專利名稱：為封閉液體系統送料的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于根據需要從液體源為封閉液體系統(例如中央供暖系統或設計成封閉液體回路的另一種熱交換或處理系統)自動送料的方法，其中在該系統中，產生由液體形成的送料緩沖器，并且在液體源和送料緩沖器之間只允許液體沿著送料緩沖器方向流動。本發明還涉及一種可以用來實現該方法的滴給輸送器，以及其中采用了所述方法和所述滴給輸送器的加熱系統。
從WO-A-00/19149中可以了解如上所述的方法。在其中的除氣室中保存有液體存料，它根據需要通過浮動控制閥從液體源，更具體地說從公共給水系統來補給。在這種方法中，在送料期間必須確保不論在什么情況下，例如由于在液體系統中的壓力增加或在液體源中的壓力下降或壓力故障的情況下，封閉液體系統的任何流體都沒法進入進行送料的源頭中。還必須確保當出現災害例如在液體系統中出現管道斷裂時，能夠至少在相當大的程度上切斷來自液體源的供應，從而不會加劇該災害。
下面將以實施例的方式參照中央供暖設備對這些問題進行更詳細地說明。這種具有可變溫度和壓力的封閉液體循環回路往往采用一種膨脹箱，從而在溫度變化時，可以適應封閉液體體積的增加和減少，而不會出現過大的壓力增加。另外，實際上在這種封閉液體循環回路中，尤其是在涉及中央供暖設備時，難以排除會有來自封閉回路的液體損耗。如此多的液體可以從該封閉系統中漏失，從而泄漏變得顯而易見并且要進行補償。當該量較小時，難以檢測到泄漏的位置，或者檢測將具有極大的難度。另外，液體漏失量可以很小以至于該液體幾乎立刻就全部蒸發，在發生滲出泄漏損耗時，即使不是根本無跡可尋的，也是難以追尋蹤跡的。當在40kW的供暖設備中進行長期測量時，發現這些無跡可尋的滲出泄漏損耗大約是0.8cc/24小時，這在一個供暖季將相當于大約300cc。
具有或者沒有警示的泄漏水可以由膨脹箱收集至特定程度，該膨脹箱可以視為一個補給源，但是只能作為一個限制性的或者有限的補給源。如果該補給源被耗盡，那么再繼續泄漏的話，該封閉液體循環回路中的壓力將會迅速下降，在下降至特定壓力之下，例如當供暖設備中的壓力下降到大氣壓時，會導致設備運轉的自動切斷。對于中央供暖設備來說，這會導致災難性的后果，例如在一個寒冷的夜晚。通過如WO-A-00/19149中所示的補給方法可以防止這一切發生。但是該方法需要特殊的準備措施，以防止如上所述的液體從封閉液體系統回流至液體源，更確切的說，是在例如封閉液體系統管路破裂的情況下防止液體從一個實際上不受限制的液體源、例如公共給水系統流入。
本發明的目的是提供一種方法，利用該方法，可根據需要從液體源給封閉液體系統自動送料，而沒有液體從該液體系統流入到液體源的危險，在該方法中，還確保在該液體系統中出現災害或故障時，液體不能沒有約束地從液體源流到液體系統中。
本發明的再一個目的是提供一種方法，利用該方法，可以給液體系統瞬時提供預定的有限量液體。
本發明的又一個目的是提供一滴給輸送器，利用該滴給輸送器可以很好的實現上述方法，該滴給輸送器可以按照需要自動地從一個基本不受限制的源頭(例如公共給水系統)為封閉循環回路中的少量液體漏失進行補給，而不會產生排斥或未經檢查的排出的危險。
本發明的另一個目的是提供一種封閉液體循環系統，通過采用上述滴給輸送器，該系統可以自動保持在壓力下，并且同時可以確保當發生泄漏時，可立刻排出特定的和有限量的液體，以便于檢測到泄漏的位置，在排出該有限量液體之后，自動送料系統不會連續排出大量的水。
