DE1294124B - Thermisch gesteuerter Kondensatableiter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen thermisch gesteuerten begrenzten Ringspalts hinter der Absperrstelle bzw. Kondensatableiter hoher Kondensatmengenleistung dem Schließsitz durch ein an sich bekanntes, an einem mit einer auf der Seite höheren Drucks angeordneten dieser Bauteile angebrachtes, in Abhängigkeit von der federnden thermostatischen Steuervorrichtung, einem Temperatur des durchfließenden Mediums sich begegen die Seite des höheren Drucks unter der Wir- 5 wegendes Bimetallelement so zu verändern, daß sich kung der Steuervorrichtung schließenden Ventilteller einerseits der Ringspaltquerschnitt bei fallender Tem- und mit einem in Strömungsrichtung auf den durch peratur des auszuschleusenden Mediums vergrößert einen Ventilsitz bestimmten Schließquerschnitt fol- und bei steigender Temperatur verengt. Hierbei wird genden Strömungskanal, in welchem ein einerseits der zwischen dem Ventilsitz und dem Ringspalt wirvom Ventilteller und andererseits vom Gehäuse bzw. io kende Druck derart verändert, daß das Ventil infolge einem in diesem angeordneten Ventilträger begrenz- der Federeigenschaften des Thermostaten bis zu Teinter Ringspalt vorgesehen ist, wobei der Ventilteller peraturen nahe der Sattdampftemperatur weit geöffeine im Verhältnis zum Schließquerschnitt große, dem net bleibt. Andererseits nimmt dann dieser Druck bei Druck des hinter dem Schließquerschnitt strömenden genügender Annäherung des Verschlußkörpers an Mediums ausgesetzte Stirnfläche aufweist. 15 seinen Sitz infolge weiterer Temperaturerhöhung des

Der Effekt der thermisch gesteuerten Kondensat- auszuschleusenden Mediums so stark ab, daß der

ableiter, die mit Bimetallpaketen arbeiten, beruht auf Thermostat in der Lage ist, das Ventil schlagartig zu

dem Gegeneinanderwirken von Dampfdruck und schließen.

thermischer Federspannung, wobei die Kondensat- Nach dem älteren Vorschlag wird folglich der Ringtemperatur als Regelgröße wirkt. Es sind Steuer- ao spalt durch im auslaßseitigen Raum angeordnete Bielemente bekannt, die es durch eine weitgehende An- metallelemente verändert. Diese Veränderung des passung ihrer Steuercharakteristik an die Temperatur- Ringspalts ist im wesentlichen durch den gegenseiti-Dampfdruckkurve für Sattdampf erlauben, die Ge- gen Abstand der Umfangslinie des Bimetallelements rate über einen weiten Druckbereich zu verwenden. von der Wand des Druckraums bzw. vom Umfang des

Bekanntlich fallen öffnungs- und Schließkurve in- 35 Ventiltellers bestimmt, d. h. der sich ändernde Ringfolge der inneren und äußeren Reibung der Steuer- spalt ist linienförmig begrenzt,
säule nicht zusammen. Ihr Abstand, die thermische Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu-Reibungsbreite, ist abhängig von Dampfdruck und gründe, das Ventil zur vorübergehenden Erhöhung Plattenzahl. Daher müssen beim Schließen des Ab- des Kondensatdurchsatzes zeitweise zusätzlich in leiters nicht nur der der Federspannung entgegen- 30 öffnendem Sinne zu beeinflussen,
wirkende Dampfdruck, sondern auch die Reibung Ein Kondensatableiter, der diese Aufgabe löst, ist überwunden werden. Bei einem richtig arbeitenden erfindungsgemäß so beschaffen, daß der Ringspalt als Ableiter verläuft die Öffnungskurve so, daß die zu- im wesentlichen waagerecht verlaufende Fläche ausgehörende Schließkurve noch mit einem solchen Ab- gedehnt ist, welche sich von dem Ventilsitz nach stand unterhalb der Sattdampfkurve bleibt, daß eine 35 außen bis zum äußeren Umfang des Ventiltellers erausreichende Sicherhiet gegen Dampfverluste gewähr- streckt,
leistet ist. Die öffnende Wirkung des flächenhaft ausgedehn-

