DE1112083B - Vorrichtung zur Kondensatableitung aus mit Dampf beheizten Apparaten - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

A 28825 Ia/13 d

ANMELDETAG: 6. F E B RU AR 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDEB
AUSLEGESCHRIFT: 3. AUGUST 1961

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kondensatableitung aus mit Dampf beheizten Apparaten mit einem in die Kondensatleitung geschalteten Differenzdrackventil, welches durch den Differenzdruck zwischen Dampf und Kondensat über eine Steuermembrane gesteuert wird.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Kondensat aus den dampfbeheizten Apparaten unter Vermeidung von Kondenstöpfen abzuführen, wobei jeweils eine geringe, steuerbare Dampfmenge zusammen mit dem Kondensat abgezogen werden soll, um sicherzustellen, daß das gesamte Kondensat abgeleitet wird.

Es ist bereits eine Regelvorrichtung bekannt, mit welcher der Gas- oder Flüssigkeitsdruck in Leitungen auf einer konstanten Höhe gehalten wird, und zwar unabhängig von der verbrauchten Menge des durchfließenden Mediums. Die Regelvorrichtung umfaßt ein Differenzdruckventil, dessen Ausgangsrohr mit einer Verengung versehen ist, die ähnlich wie bei der Wirkung eines »Venturi-Rohres« durch Einschnürung des Strömungsquerschnittes einen Druckabfall verursacht. Hinter dieser Verengung (in Strömungsrichtung gesehen) ist von der Hauptleitung eine Druckimpulsleitung abgezweigt, welche mit einer der durch eine Membrane begrenzten Kammern des Ventilgehäuses in Verbindung steht und in dieser Kammer einen Druckabfall erzeugt, der auf den Druckabfall in der Hauptleitung zurückzuführen ist. Der Druckabfall in der Kammer hat ein weiteres Öffnen des Ventils zur Folge, so daß mehr Flüssigkeit oder Gas nachströmen kann. Diese Regelvorrichtung ist in der vorliegenden Form und ohne zusätzliche Einrichtungen nicht für die Lösung der dem Gegenstand der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe geeignet.

Bei einer ebenfalls bekannten Vorrichtung sind in einer Kondensatablaßleitung von dampfbeheizten Apparaten, und zwar in Strömungsrichtung gesehen, vor einem Regelventil jeweils Drosselvorrichtungen eingebaut, welche die Form einer quer in der Leitung angeordneten Wandung mit einer die Drosselöffnung bildenden zentrischen Bohrung aufweisen. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es jedoch nicht möglich, die Menge des mit dem Kondensat abgezogenen, noch verwertbaren Dampfes zu steuern, sondern es werden unter Umständen größere Dampfmengen mit in der Kondensatauslaßleitung abgeführt. Um diesen noch verwertbaren Dampf auszunutzen, ist bei der bekannten Vorrichtung ein weiterer Heizapparat vorgesehen, zu welchem die Kondensatauslaßleitung führt und der den überflüssigerweise mit abgeleiteten

Vorrichtung zur Kondensatableitung
aus mit Dampf beheizten Apparaten

Anmelder:

Alva G. Arbogast,
Charleston, W. Va. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. K. R. Eikenberg, Patentanwalt,
Hannover, Am Klagesmarkt 10/11

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 13. September und 1. November 1957

Alva G. Arbogast, Charleston, W. Va. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Dampf weiterverwenden soll. Diese Vorrichtung ist wegen des zweiten Heizapparates im Aufbau kompliziert.

Bei einer anderen bereits bekannten Vorrichtung steht der Heizkörper mit Ablaßleitungen in Verbindung, in welche Differenzdruckventile eingeschaltet sind, deren Öffnungsgrad von der Druckdifferenz zwischen dem Frischdampf und dem Mittel in der Abflußleitung abhängig ist. Es ist bei dieser bekannten Vorrichtung jedoch keine Möglichkeit gegeben, die Menge des mit dem Kondensat entströmenden Dampfes zu steuern, denn das Differenzdrackventil läßt nicht nur das Kondensat durchfließen, sondern ermöglicht auch ein Durchströmen noch nicht benutzten Frischdampfes. Dieser geht für die Wärmenutzung verloren und verursacht eine Verschlechterang des Wärmewirkungsgrades. Darüber hinaus ist die Anwesenheit größerer Dampfmengen in der Kondensatleitung nachteilig, so daß Kondenstopfe eingebaut werden müssen, die bei hohen Dampfdrücken einer sorgfältigen Wartung bedürfen. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß für eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch beseitigt, daß in an sich bekannter Weise in der Auslaßleitung eines jeden dampfbeheizten Apparates eine Drosselvorrichtung für das Kondensat angeordnet ist, der eine in die anschließende Kondensatleitung

