DE10002982A1 - Verfahren zur Filtration unter Vakuum in druckausgeglichenen Strömungssystemen - Google Patents
Verfahren zur Filtration unter Vakuum in druckausgeglichenen StrömungssystemenInfo
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- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0031—Degasification of liquids by filtration
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Abstract
Verfahren und Apparatur zum Entgasen und Filtern sowie Abstreifen der gebildeten Dampf- und Gasblasen vor dem Eintritt in das Filter von Flüssigkeiten, namentlich Wasser.
Description
Bekannt ist das Entgasen von Wasser nach DE 197 04 298.8 als
eine überaus wirkungsvolle Methode. Nachteilig daran ist die
mangelnde Möglichkeit zur gleichzeitigen bzw. abschließenden
Filtration des Mediums während bzw. nach Abschluß des Vakuumpro
zesses. Auch können mangels einer Filtermatrix erstens Dampf-
und Gasblasen sowie sonstige Feststoffe nicht abgeschieden wer
den, und zweitens kann wegen einer für den Zweck geeigneten Fil
termatrix das sonstige Ausgasungsverhalten verändert werden.
Bei der Behandlung von Wasser in hermetischen Kreisen, wie z. B.
Heizungen oder geschlossenen Kühlwassersystemen, oder auch bei
der Dampfkesselkonservierung, wäre es ein großer Vorteil, wenn
gleichzeitig mit der Entgasung das Wasser auch klar filtriert
würde und daß von dem Wasser, das während der Vakuumzeit in
einen Zwischenspeicher transportiert wird, beim Durchtritt
durch die Filtermatrix die Gas- und Dampfblasen sozusagen "abge
filtert" werden, so daß sie in den Auspuffraum aufsteigen kön
nen.
Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Apparatur dadurch
gelöst, daß in die Kammer, in der das Vakuum erzeugt wird, ein
Filtermedium eingebracht wird, durch das das Wasser fließen muß,
bevor es wieder austritt.
Gleichzeitig kann oberhalb des Filtermediums oder gar anstelle
davon ein oder mehrere Siebe oder Filtermatten etc. positio
niert werden, um die Dampf- und Gasblasen oberhalb der Filter
schicht abzutrennen.
Fig. 1a, 1b und 1c zeigen eine mögliche Ausführung einer solchen
Filtrations-Entgasungsapparatur. Fig. 1a zeigt den Apparat
im Zustand "Wasser umwälzen und filtrieren", und Fig. 1b
zeigt den Apparat im Zustand "Vakuum ziehen, Entgasen".
Fig. 1c zeigt einen Detailausschnitt im Bereich Wasser: Über
gang in die Filterschicht und stellt dar, wie die Filter
schicht Dampf- und Gasblasen aus dem nach unten durch die
Schicht strömenden Wassers abtrennt.
Eine zur Erzeugung von sowohl Überdruck
als auch Unterdruck geeignete Pumpe bzw. Pumpenapparatur 1
entnimmt einem Kreislauf 2 über den Anschlußpunkt 3 und Ven
til 4 Wasser und drückt dieses, durchfließend Ventil 5, in
den Behälter 6 und weiter durch die Filterschicht 7, an deren
Ende das Wasser sich in einer Düse 8 am Boden sammelt, das
Rohr 9 hochsteigt, den Strömungswächter 10 und das Rück
schlagventil 11 durchfließt und am Anschlußpunkt 12 klar
gefiltert wieder in den Kreislauf 2 zurückfließt.
In dem Steuerkasten 13 befindet sich eine Zeituhr, auf der
die Länge der Umwälzzeit eingestellt wird. Zu Beginn der
Umwälzzeit konnte das vorher in dem Membranspeicher 14 zwi
schengelagerte Wasser in den Behälter 7 zurückfließen und
die angesammelten Gase über den Auspuff 15 und das Rück
schlagventil 16 an die Atmosphäre drücken. Die dick gezeich
neten Linien zeigen in dieser und den folgenden Figuren den
jeweiligen Fließweg des Wassers während der dargestellten
Funktion. Die dünn gezeichneten Linien zeigen den jeweils
inaktiven Strang.
Nach Ablauf der Umwälzzeit = Filtrations
zeit = Austauschzeit für das vorher entgaste Wasser schaltet
die Apparatur auf die Funktion "Vakuum ziehen". Jetzt saugt
die Pumpe 1 das Wasser durch die Filterschicht 7, die Boden
düse 8, das Rohr 9, den Strömungswächter 10, das Ventil 17
und drückt es durch das Ventil 18 über den Anschlußpunkt 12
in den Kreislauf 2 und weiter in den Membranspeicher 14.
Anmerkung: der Membranspeicher 14 ist nicht Teil dieser
erfindungsgemäßen Apparatur, sondern muß in jedem hermeti
schen Wassersystem vorhanden sein, damit Volumensschwankun
gen aufgefangen werden können. Die Speicherblase kann mit
einem bestimmten Gaspolster versehen sein, oder, am höchsten
Punkt der Anlage montiert, mit einer flexiblen, zur Atmo
sphäre offenen Membrane ausgestattet sein.
