DE3002578C2 - Vorrichtung zum Entgasen einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgasen einer Flüssigkeit mit einem Ausgleichsbehälter, in dem im luftseitigen Teil eine waagerecht angeordnete, an ihrer Stirnseite abgeschlossene Leitung vorgesehen ist, die in radialer Richtung verlaufende Umlenkbohrungen aufweist

Bei Flüssigkeitskreisläufe;!, insbesondere bei Kühlflüssigkeitskreisläufen besteht immer wieder die große w> Schwierigkeit, das gesamte System frei von Luft-, Gasoder Dampfblasen zu halten, die überwiegend durch Wirbelbildung, Dampfbildung oder auch bereits durch Ansaugen von Luft entstehen. Derartige Blasenbildungen beeinträchtigen nicht nur die Kühlung selbst, sie verursachen vor allem Kavitations- und Korrosionsschäden, die zur frühzeitigen Zerstörung des gesamten Flüssigkeitskreislaufes führen können. Man hat daher schon verschiedentlich versucht, diesen Nachteil zu beheben, die Bemühungen brachten jedoch nur Teilerfolge, indem eine Grobentgasung erreicht wurde.

So ist es gemäß der einleitenden Beschreibung konstant (DE-OS 23 31 314), im luftseitigen Teil einer Entgasungskammer zentral ein Flüssigkeitsverteilerrohr vorzusehen, dessen Mantel eine Vielzahl von Austrittsöffnungen aufweist Die aus dem Flüssigkeitskreislauf in das Verteilerrohr eingeströmte Flüssigkeit wird dabei durch die vorliegenden Austrittsöffnungen gegen die Innenwand der Entgasungskammer gespritzt Durch den Aufprall der Flüssigkeitsstrahlen an der Innenwand der Kammer wird die Flüssigkeit in feine Teilchen zerlegt, wobei diese Flüssigkeitsteilchen beim Herabfallen Luft wieder an sich binden können.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, durch die eine sichere Feinstentgasung der in einem Kreislauf befindlichen Flüssigkeit möglich ist

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst daß die Leitung in einem waagerecht angeordneten Entspannungsrohr angeordnet ist, das seitlich einen nahezu über die gesamte Länge verlaufenden Austrittsschlitz aufweist vor dem eine bis unterhalb des niedrigsten Flüssigkeitsstandes reichende Anströmwand in einem Abstand angeordnet ist, daß über die gesamte Länge des Austrittschlitzes eine nahezu gleichmäßige Abströmung ermöglicht ist.

Durch die Erfindung wird jede Zerlegung der Flüssigkeit (Tropfenbildung) vermieden. Die Flüssigkeit trifft mit stark verminderter Geschwindigkeit auf der Anst: jmwand auf und fließt an dieser breitflächig und zusammenhängend (ohne aufzuschäumen) in den flüssigkeitsseitigen Teil des Ausgleichsbehälters hinab. Dabei scheiden sich selbst kleine Luft- oder Dampfblasen ab und steigen nach oben in den luftseitigen Teil des Ausgleichsbehälters. Wesentlich ist dabei, daß die Anströmwand je nach Auslegung des gesamten Systems in einem genau vorauszubestimmenden Abstand vor dem Austrittsschlitz angeordnet ist und auch bei Niedrigwasserstand noch unter Wasser taucht.

Die Entgasung beruht dabei auf dem Prinzip der Geschwindigkeitsumsetzung bzw. Entspannung der Flüssigkeit, wobei die in der Flüssigkeit befindlichen Schwebeanteile der Luft systematisch abgesondert werden und in der Folge reinere Flüssigkeit aus der Vorrichtung in den Flüssigkeitskreislauf fließt, Sobald die Flüssigkeit die Vorrichtung einige Male passiert hat, wird sie praktisch luftfrei sein.

Ein Ausgleichsbehälter eignet sich besonders für die Unterbringung einer derartigen Entgasungsvorrichtung, weil sich in ihm außer der Flüssigkeit ohnehin ein Teil Luft, der den Ausdehnungsraum füllt, befindet, und weil diese Luft unter dem System-Vordruck steht.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der freie Querschnitt des Austrittsschlitzes und das Volumen des Entspannungsrohres derart ausgelegt, daß der Druck der Flüssigkeit am Austrittsschlitz nahezu dem Druck im Ausgleichsbehälter und damit dem Systemdruck entspricht.

