DD220101A1

DD220101A1 - Kondensatableiter mit pilotsteuerung

Info

Publication number: DD220101A1
Application number: DD25397083A
Authority: DD
Inventors: Guenter Heilmann; Lothar Boehm
Original assignee: Magdeburger Armaturenwerke
Priority date: 1983-08-16
Filing date: 1983-08-16
Publication date: 1985-03-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kondensatableiter mit Pilotsteuerung, der zur Ableitung von anfallendem Kondensat aus dampf-, luft- und kohlenwasserstoffbetriebenen Anlagen einsetzbar ist. Der vorliegende Kondensatableiter soll sich durch einen geringeren Materialverschleiss und Fertigungsaufwand sowie durch eine Geraeuschminderung bei verbesserter Funktionsweise auszeichnen, was durch eine Trennung der Pilotsteuereinheit vom Hauptventil bei gleichzeitiger Neugestaltung des Verschlussstueckes und der Anordnung eines zusaetzlichen Steuerelementes an der Pilotsteuereinheit erreicht wird. Das von einem Pilotventil gesteuerte Verschlussstueck des Kondensatableiters weist die Form einer Kugel auf, deren Durchmesser geringfuegig kleiner als die Bohrung der Druckkammer ausgebildet ist, so dass zwischen Verschlussstueck und Druckkammer ein Duesenspalt entsteht. Die Zuflussbohrung von der Haube fuehrt unmittelbar zwischen dem Ventilsitz und dem Verschlussstueck in die Druckkammer. Das Pilotventil ist schwimmer- und bimetallgesteuert ausgefuehrt, wobei die Ventilnadel des Pilotventils direkt oder ueber einen Bimetallbuegel am Schwimmerhebel angeordnet ist. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung Kondensatableiter mit Pilotsteuerung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Kondensatableiter werden zur Ausscheidung und Abführung von . WasserdampfKondensat aus wasserdampfbetriebenen Anlagen . sowie von wässerigen Lösungen aus luft- bzw. gasbetriebenen Anlagen eingesetzt. Die vorliegende Lösung beinhaltet einen Kondensatableiter, bei dem das Hauptventil durch ein Pilotventil gesteuert wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Ausscheidung und Abführung von Kondensat aus Anlagen sind Kondensatableiter mit einer Vielzahl unterschiedlich ausgeführter Pilotventile bekannt, die das Ablaßorgan steuern« So ist in dem Gehäuse des Kondenstopfes ein Kondensat-Sammelraüm vorgesehen, der'einen Schwimmer frei beweglich aufnimmt und der über einen Auslaßkanal mit der Auslaßöffnung verbunden ist. Zwischen dem Auslaßkanal und dem Kondensat-Sammelraum ist mittels eines Ventilsitzhalters ein Ventilsitz im Gehäuse befestigt. Auf dem Ventilsitz liegt ein Ventilkolben auf, der auslaßseitig eine Bückstoßplatte aufnimmt, die zusammen mit dem Ventilsitzhalter eine Druckkammer im Gehäuse bilden. Der in den Kondensat-Sammelraum ragende Steuerventilsitz des Ventilkolbens, an den sich der Schwimmer anlegt, geht in eine Steuerventildurchgangsöffnung und in einen Durchlaß über, die beide den Kondensat-Sammelraum mit der

