DE1000397B

DE1000397B - Kondenswasserabscheider

Info

Publication number: DE1000397B
Application number: DES42108A
Authority: DE
Original assignee: Sarco International Corp
Current assignee: Sarco International Corp
Priority date: 1954-08-03
Filing date: 1954-12-28
Publication date: 1957-01-10

Description

Kondenswasserabscheider

Die Erfindung bezweckt, einen Kondemswasser-

abscheüder von geringem Raumbedarf und einfachster

Bauweise zu schaffen. Dies gelingt gemäß der Er-

find,ung dadurch, daß das Gehäuse einen Hohlraum

aufweist, der durch einen Ventilteller in eine Druck-

kammer und eine Austrittskammer unterteilt ist, und

d.aß zwei Ventilsitze vorgesehen sind, auf welche der

Ventilteller beim Ansteigen dies Dampfdruckes in der

Druckkammer gleichzeitig zu sitzen kommt, wodurch

einerseits der Ei.ntri,ttskanal von d@:,ir Austi-sittslcamnier

und andererseits diese Austrittskammer von der

Druckkammer vollständig getrennt werden, während

beim Sinken des Druckes in der Druckkammer d"eir

Ventilteller sich wieder von diesen Ventilsitzen ab-

hebt.

Dieser Konde-iiswassera#lisc!heide.r, der im allge-

meinen einen einzigen bewegten Teil, nämlich den

Ventilteller enthält, arbeitet in jeder Lage einw-rtnd-

frei, trotzdem s.e,ine Dim,ensfionen in der Praxis sehr

viel geringer sind als diejenigen Bekannter Kondens-

wasserabseheidieir gleicher Leistung. Der Material-

aufwand und die Herstellungskosten des neuen Ab-

scheiiders sind demgemäß el>enfal,ls bedeutend ge-

ringer als bi,slher, wozu noch der Vorteil der leich-

teren Montage kommt.

Vorzugsweise ist der Ventilteller lose im IIohlraum

angeordinet, was die Bauweise besonders vereinfacht.

Eine a>>solute Diehtiheit gegen Dampfaustritt ergibt

sieh in der Praxis, wenn zwischen dem Rand des

Ventiltellers und dem Geh,@iuse ein ringförmiger Spalt

vorhanden ist, durch welchen beim Abheben des

Ventiltellers von seinen Sitzen Dampf von der Aus-

trittskammer in die Druckkammer gelangt, wobei

kein- andsere Verbindung zwischen diesen Kammern

vorhanden .ist als über diesen Spalt.

Die Bauweise ist besonders einfach, wenn der eine

Ventilsitz den anderen Ventilsitz umgibt und der

Austrittskanal zwisoli:en beiden Sitzen mit dier Aus--

trittisikaminer in Verbindung steht. Dabei ist eine

koaxiale Anordnung der beiden Ventilsitze zu eml>-

fehlen, und zwar sowohl aus kon;truktiveii Gründen

als auch wegen der symmetrischen Bea@ufschlagung

dies Ventiltellers durch den Dampf. D=ie beiden Ventil-

sitze mü>,#eii weder unbedingt in derselben Ebene

liegen noch vollständig voneinander getrennt sein;

vorte ilhafterweise ist dies jedoch der Fall.

Um ,ein Lecken von Dampf zu verhindern, ist es

ferner wichtig, daß die vorn Ventilteller und dien

Ventilsitzen gel>ild-ten Abschlüsse die einzige Ver-

bindungsmöglich'keit zwischen Austrittskanal und

Austrittskammer bzw. Austrittskammer und Druck-

kammer bilden.

In der nachfolgenden Beschreibung werden

diese und auch noch andere vorteilhafte Ausfüh-

rungsformen des Erfindungsgegenstandes näher er-

läutert.

In der Zeieh.nung ist ein Ausführungsbeispiel der

Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. i einen Schnitt d,u,rch den Kondenswasser-

al>sdheider, wobei sich der Ventilkörpeir in der Schluß-

stell:ung befindet,

Fig. z denselben Schnitt wie Fig. i, aber mit von

seinen Sitzen abgehobenem Ventilkörper,

Fig.3 ei""-" Grun:driß des Kondenswrasserabschei-

diers ohne den oberen Gehäuseteil und den Ventil-

kö rpes,

Fig..I. einen Schnitt durch eineVariante desVentil-

körpers.

