Thermostat für Kondensatableiter Die Erfindung betrifft einen Thermostaten für Kon- :densatableiter, :dessen Dehnkörper eine Verdampfungs= flüssigkeit enthält.
Bei den bekannten voll mit Verdampfungsflüssig- keit gefüllten Thermostaten :dieser Art geht ein Teil der Flüssigkeit bei Wärmezufuhr in den Dampfzustand über. Der dadurch entstehende höhere Druck wirkt ,auf die Wandungen des elastischen Dehnkörpers ein und zwingt diesen zur Vergrösserung seines Volumens; :die ,dadurch entstehende Bewegung wird dem Absperr körper des Kondensatableiters mitgeteilt.
Will man die Dehnbewegung in Abhängigkeit von einem bestimmten Verhältnis der Kondensattzmperatur zum Kondensatdruck beeinflussen, so verwendet man bekanntermassen eine hierfür geeignete AusÜehnungs- flüssigkedt. Der Thermostat lässt sich z. B. derart .aus- leggen, d@ass :das Absperrorgan, bei Sattdampftemperatur oder :d-icht darunter schliesst und kurz unterhalb dieser Schliesstemperatur öffnet.
Dadurch wird auch bei schwankenden Betriebsbedingungen der Frischdampf zu rückgehalten und Kondensat abgeleitet.
Die bekannten Thermostaten dieser Art zerplatzen jedoch oder erfahren eine Dauerverformung, wenn bei Anfall von Heissdampf im Kondensutableiter :die Tem peratur im Verhältnis zum Druck stärker als vorgesehen ansteigt, somit weitere Flüssigkeit im Thermostaten verdampft und gleichzeitig die weitere Ausidlehnung :des Dehnkörpers durch das mit ihm verbundene auf ,dem Ventilsitz aufliegen:die Absperrorgan ;blockiert ist.
Die Folge des Versagens des Thermostaten sind über- oder Untertemperaturen in der betreffenden Anlage, die zu schwerwiegenden Folgeschäden führen können, z. B. zum Unbrauchbarwerden --ines beheizten Produktes.
Es ist zwar bekannt, diesem LUbelstand durch einen überdehnschutz zu bejgenen, indem der Thermostat am Gehäuseelastisch befestigt wird oder etwa das Absperrorgan als Tauchkolben .ausgebildet ist, der in eine Sitzbuchse hinein ausweichen kann.
Diese Mittel sind jedoch nur für Thermostaten mit reiner Flüssig- keitsausdehnung geeignet, versagen ;aber bei Verdamp- fungsthermostaten wegen der viel zu grossen .auszuglei- chenden iJ.berhübe.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Thermo- staton für Kondensatableiter zu schaffen, der diese Nachteile nicht .aufweist. Erfindungsgemäss wird die Lösung der "o"estelIten Aufgabe darin gesehen, dass der Dehnkörper nur zu einem derart bemessenen Teil mit Verdampfungsflüssigkeit gefüllt ist,
@dass beider Höchst- Betriebstemperatur der für die Festigkeit des Dehnkör pers höchstzulässige Innendruck im Dehnkörper nicht überschritten wird und ,dass bei der :dem Höchs@t-Be- triebsdruck entsprechenden Siedetemperatur :des Dampf wassers die @im Dehnkörper befindliche Verdampfungs- flüssigke it noch nicht ganz verdampft ist.
Bei überschreiten der Schliesstemperatur des<B>Ab-</B> leiters verdampft zunächst :die gesamte im Thermostaten befindliche Flüssigkeit. Darauf erfolgt nur noch eine verhältnismässig geringe Druckerhöhung der völlig ver- dampftDn Flüssigkeit im Dehnkörper nach den Gesetzen für überhitzten Dampf. Durch :die beschriebenen Mass nahmen wird daher eine Beschädigung des Thermo staten sicher vermieden.
Durch die Wahl einer Ausdehnungsflüssigkeit mit geeigneter Siedekurve kann sodann der Abschluss des vom Thermostaten :gesteuerten Absperrorgans nach einer beliebigen Funktion der jeweils zusammengehöri- :gen Werte von Druck und Temperatur des ,umgebenden Kondensats erfolgen.
So kann beispielsweise in. Anlagen mit stark schwankendem Betriebsdruck das Absperr organ in Offenstellung gehalten werden, solange niedrige Siedetemperaturen vorherrschen; zugunsten der schnel len Ausschleusung grosser Kondensatmengen werden da beigewisse Dampfverluste dn Kauf genommen.
In der selben oder einer ,anderen Anlage kann es sodann aber auch wünschenswert sein, den Abschluss :des Absperr organs im Bereiche höherer Siedetemperaturen schon unterhalb der Sattd:ampflinie herbeizuführen, um die Kondensatwärme auszunutzen.
Der erfindungsgemässe Thermostat kann aber ,auch so .ausgelegt sein, @dass die Schliessstellung des mit dem Dehnkörper verbundenen Absperrorgans dicht .unter der jeweiligen einem schwankenden Betriebsdruck zugehöri gen Siedetemperatur des umgebenden Kondensats er reicht wird.
Hierdurch wird bei allen vorkommenden Temperaturen und dazugehörigen Drücken das Aus strömen von Dampf verhindert, während das Kondensat ohne Stau ausgeschleust wird.
Es ist ,aber auch eine Ausführung des erfindungs- @gemässen Thermostaten möglich, bei welcher das Ab sperrorgan seine Schliessstellung erst dann erreicht, nach dem der den Thermostaten umgebende Dampf in einem bestimmten Verhältnis zu :der :dem jeweils herrschenden Druck entsprechenden Siedetemperatur überhitzt ist.
Diese Massnahme erlaubt es, zwecks Verbesserung des Wärmeüberganges indem Wärmetauscher der betreffen den Dampfanlage einen kontrollierten Dampfstrom durch den Kondensatableiter zuzulassen und einen Ab- schluss erst bei Anfall von Heissdampf bestimmter Tem peratur herbeizuführen.
Als Verdampfungsflüssiigkeit kann Wasser oder Pro pylalkoholverwendet werden. Hierdurch erreicht man auf einfache Weise, dass der Druck innerhalb des Dehn körpers in gleicher oder annähernd: .gleicher Weise an steigt wie der Druck des umgebenden Kondensats oder Dampfes;
das von, Thermostaten .gesteuerte Absperr organ nimmt somit bei schwankendem Betriebsdruck und der jeweils entsprechenden Sattdampftemperatur oder einem bestimmten überhitzungs- oder Unterküh lung sgrad immer ,dieselbe Stellung ein.
Die Bemessung der Teilfüllung ist jedem Fachmann, der mit der Dampftabelle und den Gasgesetzen umge hen kann, ohne weiteres ,möglich. So genügt es, z. B., dass für :einen Dampfwasserableiter, der für eine maxi male Dampftemperatur von 400 C ausgelegt ist, .und für schwankende Drücke zwischen 0 und 20 :
atü ver wendet werden soll, bei Wasser als Verdampfungs- flüssigkeit, den Innenraum des Dehnkörpers zu etwa 1,2 % zu füllen. Bei diesem Füllungsgrad ist einerseits eine sichere Schliessbewegung des Thermostaten bis:
zu 20 atü möglich, @da bei der zugehörigen, Siedetemperatur von etwa 214 C noch nicht alles Wasser im Dehn körper verdampft ist, anderseits ist bei .Erreichen von 400 C längst .alles Wasser im Dehnkörper verdampft, so dass der Druck im Dehnkörper .maximal nur etwa 36 atü erreichen kann.
Damit bei Erreichen der dem jeweils vorherrschen den Betriebsdruck des Dampfwassers entsprechenden Siedetemperatur ein mit Wasser gefüllter Dehnkörper mit Sicherheit abschliesst, ist es zweckmässig, dass im Innern des Dehnkörpers ein gewisser Unterdruck ge genüber dem Aussendruck erzeugt wird. Dies ist bei spielsweise dadurch möglich,
dass der Absperrkörper des Ableiters in an sich bekannter Weise mit dem freien Ende des Dehnkörpers kraftschlüssig verbunden ist und in Richtung des durchfliessenden Dampfwassers schliesst. Der hierbei entstehende Saugeffekt darf jedoch nicht zu gross sein, sofern - wie üblich - gefordert wird, dass der Dampfwasserableiter ziemlich dicht unter der je weiligen Siedetemperatur öffnet bzw. schliesst. Es ist daher zweckmässig, dass die druckbelastete Fläche des Dehnkörpers mindestens viermal so gross ist wie die druckbelastete Fläche des Absperrorgans des Ableiters.
