DE19624490A1 - Vorrichtung mit Kondensatabscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Kon­ densatabscheider.

Die britische Patentschrift GB-A-2,279,431 offenbart eine Kondensatabscheiderbaugruppe, umfassend einen Ventilkörper und einen im Ventilkörper aufgenommenen Kondensatabscheider, wobei der Ventilkörper ein von Hand zu bewegendes Ventil­ bauteil enthält. Das Ventilbauteil ist so angeordnet, daß das Fluid zum Kondensatabscheider geleitet wird oder den Kon­ densatabscheider umgeht oder daß der Fluß gänzlich abgesperrt wird.

Die Kondensatabscheidergruppe der GB-A-2279431 hat den Vorteil, daß man eine manuelle Vorrangmöglichkeit hat, falls beispielsweise der Kondensatabscheider für Wartungs- oder Erneuerungszwecke entfernt werden muß.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung bereitgestellt, umfassend eine Kondensatabscheidergruppe, die einen Ventil­ körper aufweist und einen Kondensatabscheider, der im Ventil­ körper bereitgestellt ist, wobei der Ventilkörper einen Einlaß und einen Auslaß hat und ein Ventilbauteil enthält, das von einer Antriebsvorrichtung in drei Betriebsstellungen bewegt werden kann, in denen jeweils i) der Einlaß vom Konden­ satabscheider und vom Auslaß abgetrennt ist, ii) der Einlaß direkt mit dem Auslaß verbunden ist, wobei der Kondensat­ abscheider umgangen wird, bzw. iii) der Einlaß über den Kondensatabscheider mit dem Auslaß verbunden ist, und die Antriebsvorrichtung von einer Steuervorrichtung gesteuert wird, die mindestens einen Eingang hat, um ein Signal aufzunehmen, das eine Fühlervorrichtung erzeugt, die auf einen Betriebszustand der Einrichtung anspricht.

Mit einer derartigen Einrichtung kann die Steuervorrichtung eine fehlerhafte Arbeitsweise des Kondensatabscheiders erkennen und durch eine geeignete Betätigung des Ventilbau­ teils über die Antriebsvorrichtung Abhilfe schaffen. Die Stellung des Ventilbauteils kann auch vom Zustand von Betriebsmitteln abhängig gemacht werden, die vor dem Konden­ satabscheider angeordnet sind.

Die Antriebsvorrichtung kann einen Drehsteller enthalten, der die Winkellage des Ventilbauteils einstellt. Die Antriebs­ vorrichtung kann elektrisch angetrieben werden.

Die Fühlervorrichtung kann darauf ansprechen, ob an einem Ort vor dem Kondensatabscheider Kondensat vorhanden ist oder nicht. Die Fühlervorrichtung kann auch (oder wahlweise) auf die Fluidtemperatur an einem Ort vor dem Kondensatabscheider ansprechen. Beispielsweise kann vor der Kondensatabscheider­ baugruppe eine Überwachungskammer bereitgestellt sein, wobei der Auslaß der Überwachungskammer mit dem Einlaß des Ventil­ körpers verbunden ist. Die Fühlervorrichtung kann ein oder mehrere Sensoren enthalten, die in der Überwachungskammer bereitgestellt sind, um festzustellen, ob Kondensat vorhanden ist, und um auf die Temperatur des Kondensats oder des Dampfs in der Überwachungskammer zu reagieren.

Die Einrichtung kann Betriebsmittel enthalten, die vor der Kondensatabscheiderbaugruppe angeordnet sind. Diese Be­ triebsmittel können z. B. ein Verarbeitungskessel sein, der einen Dampfmantel hat. Der Verarbeitungskessel wird durch Dampf, der mit einer vorbestimmten Temperatur in den Mantel eingespeist wird, auf einer gewünschten Temperatur gehalten. Die Fühlervorrichtung kann auf die Dampftemperatur am Einlaß des Dampfmantels ansprechen, so daß die Dampftemperatur über die Antriebsvorrichtung den Betrieb des Ventilbauteils be­ einflußt. Die Fühlervorrichtung kann auch auf einen Betriebs­ zustand des Betriebsmittels ansprechen. Enthält das Betriebsmittel beispielsweise eine Tür, so kann die Stellung des Ventilbauteils davon abhängen, ob die Tür offen oder ge­ schlossen ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Steuer­ vorrichtung das Ventilbauteil so ein, daß es als Kondensat­ abscheider wirkt, falls der Kondensatabscheider innerhalb des Ventilkörpers fehlerhaft arbeiten sollte. Sollte die Fühlervorrichtung anzeigen, daß der Kondensatabscheider un­ dicht ist, so ordnet die Steuervorrichtung das Ventilbauteil so an, daß es den Einlaß des Ventilkörpers absperrt. Sollte die Fühlervorrichtung anzeigen, daß der Kondensatabscheider in der geschlossenen Stellung versagt hat, so stellt die Steu­ ervorrichtung das Ventilbauteil in ähnlicher Weise so ein, daß der Kondensatabscheider umgangen wird.

Die Erfindung wird nun zur besseren Darstellung und um zu zeigen, wie sie ausgeführt werden kann, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm der Vorrichtung mit der Konden­ satabscheiderbaugruppe; und

Fig. 2 die Kondensatabscheiderbaugruppe in drei ver­ schiedenen Betriebszuständen.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt einen Verarbeitungskessel 2 mit einem Dampfmantel 4. Der Dampfmantel 4 wird über ein Einlaßrohr 6 mit Dampf versorgt. Der Dampf wird nachdem er den Dampfmantel 4 durchlaufen hat durch ein Auslaßrohr 8 wegbefördert.

Am Boden des Dampfmantels 4 befindet sich eine Kondensat­ leitung 10. Die Kondensatleitung 10 verbindet den Dampfmantel 4 über ein Filter 14 und eine Überwachungskammer 16 mit einer Kondensatabscheiderbaugruppe 12.

Das Einlaßrohr 6 weist ein Druckregelventil 18, einen Druckmesser 20 und einen Temperatursensor 22 auf.

Die Überwachungskammer 16 kann ähnlich aufgebaut sein wie die Überwachungskammer, die in GB-A-2266956 offenbart ist. Sie enthält eine Kammer, in der sich das Kondensat sammeln kann, und einen Sensor 24. Fig. 1 zeigt den Sensor 24 zum besseren Verständnis einmal in die Überwachungskammer 16 eingebaut und einmal für sich allein. Der Sensor 24 ist ein Leitfähigkeitssensor und kann somit feststellen, ob er in das Kondensat innerhalb der Überwachungskammer 16 eingetaucht ist (d. h., ob der Sensor "naß" ist) oder ob er von Dampf bzw. Luft umgeben ist (d. h., ob der Sensor "trocken" ist). Der Sensor 24 enthält auch einen Temperaturfühler.

Die Kondensatabscheiderbaugruppe 12 ist ähnlich aufgebaut wie die in GB-A-2279431 offenbarte Kondensatabscheider­ baugruppe; sie wird jedoch von einem Drehsteller 26 gesteuert und nicht von Hand. Die Baugruppe 12 ist in Fig. 2 ausführ­ licher dargestellt. Es wird nun auf die Darstellung in der Mitte Bezug genommen (Fig. 2(b)). Die Baugruppe umfaßt einen Ventilkörper 28 mit einem Einlaß 30 und einem Auslaß 32. Der Ventilkörper 28 nimmt ein Kondensatabscheider 34 und ein Ventil 36 auf. Der Kondensatabscheider 34 befindet sich in einer Abscheidekammer 42. Das Ventil kann in drei Stellungen gedreht werden, die man mit "Umgehen", "Absperren" und "Abscheiden" bezeichnen kann. Diese Stellungen sind jeweils in den Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) dargestellt.

In der "Umgehen"-Stellung nach Fig. 2(a) ist das Ventil 36 so angeordnet, daß ein Umgehungsrohr 38 im Ventilbauteil den Einlaß 30 mit dem Auslaß 32 verbindet. In dieser Stellung durchläuft die Strömung in der Kondensatleitung 10 den Ventilkörper 28 und umgeht das Kondensatabscheiderbauteil 34.

