DE1236292C2 - Kondensatableiter - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kondensatableiter mit einem auf der Seite des höheren Druckes angeordneten federnden Thermostaten, einem gegen die Seite des höheren Druckes unter der Wirkung des Thermostaten schließenden Verschlußstück und mit einem in der Strömungsrichtung auf die Absperrstelle folgenden Strömungskanal, in welchem ein einerseits vom Verschlußstück und andererseits vom Gehäuse bzw. einem diesen zugehörigen Teil begrenzter Spalt und am Verschlußstück eine im Vergleich zur Ventilsitzfläche große, dem im Öffnungssinn wirkenden Druck des hinter der Absperrstelle strömenden Mediums ausgesetzte Fläche vorgesehen sind.

Bei thermostatisch gesteuerten Kondensat ableitern soll bei Saudampftemperatur die thermo-elastische Kraft des Thermostaten ausreichen, um die vom statischen Druck herrührende Öffnungskrafit am Verschlußstück sowie die erforderliche Dichtkraft aufzubringen. Die Ableiter beginnen somit nach. Erreichen einer bestimmten Abkühlung des Kondensates zu öffnen und vergrößern bei weiterer Abkühlung des Kondensates ihren Auslaßquerschnitt stetig.

Größere Kondensatmengen können deshalb erst bei erheblichen Unterkühlungen des Kondensates abgeleitet werden. Bei steigender Temperatur des Kondensates verläuft der Vorgang umgekehrt, d. h. die Ableiter schließen bei der gleichen Temperatur, bei der sie geöffnet haben. Der Schließvorgang dieser Ableiter verläuft demnach stetig oder — besser ausgedruckt — quasi statisch.

Sollen sie bei Siedetemperatur dampfdicht schließen, so muß ihr Thermostat so ausgelegt bzw. eingestellt sein, daß er hierfür genügend große Kräfte aufbringt. Das dampfdichte Verschließen ist physikalisch durch ein verzögertes Ansprechen ihrer Auscchle'isfunktion und somit nur durch eine Leistunnseinbuße zu erkaufen. Da bei den diese stetigen Bewegungsabläufe bestimmenden Kräften Reibungskräfte eine größenordnungsmäßig nicht vernachlässigbare Rolle spielen, so muß denselben, um dampfdichten Abschluß zu gewährleisten, bei der Einstellung des Thermostaten Rechnung getragen werden. Bei den bisher bekannten Ableitern bedingt das aber eine weitere Verzögerung des Ansprechens und eine Reduzierung der Leistung.

Um diesem Nachteil wenigstens teilweise entgegenzuwirken, werden bei bekannten Ableitern die stromabwärts auf den Sitz folgenden Strömungsquerschnitte vergleichsweise groß ausgelegt, um auf diesem Wege Drosselungen so weit wie möglich zu reduzieren.

Bei einem aus der deutschen Patentschrift 87 276 bekanntgewordenen Kondensatableiter ist ein gegen den Druck schließendes und nach Art der Sicherheitsventile über eine Feder aim Gehäuse abgestützes tellerartiges erweitertes Verschlußstück vorgesehen, um durch den Druck der austretenden Flüssigkeit eine Vergrößerung des DurchlaßquerschniUes zu erreichen. Der auf dieses Ventil-Verschlußstück wirkende Thermostat ist indessen als starres Ausdehnungsrohr ausgebildet, das zugleich die Ausflußdüse darstellt.

Eine solche Kombination von Absperrorgan und starrem Thermostaten kann jedoch, wenn überhaupt, ausschließlich bei wechselndem Systemdruck arbeiten, weil ein Schließen nur durch Absenkung des Druckes unter den öffnungsdruck — ähnlich wie bei Sicherheitsventilen — erfolgen kann, wie das auch die Patentschrift klar aussagt. Das deckt sich mit einem Hinweis des Erfinders in seiner Patentschrift, wonach der von ihm vorgeschlagene Ableiter speziell in Fällen angewendet werden soll, in welchen stark wechselnder Dampfdruck vorhanden ist, wie das z. B. in Zylindern von Dampfmaschinen der Fall ist (Seite 2, linke Spalte Mitte).

Ein anderer bekannter Kondensatableiter (britische Patentschrift 286/1904) sieht als Thermostat ebenfalls ein starres Ausdehnungsrohr vor. Der Ventilkörper wird hier durch eine vorgespannte Feder gegen den Flüssigkeitsdruck auf seinen Sitz gepreßt. Thermostat und Feder stehen über ein Hebelgestänge derart in Wirk verbindung, daß das sich beim Absinken der Temperatur zusammenziehende Rohr die Feder zusätzlich spannt und vom Ventilsitz wegbewegt.

