CZ9798U1 - Termický membránový odváděč parního kondenzátu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká termického membránového odváděče s plošným membránovým ventilem, určeného k odvádění parního kondenzátu od parních spotřebičů.

Dosavadní stav techniky

K oddělování plynné a kapalné fáze v kondenzačních potrubích se používají odváděče kondenzátu, jejichž účelem je propouštět odděleně ve směru proudění zvlášť kapalnou fázi a uzavírat průtok páře. K tomuto účelu bylo zkonstruováno několik základních typů odváděčů. Dříve byl velmi rozšířený odváděč mechanický, jehož funkce se odvozovala od změny pohybu hladiny kondenzátu v nádobě odváděče a podle charakteristického stavebního prvku se také nazývaly plovákové odváděče. Jiným typem jsou termodynamické odváděče kondenzátu, které využívají pro svou funkci dynamické chování kapaliny a posléze jsou to odváděče termické, jejichž řídící veličinou je teplota kondenzátu. K posledně zmíněným odváděčům patří termické membránové odváděče, vybavené plošným membránovým ventilem, který je tvořen elastickou membránou a přepouštěcím prostorem, přičemž nad membránou se nachází miska s těkavou nízkovroucí kapalinou, která je schopna po zahřátí a v reálném čase přeměny v plynnou fázi a má dobré rekondenzační schopnosti při následném ochlazení. Takové membránové termické odváděče, včetně jejich vnitřního ústrojí k filtraci a oddělování nečistot od protékajícího kondenzátu, jsou konstrukcí i funkcí známy například z patentových spisů 279851 a 280238, které popisují kompaktní, jednokomorový typ těchto membránových odváděčů u nichž v chladném stavu protéká kondenzát pod membránou do výstupních otvorů v přepouštěcí základně. K uzavření dalšího průtoku kondenzátu odváděčem dochází, když tlak odtékaných par expanzní kapaliny je vyšší než tlak parního kondenzátu v odváděči. Ten začíná plnit svou funkci po vyrovnání teploty s teplotou odváděného kondenzátu. Po prohřátí hmoty odváděče na provozní stav je reakční čas odváděče tohoto typu řádově jen několik sekund, v závislosti na velikosti teplotní a tlakové změny v systému, což je jeho velkou předností. Uzavírání průtoku obstarává bez jakýchkoliv pohyblivých mechanických prvků pouze pružná membrána celou svou plochou a proto uzavírání průtoku je dokonalé.

V přitékajícím kondenzátu jsou přítomny i mechanické nečistoty různé velikosti a jejich přítomnost a usazování v odváděči by podstatnou měrou mohlo zhoršit nebo i znemožnit jeho řádnou funkci. Předřazování filtrů do potrubí před odváděčem není často možné, protože bez pravidelného a velmi častého čištění filtrů by se tlakové poměry v potrubním systému podstatně a pro provoz i nebezpečně zvyšovaly. Proto je žádoucí soustředit filtrační funkci do jednoho místa, do odváděče, který je koncepčně řešen tak, aby nečistoty do určité kritické velikosti zadržoval a ostatní propouštěl dále, aniž by byla ohrožena jeho bezchybná funkce. Nečistoty s nadkritickou velikostí se zadržují na vstupní cestě přístrojovým tělesem odváděče například průtokovými kanálky kalibrovaného průřezu, prstencovými štěrbinami mezi plochami obtékaných prvků a podobně. Tyto typy odváděčů jsou vybaveny dostatečně dimenzovanými čistícími otvory a zátkami s dobrým montážním přístupem a okamžitou funkční způsobilost odváděče lze předběžně zjistit i z velikosti jeho povrchové teploty, podle níž je možno přistoupit k vyčištění filtračního ústrojí odváděče.

Kromě známých předností termických odváděčů membránového typu zůstává ve vývojovém poli jejich zdokonalování zejména funkční spolehlivost odváděče spojená s jeho dokonalým čisticím systémem, který má být nekomplikovaný a schopný snadného čištění a s tím spojené přístupnosti k montáži a demontáži.

Předložené technické řešení si klade za cíl vytvořit takovou konstrukci membránového odváděče, který kromě základních osvědčených konstrukčních prvků vyřeší jejich tělesné vytvoření a prostorové uspořádaní tak, aby čistící funkce byla zajištěna co nejjednoduššími konstrukčními

-1 CZ 9798 Ul prvky, které by průtoku kondenzátu přístrojem kladly minimální odpor tlakový i tepelný a byly montážně snadno přístupné.

Podstata technického řešení

Vytýčený cíl splňuje termický membránový odváděč parního kondenzátu, tvořený průtokovým 5 tělesem s otvory pro přívod a odvod kondenzátu a výtokovou komorou připojenou k výtokovým kanálkům přepouštěcího tělesa, v němž je vytvořen kondenzátem shora omývaný expanzní prostor, částečně zaplněný nízkovroucí kapalinou, která je od expanzního prostoru oddělena elastickou membránou, uzavírající průtokové kanálky pro kondenzát vstupující pod elastickou membránu, kde podstata technického řešení spočívá vtom, že navržený odváděč tvoří zátka, v níž je vytvořen expanzní prostor pro nízkovroucí expanzní kapalinu, elastická membrána usazená v rovinném osazení sférického dna přepouštěcího tělesa opatřeného v horní části závitovaným osazením v jehož horní ploše je vytvořena prstencová rozváděči drážka propojená vývrtem s přívodním otvorem pro kondenzát, zatímco spodní část přepouštěcího tělesa je vytvarována do kuželového osazení s vtokovými kanálky a výtokovými kanálky a ukončeného šroubovým výběhem, na němž je uložena svým středovým otvorem kruhová clona dosedající na plochý okraj válcového výběžku průtokového tělesa, v jehož středu je situována výtoková komora naústěná na výtokový kanálek přepouštěcího tělesa, přičemž na závitovaném osazení horní části průtokového tělesa je našroubován vrchní ochranný kryt.

Zátka s přepouštěcím tělesem a přepouštěcí těleso s průtokovým tělesem tvoří jeden celek spojený navzájem rozebíratelným šroubovým nebo/a přírubovým spojem, přičemž tento celek je uzavřen vrchním ochranným krytem našroubovaným na závitované osazení průtokového tělesa.

Horní plocha kruhové clony vytváří se spodní hranou přepouštěcího tělesa plochou štěrbinu o tloušťce Si, dolní plocha kruhové clony vytváří s plochým okrajem průtokového tělesa plochou štěrbinu o tloušťce S₂ a válcová plocha přepouštěcího tělesa vytváří s vnitřní válcovou stěnou vrchního ochranného krytu prstencovou štěrbinu o tloušťce S₃, přičemž velikost štěrbin Si a S₃ jsou menší, než největší přípustná velikost zrn mechanických nečistot přítomných v přitékajícím kondenzátu.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata technického řešení je blíže objasněna v následujícím popisu příkladu praktického provedení za pomoci připojených výkresů, na nichž představuje obr. 1 schematizovaný svislý osový řez odváděčem a obr. 2 je polovičním osovým řezem duplexního provedení tohoto odváděče pro vyšší výkon, postaveného na shodném konstrukčním principu a vybaveného společnou výtokovou komorou. Na obr. 3 v rozloženém pohledu je znázorněna sestava součástí odváděče z obr. 1 s odstraněným vrchním ochranným krytem. Vyobrazený příklad provedení znázorňuje odváděč, k jehož montážnímu sestavení bylo použito výlučně šroubové spojení.

Příklad provedení

Na obr. 1 a 3 je znázorněn řez základním provedením odváděče, který sestává z vrchního ochranného krytu 10, zátky 20 provedené jako závitované těleso, elastické membrány 30, přepouštěcího tělesa 40, prstencového těsnění 50 a průtokového tělesa 60. Odváděče s větším průměrem jsou vybaveny zátkou 20, která se spojuje s přepouštěcím tělesem 40 obvyklým přírubovým způsobem s příslušným těsněním a připevňovacími šrouby.

Šroubová zátka 20 je svrchu opatřena montážním osazením 21, které je s boční vůlí usazeno ve vnitřním válcovém osazení 41 vytvořeném v horní části přepouštěcího tělesa 40. Na spodní ploše šroubové zátky 20 je vytvořen expanzní prostor 22, který je zčásti zaplněn expanzní kapalinou, na vyobrazení neznázorněnou.

-2CZ 9798 Ul jmenovitou hodnotu, páry odtékané z expanzní kapaliny přitlačí elastickou membránu 30 k povrchu sférického dna 43, přičemž zaslepí přechodně vtokové kanálky 47 a průtok kondenzátu odváděčem se tak zastaví až do okamžiku, kdy zastavený a chladnoucí kondenzát způsobí ochlazení prostoru nad expanzní kapalinou, odtékaná nízkovroucí kapalina opět zkondenzuje, přetlak v expanzním prostoru vymizí, elastická membrána 30 odpruží od sférického dna 43 a znovu tak otevře průtokovou cestu pro kondenzát vtokovými kanálky 47.

Z přiložených vyobrazení je patrné, že do výtokových a přívodních otvorů 66, 67 v průtokovém tělesu 60 jsou vevařeny obvyklé varné trubkové vložky se šroubovými přírubami pro vkládání a spojování v potrubním systému. Poruchy ve funkci dřívějších odváděčů kondenzátu pracuj,cích na membránovém principu nebo jejich preventivní čištění od zachycených nečistot vyžadovalo odpojení odváděče z přírubových přípojek.

Odváděč konstruovaný na principu podle předloženého technického řešení dovoluje cestou uvolnění šroubového spojení vrchního ochranného krytu 10 a šroubové zátky 20 otevřít expanzní prostor, zkontrolovat a případně vyměnit expanzní kapalinu i elastickou membránu 30. Dalším odšroubováním přepouštěcího tělesa 40 z průtokového tělesa 60 odváděče je dokončena úplná demontáž odváděče a všechny jeho součásti jsou dokonale poznatelné, vyměnitelné a seřiditelné, což u stávajících typů odváděčů doposud nebylo možné.

Claims (13)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Termický membránový odváděč parního kondenzátu, tvořený průtokovým tělesem s otvory pro přívod a odvod kondenzátu avýtokovou komorou připojenou kvýtokovým kanálkům přepouštěcího tělesa, v němž je vytvořen kondenzátem shora omývaný expanzní prostor, částečně zaplněný nízkovroucí kapalinou, která je od expanzního prostoru oddělena elastickou membránou, uzavírající průtokové kanálky pro kondenzát vstupující pod elastickou membránu, vyznačující se tím, že je tvořen zátkou (20) s expanzním prostorem (22) pro nízkovroucí expanzní kapalinu, elastickou membránou (30) usazenou v rovinném osazení (42) sférického dna (43) přepouštěcího tělesa (40), které je v horní části opatřeno závitovaným osazením (69) a v jehož horní ploše je vytvořena prstencová rozváděči drážka (63) propojená vývrtem (68) s přívodním otvorem (67) kondenzátu, zatímco spodní část přepouštěcího tělesa (40) je vytvarována do kuželového osazení (41) s vtokovými kanálky (47) a výtokovými kanálky (48) a ukončeného šroubovým výběhem (46), na němž je uložena svým středovým otvorem (51) kruhová clona (50) dosedající na plochý okraj (61) válcového výběžku (62) průtokového tělesa (60), v jehož středu je situována výtoková komora (65) naústěná na výtokový kanálek (48) přepouštěcího tělesa (40).
2. 2. Termický membránový odváděč podle nároku 1, vyznačující se tím, že zátka (20) s přepouštěcím tělesem (40) a přepouštěcí těleso (40) s průtokovým tělesem (60) tvoří jeden celek spojený navzájem rozebíratelným šroubovým nebo/a přírubovým spojem, přičemž tento celek je hermeticky uzavřen vrchním ochranným krytem (10) připevněným k horní části průtokového tělesa (60).
3. 3. Termický membránový odváděč podle nároků laž3, vyznačující se tím, že horní plocha kruhové clony (50) vytváří se spodní hranou přepouštěcího tělesa (40) plochou štěrbinu o tloušťce (Si), dolní plocha kruhové clony (50) vytváří s plochým okrajem (61) průtokového tělesa (60) plochou štěrbinu o tloušťce (S₂) a válcová plocha přepouštěcího tělesa (40) vytváří s vnitřní válcovou stěnou vrchního ochranného krytu (10) prstencovou štěrbinu o tloušťce (S₃), přičemž tloušťka štěrbin (Si) a (S₃) je menší, než největší přípustná velikost zrna mechanických nečistot v kondenzátu, přitékajícím do odváděče.

   2 výkresy

   -
4. 4CZ 9798 Ul

   Pod tímto expanzním prostorem 22 se nachází elastická membrána 30, která je svým okrajem usazena na rovinném osazení 42 sférického dna 43 přepouštěcího tělesa 40.

   Šroubová zátka 20 je uložena v závitech 44 přepouštěcího tělesa 40 a přitlačuje hermeticky elastickou membránu 20 na rovinné osazení 42. Ve spodní části přepouštěcího tělesa 40 je
5. 5 vytvořeno kuželové osazení 45, ukončené šroubovým výběhem 46.

   Na tento šroubový výběh 46 je navlečena svým středovým otvorem 5J_ kruhová clona 50, výhodně zhotovená z mědi, jež dosedá na plochý okraj 1 válcového výběžku 62 odváděče.

   Šroubový výběh 46 přepouštěcího tělesa 40 je uložen v závitech kruhové díry 64 vytvořené ve válcovém výběžku 62, na niž plynule navazuje směrem dolů výtoková komora 65 vyústěná do ío výtokového otvoru 66. Největší průměr válcového tvaru průtokového tělesa 60 odváděče je osazen pro uložení těsnění 11, které se vkládá mezi průtokové těleso 60 a vrchní ochranný kryt
6. 10, který je na svém konci opatřen prodlouženým osazením 12, jehož účelem je zabránit bočnímu vystřelení těsnění H· Přívodní otvor 67 pro kondenzát vstupující do odváděče je v průtokovém tělesu 60 obvykle situován protilehle vůči výtokovému otvoru 66 a vývrtem 68 je
7. 15 propojen s prstencovou drážkou 63, vytvořenou v závitovaném osazení 69 horní části průtokového tělesa 60. Toto závitované osazení 69 slouží ke šroubovému spojení s vrchním ochranným krytem 10.

   Po sešroubování jednotlivých součástí zobrazených na obr. 3 do sestavy odváděče podle obr. 1 je odváděč připraven k funkci, která probíhá následovně:
8. 20 Kondenzát vstupuje do odváděče přívodním otvorem 67, z něhož vystupuje vývrtem 68 v průtokovém tělesu 60 do prstencové drážky 63, odkud se štěrbinou Sj mezi horní plochou závitovaného osazení 69 a spodní plochou kruhové clony 50 dostává štěrbinou S₃ mezi horní plochu kruhové clony 50 a dolní hranu přepouštěcího tělesa 40, které vytvářejí štěrbinu S2, přičemž štěrbina S₃ mezi obvodem kruhové clony 50 a vnitřní válcovou stěnou vrchního
9. 25 ochranného krytu 10 nemá být větší než štěrbina Sj. Vyobrazené uspořádání platí za předpokladu, že přepouštěcí těleso 40 a kruhová clona 50 jsou zhotoveny se stejným průměrem. Vytvořit prstencovou štěrbinu S₂ tak, aby byla nejvýše rovna tloušťce štěrbiny Sj_ lze ale také například tak, že vnitřní průměr válcové stěny vrchního ochranného krytu 10 se spolu s vnějším průměrem přepouštěcího tělesa 40 volí tak, aby rozdíl jejich průměrů byl dvojnásobkem velikosti
10. 30 štěrbiny Si.

    Toto opatření má ten význam, že stanoví-li se maximálně přípustná velikost zrna mechanické nečistoty proudící z vývrtu 68 například 1,2 mm, pak by se nečistoty větší než 1,2 mm zachytily v prostoru prstencové drážky 63 a ve štěrbině S₃ a zbývající mechanické nečistoty menší než 1,2 mm mohou projít štěrbinou Sj a S₂ přes vtokové kanálky 47 do prostoru sférického dna 43,
11. 35 aniž by ohrozily funkční schopnost elastické membrány 30 uzavřít výtok kondenzátu výtokovými kanálky 48.

    Takto ze štěrbin S₂ aS₃ proudící kondenzát vystupuje jednak vzhůru podél válcové stěny přepouštěcího tělesa 40 a zaplavuje volný prostor mezi šroubovou zátkou 20 a vnitřními stěnami vrchního ochranného krytu 10, přičemž dochází k ohřevu přepouštěcího tělesa 40 zejména přes
12. 40 šroubovou zátku 20.

    Kondenzát ale také zaplavuje sférické dno 43 přepouštěcího tělesa 40, kam se dostává ze štěrbiny S₂ vtokovými kanálky 47 vytvořenými kosými vývrty v kuželovém osazení 45 a odkud odtéká výtokovými kanálky 48 vytvořenými ve středové části sférického dna 43 a vyústěnými do vnitřního válcového prostoru 49 ve šroubovém výběhu 46. Na tento válcový prostor 49 pak již
13. 45 navazuje výtoková komora 65 průtokového tělesa 60, odkud odtéká kondenzát výtokovým otvorem 66 ven z odváděče.

    Změnový děj v průtoku kondenzátu tímto odváděčem je dostatečně znám z obecně známého funkčního principu membránových přístrojů: jakmile teplota kondenzátu obtékajícího přepouštěcí těleso 40 a zahřívajícího expanzní kapalinu v expanzním prostoru 22 přestoupí