Danfoss IPS 8 User guide [de]

Benutzerhandbuch

Entlüftersystem (IPS 8) für Ammoniak

Technische Daten, Installation und Gebrauch

148R9645

ir.danfoss.com

Benutzerhandbuch | Entlüftersystem (IPS 8) für Ammoniak – Technische Daten, Installation und Gebrauch

Inhalt	Rechtlicher Hinweis..................................................................................................................................................................................................	3
	Technische Daten......................................................................................................................................................................................................	4
	Bestellung.......................................................................................................................................................................................................................	4
	Einführung......................................................................................................................................................................................................................	5
	Ausstattung...................................................................................................................................................................................................................	5
	Funktionsprinzip ........................................................................................................................................................................................................	6
	Betriebszyklus...............................................................................................................................................................................................................	7
	Luftfallen..........................................................................................................................................................................................................................	8
	Anschlussstellen.........................................................................................................................................................................................................	9
	Anschlusspunkte......................................................................................................................................................................................................	11
	Installation....................................................................................................................................................................................................................	12
	Elektrische Verdrahtung.......................................................................................................................................................................................	14
	Anzeigeleuchten......................................................................................................................................................................................................	16
	Schnellstart..................................................................................................................................................................................................................	17
	Allgemeines Display...............................................................................................................................................................................................	17
	Konfigurieren mittels LCD..................................................................................................................................................................................	18
	Modbus RTU...............................................................................................................................................................................................................	20
	Wartung/Service/Entsorgung..........................................................................................................................................................................	27

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Benutzerhandbuch | Entlüftersystem (IPS 8) für Ammoniak – Technische Daten, Installation und Gebrauch

Rechtlicher Hinweis	Diese Produktinformation ist Bestandteil der Dokumentationsunterlagen für den Danfoss-Lieferumfang.
	Ihr Zweck ist Produktpräsentation und Kundenberatungsservice. Sie beinhaltet wichtige Angaben und
	technische Daten zu dem Produkt.
	Diese Produktinformation muss um die branchenüblichen Vorschriften zu Arbeitsund Gesundheitsschutz
	am Aufstellort des Produkts ergänzt werden. Die Vorschriften sind aufgrund unterschiedlicher gesetzlicher
	Vorschriften an verschiedenen Aufstellorten nicht zwangsläufig identisch. Sie sind deshalb nicht Bestandteil
	dieser Produktinformation.
	Neben dieser Produktinformation und den im Einsatzland und -bereich des Produkts geltenden
	Unfallverhütungsvorschriften müssen auch die technischen Vorschriften für sicheres und fachgerechtes
	Arbeiten beachtet werden.
	Diese Produktinformation wurde in bester Absicht und in gutem Glauben zusammengestellt.
	Danfoss kann jedoch für eventuelle Fehler in diesem Dokument bzw. deren Konsequenzen
	nicht zur Verantwortung gezogen werden.
	Danfoss behält sich das Recht vor, im Zuge der Weiterentwicklung technische Änderungen
	an den in dieser Produktinformation beschriebenen Anlagen vorzunehmen.
	Bei den Abbildungen und Zeichnungen in dieser Produktinformation handelt es sich um vereinfachte
	Darstellungen. Infolge von Verbesserungen und Änderungen kann es sein, dass die Abbildungen den
	aktuellen Entwicklungsstand nicht absolut genau wiedergeben. Die technischen Daten und Abmessungen
	können sich ändern. Auf Basis dieser Werte werden keinerlei Ansprüche akzeptiert.

Danfoss A/S

6430 Nordborg Denmark CVR nr.: 20 16 57 15

Telephone: [phone]

Fax:

[phone]

EU DECLARATION OF CONFORMITY

Danfoss A/S

Refrigeration & Air Conditioning Controls

declares under our sole responsibility that the

Product category: Intelligent Purger System (Air Purger)

Type designation(s): IPS 8

Covered by this declaration is in conformity with the following directive(s), standard(s) or other normative document(s), provided that the product is used in accordance with our instructions.