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1GAÜG. 1983*1004-77

Druckkammer des Pilotventils verbinden ,'(12B-OS. 2 244 191). Durch, anfallendes Kondensat wird der Schwimmer im .Gehäuse. angehoben und somit der Steuerventilsitz geöffnet, so daß-Kondensat durch die Steuerventildurchgangsöffnung und den Durchlaß in die Druckkammer strömt. Dieser Druck bewirkt eine Verschiebung der Ruckstoßplatte sowie des Venfcü,-kolbens, der damit den Tentilsitz.öffnet. Da die Querschnitts fläche der Rückstoßplat'te erheblich größer als die, wirksame Druckfläche des Ventilkolbens ausgeführt ist, ist eine schlagartige und plötzliche Öffnungsbewegung des Ventilkolbens zu verzeichnen. Die relativ große Masse dieser !Punkt ions teile, die mit einer erheblichen Wucht bewegt werden, verursachen kurzzeitig störende Geräusche und unerwünschte., rückwirkende Druckerhöhungen in der Anlage. Sobald der Schwimmer den Steuerventilsits verschließt und·, der' Druck in der Druckkammer wieder fällt, schnellt mit'großer Beschleunigung der Ventilkolben auf den Ventilsitz, wobei er. mit einer relativ großen Aufschlagkraft auf den Ventilsitz auftrifft. Diese Aufschlagkraft führt zu erhöhtem Materialverschiaiß und gewisse Undichtheiten verursachende Beschädigungen am Ventilkolben und -sitz. . -

Weiterhin ist aus der DB-AS 28 48 128 ein Kondensatableiter bekannt, bei dem die Gehäusetrennw'an'd einen Sitzkörper trägt. Der' Sitzkörper verfügt über den Hauptventilsitz,, auf dem das·Hauptverschlußteil aufliegt. Das Hauptverschlußteil ist übe₍r einen Schaft mit'einem Kolben verbunden, der. in einem vom Sitzkörper mittels Halsteil getragenen Druckkammer-Gehäuse geführt ist. Durch den Schaft hindurch wie auch durch das Hauptverschlußteil und den Kolben erstreckt ,sich,ein Steuerkanal, der die Druckkammer unterhalb des Kolbens mit dem Vordruckraum verbindet. Auf dem Hauptverschlußteil liegt ein als Hollschieber ausgebildetes Pilot-, .verschlußteil auf, welches die Eintrittsöffnung des Steuerkanals verschließt. Dieses Pilotverschlußteil ist über einen Schlepphebel mit einem Schwenkhebel verbunden, an dessen 'Ende ein Schwimmer befestigt ist. Wird der Schwimmer . . :' . ·, ^y .. '' ' - 3 -'

durch. Kondensat an fall im Vordruckraum angehoben, so betätigt' er über den Schwenkhebel und den Schlepphebel das Pilotverschlußteil, welches von der Öffnung des Steuerkanals heruntergezogen wird. Somit gelangt das Kondensat über den Steuerkanal in die Druckkammer und erzeugt eine von dem Kolben auf das Hauptverschlußteil ausgeübte Öffnungskraft, die es vom Hauptventilsitz abhebt. Diese Öffnungskraft ist auf Grund der unterschiedlichen Größe der wirksamen Fläche des Kolbens und des Hauptverschlußteils so erheblich, daß auch dieser ι Öffnungsprozeß unter Verursachung erheblicher Geräusche, verbunden mit Druckerhöhungen, plötzlich und schlagartig erfolgt. Selbst die oberhalb des Kolbens bestehende Druckkammer kann diesen schlagartigen Öffnungsprozeß nur bedingt beein- . flüssen. Bei dieser Ausführung ist das Pilotventil unmittelbar auf dem Hauptverschlußteil angeordnet, so daß durch die· bestehende Verbindung zwischen Hauptverschlußteil und Kolben das gesamte Pilotventil vom Kolben mit zu tragen ist. Damit werden hohe Forderungen an die Führungsgenauigkeit des Kolbens gestellt, was um so kritischer ist, wenn das getragene Pilotventil durch einen Schwimmer gesteuert wird. Diese. Führungsgenauigkeit erfordert einen hohen Fertigungsaufwand bei der Herstellung der einzelnen Funktionsteile sowie deren Montage.

Beide Kondensatableiter weisen außerdem ein unzureichendes Eegelverhalten während des Anfahrvorganges der Anlage auf,."., da die in der Leitung vorhandene Luft vor dem Dampf hergeschoben und in den Ableiter befördert wird, wo sich ein Luftpolster aufbaut. Da im Kondensatableiter noch kein Kondensat vorhanden 1st und der Schwimmer nicht betätigt wird, kann folglich dieses Luftpolster weder über das Pilotventil noch über das Hauptventil abgebaut werden. Dieses' Luftpolster beeinträchtigt die Funktionsweise und Regelbarkeit des Ableiters während des Anfahrprozesses erheblich.