通過根據本發明提供的按照需要從液體源向封閉液體系統自動送料的方法，在液體源和封閉送料系統之間形成一液體緩沖器，并且僅允許以逐滴形式從送料緩沖器將液體輸送至該封閉液體系統，因此確保了可以從液體源向該液體回路連續地送料，同時該方法被設置成使向液體緩沖器壓回液體受到限制，并且永遠完全不允許液體回流到液體源中。該方法還確保盡管在正常操作中液體可以從液體源連續地流出而不受到監管，但是在液體回路中壓力降低或者壓力故障時(例如當管路破裂)時，更多的液體只能以液滴的方式從液體源漏出，直到發現時以另一種方式(例如通過閥)來完全切斷供應。
送料緩沖器可以與液體系統相通，因此實際上形成該系統的一部分。在送料緩沖器可以經受壓力波動的情況下，并且根據本發明的另一個優選實施例，該送料緩沖器具有最小的體積，當送料緩沖器中的壓力超過了液體源中的壓力時，該體積增加。因此，給送料緩沖器提供了膨脹的可能性，并且還可以設置成通過排氣多余壓力保護來限制送料緩沖器的體積增加。
因為送料緩沖器僅按照液滴的方式送出液體，因此實際上已經獲得了有效的流出保護，但是在單位時間內可以加入到系統中的液體量受到限制。如果實際上希望在較短的時間內將大量的液體送到系統中，那么根據本發明的另一個實施例，如果在送料緩沖器和封閉液體系統之間有一個液體存料，它從送料緩沖器通過液滴傳送而經敞開連接來送料，它通過可關閉的通道與液體系統連接，該通道的打開和關閉根據封閉液體系統所產生的量值來控制，從而可以實現上述要求。
為了實現本發明，優選采用一種送料緩沖器，它容裝在一滴給輸送器中，該滴給輸送器設有一圓柱狀殼體，所述殼體具有一入口、一出口以及設置在該殼體中可以自由移動的基本圓柱狀柱塞，該柱塞至少設有通過滑動配合裝配在該圓柱狀殼體內的第一部分以及其直徑比第一部分小的第二部分，該柱塞可以在一個鄰接位置封閉所述出口，并且清楚地留下一個細小的泄漏管道，該柱塞設有一個與入口連接的通道，并且在殼體內第二部分的周圍留有空間，該柱塞還設有單向閥，以防止從該空間流回到入口。通過這些措施獲得一個滴給輸送器，其中在壓力之下與一個液體源(例如公共供水系統)連接之后，將柱塞通過液體壓力驅動到鄰接位置，其中該微小的泄漏管道的設計方式使得它僅按照有限量來通過液滴。因此可以自動和連續地補給小的滲出泄漏損耗。如果發生大的災害，例如管道破裂，導致在滴給輸送器的出口處壓力故障，該滴給輸送器持續地僅按照液滴的方式輸送液體，從而也不會因為連續提供大量的補給液體而使得管道破裂的結果變得更壞。如果發生了相反的情況，也就是出口處的壓力高于入口處的壓力，例如在補給源中壓力暫時降低或者壓力故障，則即使出口和入口之間的壓力差升高而使得柱塞被壓向入口的方向而且該微小的泄漏管道變為更寬的敞開連接，但是單向閥也能防止液體經過該閥并因此通過入口進入到補給源。
微小泄漏管道的實現以及其適當的尺寸和其尺寸的維護等依賴于柱塞第二部分與出口的配合方式。為了優化這種配合，根據本發明的再一個實施例，通過在中心設置一個銷狀凸起來延伸該柱塞的第二部分，該凸起通過滑動配合接合出口的孔形成部分，并且靠近與該第二部分的連接處設置一個圓周凹槽，該凹槽與沿著銷狀凸起縱向延伸的至少一個縱向溝槽連接。通過這些措施，可以將柱塞在殼體內準確地引導，并且將出口減小到所要求的尺寸。
可以采用多種方法來實現該細小泄漏管道。其中的一個示例可以是在柱塞的第二部分以及外殼的端壁中的一個或者兩者的相配合的端部表面中形成極細的凹槽。但是根據本發明的再一個實施例，特別優選的是，銷狀凸起利用一末端部分連接至柱塞第二部分，并以自由端部終止，在末端部分周圍設有密封環，在第二部分的鄰接位置中的自由端部與調整元件的凸輪表面相接觸，該調整元件可以相對于銷狀凸起移動，并且在移動時，可以通過該銷狀凸起而沿著縱向移動柱塞。通過這些措施可以獲得一個結構，利用該結構可以非常準確地調整泄漏程度，以及因此準確地調整微小泄漏管道的寬度。也就是，通過柱塞將密封環頂著殼體的端壁壓在密封位置中。但是利用調整元件，可以將柱塞壓回，結果起初更平的密封環逐漸開始再次呈現它更圓的形狀。在給定時刻，其結果是該密封環不再完全密封，而是留下一個細小泄漏通道。通過調整元件可以準確地控制如此獲得的泄漏通道的寬度以及細小泄漏管道的形成。
如前所述，在滴給輸送器的使用過程中，通過來自補給源的液體壓力而將柱塞壓在鄰接位置中。為了即使在補給源中出現暫時低壓或者壓力故障的情況下永遠這樣，也就是將柱塞保持在其鄰接位置上，必須對柱塞施加朝著鄰接位置的附加力。根據本發明的再一個實施例，如果通過彈簧將柱塞壓在鄰接位置中，就可以容易的實現這一要求，其中該彈簧一端支撐在柱塞上，另一端位于與殼體固定連接的一個止動部分上，其中在這種連接中，更優選的是，該止動部分可以相對于殼體進行調整。
在一種較為簡單的方式中，根據本發明的再一個實施例，如果通過在柱塞的第二部分的外表面中的環形凹槽來形成單向閥，并且該凹槽設有側邊緣和底部，在該溝槽中開有至少一個與入口連通的通道，并且利用側邊緣上鄰接的O形環而在距離底部一定距離的位置上密封，則可以獲得一個非常有效的單向閥。另外，通過對該溝槽側壁進行進一步設計而使其可以彼此相對地進行調整，則可以優化地調整該單向閥的起動壓力，例如在只比第二部分周圍的空間內的壓力略高一些的入口中的壓力下使得該單向閥始終打開，同時如果該空間內的壓力超過了在入口處的壓力，則還要確保單向閥優選被堵住。并且該單向閥可以被調整至較高的起動壓力，例如如果需要加在液體循環系統的液體的最大送料壓力低于入口中的壓力時。
在前面的描述中，已經指出，由于政府規定，希望或者是要求不能將液體循環系統中的液體壓回到補給源中，因此具有單向閥是一個非常有效的措施。如果在該液體循環系統中因為不希望的原因(例如過壓保護閥故障)，在液體循環系統中形成高壓而使得柱塞向入口方向壓回一個特定距離，則結果是，例如銷狀凸起會離開它的引導件。利用本發明的滴給輸送器，并且根據本發明的再一個實施例，殼體設有出口，當柱塞的第二部分處于其鄰接位置時，該出口由柱塞的第二部分所密封的關閉，并且在柱塞向入口方向移動預定距離之后釋放該出口，則可以優選實現該系統的釋放。
本發明還涉及設有封閉液體循環回路的加熱設備，其中容納有至少一個鍋爐和膨脹箱，該封閉液體循環回路通過本發明的滴給輸送器連接至高壓液體源。除了極大的災難之外，如此可以獲得一種加熱系統，其不會因為缺水而變得停止，從而導致過低的系統壓力并因此導致自動斷開操作。