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eingebaute Verengung nachgeschaltet ist, in deren Nähe und in Strömungsrichtung hinter derselben in an sich bekannter Weise eine Druckimpulsleitung abzweigt, die zu der Steuermembrane des der Verengung nachgeschalteten Differenzdruckventils führt.

Diese Anordnung weist gegenüber dem in der Kondensatleitung befindlichen Dampf eine hohe Ansprechempfindlichkeit auf, die zu einer annähernd sofortigen Änderung des Öffnungsgrades des Differenzdruckventils führt, wodurch die Strömungsverhältnisse in der Kondensatleitung beeinflußt werden. Der Dampfanteil im Kondensat ist von der Druckdifferenz abhängig, die sich an der Drosselvorrichtung einstellt. Die mitgeführte Dampfmenge ist durch Änderung der Spannung einer Feder des Differenzdruckventils einstellbar. Bei großen Mengen abzuführenden Kondensats ist es zweckmäßig, das an die Kondensatleitung angeschlossene Ende der Druckimpulsleitung mit einem Pitotrohr zu versehen, welches je nach Menge des abzuführenden Kondensats eine übernormale Öffnung des Ventildurchlasses bewirkt.

Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung sind als Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 ein in der Vorrichtung verwendetes Differenzdruckventil im Schnitt,

Fig. 3 eine Drosselvorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 4 eine in die Kondensatleitung eingebaute Verengung im Längsschnitt,

Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung in schematischer Gesamtansicht und

Fig. 6 eine in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 verwendete Form der in die Kondensatleitung eingebauten Verengung im Längsschnitt.

In Fig. 1 wird Hochdruckdampf in einer Frischdampfleitung 11 über ein von Hand zu betätigendes Ventil 13 einem Dampfverteiler 12 zugeführt. Mehrere dampfbeheizte Apparate 16 setzen die Verdampfungswärme des eingeleiteten Hochdruckdamfes um. Die Apparate 16 werden über den Dampfverteiler 12 und die Einlaßleitungen 17 mit Frischdampf versorgt, während der Abdampf die Apparate 16 durch die Auslaßleitungen 18 verläßt. Die Auslaßleitungen 18 sind mit einem Abdampfsammler 14 über Drosselvorrichtungen 19 verbunden, welche die Form einer Hülse 20 mit innerer Querwand 21 und zentrischer Bohrung 22 aufweisen (Fig. 3). Die Bohrung ist so bemessen, daß sie die maximal anfallende Kondensatmenge bewältigen kann, die in einer bestimmten Zeitspanne und bei einer bestimmten Druckdifferenz an der Bohrung entstehen kann.

Diese Druckdifferenz an der Bohrung 22 wird von einem Differenzdruckventil 23 gesteuert, welches in die Kondensatleitung 15 eingebaut ist und in Abhängigkeit von der Differenz der Drücke in der Frischdampfleitung 11 (und dem Dampfverteiler 12) und der Kondensatleitung 15 einstellbar ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt, enthält das Differenzdruckventil 23 einen Rahmen 24, an dessen einem Ende ein Gehäuse 25 mit einer Steuermembrane 38 und an dessen anderem Ende das Ventilgehäuse 26 befestigt ist. Das Ventilgehäuse 26 weist eine erste Kammer 27 und eine zweite Kammer 28 auf, die durch eine Wandung 29 mit Ventilöffnungen von der ersten Kammer 27 getrennt ist. Die Wandung 29 trägt zwei Ventilsitze, und der Ventilkolben 30 hat zwei Ventilkegel 31' und 31, die gegen die Ventilsitze der Wandung 29 zur Anlage kommen, so daß eine doppelte Dichtwirkung erhalten wird. Eine Ventilspindel 32 ist in einer Lagerhülse 33 des Rahmens 24 geführt und an ihrem unteren Ende mit einem Flansch 34 ausgestattet. Eine Schraubenfeder 35 umgibt das untere Ende der Ventilspindel 32 und liegt

ίο zwischen dem Flansch 34 und einer Scheibe 36, die auf der Ventilspindel befestigt ist, so daß die Ventilspindel nach unten gedrückt wird, d. h. in eine Stellung, bei der das Ventil geöffnet ist (Fig. 2).

Das untere Ende der Ventilspindel 32 erstreckt sich verschieblich durch eine abdichtende Buchse 37 in das Gehäuse 25 und ist mit dem mittleren Teil der biegsamen Steuermembrane 38 verbunden, die in dem Gehäuse 25 befestigt ist. Die Steuermembrane 38 teilt somit das Gehäuse 25 in eine obere und untere Kammer 30 und 40 auf. Die untere Kammer 40 des Gehäuses 25 ist über eine Leitung 41 mit dem einen Ende des Dampfverteilers 12 verbunden, wodurch der Druck des Frischdampfes in dem Dampfverteiler 12 der Kraft der Schraubenfeder 35 entgegenwirkt. Die obere Kammer 39 ist durch eine Druckimpulsleitung 42 mit der Kondensatleitung 15 über eine Druckimpulsverstärkervorrichtung 43 verbunden. Die Druckimpulsverstärkervorrichtung 43 wird verwendet, um die Empfindlichkeit der Anordnung zu erhöhen.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Dampf tritt aus der Frischdampfleitung 11 in den Dampfverteiler 12 ein und strömt durch die Apparate 16. Dabei wird die Verdampfungswärme des Dampfes unter Bildung von Kondensat verbraucht. Das Kondensat verläßt mit einer gesteuerten Menge Dampf die Apparate 16 durch die Auslaßleitungen 18 und strömt durch die Bohrungen 22 der Drosselvorrichtungen 19 in den Abdampfsammler 14 und weiter durch die Kondensatleitung 15 und durch den oberen Teil des Differenzdruckventils 23 zu einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Kondensatsammelbehälter (nicht dargestellt).
Das Differenzdruckventil 23 ist so eingestellt, daß es eine vollständige Ableitung des Kondensats zuzüglich einer kleinen Menge Dampf gestattet. Die Einstellung des Ventils 23 wird durch Veränderung der Stellung der mit einem Gewinde im mittleren Teil des Rahmens 24 geführten Lagerhülse 33 erreicht. Auf diese Weise kann die Höhenlage der Lagerhülse und damit die Vorspannung der Schraubenfeder 35 leicht verändert werden.

Die Schraubenfeder 35 drückt normalerweise die Ventilspindel 32, wie in Fig. 2 dargestellt, nach unten, nämlich in eine Stellung, bei der das Ventil geöffnet ist. Der Druck des Frischdampfes in dem Dampfverteiler 12 wirkt über die untere Kammer 40 der Kraft der Schraubenfeder 35 entgegen und versucht, die Ventilspindel 32 nach oben zu drücken, d.h.in die geschlossene Stellung des Ventils. Dem Druck in der Kammer 40 wirkt über die Kammer 39 der Druck in der Kondensatleitung 15 entgegen. Dadurch ergibt sich ein bestimmter Öffnungsgrad des Differenzdruckventils 23 unter normalen Betriebsbedingungen der Vorrichtung.

Falls der Druck in der Kondensatleitung 15 höher ist als der gewünschte Druck, erhöht sich der Druck in der oberen Kammer 39 und bewegt dadurch die

Claims (4)

1. 5 6

   Ventilspindel 32 nach unten und vergrößert den 42 a, die zur oberen Kammer führt, ist in der Nahe

   Öffnungsgrad des Differenzdruckventils 23, wodurch und hinter dem Auslaßende 52 α angeschlossen

   der Druck in der Kondensatleitung 15 abfällt. Da- (Fig. 6). Sie ragt mit einem Pitotrohr 60 a, welches

   durch wiederum wird die Druckdifferenz an den auf das Auslaßende 52 α gerichtet ist, in die Konden-

   Bohrungen 22 erhöht und somit auch die Drossel- 5 satleitunglSa (Fig. 6). Das Pitotrohr ist verhältnis-

   wirkung, wodurch das Verhältnis Kondensat zu mäßig nahe am Auslaßende 52 a angeordnet und be-

   Dampf an der Auslaßseite der Bohrungen verringert findet sich in einer Stellung, in der es das aus der

   wird, und damit die Dampfmenge in dem Abdampf- Verengung 51a austretende Kondensat aufnehmen

   sammler 14 entsprechend vergrößert wird auf den kann,

   gewünschten zulässigen Wert. io Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß der

   Die Druckimpulsverstärkervorrichtung43 besteht Gesamtdruck auf die Druckimpulsleitung 42 a die aus einem Hauptleitungsteil 50, das in die Konden- Summe des statischen Druckes in dem Hauptleitungssatleitung 15 eingefügt ist und eine Verengung 51 teil 50 a der Druckimpulsverstärkervorrichtung 43 a enthält mit einem im Durchmesser verringerten Aus- zuzüglich dem dynamischen Druck des sich bewegenlaßteil 52, das im wesentlichen axial in dem Haupt- 15 den Kondensats und Dampfes ist, der aus der Verleitungsteil 50 liegt und stromabwärts gerichtet ist. engung 51 α austritt und von dem Pitotrohr 60 a auf-Die Druckimpulsleitung 42 ist mit der Druckimpuls- genommen wird.

   Verstärkervorrichtung 43 an einem Punkt verbunden, Ist kein Kondensat vorhanden, wird das Differenzder neben dem Auslaßteil 52 liegt (Fig. 4), und ist druckventil 23 α nur durch die Druckdifferenz zwisomit dem Druck in dem Bereich hinter dem Aus- zo sehen dem zugeführten Dampf in dem Dampfverlaßteil 52 ausgesetzt. Wenn die Flüssigkeit in die teiler 12 a und dem Abdampf in der Kondensat-Verengung 51 eintritt, wird ihre Strömungsgeschwin- leitung 15 a gesteuert. Wenn jedoch Kondensat in der digkeit beim Durchgang durch den Auslaßteil 52 Kondensatleitung 15 a auftritt, trifft dieses auf das erhöht, so daß dahinter eine Zone verringerten Pitotrohr 60 a, wodurch ein Druckanstieg in der Druckes entsteht. Diese Druckverringerung wird auf 25 Druckimpulsleitung 42 a erfolgt, der über den nordie obere Kammer 39 des Gehäuses 25 durch die malen statischen Druck in dem Hauptleitungsteil Impulsleitung 42 übertragen, so daß das Differenz- 50 α hinausgeht. Dadurch wird das Differenzdruckdruckventil 23 auf Druckänderungen der Flüssigkeit ventil 23 a auf einen Wert geöffnet, der über der norin der Kondensatleitung 15 schneller anspricht, als _mai_en Stellung liegt, wodurch die Druckdifferenz an es sonst der Fall wäre. Angenommen, das Konden- 30 den Bohrungen in den Drosselvorrichtungen 19a sat fließt von den Apparaten 16 in dem gewünschten weiter erhöht wird. Hierdurch entsteht eine weitere normalen Verhältnis, so daß der gewünschte Druck- Zunahme der Strömung, die wiederum einen weiteren unterschied zwischen der Kammer 40 und der Anstieg des dynamischen Druckes des Kondensats Kammer 39 des Differenzdruckventils 23 besteht. herbeiführt. Diese Wirkungsweise geht weiter, bis Erscheint nun aus irgendeinem Grunde Frischdampf 35 das Differenzdruckventil 23 α ganz geöffnet hat, falls in der Kondensatleitung 15, so strömt der Dampf das erforderlich ist. Die übermäßige Öffnung des Difdurch die Verengung 51 und bewirkt einen plötz- ferenzdruckventils 23 α bewirkt, daß das gesamte liehen Druckabfall hinter der Verengung 51, der auf Kondensat schnell aus der Einrichtung herausdie obere Kammer 39 einwirkt. Die Druckabnahme geblasen wird. Die Dichte des Dampfes ist im Verin der Kammer 39 hat zur Folge, daß die Druck- 40 gleich zu Wasser so niedrig, daß sie nicht in der differenz, die auf das Differenzdruckventil einwirkt, Lage ist, einen nennenswerten dynamischen Druck vergrößert wird, wodurch die Ventilspindel 32 nach auf das Pitotrohr 60 a zu erzeugen. Dadurch wird ein oben in Richtung auf die geschlossene Stellung be- Druckabfall in der Druckimpulsleitung 42 a auf den wegt wird. Auf Grund der verstärkten Drosselung in statischen Druck in dem Teil 50 α verursacht, so daß der Kondensatleitung 15 wird die Wirkung der durch 45 die normale Arbeitsweise des Differenzdruckventils die Geschwindigkeitserhöhung verursachten Druck- 23 a wieder aufgenommen wird,
   verminderung aufgehoben und das Differenzdruck- Die Anwesenheit von Kondensat in der Kondenventil23 unter dem Einfluß der wahren Druckdiffe- satleitunglSa veranlaßt somit das Differenzdruckrenz in die Normalstellung zurückgeführt. ventil 23 α, sich weiter als normalerweise zu öffnen.

   Die Druckimpulsverstärkervorrichtung 43 erlaubt 50 Sobald das Kondensat abgeflossen ist, nimmt das

   somit eine genaue und augenblickliche Steuerung der Differenzdruckventil selbsttätig seine normale Stel-

   Vorrichtung und verhütet eine Dampfvergeudung, lung wieder ein.

   die bei schlechter Steuerempfindlichkeit auftreten Wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben,

   würde. werden die Drosselvorrichtungen 19 a, welche die

   Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die 55 bemessenen Bohrungen enthalten, an Stelle von Kon-Bohrungen 22 an die Stelle von Kondenstöpfen treten denstöpfen verwendet. Dadurch kann eine gesteuerte und daß ihr Durchlaß durch den Druckunterschied Dampfmenge mit irgendwelchem auftretenden Konan der Öffnung gesteuert wird. Eine Steuerung der densat abgezogen werden, wobei das Kondensat Kondensatabführung wird durch die Einstellung des durch die Arbeitsweise des Differenzdruckventils 23 α Differenzdruckventils 23 ermöglicht. Dadurch wird 60 und des Pitotrohres 60 a schnell abgeführt wird. Auf gewährleistet, daß in den Apparaten 16 ein optimaler diese Weise ist eine vollständige Entfernung des Wärmeübergang erhalten wird. Dampfkondensats und eine maximale Wärmeüber-

   Eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrich- tragung in den Apparaten 16 a sichergestellt,
   tung ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt, bei der die

   Hauptteile die gleichen sind wie in Fig. 1. Gleich- 65 PATCMTAMCPonrnc
   wertige Teile sind mit dem Index »α« bezeichnet.

   Die Druckimpulsverstärkervorrichtung 43 α entspricht 1. Vorrichtung zur Kondensatableitung aus

   im Aufbau der nach Fig. 4. Die Druckimpulsleitung mit Dampf beheizten Apparaten mit einem in die

   Kondensatleitung geschalteten Differenzdruckventil, welches durch den Differenzdruck zwischen Dampf und Kondensat über eine Steuermembrane gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in der Auslaßleitung (18 bzw. 18 a) eines jeden dampfbeheizten Apparates (16) eine Drosselvorrichtung (19 bzw. 19 a) für das Kondensat angeordnet ist, der eine in die anschließende Kondensatleitung (14, 15 bzw. 14«, 15 a) eingebaute Verengung (51 bzw. 51a) nachgeschaltet ist, in deren Nähe und in Stromrichtung hinter derselben in an sich bekannter Weise eine Druckimpulsleitung (42 bzw. 42 a) abzweigt, die zu der Steuermembrane (38) des der Verengung (51 bzw. 51a) nachgeschalteten Differenzdruckventils (23 bzw. 23 a) führt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckimpulsleitung (42 bzw. 42 a) an die obere Kammer (39 bzw. 39 a) des Gehäuses (25 bzw. 25 a) angeschlossen ist, während eine Leitung (41 bzw. 41a) die Frischdampfleitung (11,12) mit der unteren Kammer (40 bzw. 40 a) verbindet.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Kondensatleitung (14,15 bzw. 14 a, 15 a) eingebaute Verengung (51 bzw. 51a) in Strömungsrichtung in ein verlängertes Auslaßende (52 bzw. 52 a) übergeht.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Kondensatleitung (14 a, 15 a) einmündende Ende der Druckimpulsleitung (42a) mit einem Pitotrohr (60a) versehen ist, welches in Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem Auslaßende (52 a) bis in die Strömungsmitte hineinragt und auf das Auslaßende (52 a) gerichtet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschriften Nr. 1 047 622, 1 679 215,
   532 951.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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