Bisher wurde angenommen, daß Ableiter, deren ten Spalts ergibt sich vor allem dadurch, daß das Steuerkurven die genannten Bedingungen erfüllen, in Spaltvolumen sich bei zunehmendem Hub stetig, d. h. jeder Einbaustellung sicher arbeiten. Das bedeutet, 40 ohne Sprungstelle, erweitert bzw. umgekehrt, daß jedaß bei richtiger Einstellung des Ableiters keine des sich einstellende Spaltvolumen eine stetige zu-Dampfverluste innerhalb des vorgesehenen Leistungs- sätzliche Veränderung des Ventilhubs liefert. Hilfsbereichs auftreten und der Ableiter sich innerhalb der kräfte liefernde Bimetallelemente im auslaßseitigen möglichen Mengenschwankungen rasch auf die an- Raum des Kondensatabieiters sind dann zur Herbeifallende Kondensatmenge einstellt. 45 führung einer Hubbeeinflussung nicht erforderlich.

Diese Annahmen gelten aber nicht allgemein. Als Der Durchmesser des Ventiltellers entspricht dem günstigste Einbauweise hat sich die horizontale An- vierfachen Durchmesser der Auslaßbohrung.
Ordnung des Ableiters mit der Steuersäule nach oben Die den Spalt begrenzenden Flächen sind vorzugserwiesen. Jedoch sind auch hier bei der üblichen weise eben. Es ist aber auch möglich, daß sie zum Grundeinstellung der Steuersäule und bei kleinen 50 Teil Rotationsflächen mit einer gekrümmten Erzeu-Kondensatmengen Dampfverluste zu erwarten. Dieses genden sind, wobei der Übergang von der Ventilabweichende Verhalten beruht darauf, daß infolge spindel zum Ventilteller konisch ausgeführt ist.
der Kondensatunterkühlung kein stetiger Temperatur- Zur Erhöhung der Auslaßmenge kann es zweckübergang von der Kondensat- zur Dampf temperatur mäßig sein, den Spalt nach außen zu erweitern,
bei abnehmender Kondensatmenge vorhanden ist. 55 Zur leichten Montage wird der Ventilteller lösbar Daraus ergibt sich, daß der Ableiter bei kleinen unter- mit der Ventilspindel verbunden. Er wird gegenüber kühlten Kondensatmengen zu weit öffnet, das Kon- der Ventilspindel verstellbar angeordnet, um eine densat zu rasch abfließt und die thermische Trägheit bessere Einstellung vornehmen zu können,
des Bimetalls ein spontanes Abschließen des Ventils Der erfindungsgemäßen Ausführung des Kondenbei nachströmendem Dampf verhindert. Dampfdurch- 60 satableiters liegt der Gedanke zugrunde, die Öffnungsschläge sind dann unvermeidlich und gehen erst mit steuerkurve durch eine zusätzliche Vorspannung der steigender Kondensatmenge zurück. Die erreichten Steuervorrichtung mindestens um den Betrag der Leistungen sind bei üblicher Unterkühlung infolge natürlichen Unterkühlung von der Sattdampfkurve der kleinen Auslaßquerschnitte verhältnismäßig ge- weiterzuverschieben. Dadurch wird erreicht, daß der ring. 65 Ableiter nicht schon mit der Sattdampftemperatur,

Bei einem Kondensatableiter der eingangs definier- sondern etwas später mit Unterschreitung der vor-

ten Gattung ist bereits vorgeschlagen worden, den gesehenen Unterkühlungstemperatur öffnet. Infolge

