DE19715823A1 - Prüfanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfanlage zum Prüfen von Wasserbehandlungsgeräten, insbesondere zum Prüfen von physikalischen Wasserbehandlungsgeräten und dabei speziell zum Prüfen der Wirksamkeit solcher Geräte, die eine Kalkablagerung oder Steinbildung in Wasserversorgungssystemen usw. verhindern sollen.

Prüfanlagen dieser Art sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Allen bekannten Anlagen ist jedoch gemeinsam, daß mit ihnen Untersuchungen insbesondere auch der Wirksamkeit von Wasserbehandlungsgeräten nicht mit einer ausreichend hohen Präzision möglich sind. Die Gründe hierfür liegen u. a. in ungeeigneten Versuchsbedingungen, in zu langen Meßzeiten, in der hohen Anfälligkeit bezüglich äußerer Störeinflüsse und in den hierdurch bedingten enormen Streuungen der Meßergebnisse.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prüfanlage aufzuzeigen, mit der Prüfungen in verbesserter Qualität und mit geringerem Zeitaufwand durchgeführt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Prüfanlage entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Mit der erfindungsgemäßen Prüfanlage können Untersuchungen mit wesentlich verbesserter Qualität durchgeführt werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Funktions- und Blockdarstellung eine Test- und Meßeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt einen für die beiden Teststrecken der Anlage gemeinsamen Vielfach-Rohr-Wärmetauscher;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher der Fig. 2;

Fig. 4 in einer Darstellung wie Fig. 2 eine weitere mögliche Ausführung des Wärmetauschers.

Die in der Fig. 1 dargestellte Prüfanlage dient zum Testen von Geräten zur Wasserbehandlung, insbesondere auch zur physikalischen Wasserbehandlung und dabei speziell zum Prüfen solcher Geräte, die eine Steinbildung in wasserführenden Systemen und dabei insbesondere auch in Boilern zur Warmwasserbereitung verhindern sollen.

Die Prüfanlage umfaßt mindestens zwei Prüfstrecken 1 und 2, die in der nachfolgend nach näher beschriebenen Weise jeweils identisch ausgebildet sind und von denen die Prüfstrecke 1 so ausgeführt ist, daß diese Prüfstrecke entweder ohne ein Gerät oder aber mit einem ausgeschalteten Gerät 3 (Dummy) betrieben werden kann, während in der Prüfstrecke 2 sich in das zu testende Gerät 3 befindet.

Die beiden Prüfstrecken 1 und 2 sind an einem gemeinsamen Wasseranschluß 4 angeschlossen, der in Strömungsrichtung des Wassers einen Druckminderer 5 und auf diesen folgend ein Magnetventil 6 aufweist, an dessen Ausgang die beiden Prüfstrecken 1 und 2 angeschlossen sind. Letztere umfassen folgende Elemente, die in der nachstehenden Reihenfolge in Strömungsrichtung des Wassers durch die Prüfstrecken aufeinander folgen:
Wasseruhr 7;
Absperrhahn bzw. Kugelhahn 8;
Durchflußmesser 9;
Dummy 2 bzw. zu testendes Gerät 3;
Absperr- bzw. Kugelhahn 10;
Durchflußmesser 11;
Verteilerzylinder 12.

Zwischen dem Auslaß des jeweiligen Durchlaßmessers 9 und dem Einlaß des jeweiligen Absperrhahnes 10 befindet sich derjenige Teil der jeweiligen Prüfstrecke 1 bzw. 2, in den das nicht eingeschaltete Gerät 3 oder aber ein dieses Gerät vollständig ersetzendes Rohrstück bzw. das zu testende Gerät 3 eingebaut werden können.

Jeder Verteilerzylinder 12 besitzt eine Vielzahl von Ausgängen 13, von denen jeder mit einem Wärmetauscherrohr eines eine Vielzahl solcher Rohre 14 aufweisenden Wärmetauschers 15 verbunden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind insgesamt dreißig Wärmetauscherrohre 14 vorgesehen. Der Wärmetauscher 15 besitzt ein zylinderförmiges Gehäuse, welches beispielsweise eine Höhe von etwa 1000 mm und einen Durchmesser von etwa 290 mm aufweist. Die Wärmetauscherrohre 14 sind parallel zur Achse des zylinderförmigen Gehäuses durch den unteren und oberen, geschlossenen Boden dieses Gehäuses dicht hindurchgeführt und entlang der Innenfläche des Zylindermantels gleichmäßig verteilt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Wärmetauscherrohre 14 jeweils nahtlose Kupferrohre mit einem Außendurchmesser von etwa 8 mm und einem Innendurchmesser von etwa 6 mm. Die Wärmetauscherrohre 14 besitzen jeweils den gleichen Achsabstand von der Zylinderachse des Gehäuses 16. Der Achsabstand zwischen zwei benachbarten Wärmetauscherrohren 14 beträgt etwa 20 mm.

Mit den Verteilerzylindern 12 wird eine gleichmäßige Verteilung des die jeweilige Prüfstrecke 1 bzw. 2 durchströmenden Testwassers auf die Ausgänge 13 erreicht.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Wärmetauscherrohre 14 mit diesen Ausgängen 13 so verbunden, daß benachbarte Wärmetauscherrohre 14 jeweils mit unterschiedlichen Prüfstrecken 1 bzw. 2 verbunden sind und die Wärmetauscherrohre 14 des mit seinem Zylinderachse in vertikaler Richtung angeordneten Wärmetauschers 15 von unten nach oben durchströmt werden. An der Oberseite des Gehäuses 16 bzw. an den dort aus diesem Gehäuse vorstehenden Enden sind die Wärmetauscherrohre 14 jeweils mit einem U-Rohr oder Krümmer 17 aus Kupfer versehen, über welchen das austretende Testwasser in einem gemeinsamen Abfluß 18 geleitet wird. Sämtliche Wärmetauscherrohre 14 einschließlich der zugehörigen Krümmer 17 sind jeweils identisch derart ausgeführt, daß sämtliche Wärmetauscherrohre 14 gleiche Strömungseigenschaften, insbesondere auch den gleichen Strömungswiderstand besitzen.

Der nach außen hin geschlossene Innenraum 19 des Gehäuses 16 weist unten am Zylinderboden einen Einlaß 20 und oben am Zylinderboden einen Auslaß 21 auf. Beide sind achsgleich mit der Zylinderachse angeordnet und dienen zum Zuführen bzw. Abführen eines Heizmediums, nämlich von Heiz-Wasser, welches dem Innenraum 19 ebenfalls von unten nach oben durchströmt. Um zu vermeiden, daß sich der Heiz-Wasser-Strom nicht nur in der Mitte des Gehäuses 16 ausbildet, ist am oberen Auslaß 21 eine Prall- oder Verteilerplatte vorgesehen. Ansonsten ist bei dieser Ausführung im Innenraum 19 auch Umlenk- oder Verteilerplatten usw. bewußt verzichtet, um für sämtliche Wärmetauscherrohre 14 eine möglichst gleiche Umströmung durch das Heiz-Wasser zu erreichen. Am oberen Zylinderboden befindet sich noch ein Entlüftungshahn 22.

Im Wasseranschluß 4 kann nötigenfalls auch noch ein Wasserfilter 23 vorgesehen sein, welches z. B. eine Maschenweite von 100 bis 130 µm aufweist.

Für die zeitliche Steuerung der Fließverhältnisse (Durchfluß oder Stagnation) dient das Magnetventil 6, welches durch eine Zeituhr 24 oder aber durch eine zentrale Steuer- und Regelungseinrichtung der Prüfanlage so gesteuert wird, daß bezüglich des Wasserflusses und der Unterbrechung dieses Wasserflusses (Stagnation) die Bedingungen einer typischen Hausinstallation simuliert werden. Grundsätzlich besteht bei der Prüfanlage aber auch die Möglichkeit, das Magnetventil 6 zu entfernen und durch ein hydraulisches Ventil oder durch ein Rohrstück zu ersetzen, sofern ein eventueller Einfluß durch eine magnetische Wirkung des Ventils auf das Versuchsergebnis ausgeschlossen werden soll.

Durch die Hähne 8 wird der Volumenstrom in den Prüfstrecken 1 und 2 auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise auf 6 l/min eingestellt. Zur Kontrolle bzw. Überwachung und Steuerung der geflossenen Wassermenge dienen die Wasseruhren 7 und die Durchflußmesser 9.

Eine Besonderheit besteht auch darin, daß am Eingang des jeweiligen Absperr- oder Kugelhahnes 10 eine abzweigende Leitung 25 vorgesehen ist in die jeweils ein Druck haltendes Ventil 26 eingebaut ist. Diese Druckhalteventile 26 sind so eingestellt, daß eine vorgegebene Menge an Testwasser über die jeweilige Leitung 25 abfließt. Mit Hilfe der Durchflußmesser 9 und 11 können die Druckhalteventile 26 so eingestellt werden, daß auch bezüglich dieser über die Leitung 25 abfließenden Wassermengen in beiden Prüfstrecken 1 und 2 gleiche Verhältnisse vorliegen. Mit der über die Leitungen 25 abfließenden Wassermenge wird simuliert bzw. dem Umstand Rechnung getragen, daß in einer typischen Hausinstallation auch ein gewisser Teil des Wassers so verbraucht und nicht dem Gerät zur Erzeugung von Warmwasser zugeführt wird.

Der Volumenstrom des über die Verteilerzylinder 12 dem Wärmetauscher 15 zugeführten Testwassers wird beispielsweise über die Hähne 10 so eingestellt, daß bei einer Temperatur des dem Einlaß 20 des Wärmetauschers 15 zugeführten Heizwassers von etwa 80 bis 90°C das Testwasser in den Wärmetauscherrohren 14 auf wenigstens 70°C erwärmt wird, so daß tatsächlich auch eine meßbare Steinbildung bzw. Bildung von Kalkstein in den Wärmetauscherrohren 14 stattfindet. Der an den jeweiligen Verteilerzylinder 12 fließende Volumenstrom wird etwa auf 1,3 l/min eingestellt.

Die einzelnen Wärmetauscherrohre 14 sind im Gehäuse des Wärmetauschers 15 herausnehmbar gehalten und mit den Anschlüssen 13 der Verteilerzylinder 12 trennbar verbunden, so daß nach Abschluß eines Tests die einzelnen Wärmetauscherrohre 14 bezüglich der jeweiligen Stein- oder Kalkablagerungen überprüft werden können, und zwar beispielsweise dadurch, daß die Rohre vor dem Test und nach dem Test jeweils im trockenem Zustand gewogen werden, nach dem Test der Zustand der Innenflächen der Wärmetauscherrohre 15 optisch beurteilt wird usw.

Die Besonderheiten der beschriebenen Prüfanlage bestehen zum einen darin, daß der Volumenstrom der beiden Prüfstrecken 1 und 2 in eine Vielzahl von gleichen Teilströmen, nämlich bei der dargestellten Ausführungsform in fünfzehn gleiche Teilströme aufgesplittet wird, die dann jeweils durch getrennte Wärmetauscherrohre 14 geleitet werden. Hierdurch werden statistische Schwankungen ausgeglichen und die Meßgenauigkeit erhöht.

Eine weitere Besonderheit besteht auch darin, daß die Wärmetauscherrohre beider Prüfstrecken Bestandteil eines gemeinsamen Wärmetauschers 15 sind, bei denen die den Prüfstrecken 1 und 2 zugeordneten Wärmetauscherrohre 14 jeweils abwechseln.

Zur Steuerung der Temperatur des Heizwassers dient beispielsweise der am Einlaß 20 vorgesehene Temperatursensor 27. Das Gehäuse 16 ist ebenfalls aus Kupfer hergestellt.

Die Fig. 4 zeigt in vereinfachter Schnittdarstellung als weitere mögliche Ausführungsform einen Wärmetauscher 15a, der sich vom Wärmetauscher 15 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß im Innenraum des beispielsweise aus Edelstahl gefertigten Gehäuses 16a ein Leit-Körper 28 vorgesehen ist, der im wesentlichen als achsgleich mit der Achse des Gehäuse 16a angeordneter und beidendig kegelförmig ausgebildeter Zylinder ausgeführt ist und dafür sorgt, daß der Heizwasserstrom auf den Teil des Innenraumes des Gehäuses 16a konzentriert ist, in welchem sich die Wärmetauscherrohre 14 erstrecken, und die Wärmetauscherohre möglichst gleichmäßig von dem Heizwasserstrom umströmt werden.

Mit 29 sind in der Fig. 4 noch Ventile bezeichnet, von denen jeweils eines am Auslaß jedes Wärmetauscherrohres 14 vorgesehen ist und mit denen der Volumenstrom durch die Wärmetauscherrohre individuell einstellbar ist.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Wärmetauscherrohre 14 beispielsweise bei der in der Fig. 4 wiedergegebenen Ausführungsformen fest im Gehäuse 16a vorzusehen. Die Prüfung erfolgt dann beispielsweise durch Herauslösen der Kalkablagerungen mittels einer geeigneten Säure und nachfolgender analytischer Detektierung des Kalkgehaltes.

Bezugszeichenliste

1, 2 Prüfstrecke
3, 3′ Gerät
4 Wasseranschluß
5 Druckminderer
6 Magnetventil
7 Wasseruhr
8 Hahn
9 Durchflußmesser
10 Hahn
11 Durchflußmesser
12 Verteilerzylinder
13 Ausgang
14 Wärmetauscherrohr
15, 15a Wärmetauscher
16, 16a Wärmetauschergehäuse
17 Krümmer
18 Abfluß
19 Innenraum
20 Einlaß
21 Auslaß
22 Entlüftungsventil
23 Filter
24 Zeituhr
25 Leitung
26 Druckhaltungsventil
27 Temperatursensor
28 Leitkörper
29 Ventil

Claims (9)

1. Prüfanlage zum Prüfen von Geräten (3) für die Wasserbehandlung, insbesondere zum Prüfen von Geräten für die Verhinderung von Kalkablagerungen in Wasserversorgungsgeräten, mit wenigstens zwei an einem gemeinsamen Anschluß (4) für Testwasser angeschlossenen und jeweils identisch aufgebauten Prüfstrecken (1, 2), von denen eine erste zum Einbau des zu testenden Gerätes (3) und eine zweite als Vergleichs-Prüfstrecke dient, dadurch gekennzeichnet, daß jede Prüfstrecke (1, 2) über einen eigenen Verteiler (12) an eine Vielzahl von Wärmetauscherrohren (14) angeschlossen ist, die Bestandteil eines für die wenigstens zwei Prüfstrecken (1, 2) gemeinsamen Wärmetauschers (15, 15a) ist, in welchem die Wärmetauscherrohre (14) bzw. das diese durchströmende Testwasser erhitzt wird.

2. Prüfanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre (14) gleichmäßig in einem Gehäuse (16, 16a) des Wärmetauschers (15, 15a) verteilt sind.

3. Prüfanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Wärmetauscher (15, 15a) jeweils einem Wärmetauscherrohr (14) einer Prüfstrecke (1) ein Wärmetauscherrohr (14) der anderen Prüfstrecke (2) benachbart ist.

4. Prüfanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (15, 15a) ein zylinderförmiges Gehäuse (16, 16a) aufweist, und daß die Wärmetauscherrohre (14) parallel zur Zylinderachse des Gehäuses durch dieses hindurchgeführt und gleichsinnig um die Zylinderachse des Gehäuses verteilt sind.

5. Prüfanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wärmetauscherrohr (14) ein Ventil (29) aufweist, mit dem der Volumenstrom regulierbar ist.

6. Prüfanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16, 16a) des Wärmetauschers (15, 15a) durch eine Heizeinrichtung, beispielsweise eine elektrische Heizeinrichtung beheizbar ist.

7. Prüfanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16, 16a) des Wärmetauschers (15, 15a) durch eine externe Heizeinrichtung indirekt mittels eines Wärme transportierenden Mediums beheizbar ist.

8. Prüfanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Gehäuses (16, 16a) durch ein Wärme transportierendes Medium, beispielsweise durch heißes Heiz-Wasser oder heiße Luft durchströmbar ist.

9. Prüfanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der zur Aufnahme des Prüflings (3) dienenden Prüfstrecke (2) in Strömungsrichtung des Testwassers auf diesen Prüfling folgend eine Leitung (25) zum Ableiten einer vorgegebenen Menge an Testwasser vorgesehen ist, und daß die Vergleichs-Prüfstrecke (1) an gleicher Stelle ebenfalls eine solche Ableitung (25) aufweist.