Die in der Patentschrift in einer für einen derartigen Ableiter ungewöhnlichen Vielzahl von Beispielen vorgesehenen Ventilformen haben alle hinter dem eigentlichen Ventilsitz eine Erweiterung und bilden im Bereich dieser Erweiterung zusammen mit dem Gehäuse oder mit einem letzterem zuzurechnenden Teil einen zweiten, mehr oder weniger dichten Abschluß, teilweise nach An eines sogenannten Doppelkegel-Ventils.

Der Zweck derartiger Ausbildungen besteht darin, die Geschwindigkeit der Strömung am ersten Ventilsitz zu vermindern, um dadurch Erosionsschäden an dieser Stelle zu reduzieren. Außerdem soll das Gerät plötzlich öffnen und, sobald Dampf am Ableiter ansteht, dann unmittelbar schließen.

Infolge der in der Patentschrift allein offenbarten rohrförmigen Ausbildung eines Thermostaten gibt es für den Ableiter bei allen dargestellten Ausführungs-

beispielen praktisch nur einen einzigen Druck, bei dem das Ventil die Möglichkeit hätte, in Schließstellung zu kommen. Bei den in seichen Anlagen unvermeidbar eintretenden niedrigeren Sattdanipf-Drücken und damit tieferer. Temperaturen bringt einerseits der starre Thermostat das Ventil in öffnungsstellung, andererseits reicht aber bei höheren Drücken die Spannung der sich am Gehäuse abstützenden Feder nicht mehr aus, um das Ventil einwandfrei zu schließen.

Selbst wenn Feder und Ausdehnungsrohr sich auf einen bestimmten Druck abstimmen würden, so wäre zwar auf Grund der Ventilausbildungen ein plötzliches Öffnen des Ventils denkbar, aber nachfolgend ließe sich nur ein stetiges, d. h. gleichmäßig langsames Wiederschließen des Ventils erreichen, und das nur unter dem Vorbehalt, daß der Systemdruck, wie schon im Zusammenhang mit der deutschen Patentschrift 87 276 dargelegt, abfällt.

Des weiteren wäre erforderlich, daß das starre Ausdehnungsrohr noch nicht seine der Temperatur des niedrigen Druckes entsprechende Position eingenommen hat. Wegen der beiden aufeinanderfolgenden Schließstellen ist das Verhältnis von Zu- und Abströmung im Bereich zwischen den beiden Ventilsitzen in der Schließphase derart konstant, daß sich die Belastungsverhältnisse des Ventils praktisch nicht ändern und somit der Ableiter nur stetig schließen kann.

Ableiter mit einem Verhalten, wie es die beiden hier behandelten Veröffentlichungen ausweisen, wären in der modernen Technik nicht einsetzbar, scher, aliein deshalb, weil es heute bei solchen Abscheidern aus wirtschaftlichen Gründen entscheidend auf die Sicherstellung eines dampfdichten Abschlusses innerhalb des gesamten Druckbereiches des Abscheiders ankommt.

Bei Ableitern mit thermo-elastischen Thermostaten nach dem deutschen Patent 11 34 563 wurde das Verschlußstück als eine Kugel ausgebildet, deren Durchmesser wesentlich größer ist als der Durchmesser am Sitz der Abflußdüse. Die Kugel bildet mit einem sie umgebenden Strömungskanal einen über den gesamten Hub und auch in der Schließstellung konstanten Drosselspalt. Die Ausbildung dieses Spaltes gewährleistet einerseits den Aufbau des notwendigen Druckes in der Öffnungsphase und andererseits das Abströmen des Mediums in der Schließphase. Die Belastungsverhältnisse ändern sich demzufolge derart, daß ein Schließen unabhängig vom Systenidruck schlagartig erfolgt. Ein solcher Ableiter erzielt also große Ausschleusleistungen und vermeidet zugleich durch die Dynamik des Schließcffektes die zuvor geschüdeten Nachteile der erwähnten älteren Kondensatableiter.

Bei dem zuletzt genannten älteren Patent ist aber nachteilig, daß auch bei großen Hüben, also dann, wenn der Ableiter stark unterkühltes oder sogar kaltes Wasser ableiten muß, die Drosselwirkung des hubkonstanten Spaltes noch in der gleichen Größenordnung vorhanden ist und in diesem Gebiet einen ungünstigen Einfluß auf das Leistungsverhalten ausübt.

Die Erfindung strebt, anknüpfend an das zuletzt erwähnte ältere Patent, in erster Linie eine Lösung art, um vor allem im unleren Temperaturbereich die Menge des durch das Regelventil hindurchtretenden Mediums zu erhöhen, ohne jedoch auf die Wirkung zu verzichten, daß das Ventil kurz vor oder bei Erreichen der Sattdampftemperatur ohne Absenkung des Systemdruckes schlagartig schließt (Schnappeffekt).

Dies wird ei fmdungsgernäß erreicht durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des einzigen Patentanspruchs.

Auf diese Weise wird mit baulich einfachen Mitteln in dem auf die Absperrstelle folgenden Strömungskanal bei Temperaturen im Bereich des Sattdampfzustandes die Einstellung eines engen als Drossel wirkenden Ringspaltes gewährleistet, während bei niedrigeren Temperaturen selbsttätig eine Erweiterung des Querschnittes des genannten Ringspaltes eintritt, so daß eine erhebliche Menge des Mediums unbehindert abzuströmen vermag.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt

Fig. I einen Kondensatableiter mit einem sich in Durchfiußrichtung erweiternden Kanal und einem darin befindlichen entsprechend geformten Verschlußstück bei Umgebungstemperatur und

Fig. 2 den gleichen Kondensatableiter bei Betriebstemperatur.

In einem Gehäuse I wird durch einen (nicht dargestellten thermo-elastischen) Thermostaten über einen Ventilschaft 2 ein Verschlußstück 3 bewegt, das sich bei einer vorgegebenen Temperatur gegen einen Ventilsitz 4 anlegt. Am Verschlußstück 3 ist eine Platte 5 vorgesehen, die am Rand kegelstumpfförmig abgeschrägt ist. Im Gehäuse 1 ist an der Wand 6 des Strömungskanals 7 eine entsprechende Gegenfläche 8 vorgesehen. Bei Temperaturanstieg verengt sich der Durchflußquerschnitt zwischen Verschlußstück 3 und Ventilsitz 4 und zugleich auch der Ringspalt 9 zwischen dem Bund S und der Fläche 8, bis der Ringspalt 9 den erforderlichen kleinen Querschnitt erreicht hat.

Die Vorgänge laufen bei dem erfindungsgemäßen thermostatisch gesteuerten Kondensatableiter wie folgt ab:

Es sei davon ausgegangen, daß sich das Verschlußstück 3 des Ableiters in Schließstellung befinde. In diesem Zustand wirken die von der Bimetallsäule ausgeübten Kräfte in der Schließrichtung auf das Verschlußstück ein, und zwar derart, daß den Druckkräften, die an dem Verschlußstück in Öffnungsrichtung angreifen, das Gleichgewicht gehalten wird. Die vorn Thermostaten her auf das Verschlußstüc'x 3 wirkenden Kräfte werden dadurch erzeugt, daß sich die einzelnen Bimetalle des Thermostaten unter der Wirkung der Temperatur des abzuleitenden Mediums ausbiegen. Wenn das Verschlußstück ζ. Β. dadurch, daß es an seiner Sitzstelle 4 zur Anlage kommt, daran gehindert wird, den Ausbiegungen der Bimetalle weiter zu folgen, so entstehen wie bei einer Feder Schließkräfte, die sicherstellen, daß der Verschlußkörper zur Verstärkung der Sperrwirkung auf seinen Sitz gepreßt wird. Dadurch wird verhindert, daß Kondensat bzw. Dampf austritt.

Tritt infolge der Kondensation des Dampfes im Innern des Ventilgehäuscs eine Verringerung der auf den Thermostat einwirkenden Temperatur ein, so nehmen die vom Thermostat erzeugten und auf das Verschlußstück 3 wirkenden Kräfie ab, ohne daß zunächst Lageänderungen des Verschlußstückes eintreten. Das Ventil beginnt sich alsdann zu öffnen, indem die Stange 2 sich in öffnendem Sinn bewegt und das Verschlußsiück 3 vom Sitz 4 abgehoben wird, bis

sich eine neue Gleichgewichtslage eingestellt hat. Nachdem der Öffnungsvorgang eingeleitet ist, werden die auf die Stirnfläche des Verschlußstückes 3 in Öffnungsrichtung einwirkenden Kräfte durch den auf die Stirnfläche der Platte 5 wirkenden und durch den Ringspalt 9 bestimmten Druck erheblich vergrößert, wodurch der Thermostat zusätzlich durchfedert. Infolge des während dieser Ableitungsperiode hierdurch vergrößerten Austrittsquerschnittes am Ventilsitz 4 können relativ große Kondensatmengen bei geringer Unterkühlung abströmen. Fallen noch größere Kondensatmengen am Ableiter an, so kann er sich diesem anpassen, wenn ihre Temperaturen weiter fallen. Die vom Thermostaten erzeugten Kräfte nehmen dann ab, so daß der Ableiter unter stabilem Gleichgewicht das Verschlußstück weiter öffnet. Im Bereich dieser größeren Hübe wird der sich jetzt leistungshemmend auswirkende und in dieser Arbeitsphase nicht benötigte Einfluß des Spaltes infolge der konischen Ausbildung reduziert. Dadurch können auch in diesem Betriebszustand große Mengen abgeführt werden.

Ist das Kondensat nahezu abgeleitet, so treten im oberen Teil des Ventilgehäuses sehr rasch Temperaturerhöhungen ein. Dieselben wirken auf den Thermostaten derart ein, daß die von diesem ausgehenden, über die Stange 2 auf das Verschlußstück 3 übertragenen Kräfte die auf das Verschlußstück wirkenden Gegenkräfte (Strömungskräfte) überwiegen. Der Verschlußkörper wird dadurch in Richtung auf seinen Sitz 4 hin bewegt, und zwar so weit, bis sich eine neue Gleichgewichtslage aus Strömungskräften und vom Thermostaten ausgelösten Kräften eingestellt haben wird.

Bei dieser Cewegung des Verschlußkörpers verengt sich gleich auch der Ringspalt 9, wodurch der zwischen Sitz und Ringspalt wirkende Druck so verändert wird, daß das Ventil infolge der Federeigenschaften des Thermostaten bis zu Temperaturen nahe der

ίο Sattdampftemperatur genügend weit geöffnet bleibt.

Bei weiterer Temperaturerhöhung und der damit verbundenen Ventilbewegung nehmen schließlich die von der Strömung auf das Verschlußstück ausgeübten Kräfte, insbesondere durch die infolge des Abströmens des Mediums aus dem Bereich zwischen Ventilsitz 4 und Ringspalt 9 eintretende Verringerung des auf die Stirnfläche der Platte S zwischen Ringspalt und Sitzspalt wirkenden Druckes, stärker ab, als die vom Thermostaten erzeugten Federkräfte. Die Verlagerung der

ao Ausdampfung in den Bereich des Sitzspaltes unterstützt diesen Vorgang zusätzlich.

Die vom Thermostaten über die Stange 2 auf das Verschlußstück übertragenen Kräfte gewinnen in dem bis zum Schließpunkt verbleibenden Hubbereich schlagartig die Oberhand und veranlassen den Thermostaten, das Verschlußstück 3 im Schnellschluß in die Schließstellung zurückkehren zu lassen. In dieser verharrt es, bis die einleitend erörterten Umstände ein erneutes Verlassen der Ausgangslage eintreten lassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kondensatableiter mit einem auf der Seite des höheren Druckes angeordneten federnden Thermostaten, einem gegen die Seite des höheren Druckes unter der Wirkung des Thermostaten schließenden Verschlußstück und mit einem in der Strömungsrichtung auf die Absperrstelle folgenden Strömungskanal, in welchem ein einerseits vom Verschlußstück und andererseits vom Gehäuse bzw. einem diesen zugehörigen Teil begrenzter Spalt und am Verschlußslück eine im Vergleich zur Ventilsitzfläche große, dem im Öffnungssinn wirkenden Druck des hinter der Absperrstelle strömendcn Mediums ausgesetzte Fläche vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar an das Verschlußstück (3) auf der dem Ventilschaft (2) abgekehrten Seite angesetzte Verbreiterung ein Bund (S) mit einer als Kegel-Stumpfmantelfläche ausgebildeten Außenfläche ist, die mit einer entsprechenden kegelstumpfförmigen Gegenfläche (8) des Gehäuses derart zusammenwirkt, daß sich zwischen dem Bund (5) und der Gegenfläche (8) eine Drosselstelle bildet, die sich mit zunehmendem Öffnungshub erweitert und die auch in der Schließlage des Verschluß-Stückes (3) als enger Ringspalt (9) verbleibt.