Machine Directive 2006/42/EC

EN 378-2:2016 Refrigerating systems and heat pumps - Safety and environmental requirements - Part 2: Design, construction, testing, marking and documentation

IEC 60204-1:2018 Safety requirements for electrical equipment for measurement, control and laboratory use - Part 1:

General requirements

Pressure Equipment Directive 2014/68/EU (PED)

EN 378-2:2016 Refrigerating systems and heat pumps - Safety and environmental requirements - Part 2: Design, construction, testing, marking and documentation

Ammonia side (R717): Category A4P3. Fluid group: 1. PS = 40 bar. TS: -40 C to 60 C

R452A side: Category 1. Fluid group: 2. PS = 28 bar. TS: -40 C to 60 C

Ambient temperature: -10 C to 43 C

Electromagnetic Compatibility Directive 2014/30/EU (EMC)

IEC 61000-6-2 Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-2: Generic standards - Immunity standard for industrial environments (IEC77/488/CDV:2015)

EN 61000-6-4 Electromagnetic compatibiliy (EMC) - Part 6-4: Generic standards - Emission standard for industrial environments

Note: EMC test performed with cable length < 30m.

Date: YYYY.MM.DD	Issued by	Date: YYYY.MM.DD	Approved by
Place of issue:		Place of issue:
	Signature:		Signature:
	Name: Su Cheong Ho		Name: Behzad Parastar
	Title: Lead Design Engineer		Title: Product Manager

Danfoss only vouches for the correctness of the English version of this declaration. In the event of the declaration being translated into any other language, the translator concerned shall be liable for the correctness of the translation

ID No:

084R9456

Revision No: AA

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Benutzerhandbuch | Entlüftersystem (IPS 8) für Ammoniak – Technische Daten, Installation und Gebrauch

Technische Daten

Versorgungsspannung	230 V AC, 1 ph, 50 Hz
Strom	5,7 A (max. 6,5 A)
Leistungsaufnahme	max. 1.3 kW
Kurzschlussstromfestigkeit	Icc 10 kA
Umgebungstemperaturbereich	-10 bis +43 °C (14 bis 109 °F)
Temperaturbereich Transport/Lagerung	-30 bis +60 °C (-22 bis 140 °F)
Gehäuse	IP55
Gewicht	max. 100 kg (221 lbs)
Abmessungen (LxBxH)	1051 x 441 x 703 mm (41,4 x 17,4 x 27,7 Zoll)
Entlüfter-Kältemittel	R452A 900 Gramm (31,7 Unz.)
Max. Betriebsdruck (PS) R452A	28 bar (406 psi)
Systemkältemittel	R717
Min. Betriebsüberdruck R717	6,5 bar (94 psi)
Max. Betriebsdruck R717	40 bar (580 psi)
Arbeitstemperaturbereich R717	-40 bis +60 °C (-40 bis 140 °F)

Bestellung
	Einheit			Artikelnummer
	Danfoss Entlüftersystem IPS 8			084H5001
	Zubehör/Ersatzteile	Zubehör	Ersatzteil	Artikelnummer
	Flansch-Blinddeckel inkl. Schrauben, Muttern und Dichtungen*	x		084H5053
	Schwimmerventil SV3	x		027B2023
	ICF 15-4 Magnetventil, DIN Anschweißende 15 mm ½-Zoll	x		027L4543
	ICF 15-4 Magnetventil, ANSI Schweißmuffe 15 mm ½-Zoll	x		027L4538
	ICF 15-4 Magnetventil, ANSI Anschweißende 15 mm ½-Zoll	x		027L4602
	Schweißflansch inkl. Schrauben, Muttern und Dichtungen		x	084H5055
	Entlüfter-Magnetventilsatz (Anker, Schlauch, Dichtung, Düse, Filtereinsatz)		x	084H5051
	Magnetspule, 220 – 230 V, 50 HZ für AKV	x		018F6801
	Magnetspule, 24 V DC für AKV	x	x	018F6757
	Netzteil, 24 V DC – optional zur Spannungsversorgung von Entlüftungspunkten	x	x	080Z0055
	Restriktor, Entlüftungsleitung		x	084H5054
	Verdichter-Kurbelwannenheizung		x	084H5058
	Verflüssiger-Spulenbaugruppe inkl. Schrauben		x	084H5059
	Lüftermotor für Verflüssiger inkl. Lüftergitter und Schrauben		x	084H5060
	Absaugventilator		x	084H5056
	Luftgitter mit Filter (2 Stück)		x	084H5057
	Vorprogrammierter MCX 15		x	084H5052
	Druckmessumformer Verdampfer, gelötet (AKS 32R)		x	060G3552
	Verdichter inkl. Startrelaiskasten und Anlaufund Betriebskondensator		x	123F2126
	Verdichter Hochtemp.-Fühler		x	084N2003
	Expansionsventil, R452A		x	068U3881
	Schauglas		x	014-0191
	Druckmessumformer – R717, mit Gewinde, AKS2050		x	060G5750
	Thermostat für Kurbelgehäuse-Heizungsregelung		x	060L111166
	Temperaturfühler – R717, AKS 21M		x	084N2003
	Druckschalter für Lüfter		x	bitte Danfoss
				kontaktieren
	Drucksicherheitsschalter		x	bitte Danfoss
				kontaktieren
	* Zum Schließen des Systemflanschs während der Systemdruckprüfung
	Hinweis:
	Alle Ersatzteile sind Teile, die bereits in das IPS 8 eingebaut sind.
	Sämtliche Zubehörteile sind dies nicht.