為了檢測在液體循環回路中的泄漏，如果流出泄漏處的液體量使得該泄漏位置變得可見也是非常有幫助的。根據本發明的再一個實施例，如果滴給輸送器的出口與用于封閉液體循環回路的補給管線以及用于補給水的存儲容器的入口相通，并且該補給管線與補給元件入口相連，該補給元件與液體循環回路相通，所述入口設有一個閥，該閥通常處于關閉位置，但是當液體循環回路中缺水時則處于打開位置，從而有助于觀察泄漏。通過這些措施，在特定壓力下的存儲容器中可以獲得特定量的液體，當打開補給元件的閥時，該液體可以立刻送入到液體循環回路中。通過該液體脈沖，可以使得泄漏可見。而且這只是一個瞬時性液體脈沖。如果存儲容器空了，該脈沖方式的供應停止，則進一步的補給僅通過滴給輸送器來進行。因此可以使得泄漏的發生可見，但是可以防止通過這種可見方式使得液體循環系統過量持續泄漏。
現在將參照在附圖中所示的實施例對根據本發明的滴給輸送器和加熱系統進行更詳細地說明，但是只是以非限定實施例的方式進行說明。在這些附圖中

圖1為一滴給輸送器的剖視圖；圖2為圖1的放大細節；以及圖3為一加熱系統的示意圖。
圖1中所示的滴給輸送器包括一帶有一入口2和一出口3的圓柱形外殼1。在外殼1內部可滑動地設有一柱塞4，該柱塞4包括一第一部分4a、一第二部分4b和一銷狀凸起4c。
第一部分4a在內部設有一腔室5，用于容納并且通過中間插入一過濾板20支撐彈簧6的端部，該彈簧另外支撐在可動地設置在外殼1中的環形止動部分7上。第一部分4a的外圓周表面沿著圓柱形外殼1的內壁滑動配合地移動，同時密封環8密封地將在外殼1中的空間分成第一部分的左邊和右邊。
柱塞4的第二部分4b的直徑小于第一部分4a的直徑，從而空間9在外殼1內部形成在第二部分4b周圍。在第二部分4b的外圓周表面中設有一凹槽10，從在第一部分4a的腔室5出發的通道11通入到該凹槽的底部。在第二部分4b的外圓周表面上，凹槽10由一O形環關斷。因此，形成一單向閥，因為在腔室5的壓力比在空間9的壓力更大的情況下O形環將向外移動并且解除腔室5和空間9之間的連接，而在空間9的壓力比腔室5的壓力更大的情況下，O形環12更牢固地受到擠壓，因此更加密封進凹槽10中。單向閥的打開壓力是可調的，因為凹槽10中的一個壁由通過擰在第二部分4b的其余部分上以便可以移動地安裝的螺母部件的端緣形成，該第二部分4b通過密封環19相對于螺母部件密封。第二部分4b承載著銷形凸起4c，該凸起滑動配合延伸進入入口3的孔形成部分。如圖2清楚地顯示出的一樣，該銷形凸起4c設有一圓周凹槽13，縱向凹槽14與之相通。在銷形凸起4c周圍設有一密封環，它一方面與第二部分4b接觸另一方面與外殼壁接觸。該銷形凸起4c設有一以具有相當大鈍角頂部的錐形表面形式的自由端。該錐形表面與調節元件16的凸輪面16a接觸，該調節元件與銷形凸起4c垂直地延伸并且沿著縱向方向可調節地設置在外殼1中，而且通過密封環21相對于周圍部分密封。
外殼1還設有一內環凹槽17，該凹槽與通向周圍部分的排水管18連通。
該滴給輸送器的操作過程如下。
入口2通過未示出的部件高壓液體源例如公共給水系統連接。通過該壓力在由彈簧6施加的力的協作下向右將柱塞壓入到在圖1中所示的位置。如果腔室5中的液體壓力高于空間9中的液體壓力，則將出現這樣一種結果，即O形環12向外移動并且液體從腔室5流向空間9。為了以未示出的方式給與出口3連接的液體循環系統送料，液體將必須能夠從空間9流向出口3，因此將必須通過密封環15。這已經通過利用調節元件將柱塞4推回而在密封環15的位置出形成一細小泄漏通道來實現，從而密封環15松弛，即彈簧從壓扁密封形態恢復成圓化形態，從而沿著密封環形成細小密封通道。從中泄漏出的液體進入圓周凹槽13，并且通過縱向凹槽14流向出口3。通過正確地調節調節元件16，從而可以實現一滴滴地給出該液體。通過將液體提供給液體循環系統，在空間9中的壓力將降低，之后，再次通過單向閥進行從腔室5中給料。
如果由于特殊情況在出口3中的液體壓力超過在空間9中的液體壓力，則該單向閥防止液體從空間9進入腔室5。如果出口3和入口2之間的壓力差增加如此之多，從而柱塞4整個被壓向左邊，即使沿著入口2的方向，然后在柱塞4的特殊運動之后空間9將進入與環形槽17連通，并且壓力將通過出口18向外排出。
圖3顯示出包括具有散熱器21和鍋爐22的封閉液體循環回路20。通過集氣器23與液體循環回路20連接的無薄膜膨脹箱24配有設有補給閥26和除氣閥27。閥門26和27一般處于封閉狀態，并且可以通過在膨脹箱24中的浮子打開，同時通過膨脹箱24中液面下降由于液體從封閉液體循環系統20溢出所以共同下落的浮子將在到達第一液面之后將打開除氣閥27，并且在進一步下落至第二液面的情況下打開補給閥26。補給管線28與補給閥26連接，該管線一方面與連接在公共給水系統的管線30上的滴給輸送器29連接，另一方面與一存儲容器31連接。
通過滲出泄漏損耗，在膨脹箱24中的浮子將以給定的運動下落直到補給閥26打開并且從存儲容器31中提供出水，之后補給閥再次關閉，再次由滴給輸送器29補給從存儲容器31撤回的水。使用存儲容器31結合滴給輸送器29的優點在于，盡管液體是一滴滴地提供，但是也總是立即能夠得到處于高壓下的特定量補給液。如果出現災害例如在突然缺水的情況下可以立即用這些液體。從存儲容器31中的受限排出可防止進一步破壞，并且通過液體脈沖，立即顯示出必須進行修理的位置。
顯而易見的是，在所附權利要求中所給出的本發明的框架內仍然可以有許多改變和變化。因此，上面已經參照中央供暖設備對本發明進行說明。但是，本發明同樣可以用于其它液體系統和生產過程中，其中需要用相對少量液體供給以便滿足泄漏或排出損失以提供添加劑。如果足以一滴滴供給，則供料緩沖器或滴給輸送器可以與液體系統打開連通。如果在特定時期看起來需要提供比滴給更大量的液體，則可以在所要求的時刻使液體原料與液體系統打開連通，其中所述原料已經構建并且由滴給補給。
權利要求
1.一種用于根據需要從液體源向封閉液體系統自動給料的方法，其中，在該系統中產生由液體形成的送料緩沖器，并且在液體源和送料緩沖器之間只允許沿著送料緩沖器方向的液流，其特征在于，該液體緩沖器形成在液體源和封閉送料系統之間，從而只允許從送料緩沖器向封閉液體系統進行逐滴的液體輸送。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述送料緩沖器具有最小的體積，該體積在送料緩沖器中的壓力超過液體源中的壓力時增加。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，送料緩沖器體積的增加由排出過壓保護裝置來限制。
4.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在送料緩沖器和封閉液體系統之間形成一液體存儲，它從送料緩沖器以逐滴方式通過一打開連接進行輸送，并且通過一可封閉通道與液體系統連接，同時根據由封閉液體系統產生的數量來控制通道的打開和關閉。
5.一種滴給輸送器，它設有一圓柱形外殼，該外殼具有一入口、一出口和設置在所述外殼中以便可以自由運動的基本上為圓柱形的柱塞，該柱塞至少設有通過滑動配合裝配在該圓柱狀殼體內的第一部分以及其直徑比第一部分小的第二部分，該柱塞可以在一個鄰接位置封閉所述出口，并且清楚地留下一個細小的泄漏管道，該柱塞設有一個與入口連接的通道，并且在殼體內第二部分的周圍留有空間，該柱塞還設有單向閥，用來防止從該空間流回到入口。
6.如權利要求5所述的滴給輸送器，其特征在于，通過一居中設置的銷狀凸起來延伸該柱塞的第二部分，該凸起通過滑動配合接合出口的孔形成部分，并且靠近與該第二部分的連接處設置一個圓周凹槽，該凹槽與沿著銷狀凸起縱向延伸的至少一個縱向溝槽連接。
7.如權利要求6所述的滴給輸送器，其特征在于，所述銷狀凸起通過一底部連接至柱塞第二部分，并終止在自由端中，在所述底部周圍設有一密封環，在第二部分的鄰接位置中的自由端與調整元件的凸輪表面相接觸，該調整元件可以相對于銷狀凸起移動，并且在移動時，可以通過該銷狀凸起而沿著縱向移動柱塞。
8.如前面權利要求5-7中任一項所述的滴給輸送器，其特征在于，通過彈簧將柱塞壓入到鄰接位置中，該彈簧一端支撐在柱塞上，另一端位于與殼體固定連接的一個止動部分上。
9.如權利要求8所述的滴給輸送器，其特征在于，所述止動部分可以相對于外殼進行調節。
10.如前面權利要求5-9中任一項所述的滴給輸送器，其特征在于，所述單向閥通過在柱塞的第二部分的外表面中的環形凹槽來形成，并且該凹槽設有側緣和底部，與入口連通的至少一條通道通向該底部，并且該凹槽利用側邊緣上鄰接的一O形環而在距離底部一定距離的位置上被密封。
11.如權利要求10所述的滴給輸送器，其特征在于，所述凹槽的側緣可以彼此相對調節。
12.如前面權利要求5-11中任一項所述的滴給輸送器，其特征在于，所述外殼設有一出口，在柱塞的第二部分處于其鄰接位置時，該出口由柱塞的第二部分密封地封閉，并且在柱塞向入口方向移動預定距離之后釋放該出口。
13.一種設有封閉液體循環回路的加熱設備，其中裝有至少一個鍋爐和膨脹箱，該封閉液體循環回路通過如前面權利要求中任一項所述的滴給輸送器連接至一壓力液體源。
14.如權利要求10所述的加熱設備，其特征在于，所述滴給輸送器的出口與用于封閉液體循環回路的一補給管線以及用于補給水的一存儲容器的入口相通，該補給管線與一補給元件的入口相連，該補給元件與液體循環回路相通，所述入口設有一個閥，該閥通常處于關閉位置，但是當液體循環回路中缺水時處于打開位置。
全文摘要
一種根據需要通過在液體源和封閉液體系統之間形成由液體構成的送料緩沖器來從液體源向封閉液體系統自動送料的方法，其中在液體源和送料緩沖器之間只允許液體沿著送料緩沖器的方向流動，且僅允許以逐滴的方式從送料緩沖器向封閉液體系統進行輸送。該送料緩沖器可以通過一圓柱形滴給輸送器來實現，該滴給輸送器具有入口、出口和可自由移動的柱塞，該柱塞可以在一鄰接位置中封閉出口，同時清楚地留下一微小泄漏管道，并且設有沿著入口方向的具有單向閥的通道。這種滴給輸送器可以在具有或沒有插入液體存儲容器的情況下與一液體系統連接，液體系統例如為具有管道系統、鍋爐和膨脹箱的中央供暖系統。
文檔編號F24D3/10GK1500191SQ02807667
公開日2004年5月26日 申請日期2002年3月28日 優先權日2001年4月2日
發明者弗朗西斯庫斯·羅費爾森, 弗朗西斯庫斯 羅費爾森 申請人:施皮羅研究公司