DE3904963A1 - Entluefter fuer eine gase enthaltende fluessigkeit - Google Patents
Entluefter fuer eine gase enthaltende fluessigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Entlüfter für eine Gase enthal
tende Flüssigkeit, insbesondere mit Luft belastetes Rück
lauföl aus einem Ölbrenner, nach dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1.
Bei derartigen aus der Praxis bekannten Entlüftern besitzen
die beiden übereinander liegenden Schwimmer ein jeweils
gleiches spezifisches Gewicht. Darüber hinaus liegt der obe
re Schwimmer zunächst mit seinem vollen Gewicht auf dem
unteren Schwimmer auf.
Solche Entlüfter haben bei in der Entlüftungskammer stark
schäumenden Flüssigkeiten, wie dies insbesondere bei mit
Luft vermischtem Rücklauföl von Ölbrennern der Fall sein
kann, den Nachteil, das Entlüftungsventil nicht immer so
rechtzeitig und sicher schließen zu können, daß aus diesem
keine Flüssigkeit austreten kann.
Hier Abhilfe zu schaffen, ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung.
Gelöst wird diese Aufgabe in erster Linie durch eine Ausfüh
rung der Schwimmer nach dem kennzeichnenden Merkmal des An
spruchs 1.
Durch diese Lösung ist sichergestellt, daß der obere Schwim
mer aufgrund seines gegenüber dem unteren Schwimmer wesent
lich geringeren spezifischen Gewichtes auch dann, wenn aus
schließlich Flüssigkeitsschaum an ihn gelangt, sicher auf
steigt. Dies ist in bestimmten kritischen Fällen nur mög
lich, wenn der obere Schwimmer tatsächlich spezifisch leich
ter als der untere ist. Eine Ausführung beider Schwimmer mit
einem solchen niedrigen spezifischen Gewicht, daß ein
Aufschwimmen auch bei ausschließlicher Kontaktierung mit
leichtem Flüssigkeitsschaum stets sicher gewährleistet ist,
würde dazu führen, daß der untere Schwimmer das
Flüssigkeitsabflußventil auch dann öffnet, wenn sich in der
Entlüftungskammer im wesentlichen nur Schaum befindet. Denn
der im Stand der Technik zunächst auf dem unteren Schwimmer
aufliegende obere Schwimmer erhöht das Gewicht des unteren
Schwimmers nur so lange, bis er selbst aufzuschwimmen be
ginnt. Dadurch würde bei spezifisch gleichem Gewicht beider
Schwimmer der untere Schwimmer, wenn er bei aufschwimmendem
oberen Schwimmer von dessen Gewicht befreit wäre, immer mit
aufschwimmen, wodurch es unmöglich wäre, bei einer im
wesentlichen nur mit Schaum gefüllten Entlüftungkammer
gleichzeitig zu entlüften und den Flüssigkeitsabfluß ge
schlossen zu halten. Bei an dem Flüssigkeitsabfluß anstehen
dem Schaum soll das Abflußventil jedoch verschlossen blei
ben, damit kein Schaum abfließen kann. Denn dieser soll
wegen seines Gasgehaltes nicht dem aus dem Entlüfter
abfließenden Flüssigkeitsstrom beigemischt werden.
Der erfindungsgemäße Entlüfter läßt sich durch ein größeres
spezifisches Gewicht des unteren Schwimmers gegenüber dem
oberen dagegen recht einfach und sicher so ausgestalten, daß
sich bei überwiegend vorhandenem Schaumanteil in der Entlüf
tungskammer nur der obere Schwimmer zum Verschließen des
Entlüftungsventiles anhebt, während der untere Schwimmer den
Abfluß verschlossen hält, bis eine ausreichend entgaste
Flüssigkeit den spezifisch schwereren unteren Schwimmer an
heben läßt.
Als Material für einen oberen Schwimmer mit möglichst gerin
gem spezifischen Gewicht eignet sich insbesondere ein ge
schäumter Kunststoff, der vorteilhafterweise mit einer
dünnen geschlossenen Oberflächenhaut überzogen ist. Eine
solche Oberflächenhaut läßt sich relativ einfach aus gegen
über der Flüssigkeit bzw. dem Flüssigkeit-Gas-Gemisch che
misch resistentem Material herstellen, was beispielsweise
bei einem Einsatz für Öl eines Ölbrenners wichtig ist.
Von den möglichen Kunststoffschäumen hat sich Polyurethanschaum
(geschlossenporiger Schaum) mit einem spezifischen Gewicht von
maximal 50 g/l als besonders wirksam erwiesen.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung liegt
der obere Schwimmer bei nicht angehobenem unteren Schwimmer
auf jenem nicht auf. Er befindet sich vielmehr in Abstand zu
diesem. Dadurch ist es möglich, den unteren Schwimmer um das
Maß des Abstandes zwischen den beiden Schwimmern anzuheben,
ohne dabei den Verschlußkörper des Entlastungsventiles
bereits über einen Teil des Verschließweges bewegen zu
müssen. Geschlossen soll das Entlüftungsventil nämlich erst
ab Überschreiten einer bestimmten im normalen Betrieb nicht
zu erwartenden Flüssigkeits- bzw. Schaumstandshöhe werden,
während es im Normalfall bei geöffnetem Ablaßventil unver
schlossen sein soll. Bei dem im Stand der Technik in allen
Betriebszuständen aufeinanderliegenden Schwimmern bedeutet
dies, daß zum vollständigem Verschließen des Entlüftungs
ventils ein relativ großer Verschiebeweg für den Ver
schlußkörper des Entlüftungsventils vorgesehen sein muß.
Dies ist besonders in Fällen einer hohen Schaumbeauf
schlagung der Entlüftungskammer nachteilig. Denn der obere
Schwimmer muß dann bei nicht angehobenem unteren Schwimmer
zunächst den für den Normalbetrieb mit angehobenem unteren
Schwimmer erforderlichen Verschiebeweg des Ventilverschluß
körpers zurücklegen, bis das Ventil durch einen darüber
hinausgehenden Verschiebeweg sodann ganz geschlossen werden
kann.
Der erfindungsgemäß zwischen den beiden Schwimmern bei nicht
angehobenem unteren Schwimmer vorgesehene Abstand ermöglicht
somit eine Verkürzung der Höhe, um die der obere Schwimmer
zum Verschließen des Entlüftungsventiles angehoben werden
muß. Dadurch wird auch bei extrem leichten Schäumen eine
betriebssichere Funktion des Entlüftungsventils gewähr
leistet. Denn bereits eine äußerst geringe Anhebung des
extrem leicht auslegbaren oberen Schwimmers führt bereits
zum vollen Verschließen des Entlüftungsventils.
Oberhalb der Entlüftungskammer kann aus Sicherheitsgründen
eine Zusatzentlüftungskammer vorgesehen sein, die mit der
ersten Kammer über das Entlüftungsventil in Verbindung
steht. In der Zusatzkammer befindet sich ein weiterer
Schwimmer, der wie der obere Schwimmer der ersten Entlüf
tungskammer ausgebildet ist und in gleicher Wirkungsweise
ein zusätzliches zur Atmosphäre führendes Entlüftungsventil
betätigt.
In den die Entlüftungsventile jeweils steuernden Schwimmern
ist jeweils oben ein Ventilstößel starr angebracht, der
direkt auf die jeweils zugeordnete Entlüftungskammeröffnung
mit einem als Ventilsitz ausgebildeten Rand so ausgerichtet
ist, daß er zum Schließen des Ventils an diesen Sitz anleg
bar ist. Dies stellt einen besonders einfachen Ventilaufbau
dar.
Der Ventilstößel ist zweckmäßigerweise das erste Ende eines
den Schwimmer axial durchdringenden Stabes, der an seinem
zweiten Ende als den Schwimmer an dem dortigen Ende führen
des Element ausgebildet ist.
An dem ersten Ende übernimmt der Ventilstößel außer seiner
Verschluß- auch noch die an diesem Ende erforderliche
Schwimmer-Führungsfunktion.
Konstruktiv einfache und damit kostengünstig herstellbare
Flüssigkeitsventile des Entlüfters sind Gegenstand des
letzten Unteranspruchs.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel, anhand dessen die
Funktion und die besonderen Vorteile des Entlüfters nochmals
konkret dargelegt werden, ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen
Fig. 1 den Einsatz des Entlüfters in der Brennstoff
zuführungsleitung eines Ölbrenners,
Fig. 2 den Entlüfter im Längsschnitt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Einsatz ist der Entlüfter 1
in die Ölzuleitung 2 für einen Ölbrenner 3 eingebaut. Das
zur Verbrennung benötigte Öl wird von einer Pumpe in dem Öl
brenner über ein Filter 4 aus einem Öltank 5 gesaugt. Zu
viel gefördertes, nicht der Verbrennung zugeführtes Öl wird
nach Durchlaufen des Entlüfters 1 erneut dem Ölbrenner 3 zu
geführt, und zwar unter Zugabe zu dem aus dem Öltank 5 frisch
geförderten Öl.
Das überschüssige Rücklauföl wird dem Entlüfter 1 zugeführt,
da es gelöste Luft enthalten kann, die in dem Entlüfter 1
entzogen werden soll.
Die in dem Rücklauföl gelöste Luft kann dazu führen, daß
sich in dem Entlüfter 1 in dessen Entlüftungskammer ein Öl
schaum bildet, der die Funktion des Entlüfters negativ
beeinflussen kann.
Hierauf wird nachfolgend bei der Beschreibung des Aufbaus
und der Funktion des Entlüfters 1 noch näher eingegangen
werden.
Die Aufgabe des Entlüfters besteht darin, das rückgeführte,
Luft enthaltende, Öl zu entgasen und in diesem Zustand dem
von dem Ölbrenner 3 aus dem Öltank 5 angesaugten Öl wieder
zuzuführen. Zu diesem Zweck ist der Entlüfter wie folgt auf
gebaut.
Ein Sockel 7 enthält einen Zulaufkanal 8 für die aus dem Öl
tank 5 kommende Ölzuleitung 2, einen Zulaufkanal 9 für von
dem Ölbrenner 3 rückgeführtes Öl sowie einen Abflußkanal 10
für das dem Ölbrenner 3 zuzuführende Öl, das sich aus
frischem aus dem Tank kommendem und Rücklauf-Öl zusammen
setzt.
Der Ölrücklauf aus dem Ölbrenner 3 gelangt durch den Zulauf
kanal 9 in die Entlüftungskammer 6 des Entlüfters 1, die von
einer auf den Sockel 7 aufgeschraubten Glocke 11 gebildet
ist. Von der Entlüftungskammer 6 führt eine ventilgesteuerte
Öffnung 12 in den Abflußkanal 10. Das den Durchfluß durch
die Öffnung 12 steuernde Ventil 13 wird über einen Hebel
mechanismus 14 durch einen unteren Schwimmer 15 betätigt.
Dieser Schwimmer 15 ist längs seiner Achse frei auf einem
Rohr 16 verschiebbar.
Oberhalb dieses Schwimmers 15 ist in dem Rohr 16 das
Führungselement 17 eines oberen Schwimmers 18 gelagert.
Der obere Schwimmer 18 besitzt ein gegenüber dem unteren
Schwimmer 15 geringeres spezifisches Gewicht. Er besteht aus
einem mit einer ölbeständigen geschlossenen Haut überzogenen
Polyurethanschaum.
Der obere Schwimmer 18 steuert ein aus der Entlüftungskammer
6 führendes Entlüftungsventil 19. Dieses Entlüftungsventil
19 besteht aus einer in der Achse des Entlüfters verlaufen
den Öffnung 20, die durch einen fest an dem Schwimmer 18 an
gebrachten Ventilstößel 21 verschließbar ist. Der Ventil
stößel 21 besitzt eine Kegelspitze, die in die Öffnung 20
einführbar ist. Der Stößel 21 dient ferner zur Führung des
oberen Schwimmers, indem er in Führungsschienen 22 des Ent
lüftergehäuses eingreift.