Ein sicherer Abschluss bei der jeweiligen Siedetem peratur ,des Dampfwassers ist unabhängig von dem eben genannten Saugeffekt erreichbar, wenn der Dehnkörper statt Wasser eine Verdampfungsflüssigkeit enthält, deren Siedetemperatur bei den verschiedenen Drücken unter- halb der Siedetemperatur des Wassers liegt,
was bei- spieIsweise mit Propylalkohol .als Verdampfungsflüssig- keit erreicht wird.
Für eine einwandfreie Steuerung ist es zweckmässig, andere Einflüsse als den -der Verdampfungsflüssigke@it im Dehnkörper auszuschalten. Hierzu wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, dass der von der Verdampfungsflüseigkeit nicht gefüllte Raum .des Dehnkörpers bei Raumtemperatur unter einem mög lichst hohen Vakuum steht.
Zur exakten Steuerung unter anderem :auch -bei niedrigsten Betriebsdrücken, z. B. zur selbsttätigem Ent- lüftung oder zur selbsttätigen Entleerung beim Betriebs druck 0 zur Frostsicherung, ist weiterhin eine derartige Ausbildung des Dehnkörpers vorgesehen, @dass das Ab lassorgan des Ableiters bei Raumtemperatur und unter dem Aussendruck geöffnet ist.
Um die einwandfreie Steuerung des Thermostaten beispielsweise durch einen zu starren Dehnkörper nicht zu :beeinträchtigen, ist :
die Federkraft des Dehnkörpers derart bemessen, dass das Absperrorgan des Ableiters bei Erwärmung beschlossen ist, sobald oder bevor die Betriebstemperatur die dem jeweiligen Betriebsdruck zugeordnete Siedetemperatur des Dampfwassers erreicht hat.
Bei Wasser als Verdampfungsflüssigkeit im Dehn körper würde dies bedeuten, dass das Abschlussorgam in Schliessstellung sein soll, sobald oder bevor der Innen- druck im Dehnkörper den von aussen auf ihn einwir kenden Betriebsdruck erreicht hat.
Thermostat for condensate drain The invention relates to a thermostat for condensate drain, whose expansion body contains an evaporation liquid.
In the case of the known thermostats that are completely filled with evaporation liquid: of this type, part of the liquid changes into the vapor state when heat is supplied. The resulting higher pressure acts on the walls of the elastic stretch body and forces it to increase its volume; : the resulting movement is communicated to the shut-off body of the steam trap.
If you want to influence the expansion movement as a function of a certain ratio of the condensate temperature to the condensate pressure, it is known to use a suitable expansion liquid. The thermostat can be z. B. design in such a way that: the shut-off element closes at saturated steam temperature or: not below this and opens shortly below this closing temperature.
This means that the live steam is retained and condensate is drained away, even when the operating conditions fluctuate.
However, the known thermostats of this type burst or experience permanent deformation if, in the event of hot steam in the condensate drain: the temperature rises faster than intended in relation to the pressure, thus more liquid evaporates in the thermostat and at the same time the further expansion: the expansion body through the one with it connected to rest on the valve seat: the shut-off element; is blocked.
The consequence of the failure of the thermostat are excessive or insufficient temperatures in the system concerned, which can lead to serious consequential damage, e.g. B. to render a heated product unusable.
It is known to mitigate this air level by overstretching protection by attaching the thermostat to the elastic housing or by designing the shut-off element as a plunger which can move into a seat socket.
These means, however, are only suitable for thermostats with pure liquid expansion and fail, but they fail with evaporation thermostats because of the excessively large overhangs that have to be compensated.
The object of the invention is to create a thermostat for steam traps that does not have these disadvantages. According to the invention, the solution to the "o" defined object is seen in the fact that the expansion body is only filled with evaporation liquid in such a manner that it
@that both maximum operating temperature the maximum permissible internal pressure in the flexible body for the strength of the flexible body is not exceeded and that at the boiling temperature corresponding to the maximum operating pressure: of the steam water the evaporation liquid in the flexible body is still has not completely evaporated.
If the closing temperature of the <B> arrester </B> is exceeded, initially: all of the liquid in the thermostat evaporates. Then there is only a relatively small increase in pressure of the completely evaporated liquid in the expanded body according to the laws for superheated steam. Damage to the thermostat is therefore reliably avoided by: the measures described.
By choosing an expansion liquid with a suitable boiling curve, the shut-off device controlled by the thermostat can then be closed according to any function of the respective values of pressure and temperature of the surrounding condensate.
For example, in systems with strongly fluctuating operating pressure, the shut-off organ can be kept in the open position as long as low boiling temperatures prevail; In favor of the rapid discharge of large amounts of condensate, certain steam losses are taken into account.
In the same or a different system, however, it can then also be desirable to terminate the shut-off organ in the range of higher boiling temperatures below the saturated line in order to utilize the heat of condensate.
The thermostat according to the invention can, however, also be designed in such a way that the closed position of the shut-off element connected to the expansion body is tightly reached under the respective boiling temperature of the surrounding condensate associated with a fluctuating operating pressure.
This prevents steam from flowing out at all temperatures and associated pressures, while the condensate is discharged without jamming.
It is, however, also an embodiment of the thermostat according to the invention possible in which the shut-off element only reaches its closed position after the steam surrounding the thermostat is overheated in a certain ratio to: the boiling temperature corresponding to the prevailing pressure.
This measure makes it possible, in order to improve the heat transfer in the heat exchanger of the relevant steam system, to allow a controlled steam flow through the condensate drain and to only bring about a closure when superheated steam of a certain temperature occurs.
Water or propyl alcohol can be used as the evaporation liquid. This achieves in a simple manner that the pressure within the expansion body in the same or approximately: .In the same way increases as the pressure of the surrounding condensate or steam;
The shut-off device, controlled by thermostats, always takes the same position when the operating pressure and the respective saturated steam temperature or a certain degree of superheating or undercooling fluctuate.
The dimensioning of the partial filling is easily possible for any specialist who can deal with the steam table and the gas laws. So it is enough z. B. that for: a steam trap designed for a maximum steam temperature of 400 C, and for pressures fluctuating between 0 and 20:
atü should be used, with water as the evaporation liquid, to fill the interior of the flexible body to about 1.2%. With this filling level, a safe closing movement of the thermostat is on the one hand up to:
20 atmospheres possible, @ because at the associated boiling temperature of about 214 C not all of the water in the flexible body has evaporated, on the other hand, when it reaches 400 C, all the water in the flexible body has long since evaporated, so that the pressure in the flexible body is at its maximum can only reach about 36 atm.
So that a water-filled expansion body closes reliably when the boiling temperature corresponding to the prevailing operating pressure of the steam water is reached, it is useful that a certain negative pressure is generated in the interior of the expansion body compared to the external pressure. This is possible, for example, by
that the shut-off body of the arrester is connected in a manner known per se with the free end of the expansion body and closes in the direction of the steam water flowing through. However, the suction effect that arises here must not be too great, provided - as usual - it is required that the steam water drain opens or closes fairly close to the respective boiling temperature. It is therefore useful that the pressure-loaded area of the expansion body is at least four times as large as the pressure-loaded area of the shut-off element of the downcomer.
A secure closure at the respective boiling temperature of the steam water can be achieved regardless of the suction effect just mentioned, if the expansion body contains an evaporation liquid instead of water, the boiling temperature of which is below the boiling temperature of the water at the various pressures,
which is achieved, for example, with propyl alcohol as an evaporation liquid.
For proper control, it is advisable to switch off influences other than the evaporation liquid in the expanded body. For this purpose, it is proposed according to a further feature of the invention that the space not filled by the evaporation fluid.
For precise control, among other things: even at the lowest operating pressures, e.g. B. for automatic venting or for automatic draining at operating pressure 0 to protect against frost, such a design of the expansion body is also provided that the discharge organ of the arrester is open at room temperature and under the external pressure.
In order not to impair the correct control of the thermostat, for example by an excessively rigid expansion body:
the spring force of the expansion body is dimensioned in such a way that the shut-off element of the arrester is closed when heated as soon as or before the operating temperature has reached the boiling temperature of the steam water assigned to the respective operating pressure.
In the case of water as the evaporation liquid in the expansion body, this would mean that the closing organ should be in the closed position as soon as or before the internal pressure in the expansion body has reached the operating pressure acting on it from outside.