In der "Absperr"-Stellung nach Fig. 2(b) ist das Ventilbauteil 36 um 45° gegen die Stellung nach Fig. 2(a) gedreht. Das Ventilbauteil 36 verschließt sowohl den Einlaß 30 als auch den Auslaß 32. Folglich ist die Kondensatleitung 10 an der Kondensatabscheiderbaugruppe 12 verschlossen.

In der "Abscheiden"-Stellung nach Fig. 2(c) ist das Ventilbauteil 36 um 90° gegen die Stellung nach Fig. 2(a) gedreht. Ein Abscheidereinlaßdurchgang 40 verbindet den Einlaß 30 mit der Abscheidekammer 42. Ebenso verbindet ein Ab­ scheiderauslaßdurchgang 44 die Abscheidekammer 42 mit dem Auslaß 32. Das Abscheidebauteil arbeitet mit einem Ventilsitz 46 zusammen, um den Fluß vom Abscheidereinlaßdurchgang 40 durch die Abscheidekammer 42 zum Abscheiderauslaßdurchgang 44 zu steuern.

Das Drehen des Ventilbauteils 36 führt ein elektrisch angetriebener Drehsteller 26 aus. Der Drehsteller 26 hat einen Zapfen mit quadratischem Querschnitt, in den ein geeignetes Werkzeug eingreifen kann, um einen manuellen Vorrang bereitzustellen. Der Steller 26 sitzt auf einem Vorsprung 48 des Ventilkörpers 28 und dreht das Ventilbauteil 36 über eine Spindel 50. Der Vorsprung 48 hat ein Sichtfenster 52, in dem die Stellung des Ventilbauteils 36 angezeigt ist. Es wird nun Bezug auf Fig. 1 genommen. Der Steller 26 ist mit einer Steuereinrichtung 54 verbunden, die in Fig. 1 nur sche­ matisch dargestellt ist. Die Steuereinrichtung kann bei­ spielsweise einen Computer enthalten. Die Steuereinrichtung 54 empfängt Signale vom Pegel- und Temperatursensor 24 und vom Temperatursensor 20. Die Steuereinrichtung 54 kann mit einer Anzeigevorrichtung verbunden sein. Dies kann ein Com­ puterbildschirm 56 und/oder eine Anzeigetafel 58 sein.

Im normalen stationären Betrieb befindet sich die Ab­ scheiderbaugruppe im Zustand nach Fig. 2 (c), wobei sich das Ventilbauteil 36 in der "Abscheiden"-Stellung befindet, so daß der Einlaß 30 über die Abscheidekammer 42 mit dem Auslaß 32 verbunden ist. Durch das Einlaßrohr 6 fließt Dampf zum Dampfmantel 4, um den Inhalt des Verarbeitungskessels 2 zu erwärmen. Die Temperatur des Dampfs im Dampfmantel wird mit Hilfe des Druckreglers 18 geregelt. Da der Betriebsdampf ge­ sättigt ist, der über das Einlaßrohr 6 zugeführt wird, hängt die Dampftemperatur im Dampfmantel 4 direkt vom Druck ab. Kondensiert Dampf und bildet sich im Dampfmantel 4 Wasser, so läuft das Kondenswasser zur Kondensatleitung 10 und fließt durch das Filter 14 zur Überwachungskammer 16. Schließlich sinkt die Temperatur am Abscheiderbauteil 34, wodurch das Abscheiderbauteil den Ventilsitz 46 öffnet und es ermöglicht, daß Kondensat aus der Kondensatleitung 10 und der Über­ wachungskammer 16 abläuft. Ist das Fluid, das durch die Abscheidekammer 42 fließt, jedoch Dampf, so bewirkt die da­ durch ansteigende Temperatur, daß das Abscheiderbauteil 34 den Sitz 46 wieder schließt und ein Dampfverlust verhindert wird. Arbeitet das Abscheiderbauteil im Normalbetrieb korrekt mit dem Sitz 46 zusammen, so taucht der Sensor 24 in der Überwachungskammer 16 im Kondensat unter, und seine Temperatur liegt nahe an der Dampftemperatur im Dampfmantel 4. Arbeitet das Abscheiderbauteil 34, so wird das in der Überwachungskam­ mer 16 angesammelte Kondensat abgeführt. Folglich steigt und fällt der Kondensatspiegel in der Kammer 16, der Sensor 24 bleibt jedoch nahezu immer "naß". Beträgt beispielsweise der Druck, den der Regler 18 einstellt, 10 Bar, so hat der Dampf, der in den Dampfmantel 4 eintritt, eine Temperatur von 185°C, die der Temperatursensor 22 erfaßt. Unter diesen Umständen kann die Steuereinrichtung 54 so eingestellt werden, daß das Ventilbauteil 36 in der Stellung nach Fig. 2(c) bleibt und das Abscheiderbauteil 34 die Kondensatentleerung steuert, falls die Temperatur, die der Sensor 24 erfaßt, über 165°C bleibt.

