DE2218837A1

DE2218837A1 - Ventilbetätigter Dampfwasserableiter

Info

Publication number: DE2218837A1
Application number: DE19722218837
Authority: DE
Inventors: Warren Henry Blue Bell; Scott jun. John Huntingdon Valley; Pa. Brand (V.StA.). P
Original assignee: Yarway Corp
Current assignee: Yarway Corp
Priority date: 1971-04-22
Filing date: 1972-04-19
Publication date: 1972-11-02
Also published as: IT952683B; NL7205363A; NL150213B; CA972252A; FR2136604A5; GB1379153A; JPS517849B1; BR7202444D0

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD ■ Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vdm -17. April 1972 vA. Nam. d. Anm. Yarway Corporation

Ventilbetätigter Dampfwasserableiter

Die Erfindung bezieht sich auf einen ventilbetätigten Dampfwasserableiter.

Ventilbetätigte Dampfwasserableiter zum Ableiten des Kondensats aus Dampfleitungen sind bekannt, Beispiele zeigen die US-Patentscliriften 688.282, 668_e766, 1.326.898, 2.757.870, 3.478.961 und die kanadische Patentschrift 585.867. Die in diesen Patentschriften erläuterten Dampfwasserableiter mögen zufriedenstellend arbeiten. In der Herstellung sind sie jedoch teuer. Ihre Konstruktionen sind aufwendig und anfällig,, Keiner der bekannten Dampfwasserableiter erfüllt außerdem den Wunsch nach einem leisen Betrieb«

Ausgehend von diesem Stand der Technik soll die Erfindung einen verbesserten ventilbdätigten Dampfwasserableiter schaffen.

Die Erfindung soll weiter einen ventilbetätigten Dampfwasserableiter schaffen, der bestimmte seinen Betrieb verbessernde Verhältnisse zwischen seinen Abmessungen aufweist.

Weiter soll die Erfindung einen ventilbdätigten Dampfwasserableiter schaffen, der eine verhältnismäßig einfache und getrennte Konstruktion aufweist und der sich verhältnismäßig wirtschaftlich sowohl fertigen als auch unterhalten laßt.

Schließlich soll die Erfindung einen Dampfwasserableiter schaffen, der in verbessertem Maße auf Änderungen in der Arbeitsmitteltemperatur anspricht und gleichzeitig ruhig arbeitet.

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Die Erfindung soll weiter einen Dampfwasserableiter mit einem breiten Verwendungsbereich schaffen, der zum Anlassen einer Anlage eine große Kondensatmenge durchläßt und anschließend die Steuerung von kleineren Kondensatmengen zuläßt.

Im einzelnen sieht die vorliegende Erfindung einen ventilbetätigten Dampfwasserableiter mit einem thermisch empfindlichen Steuerventil vor, das nach Maßgabe eines Anstiegs in der Temperatur des durchtretenden Arbeitsmittels in Tätigkeit tritt und ein Hauptventil schaltet, um den Arbeitsmitteldurchfluß zu unterbrechen, und das nach Maßgabe eines Abfalls in der Temperatur des durchfließenden Arbeitsmittels erneut in Tätigkeit tritt, um das Hauptventil zu schalten, damit erneut Arbeitsmittel durch den Dampfwasserableiter durchfließen kann. Ein Hauptventil sitzt zwischen dem Ein- und Auslaß des Dampfwasserabieiters und ist gegenüber seinem Sitz verschiebbar. Ein erster Strömungskanal ist am Umfang des Hauptventilgliedes angeordnet und verbindet den Einlaß mit einer Steuerkammer. Ein zweiter Strömungskanal sitzt zentrisch im Hauptventilglied und verbindet die Steuerkammer mit dem Auslaß. Ein von einem temperaturabhängigen Element herabhängendes Steuerventil, wobei das temperaturabhängige Element vom Hauptventilglied getragen wird, schließt den zweiten Strömungskanal und erzeugt in der Steuerkammer Kräfte, um das Hauptventil bei einem Anstieg in der Temperatur des durch die Kammer durchtretenden Arbeitsmittels zu schließen und um bei einer Temperaturabnahme die in der Steuerkammer herrschenden Schließkräfte zwecks Öffnung des Hauptventiles herabzusetzen. Zur Gewährleistung eines zufriedenstellender Betriebes des Dampfwasserabieiters muß die Drosselung der Strömung im zweiten oder Hauptkanal geringer als die Drosselung' der Strömung im ersten oder Umfangskanal sein.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:

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Pig. 1 ein Schnitt durch einen Dampfwasserableiter in vergrößertem Maßstab und

Pig. 2 ein Schnitt entlang der Schnittlinie 2 - 2 in Fig. 1.

Pig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dampfuasserableiters 10. Der Dampfwasserableiter 10 besteht aus dnern Gehäuse 11 mit einem ein Innengewinde aufweisenden Einlaß 12 sum Anschluß an eine Dampfdruckleitung 13, aus der das Kondensat abgeführt werden soll, und mit einem ein Innengewinde aufweisenden Auslaß 14 zum Anschluß an eine Kondensatabführungsleitung 15. Eine Steuerkammer 16 befindet sich zwischen dem Einlaß 12 und dem Auslaß 14 in einer zylindrischen Kappe 17, die in eine Einschnürung auf der Oberseite des Gehäuses 11 eingeschraubt ist. Im vorliegenden Fall liegt die Uäängsmittellinie der Steuerkammer 16 koaxial zu einem nach oben gerichteten Abschnitt 14a des Auslasses 14.

Z-ine Hauptventilanordnung 20 ist vorgesehen, um den Durchtritt von Kondensat durch den Dampfwasserableiter 10 zu ermöglichen bzw. zu sperren. Diese Hauptventilanordnung 20 wiikt mit einem Hauptventilsitz 21 zusammen, der den nach oben gerichteten Abschnitt 14a des Auslasses 14 umschließt. In der dargestellten Ausführungsform weist die Hauptventilanordnung einen Plunger auf, der sich auf den Ventilsitz 21 aufsetzen kann, und einen auf dem Plunger 22 befestigten Kolben 23. Der Kolben 23 ist in der Ilappe 17 vertikal verschiebbar. Er weist mindestens eine endlose in Umfangsrichtung verlaufende Puppe 22 auf, die an der Innenseite der Kappe 17 anliegt und den Kolben in der Kappe .rührt und ein Verkanten verhindert. Im vorliegenden Fall ist eier Plunger 22 in eine Bohrung im unteren Ende des Kolbens 23 ο:.:\reschraubt. Dies ermöglicht einen schnellen Austausch und ..rcatz des Plungers 22 im Falle seiner Abnutzung oder einer Beschädigung.

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Die Kauptventilanordnung 20 verschiebt sich vertikal in Abhängigkeit der von beiden Seiten auf sie einwirkenden Drücke. Zu diesem Zweck ist ein erster Strömungskanal 25 zwischen dem Umfang des Kolbens 23 und der Innenwand der Kappe 17 vorgesehen und ermöglicht einen Arbeitsmitteldurchtritt vom Einlaß 12 zum oberen Abschnitt 16a der Steuerkammer. Damit kann eine bestimmte Menge Arbeitsmittel zur Steuerung nach oben in diesen oberen Abschnitt 16a der Steuerkammer einströmen. Der Kanal 25 erstreckt sich über den Umfang des Kolbens und läuft axial an diesem entlang. Ein zweiter Strömungskanal 26 verläuft zentrisch im Plunger 26 und bietet eine Verbindung zwischen dem Auslaß 14 und dem oberen Abschnitt 16a der Steuerkammer 16. Damit kann Arbeitsmittel zur Steuerung vom oberen Abschnitt 16a in den Auslaß 14 abströmen. Auf der Oberseite 22a des Plungers ist ein Ventilsitz 27 ausgebildet. Ein Steuerventil 28 wirkt mit diesem Ventilsitz 27 zusammen und ist gegenüber diesem verschiebbar. Damit wird der Durchtritt von Arbeitsmittel durch den zweiten Strömungskanal 26 gesteuert. Fig. 1 zeigt das Steuerventil 28 in von seinem Sitz 27 abgehobener Lage. Damit wird die Steuerkammer von Druck entlastet und der am Einlaß 12 herrschende Druck drückt von unten gegen den Boden der Ventilanordnung 20 und hobt den Plunger 22,an. Damit kann eine Hauptstrümung durch don Dampfwasserableiter 10 durchtreten.