Querschnitt des vom Ventilkegel und vom Gehäuse der mit der Öffnung des Ventils einsetzenden Ent-

Spannungsverdampfung öffnet der Ableiter dann viel weiter, als es dem Gleichgewicht zwischen dem Dampdruck und der durch die Temperatur ausgelösten Kraft in der Steuervorrichtung entspricht. Die bei der Entspannungsverdampfung frei werdende Öffnungskraft kann beispielsweise durch eine flache, als Ventilteller wirkende Platte auf die Steuervorrichtung übertragen werden. Diese Platte sitzt im geschlossenen Zustand auf einer kreisringförmigen Dichtfläche außerhalb der Auslaßöffnung auf und bildet mit dem feststehenden Ventilteil außerhalb der Dichtfläche einen engen radialen Spalt.

Hat das Kondensat eine Temperatur erreicht, die zum Öffnen des Ventils führt, so strömt es in den engen Spalt, in dem sogleich infolge der Entspannung eine Verdampfung einsetzt. Die damit verbundene Volumenzunahme des sich bildenden Dampfes und die Beschleunigung des austretenden Kondensats ergibt nach dem Gesetz: Kraft = Masse X Beschleunigung eine zusätzliche Öffnungskraft. Diese hebt den so Teller weiter ab und verstärkt die wirkenden Kräfte progressiv. Bei ausreichender Größe des Ventiltellers öffnet der Ableiter mit der maximalen Hubhöhe und erreicht damit die dieser Bauart zugehörenden großen Ausschleusleistungen. Dabei bleibt der Ableiter auch bei zunehmender Kondensattemperatur praktisch voll geöffnet, schließt aber bei einem Ausströmen von Dampf augenblicklich ab, weil die Beschleunigungskräfte durch die Druckentspannung wesentlich geringer sind und der Schließvorgang durch die erhöhte Vorspannung der Bimetallplatten beschleunigt wird. Die störenden Reibungskräfte der Steuersäule, die sich bei den bekannten Ausführungen hemmend auf den Schließvorgang auswirken, haben wegen der größeren Vorspannung keinen Einfluß auf den Ablauf des Kondensataustrags. Ebenso werden die nachteiligen Folgen der natürlichen Unterkühlung bei kleinen Kondensatmengen aufgehoben, so daß der Ableiter in jeder Einbaustellung verlustfrei arbeitet.

Ein gleiches Verhalten läßt sich auch durch das Umlenken des Kondensats durch den Ventilteller um mehr als 90° erreichen.

Ein Kondensatableiter mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ist in den Abbildungen dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Ableiter mit ebenem Ventilteller und

F i g. 2 einen Ventilteller mit räumlich gekrümmten Flächen.

Der Kondensatableiter besteht gemäß Fig. 1 aus einem Gehäuse 1 mit einem Eintrittsflansch 2 und einem Austrittsflansch 3. In das Gehäuse 1 ist ein Ventilträger 4 eingeschraubt. Dieser wird nach oben durch einen Deckel 5 druckdicht abgeschlossen, der mittels der Schrauben 6 mit dem Gehäuse 1 verschraubt ist. In dem Eintrittsflansch 2 befindet sich ein Eintrittsstutzen 7, der in eine Bohrung 8 übergeht, die in den von dem Deckel 5 umschlossenen Steuerraum 9 führt. Der Ventilträger 4 besitzt seitlich angeordnete Bohrungen 10 und 11, die schräg zur Mitte hin verlaufen und hier in eine zentrale Auslaßbohrung 12 münden. In der Auslaßbohrung 12 ist eine Ventilspindel 13 mit einem Gewinde 14 an dem einen Ende und einem Ventilteller 15 an dem anderen Ende angeordnet. Das Gewinde 14 der Ventilspindel 13 preßt über eine Platte 16 die Bimetallplatten 17 auf die im Steuerraum befindliche Kreisringfläche 18 des Ventilträgers 4. Die Bimetallplatten 17 werden durch Stifte 19, die in die Kreisringfläche 18 eingesetzt sind, gehalten. An die Auslaßbohrung 12 schließt sich ein Kondensatraum 20 an, der zum Austrittsstutzen 21 im Austrittsflansch 3 führt.

Die Wirkung des Kondensatabieiters ist folgende: Durch den Eintrittsstutzen 7 gelangt das Kondensat in den Steuerraum 9, in welchem sich die zu einer Steuersäule zusammengefaßten Bimetallplatten 17 befinden. Entsprechend der Unterkühlung des Kondensats gibt die Steuersäule die Ventilspindel 13 um einen gewissen Betrag frei, wodurch sich der Ventilteller 15 vom Ventilsitz 22 abhebt. Das Kondensat strömt nun durch die Bohrungen 10 und 11 in die Auslaßbohrung 12 und weiter durch den zwischen Ventilteller 15 und Ventilsitz 22 vorhandenen Spalt 23 zum Austrittsstutzen 21. Beim Durchströmen dieses Spalts 23 werden infolge der Entspannungsverdampfung Beschleunigungskräfte frei, welche den Ventilteller 15 weiter abheben. Nach Beendigung der Kondensat-Ausschleusperiode wird der Ventilteller 15 mit dem ersten Dampfstoß auf die Dichtfläche des Ventilsitzes 22 angehoben, wodurch das Ventil augenblicklich schließt. Es öffnet sich erst wieder, wenn das angestaute Kondensat die Bimetallplatten 17 so weit abgekühlt und entspannt hat, daß der auf dem Ventilteller 15 lastende Betriebsdruck in Ausschleusrichtung überwiegt.

F i g. 2 zeigt eine andere konstruktive Ausführung des Spalts zwischen Ventilsitz und Ventilteller mit räumlich gekrümmten Spaltflächen 24 und 25 und einem konischen Übergang 26 zwischen Ventilschaft und Ventilteller, bei dem die durch Umlenkung erzeugten unterschiedlichen Impulskräfte des Kondensat- bzw. Dampfstrahls zur Verstärkung der Öffnungskräfte mit plötzlichem Schließvorgang ausgenützt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Thermisch gesteuerter Kondensatableiter hoher Kondensatmengenleistung mit einer auf der Seite höheren Druckes angeordneten federnden thermostatischen Steuervorrichtung, einem gegen die Seite des höheren Druckes unter der Wirkung der Steuervorrichtung schließenden Ventilteller und mit einem in Strömungsrichtung auf den durch einen Ventilsitz bestimmten Schließquerschnitt folgenden Strömungskanal, in welchem ein einerseits vom Ventilteller und andererseits vom Gehäuse bzw. einem in diesem angeordneten Ventilträger begrenzter Ringspalt vorgesehen ist, wobei der Ventilteller eine im Verhältnis zum Schließquerschnitt große, dem Druck des hinter dem Schließquerschnitt strömenden Mediums ausgesetzte Stirnfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (23) als im wesentlichen waagerecht verlaufende Fläche ausgedehnt ist, welche sich von dem Ventilsitz (22) nach außen bis zum äußeren Umfang des Ventiltellers (15) erstreckt.

2. Kondensatableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Ventiltellers (15) dem vierfachen Durchmesser der Auslaßbohrung (12) entspricht.

3. Kondensatableiter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Spalt (23) begrenzenden Flächen eben sind.

4. Kondensatableiter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Spalt (23) begrenzenden Flächen (24, 25) zum Teil Rotationsflächen mit einer gekrümmten Erzeugenden sind und der Übergang (26) von der Ventilspindel (13) zum Ventilteller (15) konisch ausgeführt ist.

5. Kondensatableiter nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (23) sich nach außen erweitert.

6. Kondensatableiter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (15) mit der Ventilspindel (13) lösbar verbunden ist.

7. Kondensatableiter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (15) gegenüber der Ventilspindel (13) verstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen