CH671086A5 - - Google Patents

Description

671 086

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PATENTANSPRUCH Kondensatabscheider und -ableiter mit einem Einlasskanal, einem einen mit Abstand zum Gehäuse angeordneten Innenzylinder umfassenden Separator, einem Auslasskanal, einem Kondensatsammler unterhalb des Zylinders mit einem Auslassventil, das aus einer Schwimmerkugel und einer Fangkappe besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (A/B) zwischen dem Abstand (A) des Scheitels der Fangkappe von der Zylinderunterkante und dem Innendurchmesser (B) des Kondensatsammlers mindestens 0,4 beträgt.

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kondensatabscheider und -ableiter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Es ist bekannt, beispielsweise Sammler, Separator und Druckreduzierventil als separate Bauteile herzustellen und beim Rohrverlegen miteinander zu verbinden. Das Rohrverlegen mit mehreren einzelnen Armaturen wie Druckreduzierventile, Separatoren und Kondensatsammler bzw. deren Zusammenbau vor Ort ist zeit- und arbeitsaufwendig. Insbesondere angesichts der Tatsache, dass die einzelnen Komponentenjustiert werden müssen. Um das zu vermeiden, geht ein Vorschlag dahin, die einzelnen Komponenten zu einem integrierten Bauteil miteinander zu verbinden.

Bei einem derartigen integrierten Kondensatabscheider und -ableiter befindet sich in einem Gehäuse ein Zylinder und bildet einen Dampfeinlass in Form eines Separators zwischen seiner äusseren Oberfläche und der Gehäusewandung. Der in das Gehäuse eintretende Dampf strömt demzufolge wirbeiförmig längs der Innenoberfläche des Gehäuses nach unten und gelangt durch das Zylinderinnere zu einem Auslasskanal.

Im allgemeinen strömt der Dampf in Rohrleitungssystemen mit hoher Geschwindigkeit von beispielsweise maximal 40 m/s; daraus resultiert eine entsprechend starke Rotationsbewegung des Dampfstroms im Separator bzw. vom Einlasskanal zu dem Kondensatsammler. Wenn daher der Abstand zwischen der Unterkante des Zylinders als Dampfführung vom Einlass zum Auslass einerseits und der Fangkappe andererseits zu gering ist, werden auf der Fangkappe befindliche Wassertropfen und im Sammler befindliches Kondensat von dem Wirbelstrom aufgewirbelt und wie bei einem Wirbelwind erfasst sowie zum Auslass mitgeschleppt. Dem liesse sich durch eine erhebliche Vergrösse-rung des Abstands zwischen der unteren Zylinderkante und der Fangkappe begegnen; das führt aber zu einer erheblichen und somit nachteiligen Vergrösserung des Kondensatabscheiders und-ableiters.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kondensatabscheider und -ableiter mit einem Kondensatsammler zu schaffen, dessen Abscheidegrad bei kompakter Bauweise verbessert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass bei einem Kondensatabscheider und -ableiter der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss das Verhältnis A/B des Abstandes A des Scheitels der Fangkappe von der Unterkante des Separatorzylinders und dem Innendurchmesser B des Kondensatsammlers mindestens 0,4 beträgt. Ein derartiger Abscheider und Ableiter eignet sich auch zum Abscheiden anderer Flüssigkeiten aus Dampf, Druckluft und anderen Gasen.

Im Betrieb strömt der flüssigkeitshaltige Dampf vom Einlass wirbeiförmig durch den Separator zum Kondensatsammler und scheidet sich dort das Kondensat ab ; es tropft von der Innenoberfläche des Gehäuses in den Kondensatsammler. Andererseits strömt das Gas aber auch durch den Separatorzylinder aufwärts zu dem Auslasskanal. Wenn das sich am Boden des Gehäuses sammelnde Kondensat ein bestimmtes Niveau erreicht hat, hebt die Schwimmerkugel von ihrem Ventilsitz ab und öffnet das Auslassventil zum Abfliessen des Kondensats.

Bei dem erfindungsgemässen Abscheider und Ableiter beträgt das Verhältnis A/B des Abstandes A der Fangkappe vom unteren Zylinderrand zum Innendurchmesser B des Kondensatsammlers mindestens 0,4, d. h. der Abstand A macht mindestens 40% des Sammlerdurchmessers B aus. Demzufolge werden die auf der Fangkappe befindlichen Wassertropfen und das im Sammler befindliche Kondensat von dem vom Einlass durch den Separatorzylinder zum Auslass strömenden Dampf bzw. Gas nicht aufgewirbelt.

Bei einem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung schliesst der Abscheider und Ableiter ein Druckreduzierventil ein; er besteht im einzelnen aus einem Druckreduzierventil 1 einschliesslich eines Separators und einem Kondensatsammler 2 unterhalb des Druckreduzierventils. Das Druckreduzierventil 1 weist auf einer Seite seines Gehäuses 3 einen Einlasskanal 4 für Dampf mit einem Primärdruck und auf der gegenüberliegenden Seite einen Auslasskanal 5 zum Abströmen des Dampfs mit einem Sekundärdruck auf. Im Gehäuse befindet sich ein Hauptventilsitz 6 und ein korrespondierender, unter dem Einfluss einer Spiralfeder 8 stehender Hauptventilkörper 7. Der Stössel 10 eines Kolbens 9 liegt am oberen Ende des Ventilkörpers 7 an. Mit Hilfe einer Stellschraube 11 lässt sich der Sekundärdruck des Dampfes in der Weise einstellen, dass beim Eindrehen der Schraube ein Diaphragma über eine Spiralfeder 12 und ein sich anschliessendes Druckstück 13 nach unten gedrückt wird. Dabei bewegt sich ein Stellstift 15 ebenfalls nach unten und öffnet ein Steuerventil 16 gegen die Kraft einer Spiralfeder 17. Vom Einlasskanal 4 führt ein Durchlass 18 für den Primärdruckdampf zu dem Raum unterhalb des Steuerventils 16. Nach dem Durchströmen des Steuerventils 16 gelangt der Primärdruckdampf über einen weiteren Durchlass 19 zu dem Raum oberhalb des Kolbens 9. Schliesslich verbindet ein Durchlass 20 für Sekundärdruckdampf den Auslasskanal 5 mit dem Raum oberhalb des Diaphragmas 14. Im Einlasskanal 4 befindet sich ein Filter 32 und hinter dem Durchlass 18 ein Sieb 33.

An den Ventilsitz 6 schliesst sich zentrisch zum Gehäuse 3 ein sich beidseitig trompetenförmig erweiternder Quasizylinder 21 an; er ist über beispielsweise vier aussenliegende Führungs- und Tragstreben 22 mit der Innenwandung des Gehäuses 3 verbunden. An den Einlasskanal 4 schliesst sich eine Ringkammer 34 an, die mit dem Quasizylinder 21 und der Wandung des Gehäuses 3 einen Separator bildet. Der durch den Einlasskanal 4 einströmende Dampf durchströmt die Ringkammer 34 wirbeiförmig nach unten. Im Inneren des Quasizylinders 21 befindet sich eine Hülse 24 als Führung für einen Stössel 23 des Hauptventils 7. Diese Hülse ist über Streben 25 mit dem Quasizylinder 21 verbunden.

Am Boden des Kondensatsammlers 2 befindet sich ein Auslassventil für das Kondensat mit einem Ventilsitz 26 und einer Schwimmerkugel 27 unterhalb einer domförmigen Fangkappe 29 mit einer kleinen Entlüftungsöffnung 28 im oberen Teil. Die Fangkappe 29 ist mit Hilfe eines Flansches 30 und einer Schraube 31 am Sammlerboden befestigt.

Erfindungsgemäss beträgt im Hinblick auf eine Verbesserung der Abscheidewirkung das Verhältnis A/B des Abstandes A des Scheitelpunkts der Fangkappe 29 von der unteren Zylinderkante zum Innendurchmesser B des Kondensatsammlers 2 unabhängig vom Durchmesser C des Einlasskanals 4 mindestens 0,4. In der nachfolgenden Tabelle

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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sind Werte für A, B und das Verhältnis A/B zusammengestellt, die bei unterschiedlichem Einlasskanaldurchmesser C einen Abscheidegrad von mindestens 95% gewährleisten.

Kanal

Abstand A (mm)

Innen

A/B

durchmesser C

durchmesser B

(mm)

(mm)

15

37,2

70

0,531

20

37,2

70

0,531

25

40,9

79,4

0,515

32

48,8

103,3

0,472

40

48,8

103,3

0,472

50

57,9

131,4

0,441

Bei dem dargestellten Kondensatabscheider und -ableiter wird zunächst der Sekundärdampf druck mit Hilfe der Stellschraube 11 eingestellt. Im Betrieb strömt ein Teil des primären Hochdruckdampfes von dem Einlasskanal 4 über den Durchlass 18 zu dem Raum unterhalb des Steuerventils 16. Er gelangt alsdann durch das Steuerventil 16 mit dem mit Hilfe der Stellschraube 11 eingestellten Öffnungsquerschnitt sowie über den Durchlass 19 in den Raum oberhalb des Kolbens 9. Der Kolben bewegt sich alsdann gegen die Kraft der Spiralfeder 8 nach unten und öffnet das Hauptventil 7. Die Hauptmasse des Dampfs strömt hingegen von dem Einlasskanal 4 durch den Ringraum 34 zwischen dem Quasizylinder 21 und der Wandung des Gehäuses 3 wirbeiförmig nach unten in den Kondensatsammler. Das Kondensat tropft längs der Wandung des Sammlers ab oder trifft auf die Fangkappe 29, von der es abtropft und sich am Sammlerboden sammelt, während der Dampf im Quasizylinder 21 aufwärts- und durch das Hauptventil 7 zum Auslasskanal 5 mit Sekundärdruck abströmt. Ein Teil des Sekundärdampfes gelangt über den Durchlass 20 in den Raum unterhalb des Diaphragmas 14. Bei einer Erhöhung des Sekundärdampfdrucks bewegt sich das Diaphragma 14 gegen die Haltekraft der Spiralfeder 12 nach oben und verringert auf diese Weise den Öffnungs-s querschnitt des Steuerventils 16. Dementsprechend verringert sich auch der Öffnungsquerschnitt des Hauptventils 7 und damit der Sekundärdruck des Dampfes. Andererseits vergrössert sich bei einem Abfall des sekundären Dampfdrucks auf einen vorgegebenen Sollwert oder darunter der io Öffnungsquerschnitt des Hauptventils 7, so dass der Sekundärdampfdruck wieder auf den vorgegebenen Wert zurückkehrt.

Auf diese Weise lässt sich der Druck des kondensatfreien Dampfes auf einen vorgegebenen Wert einstellen, ehe der 15 Dampf durch den Auslasskanal 5 abströmt.

Obgleich der dargestellte Kondensatabscheider und -ableiter ein Druckreduzierventil einschliesst, wird der Abscheidegrad nicht wesentlich beeinträchtigt, wenn das Druckreduzierventil entfällt.

20 Da der Gegenstand der Erfindung gleichzeitig zum Abscheiden und Sammeln sowie Ableiten des Kondensats dient, ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung des Rohrleitungsbaus. Zudem ist mit der Integration des Druckreduzierventils in den Separator und den Kondensatsammler eine 25 bessere Wirksamkeit verbunden als beim Einbau eines separaten Druckreduzierventils. Darüber hinaus gewährleistet das Verhältnis des Abstandes A des Fangkappenscheitels von der Zylinderunterkante zum Innendurchmesser B des Kondensatsammlers einen hohen Abscheidegrad ohne Vergrösse-30 rung des Kondensatsammlers. Insgesamt ergibt sich daher eine im Vergleich zu herkömmlichen, separaten miteinander verbundenen Armaturen äusserst kompakte Bauweise. Auch bei integriertem Druckreduzierventil ergibt sich im Vergleich zu einem separaten Druckreduzierventil keineswegs 35 eine allzu starke Vergrösserung der Gesamtabmessungen, und das bei einem Abscheidegrad von mindestens 95%.

B

1 Blatt Zeichnungen