СПОСОБ ДЕАЭРАЦИИ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК C02F1/20 C02F103/02 

Область техники
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для удаления газов из питательной воды систем отопления и горячего водоснабжения.

Уровень техники
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ деаэрации воды путем нагрева деаэрируемой воды, ее ввода под давлением в деаэратор и придания ей центростремительного ускорения с последующим отводом раздельными потоками парогазовой фазы, которую отводят через трубу отвода парогазовой фазы, и деаэрированной воды, которая стекает в аккумуляторный бак, при этом одновременно с вводимой деаэрируемой водой, температура которой составляет 75-90^oС при давлении 1-2 кг/см², вводят под давлением 1,5-2 кг/см² пар и смешивают их, сформированный поток ускоряют до скорости 6-10 м/с, а затем подают его на криволинейную поверхность деаэратора, где ускоренный сформированный поток приобретает центростремительное ускорение для частиц, следующих вдоль поверхности в диапазоне 500 -1400 м/сек², и создает искусственное поле тяжести, способствующее выделению газа из жидкости, при этом капли коагулируют, образуя поток деаэрированной жидкости. (Патент РФ 2 119 890, МПК С 02 F 1/20, 1998 (прототип)).

Наиболее близким к заявленному устройству является деаэратор, содержащий корпус в виде полого цилиндра с верхней и нижней торцевыми крышками, с тангенциальными патрубками подвода деаэрируемой среды, с тангенциальными соплами, кольцевую перегородку, разделяющую корпус на входной и выходной oтсеки, сепаратор, соединенный с выходным отсеком корпуса отверстием в последнем или тангенциальными патрубками, имеющий трубу отвода парогазовой фазы и патрубок отвода деаэрированной жидкости, устройство для диспергирования жидкости, при этом патрубок отвода деаэрированной жидкости от сепаратора присоединен к торцевой стороне сепаратора коаксиально через устройство, изменяющее радиус вращения жидкости с большего на меньший, например, через конусное днище или через щель с завихривающими лопатками и соединен с устройством для диспергирования жидкости (RU 2 151 341 С1, кл. С 02 F 1/20, 20.06.2000).

Сущность изобретения
При создании изобретения решалась задача расширения арсенала как способов деаэрации воды, так и расширения арсенала устройств деаэрации воды.

Технический результат заключается в создании нового способа деаэрации воды и устройства для его осуществления.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в способе деаэрации воды путем подачи деаэрируемой воды на криволинейную поверхность деаэратора и придания ей центростремительного ускорения с последующим отводом раздельными потоками парогазовой фазы и деаэрированной воды, согласно изобретению процесс деаэрации ведут дискретно, законченными циклами в деаэраторе с изменяющимся объемом, причем на первом этапе каждого цикла осуществляют отделение парогазовой фазы от деаэрируемой воды и накопление деаэрированной воды по мере отделения парогазовой фазы, при этом подачу деарируемой воды в деаэратор осуществляют после образования разницы давлений между давлением в патрубке подачи деаэрируемой воды и давлением в деаэраторе и во время ее поддержания, причем разницу давлений получают и поддерживают увеличением объема деаэратора от минимального до заданного техническими условиями максимального, а величину разницы давлений определяют предварительно из условия ее достаточности для создания контакта поступающей в деаэратор деаэрируемой воды с криволинейной его поверхностью и придания ей центростремительного ускорения, на втором этапе цикла уменьшением внутреннего объема деаэратора от заданного техническими условиями максимального до минимального поочередно отводят из деаэратора разделенные фазы.

При этом, согласно изобретению, подачу деаэрируемой воды прекращают по достижении заданного техническими условиями максимального объема деаэратора.

При этом согласно изобретению величину заданного техническими условиями максимального объема деаэратора определяют по формуле
V_max = V_min + Q_max T,
где V_max - максимальный объем деаэратора;
V_min - минимальный объем деаэратора;
Q_max - максимальная производительность деаэратора;
Т - выбранная длительность цикла.

