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"Kondensatableiter" Die Erfindung betrifft einen Kondensatableiterl
dessen
Hauptventil über einen hoch- oder niederdruekseitig
in
einem Arbeitsraum gelagerten Kolben vom Kondensatdruck
bewegt und durch mengenmäßige Beaufsohlagung des dem Arbeitsraum gegendruekseitig
über eine das Hauptventil durchdringende Bohrung ab..
oder zuströmenden Kondensat
mittels eines.vorzugsweise gleichachsig
zum Hauptventil
und der Bohrung angeordneten und beispielsweise
thermostatisoh in Stellungsabhängigkeit zu einem Festpunkt betätigten,
unmittelbar mit der das sogenannterweiae schwimmend gelagerte Hauptventil
durchdringenden, einen
ventileit$ bildenden Bohrung zusammenarbeitenden
Hilfeventiles gesteuert wird.
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Bei derartigen Kondensatableitern, die bei relatiir
kleinen
Gehäuse ein großes Auslaßventil aufweisen, 'gesteht
die Gefahr, daß erhebliche Dampfdurchschläge auftreten, wenn
. insbesondere wahwallartig anfallendes Kondensat rück-
staufrei
abzuführen ista Zu ist daher erforderlich, da8 einerseits das Hilfsventil
möglichst schnell und genau
auf plötzliche (nachteilige)
Druck- und Temperaturschwankungen reagiert, und .Andererseits
das Hauptventil gleichermaßen anspricht.
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a Diese Forderungen sind erfüllt, wenn ein (hochdruckseitig)
strömungsgleich schließendes, also kleinatmöglich aus-
führbares
und daher ohne besondere Mittel gegenüber
einlaßseitigen, meistens
kleineren Druckschwankungen neu-
tral sich verhaltendes Hilf-sventil*verwendet
wird, das
außerdem auch vor arbeitaraumseitigen, meistens größeren
Druckschwankungen abgesichert ist und ein unmittelbar mit
dem Hilfsventil
zusammenarbeitendes" schnell (gegebenenfalls richtungsungleich)
folgendes Ventil vorgesehen wird, das
außerdem auch stellungsgenau
arbeitet.
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Es sind gondensatableiter der eingangs beschriebenen
Art . bekannt, die im wesentlichen im feststehenden Wandungsteil
des Arbeitsraumes, in dem der Kolben des strömungs-
gleich
oder -ungleich schließenden Hauptventilen gelägert ist, eine als
Ventilsitz ausgebildete erste .Öffnung (Bohrung) aufweisen, mit welcher
ein strömungsgleich oder -ungleich öffnendes oder schließendes, thermostatisch
oder niveauabhängig betätigtes Hilfsventil swecks mengenmäßiger Beaufschlagung
des dem .Arbeitsraum gegendruck-" seitig über eine als sogenannte_Festdrossel
wirkende
zweite Öffnung (Bohrung) ab- oder zuströmenden
Kondensate . zusammenarbeitet. Bei einer dieser Ausführungen
arbeitet . das Hauptventil gegen eine Druckfeder.
Da
die ,Leistung einer solchen Festdrossel nur für einen
eng
begrenzten Bereich ausgelegt sein kann, ergibt sich zwangsläufig
bei abweichenden Verhältnissen, daß das
Umptventil infolge des
unterschiedlich sich auf- und/oder abbauenden Druckes im Arbeit®raux
bereits bei, Zwischen-
stellungen des Hilfsventils entweder
au früh ganz öff-
net oder zu früh oder zu spät ganz
schließt, wenn der
Querschnitt des Kolbens den Hauptventils dem seines
AuslaßXuerschnittes
angeglichen beziehungsweise nicht
.angeglichen, bedeutend größer
ist.
