DE10002982A1 - Assembly to filter and degas water flows in an equalized pressure system has an external intermediate store at the inflow side into the vessel which has a filter layer and a vacuum environment - Google Patents

Abstract

For the filtration under vacuum of flow systems, with equalized pressure, a vacuum chamber (6) has a filter layer (7). The water flow is held in an external intermediate membrane store (14) at the inflow side of the closed vessel. The water to be treated is drawn by a suction pump (1) through the filter layer. A throttle sets the flow manually or automatically, to generate the vacuum. At the filter layer, all the gas and vapor bubbles which cannot pass through the filter permeability are held and gathered. At the end of the vacuum time, the pressure equalizing is restored to the operating pressure, and any gas is ejected by the overpressure through the exhaust (15). The disrupted solution equilibrium for the gases through the pressure drop, and also single and lightly-grouped water molecules, is further disrupted to give a stronger spontaneous gas ejection by physical forces acting on the filter layer e.g. mechanical oscillations or electrostatic pulses, or special filter layer characteristics by electrochemical and/or catalyst and/or tribochemical effects.

Description

Stand der TechnikState of the art

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.The degassing of water according to DE 197 04 298.8 is known as an extremely effective method. The disadvantage is that lack of possibility for simultaneous or final Filtration of the medium during or after completion of the vacuum pro zesses. In the absence of a filter matrix, steam and gas bubbles and other solids are not separated and, secondly, because of a suitable fil termatrix the other outgassing behavior can be changed. When treating water in hermetic circles, such as. B. Heaters or closed cooling water systems, or at the boiler preservation, it would be a great advantage if At the same time as the degassing, the water is also clearly filtered would and that of the water that was in during the vacuum period an intermediate storage is transported when passing through through the filter matrix, the gas and vapor bubbles, so to speak filters "so that they can climb into the exhaust area nen.

Lösungsolution

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.The object is achieved by the apparatus according to the invention solved that in the chamber in which the vacuum is generated Filter medium is introduced, through which the water must flow, before it comes out again.

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.At the same time, it can be placed above or above the filter medium one or more sieves or filter mats etc. positio to the vapor and gas bubbles above the filter to separate the layer.

Beschreibungdescription

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. 1a, 1b and 1c show a possible embodiment of such a filtration degassing apparatus. Fig. 1a shows the apparatus in the state "circulate water and filter", and Fig. 1b shows the apparatus in the state "pull vacuum, degas".

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. Fig. 1c shows a detail in the water area: transition into the filter layer and shows how the filter layer separates steam and gas bubbles from the water flowing down through the layer.

Darstellung Fig. 1aRepresentation Fig. 1a

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.A suitable for generating both positive and negative pressure pump or pump apparatus 1 takes a circuit 2 via the connection point 3 and Ven valve 4 water and presses this, flowing valve 5 , into the container 6 and further through the filter layer 7 , at the end the water collects in a nozzle 8 at the bottom, the tube 9 rises, the flow switch 10 and the check valve 11 flows through and at the connection point 12 clearly filtered flows back into the circuit 2 .

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. In the control box 13 there is a timer on which the length of the circulation time is set. At the beginning of the circulation period, the water previously stored in the membrane storage 14 could flow back into the container 7 and press the accumulated gases via the exhaust 15 and the check valve 16 to the atmosphere. The thick lines show the respective flow path of the water during the function shown in this and the following figures. The thin lines show the inactive strand.

Darstellung Fig. 1bRepresentation Fig. 1b

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.After the circulation time = filtration time = exchange time for the previously degassed water, the apparatus switches to the "pull vacuum" function. Now the pump 1 sucks the water through the filter layer 7 , the bottom nozzle 8 , the tube 9 , the flow switch 10 , the valve 17 and presses it through the valve 18 through the connection point 12 into the circuit 2 and further into the membrane accumulator 14 . Note: the membrane accumulator 14 is not part of this apparatus according to the invention, but must be present in every hermetic water system so that volume fluctuations can be absorbed. The storage bladder can be provided with a specific gas cushion or, at the highest point of the system, can be equipped with a flexible membrane that is open to the atmosphere.

