DE1776008B1

DE1776008B1 - Thermodynamischer Kondensatableiter

Info

Publication number: DE1776008B1
Application number: DE19681776008
Authority: DE
Inventors: Sentaro Miyawaki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-09-05
Filing date: 1968-09-03
Publication date: 1971-02-04
Also published as: CH479022A; AT287740B; FR1589123A; JPS5115896B1; NL6812619A; BE720447A; US3664363A; SE333285B; ES358199A1; GB1220268A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen thermo- Um schließlich zu vermeiden, daß die auf dem dynamischen Kondensatableiter mit einem in das Ventilsitzelement aufgeschraubte Kappe sich wäh-Gehäuse eingesetzten Ventilsitzelement mit einem rend des Betriebes festfressen kann, erweist es sich inneren Ringsitz, der mit einem zu einem Einlaß als zweckmäßig, wenn die Kappe aus einer Kupferführenden Ventilöffnungskanal in Verbindung steht, 5 legierung besteht und eine eingesetzte Innenkappe und mit einem äußeren, den inneren Ringsitz kon- aus Stahl aufweist. Durch diese Konstruktion läßt zentrisch umgebenden Ringsitz sowie einer zwischen sich ferner erreichen, daß die im Bereich der Ventilden Ringsitzen ausgebildeten Ringnut, die mit einem scheibe liegende Innenkappe in einfacher Weise auszu einem Auslaß führenden Austragskanal verbunden gewechselt werden kann.

ist, und mit einer mit den Ringsitzen zusammen- io Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand

arbeitenden Ventilscheibe, wobei oberhalb der Ventil- von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden,

scheibe eine durch eine aufschraubbare Kappe be- wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen ist. Es

grenzte Druckkammer vorhanden ist, welche über zeigt

mindestens einen Anzapfkanal mit dem Austrags- F i g. 1 einen Vertikalschnitt einer ersten Ausfühkanal in Verbindung steht, und wobei die Kappe 15 rungsform des erfindungsgemäßen Kondensat-

ihrerseits von einem durch einen Deckel begrenzten ableiters,

Mantelraum umgeben ist, welcher mit dem Ventil- Fig. 2 einen Vertikalschnitt einer zweiten Ausöffnungskanal verbunden ist. führungsform des Kondenableiters,

Es ist bereits bekannt (japanische Patentschrift F i g. 3 und 4 eine Draufsicht und eine Schnitt-314 725), bei einem solchen thermodynamischen so ansieht eines Füllelementes des Kondensatabieiters

Kondensatableiter zur Vermeidung einer Beeinflus- nach F i g. 2, Mt

sung durch Schwankungen der Außentemperatur um F i g. 5 einen Vertikalschnitt einer dritten Ausfüh- ™

die eigentliche Ventileinheit herum einen Mantel- rungsform des Kondensatabieiters, bei welcher ein

raum vorzusehen, welcher mit dem Ventileinlaß in Filterelement am Kopf eines Strömungsführungs-Verbindung steht. Die Ventilscheibe ist ferner mit 25 Zylinders angeordnet ist,

kleinen Nuten oder Bohrungen als Anzapfkanäle F i g. 6 a bis 6 d schematische Darstellungen der versehen, welche eine Verbindung der Druckkammer Innenkappe des Kondensatabieiters nach F i g. 5. mit dem Ventilauslaß herstellen, wodurch das Auf- F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des Kontreten unerwünschter Luftverschlüsse verhindert wird. densatableiters, welcher ein Gehäuse 1 mit einem Da jedoch derartige Anzapfkanäle wegen des an der 30 Einlaß 2 und einem Auslaß 3 aufweist. Der Einlaß 2 Ventilscheibe auftretenden Verschleißes und/oder steht über eine Filterkammer 5 und einem hierin wegen der während des Betriebes sich ergebenden angeordneten Filter 4 mit einem Beaufschlagungs-Ablagerungen nicht beliebig klein gemacht werden kanal 6 in Verbindung. Der Auslaß 3 steht mit einer können, weist ein derartiger thermodynamischer Bohrung 7 in Verbindung, in welche eine Ventil-Kondensatableiter den Nachteil auf, daß das in der 35 einheit 11 aufgeschraubt ist, die aus einem Ventil-Druckkammer gehaltene Kondensat innerhalb eines sitzelement 9 und einer darauf befestigten Kappe 10 relativ kurzen Zeitraums verbraucht ist. Demzufolge besteht, zwischen welchen eine Ventilscheibe 8 geläßt sich ein derartiger Kondensatableiter nicht für lagert ist. Auf dem Gehäuse 1 ist ein Strömungsfüh-Dampfsysteme verwenden, in welchen nur begrenzte rungszylinder 12 angebracht, in dessen oberen Teil Kondensatmengen anfallen. 40 die Ventileinheit 11 umgebende Überströmlöcher 13