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Einführung	Das Danfoss Entlüftungssystem (IPS 8) ist ein
	autonomes, eigenständiges Entlüftungsgerät,
	das nicht kondensierbare Gase (NC-Gase = Luft
	und andere nicht wünschenswerte Gase) aus
	industriellen Ammoniak-Kühlsystemen abführt.
	Die IPS-Regelung kann bis zu acht Entlüftungspunkte
	automatisch verarbeiten.
	Es lässt sich nicht vermeiden, dass NC-Gase in ein
	Kühlsystem gelangen, ungeachtet des Kältemittels,
	der Drücke oder der Temperaturen. NC-Gase im
	System senken den Wirkungsgrad des Systems,
	da sie sowohl höhere Leistungsaufnahme
	verursachen als auch die Kälteleistung senken.
	Aufgrund ihrer von Ammoniak abweichenden
	Dichte sammelt sich eingetretene Luft in bestimmten
	Bereichen des Systems. Aus diesen kann sie mit
	dem Danfoss IPS 8 abgeführt werden.
	Die Bereiche, in denen sich die Luft ansammelt,
	sowie die empfohlenen Anschlussverfahren
	sind im Abschnitt Anschlussstellen erläutert.
	Dier Entlüftereinheit ist ein elektronisch geregeltes,
	eigenständiges R452A-Kältemittelsystem,

das unabhängig vom Haupt-Ammoniaksystem läuft und über lediglich einen Flanschanschluss an die Ammoniakanlage angeschlossen wird.

Durch die Flanschöffnung gelangt das Ammoniakgas-/ NC-Gasgemisch in den Wärmeübertrager des Entlüfters. Dort wird es in Ammoniakkondensat und NC-Gase aufgeteilt. Das Ammoniakkondensat gelangt sodann durch die Schwerkraft in die Hauptanlage, während

die NC-Gase beispielsweise durch ein Wasserbad in die Atmosphäre abgegeben werden.

Durch die Flanschöffnung hat die Entlüftereinheit Zugang zu den Parametern aus der Ammoniakanlage, die für die vollelektronische Regelung erforderlich sind.

Die Einheit läuft automatisch in 24-Stunden-Zyklen und prüft, ob NC-Gase vorhanden sind. Ist dies

der Fall, entfernt sie die NC-Gase.

Um die konstruktiv vorgesehene Leistung der Hauptammoniakanlage wiederherzustellen, zu erhalten und weitere Luftansammlung zu vermeiden, ist es sehr empfehlenswert das Danfoss IPS 8 zu installieren.

Ausstattung	• Hochmoderne, elektronisch geregelte Einheit
	auf Basis der Reglerplattform Danfoss MCX.
	• Geringere Leistungsaufnahme der Ammoniak-Anlage
	• Automatische Entlüftung beim Auftreten
	von NC-Gasen im Kühlsystem
	• Kontinuierliche und intelligente Überwachung des
	Differenzdrucks zwischen dem Systemkältemittel
	und dem Kältemittel der Entlüftereinheit.
	• Intelligente Entlüftung, bei der so wenig Kältemittel
	(Ammoniak) wie möglich in die Umwelt gelangt.
	• Autonomer Betrieb der Einheit, die unabhängig
	von der Hauptanlage funktioniert
	• Betriebsprotokoll für problemlose Überwachung
	der Entlüftungskreislaufdaten
	• Modbus RTU-Kommunikation nach
	Industriestandard für Fernüberwachung
	und Systemintegration

•Geringere Leistungsaufnahme im Vergleich zu anderen Einheiten, da ausschließlich bedarfsgesteuerter Einsatz erfolgt

•Selbstdiagnose sowohl für die Funktion der Einheit und des Systems mit Abschaltung bei Fehlfunktionen

•Kostengünstige Installation mit wenigen mechanischen und elektrischen Anschlüssen

•Vollständig gelötetes und leckgeprüftes R452AKühlungssystem, Minimierung des Leckrisikos

•Autonome Plug-and-Play-Konstruktion. Dadurch einfache Installation und Inbetriebnahme

•Keine komplexen Einstellungen erforderlich

•Kompakte und einfach handhabbare Bauweise

•Patent für IPS 8 angemeldet

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Benutzerhandbuch | Entlüftersystem (IPS 8) für Ammoniak – Technische Daten, Installation und Gebrauch

Funktionsprinzip	Das Danfoss IPS 8 ist werksgeprüft und einsatzbereit
	in Ammoniakanlagen mit einem Verflüssigungsdruck
	von über 6,5 bar (94 psi). Der Entlüfter wird mit
	900 Gramm (31,7 Unz.) R452A befüllt.
	Der Entlüfter benötigt lediglich zwei mechanische
	Anschlüsse (siehe Abb. 1). Die Ammoniak-/NC-Gase
	fließen von der Hauptanlage durch den Flansch für
	Ammoniak (siehe 13 in der nachstehenden Abb. 1),
	während das NC-Gas durch das dem Entlüftungs-
	Restriktor (18) nachgelagerte Ausblasrohr
	abgegeben wird.
	Durch den Ammoniakflansch (13) gelangt
	ein Gemisch aus Ammoniakgas und NC-Gas
	in den Wärmeübertragerteil (12) des Entlüfters.
	Das Ammoniakgas/NC-Gas wird durch den R452A-
	Kühlkreis unter die Verflüssigungstemperatur des
	Ammoniaks heruntergekühlt. Dann verflüssigt sich
	das Ammoniakgas und kehrt aufgrund der Schwerkraft
	in die Ammoniakanlage zurück. Die NC-Gase
	sammeln sich hingegen im Wärmeübertrager (12)
	und können später nach außen geführt werden.

Durch die Verflüssigung des Ammoniakgases erfolgt der Durchlauf des neuen Ammoniak-/NC-Gasgemischs auf natürliche Weise. Dieses neue Gemisch wird

durch einen kontinuierlichen Prozess separiert.

Wenn die Konzentration an NC-Gas im Wärmeübertrager (12) steigt, steigen simultan auch der R452A-Wärmeübertragerdruck und die Temperatur.

Der Regler überwacht fortlaufend den R452AWärmeübertragerdruck sowie den Ammoniakdruck und die -Temperatur. Erreicht der R452A-Druck eine vorgegebene Druckdifferenz im Vergleich zum Ammoniakdruck (Temperatur), wird die Ableitung

des NC-Gases durch das Magnetventil (16) vorbereitet. Das Ausblasen wird durch das Magnetventil (16) und die entsprechenden Leitungen/Schläuche vorbereitet. Die Ableitung sollte in ein Wasserbad erfolgen.

In diesem Prozess sollten kleine Mengen Ammoniak enthalten sein (siehe Installationsabschnitt).

		19	20
	7	6
5
4		9
		8
3	2	10
1a
1
		11
		3a	15
			16
		14	17
			18
		12
		13
Abb. 1 – Aufbau R452A des Entlüfters

1	Verdichter R452A	11	Expansionsventil, R452A
1a	Verdichter-Kurbelwannenheizung	12	Wärmeübertrager Ammoniak/R452A
2	Thermostat für Kurbelgehäuse-Heizungsregelung	13	Schweißflansche
3	Heißgastemp.-Fühler R452A	14	Druckmessumformer R452A
3a	Saugdrucktemperaturfühler R452A	15	Druckmessumformer R717
4	Drucksicherheitsschalter	16	Magnetventil AKVA und Spule
5	Verflüssiger	17	NC-Temperaturfühler R717
6	Auszuglüfter	18	Restriktor, Entlüftungsleitung
7	Druckschalter für Lüfter	19	MCX 15 (vorprogrammiert)
8	Sammler	20	Netzteil, 24 V
9	Filter		900 Gramm (31,7 Unz.) R452A
10	Schauglas