Nach Abschluß des in Fig. 1b dargestellten Zyklus startet
wieder der Zyklus "Umwälzen, Filtrieren" wie in Fig. 1a dar
gestellt. Der Behälter 6 wird wieder mit Wasser aus dem
Kreislauf 2 befüllt, und der Druck steigt von Vakuum auf
Betriebs-Überdruck, wobei alle Dampfblasen spontan konden
sieren. Die an der Behälterdecke angesammelten Gase werden
durch das aufsteigende Wasser in die Auspuffkammer 15 und
weiter durch das Rückschlagventil 16 an die freie Atmosphäre
gedrückt. Der Gasausstoß erfolgt demnach mit Überdruck und
nicht lediglich bei Normaldruck.
Fig. 2a, 2b und 2c zeigen eine zweite Ausführung einer solchen
Filtrations-Entgasungsapparatur, in der das Wasser auch
beim Vakuum ziehen kontinuierlich durch die Filterschicht
gesogen und das Vakuum nur zum Zweck des Gasaustoßes kurz
zeitig unterbrochen wird. Dargestellt wird auch der mögliche
Einbau eines Siebes sowohl zur Blasenabtrennung, als auch
zur mechanischen Verstärkung des Gasaustriebes im Vakuum.
Fig. 2a zeigt den Apparat im Zustand "Wasser umwälzen, Vakuum
ziehen und filtrieren."
Fig. 2b zeigt den Apparat im Zustand "Rückkehr zum Betriebs
überdruck und Gasaustoß".
Fig. 2c zeigt einen Detailauschnitt im Bereich Wasser: Über
gang in die Filterschicht und stellt dar, wie das oberhalb
der Filterschicht plazierte Schwingsieb 24 die Blasenbildung
19 und deren Abtrennung fördert und wie das blasenfreie Was
ser durch die Filterschicht 7 nach unten zur Sammeldüse
strömt.
Anstelle des mechanischen Schwingsiebes 24 können auch
andere Kraftquellen zum forcierten Austrieb der Dampf- und
Gasblasen verwendet werden, wie z. B. solche, die mit hoch
frequenten Schwingungen arbeiten und/oder elektrochemische
Effekte oder katalytische Effekte ausnutzen.
Eine Pumpe 21 mit sehr starker Saugkraft
oder die Kombination aus einer förderstarken Pumpe + Strahl
pumpe saugt über die Strecke 22, aut. Ventil 23, Sammeldüse
8, Filterschicht 7, Schwingsieb 24, Strecke 25, Blende 26
und Anschlußpunkt 27 Wasser aus dem Kreislauf 2. Die Blende
26 reduziert den Volumenstrom auf der Saugseite der Pumpe 21
so weit, daß dort ein starker Unterdruck entsteht, in dessen
Folge im Behälter 6 der Druck fällt und die Gase wegen
Unterschreiten des Löslichkeitsgleichgewichts aus der Flüs
sigkeit austreten können. Um den Gasautritt zu beschleunigen
und um die erwünschte Dampfblasenbildung (Schleppdampf zum
Gasaustrieb) zum frühest möglichen Zeitpunkt stattfinden zu
lassen, befindet sich oberhalb der Filterschicht 7 ein
Schwingsieb 24, das über die Stange 28 mit dem Schwingantrieb
29 verbunden ist.
Das von der Pumpe 21 angesaugte Wasser wird über den Strö
mungswächter 10 und den Anschlußpunkt 30 zurück in den
Kreislauf 2 befördert. Ventil 32 ist dabei verschlossen.
Das Membran-Ausdehnungsgefäß 14 puffert Druck- und Volumens
schwankungen ab und liefert den Volumensersatz für ausge
triebene Gase. Das Manometer 20 zeigt den jeweiligen Druck.
Ventil 23 ist geschlossen und hat die
Strecke 22 abgesperrt. Ventil 32 hat geöffnet und hat die
Strecke 31 zur Zwangsumwälzung des Kreislaufsystems 2 von
Anschlußpunkt 33 über die Pumpe 21, Strömungswächter 10 und
Anschlußpunkt 30 freigegeben. Die Rückschlagklappe 34 verhindert
ein Rückströmen von Anschlußpunkt 30 nach
Anschlußpunkt 33, so daß im System 2 auch dann eine Umwäl
zung stattfindet, wenn dort die Zirkulationspumpe (ohne
Abbildung) abgeschaltet ist. Die Pumpe 21 hat jetzt keine
Wirkung auf die Entgasungs- und Filtrationsapparatur, so daß
über den Anschlußpunkt 27, die Blende 26, die Strecke 25
Wasser in das Gefäß 6 strömen kann und dort den Druck wieder
auf die Höhe des Systemdrucks aufbaut. Alle Dampfblasen kon
densieren, und die ausgetriebenen Gase werden über den Aus
puffsammler 15 und das Rückschlagventil 16 hinaus an die
freie Atmosphäre gedrückt.
Mit den erfindungsgemäßen Apparaturen können hermetische Strö
mungssysteme, wie z. B. Heizungs- oder Kühlkreisläufe an Maschinen
und Motoren nicht nur wirksam entgast, sondern gleichzeitig auch
mit beliebiger Feinheit klar gefiltert werden. Letzteres ist
eine unabdingbare Voraussetzung für jede wirksame Wasserbehand
lung, deren Ziel es ist, Korrosionsprozesse zu stoppen und
Schlämme während des Betriebs zu entfernen, ohne daß das Kreis
laufwasser ausgetauscht werden muß. Durch das kontinuierliche
Rückgeben von vollständig entgastem Wasser in das Kreislaufsy
stem können Gasdepots, wie sie z. B. in Fußbodenheizungen häufig
anzutreffen sind und die dort z. B. ein noch nicht kurierbares
Übel sind, vollständig entfernt werden, so daß solche Kreisläufe
hydraulisch wieder beherrschbar werden. Gleiches gilt z. B. für
Kühlkreise in komplizierten Fertigungswerkzeugen, z. B. in der
Herstellung von technischen Kunststoffteilen.
Inbetriebnahme und Sanierung von Heizungsanlagen, Kühlwasser- und
Klimakreisläufen. Entgasung von Speisewasser in Dampferzeugern,
insbesondere Schnelldampferzeugern, zur Stillstandskonservierung
von Dampfkesseln. Entgasung von Feuerschutz-Rohrsystemen
(Sprinkleranlagen) und andere Anwendungen.
1
c (Detail) =
Fig.
1c
1
Pumpe
2
Kreislaufsystem
3
Anschlußpunkt ansaugen
4
aut. Ventil
5
aut. Ventil
6
Filter- und Vakuumbehälter
7
Filterschicht
8
Sammeldüse
9
Steigrohr
10
Strömungswächter
11
Rückschlagventil
12
Anschlußpunkt Rückgabe
13
Steuerung
14
Membranspeicher
15
Auspuff-Sammler
16
Rückschlagventil
17
aut. Ventil
18
aut. Ventil
19
Dampf und Gasblasen
2
c(Detail) =
Fig.
2c
20
Manometer
21
Saugpumpe
22
Strecke
23
aut. Ventil
24
Sieb
25
Strecke
26
Blende
27
Anschlußpunkt saugen
28
Stange
29
Schwingantrieb
30
Anschlußpunkt Rückgabe
31
Strecke
32
aut. Ventil
33
Anschl. Punkt Leerlauf-Zirkulation
Claims (5)
1. Verfahren zum Filtern von Wasser beim Durchströmen einer mit
einer Filterschicht ausgerüsteten Vakuumkammer, gekennzeich
net dadurch, daß das durchgeströmte Wasser bei auf der
Zulaufseite geschlossenem Gefäß in einem externen Aus
gleichsgefäß zwischengespeichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
durchströmende Wasser mittels einer saugenden Pumpe durch
die Filterschicht transportiert wird, wobei zur Herstellung
des Vakuums in der Zulaufseite eine manuell oder automatisch
einstellbare, den Durchfluß verändernde Drossel eingebaut
ist.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
mittels einer Filterschicht alle Gas- und Dampfblasen größer
als die Durchlässigkeit der Schicht diese nicht passieren
können und sich darüber sammeln.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß
nach Beendigung der Vakuumzeit der Druckausgleich zum
Betriebsüberdruck wiederhergestellt wird, und das in Folge
dessen die ausgetriebenen Gase mit Überdruck über den Aus
puff ausgestoßen werden.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß mittels auf die Filterschicht einwirkender besonderer
physikalischer Kräfte, wie mechanisches Schwingen oder elek
trostatischer Impulse oder besonderer Schicht-Eigenschaften
mittels elektrochemischer und/oder katalytischer und/oder
tribochemischer Effekte das durch den Druckabfall bereits
gestörte Lösungsgleichgewicht für Gase (und auch für einfa
che und gering gruppierte Wassermoleküle) noch weiter
gestört werden kann, so daß der Gas- und Dampfaustrieb spon
tan verstärkt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000102982 DE10002982A1 (de) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Verfahren zur Filtration unter Vakuum in druckausgeglichenen Strömungssystemen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000102982 DE10002982A1 (de) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Verfahren zur Filtration unter Vakuum in druckausgeglichenen Strömungssystemen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10002982A1 true DE10002982A1 (de) | 2001-08-02 |
Family
ID=7628593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000102982 Withdrawn DE10002982A1 (de) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Verfahren zur Filtration unter Vakuum in druckausgeglichenen Strömungssystemen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10002982A1 (de) |
Cited By (2)
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- 2000-01-24 DE DE2000102982 patent/DE10002982A1/de not_active Withdrawn
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Non-Patent Citations (2)
Title |
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Legal Events
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8130 | Withdrawal | ||
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