Versagt das Abscheiderbauteil 34 und schließt den Ventilsitz 46 nicht mehr richtig, da sich beispielsweise Schmutz zwischen dem Abscheiderbauteil 34 und dem Ventilsitz 46 verfangen hat, so strömt der Dampf weiter durch den Abscheider, nachdem das gesamte Kondensat entleert wurde, und der Sensor 24 wird "trocken". Der Sensor 24 erfaßt auch eine Temperatur nahe an 185°C (d. h., über dem vorbestimmten Grenzwert von 165°C). Unter diesen Umständen legt die Steuereinrichtung 54 ein Signal an den Steller 26 an, um das Ventilbauteil 36 in die "Absperren"-Stellung nach Fig. 2(b) zu drehen, in der der Einlaß 30 verschlossen ist. Dadurch wird ein fortgesetzter Dampfverlust vermieden.

Die Steuereinrichtung ist so programmierbar, daß sie das Ventilbauteil 36 in die "Abscheiden"-Stellung nach Fig. 2(c) zurückbringt, nachdem es eine vorbestimmte Zeitspanne in der "Absperren"-Stellung geblieben ist. Dies bewirkt, daß ein Stoß aus Dampf und/oder Kondensat durch die Abscheidekammer 42 geleitet wird, der jeglichen Schmutz aus dem Abscheider­ bauteil 34 oder dem Ventilsitz 46 hinausbefördern kann. Dieser zyklische Wechsel zwischen der "Absperren"-Stellung und der "Abscheiden"-Stellung kann eine vorbestimmt Zahl von Zyklen andauern (z. B. fünf Zyklen). Anschließend kann ein Alarm erzeugt werden.

Versagt der Abscheider im geschlossenen Zustand, so läuft er voll Wasser, und die Überwachungskammer 16 füllt sich mit Kondensat. Die Kondensattemperatur fällt schließlich unter den vorbestimmten Wert von 165°C. Geschieht dies, so veranlaßt die Steuereinrichtung 54 den Steller 26, das Ventilbauteil 36 in die Stellung nach Fig. 2(a) zu drehen. Dadurch wird das angesammelte Kondensat über das Umgehungsrohr 38 abgeführt. Ist das Kondensat aus der Überwachungskammer 16 abgeflossen, so ist der Sensor 24 dem Dampf ausgesetzt, und folglich erkennt er "trocken" bei einer Temperatur über 165°C. Dadurch bewegt sich das Ventilbauteil 36 in die "Absperr"-Stellung nach Fig. 2 (b), bis sich in der Überwachungskammer 16 Kondensat bis zur Höhe des Sensors 24 angesammelt hat. Die Steuereinrichtung 54 bewirkt dann, daß das Ventilbauteil 36 in die "Abscheiden"-Stellung zurückkehrt. Falls das Abscheiderbauteil nach einer vorbestimmten Zykluszahl weiterhin fehlerhaft arbeitet, kann wieder ein Alarmsignal erzeugt werden.

Bei Betriebsbeginn ist der Dampfmantel 4 kalt, und er kann Luft enthalten. Die Steuereinrichtung 54 kann so programmiert sein, daß das Ventilbauteil 36 in der "Umgehen"-Stellung nach Fig. 2(a) angeordnet wird, solange die Temperatur am Sensor 24 beispielsweise unter 70°C liegt. Die Luft wird durch das Umgehungsrohr 38 aus dem Dampfmantel 4 abgeführt. Wenn der Dampf den Dampfmantel 4 erreicht und die Überwachungskammer 16 durchläuft, so erkennt der Sensor 24 die gestiegene Temperatur. Erreicht die Temperatur den vorbestimmten Wert von 165°C, so wird das Ventilbauteil 36 in die "Abscheiden"- Stellung gedreht, und das Abscheiderbauteil 34 arbeitet normal.

Sollte der Dampfdruck im System fallen, so bewirkt dies, daß die Dampftemperatur unter den Schwellwert von 165°C fällt. Dies würde bewirken, daß das Ventilbauteil 36 in die "Umgehen"-Stellung bewegt wird, so, als wäre der Abscheider mit Wasser vollgelaufen. Nachdem das gesamte Kondensat entleert ist, würde der Sensor 24 jedoch ein "Trocken"-Signal erkennen. Unter diesen Umständen könnte die Steuereinrichtung 54 jedoch so programmiert werden, daß sie das Ventilbauteil in die "Abscheiden"-Stellung zurückbewegt und einen Alarm erzeugt.

In der Einrichtung nach Fig. 1 spricht die Steuereinrichtung nicht nur auf den Sensor 24 an, der die Zustände kurz vor Kondensatabscheiderbaugruppe 12 erfaßt, sondern über den Temperatursensor 22 auch auf die Zustände vor dem Ver­ arbeitungskessel 2. Die Steuereinrichtung 54 kann auch auf andere Betriebszustände der Betriebsmittel ansprechen, die entweder in Form des Verarbeitungskessels 2 oder in Form ande­ rer Betriebseinrichtungen vorliegen. Die Betriebseinrichtung kann beispielsweise ein Sterilisierschrank sein, durch den Dampf strömt, um Gegenstände im Schrank zu sterilisieren. Manchmal wünscht man, einen Unterdruck an den Schrank anzulegen, um Luft abzusaugen, bevor der Dampf zugeführt wird, und zwar insbesondere dann, wenn poröse Gegenstände zu sterilisieren sind. Wird ein Unterdruck verwendet, so muß die Kondensatleitung 10 auch dann geschlossen sein, wenn der Sensor 24 die Anfangszustände anzeigt, bei denen das Abscheiderbauteil 34 den Sitz 46 normalerweise öffnen würde. Folglich könnte ein Signal in die Steuereinrichtung 54 eingegeben werden, das anzeigt, daß Unterdruck an den Sterilisierschrank angelegt wurde. Dies würde bewirken, daß das Ventilbauteil 36 in die "Absperren"-Stellung nach Fig. 2(b) gedreht würde, wodurch der Unterdruck gehalten werden kann.

Die oben beschriebene Einrichtung verbindet die Vorzüge eines herkömmlichen Kondensatabscheiders, der keine Energie­ versorgung benötigt, mit einem motorisch angetriebenen System, das fehlerhafte Betriebszustände erkennen und unter gewissen Umständen den fehlerhaften Betriebszustand korrigieren kann. Da der Steller nur dann mit Energie zu versorgen ist, wenn das Ventilbauteil gedreht wird, ist der Gesamtenergieverbrauch der Abscheiderbaugruppe 12 gering. Da zudem das Umgehungsrohr 38 einen wesentlich größeren Strömungsquerschnitt haben kann als der Spalt zwischen dem Abscheiderbauteil 34 und dem Sitz 46 bei geöffnetem Abscheider, hat die "Umgehungs"-Funktion der Baugruppe eine große Kapazität. Dadurch ist es möglich, die Einrichtung bei Betriebsbeginn rasch zu entlüften, und es können Anlaufbelastungen verkraftet werden, die die Kapazität des Abscheiderbauteils 34 übersteigen.

Man beachte, daß ein Hauptvorteil der oben beschriebenen Abscheiderbaugruppe 12 darin besteht, daß die Baugruppe durch die motorische Drehung des Ventilbauteils 36 weiterhin als Kondensatabscheider wirkt, wenn das Abscheiderbauteil 34 in der geöffneten oder geschlossenen Stellung versagt. Die Fähigkeit, die Steuereinrichtung 54 oder den Steller 26 vor­ rangig zu bedienen, und zwar entweder direkt durch manuelle Eingabe in die Steuereinrichtung 54 (z. B. über eine Tastatur) oder durch Drehen der Spindel 44, bedeutet, daß das Ven­ tilbauteil 36 in jede gewünschte Stellung bewegt werden kann, beispielsweise in die "Absperren"-Stellung, falls es nötig sein sollte, sich zur Wartung oder zum Austausch Zugang zum Abscheiderbauteil 34 zu verschaffen.

Obwohl das System nach Fig. 1 eine einzelne, von der Steuereinrichtung 54 gesteuerte Abscheiderbaugruppe 12 dar­ stellt, könnte die Steuereinrichtung auch mit mehreren Ab­ scheiderbaugruppen 12 verbunden werden, beispielsweise als Teil einer Energieüberwachungsanordnung für ein gesamtes Dampfsystem.

Claims (12)

1. Vorrichtung umfassend eine Kondensatabscheiderbaugruppe, die einen Ventilkörper aufweist und einen Konden­ satabscheider, der im Ventilkörper bereitgestellt ist, wobei der Ventilkörper einen Einlaß und einen Auslaß hat und ein Ventilbauteil enthält, das von einer Antriebsvorrichtung in drei Betriebsstellungen bewegt werden kann, in denen jeweils

• i) der Einlaß vom Kondensatabscheider und vom Auslaß abgetrennt ist,
• ii) der Einlaß direkt mit dem Auslaß verbunden ist, wobei der Kondensatabscheider umgangen wird, und
• iii) der Einlaß über den Kondensatabscheider mit dem Auslaß verbunden ist,

und die Antriebsvorrichtung von einer Steuervorrichtung gesteuert wird, die mindestens einen Eingang hat, um ein Signal aufzunehmen, das eine Fühlervorrichtung erzeugt, die auf einen Betriebszustand der Einrichtung anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ventilbauteil drehbar ist und die Antriebsvorrichtung einen Drehstel­ ler enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebs­ vorrichtung elektrisch angetrieben wird.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die Fühlervorrichtung darauf anspricht, ob an einer Stelle vor dem Kondensatabscheider Kondensat vorhanden ist oder nicht.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprü­ che, wobei die Fühlervorrichtung auf die Fluidtemperatur an einer Stelle vor dem Kondensatabscheider anspricht.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprü­ che, die vor der Kondensatabscheiderbaugruppe angeord­ nete Betriebsmittel enthält, wobei die Betriebsmittel ein Fluid verwenden, das in einer Fluidleitung fließt, die mit dem Einlaß des Ventilkörpers verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Fühlervorrichtung auf einen Betriebszustand des Betriebsmittels anspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Fühler­ vorrichtung auf die Fluidtemperatur an einer Stelle vor dem Betriebsmittel anspricht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, wenn abhängig von Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung das Ventilbauteil so an­ ordnet, daß der Einlaß direkt mit dem Auslaß verbunden ist, wenn die Fühlervorrichtung an einer Stelle vor dem Kondensatabscheider Kondensat mit einer Temperatur unter einer vorbestimmten Temperatur erkennt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, wenn abhängig von Anspruch 4, oder nach Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung das Ventilbauteil so anordnet, daß der Einlaß vom Kon­ densatabscheider und vom Auslaß abgetrennt ist, wenn die Fühlervorrichtung an einer Stelle vor dem Konden­ satabscheider kein Kondensat erkennt und eine Fluidtem­ peratur über einer vorbestimmten Temperatur feststellt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wenn abhängig von Anspruch 8, wobei die vorbestimmte Temperatur durch Be­ zug auf die Temperatur bestimmt ist, die an der Stelle vor dem Betriebsmittel gefühlt wird.