Zum Verschicben des Steuerventils 28 in und außer Eingriff mit dem Ventilsitz 27 ist ein temperaturabhängiges Element 30 im oberen Bereich 16a der Steuerkammer 16 angeordnet. Der Kolben 23 trägt dieses temperaturempfindliche Element 30. Das Steuerventil 28 hängt zentrisch am temperaturempfindlichen Element Bei einem Anstieg in der Temperatur des durch den Dampfwasserableiter 10 durchtretenden Arbeitsmittels deh%nt sich das tempe-

raturempfindliche Element 30 aus und drückt das Steuerventil gegen dessen Sitz 27. Dies bedeutet, daß das im Kanal 25 nach oben strömende Arbeitmittel in den oberen Abschnitt·16a der Steuerkammgr 16 eintritt und auf die Hauptventilanordnung 20 ei-

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ne nach unten wirkende Kraft ausübt. Damit setzt sich der Plunger 22 auf seinen Sitz 21 und blockiert den Durchtritt der Hauptströmung durch den Dampfwasserableiter 10. Umgekehrt wird 'sich das temperaturempfindliche Element 30 bei einer Abnahme der Arbeitsmitteltemperatur zusammenziehen und das Steuerventil 2ü von dessen Sitz 27 abheben. Als Ergebnis dieser Bewegung wird Arbeitsmittel in Abwärtsrichtung durch den Kanal 26 abströmen und die auf die Hauptventilanordnung 20 wirkende Schließkraft herabsetzen. Damit kann am Einlaß 12 stehendes Arbeitsmittel eine nach aufwärts gerichtete Kraft auf die Hauptventilanordnung 20 ausüben. Der Plunger 22 hebt sich von seinem Ventilsitz 21 ab und gestattet den Durchtritt von Kondensat durch den Dampfwasserableiter 10. Hierbei sei bemerkt, daß die wirksame Fläche auf der Oberseite des Plungers 22, gegen die ein niedrigerer Druck wirkt, trotz des Druckabfalles im Kanal 25 größer als die dem Einlaßdruck ausgesetzte Fläche auf der Unterseite des Plungers ist. Im Ergebnis entsteht damit eine nach abwärts gerichtete Kraft, die ausreicht, um die durch den Dampfwasserableiter 10 durchtretende Hauptströmung zu blockieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Einrichtungen vorgesehen, um die Strömung um das temperaturempfindliche Element 30 zu kanalisieren. Damit wird bewirkt, daß dieses Element die Temperatur der durch den Dampfwasserableiter 10 durchtretenden Hauptkondensatströmung genau erfaßt. Zu diesem Zweck ist auf der Iiauptventilanordnung 20 ein aufrecht stehender hohler zylindrischer Vorsprung 23a vorgesehen. Das Element 30 ist in diesem angeordnete Im vorliegenden Fall ist der Vorsprung 23a einstükkig mit dem Kolben 23 ausgebildet und erstreckt sich in gleicher Richtung wie das Element 30. Ein Zwischenraum 31 ist am Umfang des Elementes 30 vorgesehen und erstreckt sich über dessen gesamte Länge« Damit kann das Arbeitsmittel das gesamte Element 30 vor seinem Austritt durch den Kanal 26 umströmen. In den freien flaum 31 tritt das Arbeitsmittel durch mehrere Öffnungen 32 ein, die im oberen Abschnitt des Vorsprunges 23a ober-

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halb der Oberseite des Elementes 30 vorgesehen sind. Auch in der Wand des Vorsprunges 23a sind entsprechende Öffnungen angeordnet,

Im gezeigten Beispiel ist das Element 30 mit Armen 33 im Vorsprung 23a befestigt. Die Arme 33 verlaufen radial nach außen und sind unter gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet. Eben so liegen sie an der Unterseite der Öffnungen 32 an. Jeder Arm 33 hat ein nach unten abgewinkeltes Ende, das an der Außenseite des Vorsprunges 23a zum Beispiel durch Schweißen befestigt ist₀ Die Länge des Vorsprunges 23a wird vorzugsweise so gewählt, daß seine Oberkante bei vom Sitz abgehobenem Plunger 22 an der Unterseite der Oberwand der Kappe 17 anliegt„ Die Kolbenverlängerung 23a erfüllt damit die doppelte Aufgabe, die Abwärtsströmung um das Element 30 herum zu steuern und die Auiwärtsverschiebung der Hauptventilanordnung 20 in der Steuerkammer 16 zu begrenzen. Es kommt hinziu, daß die kappenförmige Ausbildung des Kolbens 23 das Arbeitsmittel im obaen Bereich 16a der Kammer bei einer plötzlichen Aufwärtsverschiebung der Ventilanordnung 20 zusammendrückt und damit Stöße und Geräusch dämpft, die sonst bei einem Anschlagen der Kolbenverlängerung 23a an der Innenseite des Deckels der Kappe 17 entstehen würden₀

Bestimmte Vorteile lassen sich dann erreichen, wenn der zentrische Kanal 26 im Plunger 22 so bemessen wird, daß er der Strömung weniger Widerstand als der Kanal 25 entgegensetzt. Vor einem Öffnen des Hauptventiles 20 bei einem Abfall der Temperatur des Arbeitsmittels öffnet sich das Steuerventil und gestattet eine Abwärtsströmung durch den zentrischen Kanal 26 zum Auslaß 14. In Fällen, in denen die Kondensatbildung verhältnismäßig gering ist, kann das Steuerventil in manchen Fällen die gesamte Kondensatbelastung aufnehmen. Bei einem Betriebsbegeünn der Anlage wird sich das Hauptventil jedoch öffnen und eine schnelle Ableitung einer größeren Kondensatmenge zulassen. Anschließend, wird das Steuerventil verhältnismäßig geringe Kondensatmengen steuern. Schließlich sei noch bemerkt, daß ein ventilgesteuerter Dampfwasserableiter der oben genannten Konstruktion und mit den

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oben genannten Abmessungen einen Kondensatabzug bei Temperaturen ermöglicht, die einer Dampfsättigungstemperatur näher liegen als dies mit den bekannten ventilbetätigten Dampfwasserableitern
möglich ist.

Gegenstand der Erfindung ist damit unter anderem ein Dampfwasserableiter mit einem in einer Steuerkammer angeordneten Hauptvsntilglied, das einen Strömungsdurchtritt durch den Ableiter
nach Maßgabe der Betätigung eines Steuerventils durch ein thermisch empfindliches Element öffnet und blockiert, wobei dieses
thermisch empfindliche Element auf dem Hauptventilglied angeordnet ist. Auf dem Hauptventilglied sind Einrichtungen vorgesehen, um die Menge des das thermisch empfindliche Element umströmenden Arbeitsmittels zu kanalisieren, um damit die Empfindlichkeit der gesamten Anordnung gegenüber Temperaturänderungen des durchtretenden Arbeitsmittels zu verbessern. In der gezeigten Ausführungsform strömt eine bestimmte Menge Arbeitsmittel in Aufwärtsrichtung durch einen Kanal, um den Umfang des Hauptventilgliedes herum vom Zinlaß und dann an dem thermisch empfindlichen Element vorbei und dann durch einen im Hauptventil vorgesehenen zentrischen Kanal zum Auslaß. Bei Änderungen in der Temperatur des Arbeitsmittels expandiert und kontrahiert das thermisch empfindliche Element und betätigt das Steuerventil, um damit Druckkräfte auf das Hauptventil auszuüben, damit sich dieses an seinen
Sitz anlegt oder von diesem abhebt. Ein zufriedenstellender Betrieb ergibt sich, wenn der Strömungswiderstand im zentrischen
Kanal im Hauptventilglied kleiner als der Strömungswiderstand
C.er-. am Umfang befindlichen Kanales ist_c

Patentansprüche :

~ _4//, 209845/0844

Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-Ing. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage _ Aktenzeichen

zur Eingabe vom 17. April 1972 vA₀ Name d. Anm. Yarway Corporation

PATENTANSPRUCH

(j7) Ventilbetätigter Dampfwasserableiter mit einem Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß, mit einer Steuerkammer in dem Gehäuse, mit einem Ventil mit einem Ventilsitz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, und. mit einem in der Steuerkammer befindlichen Hauptventilglied, das zum Öffnen oder Blockieren der Strci mung vom Einlaß zum Auslaß auf den Ventilsitz aufsetzbar und. von diesem wegbewegbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß in dem Hauptventilglied (20) ein«· erster Strömungskanal (25) vorgesehen ist und eine Strömungsverbindung zwischen Einlaß (12) und der Steuerkammer (16) zuläßt, damit eine bestimmte Arbeitsmittelmenge in diese einströmen kann, daß ein zweiter Strömungskanal (26) in dem Hauptventilglied (20) eine Arbeitsmittel-Strömungsverbindung zwischen dem Auslaß (14) und der Steuerkammer (16) zuläßt, damit das Arbeitsmittel aus dieser ή abströmen kann, daß ein Steuerventil (28) mit dem zweiten Strömungskanal (26) zusammenwirkt und. den Arbeitsmitteldurchtritt durch diesen öffnet und blockiert, daß ein temperaturempfindliches Element (30) in der bteuerkammer (16) angeordnet ist und das Steuerventil (28) betätigt, um dieses bei einem Anstieg der Temperatur des durch den Dampfwasserableiter (10) strömenden Arbeitsmittels zu schließen und um es bei einer Temperaturabnahme zum Öffnen des zv/ei te η Kanals (26) ebenfalls zu öffnen, und daß der im zweiten Kanal (26) ausgebildete Strömungswiderstand geringer als der Strömungswiderstand im ersten Kanal (25) ist, so daß sich das Iiauptventilglied (20) von seinem Sitz abhebt und einen Arbeitsmitteldurchtritt durch den Dampfwasserableiter (10) zuläßt, wenn das Steuerventil (28) den Durchtritt einer Steuerströmung durch den zweiten Strömungskanal (26) zuläßt.

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2. " Dampfwasserableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Hauptventilglied (20) ein aufrechter hohler Abschnitt (23a) angeordnet ist, daß die temperaturempfindliche Einrichtung (30) in diesem Abschnitt (23a) angeordnet ist, daß Einrichtungen mehrere Öffnungen (32) im Abschnitt (23a) bilden und. den Durchtritt von Steuer-Arbeitsmittel zulassen, das durch den ersten Kanal (25) einströmt und dann in Richtung auf und um das temperaturempfindliche Element (30) strömt, bevor dieses Arbeitsmittel durch den zweiten Kanal (26J in Richtung zum Auslaß (14) abströmt, so daß das Steuer-Arbeitsmittel das temperaturempfindliche Element (30) innig umströmt,,
3. Dampfwasserableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerkammer (16) bildende Einrichtung einen Abschnitt in der Bewegungsbahn des Hauptventilgliedes (20) und des auf diesem angeordneten hohlen Abschnittes (23a) aufweist, um die Aufwärtsbewegung des Hauptventilgliedes (20) zu begrenzen.
4. Dampfwasserableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerkammer (16) bildende Einrichtung einen aufrecht stehenden zylindrischen Abschnitt aufweist, der das Hauptventilglied (20) umschließt, und daß das Hauptventilglied (20) mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende Rippe (24) aufweist, die der Kammerwand in einem Abstand gegenüberliegt, um die Bewegung des Hauptventilgliedes (20) in der Kammer (16) zu führen und um den ersten Strömungskanal (25) zu bilden.
5. Dampfwasserableiter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilsitz zwischen Einlaß (12) und Auslaß (14) ausgebildet ist, ein Ventilglied (20) in der Steuerkammer (16) angeordnet ist und sich auf den Ventilsitz (21) aufsetzen kann, um eine Strömungsverbindung zwischen Einlaß (12) und Auslr-.^r.. (14) zu unterbrechen, ein Steuerventil (28) zwischen Einlaß (IP.) und Auulaß (14) angeordnet ist und den Durchlauf von Steuor-.'·!)' iUjmittel zwirsclion iJinlaß (12) und Auslaß (1A) steuert,

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BAD ORiGINAL

ein temperaturempfindliches Element (30) in der Steuerkammer (16) angeordnet und mit dem Steuerventil (28) verbunden ist, daß das temperaturempfindliche Element (30) das Steuerventil (28) öffnet, wenn die in der Steuerkammer (16) herrschende Temperatur unter einem Sollwert liegt, und das Steuerventil-» (28) schließt, wenn die Temperatur über einem Sollwert liegt, daß das Steuerventil (28) eine Öffnung des Ventilgliedes (20) bewirkt, wenn es sich in der völlig geöffneten Stellung befindet, so daß Kondensat durch den Dampfwasserableiter (10) durchtreten kann, und daß das Steuerventil (28) ein Schließen des Hauptventilgliedes (20) bewirkt, wenn es sich in der Schließstellung befindet, um den Dampfdurchtritt durch den Dampfwasserableiter zu blockieren.

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