При этом, согласно изобретению, сначала отводят парогазовую фазу, а затем - накопленную в течение первого этапа цикла деаэрированную воду.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что устройство для деаэрации вод, содержащее деаэратор с патрубком подвода деаэрируемой воды на криволинейную поверхность и с патрубком отвода парогазовой фазы, и накопитель с патрубком отвода деаэрированной воды, согласно изобретению дополнительно снабжено приводом, деаэратор выполнен заодно с накопителем и снабжен механизмом изменения ею объема, патрубок подвода деаэрируемой воды снабжен впускным клапаном, а каждый из патрубков отвода снабжен выпускным клапаном, при этом механизм изменения объема деаэратора и выпускной клапан патрубка отвода парогазовой фазы соединены с приводом с обеспечением возможности синхронизации приведения в действие и отключения каждого из подключенных к нему элементов.

При этом, согласно изобретению, приводной механизм изменения объема деаэратора выполнен в виде мембраны с жестким центром, либо в виде поршневого механизма, либо в виде сильфона.

При этом, согласно изобретению, впускной клапан деаэрируемой воды выполнен в виде неуправляемого подпружиненного обратного клапана, открывающегося только при заданном при настройке перепаде давления.

При этом, согласно изобретению, впускной клапан деаэрируемой воды выполнен в виде кинематически или электрически управляемого клапана, установленного с обеспечением возможности его открытия и поддержания его в открытом состоянии только при увеличении объема деаэратора.

При этом, согласно изобретению, выпускной клапан парогазовой фазы выполнен в виде кинематически или электрически управляемого обратного клапана, установленного с обеспечением возможности его открытия после закрытия впускного клапана деаэрируемой воды и поддержания его в открытом состоянии с начала уменьшения объема деаэратора до полного удаления парогазовой фазы.

При этом, согласно изобретению, выпускной клапан деаэрированной воды выполнен в виде подпружиненного обратного клапана, установленного с обеспечением возможности его открытия только после закрытия выпускного клапана парогазовой фазы и поддержания его в открытом состоянии до уменьшения объема деаэратора до минимального.

При этом, согласно изобретению, привод выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал которого кинематически соединен с механизмом изменения объема деаэратора и с выпускным клапаном патрубка отвода парогазовой фазы.

При этом, согласно изобретению, привод выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал которого соединен с механизмом изменения объема деаэратора посредством эксцентрикового механизма.

При этом, согласно изобретению, привод выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал которого соединен с выпускным клапаном патрубка отвода парогазовой фазы и с впускным клапаном деаэрируемой воды посредством последовательно установленной на выходном валу редуктора вслед за эксцентриковым механизмом цепной передачи и связанных с ней соответствующих кулачковых механизмов.

Отличительным признаком заявленного способа является то, что процесс деаэрации ведут дискретно, законченными циклами в деаэраторе с изменяющимся объемом. Каждый цикл состоит из двух этапов. На первом этапе каждого цикла осуществляют отделение парогазовой фазы от деаэрируемой воды и накопление деаэрированной воды по мере отделения парогазовой фазы, при этом подачу деаэрируемой воды в деаэратор осуществляют после образования разницы давлений между давлением в патрубке подачи деаэрируемой воды и давлением в деаэраторе и во время ее поддержания. Разницу давлений получают и поддерживают увеличением объема деаэратора от минимального до заданного техническими условиями максимального, причем величину разницы давлений определяют предварительно из условия ее достаточности для создания контакта поступающей в деаэратор деаэрируемой воды с криволинейной его поверхностью и придания ей центростремительного ускорения. На втором этапе цикла уменьшением внутреннего объема деаэратора от заданного техническими условиями максимального до минимального поочередно отводят из деаэратора разделенные среды.

Подача деаэрируемой воды может быть прекращена по достижении заданного техническими условиями максимального объема деаэратора.

Величина заданного максимального объема деаэратора может быть определена, исходя из требуемой максимальной производительности деаэратора и выбранной длительности цикла, по формуле
V_max = V_min + Q_max T.

На втором этапе сначала может быть отведена парогазовая фаза, а затем накопленная в течение цикла деаэрированная вода.