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Die Hilfsventile sind hier auch arbeitsraumseitigen Druck-und
einlaßseitigen Temperaturschwankungen susgesetzt# selbst oder gerade wenn sie,
wie teilweise der Fall,
strömungsgleich schließen, da sie gegenüber demArbeitsrana
nicht druckausgeglichen sind und der Thermostat bei
strönunf;sgleich
schließenden Hilfsventilen infolge verhältnimäßig kleiner Betätigungskräfte
(forderungsgemäßl) schnell reagiert, so daß bei ntellun#sungenau
arbeitenden.
Hauptventil die Möglichkeit besteht ,.daß
die nämlichen Störgrößen sich ungünstig summieren und Fehlstellungen
verursachen,
die die Neigung solcher Kondensatableiter zu Dampfdurchschlägen
noch fördern. Die Verwendung
einer Druckfeder bei einer Ausführung
reicht zur I3eseitigung'*dieser Mängel nicht aus, weil das Hauptventil
seinerseits
und unabhängig von der Übertragung durch das
Hilfsventil stirnseitig zusätzlich
von Druckschwankungen angegriffen wird.
Ein Kondensatableiter,
bei dem ein strömungsgleich schließendes Eilfsventil unmittelbar reit
dem Hauptventil zusammenarbeitet, ist bereits bekannt. Hierbei wird das
Hilfsventil
von einem offenen Schwimmer betätigt und steuert eine das strömungsungleich schließende
und niederdruckseitig angeordnete, über eine Membran als Kolben
vom
Kondensatdruck bewegte Hauptventil durchdringende
Bohrung zwecks mengenmäßiger
Beaufachlagung des dem als
Druckausgleichsraum fungierenden Arbeitsraum
gegendruckseitig über eine als Festdrossel vorgesehene zweite
Bohrung
abströmenden Kondensats.
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Da sich das Hauptventil sofort bei beginnender Öffnungs- phase
in ungeeigneter an sich vorstellbarer Weine vom
Hilfsventil löst,
ergeben sich hier Weitgehend die Nach-teile, die die bereits erwähnten
Festdrosseln verursachen.
Außerdem muß der Schwimmer verhältnismäßig groß
ausgeführt sein, da er das Hilfsventil aus eigener Kraft ohne
Hebelübersetzungbetätigt.
Auch ist der von einer Membran
gebildete Kolben ungeeignet für höhere-Betriebedrücke.
Ferner ist ein Ableiter bekannt, dessen Hauptventil über
einen hochdruckseitig
gelagerten, einen Arbeitsraum bil-
denden Hohlkolben vom Kondensatdruck
bewegt und durch
mengenmäßige Beaufschlagung des dem Arbeitsraum gegendruckseitig
über eine das strömungsgleich schließende
Hauptventil durchdringende Bohrung
abströmenden Kondensats mittels eines gleichachsig zum Hauptventil und-der Bohrung
angeordneten
und thermostatisch in Stellungsabhängigkeit
zum Hauptventil betätigten,
unmittelbar-mit der das
sogenannterweise schwimmend gelagerte Hauptventil
durch-.
dringenden, einen Ventilsitz bildenden Bohrung richtungs-
gleich
zusaniaenarbeitenden Hilfsventiles gesteuert wird.
Hier ist das Hilfsventil
mit einem Bi-Stahl-Teller als
Thermostat mit dem Hauptventil verbunden,
.das seiner-
seits wie bei einer vorbeschriebenen, bekannten
Ausführungsform zur Bewegungsstabilisierung gegen eine Druck-
feder arbeitet
und weist Übereinstimmung auch in bezug
auf eine sogenannte
Festdrossel auf, welche den Ärbeitsraum hochdruckseitig in Verbindung
hält.
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Es ergeben sich deshalb auch die Nachteile-der vorbeschriebenen
Ausführungsform derart, daß das Hauptventil einlaßseitig Druckschwankungen
ausgesetzt ist, die das
Hilfsventil zwangsläufig mitmacht. Diesen Bewegungen
des Hauptventiles überlagern sich Eigenbewegungen des
Iiilfsventiles,
welshe sich wiederum aus voneinander
unabhängigen Bewegungen
des Thermostats als Folge von
Temperatur- und Druckänderungenim
Arbeitsraum zusammen- . setzene Der Thermostat steuert also nicht nur
in Abhängigkeit
von der Temperatur,- sondern es findet auch eine
nachteilige'Beeinflussung durch deeechselnden Druck in Arbeitsraum
statt, wobei sich zu de: daraus resultieren-
den, auf das Hauptventil
5u übertragenden Hub de® Hilfe-
ventils beziehungsweise Thermostaten
eine in jeder ' Arbeitsphase wechselnde, von einlaßs®itigen und/oder gegendruckseitigen
Druckschwankungen hervorgerufene Stellgröße als Störfaktor hinzurechnet, ganz außer
acht gelassen, daß es im Arbeitsraum während der Öffnung des Hilfsventils zu einer
gewissen Entspannungskühlung kommen kann, die eine zusätzliche (nachteilige) Störgröße
vermittelt, dai Hilfsventil und damit insbesondere das Hauptventil zu weit oder
lange öffnen läßt.
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Allen derartigen Ausführungen ist somit gemeinsam, daß sie die an
solche.gondensatableiter gestellten Forderungen nur unzureichend erfüllen:, es fehlen
inebesondere Mittel, die die Stellbewegungen des Hauptventils den Steuerbewegungen
des Thermostate beziehungeweise Hilfsventils besser angleichen.
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Dem Gegenstand der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die
Nachteile dieser bekannten Kondensstableiten zu beseitigen und zu erreichen# daß
Hauptventil und Hilfsventil unter Anwendung einfachster Mittel nicht nur schnell"
sondern vor allem auch stellungsgenau zusammenarbeiten und vor nachteiligen Störgrößen
einlaß- . oder/und. arbeitsraumseitig abgesichert sind, um so den bereits-erwähnten
Forderungen zu genügen; darüberhinaus soll damit aber auch zugleich ein temperaturabhängig
arbeitender Antrieb mit einem niveauabhängig.arbeitenden Antrieb kombiniert
werdenf derart, daß deren Einzelvorteile
von Kraft und Reaktion
zwecks weiterer Verbesserung den .
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Aufbaues und Arbeitsverhaltens den Kondensatableiters sichtbar
werden.
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Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die
den
Stellgrößeh den Hauptventils in Abhängigkeit von den
Steuergrößen den
Hilfsventils jeweils entsprechenden
Qperschnittsverhältnisse aus
allen Leckagen des Arbeite-
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ram»s für die diesen ab- und zuströmende xondensatmenge
außer von Hilfsventil auch von Hauptventil im Steuersinne
beeinflußbar
sind und das Hauptventil richtungsgleich zum
Hilfsventil
bewegbar ist und strömungsgleich schließt,
wobei vorzugsweise
ferner das Hilfsventil bei hochdruckseitig gelegenem Arbeitsraum
in dessen Urandung dicht
gleitend geführt und zwar mit
einen Querschnitt,-der etwa
den den von der Bohrung
gebildeten Sitzes entspricht,
sowie nicht schwimmfähi.g-ausgebildet
und in Arbeitsrich-
tung ausschließlich kraftschlüssig vom Thermostat
betätigbar ist, während das Hilfsventil bei niederdruckseitig
gelegenem Arbeitsraue undicht gleitend im fiauptventil geführt
und schwimmfähig ausgebildet iqt, und in Arbeits-
richtung
eine !funktionsgemäß begrenzte, größere Beweglichkeit in befug
auf den Wirkbereich den Thermostaten hat, von welchem es.außerdes
kraftschlüssig betätigbar ist.