Aufgabe der Erfindung ist es, einen thermodyna- gebohrt sind. Ein die Ventileinheit 11 und den Strömischen Kondensatableiter zu schaffen, der diesen mungsführungszylinder 12 umschließender Deckel 14 g Nachteil nicht aufweist und der selbst bei Dampf- ist mittels Bolzen 15 am Gehäuse 1 befestigt. Zwi- % systemen, bei welchen nur begrenzte Mengen von sehen dem Deckel 14 und der Ventileinheit 11 bildet Kondensat anfallen, ohne Gefahr eines Auftretens 45 sich ein Mantelraum 16, der über den Beaufschlavon Luftverschlüssen über lange Zeiträume hinweg gungskanal 6 mit dem Einlaß 2 in Verbindung steht, zufriedenstellend arbeitet. Dampf und heißes Kondensat umgeben und er-

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß wärmen somit die Ventileinheit 11.

der untere Teil der Druckkammer zu einem Kon- Am Kopf des Ventilsitzelements 9 sind ein innerer

densatringspeicher erweitert ist. 50 Ringsitz T₁ und ein äußerer Ringsitz /·., konzentrisch

Um zu erreichen, daß die eigentliche Ventileinheit ausgebildet, auf welchen die Ventilscheibe 8 aufliegt,

von dem zuströmenden Kondensat gleichmäßig Ein innerhalb des Ventilsitzelementes 9 ausgebildeter

erwärmt wird, erweist es sich als vorteilhaft, wenn im Ventilöffnungskanal 17 steht mit einer innerhalb des

Mantelraum ein das Ventilsitzelement und die Kappe inneren Ringsitzes T₁ angeordneten Ventilöffnung in

umgebender Strömungsführungszylinder angeordnet 55 Verbindung. Zwischen dem inneren und dem äußeren

ist, wobei die Außenseite des Strömungsführungs- Ringsitz bildet sich eine Ringnut 18, welche mit

Zylinders mit dem Einlaß in Verbindung steht, wäh- einem Austragskanal 19 in Verbindung steht, der zu

rend die Innenseite des Strömungsführungszylinders dem Auslaß 3 führt.

mit dem Ventilöffnungskanal verbunden ist. Zweck- Auf der Ober- und Unterseite der Ventilscheibe 8 mäßigerweise ist dabei entweder das obere Ende des 60 sind feine Abblaskanäle bildende Nuten S₁ und S₂ Strömungsführungszylinders mit Überströmlöchern unterschiedlicher Breite und Tiefe, die in Radialversehen, oder es ist am Kopf des Strömungsfüh- richtung verlaufen, ausgehend von der Mitte der rungszylinders ein scheibenartiger Filter angeordnet. Scheibenoberfläche angebracht. Die Nut S₁ stellt eine

Um ferner die Möglichkeit zu schaffen, einen der- begrenzte Verbindung zwischen der Druckkammer

artigen Kondensatableiter auf die anfallenden Kon- 65 21 und der Ringnut 18 und damit dem Austragskanal

densatmengen einstellen zu können, erweist es sich 19 her. Hierdurch verringert sich der innerhalb der

als vorteilhaft, wenn mindestens ein Füllstück in den Druckkammer 21 vorhandene Druck. Die Innen-

Kondensatringspeicher einsetzbar ist. fläche des Kopfteiles der Kappe 10 wirkt als An-

schlag 20 und begrenzt die Bewegung der Ventilscheibe 8. Das untere Ende der Druckkammer 21 ist vergrößert, so daß ein Kondensatringspeicher 22 bestimmten Innenvolumens gebildet wird. Zwischen dem Außenumfang der Ventilscheibe 8 und der inneren Zylinderfläche der Kappe 10 ist ein feiner Ringspalt 23 ausgebildet, welcher die Druckkammer 21 mit dem Kondensatringspeicher 22 verbindet.