Der dargestellte Kondemswasserabscheider, der im

folgenden auch »Kontlenätopf« oder kurz »Topf« ge-

nannt wird, besitzt ein Gehäuse i, dessen oberer

Teil :: als Kappe ausgebidd;et ist und das einen Hohl-

raum 3 aufweist. In diesem Hohlraum befindet sieh

der Ventilkörper q. in Form einer flachen, kreis-

förmigen Scheibe, welcher den Hohlraum in eine

obere Kammer D und in eine untere Kammer A unter-

tei,lt, die aus später ersickltlidhen Gründen als Druck-

kanimer bzw. Austrittskammer bezeichnet werden.

Die Scheibe .I ist so groß, daß ein enger ring-

förmiger Spalt 5 zwischen ihrem Rand und der

inneren Oberfläche 3" der kreiszylindrischen Seiten-

wand des Hohlraumes 3 vorhanden ist. Der Ein-

und der Austrittskanal des Topfes sind mit 6 bzw. 7

bezeichnet.

Der Eintrittskanal 6 ist an d@nj:enibe i Teil einer

Dampfanlage anzusahliefen, aus dem Kondenswasser

abzuscheiden ist. Zur V:erb;i.ndung mit der Anlage

kann der Topf mit Anschlußgewi.nden oder Flanschen

versehen sein, was nicht dargestellt ist.

In der Mitte wird die kreis,rundie, untere Kammer _4

thegrenzt durch einen Ventilsitz B. der die V ent;il-

mUndung 9 d,es Eintrittskanals 6 umgibt. Wenn der

Ventillcö.rper auf dem erwähnten Sitz 8 ruht, schließt

°r die Ventilmündung 9 vollständig. Der Austriits-

ka.nal 7 des Topfes ist zwischen den beeiden Sitzen 8

bind io an di.e _@ustritts?:atnmer .3 angeschlo;s-:n.

Außen wird @lil:e Austrittskammer begrenzt durch

einen weiteren @"-ntilsitz io. Dieser Sitz ist ganz ge-

trennt vorn Eintritts en.ti:lsi@tz e und :hat absolut nielits

zu tun mit dem _lbsahließen dies Hohlraums 3 vom

Eintrittskanal 6. Er ist im Gegenteil zwischen die

uiit`re Kammer --I und die obere Kammer D gesetzt;

d:ie letztere befindet ;ich auf der Rückseite (hinter)

dem -#,-enitilkö:rper 4.. Indem .der Ventilsitz io in Ver-

bind,ung mit dem Vent:ill;örper .I ziisa.inm:enarli.cit:et,

dient -er nur dazu, utn dien Durc;hfluß dies Fluidums

vom Innern der unteren Kammer A in die obere

Eiammer D zu regulieren, bzw. um die obere Kammer

von der unteren vollständig abzuschließen. Zwischen

diesen Kammern isst keinerlei andere Verbindung

., r,.._11,id@.n. z. >;. kein Loch in der Schieibe .I ade kein

Kanal im Gejliärse. Es wird dadurch vermieden, daß

dauernde Dampfverluste entstehen wie bei gewissen

h@hannten Kcti:deais.töpf:en, die ebenfalls zwei durch

einen Ventilkörper getrennte Kammern aufweisen. Es

wird f:rn:r auch vermiledpn, daß sich durch Ver-

stopfua:g, Verkalku.n,@ oder andere Änderung=en dieser

@'erl@indt:ngen dee Funktionscharakteristik des Topfe.;

im Laufe der Zeit ändert.

Beide Sitze 8 t:i!Id io sind zur Illustration rund und

;!ach dargestellt. Sire sind so gezeigt, daß sie in der

gleichen Ebl ne liegen, wobei letztere senkrecht zur

Ac#ise der Scheibe 4 stehst. D;ie Sitze können aber

arch anders als rund und flach sein und können auf

verschiedenen Hc,li:en angeordnet sein, vorausgesetzt,

daß j.en° T°ile de-; Ventilkörpers, welche mit die-gen

zusammenarbeiten, so aAefornit und entsprechend ge--

legen sind, daß sie gl,ei:olize:i,tig finit beiden Sitzen

zu:samm:enitreffen und seich davon ahliehen.

Wenn der Topf an eine Dampfanlage angeschlosszn

ist, funktioniert er auf folgende Weise: \-eihmen wir

als Beisspiel an, daß dive Anlage kalt ist und daß sie

aufg@h:eizt t; i,rd bzw. Dampf in dieselbe eingelassen

wird. Unter diiesen Umständen wird normalerweise

Luft und Kondensat in der Anlage sein. Zu diesem

Zeitpunkt wird der Ventilkörper 4. entweder auf

.:eii1nen Sitzen B. io ruhen oder nicht, je nach der

Lage, @#-elci"nen :der Topf in b@ezug auf d-iie Vertiiil:ale

eümimmt. Der Topf kann nä.mlie'h in beliebiger Lage

angeordnet verdien, nicht nur in der Lage nach Fi,g. i

und 2. in der da.s Gewicht der Scheibe #', im Sinne

eines Sahließ.ens der Ventile wirkt. Dieses Gewicht

spielt nur eine ganz vernachlässigbare Rolle. Wenn der

Ventilkörper anfangs in geöffneter Stellung ist, wird

der Druckanstieg in der Anlage die Luft und das

Kondensat ungehindert .dwrch den Topf nach außen

be fördiern.

Wenn der Ventilkörper anfangs in geschlossener Stellung ist, wird er sofort angehoben wegen des Druckes von Luft oder Kondensat, welcher auf seine Unterseite einwirkt bei der @'enti.lmündung 9 des Eintrittskanals 6, was wieder freien Durchfluß der Luft und des Kondensates durch den Topf erlaubt.

Der freie Durchfluß des Kondenswassers wird andauern, bis dessen Temperatur den Punkt erreicht, wo ein Teil davon infolge der Druckminderung sich in Dampf verwandelt, wenn es durch den Eingangssitz 8 fließt. Der größte Teil dieses Dampfes wird d#"i@rch dien Austrittskanal 7 ausströmen, aber ein Teil davon wird durch das offene Ventil io. 4. und den ringföerinigen Spalt 5 strömen, und in die obere Kammer D eintreten, so daß .in dieser Kammer ein Druck entsteht. MTenn dieses Phänomen fortdauert und an Intensität zunimmt, wird der Druck in der Kamm-,r D, welcher auf die Rückseite des Ventilkörpers einwirkt, genügend Kraft haben, um diesen auf den Eingangssitz 8 zu pressen, so jeglichen Du.r.chfluß von der Anlage her komplett verhindernd, und gl,°,iahze@itig den Ventilikörper auf seinen Sitz io zu pressen, urn die Kammer D von der Kammer A wirksam abzusohließe:n.
Es sei in diesem Zusammenhang hervorgehoben, daß, wann das Sta.d.ium,erre:icht ist, wo das durch den Topf fließende Fluidum hauptsächlich .aus Dampf best-eiht, der eine beträchtliche Geschwindigkeit erreicht, ein Teil des Dampfes bei dieser Geschwindigkeit läng: der unteren Seite der Ventilscheibe - bis zur Zi'and,ob:erfläcli:e 3a strömen wird, wo der Dampf anprallt und. durch den Spalt 5 in die Druckkammer D abgelenkt wird, was einen raschen Druckanstieg und damit ein raac#iies Schließen der Ventile 8, 1. und io, zur Folge hat. Die hinetisclne Energie dies Dampfes wird dabei in der oleren Kammer D in potentielle Energie (Drua@eanergie j verwandelt.
Wenn der Ventilkörper 4 sich in der beschriebenen Weise auf die Sitze 8, io gesetzt hat, werden die Ventile geschlossen bleiben, so lange, als die durch dien Druck in der Kammer D von hinten auf den Ventilkörper wirkende Kraft größer ist als die Kraft, diie von vorn auf ihn einwirkt, einerseits durch den Druck in der Anlage bei der Ventilmündung g und andererseits durch den noch in der Austrittskammer A herrschenden Austrittsdruck.
Der Druck in der Kammer D wird sich jedoch verriri:ge:rn, da der in letzterer befindliicihe Dampf sich durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung abkühlen wird, so daß nach einer gewissen Zeit die Kraft, die auf die Rückseite des Ventilkörpers einwirkt, kleiner wird als die Kraft, die auf dessen Vorderseite einwirkt. Wenn dieser Zustand erreicht ist, hebt sich der Ventilkörper von seinen beiden Sitzen ab, und die Flüssi:gkeirt hat wieder freien, ungehinderten Durchgang durch den Topf, bis sich die vorstehenden Funktionen wiederholen, wobei das Scihlicßen umso schneller erfolgt und umso länger dauert, je weniger Kondenswasser von der Anlage her in den Eintrittskanal 6 gelangt. Bei richtiger Anpassung der Dimensionen des Kondenstopfes an den Dampfdruck, der beliebig hoch oder niedrig sein kann, wiederholst sich das Spiel in einer solchen Zeitfolge, daß praktisch nur Kondenswasser durch dien Topf strömt und in der Anlage der Dampf wehr trocken bleibt. Für die Anpassung der Schn:elli:gkeit, mit dem der Ventilkörper sich bewegt, an die Betriebsverhältnisse ist die Beschaffenheit seiner unteren Oberfläche seiht wichtig.
In den Fig. i und 2 ist die mit den Sitzen zusammenwirkende Seite des Ventilkörpers gezeigt in der Form einer flachen, glatten Oberfläche, was eine rasche Strömung und somit einen raschen Druckanstieg in der Kammer D gewährleistet. Wenn jedoch die Speisung dieser Kammer zu rasch vor sich geht hei den vorliegenden Betriebsbedingungen, so kann man dieselbe verlangsamen, indem man die untere Oberfläche dies Ventilkörpers mit Mitteln versieht, um eine Turbulenz in der Strömung zu erzeugen. Eine Form von solchen Mitteln ist in Fig. 4 gezeigt. Hier hat man auf der unteren Seite des in Variante gezeigten Ventilkörpers 4. eine Anzahl von konzentrischen Rillen i i angebracht. Diese Rillen können einen Querschnitt von irgendeiner gewünschten Form haben, aber in der Darstellung dieser Figur ist der äußere Teil von jeder Rille normal zur unteren Oberfläche des #'enti-Ikö.rpers, während der innere Teil geneigt ist .in einem Winkel von etwa 5o° zu der gleichen Oberfläche. Diese Rillen, von denen eine beliebige Anzahl vorhanden sein kann, dienen dazu, eine Turbulenz zu erzeugen, welche die Strömung bremst, um den Schließvorgang des Ventilkörpers zu verzögern. Eine solche Turbulenz kann auch erzeugt werden, indem man die untere Seite des Ventilkörpers mit irgendwelchen Einkerbungen versieht, die eine andere als die gezeigte Ringform ,haben, oder indem man auf der erwähnten Oberfläche nach unten hervorstehende Rippen anbringt. Ein anderer '\#,Teg, um die periodische Funktion des Ventilkörpers auf die Betriebsverhältnisse abzustimmen, ist die Dimension der Kammern, der Ventilscheibe und der Ventilsitze heim Entwurf dies Kondenswasserabscheiders entsprechend zu wählen. Man muß sich in diesem Zusammenhang natürlich bewußt sein, daß, weil die Häufigkeit der periodischen Bewegungen des Ventilkörpers stark vom Charakter der Anlage, an welche der Topf angeschlossen wird, abhängt und im besonderen vcn den darin vorhandenen Dampfdrucken, von der Kondensatmenge, welche in der Anlage anfällt, und eventuell noch von anderen Faktoren, es unmöglich ist, bestimmte '-Maßverhältnisse festzusetzen, die für alle Fälle passen.
Es kann zweckmäSig sein, das Verhältnis zwischen der wirksamen Oberfläche auf der Druckkammerseite der Scli,ei.he -[ (also deren obere Fläche abzüglich der vorn Ventilsitz io vorspringenden Ringfläche) und dein Querschnitt der Ventil-inündung 9 gleich zu machen dein Verhältnis zwischen der Differenz von Eintrittsdruck und Austrittsdruck einerseits und der Differenz zwischen den Drucken in den Kammern D und A andererseits.
Bei richtiger Anpassung an d,ie Betriebsbedingungen wird, wie bereits erwähnt, der Kondenstopf die Anlage wirksam freiihal.ten von unerwünschter Luft oder Kondensat mit einem Minimum an Verlust von nützlichem Dampf und werden beträchtliche Einsparungen erzielt im Vergleich zu irgendeinem Topf, l:ei dem rin- und Austrittsseihe dauernd durch Lecköffnungen verbunden sind.
Für diie befriedigende Funktion des beschriebenen Topfes ist es wichtig, daß bei jeder Lage des Ventilkörpers Dampf hinter denselben gelangen kann. Dies kann z. B. si.clhergestellt werden duroli dien nach innen gerichteten Vorsprung 12 der Kappe 2. Statt dessen könnte der Ventilkärper auf der Seite der Druckkam.mer D einen Vorsprung aufweisen. In beiden Fällen wird verhindert, daß das Volumen der Druckkammer im Verlaufe der Bewegungen des Ventilkörpers un end.hoh klein werden könnte.
In den Zeichnungen sind das Gehäuse mit Kappe und die inneren Teile des Topfes kreisförmig dargestellt. In der Praxis jedoch können diese Teile auch irgendeine andere gewünschte Form haben. Es wurde kein Versuch gemacht, in diesen Zeichnungen rein bauliche Details der Konstruktion der verschiedenen Teile des Topfes zu zeigen. Es ist somit keineswegs nötig, diaß der Ventilsitz io den Eintrittsventilsitz 8 koaxmal umgibt und vollständig von ihm getrennt ist; es könnte z. B. auch ein erhöhter Steg beide Sitze verbinden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kondenswasserabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Gehäuse einen Hohlraum aufweist, der durch einen Ventilteller (4) in eine Druckkammer (D) und eine Austrittskammer (A) unterteilt ist, und daß zwei Ventilsitze vorgesehen sind, auf welche der Ventilteller beim Ansteigen des Dampfdruckes in der Druckkammer gleichzeitig zu sitzen kommt, wodurch einerseits der Eintrittskanal (6) von der Austrittskammer (A) und andererseits diese Austrittskammer von der Druckkammer (D) vollständig getrennt werden, während; beim Sinken des Druckes in der Druckkaminer der Ventilteller sich wieder von diesen Ventilsitzen abhebt. z. Kondenswasserabscheiider nach Anspruch i, dadurcli gekennzeichnet, daß der Ventilteller (4) lose in dem Hohlraum angeordnet ist. 3. Kondenswassera,bsdheider nach Anspruch i oder z, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rand des Ventiltellers (4) und dem Gehäuse (1, z) ein ringförmiger Spalt (5) vorhanden ist, durch welchen .beim Abiheben des Ventiltellers von seinen Sitzen (8, io) Dampf von der Austrittskammer (A) in die Druckkammer (D) gelangt, wobei keine andere Verbindung zwischen diesen Kammern vorhanden ist als über diesen Spalt. Kondensw asserabscheider nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ventilsitz (io) den anderen Ventilsitz (8) umgibt und der Auistrittskanel (7) zwischen beiden Sitzen mit der Austrittskammer (A) in Verbindung ist. 5. Kondenswasserabscheider nach einem der Ansprüche i bis .4, dadurch geikennzeiohnet, daß d-,.'e beiden Ventilsitze koaxial zueinander sind. 6. Kondenswasserabschei-der nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, diaß die beiden Ventilsitze (8, io) in derselben, zur Achse dies Ventiltellers (4) senkrecht stehenden Ebene liegen. -7. Kondenswasserabsaheider nach eirein der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilsitze ( 8, io) vollständig voneinander getrennt sind. B. Kondenswasserabscheider nach einen der Ansprüch° i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Venitilteller (,4) und den Ventilsitzen (8, io) gebildeten Abschlüsse die einzige Verbindungsmöglichkeit zwischen Eintriittska:nia1 (6) und Austrittskammer (A) bzw. Austrittskammer und Druckkammer bilden. 9. Kondenswasiserabsciheii@der nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller auf der Seite der Ventilsitze mit Einkerbungen, konzentrischen Rillen od:. dgl. versehen ist, um Turbulenz in der Strömung 'hervorzurufen, welche sich von der Ventilmündung dies Eintrittskanals (6) ausgehend, längs dies Ventilkörpers ausbildet, wenn letzterer von seinen Sitzen abgehoben ,ist. io. Kandenswasserabscheider nach einem der Ansprüdhe i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß innenseitig am Deckel (2) oder oberseitig am Ventilteller (q.) Vorsprünge (z. B. i2) vorgesehen sind, damnot das Volumen der Druckkammer im Laufe der Bewegungen des Ventiltellers (4.) nücia verschwindend klein werden kann.