Отличительным признаком заявленного устройства является то, что устройство для деаэрации воды дополнительно снабжено приводом, деаэратор выполнен заодно с накопителем и снабжен механизмом изменения объема, патрубок подвода деаэрируемой воды снабжен впускным клапаном, а каждый из патрубков отвода снабжен выпускным клапаном, при этом механизм изменения объема деаэратора, впускной клапан патрубка подвода деаэрируемой воды и выпускной клапан патрубка отвода парогазовой фазы соединены с приводом с обеспечением возможности синхронизации приведения в действие и отключения каждого из подключенных к нему элементов.

Кроме того, отличительным признаком является также и то, что приводной механизм изменения объема деаэратора может быть выполнен, например, в виде мембраны с жестким центром, либо в виде поршневого механизма, либо в виде сильфона, либо в виде любого подобного механизма.

Отличительным признаком также является и выполнение каждого из впускных и выпускных клапанов. Так впускной клапан деаэрируемой воды может быть выполнен либо подпружиненным неуправляемым обратным клапаном, открывающимся только при заданном при настройке перепаде давления, либо кинематически или электрически управляемым, который установлен с обеспечением возможности его открытия только при увеличении объема деаэратора. Выпускной клапан парогазовой фазы может быть выполнен в виде кинематически или электрически управляемого обратного клапана, установленного с обеспечением возможности его открытия только в начале второго этапа, т.e. после закрытия впускного клапана деаэрируемой воды, и поддержания его в открытом состоянии с начала уменьшения объема деаэратора до полного удаления парогазовой фазы.

Выпускной клапан деаэрированной воды может быть выполнен в виде подпружиненного обратного клапана, установленного с обеспечением возможности его открытия только в течение второго этапа после закрытия выпускного клапана парогазовой фазы и поддержания его в открытом состоянии до уменьшения объема деаэратора до минимального.

Отличительным признаком является и конструкция привода устройства для деаэрации воды.

Так, привод устройства для деаэрации воды может быть выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал которого соединен посредством эксцентрикового механизма с механизмом изменения объема деаэратора.

Кроме того, привод может быть выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал которого кинематически соединен с выпускным клапаном патрубка отвода парогазовой фазы.

Кроме того, привод может быть выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал которого соединен с эксцентриковым механизмом механизма изменения объема деаэратора с выпускным клапаном патрубка отвода парогазовой фазы и с впускным клапаном деаэрируемой воды посредством последовательно установленных на выходном валу редуктора вслед за эксцентриковым механизмом цепной передачи и соответствующих кулачковых механизмов.

Заявленный способ деаэрации воды позволяет значительно упростить его реализацию за счет отказа от вакуумного насоса, аккумуляторного бака, регуляторов уровня воды и т. п. и расширить диапазон расходов в сторону минимальных за счет регулирования числа циклов.

Заявленное устройство для деаэрации воды позволяет реализовать все преимущества заявленного способа, значительно уменьшить габариты и вес устройства. Преимуществом использования заявленного устройства для деаэрации воды является также и то, что циклы деаэрации можно осуществлять как непрерывно один за другим, так и одиночными циклами, реализуя большой диапазон усредненных расходов деаэрированной воды и совмещая функции устройства для деаэрации воды и повысительного насоса.

В результате обеспечено достижение указанного технического результата: созданы новый способ деаэрации воды и новое устройство для его осуществления.

Перечень фигур чертежей и иных материалов
Изобретение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, где на:
фиг. 1 изображено устройство для деаэрации воды, принципиальная схема (схематически показаны рабочее и промежуточное состояния);
фиг.2 - временная диаграмма этапов двух последовательных циклов процесса деаэрации воды.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретений
Способ осуществляют в следующей последовательности.

Процесс деаэрации воды ведут дискретно, законченными циклами в деаэраторе с изменяющимся объемом. Каждый цикл состоит из двух этапов.

Первым этапом цикла является этап отделения парогазовой фазы от деаэрируемой воды.

Перед началом первого этапа деаэратор имеет минимальный начальный объем.

На первом этапе каждого цикла осуществляют отделение парогазовой фазы от деаэрируемой воды и накопление деаэрированной воды по мере отделения парогазовой фазы.

Для этого деаэрируемую воду подают на криволинейную поверхность деаэратора, где она, растекаясь, закручивается, а ее частицы приобретают центростремительное ускорение. При этом подачу деаэрируемой воды в деаэратор осуществляют после образования разницы давлений между давлением в патрубке подачи деаэрируемой воды и давлением в деаэраторе и во время ее поддержания. Разницу давлений получают и поддерживают увеличением объема деаэратора от минимального до заданного техническими условиями максимального.

Величина заданного максимального объема деаэратора может быть определена, исходя из требуемой максимальной производительности деаэратора и выбранной длительности цикла, по формуле
V_max = V_min + Q_max T,
где V_max - максимальный объем деаэратора, например, м³;
V_min - минимальный объем деаэратора, например, м³;
Q_max - максимальная производительность деаэратора, например, м³/час;
Т - выбранная длительность цикла, например, час.

Следует отметить, что конкретную величину заданного максимального объема выбирают в зависимости от требуемой максимальной производительности деаэратора, а конкретную величину разницы давлений выбирают в зависимости от требуемого качества деаэрации воды и производительности установки (чем больше разница давлений, тем лучше качество деаэрации, но меньше максимальная производительность установки).

Величину разницы давлений определяют предварительно из условия ее достаточности для создания контакта поступающей в деаэратор деаэрируемой воды с криволинейной его поверхностью и придания ей центростремительного ускорения.

За счет разницы давлений в системе подвода деаэрируемой воды и в деаэраторе сформированный поток деаэрируемой воды направляется на криволинейную поверхность деаэратора, где распределяется по ней и за счет центростремительного ускорения и разницы плотностей воды и парогазовой фазы происходит их разделение. По мере отделения парогазовой фазы, которая накапливается в верхней части деаэратора, деаэрированная вода, стекая по стенкам деаэратора, собирается в его нижней части, заполняя увеличивающийся объем деаэратора. Таким образом, получили разделенные среды: парогазовую фазу и деаэрированную воду.

По мере достижения заданного техническими условиями максимального внутреннего объема деаэратора подачу деаэрируемой воды прекращают. Первый этап цикла закончен.

По завершении этапа отделения парогазовой фазы от деаэрируемой воды начинают второй этап: уменьшением внутреннего объема деаэратора от заданного техническими условиями максимального до минимального поочередно, раздельными потоками отводят из деаэратора разделенные среды.

С началом второго этапа начинают уменьшение внутреннего объема деаэратора от максимального до минимального, т.е. первоначального.

С уменьшением внутреннего объема деаэратора уменьшается величина разницы давлений между давлением в системе подачи деаэрируемой воды и давлением в самом деаэраторе. В момент времени, когда величина давления в деаэраторе становится не менее величины давления в системе отвода парогазовой фазы, сначала отводят парогазовую фазу, вытесняя ее до полного удаления из деаэратора постепенным уменьшением объема деаэратора, а затем - накопленную деаэрированную воду дальнейшим уменьшением внутреннего объема деаэратора при закрытом выпускном клапане парогазовой фазы.

После отвода накопленной деаэрированной воды из деаэратора выпускной клапан деаэрированной воды закрывают.

Второй этап закончен. Цикл деаэрации завершен. Деаэратор готов к началу следующего цикла деаэрации.

Заявленный способ деаэрации воды осуществляется с помощью устройства для деаэрации воды, содержащего деаэратор 1 с патрубком 2 подвода деаэрируемой воды с впускным клапаном 3, т.е. с впускным клапаном деаэрируемой воды, с, по меньшей мере, одним патрубком отвода парогазовой фазы с выпускным клапаном 4, т. e. с выпускным клапаном парогазовой фазы, и с патрубком отвода деаэрированной воды с выпускным клапаном 5, т. е. с выпускным клапаном деаэрированной воды, снабженным механизмом 6 изменения объема деаэратора, и привод 7.

Деаэратор 1 выполнен в виде полого цилиндра с верхней торцевой крышкой 8, причем деаэратор 1 выполнен заодно с накопителем 9, расположенным в нижней его части. Например, снизу к накопителю 9 может быть присоединен механизм 6 изменения объема деаэратора 1, как это для наглядности показано в нашем примере, который играет и роль нижней торцевой крышки (следует отметить, что механизм 6 изменения объема деаэратора 1 может быть расположен и сбоку деаэратора, и под углом, т.е. ориентация механизма 6 изменения объема деаэратора 1 по отношению к деаэратору может быть любой и не влияет на сущность изобретения).

Как показано в нашем примере, механизм 6 изменения объема деаэратора 1 может быть выполнен в виде мембраны с жестким центром, соединенным с приводом 7. Однако механизм 6 изменения объема деаэратора может быть также выполнен в виде традиционного поршневого механизма, т.e. цилиндра с поршнем, соединенного с приводом и установленного с обеспечением возможности возвратно-поступательного перемещения внутри цилиндра (на чертеже не показан). Кроме этого исполнения механизма 6 изменения объема деаэратора возможна его реализация и в виде других традиционных схем изменения объемов, например, сильфона и т.п.(на чертеже не показаны).

В патрубке 2 подвода деаэрируемой воды, снабженном впускным клапаном 3, может быть установлен на входе в деаэратор 1 традиционно применяемый в системах подготовки воды турбулизатор 10 для предварительной турбулизации струи воды, подаваемой в деаэратор 1.

Впускной клапан 3 деаэрируемой воды может быть выполнен, например, в виде управляемого кинематически, например, как показано в нашем примере, кулачковым механизмом 11, или электрически, например, электрическим приводом, клапана, установленного с обеспечением возможности его открытия только при увеличении объема деаэратора. Для этого впускной клапан 3 деаэрируемой воды по традиционном схеме соединен с приводом 7, к которому присоединен механизм 6 изменения объема деаэратора.

Впускной клапан 3 деаэрируемой воды может быть выполнен в виде и неуправляемого подпружиненного обратного клапана, открывающегося только при заданном при настройке перепаде давления между величиной давления внутри деаэратора 1 и величиной давления в патрубке 2 подвода деаэрируемой воды (на чертеже не показан).

Выпускной клапан 4 парогазовой фазы может быть выполнен в виде кинематически или электрически управляемого обратного клапана, положение которого синхронизировано с положением механизма 6 изменения объема деаэратора посредством, например, соединяющей ведомое колесо кулачкового механизма 12 и ведущее колесо, установленное на оси привода 7, цепной передачи 13.

Выпускной клапан 5 деаэрированной воды может быть выполнен в виде подпружиненного обратного клапана, открывающегося только тогда, когда давление в деаэраторе 1 становится выше величины давления в патрубке отвода деаэрированной воды на величину упругости пружины в выпускном клапане 5, т.e. выпускной клапан 5 деаэрированной воды установлен с обеспечением возможности его открытия только после закрытия выпускного клапана 4 парогазовой фазы и поддержания его в открытом состоянии до уменьшения объема деаэратора 1 до минимального.

Привод 7 может быть выполнен любой традиционной конструкции, например, электрическим, пневматическим, гидравлическим и т.п.

В нашем примере показан привод 7, состоящий из электродвигателя и редуктора, выходной вал которого соединен как с механизмом 6 изменения объема деаэратора 1, так и с приводом 12 управления выпускным клапаном 4 парогазовой фазы и с приводом 11 впускного клапана 3 деаэрируемой воды.

С приводом 12, например кулачковым механизмом традиционной конструкции, выпускного клапана 4 парогазовой фазы механизм 6 изменения объема деаэратора 1 может быть соединен посредством, например, цепной передачи 13, ведущее колесо которой установлено на выходном валу электродвигателя 14, как это показано на фиг.1, т.е. выпускной клапан 4 парогазовой фазы установлен с обеспечением возможности его открытия только после закрытия впускного клапана 3 деаэрируемой воды и поддержания его в открытом состоянии с начала уменьшения объема деаэратора до полного удаления парогазовой фазы.

Привод 11 выпускного клапана 3 парогазовой фазы может быть выполнен, например, в виде кулачкового механизма традиционной конструкции.

Таким образом, привод 7 может быть выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал 14 которого соединен посредством эксцентрикового механизма 15 с механизмом 6 изменения объема деаэратора 1.

Кроме того, привод 7 может быть выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал 14 которого соединен с выпускным клапаном 4 патрубка отвода парогазовой фазы посредством последовательно установленных на выходном валу редуктора вслед за эксцентриковым механизмом 15 цепной передачи 13 и кулачкового механизма 12.

Кроме того, привод 7 может быть выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал 14 которого соединен с эксцентриковым механизмом 15 механизма 6 изменения объема деаэратора 1, с выпускным клапаном 4 патрубка отвода парогазовой фазы и с впускным клапаном 3 деаэрируемой воды посредством последовательно установленных на выходном валу редуктора вслед за эксцентриковым механизмом 15 цепной передачи 13 и соответствующих кулачковых механизмов 12 и 11.

Таким образом, патрубок отвода парогазовой фазы и патрубок отвода деаэрированной воды, т.е. каждый из патрубков отвода, снабжен соответствующим выпускным клапаном, при этом механизм изменения объема деаэратора, впускной клапан патрубка подвода деаэрируемой воды и выпускной клапан патрубка отвода парогазовой фазы соединены с приводом с обеспечением возможности синхронизации приведения в действие и отключения каждого из подключенных к нему элементов.

При подготовке устройства для деаэрации сначала в зависимости от технических условий, т. е. требуемой максимальной производительности и длительности одного цикла, задают максимальный объем деаэратора 1.

Конкретную величину разницы давлений подбирают в зависимости от требуемого качества деаэрации воды, производительности установки и давления в системе подачи деаэрируемой воды так, чтобы она была достаточна для создания контакта поступающей деаэрируемой воды с криволинейной поверхностью и придания ей центростремительного ускорения.

Установка для деаэрации воды работает следующим образом.

В начале каждого цикла, т.е. в исходном состоянии (момент времени ТО по диаграмме фиг. 2), механизм 6 изменения объема деаэратора 1 устанавливают в положение, когда объем деаэратора минимален, при этом все клапаны закрыты.

С началом первого этапа, т.е. в момент времени ТО, при закрытом впускном клапане подвода деаэрируемой воды и закрытых выпускных клапанах парогазовой фазы и деаэрированной воды начинают увеличивать объем деаэратора 1 посредством приведенного в действие приводом 7 механизма 6 изменения объема деаэратора. При этом в деаэраторе уменьшается давление, т.е. начинает увеличиваться разница давлений между величиной давления в патрубке подачи деаэрируемой воды и величиной давления в самом деаэраторе 1.

Как только эта разница давлений достигнет требуемой величины Рв, т.е. создаются условия для контакта поступающей в деаэратор 1 деаэрируемой воды с его криволинейной поверхностью и придания ей центростремительного ускорения, открывают впускной клапан 3 подвода деаэрируемой воды (момент Т1 фиг.2).

За счет разницы давлений в патрубке 2 подвода деаэрируемой воды и в деаэраторе 1 деаэрируемая вода проходит через открытый впускной клапан 3, турбулизатор 10 и сформированным потоком направляется на криволинейную поверхность деаэратора 1, где она распределяется по ней и где за счет центростремительного ускорения и разницы плотностей воды и парогазовой фазы происходит разделение парогазовой фазы и деаэрированной воды. По мере отделения парогазовой фазы, которая накапливается в верхней части деаэратора 1, деаэрированная вода, стекая по стенкам деаэратора 1, собирается в накопителе 9, например в нижней части деаэратора 1. Таким образом получили разделенные среды: парогазовую фазу и деаэрированную воду.

Пo мере достижения заданного техническими условиями максимального объема деаэратора 1 (механизм 6 изменения объема достигает положения V_max в момент времени Т2) увеличение объема деаэратора 1 прекращают, впускной клапан 3 посредством кулачкового механизма 11, соединенного с впускным клапаном 3 и с эксцентриковым приводом 15 механизма 6 изменения объема деаэратора, закрывают. Подача деаэрируемой воды прекращена. Первый этап цикла закончен: объем деаэратора максимален, в нижней части деаэратора 1 находится деаэрированная вода, а над ней в верхней части деаэратора 1 - парогазовая фаза.

По завершении этапа отделения парогазовой фазы от деаэрируемой воды начинают второй этап: этап отвода из деаэратора 1 разделенных сред, причем сначала парогазовой фазы, а затем деаэрированной воды.

С началом второго этапа начинают уменьшение внутреннего объема деаэратора 1 за счет обратного перемещения жесткого центра механизма 6 изменения объема деаэратора при закрытом впускном клапане 3 деаэрируемой воды и закрытом выпускном клапане 5 деаэрированной воды. С уменьшением объема деаэратора 1 давление в нем растет. При этом управляемый кулачковым механизмом 12 выпускной клапан 4 парогазовой фазы открывают, когда давление в деаэраторе 1 становится не меньше, чем атмосферное давление, если парогазовая фаза выводится в атмосферу, или не меньше, чем давление в системе отвода парогазовой фазы (момент времени Т3).

Постепенным уменьшением объема деаэратора 1 парогазовую фазу вытесняют из деаэратора 1 до полного ее удаления.

По окончании отвода парогазовой фазы (момент времени Т4 фиг.2) выпускной клапан 4 принудительно закрывают кулачковым механизмом 12. При этом момент закрытия выпускного клапана 4 настраивают практически по моменту окончания отвода парогазовой фазы из патрубка отвода парогазовой фазы и началу выхода через этот патрубок деаэрированной воды. При нормальной настройке выпускного клапана 4 парогазовой фазы небольшая часть деаэрированной воды должна выйти из патрубка отвода парогазовой фазы до момента закрытия выпускного клапана 4 для гарантированного полного отвода парогазовой фазы.

По мере дальнейшего уменьшения объема деаэратора 1 происходит резкое (вода практически несжимаема) увеличение давления деаэрированной воды в деаэраторе 1 до достижения им величины Рп, т.е. величины давления не менее чем суммарная величина, равная величине давления в патрубке деаэрированной воды плюс порог срабатывания пружины выпускного клапана 5. Подпружиненный обратный клапан 5 открывается, и деаэрированная вода через патрубок отвода деаэрированной воды поступает потребителю. При этом впускной клапан 3 деаэрируемой воды и выпускной клапан 4 парогазовой фазы закрыты. По достижении минимального объема деаэратора 1 (момент времени Т5 фиг.3) отвод потребителю деаэрированной воды заканчивается, выпускной клапан 5 деаэрированной воды под действием пружины закрывается. Второй этап закончен. Цикл деаэрации завершен.

Установка для деаэрации готова к следующему циклу работы.

Использование заявленного способа деаэрации воды позволяет значительно расширить диапазон рабочих расходов от максимального до необходимого минимального за счет регулирования числа циклов с сохранением качества деаэрации (в статических способах деаэрации минимальный расход воды в одном устройстве, как правило, не менее 30% от максимального, и при каждом включении деаэратора требуется большое время для вывода его на рабочий режим), упростить его реализацию и автоматизацию за счет отказа от вакуумного насоса, аккумуляторного бака, регуляторов уровня воды и т.п.

Использование заявленного устройства для деаэрации воды позволяет реализовать все преимущества заявленного способа, значительно уменьшить габариты и вес устройства. Циклы деаэрации можно осуществлять как непрерывно один за другим, так и одиночными циклами, реализуя большой диапазон усредненных расходов деаэрированной воды и совмещая функции устройства для деаэрации воды и повысительного насоса.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться для удаления газов из питательной воды систем отопления и горячего водоснабжения. Деаэрацию ведут дискретно циклами в деаэраторе с изменяющимся объемом. Подачу воды в деаэратор начинают после образования разницы давлений между давлением в патрубке подачи воды и давлением в деаэраторе, которую получают и поддерживают увеличением объема деаэратора от минимального до максимального. Деаэратор снабжен приводным механизмом изменения его объема, патрубок подвода воды снабжен впускным клапаном, а каждый из патрубков отвода снабжен выпускным клапаном. Механизм изменения объема деаэратора и выпускной клапан патрубка отвода парогазовой фазы соединены с приводом, при этом механизм выполнен в виде мембраны с жестким центром. Технический результат состоит в расширении арсенала способов деаэрации воды. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ деаэрации воды путем подачи деаэрируемой воды на криволинейную поверхность деаэратора и придания ей центростремительного ускорения с последующим отводом раздельными потоками парогазовой фазы и деаэрированной воды, отличающийся тем, что деаэрацию осуществляют в деаэраторе с изменяющимся объемом циклами, каждый из которых состоит из двух этапов, при этом на первом этапе отделяют парогазовую фазу от воды и накапливают деаэрированную воду по мере отделения парогазовой фазы, для чего перед подачей воды на криволинейную поверхность создают разницу давлений между давлением в патрубке подачи деаэрируемой воды и давлением в деаэраторе за счет увеличения объема деаэратора, сохраняют разницу давлений во время подачи деаэрируемой воды на криволинейную поверхность, после достижения объемом деаэратора максимальной величины подачу воды прекращают, а на втором этапе поочередно отводят из деаэратора разделенные фазы путем уменьшения объема деаэратора до минимальной величины. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину максимального объема деаэратора определяют по формуле
V_max= V_min+ Q_max T,
где V_max - максимальный объем деаэратора;
V_min - минимальный объем деаэратора;
Q_max - максимальная производительность деаэратора;
Т - выбранная длительность цикла. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сначала отводят парогазовую фазу, а потом накопленную в течение цикла деаэрированную воду. 4. Устройство для деаэрации воды, содержащее деаэратор с патрубком подвода деаэрируемой воды на криволинейную поверхность, патрубками отвода парогазовой фазы и деаэрированной воды, отличающееся тем, что устройство снабжено механизмом изменения объема деаэратора в виде мембраны с жестким центром, накопителем, выполненным заодно с деаэратором, патрубок подвода деаэрируемой воды снабжен впускным клапаном, каждый из патрубков отвода снабжен выпускным клапаном, при этом механизм изменения объема деаэратора и выпускной клапан патрубка отвода парогазовой фазы соединен с приводом с возможностью синхронизации их работы. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что впускной клапан деаэрируемой воды выполнен в виде неуправляемого подпружиненного обратного клапана, открывающегося при заданной при настройке величине разницы давлений между давлением в патрубке подачи деаэрируемой воды и давлением в деаэраторе. 6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что впускной клапан деаэрируемой воды выполнен в виде кинематически или электрически соединенного с приводом управляемого клапана, установленного с обеспечением возможности его открытия и поддержания его в открытом состоянии при увеличении объема деаэратора. 7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что выпускной клапан парогазовой фазы выполнен в виде кинематически или электрически соединенного с приводом управляемого обратного клапана, установленного с обеспечением возможности его открытия после закрытия впускного клапана деаэрируемой воды и поддержания его в открытом состоянии с начала уменьшения объема деаэратора до полного удаления парогазовой фазы. 8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что выпускной клапан деаэрированной воды выполнен в виде подпружиненного обратного клапана, установленного с обеспечением возможности его открытия после закрытия выпускного клапана парогазовой фазы и поддержания его в открытом состоянии до уменьшения объема деаэратора до минимального. 9. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что привод выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал которого кинематически соединен с механизмом изменения объема деаэратора и с выпускным клапаном патрубка отвода парогазовой фазы. 10. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что привод выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал которого соединен с механизмом изменения объема деаэратора посредством эксцентрикового механизма. 11. Устройство по одному из пп. 4, 6, 7 или 10, отличающееся тем, что привод выполнен в виде электродвигателя с редуктором, выходной вал которого соединен с выпускным клапаном патрубка отвода парогазовой фазы и с впускным клапаном деаэрируемой воды посредством последовательно установленной на выходном валу редуктора вслед за эксцентриковым механизмом цепной передачи и связанных с ней соответствующих кулачковых механизмов.