Bei dieser Ausführungsform erreicht das Kondensat bei Inbetriebnahme den Einlaß 2 und strömt durch das Filter 4 und den Beaufschlagungskanal 6 in den Mantelraum 16. Das Kondensat strömt dann durch die im Strömungsführungszylinder 12 angeordneten Überströmlöcher 13 entlang dem Strömungsführungszylinder 12, so daß die Ventileinheit 11 erwärmt wird. Hiernach gelangt das Kondensat in den Ventilöffnungskanal 17 und drückt die Ventilscheibe 8 nach oben. Ein Teil des Kondensats füllt die Druckkammer 21 und den Kondensatringspeicher 22, während der verbleibende Hauptteil des Kondehsats durch die Ringnut 18 in den Austragskanal 19 und von da zu dem Auslaß 3 strömt.

Die Auslegung der Ventileinheit 11 ist derart getroffen, daß der Druck an der Unterseite der Ventilscheibe 8 höher ist als an der Oberseite, solange Kondensat niedriger Temperatur durch den Ableiter strömt. Gegen Ende des Kondensataustragvorgangs steigt die Temperatur des Kondensats, so daß eine Verdampfung des Kondensats an verschiedenen Stellen des Ableiters stattfindet. Insbesondere steigt dadurch der prozentuale Anteil des Dampfes innerhalb des Ventilöffnungskanals 17. Der Druck an der Unterseite der Ventilscheibe 8 wird somit geringer. Auf Grund des Temperaturanstiegs und aus anderen Gründen nimmt zudem der Druck innerhalb der Druckkammer 21 zu. Somit wird die Ventilscheibe 8 nach unten gedrückt und kommt in Kontakt mit den Ringsitzen r_t und r₂ und schließt das Ventil, wodurch die Verbindung zwischen dem Ventilöffnungskanal 17 und dem Austragskanal 19 unterbrochen wird.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß am Ende des Kondensataustragvorgangs heißes Kondensat in der Druckkammer 21 sowie im Kondensatringspeieher 22 gespeichert wird, wobei der in der Druckkammer 12 herrschende Druck durch die Wiederverdampfung des vom Mantelraum 16 her erwärmten Kondensats und den Durchtritt des Kondensats durch die Nut S₁ bestimmt ist. Die richtige Dauer der Ventilschließzeit bzw. das Intervall zwischen den aufeinanderfolgenden Kondensatabgabevorgängen kann somit auf einen bestimmten Wert eingestellt werden.

Es ist wesentlich, daß das Innenvolumen des Kondensatringspeichers 22 groß genug ist, damit eine ausreichende Kondensatmenge gespeichert wird, um den Druckverlust durch die Nut S₁ mittels der Wiederverdampfung des gespeicherten Kondensats für die gewünschte Dauer der Ventilschließzeit zu kompensieren. Die Dauer der Ventilschließzeit bzw. das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Kondensatabgabevorgängen kann dabei beliebig gewählt werden, indem die Größe des Druckverlustes so eingestellt wird, daß die für den Kondensatableiter erforderlichen Arbeitsbedingungen erfüllt sind. Wenn die Nut S₂ sich in ihren Abmessungen von der Nut S₁ unterscheidet, kann die Ventilscheibe 8 umgedreht werden, wodurch der Druckverlust verändert wird. Durch richtige Einstellung kann somit die Gefahr einer schädlichen Ansammlung einer größeren Kondensatmenge am Einlaß 2 vermieden werden, genauso wie die Gefahr eines zu schnellen Ventilöffnungsvorgangs, durch welchen eine ungewünschte Abgabe von Dampf und heißem Kondensat ausgelöst wird. Durch die Nuten S₁ und S₂ wird ferner die Gefahr eines Luftverschlusses bei der Inbetriebnahme ausgeschaltet.

