技术领域
[0001] 本发明涉及一种液体脱气系统，该液体脱气系统具有液体入口连接件、液体出口连接件、离心泵、驱动离心泵的电动马达、储罐和电气/电子控制器。
相关背景技术
[0002] 在使用比如HVAC系统的基于水的系统或包括水循环的一般系统期间，空气或其他气态物质可能存在于水中。这种气态物质可能来源于从没有进行脱气的水源添加到系统中的水，这典型地是使用自来水的情况。气态物质也可能来源于被夹带到基于水的系统中的气体。
[0003] 特别是基于水的加热或冷却系统，水中的空气导致加热和冷却能力降低，因为空气的比热容显著低于水的比热容，因此水中存在空气导致含有空气的水的比热容与不含空气的水的比热容相比降低。比热容的这种降低导致加热或冷却效率较低，尤其是因为将输送更多的水来满足给定的加热或冷却能力。
[0004] 与水中的空气相关的另一个问题是，由于空气中含有氧气，该氧气可能在表面金属零件内部引起腐蚀，这可能导致泄漏和/或增加的流动阻力。
[0005] 与水中的空气相关的另一个问题是泵或其他压力降低区域中的气穴现象，因为水中的空气降低了气穴现象发生处的压力。
[0006] 用于水脱气的系统是已知的，并且典型地包括多个分立的部件，比如阀、储罐、泵，这些部件通过配件组装以形成脱气系统，该脱气系统流体连接到包含待脱气的水的基于水的系统。这些已知的脱气系统是为特定目的定制的，并且需要专业技术人员来安装。
[0007] WO2012/045404中示出了脱气系统的一个示例，其公开了一种用于对液体介质进行脱气的解决方案，该解决方案通过用于输送液体并对液体进行脱气的泵来提供，并且该泵具有带有泵入口和泵出口的泵壳体，其中，连接到驱动马达的泵叶轮设置在泵壳体内，并且其中，喷嘴设置在脱气装置中。这是通过泵实现的，事实上，因为至少一个喷嘴布置在泵入口中，其中，液体仅可能通过喷嘴进入泵壳体的内部，并且脱气装置具有连接到驱动马达的控制装置。
[0008] 虽然WO2012/045404中公开的装置代表了朝向提供更容易安装的更紧凑的系统前进了一步，但是需要提供一种允许容易安装且容易使用的紧凑型脱气系统。
[0009] 因此，改进的用于对液体进行脱气的系统将是有利的，并且特别是更紧凑且容易使用以进行脱气的系统将是有利的。
[0010] 发明目的
[0011] 本发明的目的是提供一种紧凑的脱气系统。本发明的另一目的是提供一种易于安装的脱气系统。本发明的另一目的是提供现有技术的替代方案，特别是允许容易制造的脱气系统。特别地，可以看到作为本发明的一个目的，提供一种解决了现有技术的上述问题的脱气系统。
具体实施方式
[0047] 参考图3，其示出了穿过根据本发明的优选实施例的液体脱气系统的纵向剖视图。该液体脱气系统包括具有吸入侧和排出侧的离心泵3。离心泵3是典型地包括布置在公共轴上的多个叶轮级的泵，即所谓的多级泵，并且泵送能力可以根据给定的脱气需求进行选择。
[0048] 脱气系统进一步包括具有电气/电子控制器的电动马达5。电气/电子控制器用于设定电动马达5的转速。电动马达机械地连接到离心泵3，以通过将电动马达5的输出轴与离心泵的公共轴连接来驱动离心泵3。
[0049] 储罐30设置在液体脱气系统中，并且储罐30布置在离心泵3上方。储罐30可以由金属、比如不锈钢制成。储罐30可以通过金属冲压工艺制成。然而，储罐30可以由其他材料、比如塑料材料制成。
[0050] 在图3所示的实施例中，储罐30被设置为液体脱气系统内部的空间。储罐30和离心泵3经由构造单元6彼此连接，该构造单元包括用于将液体供应到液体脱气系统的液体入口连接件31、用于将液体从液体脱气系统输出的液体出口连接件32。从下文的公开内容中将变得清楚的是，构造单元6尤其在储罐30和外部之间、在储罐30和离心泵3的吸入侧之间以及在离心泵3的排出侧和液体脱气系统的外部之间提供流体连接。
[0051] 气体出口39布置成与储罐30的上部位置流体连通。气体出口被配置成允许气体从储罐30流出，同时防止气体通过气体出口39被吸入到储罐30中。在优选实施例中，气体出口体现为单向止回阀。气体出口39的目的是允许在脱气期间冲洗掉聚集在储罐30中的气体。如将在下文进一步详细描述的，脱气包括通过使用离心泵在储罐30中产生真空，使得在储罐30中的液体的表面上方产生气体，并且通过在离心泵不运行或以降低的速度运行时将液体引入储罐中来冲洗掉该气体。进入的液体将置换通过气体出口39排出的气体。
[0052] 第一流体导管40设置成将液体入口连接件31与储罐30连接，并且第二流体导管41设置成将储罐30与离心泵3的吸入侧连接。此外，第三流体导管42将液体出口连接件32和离心泵3的排出侧连接。如图3所示，这些流体导管设置在构造单元6中。
[0053] 液体入口连接件31限定了液体脱气系统的外部液体入口连接件，并且液体出口连接件32限定了液体脱气系统的外部液体出口连接件。在图3所示的实施例中，这些开口被示出具有保护盖，该保护盖阻止灰尘或其他物质在例如运输期间进入开口，并且这些盖在脱气系统投入使用时被移除。还如图所示，离心泵3相对于通过入口连接件流入和通过出口连接件流出的流体流动位于液体入口连接件31的下游和液体出口连接件32的上游。构造单元6可以被配置为单件式或多件式注塑成型部件，在图3所示的实施例中，它被制成两件式部件。
[0054] 如图3所示，构造单元6的壁部段30b限定了储罐30的壁部段。因此，通过限定在液体脱气系统内的储罐的一个或更多个壁部段以及由构造单元6限定的壁部段，储罐的空间在构造单元应用于液体脱气系统时被限定。
[0055] 图2是包括在脱气系统的优选实施例中的部件的示意图，其中示出了以下部件：具有气体出口39的储罐30、离心泵3和止回阀44。在所示实施例中，气体出口39包括排气阀，比如自动排气阀，并且排气阀的空气出口与止回阀44流体连接。当泵正在泵送时，待脱气液体在入口处进入储罐30并穿过节流装置43，由此储罐中的压力相对于入口处的压力是降低的。通过这种压力的降低，在储罐30内产生真空，从而在储罐30中的液体表面上方产生由脱气气体占据的顶部空间。在此期间，止回阀44关闭，并且液体表面的高度通常继续向下移动。泵送动作和液体的供给通常继续进行，直到储罐的整个体积充满脱气气体。当脱气停止时，泵3停止并且止回阀44打开。入口连接到液体源，该液体源具有比储罐30内部产生的真空更高的压力，由此液体将继续流入到储罐30中。这种流入将开始增加储罐30中的压力，气体出口39打开，并且包含在储罐30中的气体被进入的液体通过气体出口39排出。当储罐30充满液体时，可以通过关闭止回阀44并启动泵3来开始脱气。应当注意，止回阀44的打开和关闭可以主动地控制，例如通过使用电磁致动阀，或者打开和关闭可以通过系统中的压力或流量来实现。在后一种情况下，通常使用被动止回阀，并且当泵正在泵送时，降低的压力将关闭阀(如果排气阀对于流入没有完全关闭)，并且当液体流入储罐30并且空气通过排气阀被推出时，该空气自动地打开止回阀44。
[0056] 参考附图，液体脱气系统的结构从图1和图3中清楚的示出。液体脱气系统包括外壳1，该外壳包围整个液体脱气系统，并且该外壳朝向底部并入支脚2，液体脱气系统利用该支脚立在基座表面上并且通常用螺钉锚定。多级离心泵3具有轴4，该轴承载叶轮并延伸到电动马达5，该电动马达驱动泵3并且布置在外壳1内。轴4以平躺的方式布置，即驱动装置的纵向轴线水平地放置并平行于支脚2的放置表面。
[0057] 在优选实施例中，构造单元6进一步包括泵外壳的限定泵的吸入端口14的一部分，在该部分中液体出口连接件32位于构造单元6的相对于构造单元6的纵向轴线的一个轴向侧上，并且吸入端口14位于构造单元的相对于构造单元6的纵向轴线的另一个轴向侧上。
[0058] 待脱气液体优选地以液滴或甚至湿气的形式引入到储罐30中。为了实现这一点，第一流体导管40具有喷嘴22，该喷嘴具有被配置成提供液滴或湿气的喷嘴出口22a，并且出口被布置在储罐30的内部并位于储罐30的上部位置。在所示的实施例中，喷嘴出口22a被布置成将液体向上喷射到储罐30中。然而，可以使用其他喷射方向，比如向上倾斜或向下倾斜或水平。通常优选的是，喷嘴形成空心锥体，尽管本发明不限于这种空心锥体。虽然第一流体导管40将提供一定程度的节流，但是通常优选地使用喷嘴22来提供在储罐30中提供降低的压力所需的大部分节流。