; .. ' · '- 4 - '; ' Ziel der Erfindung ^: . . . . Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen geräusch.- und¹ wartungsarmen sowie fertigungsgünstigeren Kondensatableiter mit Pilotsteuerung zu schaffen," der sich durch einen gerin-geren Materialverschleiß und eine verbesserte Funktionsweise, speziell während des Anfahrvorganges von Anlagen, auszeichnet·

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Darlegung des Wesens der Erfindung. , Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, die EiIot-Steuereinheit und das Hauptventil bei Beibehaltung einer kleinen Bauweise des "Ableitergehäuses voneinander zu. trennen, bei gleichzeitiger¹ konstruktiver Heuausbildung des Ver-, Schlußstückes und deren Anordnung eines zusätzlichen Steuerelementes' an der Pilotsteuereinheit, wodurch das Arbeitsverhalten des Kondensatabieiters wesentlich, erweitert wird und die Ableitung von in der Anlage befindlicher Luft automatisch und von Kondensat deshalb ohne Verzögerung erfolgt, ^:

Brfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einem mittels Pilotventil gesteuerten Verschlußstück aufweisenden Kondensatableiter das Verschlußstück die Form einer Kugel besitzt,' deren Durchmesser geringfügig kleiner als die Bohrung der Druckkamme.r ausgebildet ist, so daß zwischen Verschlußstück und Druckkammer ein Düsenspalt entsteht. Dieses Verschlußstück gestattet sowohl eine.rollende als auch" schiebende Bewegung in der Druckkammer. Die Zuflußbohrung' vom Haubeninnenraum mündet unmittelbar zwischen dem Ventil- , sitz und dem Verschlußstück in die Druckkammer» Das Pilotventil ist schwimmer- und bimetallgesteuert ausgeführt, wodurch die Ventilnadel des Pilotventils direkt· oder über einen.Bimetallbügel am Schwimmerhebel angeordnet ist·

'Bei Kondensatan'fall im Haubeninnenraum steigt der Schwimmer, wobei er gleichzeitig über den Schwimmerhebel die Ventilnadel des Pilotventils von ihram Sitz abhebt· Da das Pilotventil geöffnet 1st, strömt Kondensat, über den Zuflußkanal

in. den Eochdruckraum der Druckkammer, durch den Düsenspalt in den Niederdruckraum der Druckkammer und über den Verbindungskanal zum Pilotventil· Dabei tritt ein Druckabbau im-Düsenspalt.zwischen Verschlußstück und Wandung der Druckkammer auf, dar abhängig ist von der Menge des strömenden'Kondensates sowie den Abmessungen des Pilotventils und des Verschlußstückes. . .

Damit besteht die Möglichkeit, gezielte kleine Mengen Kondensat ausschließlich über das Pilotventil abzuleiten, wodurch eine Verschleiß- und Geräuschminderung der Hauptventileinrichtung erzielt wird. Außerdem wird mit entsprechender Dimensionierung eine geräuscharme, gedämpfte Arbeitsweise des'Eon-' densatableiters ermöglicht. Hebt das Verschluss truck vom Ventilsitz ab, so können größere Mengen Kondensat über den'Zuflußkanal, die Druckkammer, den Ventilsitz und den Abflußkanal abgeführt werden.

Aus führungsbeispiel _;

Die Erfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden« Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

KLg. Ii Kondensatableiter mit schwimmergesteuertem Pilotventil in Schnittdarstellung

Pig. 2: Ausschnitt des Kondensatabieiters mit schwimmerund birnetallbetätigtemPilotventil

Der in Fig. 1 dargestellte-Kondensatableiter besteht aus dem Gehäuse 1, an dem eine Haube 2 angeflanscht und 6ine Gewindetülle 3 eingeschraubt ist. Mittels einer überwurfmutter 4- ist die komplette Regeleinheit, bestehend aus einem schwimmergesteuerten Pilotventil 5 unä <ier Hauptventileinrichtung 6, an der Gewindetülle 3 befestigt. Der Druckkammerkörper 7 der Eegeleinheit verfügt über einen mit dem Abfluß des Gehäuses 1 in Verbindung stehenden Abflußkanal 21, der über einen Ventilsitz 9 mi't der Druckkammer 20 verbunden ist. Die dem Ventilsitz 9

('.- .. ' · - 6 - ' \ . . gegenüberliegende Seite der Druckkammer 20 ist mittels einer Verschlußscheibe 8 -verschlossen, wobei aber die Druckkammer· 20 . durch einen Verbindungskanal 19 mit dem Pilotventil 5 verbunden ist. In der Druckkammer 20 ist

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ein Verschlußstück 17 angeordnet, welches als Kugel ausgebildet ist. Da der Durchmesser des Verschlußstückes 17 geringfügig kleiner als die -Bohrung der Druckkammer 20 ' ausgeführt ist, entsteht zwischen Verschlußstück 17 und -Druckkammer 20 ein Düsenspalt 26. 'Die Druckkammer .20 ist-weiterhin über einen Zuflußkanal 18 mit dem Innenräum der Haube 2 verbunden. Dieser Zuflußkanal 18 mündet dabei zwischen dem Ventilsitz 9 und dem Verschlußstück 17 in die Druckkammer 20. Das Pilotventil 5 der Hegeleinheit wird aus der in einer Bohrung 22 des Druckkammerkörpers 7 geführten Ventilnadel .15 gebildet, die den in den Abflußkanal 21 führenden Sitz 16 verschließt. Die Ventilnadel 15 des - Pilotventils 5 ist über einen Schwimmerhebel 11 mit dem Schwimmer 10 verbunden. Die Drehachse 14- des Schwimme rhs'bels . 11 ist in einer Lagerschelle 12 geführt, die mittels einer Schraube 13 auf dem Druckkammerkörper 7 befestigt ist. Die geometrische Anordnung des Schwimmers 10 und des Schwimmerhebels 11 sowie dessen Lagerung in der Drehachse 14 sind so gewählt, daß der minimale Kondensatstand im Innenraum der Haube 2 den Sits 16 des Pilotyentils 5 geringfügig überschreitet, so daß das Pilotventil 5 und die Hauptventileinrichtung 6 ständig im Kondensat lagern. ' " . . ·

Pig. 2 zeigt eine weitere.Ausführungsform des Kondensatableiter, bei der das Pilotventil 5 neben der Schwimmerbetätigung gleichzeitig eine bimetallsteuerungaufweist. Diese Bimetallsteuerung besteht aus einem ,Birnetallbügel 23, welcher mit. einem Schenkelende auf dem Schwimmerhabe1 11 aufliegt und durch eine Spanngewindeplatte 24 sowie mittels An- schlagschraube 25 befestigt ist. Am anderen Schenkelende des Schwimmerhebels 11 hält der Birnetallbügel 23 die

Ventilnadel 15 verschiebbar in einer Aussparung 27 des Schwimmerhabeis 11. ·

Überschreitet das anfallende Kondensat das minimale Kondensatniveau im Innenraum der Haube 2, so wird der Schwimmer auf einer Kreisbahn angehoben. Dabei wird mittels des Schwimmerhebels 11 die Ventilnadel 15 gleichfalls angehoben, wodurch der Sitz 16 des Pilotventils 5 dosiert freigegeben wird· Über' den Verbindungskanal .19 kann aus der Druckkammer 20 dosiert Kondensat ,abfließen. Dadurch _; entsteht in der Druckkammer 20 eine Druckdifferenz, welche das Verschlußstück 17 vom Ventilsitz 9 abhebt und somit den Durchtritt zum Abflußkanal 21 freigibt. Dieser Vorgang kann sowohl als rollende als auch gleitende Bewegung der Kugel bei relativ geringfügigen Reibungskräften erfolgen. In dieser Hegelstellung des Pilotventils 5 und des Verschlußstückes 17 findet der Sekundärkondensatfluß über den Zuflußkanal 18, die Druckkammer 20 und den Ventilsitz 9 und den Abflußkanal 21 statt, wogegen der Primärfluß über die Druckkammer 20 und den Verbindungs- kanal 19 sowie den Sitz 16 des Pilotventils 5 erfolgt. Geringste Durchflußmengen, die über die Bohrung 22 der Ventilnadel 15 des Pilotventils 5 in den Kondensatfluß eingehen, werden vernachlässigt. Sinkt der Kondensatstand im Innenraum der Haube 2 nunmehr ab, so ist ein analog umgekehrtes Funktionsverhalten der gesamten Regeleinheit . zu verzeichnen.. Durch die Abwärtsbewegung des Schwimmers 10 schließt das Pilotventil 5> so daß sich über den Düsenspalt 26 ein Druck im Niederdruckraum der Druckkammer 20 aufbaut, der das Verschlußstück·' 17 in der Druckkammer 20 bewegt und auf den Ventilsitz 9 drückt.

Die erforderliche Steuerung des Pilotventils .5 kann neben der dargestellten Ausführung mit Schwimmer 10 aber auch von weiteren bekannten Regeleinrichtungen, wie z.B. Thermostate, elektronische Steuerung mittels Sensoren usw., realisiert werden.

Während des Anfahrvorganges einer Anlage wird die in der Bohrleitung befindliche Luft von dem Kondensat, das wie ein Solben wirkt, in den.Kondensatableiter befördert. Da sich'-zu diesem ,Zeitpunkt noch kein Kondensat im Ableiter befindet, verharrt der Schwimmer 10 in seiner tiefsten Stellung in. der Haube 2, indem er sich über den Schwimmerhebel 11 und ,die. Anschlagschraube 25 am Druckkammerkörper' 7 ab-,stutzt· Durch den Bime.tallpüg^l 23, dessen frei bewegliches .Schenkelende unter diesen Betriebsbedingungen nicht auf dem Schwimmerhebei 11 aufliegt, ist das Pilotventil 5 gs~ öffnet, so daß: die Luft aus der Haube 2 entweichen,kann (Fig. 2). Da'der Birnetallbügel 23 bei Temperaturen unter ^; 100° 0 das Pilotventil 5·' generell geöffnet hält, können . nicht kondensierbare Gase und Kondensat abgeführt werden. Bei höheren Temperaturen stützt sich der Bimetallbügel 23 mit seinem frei beweglichen Schenkelende auf.dem Schwimmer-. hebel 11 ab. Bei Vorliege.n dieser Betriebsverhältnisäe wird nur die unter Pig. 1' dargestelltie. Hegelung mittels Schwimmer 10 wirksam· .' .

Claims

Erfindungsanspruch

Kondensatableiter mit Pilotsteuerung, bei der das in einer Druckkammer geführte Verschlußstück über ein hochdruckseitig in der Haube vorgesehenes Pilotventil betätigt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Verschlußstück (17) cLie Form einer Kugel aufweist, deren Durchmesser geringfügig kleiner als die Bohrung der Druckkammer (20) ausgebildet ist, so daß zwischen Verschlußstück (17) und Druckkammer (20) ein Düsenspalt (26) entsteht, wobei die Zuflußbohrung (18) unmittelbar zwischen Ventilsitz (9) und Verschlußstück (17) in die Druckkammer (20) führt und. daß das Pilotventil (5) schwimmer- und bimetallgesteuert ausgeführt und die Ventilnadel (15) des Pilotventils (5) direkt oder über einen Bimetallbügel (23) am Schwimmerhebel (11) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen