DE1242424B

DE1242424B - Control valve for fluids, especially condensate drain

Info

Publication number: DE1242424B
Application number: DE1962K0047302
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ulrich Domm; Dipl-Ing Werner Foeller; Rudolf Egelhofer
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1962-07-21
Filing date: 1962-07-21
Publication date: 1967-06-15
Also published as: AT260285B

Description

Regelventil für Flüssigkeiten, insbesondere Kondensatableiter Die Erfindung betrifft ein Regelventil für Flüssigkeiten in der Nähe des Verdampfungspunktes, insbesondere einen Kondensatableiter, mit einem auf der Seite 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 diesem zugehörigen Teil begrenzter Spalt und am Verschlußstück eine im Verhältnis zur Ventilsitzfläche große, dem Druck des hinter der Absperrstelle strömenden Mediums ausgesetzte Stirnfläche vorgesehen sind.Control valve for liquids, especially condensate drains Die The invention relates to a control valve for liquids in the vicinity of the evaporation point, in particular a condensate drain, with one arranged on the higher pressure side resilient thermostats, one against the side of the higher pressure under the effect the closing piece of the thermostat and with one in the direction of flow on the shut-off following flow channel, in which one on the one hand from the closure piece and, on the other hand, the gap delimited by the housing or a part belonging to it and on the closure piece a large in relation to the valve seat surface, the pressure of the Behind the shut-off point exposed to the flowing medium end face are provided.

Bei thermostatisch gesteuerten Regelventilen strebt man an, daß bei Sattdampftemperatur die themoelastische Kraft des Thermostaten ausreicht, um die vorn statischen Druck herrührende Öffnungskraft am Verschlußstück sowie die erforderliche Dichtkraft aufzubringen. Daraus folgt, daß diese Ableiter nach Erreichen einer bestimmten Abkühlung des Kondensats zu öffnen beginnen und bei weiterer Abkühlung des Kondensats ihren Auslaßquerschnitt stetig vergrößern. Größere Kondensatmengen können deshalb erst bei erheblichen Unterkühlungen des Kondensats abgeleitet werden. Bei steigender Temperatur des Kondensats verläuft der Vorgang umgekehrt, d. h., die Ableiter schließen bei der gleichen Temperatur, bei der sie geöffnet haben. Das gilt auch für den Fall, daß das Verschlußstück im Durchmesser etwas größer ist als der Ventilsitzdurchlaß und infolgedessen beim Öffnen zunächst die im Öffnungssinn wirkende Kraft auf das Verschlußstück noch steigt.In the case of thermostatically controlled control valves, the aim is that at Saturated steam temperature the thermoelastic force of the thermostat is sufficient to the from the static pressure resulting opening force on the locking piece as well as the required Apply sealing force. It follows that this arrester after reaching a certain Cooling of the condensate begin to open and with further cooling of the condensate steadily increase their outlet cross-section. Larger amounts of condensate can therefore can only be discharged if the condensate is significantly undercooled. With increasing At the temperature of the condensate, the process is reversed; i.e., the arresters close at the same temperature at which they opened. This also applies to the case that the closure piece is slightly larger in diameter than the valve seat passage and as a result, when opening, the force acting in the direction of opening on the Closing piece still rises.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Ventil und die Abflußpartie derartiger Ableiter für einen gegebenen Thermostaten so auszubilden, daß durch die Umströmung des offenen Ventils Zusatzkräfte entstehen, die das Ventil im Bereich der Öffnungstemperatur momentan weit öffnen und bis nahe an die Satt- , dampftemperatur weit offenhalten, die aber kurz vor oder bei Erreichen der Sattdampftemperatur derart sinken, daß das Ventil momentan, also im Schnellschluß, schließt, ohne daß hierzu eine Absenkung des Systemdruckes erforderlich wird. Mit dieser Maß- . nahme können große Kondensatmengen im Bereich der Sattdampftemperatur abgeleitet werden.The object of the invention is the valve and the drainage part of such Train arrester for a given thermostat so that through the flow of the open valve, additional forces arise that keep the valve in the range of the opening temperature open wide at the moment and keep wide open until close to the saturated steam temperature, but shortly before or when the saturated steam temperature is reached, they decrease in such a way that the valve closes momentarily, that is to say in quick action, without any lowering of the system pressure is required. With this measure. large amounts of condensate can be absorbed can be derived in the range of the saturated steam temperature.