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Durch diese.Maßnahmen ist garantiert, daß einerseits das
Hauptventil
bei allen Betriebszuständen ausschließlich
nur in den vom
Thermostaten beziehungsweise Hilfsventil
vorgegebenen
Maßen öffnen und schließen kann und ander-
seits einlas- oder/und
arbeitsraunseitige, überflüssige
Störgrößen zum mindesten hinsichtlich
ungünstiger Summierung von den Ventilen ferngehalten oder ausgegli-
chen
werden, da sowohl das kleinstmöglich ausführbare und unmittelbar
mit dem Hauptventil in Stellungsabhän-
gigkeit zu einem Festpunkt zusammenarbeitende
Hilfsven-
til außerdem druckausgeglichen gegenüber dem Arbeitsraum
oder in schwimmfähiger Ausführung den dortigen Einflüssen
entzogen
ist, als äuch das schnell reagierende Hauptven-
til außerdem infolge
seiner besonderen Anordnung das dem
Arbeitsraum ab-a oder zuströmende
Kondensat unabhängig
vom Hilfsventil in dem zur Korrektur von Fehlstellungen
notwendigen
Maße zu beeinflussen ermöglicht, da der durch
die Wandung des Arbeitsraumes
hindurchgeführte Teil des
Hilfsventiles dessen Sitzquerschnitt
entspricht und durch
Änderung einer vom Hilfsventil vorgegebenen Steuergröße
in
der Öffnungs- oder Schließphase hervorgerufene Än-
derung der
Stellgröße des Hauptventils gegen deren Errei-
chen diese Phasen umkehrenden
Grenzwerten zustrebt..Zugleieh können sich dadurch Temperaturschwankungen
auf das Hilfsventilund Druckschwankungen auf das Hauptventil
auch
nicht mehr ungünstig summieren, da Temperaturschwankungen
ohnehin ,lm Arbeitssinne erfolgen und das Hauptventil
wegen seines selbststeuernden
Arbeitsverhaltens außer
arbeitaraumseitige Belestungeänderungen durch Druckachwaakungen
auch dIe von der Einlasseite her auszusteuern
vermag, die
scheinbaren Änderungen der Steuergrößen gleichkommen.
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Mit schwimmfähigem
Hilfsventil ausgestattet, das ohne be-
sondere
Maßnahmen
auch als durch den Arbeitsraum hindurchgeführtes
Hilfsventil
herstellbar
ist, sofern nie-
drige Betriebsdrücke herrschen oder/und einentsprechend
großer Schwimmer vetendet
wird, kann ein solcher Kondensatableiter
teils thermostatisch teils nieveauabhängig arbeiten, da das Hilfsventil zunächst
bei beginnender öffnungs-Phase kraftschlüssig betätigbar.ist und betätigt wird und
anschließend, sobald es eine ausreichende Offenstellung erreicht hat und der Thermostat
infolge zwischenzeitlich zwangsläufig etwas angestiegener Betriebstemperatur bereits
wieder die Schließphase anstrebt, aufgrund der im öffnungssinne vorhandenen größeren
Beweglichkeit in die Lage versetzt wird, unabhängig vom Thermostaten niveauabhängig
zu steuern, so daB hierdurch die Gewähr gegeben ist, zumal Thermostaten
allgemein sowieso
geringfügig unter Sattdampftemperatur einzustellen
sind, um eine ausreichende Dichtkraft der
Ventile sicherzustellen, daß
das,llilfsventil unbeeinflußt von Druck und Temperatur spätestens bei gerade
noch zulässiger Absenkung des Kondensatspiegels,
doch
immer
noch frühzeitig
genug, um Dampfdruckschläge
zu . vermeiden,
stets ungehindert
schließen kann.'
| Weiterhin wird erreicht, daß der Schwimmer kleinstmöglich |
| und damit druckfest auslegbar ist, such können gegebenen- |
| falls teure Bi-Stahl-Elemente zum-Teil eingespart werden, |
| was zudem der Forderung nach kleiner Hauweise entgegen- |
| kommt, da sich gezeigt hat, daß das Hilfsvdntil bei |
| geringer Leckage des Arbeitsraumes und genügend vorhan- |
| dener Kondensatmenge sehr rasch aufzusteigen und das |
| Hauptvontil voll zu beaufschlagen vermag* wohingegen
bei |
| unzureichend anfallendem Kondensat im Bereich der Ein- |
| tauchtiefe des Schwimmers das Hilfsventil seine kraft- |
| schlüssige Verbindung zum Thermostaten beibehält. |
| Die vorerwähnten Mittel ermöglichen somit nicht nur, das |
| Hilfsveaitil auf einfache Art schädlichen Druck -und |
| Temperaturschwankungen zu entziehen, sondern sie tragen |
| auch dazu bei, daß der Kondensatableiter von kleiner |
| unvermittelt auf größte Leistung überwechseln und letzte= - |
| re bis zum Eintritt der Betriebstemperatur von Anlagen |
| abgeben kann, so daß das allgemeine Bestreben, diese mög- |
| lichst schnell anzufar@en, in günstiger Weise gefördert |
| wird. |
| Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung |
| dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. ` |
| Es zeigenä fig":# 1 einen Teim e:ynes Kondenoatableiters
im |
| Längsschnitt,- |
| Fi ;. 2; eine weitere Az26,2iihrungsfo= eines er- . |
| f'i ndungsgeDäß ap@gei.e @:en Kondeasat- |
| abfeiters, ebenfalls i m Längsschnitt, . |
| _ und zwar je zur Hälfte in der Offen- |
| und Zustellung. |
F&-. 1 weist in Boden
eines Gehäuses
1 auf der Hochdruck=s seite einen
Auslauf 2 für
das Kondensat auf,
über den Auslauf ist
eine an
der oberen Stirnseite verschlossene
Büchse
3 angeordnet,
in welcher eid
Stufenkolben 4
mit
eines
nach unten abstrebenden,
mit den Mündungsrandteilen
des Auslaufes
zusammenarbeitenden,
werkstoffeigenen
Ventilkörper 5 als Hauptventil begrenzt
verschiebbar
gelagert ist. An deri Ventilköicper
5 schließt
sich eine
in
den Auslauf eingreifende Verlängerung
6 an, doren
hänge größer
als der Hub
des Stufenkolbens
ist. Der Stu-
fenkolben
4, der Ventilkörper
5 und die Verlängerung 6
sind
von einer mit ihrem
unteren Ende
stets in
den
Niederdruckraum
mündenden Bohrung
7 durchdrungens- Mit
der
oberen, als Ventileits
dienenden Mündung
der Bohrung
ar-
beitet ein durch
die Stirnwand der Büchse
3 gleichachnig zur Bohrung hindurchgeführter Ventilkörper
8 als Hilfs-
ventil
zusammen,
der von
einen an sein oberes Ende anschließbaren,
nicht dargestellten Bi-Stahl-Element
oder
dergleichen
betätigt wird.
In der Büchse 3 sind der
Stufenkolben
4 und
der Ventilkörper
8 mit Gleitspiel
geführtg'wobei
die Summe aus
den Stufenkolbeäspiel-Querschnitt
und des Ventilkörperspiel-Querschnitt
kleiner
als der Querschnitt
der Bohrung ?
ist. In der Büchse sind
ferner radial
verlaufende Durchbrüche
9 vorgesehen, durch i die Zer gondensatdruck
über einen Teil der Kolbenfläche,
die sogenannte
Stufe, die
in ihren (,uerschnitt entweder
selbst oder zusammen mit
eines entsprechend von Ventilkörper
5 verbleibenden Teilquerschnitt
größer
als der freie
querachriitt
des Auslaufes 2 ist,
auf
einen von der Büchse
3 und dem Stufenkolben 4 gebildeten Arbeiteraum-10
einwirkt,. .
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Der sich daraus ergebende Arbeitsablauf ist folgenders
Bei Temperaturabfall im Gehäuse 1 durch Einlauf von-Kondensat hebt das
nichtgezeichnete Bi-Stahl-Element, das am Gehäuse oder an der Büchse
3 befestigt sein kann, den
Ventilkörper 8 an und entlastet den
Arbeitsraum 10 über
die Bohrung ? vom Kondensatdruck;
es überwiegt dann dar
Druck auf die sogenannte Stufe des Stufenkolbens
4 und
bewegt diesen nach oben, um dadurch dem überschüssigen
Kondensat
den Weg durch die Durchbrüche 9 in den Auslauf
2 freizugeben.
Mit anschließend steigender Temperatur
nimmt der vom Hauptventil ausgeführte
Hub wieder ab, und
zwar stets entsprechend dem des Ventilkörpers 8; das
heißt,
je größer der Temperaturanstieg, jeweils entsprechend
kleiner
ist auch der Querschnitt des Auslaufes 2, weil
bei Anlage der Mündung
der Bohrung 7 am Ventilkörper 8
die Bohrung verschlossen und dadurch
der Arbeitsraum 10
über das_Stutenkolben- und Ventilkörperspiel
mit Kondensatdruck erneut beaufaehlagt wird, was schließlich dazu
führt,
daß der Stufenkolben den Auslauf 'sperrt.
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In Fig.2 schließt sich niederdruckseitig an den
Auslauf 2
i nach unten die Büchse 3 mit Durchbrüchen 9 aal in der
Büchse
ist ein Kolben 4 mit einen Ventilkörp:@ 5 als "Haupt-
.ventil
begrenzt verschiebbar gelagert. Mit der oberen, als
Ventilsitz ausgebildeten
Mündung der Bohrung? arbeitet ein Ventilkörper 6 als IIilfsventil zusammen, der
mit einem Schwimmer 11 verbunden ist; letzterer ist in einem
vorzugsweise
zylindrischen Käfig 12 vertikal begrenzt beweglich.gelagert und außerdem durch eine
an den Ventilkörper 6 nach unten anschließende sogenannte Nadel 13 geführt. Der
Käfig 12 mit teilweise durchbrochener. Wandung umschließt ferner eine Bi-Stahl-Säule
141 die
von außen verstellbar, mittels einer Schraube 15. dicht im Gehäuse
1 befestigt ist, sich bei Temperaturabfall streckt und den Käfig 12 anhebt; über
eine Bohrung 16
erfolgt die Entlastung des Arbeitsraumes 10 vom Kondensatdruck
nach gQSchlossepem Hauptventil.
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Hierbei ist die-Wirkungsweise folgende: Strömt in der-Sehließstellung
des Kondensatableiteral wie rechtsseitig dargestellt, Kondensat in das Gehäuse 1
durch dessen AnAchlußstutzen 1a ein, sinkt die Temperatur
was eine
Streckung der Bi-Stahl-Säule 14 und damit ein Anheben des Käfigs 12 bewirkt, der
seinerseits den Ventilkörper 6 mit Schwimmer 11 von der oberen Mündung der Bohrung
7 abzieht; dadurch gelangt Kondensatdruck über die Bohrung ? in den Arbeitsraum
109 und da, die diesem
zugekehete eläche des Kolbens 4 größer als der
(,luerschnitt des Auslaufen 2 ist, werden Kolben 4 und Ventilkörper 5 nach oben
bewegt und das überschüssige Kondensat strömt
durch den Auslauf
2 und die Durchbrüche 9 nach außen ab,
und zwar so lange, bis der von der
Bi-Stahl-Säule abgezogene und durch den Schwimmer 11 schwimmfähig gewordene Ventilkörper
6 vom Kondensat nicht mehr getragen wird und schließlich die Bohrung 7 verschließt.
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Der sich dann im Arbeitsraum 10 über die Bohrung 16 Oder/
und
das,Spieldos Kolbens 4, deren Gesamtquerschnitt kleiner als der der ßohrung.7
ist, wieder abbauende Druck läßt den Kolben 4 mit dem Ventilkörper 5 unter anderem
durch sein Eigengewicht absinken und den Auslauf 2 verschließen.'