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.After completion of the cycle shown in Fig. 1b, the cycle "circulation, filtration" starts as shown in Fig. 1a. The container 6 is again filled with water from the circuit 2 , and the pressure rises from vacuum to operating pressure, with all vapor bubbles spontaneously condensing. The gases accumulated on the container ceiling are pushed into the exhaust chamber 15 by the rising water and further by the check valve 16 to the free atmosphere. The gas is therefore emitted with overpressure and not only at normal pressure.

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. FIGS. 2a, 2b and 2c show a second embodiment of such a filtration degassing apparatus, in which the water drag even when vacuum is continuously sucked through the filter layer and the vacuum is interrupted only briefly for the purpose of Gasaustoßes. The possible installation of a sieve is also shown, both for separating the bubbles and for mechanically strengthening the gas expulsion in a vacuum.

Fig. 2a zeigt den Apparat im Zustand "Wasser umwälzen, Vakuum ziehen und filtrieren." Fig. 2a shows the apparatus in the state "circulate water, pull vacuum and filter."

Fig. 2b zeigt den Apparat im Zustand "Rückkehr zum Betriebs­ überdruck und Gasaustoß". Fig. 2b shows the apparatus in the state "return to operating pressure and gas emission".

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. Fig. 2c shows a detailed section in the water area: transition into the filter layer and shows how the vibrating screen 24 placed above the filter layer promotes the formation of bubbles 19 and their separation and how the bubble-free water flows through the filter layer 7 down to the collecting nozzle.

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.Instead of the mechanical vibrating screen 24 , other power sources for the forced expulsion of the steam and gas bubbles can be used, such as. B. those that work with high frequency vibrations and / or take advantage of electrochemical or catalytic effects.

Darstellung Fig. 2aRepresentation Fig. 2a

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.A pump 21 with a very strong suction power or the combination of a powerful pump + jet pump sucks water from the circuit 2 via the section 22 , automatic valve 23 , collecting nozzle 8 , filter layer 7 , vibrating screen 24 , section 25 , orifice 26 and connection point 27 . The orifice 26 reduces the volume flow on the suction side of the pump 21 so much that there is a strong negative pressure, as a result of which the pressure drops in the container 6 and the gases can escape from the liquid because the solubility equilibrium is undershot. In order to accelerate the gas release and to allow the desired vapor bubble formation (trailing steam to gas expel) to take place at the earliest possible time, there is a vibrating screen 24 above the filter layer 7 , which is connected to the vibrating drive 29 via the rod 28 .

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.The water sucked in by the pump 21 is conveyed back into the circuit 2 via the flow monitor 10 and the connection point 30 . Valve 32 is closed. The membrane expansion vessel 14 buffers pressure and volume fluctuations and provides the volume replacement for expelled gases. The pressure gauge 20 shows the respective pressure.

Darstellung Fig. 2bRepresentation Fig. 2b

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.Valve 23 is closed and has shut off route 22 . Valve 32 has opened and has opened the path 31 for the forced circulation of the circulatory system 2 from connection point 33 via the pump 21 , flow monitor 10 and connection point 30 . The check valve 34 prevents backflow from connection point 30 to connection point 33 , so that a circulation takes place in the system 2 even when the circulation pump (not shown) is switched off there. The pump 21 now has no effect on the degassing and filtration apparatus, so that water can flow into the vessel 6 via the connection point 27 , the orifice 26 , the section 25 and there the pressure builds up again to the level of the system pressure. All steam bubbles condense, and the expelled gases are pressed out of the puff collector 15 and the check valve 16 to the free atmosphere.

Erzielbare VorteileAchievable advantages

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. With the apparatuses according to the invention, hermetic currents systems such. B. heating or cooling circuits on machines and engines not only effectively degassed, but also at the same time can be clearly filtered with any fineness. The latter is an essential requirement for any effective water treatment development, whose goal is to stop corrosion processes and Remove sludge during operation without the circle running water must be replaced. Through the continuous Return fully degassed water to the circulatory system stem can gas depots, such as z. B. often in underfloor heating can be found and there z. B. a not yet curable Evil are to be completely removed, leaving such circuits become hydraulically controllable again. The same applies z. B. for Cooling circuits in complicated manufacturing tools, e.g. B. in the Manufacture of technical plastic parts.  

AnwendungenApplications

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. Commissioning and renovation of heating systems, cooling water and Climate cycles. Degassing of feed water in steam generators, especially rapid steam generators, for preservation of downtimes of steam boilers. Degassing of fire protection pipe systems (Sprinkler systems) and other applications.  

Liste der in Fig. 1a-c und 2a-c verwendeten BezugszahlenList of reference numerals used in Figures 1a-c and 2a-c

11

c (Detail) = c (detail) =

Fig.Fig.

1c
1c

11

Pumpe
pump

22

Kreislaufsystem
Circulatory system

33rd

Anschlußpunkt ansaugen
Suction connection point

44

aut. Ventil
aut. valve

55

aut. Ventil
aut. valve

66

Filter- und Vakuumbehälter
Filter and vacuum containers

77

Filterschicht
Filter layer

88th

Sammeldüse
Collecting nozzle

99

Steigrohr
Riser pipe

1010th

Strömungswächter
Flow switch

1111

Rückschlagventil
check valve

1212th

Anschlußpunkt Rückgabe
Return point of return

1313

Steuerung
control

1414

Membranspeicher
Membrane accumulator

1515

Auspuff-Sammler
Exhaust collector

1616

Rückschlagventil
check valve

1717th

aut. Ventil
aut. valve

1818th

aut. Ventil
aut. valve

1919th

Dampf und Gasblasen
Steam and gas bubbles

22

c(Detail) = c (detail) =

Fig.Fig.

2c
2c

2020th

Manometer
manometer

2121

Saugpumpe
Suction pump

2222

Strecke
route

2323

aut. Ventil
aut. valve

2424th

Sieb
scree

2525th

Strecke
route

2626

Blende
cover

2727

Anschlußpunkt saugen
Vacuum the connection point

2828

Stange
pole

2929

Schwingantrieb
Vibratory drive

3030th

Anschlußpunkt Rückgabe
Return point of return

3131

Strecke
route

3232

aut. Ventil
aut. valve

3333

Anschl. Punkt Leerlauf-Zirkulation
Conn. Point idle circulation

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.1. A method of filtering water when flowing through a vacuum chamber equipped with a filter layer, characterized in that the water which has flowed through is temporarily stored in an external compensation tank when the vessel is closed on the inlet side. 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.2. The method according to claim 1, characterized in that the water flowing through by means of a suction pump the filter layer is transported, for manufacturing of the vacuum on the inlet side one manually or automatically adjustable throttle that changes the flow rate is. 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. 3. Process according to claims 1 and 2, characterized in that all gas and vapor bubbles larger using a filter layer than the permeability of the layer this doesn't happen can and collect about it.   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.4. The method according to claims 1, 2, 3, characterized in that after the end of the vacuum time the pressure equalization at Operating pressure is restored, in a row whose the expelled gases with overpressure over the off puff be expelled. 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.5. The method according to claims 1, 2 and 3, characterized in that by means of special acting on the filter layer physical forces, such as mechanical vibrations or elec trostatic impulses or special layer properties by means of electrochemical and / or catalytic and / or tribochemical effects already through the pressure drop disturbed solution balance for gases (and also for simp and small grouped water molecules) even further can be disturbed so that the gas and steam spon tan is reinforced.