CH664206A5

CH664206A5 - THERMAL CONDENSATE.

Info

Publication number: CH664206A5
Application number: CH205484A
Authority: CH
Inventors: Lothar Boehm; Rolf Gruschwitz; Hans-Juergen Dentel
Original assignee: Magdeburger Armaturenwerke
Priority date: 1983-04-29
Filing date: 1984-04-26
Publication date: 1988-02-15
Also published as: DE3402399C2; HUT35361A; NL8400285A; CS253294B1; FR2545201A1; PL139180B1; HU189872B; RO90106A; FR2545201B1; DE3402399A1; PL247441A1; DD216086A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Kon-densatableiter gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a thermal condensate drain according to the preamble of claim 1.

Gewöhnlich wird bei thermischen Kondensatableitern die Temperatur des durchströmenden Mediums sowie der Betriebsdruck vor und hinter dem Abieiter zur Regelung des Durchflusses von Wasserdampfkondensat ausgenutzt. With thermal steam traps, the temperature of the medium flowing through and the operating pressure upstream and downstream of the drain are usually used to regulate the flow of water vapor condensate.

In Abhängigkeit von Temperatur und Betriebsdruck regelt das Steuerelement mittels Hubbewegung der Membrane den Kondensatfluss bzw. sperrt den nachströmenden Dampf ab. Depending on the temperature and operating pressure, the control element regulates the condensate flow by means of the stroke movement of the membrane or shuts off the inflowing steam.

Bei bekannten thermischen Kondensatableitern mit flachbauendem, mit Steuerflüssigkeit gefülltem Steuerelement, welche als Huborgan eine oder mehrere zwischen zwei Wandungsteilen fest eingespannte Membranen besitzt, wird durch die Temperatur des strömenden Mediums die Steuerflüssigkeit teilweise verdampft und erzeugt in dem gasdichten Aufnahmeraum zwischen Membrane und oberem Wandungsteil einen Innendruck. Ist der Dampfdruck der Steuerflüssigkeit gegenüber dem Betriebsdruck um ein bestimmtes Mass grösser, so wird die Membrane im Schliess-sinne axial gedrückt und das an dieser zentral angeordnete Absperrorgan verschliesst dabei die Ventilbohrung. Die gasdichte Verbindung des Absperrorganes mit der Membrane wird bekanntlich durch Verspannen dieser Teile erreicht, wobei zwischen Membrane und Abschlussorgan entsprechende Dichtelemente angeordnet werden oder aber durch eine Schweissverbindung des Abschlussorgan an der Membrane befestigt wird. In known thermal steam traps with a flat control element filled with control liquid, which has one or more membranes firmly clamped between two wall parts, the control liquid is partially evaporated by the temperature of the flowing medium and generates an internal pressure in the gas-tight receiving space between the membrane and the upper wall part . If the vapor pressure of the control liquid is a certain amount greater than the operating pressure, the diaphragm is axially pressed in the closing direction and the shut-off element centrally located on it closes the valve bore. As is known, the gas-tight connection of the shut-off element to the membrane is achieved by bracing these parts, appropriate sealing elements being arranged between the membrane and the closing element, or else being fastened to the membrane by a welded connection of the closing element.

Als Steuerflüssigkeit werden niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe oder andere Chemikalien verwendet. Die Verdampfungstemperaturen dieser Flüssigkeiten sollten zur Erfüllung der geforderten Funktion nur wenige Grade unterhalb der von Wasser bzw. Kondensat im gewünschten Druckbereich liegen. Dies erfordert eine äusserst flexibel arbeitende Membrane mit einem starren Abschlussorgan. Die Erfahrungen haben gezeigt, dass nach einer gewissen Betriebsdauer in den meisten Fällen die dichte Verbindung zwischen Membranen und Abschlussorgan im Zentrum undicht wird und dadurch die Steuerflüssigkeit aus dem Aufnahmeraum entweichen kann. In diesem Falle verschliesst das Absperrorgan dauerhaft im Betriebszustand die Ventilbohrung. In einigen Anwendungsfällen z.B. bei Begleitheizungen, würde diese dauerhafte Absperrung zum Stillstand der Heizung führen und volkswirtschaftlichen Schaden verursachen. Low-boiling hydrocarbons or other chemicals are used as the control liquid. The evaporation temperatures of these liquids should only be a few degrees below those of water or condensate in the desired pressure range to fulfill the required function. This requires an extremely flexible membrane with a rigid closing element. Experience has shown that after a certain period of operation, in most cases the tight connection between the membranes and the end member in the center leaks and the control fluid can escape from the receiving space. In this case, the shut-off device permanently closes the valve bore in the operating state. In some applications e.g. in the case of trace heating, this permanent shutdown would lead to the heating coming to a standstill and causing economic damage.

Diese unerwünschte geringe Lebensdauer der Membrane mit integriertem Abschlussorgan ist dadurch zu erklären, This undesirable short lifespan of the membrane with an integrated closing element can be explained by

dass z.B. während des Schweissprozesses von Membrane und Abschlussorgan kurzzeitig sehr hohe Temperaturen auf das sehr dünne Membranblech einwirken und dabei eine Struktur- bzw. Gefügeveränderung im Material eintritt. that e.g. During the welding process of the membrane and the end element, very high temperatures act briefly on the very thin membrane sheet, causing a change in the structure or structure of the material.

Auch bei einer festen Verbindung von Membranen und Abschlussorgan durch Verspannen z. B. mittels Verschrau-bung oder Nieten ist eine Veränderung der Spannkräfte durch wechselnde Temperatureinflüsse unvermeidbar. Zum anderen begrenzt eine feste Einspannung der Membrane im Zentrum die flexiblen Eigenschaften dieses Teiles und führt zu vorzeitigen Ermüdungsbrüchen des Membranwerkstoffes. Even with a firm connection of the membranes and the end member by clamping z. B. by screwing or riveting, a change in the clamping forces due to changing temperature influences is unavoidable. On the other hand, a firm clamping of the membrane in the center limits the flexible properties of this part and leads to premature fatigue fractures of the membrane material.

Als Beispiele derartig nach dem oben beschriebenen Verfahren arbeitender Kondensatabieiter sind die in den DE-AS 2 038 344, AS 1 526 972, AS 2 447 031 sowie in der OS 2 303 275 dargelegten Lösungen anzusehen. The solutions set out in DE-AS 2 038 344, AS 1 526 972, AS 2 447 031 and in OS 2 303 275 are to be regarded as examples of such condensate drains operating according to the method described above.

Zum Stand der Technik gehört ferner eine Ausbildung nach der DE-AS 2 630 038, bei der die Membranlamellen eine Zentralbohrung besitzen und mittels einer Klemmscheibe auf das Abschlussorgan im Fussbereich der kegel-stumpfförmigen Ringwulst eingedrückt und dabei fest eingespannt werden. Die Membranlamellen werden gemeinsam mit der Klemmscheibe und Abschlussorgan im kegelförmigen Ringbuckel miteinander gasdicht verschweisst. The prior art also includes a design according to DE-AS 2 630 038, in which the membrane lamellae have a central bore and are pressed into the end member in the foot region of the truncated cone-shaped annular bead by means of a clamping disk and are firmly clamped in the process. The membrane lamellae are welded together gas-tight together with the clamping disc and the end element in the conical ring boss.

Als Nachteil ist bei dieser Konstruktion zu werten, dass durch die feste Einspannung und Verbindungsschweissung von Klemmscheibe, Membranlamellen sowie Abschlussorgan die elastischen Eigenschaften der Membranlamellen in der Randzone der Zentralbohrung abnehmen und vorzeitige Ermüdungsbrüche auftreten können. A disadvantage of this design is that due to the fixed clamping and welding of the clamping disc, membrane lamellae and the end element, the elastic properties of the membrane lamellae in the edge zone of the central bore decrease and premature fatigue fractures can occur.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen thermischen Kondensatabieiter mit flachbauendem, mit Steuerflüssigkeit gefüllten Steuerelement zu schaffen, welcher eine Membranlamelle besitzt, die im Zentrum durch keinerlei äussere Spannkräfte, noch durch mittels hoher Schweisstempera-turen hervorgerufene innere Gefügeänderungen in ihrer Langzeitfunktion beeinträchtigt ist. The aim of the invention is to create a thermal condensate drain with a flat-construction control element filled with control fluid, which has a membrane lamella, which is impaired in its long-term function by no external tension forces in the center, nor by internal structural changes caused by high welding temperatures.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, entsprechend dem Ziel der Erfindung die Membrane in ihrem Zentrum derart stabilisiert auszubilden, dass sie sowohl die eigentliche Membranfunktion ausübt sowie auch als spezielles Abschlussorgan fungiert. The invention is based on the task, in accordance with the aim of the invention, to design the membrane in its center to be stabilized in such a way that it both performs the actual membrane function and also functions as a special closing element.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäss der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Die Form des oberen Wandungsteiles dient bei Beaufschlagung der Membrane durch äussere Drücke, z.B. bei Auftreten von Wasserschlägen, zur formschKissigen Abstützung der Membrane und schützt diese gegen Deformation bzw. Überlastung, was für den Schliessvorgang und Dichtheitsgrad des Ventilabschlusses von Vorteil ist. Die ebene Membranfläche zwischen der kreisförmigen Sicke ist im Durchmesser so bemessen, dass die korrespondierende Ventilsitzfläche in der Schliessbewegung der Membrane noch überdeckt wird. Der Abstand zwischen oberem Wandungsteil und Membrane erhält im Zentrum ein solches Mass, dass die von der kreisförmigen Sicke eingeschlossene ebene Membranfläche auf der korrespondierenden Fläche des oberen Wandungsteiles bei Erfordernis mit geeignetem Werkzeug wieder geglättet werden kann, ohne dabei die Membrane zu überdehnen. This object is achieved by the invention according to the features stated in the characterizing part of patent claim 1. The shape of the upper part of the wall serves when the membrane is subjected to external pressures, e.g. when water hammer occurs, to support the diaphragm with a cushion and protect it against deformation or overload, which is an advantage for the closing process and degree of tightness of the valve closure. The diameter of the flat membrane surface between the circular bead is such that the corresponding valve seat surface is still covered in the closing movement of the membrane. The distance between the upper wall part and the membrane receives such a measure in the center that the flat membrane surface enclosed by the circular bead on the corresponding surface of the upper wall part can be smoothed again with a suitable tool if necessary, without overstretching the membrane.

Es zeigen Show it

Fig. 1 : einen thermischen Kondensatabieiter mit flachbauender Membrankapsel unter thermischer Belastung. Fig. 1: a thermal condensate drain with flat membrane capsule under thermal stress.

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Fig. 2: die Membrankapsel von Fig. 1 ohne thermische Belastung. Fig. 2: the membrane capsule of Fig. 1 without thermal stress.

Der Kondensatabieiter nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1, einem Deckel 2, einer Ventilsitzbuchse 3, einer flachbauenden Membrankapsel, welche aus dem oberen Wandungsteil 4, Membrane 5 und unterem Wandungsteil 6 gebildet wird, einem Federsicherungselement 7 und einem Schmutzfangsieb 8. Die Membrankapsel wird durch das Federsicherungselement 7 und durch die nach unten zeigenden Distanzlaschen 9 des unteren Wandungsteiles 6 funktionsgerecht eingepannt und in ihrer Lage fixiert. Die Distanzlaschen 9 liegen an dem Bund 10 an und stützen sich dabei auf die Schulter 11 der Ventilsitzbuchse 3. Das konus-förmige Schmutzfangsieb 8 separiert den Makroschmutz. Die Ventilsitzbuchse 3 ist dicht im Gehäuseinnenraum in eine Gehäusewand, welche die Zu- und Abströmkammer unterteilt, angeordnet. Die Ventilsitzbuchse 3 besitzt im Zentrum eine Abflussbohrung 12. Zwischen dem oberen Wandungsteil 4 und Membrane 5 befindet sich im gasdichten Aufnahmeraum 13 die Steuerflüssigkeit. Bei thermischer Belastung des Kondensatabieiters verdampft ein Teil der Steuerflüssigkeit und erzeugt im Aufnahmeraum 13 einen s gewissen inneren Druck. Dadurch wird die Membrane 5 axial auf die Ventilsitzfläche 14 gedrückt und die in der kreisförmigen Sicke 16 der Membrane eingeschlossene ebene Membranfläche 15 verschliesst die Abflussbohrung 12. 1 consists of a housing 1, a cover 2, a valve seat bush 3, a flat membrane capsule, which is formed from the upper wall part 4, membrane 5 and lower wall part 6, a spring locking element 7 and a dirt trap 8. The membrane capsule is functionally clamped and fixed in position by the spring securing element 7 and by the downward-pointing spacers 9 of the lower wall part 6. The spacer tabs 9 rest on the collar 10 and are supported on the shoulder 11 of the valve seat bushing 3. The cone-shaped dirt strainer 8 separates the macro dirt. The valve seat bushing 3 is arranged tightly in the housing interior in a housing wall which divides the inflow and outflow chamber. The valve seat bushing 3 has a drain hole 12 in the center. The control fluid is located in the gas-tight receiving space 13 between the upper wall part 4 and the membrane 5. When the condensate drain is thermally loaded, part of the control liquid evaporates and generates a certain internal pressure in the receiving space 13. As a result, the membrane 5 is pressed axially onto the valve seat surface 14 and the flat membrane surface 15 enclosed in the circular bead 16 of the membrane closes the drain hole 12.

10 Die funktionsgerechte Bewegung der Membrane ist in Fig. 2 im Gegensatz zu Fig. 1 ohne thermische Belastung und bei Beaufschlagung durch äusseren Druck dargestellt. Im Zustand nach Fig. 2 ist die Steuerflüssigkeit vollständig kondensiert, der Auf nahmeraum 13 drucklos und die Membrane 5 stützt sich auf dem oberen Wandungsteil 4 ab, wobei im Zentrum die ebene Membranfläche 15 auf der korrespondierenden Fläche des oberen Wandungsteiles 4 formschlüssig anliegt und dabei erforderlichenfalls geglättet wird. Die Abflussbohrung 12 ist in dieser Membranlage geöffnet. 10 The functional movement of the membrane is shown in FIG. 2, in contrast to FIG. 1, without thermal stress and when subjected to external pressure. In the state shown in FIG. 2, the control liquid is completely condensed, the receiving space 13 is depressurized and the membrane 5 is supported on the upper wall part 4, with the flat membrane surface 15 resting in the center on the corresponding surface of the upper wall part 4 in a form-fitting manner and if necessary is smoothed. The drain hole 12 is open in this membrane system.

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B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

664 206 2 PATENT CLAIMS

1.Thermal condensate drain with a flat-construction membrane capsule filled with control liquid, equipped with a membrane designed as a lifting element, which is welded on the outer circumference to the upper and lower wall part, characterized in that the membrane (5) has a circular arrangement in the center, Has in the direction of the interior of the capsule (16), which includes a flat membrane surface (15), the enclosed membrane surface (15) at least equal to the valve seat surface (14) and towards the valve seat bushing (3) by a certain amount compared to the remaining membrane surface is enforced, and that a bead and surface corresponding to the bead (16) and the surface (15) are arranged in the upper wall part (4).

2. condensate drain according to claim 1, characterized in that the circular bead (16) has a cross section which is formed as a ring hump or in an acute-angled or obtuse-angled or rectangular or trapezoidal shape.