Weiterhin soll das Ventil so ausgebildet sein, daß bei im Vergleich zur Öffnungstemperatur niedrigen Kondensattemperaturen, also bei großen Unterkühlungen, die Zusatzkräfte am Ventil wieder abnehmen, weil der Ventilhub infolge der Temperaturabsenkung des Thermostaten ohnehin groß genug ist, außerdem eine Kraftsteigerung am geöffneten Ventil in diesem Temperaturbereich mit einer Steigerung des Durchflußwiderstandes verbunden ist. Die bei niedriger Temperatur ausschleusbare Kondensatmenge wird deshalb durch diese Maßnahmen erhöht.Furthermore, the valve should be designed so that in comparison to the opening temperature of low condensate temperatures, i.e. in the case of high levels of hypothermia, the additional forces on the valve decrease again because the valve lift is due to the temperature drop of the thermostat is big enough anyway, plus an increase in power when it is open Valve in this temperature range with an increase in flow resistance connected is. The amount of condensate that can be discharged at a low temperature is therefore increased by these measures.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Querschnitt des vom Verschlußstück und vom Gehäuse bzw. einem diesem zugehörigen Teil begrenzten Ringspaltes hinter der Absperrstelle durch ein an sich bekanntes, an einem dieser Bauteile angebrachtes, in Abhängigkeit von der Temperatur des durchfließenden Mediums sich bewegendes Bimetallelement derart veränderlich ist, daß sich einerseits der Ringspaltquerschnitt bei fallender Temperatur des Mediums vergrößert, um die Kaltwasserleistung zu erhöhen, und andererseits bei steigender Temperatur des Mediums verengt, so daß der zwischen Sitz und Ringspalt wirkende Druck derart verändert wird; daß das Ventil infolge der Federeigenschaften des Thermostaten bis zu Temperaturen nahe der Sattdampftemperatur weit geöffnet bleibt und daß bei genügender Annäherung des Verschlußkörpers an seinen Sitz infolge weiterer Temperaturerhöhung des Mediums dieser Druck so stark abnimmt, daß der Thermostat in der Lage ist, das Ventil schlagartig zu schließen. Damit wird mit baulich einfachen Mitteln bei hohem Temperaturniveau in dem auf die Absperrstelle folgenden Strömungskanal die Einstellung eines engen, als Drossel wirkenden Ringspaltes gewährleistet, während bei niedrigerer Temperatur selbsttätig eine Erweiterung des Querschnittes des genannten Ringspaltes eintritt, wodurch eine erhebliche Menge des Mediums unbehindert abströmen kann. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einer am Verschlußstück befestigten Bimetallplatte bei Umgebungstemperatur, F i g. 2 das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 bei Betriebstemperatur, F i g. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel mit einem um das Verschlußstück herum angeordneten ringförmigen Bimetallelement bei Umgebungstemperatur, F i g. 4 das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 bei Betriebstemperatur.This is achieved according to the invention in that the cross section of the limited by the closure piece and the housing or a part belonging to it Annular gap behind the shut-off point by a known per se, on one of these Components attached, depending on the temperature of the flowing medium moving bimetal element is so variable that on the one hand the Annular gap cross-section increases as the temperature of the medium falls, in order to increase the cold water output to increase, and on the other hand, narrowed with increasing temperature of the medium, so that the pressure acting between the seat and the annular gap is changed in this way; that the valve due to the spring properties of the thermostat up to temperatures close to the saturated steam temperature remains wide open and that with sufficient approach of the closure body to his Seat as a result of a further increase in the temperature of the medium, this pressure decreases so much, that the thermostat is able to close the valve abruptly. So that will with structurally simple means at a high temperature level in the on the shut-off point following flow channel the setting of a narrow annular gap that acts as a throttle guaranteed, while at a lower temperature an expansion of the Cross section of said annular gap occurs, whereby a considerable amount of the medium can flow off unhindered. The drawings illustrate Embodiments of the invention. It shows F i g. 1 an embodiment with a bimetal plate attached to the closure piece at ambient temperature, F i G. 2 shows the embodiment according to FIG. 1 at operating temperature, F i g. 3 a Another embodiment with an annular arranged around the closure piece Bimetal element at ambient temperature, F i g. 4 the embodiment according to F i g. 3 at operating temperature.

In einem Gehäuse 1 wird durch eine nicht dargestellte Bimetall-Steuersäule über einen Ventilschaft 2 ein Verschlußstück 3 bewegt, das sich bei einer vorgegebenen Temperatur des Kondensats gegen einen Ventilsitz 4 legt.In a housing 1 is a bimetal control column, not shown A closure piece 3 moves via a valve stem 2, said closure piece moving at a predetermined Temperature of the condensate against a valve seat 4 places.

Beim Ausführungsbeispiel nach den F i g.1 und 2 ist an der dem Ventilschaft 2 abgekehrten Seite des Verschlußstückes 3 ein zusätzliches Bimetallelement 5 befestigt. Bei einer niedrigen Temperatur des abzuleitenden Kondensats ist das zusätzliche Bimetallelement 5 gewölbt (F i g.1), so daß zwischen dem Rand desselben und der Wand 6 des Strömungskanals 7 ein genügend breiter Ringspalt 8 verbleibt. Bei Temperaturerhöhung streckt sich das zusätzliche Bimetallelement 5, bis der Ringspalt 8 bei einer vorgegebenen Temperatur des Kondensats seinen Kleinstwert erreicht hat.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, it is on the valve stem 2 side facing away from the closure piece 3, an additional bimetal element 5 is attached. If the temperature of the condensate to be discharged is low, this is additional Arched bimetal element 5 (F i g.1), so that between the edge of the same and the Wall 6 of the flow channel 7 a sufficiently wide annular gap 8 remains. When the temperature rises The additional bimetal element 5 stretches until the annular gap 8 at a predetermined Temperature of the condensate has reached its lowest value.

Beim Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 ist in der Wand 6 des Strömungskanals 7 im Bereich der Absperrstelle eine Ringnut 9 eingearbeitet, in die ein ringförmiges Bimetallelement 10, vorzugsweise von rechteckigem Querschnitt, so eingelegt ist, daß es einen Bund 11, der zum Verschlußstück 3 gehört, mit einem Abstand konzentrisch umgibt. Bei niedriger Kondensattemperatur läßt das Bimetallelement 10 einen breiten Ringspalt 8 frei (F i g. 3), so daß die Kaltwasserleistung des Ableiters wiederum groß ist. Bei Temperaturerhöhung des Kondensats wird der Innendurchmesser des Bimetallringes 10 kleiner und verengt damit den Ringspalt 8 zwischen dem Bimetallelement 10 und dem Bund 11(F i g. 4).In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, an annular groove 9 is incorporated in the wall 6 of the flow channel 7 in the region of the shut-off point, into which an annular bimetal element 10, preferably of rectangular cross-section, is inserted so that it has a collar 11, which belongs to the closure piece 3, with a Surrounding distance concentrically. When the condensate temperature is low, the bimetal element 10 leaves a wide annular gap 8 free (FIG. 3), so that the cold water output of the downcomer is again high. When the temperature of the condensate increases, the inside diameter of the bimetal ring 10 becomes smaller and thus narrows the annular gap 8 between the bimetal element 10 and the collar 11 (FIG. 4).

Bei dem erfindungsgemäßen thermostatisch gesteuerten Kondensatableiter laufen die Vorgänge 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 Schließrichtung auf das Verschlußstück ein, und zwar derart, daß den Druckkräften, die an dem Verschlußstück in Öffnungsrichtung angreifen, das Gleichgewicht gehalten wird. Die von der Steuersäule her auf das Verschlußstück 3 wirkenden Kräfte werden dadurch erzeugt, daß sich die einzelnen Bimetalle der Steuersäule unter der Wirkung der Temperatur des abzuleitenden Mediums ausbiegen. Wenn das Verschlußstück z. B. 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.In the thermostatically controlled condensate drain according to the invention the processes run as follows: It is assumed that the closure piece 3 of the arrester is in the closed position. In this state, those of the Bimetal column forces exerted in the closing direction on the closure piece, and in such a way that the compressive forces acting on the closure piece in the opening direction attack, balance is kept. The one from the control pillar to the Closing piece 3 acting forces are generated by the fact that the individual Bimetals of the control column under the effect of the temperature of the medium to be discharged bend out. When the closure piece z. B. in that it is at its seat 4 comes to the plant, is prevented from the deflections of the bimetals on follow, as with a spring, there are closing forces that ensure that the Closure body is pressed to reinforce the locking effect on its seat. Through this prevents condensate or steam from escaping.

Tritt im Innern des Ventilgehäuses infolge der Kondensation des Dampfes eine Verringerung der auf die Steuersäule einwirkenden Temperatur ein, so nehmen die von der Steuersäule erzeugten und auf das Verschlußstück 3 wirkenden Kräfte ab, ohne daß zunächst Lageänderungen des Verschlußstückes eintreten. Das Ventil beginnt sich alsdann zu öffnen, indem sich die Stange 2 im Öffnungssinn bewegt und das Verschlußstück 3 vom Sitz 4 abgehoben wird, bis sich eine neue Gleichgewichtslage eingestellt hat. Wenn der Öffnungsvorgang eingeleitet ist, werden die auf die Stirnfläche des Verschlußstückes 3 in Öffnungsrichtung einwirkenden Kräfte durch den auf die Stirnfläche der Platte 5 bzw. Bund 11 wirkenden Druck erheblich vergrößert, wodurch die Steuersäule zusätzlich durchfedert. Infolge des während einer bestimmten Ableitungsperiode hierdurch vergrößerten Austrittsquerschnittes am Ventilsitz 4 strömt das Kondensat ungehindert ab, da sich gleichzeitig auch der Ringspalt 8 erweitert, indem die Bimetallelemente 5 bzw. 10 die in den F i g. 1 bzw. 3 gezeigten Positionen einnehmen.If, as a result of the condensation of the steam, a reduction in the temperature acting on the control column occurs inside the valve housing, the forces generated by the control column and acting on the closure piece 3 decrease without initially changing the position of the closure piece. The valve then begins to open in that the rod 2 moves in the opening direction and the closure piece 3 is lifted from the seat 4 until a new equilibrium position has been established. When the opening process is initiated, the forces acting on the end face of the closure piece 3 in the opening direction are considerably increased by the pressure acting on the end face of the plate 5 or collar 11, whereby the control column is additionally deflected. As a result of the enlarged outlet cross-section on the valve seat 4 during a certain discharge period, the condensate flows away unhindered, since the annular gap 8 also widens at the same time, in that the bimetal elements 5 and 10, respectively, in the FIGS. Take up the positions shown in 1 or 3.

Ist das Kondensat nahezu abgeleitet, so treten im oberen Teil des Ventilgehäuses sehr rasch wieder Temperaturerhöhungen ein. Dieselben wirken auf die Steuersäule 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 von der Steuersäule ausgelösten Kräften eingestellt haben wird. Bei dieser Bewegung des Verschlußkörpers verengt sich gleichzeitig auch der Ringspalt 8, wodurch der zwischen Sitz und Ringspalt wirkende Druck so verändert wird, daß das Ventil infolge der Federeigenschaften der Steuersäule bis zu Temperaturen nahe der Sattdampftemperatur weit geöffnet bleibt. Bei weiterer Temperaturerhöhung nehmen schließlich die von der Strömung auf das Verschlußstück ausgeübten Kräfte, insbesondere durch Verringerung des auf die Stirnfläche der Platte 5 bzw. des Bundes 11 zwischen Ringspalt und Sitzspalt wirkenden Druckes, stärker ab als die von der Steuersäule erzeugten Gegenkräfte.If the condensate is almost drained off, it will appear in the upper part of the Valve housing very quickly increases in temperature again. The same work on the control column in such a way that the outgoing from this, over the rod 2 on the locking piece 3 transmitted forces the opposing forces acting on the locking piece (Flow forces) predominate. The closure body is thereby in the direction of his Seat 4 moves out until there is a new equilibrium position from flow forces and will have discontinued forces triggered by the control column. With this movement of the closure body also narrows at the same time the annular gap 8, whereby the acting between the seat and the annular gap pressure is changed so that the valve as a result the spring properties of the control column up to temperatures close to the saturated steam temperature remains wide open. If the temperature rises further, those of the flow exerted forces on the closure piece, in particular by reducing it des on the face of the plate 5 or the collar 11 between the annular gap and seat gap acting pressure, stronger than the counter forces generated by the control column.

Die Verlagerung des Verdampfungspunktes des Kondensats an den Sitzspalt unterstützt diesen Vorgang. Die von der Steuersäule über die Stange 2 auf das Verschlußstück 3 übertragenen Kräfte gewinnen schlagartig die Oberhand und veranlassen die Steuersäule, das Verschlußstück 3 im Schnellschluß in die Schließstellung zurückkehren zu lassen. In dieser verharrt es, bis die einleitend erörterten Umstände ein Verlassen der Ausgangslage eintreten lassen.The shift of the evaporation point of the condensate to the seat gap supports this process. The from the control column over the rod 2 on the locking piece 3 transmitted forces suddenly gain the upper hand and cause the control column, to allow the locking piece 3 to return to the closed position in a quick-acting manner. It remains in this until the circumstances discussed in the introduction leave the Let the initial situation occur.

Claims

Claims: 1. Control valve for liquids in the vicinity of the evaporation point, in particular condensate drain, with a resilient thermostat arranged on the side of higher pressure, a closure piece that closes against the side of higher pressure under the action of the thermostat and with one in the direction of flow on the shut-off point following flow channel, in which an annular gap delimited on the one hand by the closure piece and on the other hand by the housing or a part belonging to it and on the closure piece an end face which is large in relation to the valve seat surface and exposed to the pressure of the medium flowing behind the shut-off point are provided, characterized in that the cross section of the closure piece (3) and the housing (1) or an associated part (8) behind the shut-off point by a known per se, attached to one of these components, depending on the temperature of the flowing medium moving bimetal element (5,10) is variable in such a way that on the one hand the annular gap cross-section increases when the temperature of the medium falls in order to increase the cold water output, and on the other hand it narrows as the temperature of the medium rises, so that the gap between the seat (4) and the annular gap (8 ) acting pressure is changed in such a way that the valve remains wide open due to the spring properties of the thermostat up to temperatures close to the saturated steam temperature and that when the closure body is sufficiently close to its seat as a result of further increase in temperature of the medium, this pressure decreases so much that the thermostat in the Is able to close the valve abruptly.

2. Control valve according to claim 1, characterized in that the bimetallic element is formed as a known per se, arched at ambient temperature, with the closure piece (3) on its side facing away from the valve stem (5) connected to the plate (5) when the temperature increases in able to pass an extended position in which it reduces the annular gap (8) formed between the closure piece and the wall (6) of the flow channel (7).

3. Control valve according to claim 1, characterized in that the bimetal element is designed as a known closed ring (10) of preferably rectangular cross-section and is inserted into a groove (9) provided in the housing wall in the region of the shut-off point, the inner diameter of the The bimetallic ring (10) is reduced in size under the influence of the temperature increase of the draining condensate, thereby narrowing the annular gap (8) formed between this and the outer edge of the collar (11) of the closure body (3). Documents considered: German Patent Specifications No. 701817, 1019 879; French Patent No. 1135 959; U.S. Patent No. 2,821,268.