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Betriebszyklus	Das Danfoss IPS 8 arbeitet in 24-Stunden-Zyklen.
	45 Minuten hiervon werden für eine Schnellabkühlung
	des R452A verwendet. Beim Einschalten wird sofort
	die Schnellabkühlung eingeleitet. Werden während
	der 45-minütigen Schnellabkühlung keine NC-Gase
	erkannt, schließt das System das Magnetventil am
	Entlüftungspunkt 1 und öffnet das Magnetventil an
	Punkt 2. Nach einem Zyklus von 24 Stunden/N (Anzahl
	der Entlüftungspunkte) kühlt sich der Verdichter
	erneut ab und verflüssigt Ammoniak. Nach 24 Stunden
	wurden alle Entlüftungspunkte einmal entlüftet.
	Zur Erkennung von NC-Gasen verwendet der Regler
	obere und untere Schwellenwerte für die R452A-
	Verdampfungstemperatur. Sinkt während einer

Schnellabkühlung die Temperatur weiter bis unter den unteren Schwellenwert, geht der Regler von einer hohen Konzentration an NC-Gasen aus und öffnet das Entlüftungs-Magnetventil. Das Entlüftungsventil bleibt

geöffnet, bis so viel verflüssigter Ammoniak vorhanden ist, dass die R452A-Verdampfungstemperatur über den oberen Schwellenwert ansteigt.

Der Verdichter bleibt weiter in Betrieb. Sinkt

die Temperatur erneut unter den Schwellenwert, findet ein weiterer Entlüftungsvorgang statt. Dieser Ablauf wiederholt sich, bis die R452AWärmeübertragertemperatur nach dem Schließen des Entlüftungsventils länger als 45 Minuten oberhalb des unteren Schwellenwertes bleibt.

<![if ! IE]> <![endif]>Einschaltung Schnellabkühlung Entlüfter	<![if ! IE]> <![endif]>(PDT): min45	<![if ! IE]> <![endif]>Schnellabkühlung Entlüfter	<![if ! IE]> <![endif]>(PDT): min45	<![if ! IE]> <![endif]>Schnellabkühlung Entlüfter	<![if ! IE]> <![endif]>(PDT): min45
		Zyklus (CST) *		Zyklus (CST) *
					Zeit
Verdichter
On
OFF
Entlüftungsventil
On
OFF

Abb. 2 – Einschalten und Betriebszyklus, wenn keine NC-Gase anwesend sind: CST (Verdichterstartzeit) und PDT (Schnellabkühlzeit) sind konfigurierbar

* Zyklus (CST) = 24 Stunden/N (Anzahl Entlüftungspunkte)

<![if ! IE]> <![endif]>(Tsat452)	Oberer Schwellenwert (VClseT)
<![if ! IE]> <![endif]>Verdampfungstemperatur	Nicht Kondensierbares wurde entlüftet
	– neuer Zyklus startet *
	Unterer Schwellenwert (VClseT)
	Zeit
	Verdichter
On
OFF
	Entlüftungsventil
On
OFF

Abb. 3 – Entlüftungsvorgang – Niedrige R452A-Verdampfungstemperatur während des PDT erkannt: Schwellenwerte sind konfigurierbar

*Wird eine niedrige Verdampfertemperatur erkannt (unterhalb des unteren Schwellenwertes), wird der Entlüftungsvorgang sofort wiederholt

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	Luftfallen
	<![if ! IE]> <![endif]>Verflüssiger	Flüssigkeits-
		stand

Abb. 4 Flüssigkeitsstand. Sammler unten angeschlossen

<![if ! IE]> <![endif]>Verflüssiger	Flüssigkeitsstand

Abb. 5 Flüssigkeitsstand. Sammler oben angeschlossen

Für Systeme mit Niederdruck-Flüssigkeitsstands­ kontrolle wird die korrekte Installation des Verflüssigers/Sammlers in Abb. 4 und 5 dargestellt.

Das Heißgas vom Verdichter (1) wird zum Verflüssiger

(2) geleitet und dort verflüssigt. Die Flüssigkeit bleibt im Sammler (3), bis eine Flüssigkeitsanforderung von der ND-Seite anliegt, z. B. bis sich das Expansionsventil

(4) öffnet. Ist das Expansionsventil geschlossen, muss die im Verflüssiger verflüssigte Flüssigkeit im Sammler gespeichert werden und der Pegel sinkt. Damit der freie Fluss zum Sammler gewährleistet ist, muss das Gas aus dem Sammler austreten können. Dies geschieht mittels der Druckausgleichsleitung

(a). Die Druckausgleichsleitung gleicht den Druck im Sammler dem Druck in der Verdichterdruckleitung an. Der Druck im Verflüssigeraustritt liegt aufgrund des Druckverlusts im Verflüssiger niedriger. Da der Verflüssigeraustrittsdruck niedriger ist als jener

im Sammler, ist es erforderlich, den Verflüssiger oberhalb des Sammlers anzubringen und einen höheren Flüssigkeitsstand in den Leitungen zwischen Verflüssiger und Sammler (b) vorzusehen.

Die Flüssigkeitssäule in der Leitung (b) kompensiert die Druckdifferenz zwischen Verflüssigeraustritt und Sammler.

Abb. 4 zeigt die Flüssigkeitsverbindung unten am Sammler.

Wird die Flüssigkeitsleitung vom Verflüssiger oben am Sammler angeschlossen (Abb. 5), ist eine

geringfügig unterschiedliche Anordnung erforderlich. Die Flüssigkeitsleitung (b) vom Verflüssiger

zum Sammler muss einen Schwanenhals/eine Flüssigkeitsfalle beinhalten, damit die Flüssigkeitssäule auch tatsächlich zustande kommt.

Da Luft schwerer ist als Ammoniakgas, sammelt sich die Luft in einer solchen Anlage an zwei Stellen: oben auf der Flüssigkeit im Sammler (x) und/oder oben auf der Flüssigkeit in der abwärts verlaufenden Leitung vom Verflüssiger (y).

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Anschlussstellen

Entlüfteranlage in einer flüssigkeitsstandsgesteuerten Niederdruckanlage

Die richtigen Standorte für den Entlüfter, der an die Ammoniakanlage angeschlossen werden soll, sind: (Siehe Abb. 6 und 7)

-oberhalb des Sammlers oder

-oberhalb der Flüssigkeit in der Abwärtsleitung vom Verflüssiger.

Der Entlüfter (5) ist über Magnetventile (px und py) an die Entlüftungspunkte angeschlossen. Es ist zu beachten, dass nur jeweils ein Magnetventil zu einem

gegebenen Zeitpunkt geöffnet sein darf, da andernfalls die Flüssigkeitssäule im Verflüssiger kurzgeschlossen wird.

Der Entlüfter benötigt eine eigene Flüssigkeitsrückl­ aufabwärtsleitung (c), die parallel zu den abwärts verlaufenden Leitungen (b) des Verflüssigers angeschlossen sein müssen.

Ist der Entlüfter mit dem Sammler verbunden, d. h. das Magnetventil (px) ist geöffnet, ist der Flüssigkeitsstand in der abwärts verlaufenden Leitung des Entlüfters

(c) gleich dem Sammler-Flüssigkeitsstand (3). Ist der Entlüfter mit dem Verflüssigeraustritt verbunden, d. h. das Magnetventil (py) ist geöffnet, ist der

Flüssigkeitsstand gleich dem Flüssigkeitsstand in der abwärts verlaufenden Leitung des Verflüssigers (3).

Flüssigkeitsstand

Abb. 6 Entlüfteranschlüsse (px) und (py). Die Ablaufleitungen (c) müssen vertikal/mit Abwärtsgefälle verlegt sein

Alternativ dazu kann der Flüssigkeitsablauf aus dem Entlüfter durch ein HD-Schwimmerventil (6) zur Niederdruckseite erfolgen (siehe Abb. 7).

Flüssigkeitsstand

Niederdruckseite

Abb. 7 Entlüfteranschlüsse (px) und (py). Die Ablaufleitungen (c) müssen vertikal/mit Abwärtsgefälle verlegt sein

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