[0059] 在优选实施例中，喷嘴22通过在第一流体导管40的出口处被螺纹连接、压配合或胶粘到流体导管40上或被螺纹连接、压配合或胶粘到流体导管中而被布置在第一流体导管40的出口位置处。在图5B所示的实施例中，喷嘴22是螺纹连接到开口50(例如见图5E)中的单个工件。
[0060] 在替代实施例中，喷嘴22与第一流体导管40制成一体。这在图3中示出，在该图中第一流体导管40的通道在通道的关闭过程处朝向出口呈漏斗形。
[0061] 尽管将第一流体导管40设置为构造单元6的整体部分(见图3)可能是有利的，但是将第一流体导管40设置为可释放地布置在构造单元6中也可能是有利的，如图5B所示。
[0062] 待脱气液体可能包括例如可能堵塞喷嘴或液体脱气系统的其他部件的颗粒，并且为了避免这种堵塞，液体脱气系统可以进一步包括过滤器或滤网46，以在液体进入第一流体导管40之前从液体中过滤颗粒。过滤器或滤网46的实际位置是将其布置在第一流体导管40的入口处，但是也可以使用第一流体导管40的入口的上游的其他位置。
[0063] 外壳1基本上在五个侧面容纳液体脱气系统，根据图1，具体地在底部、在顶部、在图1中的右侧的正面侧、以及在图1中不可见的平行于纸的平面的两侧。在图1中的左侧的正面侧的外壳1以开口的方式构造并且由构造单元6封闭，该构造单元通过单件式或多件式注塑成型零件形成。
[0064] 在图3所示的优选实施例中，构造单元6进一步包括液体排出开口8。如图3所示，构造单元6包括盖状部件7，该盖状部件位于安装位置中的底部处，并且在下侧包括开口8，该开口形成液体脱气系统的液体排出开口8。该开口8设置有向外突出的螺纹连接工件，封闭塞10可以密封地螺纹连接到该螺纹连接工件。
[0065] 形成液体出口连接件32的一部分的开口11与螺纹连接工件12一体地形成在外部并且对于液体入口来说设置在开口8上方的一定距离处。
[0066] 如图3所示，离心泵3在其吸入侧由形成构造单元6的一部分的泵外壳部分16封闭。该泵外壳部分16包括法兰15(见图4C)，泵外壳部分经由该法兰螺纹紧固到与其连接的管状泵外壳部分。由此，构造单元6封闭了外壳内部的管状泵外壳的开口。
[0067] 盖状部件7在其平面侧上设置有连接工件9(在公开的实施例中，封闭塞10布置在连接工件9上)和连接工件12，但是在周边区域用肋13加固。构造单元6的盖状部件7在内部形成泵外壳的一部分并且包括泵3的吸入口14。盖状部件7在肋13的端部处包括法兰状的径向突出部15，泵外壳部分16经由该法兰状的径向突出部螺纹连接在盖状部件上，该泵外壳部分向内连接、围绕离心泵3直到驱动侧端部，并且轴4以密封的方式被引导穿过该泵外壳部分。
[0068] 为了允许气体离开储罐30，气体出口39包括排气阀21。这种排气阀可以有利地设置在构造单元6中。
[0069] 在优选实施例中，用于接收排气阀21的导管部段可以设置在构造单元中，并且导管部段径向地连接到储罐30中，并且被配置成在端侧处开口。排气阀21可以被配置为插入筒，其中用于筒的座形成在导管部段中。
[0070] 如图3中可能最清楚可见的，管状部分17在顶部处径向地连接到盖状部分7，并且该管状部分的顶部被配置成以开口的方式接收优选地为筒状形式的气体出口39并且设置有内螺纹(在图4的实施例中设置有外螺纹)，气体出口39的封闭塞18密封地螺纹连接在该内螺纹中。在公开的实施例中，封闭塞18承载排气阀21。
[0071] 排气阀21可以被配置成包括止回阀功能，比如允许空气流出并防止通过空气阀的气体流入，或者可以包括单独的止回阀(如图2所示)。相应地，优选实施例包括排气阀21的空气出口在空气出口的下游流体连接到被配置成防止气体回流到排气阀中的止回阀44。下游可以包括止回阀被定位成非常接近排气阀，例如布置在上文公开的筒中。
[0072] 如图4中可能最清楚可见的，在本公开的实施例中，液体连接件31、32在离心泵轴线的方向上或平行于离心泵轴线的方向上布置到构造单元6的一个轴向侧。然而，这些液体连接件31、32可以不同地布置。在本公开的实施例中，液体入口连接件31面向朝向离心泵3的液体入口连接方向，并且液体出口连接件32面向液体出口连接方向，其中液体出口连接方向平行于液体入口连接方向。
[0073] 虽然可以将管道、软管等直接连接到入口连接件和出口连接件，但是优选的是，液体入口连接件31和液体出口连接件32由螺纹连接工件形成，在每种情况下，连接工件部件被受限地可移动地、可枢转地、以及可释放地紧固在螺纹连接工件上。由此，提供了允许一定程度的灵活性和易于提供连接的连接件。
[0074] 通常优选的是能够监测储罐中的压力，例如能够监测储罐中是否提供了预选大小的真空。为此目的，用于整合可更换的压力传感器盒的连接工件设置在构造单元中，其中，所述连接工件提供进入储罐30的内部的流体连接。
[0075] 在每种情况下用于液体入口和液体出口的螺纹连接工件28(在图3中仅标记为用于入口)接收连接工件部件35，该连接工件部件由螺纹连接在相应的螺纹连接工件12、28上的联管螺母36紧固。从图3中可以推断出，该连接工件部件35在其位于螺纹连接工件28内的区域中以凸起的方式配置，并且设置有用于密封的0形环，使得该连接工件部件35可以略微枢转，以便在每种情况下能够补偿连接到连接工件部件35的导管的连接上的对准公差。
[0076] 为了将液体脱气系统电气地接地，构造单元6可以进一步包括接地连接件，该接地连接件可从外部接近并且该接地连接件布置在构造单元6中，使得接地连接件与被输送的流体电气地接触。在优选实施例中，这通过用于整合触点的开口来提供，该触点可电气连接地连接到接大地(接地)连接件，该接大地连接件通过外壳1引出并在外部设置有连接端子，在流体引导区域中设置在构造单元6内。
[0077] 液体脱气系统的电子器件容纳在单独的电子器件壳体37中，该壳体布置在电动马达5上方并紧邻储罐30，并且形成外壳1的一部分。
[0078] 利用本文描述的液体脱气系统，流体引导部件和电流引导(带电)部件不仅如常见的那样分开布置，而且如本说明书和特别是根据图3的剖视图所示布置成外壳1的单独部分。就设计而言，这实际上排除了流体进入电动马达和电子器件壳体的区域的可能性，即使在连接区域中发生泄漏。
[0079] 在图3所示的优选实施例中，离心泵3和电动马达5包括公共轴4，并且电气/电子控制器布置在电动马达上方的内壳中。通过这种配置，可以获得高度紧凑的系统。
[0080] 此外，离心泵3、储罐30和电动马达5布置在单件式或多件式构造单元6的另一轴向侧上，并且液体入口连接件31和液体出口连接件32平行于储罐30的纵向轴线和离心泵3的纵向轴线。
[0081] 液体脱气系统可以优选地进一步包括具有外壳开口和外壳内部空间的外壳，其中，单件式或多件式构造单元6封闭外壳开口、储罐30，离心泵3、电动马达5和储罐30形成在外壳内部空间中。
[0082] 被配置成单件式或多件式的构造单元可以有利地通过塑料注射成型工艺和/或增材制造工艺来生产。虽然这两种制造工艺特别适合于生产塑料和/或纤维增强树脂或聚丙烯等的构造单元，但是在构造单元由金属制成的情况下，深冲压工艺可能是有利的。
[0083] 现在参考图4，其示出了根据本发明的脱气系统的另一实施例。图4A是透视图并且示出了与图3所示的实施例相比，储罐30在图4的实施例中具有不同的设计，提供了储罐30的更大的内部容积。在该实施例中，储罐30也由两个主要部件组装而成，这可能在图4C‑图4E中最清楚地示出。
[0084] 图4C示出了移除了覆盖储罐30的开口的盖子47的构造单元6。盖子47在图4D和图5E中示出。在图4C中，第二流体导管42的入口开口是可见的。如本文详细描述的，第二流体导管42将储罐30与离心泵3的吸入侧连接，这将在下文参考图5C进一步详细描述。
[0085] 图4C中示出的储罐的开口包含与设置在盖子47内部的凹进部段49配合的突出边缘48，并且盖子通过穿过设置在盖子47的边缘中的开口的螺钉固定到储罐30。如果需要，可以提供O形环来进一步密封盖子和储罐之间的接口。图4E示出了具有开口50的第一流体导管40，该开口在储罐30内面朝上(当盖子47布置在储罐30上时)。该开口50及其下方的空腔被配置成通常通过将喷嘴螺纹连接到开口50中来接收喷嘴22(未示出)。
[0086] 构造单元6进一步包括连接元件51，螺钉通过该连接元件从盖子47的前侧延伸并进入外壳1中，以将储罐30固接到外壳1。
[0087] 参考图5，其示出了本发明的实施例，在该实施例中，构造单元是单个工件，比如整体件，尽管它可以包括结合图4公开的盖子。单个工件的实施例可以通过增材制造工艺(比如3D打印或吹塑成型)来提供。
[0088] 图5B尤其示出了第二流体导管42，液体通过该第二流体导管从储罐30流到离心泵3的吸入侧。该第二流体导管终止于由在构造单元6中向内突出的壁构件52提供的空腔中。
该空腔通过形成泵外壳的底端部的突出壁构件限定了离心泵3的吸入侧。空腔设置在突出壁构件52的外部，并限定了第三流体导管42的一部分，因为它与出口连接件32和离心泵3的排出侧流体连接。第一流体导管41也是可见的，并且在开口50处，示出了用于将喷嘴22螺纹连接到其中的螺纹。
[0089] 图5C还示出了传感器座53，该传感器座是从构造单元6的外部延伸到限定离心泵3的吸入侧的空腔中的开口，使得当压力传感器(或其他传感器)布置在传感器座53中时，记录离心泵3的吸入侧的压力。
[0090] 应当注意，尽管本文公开的储罐30被公开为由两个主要部件组装而成，但是储罐30可以被制成为构造单元6的整体部分，例如通过增材制造工艺(比如3D打印)或通过吹塑成型来制造构造单元6。
[0091] 储罐30和构造单元6均可以由多种材料制成。一种显示出良好强度、低重量并提供相对容易生产的材料是玻璃纤维增强聚丙烯，其中玻璃纤维的量为体积的大约30％。可以添加增塑剂以使材料更加柔韧。
[0092] 在根据本发明的脱气系统的使用中，该使用通常包括将液体脱气系统布置成与运送待脱气液体的系统流体连接的步骤。该步骤通常只进行一次并且形成脱气系统安装的一部分。
[0093] 一旦连接到待脱气的系统，离心泵就通过给电动马达通电来操作，以将储罐30中的压力降低到预选的压力水平。该压力可以是例如0.8巴的真空，并且可以根据脱气系统所连接的设置来选择。泵通常一直运行，直到储罐30中的液位降低到预选的高度。
[0094] 当泵停止时，液体流入到储罐30中。由于这将置换储罐30中的气体，因此包含在储罐30中的气体迫使通过气体出口39排出，使得储罐30被液体填充，随后可以操作泵以对已经进入储罐30的流体进行脱气。
[0095] 压力计和/或流量计可以设置在气体出口39处，以允许读取气体出口39上游的压力和/或流量。
[0096] 虽然已经详细示出和描述了本发明的具体实施例以说明本发明原理的应用，但是应当理解，在不脱离这些原理的情况下，本发明能够以其他方式实施。
[0097] 附图标记列表
[0098] 1外壳 27环形通道
[0099] 2支脚 28螺纹连接工件(液体出口)
[0100] 3离心泵 29螺纹连接工件(用于储罐)
[0101] 4 轴 30 储罐
[0102] 5 电动马达 31 入口连接件
[0103] 6 构造单元 32 出口连接件
[0104] 7 盖状部件 33 支撑臂
[0105] 8开口(排出开口) 35连接工件部件
[0106] 9螺纹连接工件(排出) 36联管螺母
[0107] 10 封闭塞 37 电子器件壳体
[0108] 11 开口 38 触点开口
[0109] 12螺纹连接工件(液体入口) 39气体出口
[0110] 13 7的肋 40第一流体连接件
[0111] 14吸入端口 41第二流体连接件
[0112] 15 7的法兰状突出部 42第三流体连接件
[0113] 16泵外壳部分 43节流装置
[0114] 17 6的管状部件 44止回阀
[0115] 18 封闭塞 45 压力传感器
[0116] 19 保持器 46 过滤器
[0117] 21 排气阀 47 盖子
[0118] 22 喷嘴 48 突出边缘
[0119] 22a 喷嘴出口 49 凹进部段
[0120] 23环形体 50开口(第一流体导管的)
[0121] 24引导路径 51连接元件
[0122] 25螺旋压缩弹簧 52壁构件
[0123] 26O形环 53传感器座
