DE1526993A1

DE1526993A1 - Kondensatableiter mit bimetallgesteuertem Ablassventil

Info

Publication number: DE1526993A1
Application number: DE19661526993
Authority: DE
Inventors: Zenker Dipl-Ing Peter
Original assignee: ZENKER DIPL ING PETER
Current assignee: ZENKER DIPL ING PETER
Priority date: 1966-12-12
Filing date: 1966-12-12
Publication date: 1969-07-31

Description

Kondensatableiter mit bimetallgesteuertem Ablaßventil

Die Erfindung betrifft einen Kondensatableiter mit bimetallgesteuertem Ablaßventil, welches aus einem Ventilkörper besteht, der durch ein Bimetallelement in einer Führung bewegbar ist. Thermische Kondensatableiter bestehen aus einem geteilten Gehäuse, in dem ein Steuerorgan temperaturabhängig den Ventilquerschnitt verändert. Wird der Kondensatableiter mit Sattdampf beaufschlagt, so dehnt sich der Bimetallbügel des Steuerorgans aus, das Ventil wird auf einen Sitz gepreßt und der Ableiter ist geschlossen. Durch Wärmeabgabe kondensiert der im Ableitergehäuse befindliche Dampf und das anstehende Kondensat wird unterkühlt. Damit verringert sich auch die Schließkraft und bei einer bestimmten Abkühlungsspanne öffnet das Ventil. Das Kondensat wird ausgeschleust, nachströmender Dampf erwärmt den Bügel und bewirkt ein erneutes Schließen des Ableiters.

j£s ist bereits ein Kondensatableiter bekanntgeworden, bei dem der Ventilkörper derartig ausgebildet ist, daß das ausströmende Medium um eine kegelförmige Erweiterung des Ventilkopfes fließen muß. Das soll auf Grund eines sogenannten "Pop-Effektes" ein beschleunigtes Öffnen des Ableiters bewirken. Diese für die bekannte Form des Ventilkörpers in Anspruch genommene Eigenschaft ist jedoch unzutreffend (siehe Fig. 1 und 2). In geschlossenem Zustand sind die vom Bimetallbügel auf den Ventilkörper ausgeübten Kräfte F₁₃ größer atils die Druckkraft F^f . Kühlt sich der Bimetallbügel nun langsam ab, verringert ' sich entsprechend auch die Schließkraft F , die sich als Differenz aus

Bügelkraft ϊ_ und Druckkraft F¹ ergibt. Im Moment des Öffnens, in dem B P

also die Bügelkraft F-. gleich der Schließkraft F¹ ist, muß die Be-

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trachtung der statischen Verhältnisse durch eine der dynamischen ersetzt werden.

Das führt zu folgenden Ergebnissen:

1) Auf Grund der Ausschleusung des Kondensates stellt sich in dem zur Ausflußöffnung führenden Kanal eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit ein, die wegen der unvermeidlichen Strömungswiderstände eine Verminderung des Gesamtdruckes an der Drosselstelle D. hervorruft.

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2) Das Kondensat strömt an der Drosselstelle D. mit hoher Geschwindigkeit vorbei. Auf die Schräge des Ventilkörpers wirkt daher nur der statische Druck, der um den Betrag ?jw kleiner ist als der Gesamtdruck.

Aus diesen "beiden Gründen ist die resultierende Druckkraft P'' im

P Moment des Öffnens kleiner als die Druckkraft F¹ im geschlossenen Zustand. Das führt zu einem instationären Arbeiten, (ständiges Öffnen und Schließen des Ableiters), solange kein stärker unterkühltes Kondensat die Federkraft F_, weiter verringert und so einen vergrößerten Öffnungshub zuläßt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, dieee Nachteile zu beseitigen und einen Kondensatableiter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, dessen Ablaßventil bei einem bestimmten Betriebszustand stetig öffnet und kein instabiles Verhalten zeigt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in Strömungsrichtung auf den Ventilsitz eine zweite Drosselstelle folgt, deren Querschnitt sich mit zunehmendem Ventilhub vergrößert.

Man erreicht damit, daß im Bereich des Anfangehubes der größte Teil des Druckabfalles in die zweite Drosselstelle verlegt wird und somit zusätzliche Kräfte auf das Ventil im Öffnungssinne einwirken.

In vorteilhafter Weise ist die Erfindung derart weitergebildet, daß sich der Strömungsquerschnitt der zweiten Drosselstelle progressiv mit zunehmendem Ventilhub vergrößert, so daß die zusätzlichen Kräfte nur im Moment des Öffnens wirksam werden.

Je nach Verwendungszweck und Auslegungsfall kann der erfindungsgemäße Ventilkörper zweckmäßiger Weise auch so ausgebildet werden, daß sich die Querschnittsvergrößerung der zweiten Drosselstelle erst nach einem bestimmten Betrag des Anfangshubes einstellt. Damit erreicht man, daß die zusätzlichen Druckkräfte über einen größeren Ventilhubbereich auftreten.

Der Ventilkopf kann die verschiedensten Formen annehmen, wobei sich aus konstruktiven Gründen besonders die Kugelform anbietet. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung unter Hinweis auf die Zeichnungen ersichtlich, in denen

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die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht ist.

Es zeigt j

Fig. 3 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles mit kegelförmig sich erweiterndem Ventilkopf,

Fig. 4 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles mit kugelförmigen Ventilkopf,

Fig. 5 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles mit kegelförmig sich erweiterndem Ventilkopf,

Fig. 6 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles mit kugelförmigen Ventilkopf,

Fig. 7 die Querschnitt - Ventilhub - Charakteristik für die zweite Drosselstelle der in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele, ^k

Fig. 8 die Druckkraft - Ventilhub - Charakteristik für die bekannten Ventilkörper und die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele.

Der in Figur 3 veranschaulichte Ventilkörper besteht aus einem Ventilschaft 1 und einem Ventilkopf 2, der sich vom Schaftdurchniesser kegelförmig auf den Kopfdurchmesser erweitert. Der Ventilsitz 3 befindet sich am Ende des Ausflußkanales 4· In Strömungsrichiung folgt auf den Ventilsitz 3 eine zylindrische Erweiterung 5 des Ausflußkariales, dessen Ende die gehäuseseitige Begrenzung der zweiten Drosselstelle 6 bildet. Der durchmesser d , der zylindrischen Erweiterung 5 sowie dessen Länge 1, sind dabei so gewählt, daß bei geschlossenem Kondensatableiter der Ventilkopf 2 die gehäuseseitige Begrenzung der zweiten Drosselstelle 6 nicht berührt. . ^ Der Ventilkörper in Figur 4 besteht aus einem Ventilschaft 7 und einem kugelförmig ausgebildeten Ventilkopf 8. Auf den Ausströmkanal 9 mit dem Durchmesser d . folgt in Strömungsrichtung nach dem Ventilsitz 10 eine zylindrische Erweiterung 11 mit dem Durchmesser d . und der

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Länge 1., in der der Ventilkopf 8 bewegbar ist. Das Ende der zylindri-

sehen Erweiterung 11 bildet mit dem Ventilkopf 8 die zweite Drosselstelle 12, die im geschlossenen Zustand des Kondensatabieiters zu einem kleinen Kreisringspalt zusammenschrumpft. Die Maße Ij und d werden bei festliegendem Kugelkopfdurchmesser d, . so gewählt, daß bei

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geschlossenem Kondensatableiter nur die Hälfte des Kugelkopfes oder ein kleinerer Teil davon in die Erweiterung 11 hineinragt.

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In Figur 5 is* der kegelförmige Ventilkopf 13 und die zylindrische Erweiterung 14 des Strömungskanales so ausgebildet, daß der Durohmesser d ,. um einen kleinen Betrag größer ist als der Durchmesser d, _c ep kp

des kugelförmig ausgebildeten Ventilkopfes I3. Die Länge I₁. der Erweiterung 14 ist so groß, daß "beim Öffnen des Ventiles im Bereich des Ventilhubes zwischen den Werten h = 0 und h » a_c der Querschnitt der

zweiten Drosselstelle 15 konstant bleibt, um nach Erreichen des Grenzwertes h = a_c linear zuzunehmen.
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In Figur 6 besteht der Ventilkörper aus einem Ventilschaft 16 und einem kugelförmigen Ventilkopf 17· Auf den Ausströmkanal 18 folgt eine zylindrische Erweiterung 19» deren Durchmesser d / ui einen kleinen Betrag größer ist als der Durchmesser d, g dee Ventilkopfes 17· Die Länge 1, der Erweiterung 19 ist so groß, daß der Kugelmittelpunkt bei geschlossenem Kondensatableiter innerhalb des Raumes der zylindri^ sehen Erweiterung des Strömungskanales liegt^ so daß sich der Querschnitt der zweiten Drosselstelle 20 erst nach einem Ventilhub von h = a, vergrößert.

Die Wirkungsweise der Erfindung soll kurz an dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 erläutert werden:

Im geschlossenen Zustand wirkt der Druck, der im Inneren des Ableitergehäuses herrscht, auf den Ventilsitzquerechnitt. Kühlt sich das Ableitergehäuse und damit auch der Bimetallbügel ab, verringert sich die Bügelkraft, die das Schließen des Ableiters bewirkt, bis sie schließlich kleiner wird als die im Öffnungssinn wirkende Druckkraft. In dem Augenblick, in dem sich das Ventil vom Ventilsitz abhebt, strömt das Kondensat in die zylindrische Erweiterung. Es beaufschlagt dadurch die Kreisringfläche, die von der zweiten Drosselstelle als äußeren Durchmesser sowie dem Ventilsitz als inneren Durchmesser gebildet wird, mit einer zusätzlichen Druckkraft und beschleunigt somit den Öffnungsvorgang. Die Größe dieser Zusatzkraft ist hubabhängig, ihre Charakteristik kann je nach konstruktiver Ausbildung beeinflußt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bleibt sie im Bereich zwischen den Werten h = 0 und h » a,- konstant, um dann progressiv abzunehmen. Die Folge davon ist, daß das Ventil stets ein stabiles Arbeitsverhalten zeigt und insbesondere ein eindeutig dichter Abschluß erzielt werden kann. Sämtliche beschriebenen und in den Zeichnungen veranschaulichten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

Patentansprüche:

1. Kondensatableiter mit bimetallgesteuertem Ablaßventil, welches aus einem Ventilkörper besteht, der durch ein Bimetallelement in einer Führung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung auf den Ventilsitz (3) eine zweite Drosselstelle (6) folgt, deren Querschnitt sich mit zunehmendem Ventilhub vergrößert.

2. Kondensatableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der zweiten Drosselstelle (15) erst nach einem bestimmten Ventilhub vergrößert.

3. Kondensatableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der zweiten Drosselstelle (12) mit zunehmenden Ventilhub progressiv vergrößert.

4. Kondensatableiter nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkopf (2,8,13»17) die Form eines Rotationskörpers aufweist und im Bereich seines Anfangshubes in einem ihm umgebenden, zylindrischen Baum (5»11 »Ή» 19) bewegbar ist.

5. Kondensatableiter nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ventilkopf (2,13) im Bereich der beiden Drosselstellen kegelförmig vom Schaftdurchmesser auf einen größeren Durchmesser erweitert.

6. Kondensatableiter nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkopf (17) kugelförmig ausgebildet ist und die gehäuseseitige, zylindrische Begrenzung der zweiten Drosselstelle (20) einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser des Ventil-

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