Somit können die Abmessungen des Ventilöffnungskanals 17, des Austragkanals 19, der Ventilscheibe 8 und der Ringnut 18 verhältnismäßig frei innerhalb eines breiten Bereiches gewählt werden, weil der Kondensatringspeicher 22 vorhanden ist, der als Dampfquelle für das Ventil dient, so daß der durch die NUtS₁ bedingte Dampf austritt ausgeglichen wird. Durch die Verwendung des Kondensatring^ Speichers ist es daher möglich, durch geeignete Wahl der erwähnten Abmessungen das Ventil zu öffnen bzw. den Kondensatabgabevorgang zu beginnen, sobald die Temperatur des Kondensats sich auf einem gewünschten Wert — beispielsweise der Sättigungstemperatur oder unterhalb derselben — befindet.

Die Anzapfkanäle können auch in Form von kleinen Bohrungen ausgebildet sein, welche durch die Ventilscheibe 8 gehen, so daß die Druckkammer 21 in Verbindung mit der Ringnut 18 gebracht wird. Es können aber auch feine Nuten auf der Oberseite des äußeren Ringsitzes r₂ angeordnet oder durch die Wand des äußeren Ringsitzes r₂ gebohrte öffnungen vorgesehen sein, welche die Druckkammer 21 mit der Ringnut 18 verbinden. Wird eine kleine Bohrung durch die Ventilscheibe 8 benutzt, so ist es möglich, den Durchmesser der Bohrung von einer Seite zur gegenüberliegenden Seite zu verändern, so daß der Strömungswiderstand des Mediums in der einen Richtung sich von dem in der entgegengesetzten Richtung unterscheidet. In diesem Fall können die Bedingungen für den Druckverlust der Druckkammer 21 dadurch verändert werden, daß die Ventilscheibe 8 umgedreht wird. Darüber hinaus kann jede beliebige Anzahl von Anzapfkanälen benutzt werden, um die optimalen Leistungscharakteristiken des Kondensatableiters zu erreichen.

Ein Austausch der Ventileinheit 11 kann in einfacher Weise durchgeführt werden, indem der Deckel 14 entfernt und die Ventileinheit aus der Bohrung 7 geschraubt und durch eine neue Ventileinheit ersetzt wird.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher im Kondensatringspeicher 22 Füllstücke 24 angeordnet sind. Einige Dampfsysteme — beispielsweise ein siphonartiges Ablaufsystem — erfordern ziemlich häufige Kondensatabgabevorgänge mit kurzen Ventilschließperioden. Bei derartigen Systemen kann es zweckmäßig sein, eine geeignete Anzahl von Füllstücken 24 vorzusehen, so wie sie in F i g. 3 und 4 dargestellt sind, um das wirksame Volumen des Speichers und damit das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Abgabevorgängen zu vermindern.

F i g. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der an Stelle eines zylindrischen Filters 4 gemäß F i g. 1 ein scheibenartiger Filter 25 verwendet wird, welcher am Kopf des Strömungsführungszylinders 12 angeordnet ist, so daß heißes Kondensat gleichmäßig über die die Druckkammer 21 umgebende Kappe 10 verteilt werden kann. Der Heizeffekt des Mediums auf die Druckkammer 21 kann somit verbessert werden. An der Oberseite des Filters 25 ist eine Feder 26