Als weitere Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß an der unteren Seite des Entspannungsrohres ein zur Anströmwand hin schräg nach unten verlaufendes, wehrartiges Führungsteil dicht befestigt ist, und daß zwischen dem Ende des Führungsteiles und der Anströmwand ein freier Spalt verbleibt, welcher derart ausgelegt ist, daß die Flüssigkeit bei Nenndurchsatz ohne Einmischung von Luft und ohne Stau über

dem Führungsteil im den flüssigkeitsseitigen Teil des Ausgleichsbehälters abfließt

Durch das Führungsteil wird also ein Teil des über ihm verbleibenden Raumes mit Flüssigkeit ausgefüllt wodurch ein wehrartiger Abfluß auf breiter Basis erfolgt Der weitere laminare Abfluß au der Anströmwand bis in den wasserseitigen Teil des Ausgleichsbehälters verläuft ohne Aufschäumen, so daß eine wirklich entlüftete bzw. entgaste Flüssigkeit für den weiteren Umlauf zur Verfügung steht. Zu erwähnen ist hier noch, daß durch die Vorrichtung ohne weiteres eine etwa 7,2fache Geschwindigkeitsreduzierung des Kühlmittels (Druckverhältnis etwa 52fach) eintritt, das eine Einströmung und Vermischung im laminaren Strömungsbereich, an der Oberfläche des Kühlmittelspiegels ergibt

Der Luf tabscheidungsgrad der Vorrichtung beträgt je nach den Verhältnissen zwischen 3 und 10%.

Abschließend wäre lediglich noch darauf hinzuweisen, daß die Anströmwand zweckmäßigerweise als Seitenwand für den Ausgleichsbehälter ausgebildet ist daß an der tiefsten Stelle des Entspannungsrohres wenigstens eine Entleerbohrung angebracht ist, und daß in bzw. vor der Abflußleitung aus dem Ausgleichsbehälter eine eine Wirbelbildung vermeidende Zunge angebaut wird. Durch letztere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei abnehmendem Wasserstand im Ausgleichsbehälter voll genutzt werden, weil ein Ansaugen von Luft unterbleibt.

Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles entnommen werden. Es zeipt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Ausgleichsbehälter mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung rein schematisch,

Fig. 2einen Schnitt 11-11 durch Fig. 1. ii

In Fig. 1 ist ein mit einem Füllstutzen und Druckregelventil 1 und einer Abflußleitung 2 versehener Ausgleichsbehälter 3, auch Surgetank genannt, eines Kühlflüssigkeitskreislaufes angedeutet, wie er beispielsweise für Brennkraftmaschinen verwendet wird. Der Ausgleichsbehälter 3 ist innen in einem als Ausdehnungsraum dienenden, luftseitigen Teil 3a und einen flüssigkeitsseitigen Teil 3b unterteilt, wobei der Flüssigkeitsstand 4 schwankt.

Aus den Fig. 1 und 2 läßt sich erkennen, daß im luftseitigen Teil 3a ein Entspannungsrohr 5 waagerecht angeordnet ist, welches an den Stirnseiten 5a dicht abgeschlossen ist und an einer Seite in Höhe seiner Längsmittelachse χ einen nahezu über seine gesamte Länge verlaufenden Austrittsschlitz 6 aufweist Durch eine Stirnseite 5a des Entspannungsrohres 5 führt eine in ihrem Durchmesser wesentlich kleinere Zulaufleitung 7, deren Stirnseite 7a innerhalb des Entspannungsrohres 5 fest verschlossen ist und die an ihrem Ende eine Anzahl von radialen Urnlenkbohrungen 8 aufweist Die mit hoher Geschwindigkeit und Energie aus dem Kühlsystem zuströmende Flüssigkeit strömt also in radialer Richtung in das Entspannungsrohr 5 ein.

In einem genau vorzubestimmenden Abstand 9 vor dem Austrittsschlitz 6 ist eine Anströmwand 10 angeordnet die bis unterhalb des niedrigsten Flüssigkeitsstandes 4 reicht und in vorliegendem Falle durch eine Wand des Ausgleichsbehälters 3 gebildet wird. Der Abstand 9 der Anström wand 10 vom Austrittsschlitz 6 ist so abgeschirmt, daß über die gesamte Länge des Austrittsschlitzes 6 eine nahezu gleichmäßige Abströmung erfolgt

An der unteren Seite des Entspannungsrohres 5 ist ein zur Anströmwand 10 hin schräg nach unten verlaufendes Führungsteil 11 dicht befestigt Zwischen dem Ende des Führungsteiles 11 und der Anströmwand 10 verbleibt ein Spalt 12, der so ausgelegt ist, daß das Führungsteil 11 ein Wehr bildet, über das die Flüssigkeit breitflächig mit stark verminderter Geschwindigkeit und Energie an die Anströmwand IO gelangt und an dieser ohne aufzuschäumen nach unten abfließt Etwaige Luft-, Gas- oder Dampfbläschen lösen sich beim Austritt durch den Austrittsschlitz 6 bzw. beim Hinabfließen von der Flüssigkeit, steigen auch oben und verbleiben im luftseitigen Teil 3a des Ausgleichsbehälters 3.

Am tiefsten Punkt des Entspannungsrohres 5 ist eine kleine Entleerbohrung 13 so vorgesehen, daß aus ihr austretende Flüssigkeit ebenfalls über das Führungsteil 11 abgeleitet wird. Weiter können sich durch das Führungsteil 11 am Entspannungsrohr 5 keine Tropfen bilden, die zu einem Aufschäumen führen, denn auch diese werden über die Anströmwand IO abgeleitet.

Schließlich ist vor der Abflußleitung 2 im Ausgleichsbehälter 3 noch eine Zunge 14 angebracht, durch die bei abnehmendem Flüssigkeitsstand 4 ein Ansaugen von Luft durch den sich üblicherweise bildenden Wasserwirbel vermieden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entgasen einer Flüssigkeit mit einem Ausgleichsbehälter, in dem im luftseitigen Teil eine waagerecht angeordnete, an ihrer Stirnseite abgeschlossene Leitung vorgesehen ist, die in radialer Richtung verlaufende Umlenkbohrungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (7) in einem waagerecht angeordneten Entspannungsrohr (5) angeordnet ist, das seitlich einen nahezu über die gesamte Länge verlaufenden Austrittsschlitz (6) aufweist, vor dem eine bis unterhalb des niedrigsten FlQssigkeitsstandes reichende Anströmwand (10) in einem Abstand (9) angeordnet ist, daß über die gesamte Länge des Austrittsschlitzes (6) eine nahezu gleichmäßige Abströmung ermöglicht ist

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt des Austrittsschlitzes (6) und das Volumen des Entspannungsroh- res (5) derart ausgelegt sind, daß der Druck der Flüssigkeit am Austrittsschlitz (6) nahezu dem Druck im Ausgleichsbehälter (3) bzw. dem Systemvordruck entspricht

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der unteren Seite des Entspannungsrohres (5) ein zur Anströmwand (10) hin schräg nach unten verlaufendes, wehrartiges Führungsteil (11) dicht befestigt ist, und daß zwischen dem Ende des Führungsteiles (11) und der Anströmwand (10) ein freier Spalt (12) verbleibt, welcher derart ausgelegt ist, daß die Flüssigkeit bei Nenndurchsatz ohne Einmischung von Luft und ohne Stau über dem Führungsteil (11) in den flüssigkeitsseitigen Teil (3b) des Ausgleichsbehälters (3) abfließt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmwand (10) als Seitenwand für den Ausgleichsbehälter (3) ausgebildet ist

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der tiefsten Stelle des Entspannungsrohres (5) wenigstens eine Entleerbohrung (13) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß in bzw. vor der Abflußleitung (2) aus dem Ausgleichsbehälter (3) eine Zunge (14) angebracht ist.