Tritt von den Ölbrenner rückgeführtes Öl in die Entlüftungs
kammer 6 durch den Zulaufkanal 9 ein, so füllt sich bei
durch den Schwimmer 15 verschlossener Abfluß-Öffnung 12 die
Kammer zunächst mit Flüssigkeit, bis diese den Schwimmer 15
anhebt. Über den Hebelmechanismus 14 öffnet sich sodann das
Abfluß-Ventil 13. Auf diese Weise wird das Rücklauföl dem
durch den Zulaufkanal 8 zugeführten frischen Öl aus dem
Öltank 5 beigemischt. In der Zulauföffnung des Zulaufkanales
8 befindet sich ein federbelastetes Rückschlagventil 23. Die
Ventile 23 und 13 werden in Abhängigkeit des Saugdruckes der
Pumpe des Ölbrenners derart aufeinander abgestimmt, daß sich
im Normalbetrieb in der Entlüftungskammer ein Flüssigkeits
spiegel in der Höhe von etwa H1 einstellen kann. Bei Errei
chen einer Flüssigkeitsstandhöhe von H2 bewegt der obere
Schwimmer 18 das Entlüftungsventil 19 in Schließstellung.
Bildet sich in der Entlüftungskammer 6 ein Ölschaum mit
einem spezifischen Gewicht, der leichter als das spezifische
Gewicht des unteren Schwimmers 15 ist, öffnet der Schwimmer
15 das Ablaufventil 13 nur dann, wenn ausreichend nichtver
schäumte Flüssigkeit an dem Schwimmer 15 anliegt. Ist der
Ölschaum spezifisch so leicht, daß er den Schwimmer 15 auch
dann nicht anhebt, wenn dieser voll innerhalb des Schaumes
liegt, bewirkt der Schaum durch Berührung mit dem oberen
spezifisch leichteren Schwimmer 18, daß dieser sich anhebt
und damit das Entlüftungsventil 19 schließt. Bei überwiegen
dem Vorhandensein von Ölschaum in der Entlüftungskammer 6
kann auf diese Weise das Entlüftungsventil 19 eventuell auch
bei geschlossenem Abflußventil 13 verschlossen sein.
Auf der oberen Stirnfläche des Schwimmers 15 sind Erhebungen
24 vorbesehen, mit denen der untere Schwimmer 15 an dem
oberen Schwimmer 18 angreifen kann. Damit ist es möglich,
daß das Entlüftungsventil 19 auch allein durch Anheben des
unteren Schwimmers unter gleichzeitiger Mitnahme des oberen
Schwimmers 18 verschließbar ist.
Oberhalb des Entlüftungsventiles 19 ist aus Sicherheitsgrün
den noch eine Zusatzentlüftungskammer 25 mit einem in die
Atmosphäre führenden weiteren Entlüftungsventil 26 vorgese
hen. Zwischen den Kammern 25 und 6 stellt das erste Entlüf
tungsventil 19 die einzige Verbindung dar. Der Schwimmer 27
in der oberen Entlüftungskammer 25 entspricht in seinem Auf
bau grundsätzlich demjenigen des oberen Schwimmers 18.
Die Zusatzentlüftungskammer ist lediglich für den Fall vor
gesehen, daß durch eine Anlagen- oder Betriebsstörung Flüs
sigkeitsteile aus dem Entlüftungsventil 19 austreten soll
ten. Ein solcher Fall ist am ehesten bei abnormer Schaumbil
dung vorstellbar. In einem solchen Fall muß der Schaum durch
die Öffnung 20 des zumindest nicht voll verschlossenen Ent
lüftungsventiles 19 hindurchtreten. Dies wird dazu führen,
daß die Luftanteile verstärkt abgetrennt werden, wodurch
sich zumindest ein dichterer Schaum, wenn nicht sogar
schaumlose Flüssigkeit ablagert, die den Zusatzschwimmer 27
das Zusatzentlüftungsventil 26 in jedem Fall sicher ver
schließen läßt.
Der Entlüfter 1 ist insgesamt derart aufgebaut, daß er auch
ohne Zusatz-Entlüftungskammer 25 einsetzbar ist. In diesem
Falle wird lediglich die obere Glocke 28 nicht montiert.
Das Ventil 13 in dem Abflußkanal 10 besitzt einen
konstruktiv recht einfachen und damit kostengünstigen
Aufbau. Es besteht praktisch nur aus einem Führungsteil 29
mit einzelnen die Führung bewirkenden Füßchen, in das ein O-
Dichtungsring 30 einlegbar ist. Das Führungsteil kann aus
Kunststoff hergestellt werden. Durch Anlage des
Führungsteiles 29 mit dem O-Dichtungsring 30 an die Öffnung
12 wird diese auf einfache und wirkungsvolle Weise
verschlossen.
Ännlich ist auch das Rückschlagventil 23 aufgebaut.
Der beschriebene Entlüfter kann beispielsweise bei einem
Ölbrenner Verwendung finden, bei dem die Ölzufuhr 150 kg/h
beträgt, wobei bei einem Ölverbrauch innerhalb des Brenners
von 50 kg/h jeweils 100 kg/h als Rücklauf durch den Entlüf
ter geführt werden.
Claims (10)
1. Entlüfter für eine Gase enthaltende Flüssigkeit, insbe
sondere Luft enthaltendes Rücklauföl aus einem Ölbrenner, in
dem mindestens zwei Flüssigkeitsströme zusammenführbar sind,
von denen mindestens ein Flüssigkeitsstrom vor dem Zusammen
führen mit dem wenigstens einen anderen Flüssigkeitsstrom
eine Entlüftungskammer durchströmt, die mit wenigstens zwei
geodätisch achsgleich übereinander liegenden Schwimmern ver
sehen ist, von denen der untere Schwimmer den Flüssigkeits
abfluß aus der Kammer und der obere Schwimmer ein Entlüf
tungsventil der Kammer steuert, wobei der untere Schwimmer
ab einer vorbestimmbaren angehobenen Lage den bis zu dieser
Lage abgesperrten Flüssigkeitsabfluß freigibt, während der
obere Schwimmer ab einer vorbestimmbaren angehobenen Lage
das bis zu dieser Lage geöffnete Entlüftungsventil ver
schlossen hält,
dadurch gekennzeichnet,
daß der obere Schwimmer (18) gegenüber dem unteren Schwimmer
(15) aus einem Material mit spezifisch geringerem Gewicht
besteht.
2. Entlüfter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material des oberen Schwimmers (18) aus geschäumtem
Kunststoff besteht.
3. Entlüfter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der geschäumte Kunststoff mit einer dünnen geschlossenen
Außenhaut überzogen ist.
4. Entlüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der geschäumte Kunststoff ein Polyurethanschaum mit
einem spezifischen Gewicht von maximal 50 g/dm3 ist.
5. Entlüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere Schwimmer (15) in nicht angehobener Lage den
oberen Schwimmer (18) nicht kontaktiert.
6. Entlüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Entlüftungsventil (19) in Richtung Atmosphäre ein
zweites Entlüftungsventil (26) nachgeschaltet ist, wobei
zwischen erstem und zweitem Entlüftungsventil eine zweite
bis auf die beiden Entlüftungsventile in sich geschlossene
Entlüftungskammer (25) vorgesehen ist, in der das zweite
Entlüftungsventil (26) durch einen Zusatz-Schwimmer (27) in
dem Sinne steuerbar ist, daß es ab einer vorbestimmten Anhe
bung des Schwimmers (27) geschlossen und bei einer Lage des
Schwimmers darunter geöffnet gehalten ist.
7. Entlüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlüftungsventile (19, 26) jeweils aus einer in der
betreffenden Kammerwand vorgesehene Öffnung und aus einem in
diese einführbaren von dem jeweiligen Schwimmer (27 bzw. 18)
betätigten Ventilstößel (21) bestehen.
8. Entlüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilstößel (21) eine kegelförmige Spitze besitzt.
9. Entlüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der obere und der Zusatzschwimmer (18 bzw. 27) jeweils
aus einem Schaumkörper sowie einem diesen axial durchdrin
genden stabförmigen Teil, besteht, wobei das stabförmige
Teil an einem Ende als Ventilstößel (21) mit Führungsfunk
tion und an dem anderen Ende ausschließlich als Führungsele
ment (17) ausgebildet ist.
10. Entlüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß dieser flüssigkeitsführende Ventile (13, 23) besitzt,
bei denen jeweils ein an seinem Umfang mit einem O-
Dichtungsring (30) ausgerüsteter Ventilstößel (21)
vorgesehen ist, der mit zumindest einem Teil einer der
axialen Stirnflächen des jeweiligen O-Dichtungsringes (30)
an einem als Ventilsitzring ausgebildeten Rand einer mit dem
Ventil (13, 23) beaufschlagten Öffnung zum Verschließen des
Ventiles anlegbar ist.
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ID=6374385
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