befestigt, die das Zusammenfügen des Zylinders 12, des Filters 25 und des Gehäuses 1 in einem Arbeitsschritt beim Befestigen des Deckels 14 ermöglicht. Fig. 6a zeigt einen Vertikalschnitt durch die Kappe 10, welche die Druckkammer 21 begrenzt. Üblicherweise bestehen die gesamte Kappe 10 und das Ventilsitzelement 9 aus rostfreiem Stahl mit relativ großer Härte, um den Verschleiß durch die innerhalb der Druckkammer 21 auf und ab bewegte Ventilscheibe 8 auf ein Minimum herabzusetzen. Da jedoch einerseits die Kappe 10 auf dem Ventilsitzelement 9 aufgeschraubt und andererseits die Ventileinheit 11 über längere Zeitperioden Dampf und heißem Kondensat ausgesetzt ist, bleibt der Gewindeteil der Kappe 10 leicht an dem mit Gewinde versehenen Teil des Ventilsitzelements 9 hängen, so daß sich ungewollt eine untrennbare Einheit bildet. Um dieses Fressen bzw. Hängenbleiben zu vermeiden, besteht die äußere Kappe 10 aus einem Metall, das kaum an rostfreiem Stahl hängenbleibt, z.B. einer Kupferlegierung. Um jedoch den Verschleiß der Innenfläche der aus einer Kupferlegierung bestehenden Kappe 10 zu verhindern, wird gemäß F i g. 6 b und 6 c eine aus rostfreiem Stahl bestehende Innenkappe 27 in die Kappe 10 eingesetzt, wobei gemäß »5 F i g. 6 d ein Schnappring 28 so in eine in der Innenfläche der Kappe 10 am unteren Ende der Innenkappe 27 angeordnete Ringnut eingesetzt wird, daß die Innenkappe 27 in ihrer Lage gehalten ist. Es hat sich herausgestellt, daß durch eine solche Konstruktion die Austauschbarkeit der Kappe 10 erheblich verbessert wird. Gemäß F i g. 6 c wird der Außendurchmesser des Anschlags 20 so gewählt, daß er geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Ringnut 18 ist, während der Innendurchmesser des Anschlags 20 größer als der Innendurchmesser der Ringnut 18 ist. Wenn somit die Ventilscheibe 8 aus bestimmten Gründen umgedreht wird, kommen auf der einen Seitenfläche der Scheibe vorhandene, durch die Wirkung des Anschlags 20 erzeugte Kratzer nicht in Eingriff mit der Oberseite der Ringsitze r_x Und r₂, so daß ein guter Kontakt zwischen den Ringsitzen und der Scheibe sichergestellt bleibt.

Die Konstruktion der Kappe 10 besitzt den weiteren Vorteil, daß die Innenkappe 27 bei aufgetretenem Verschleiß leicht durch eine neue ersetzt werden kann, so daß ein genaues Arbeiten des Kondensatableiters über eine lange Periode der Betriebszeit sichergestellt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Thermodynamischer Kondensatableiter mit einem in das Gehäuse eingesetzten Ventilsitzelement mit einem inneren Ringsitz, der mit einem zu einem Einlaß führenden Ventilöffnungskanal in Verbindung steht, und mit einem äußeren, den inneren Ringsitz konzentrisch umgebenden Ringsitz sowie einer zwischen den Ringsitzen ausgebildeten Ringnut, die mit einem zu einem Auslaß führenden Austragskanal verbunden ist, und mit einer mit den Ringsitzen zusammenarbeitenden Ventilscheibe, wobei oberhalb der Ventilscheibe eine durch eine aufschraubbare Kappe begrenzte Druckkammer vorhanden ist, welche über mindestens einen Anzapfkanal mit dem Austragskanal in Verbindung steht, und wobei die Kappe ihrerseits von einem durch einen Deckel begrenzten Mantelraum umgeben ist, welcher mit dem Ventilöffnungskanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der Druckkammer (21) zu einem ■ Kondensatringspeicher (22) erweitert ist.

2. Kondensatableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantelraum (16) ein das Ventilsitzelement (9) und die Kappe (10) umgebender Strömungsführungszylinder (12) angeordnet ist, wobei die Außenseite des Strömungsführungszylinders (12) mit dem Einlaß (2) in Verbindung steht, während die Innenseite des Strömungsführungszylinders (12) mit dem Ventilöffnungskanal (17) verbunden ist.

3. Kondensatableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Strömungsführungszylinders (12) mit Überströmlöchern (13) versehen ist (F i g. 1).

4. Kondensatableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf des Strömungsführungszylinders (12) ein scheibenartiger Filter (25) angeordnet ist (Fig. 5).

5. Kondensatableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Füllstück (24) in den Kondensat- Λ ringspeicher (22) einsetzbar ist (F i g. 2 bis 4). ™

6. Kondensatableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (10) aus einer Kupferlegierung besteht und eine eingesetzte Innenkappe (27) aus Stahl aufweist (F i g. 6 a bis 6 d).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen