie gromadzi się w górnej części zbiornika 1. Tak więc ciśnienie i poziom cieczy w zbiorniku 1 wzrośnie, co widać na środ- kowym diagramie na fig. 2. Jak to opisano i pokazano na odpowiednim diagramie, zawór kontrolowany pływakiem jest ciągle w pozycji otwartej. Gdy tylko ciśnienie w zbiorniku 1 stanie się wyższe od ciśnienia atmosferycznego, zawór jednokierunkowy, jak to widać na najniższym diagramie, ponownie otwiera się i zebrane powietrze zostaje wydmuchiwane, dopóki poziom w zbiorniku nie osiągnie położenia, przy którym zamyka się zawór kontro- lowany pływakiem. Ponieważ wówczas ustaje dopływ powietrza o ciśnieniu wyższym od atmosferycznego, również zawór jednokierunkowy ponownie zamyka się. Ciśnienie w zbiorniku nadal rośnie, aż do momentu, w którym osiągnięta zostanie równowaga pomiędzy cieczą wsysaną poprzez zawór dławiący 4 i cieczą odsysaną wskutek działania pompy 7,
179 445 5 przy czym ssanie przez zawór dławiący 4 trwa nieprzerwanie, dając w rezultacie łatwiejsze oddzielanie powietrza.
W rezultacie, po tym, jak zawór dławiący 4 zostanie ponownie zamknięty przez jed- nostkę sterującą 5, proces oddzielania jest nadal utrzymywany przez podciśnienie, które zostało ponownie stworzone. Dzięki temu zapewnione jest ciągłe, nieprzerwane oddzielanie powietrza od cieczy.
Otwieranie i zamykanie zaworu dławiącego 4 następuje cyklicznie. A zatem, jak stwierdzono doświadczalnie, doskonałe rezultaty odpowietrzania osiąga się, gdy zawór dławiący zamyka się i otwiera się na 15 sekund, naprzemiennie. Naturalnie możliwe jest zastosowanie innych wartości, takich jak na przykład 10 czy 30 sekund, a czas otwarcia niekoniecznie musi być taki sam jak czas zamknięcia. Wszystkie te parametry zależą prze- cież od własności elementów zastosowanych w urządzeniu do odpowietrzania.
Stosując urządzenie do odpowietrzania według wynalazku, można oddzielać powie- trze od cieczy w sposób wyjątkowo efektywny. Nie trzeba przy tym wyjaśniać, że w takiej sytuacji, nie ma potrzeby ciągłej pracy urządzenia i może ono być wyłączane. Aby utrzy- mać ciecz w stanie zasadniczo odpowietrzonym, wystarcza z reguły, przy normalnym funk- cjonowaniu układu cyrkulacji cieczy, włączać urządzenie co jakiś czas, na przykład co 24 godziny. Oczywiście możliwe jest stosowanie innych okresów włączania i wyłączania, w zależności od różnych czynników.
FIG. 1
FIG. 2
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.
Cena 2,00 zł.
