DE2358216A1 - Schwimmergesteuerter kondensatableiter - Google Patents

Description

Schwimmergesteuerter Kondensatableiter

Die Erfindung betrifft einen gegen die Strömungsrichtung schließenden schwimmergesteuerten Kondensatableiter, bei welchem die Ausschleusung von nicht kondensierenden Gasen bei Anfahr- und Dauerbetrieb selbsttätig erfolgt.

Es sind bereits schwimmergesteuerte Kondensatableiter bekannt, bei denen durch speziell gewöhnlich an der höchsten Stelle des Schwimm ergehäuse s angeordnete sogenannte Entlüftungsventile, ein Ausschleusen von nicht kondensierbaren Gasen vorgenommen werden kann. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß diese Entlüftungsventile von Hand bedient werden müssen, und damit Arbeitskräfte erforderlich werden. Diese Bedienung muß sowohl beim Anfahren einer Anlage, wenn die immer im Rohrsystem und in den Aggregaten vorhandene Luft ausgeschleust werden muß, damit der thermische Prozeß überhaupt einsetzt, als auch oftmals während des Dauerbetriebes zur Ausschleusung frei gewordener und im Schwiroaiergehäuse angesammelter Gase erfolgen. Unterbleibt die Entlüftung im letzteren Falle, muß mit verminderter Kondensatausschleuseleistung gerechnet werden, da der Schwimmer nicht mehr den erforderlichen Auftrieb erhält.

Des weiteren sind schwimmergesteuerte Kondensatableiter mit Schiebersteuerung bekannt, bei denen ein Thermostat (Bi-Metall-Bügel) den Flachschieber bei Temperaturen bis 80 C, unabhängig vom Kondensatniveau, in öffenstellung hält. Mit dieser Konstruktion wird es möglich, die beim

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Anfahren einer Anlage vorhandene Luft selbsttätig auszuschleusen. Bei Temperaturen über 80° C dagegen ist ein Entlüften nicht möglich. Der an der höchsten Stelle des Kondensatabieitergehäuses gewählte Zugang bringt ebenfalls keine brauchbare Lösung, sondern verlagert lediglich die Aufgabe der Entlüftung in den vorgeschalteten Wärmeübertrager, in welchen die frei gewordene Luft und Gase bei entsprechenden Strömungsverhältnissen durch die senkrecht angeordnete Zulaufleitung aufsteigen sollen. Wird dort die Entlüftung nicht vorgenommen, entsteht zwangsläufig durch den vorhandenen partiellen Dampfdruck eine Verminderung des Wirkungsgrades.

Weiterhin wird ein schwimmergesteuerter Kondensatableiter mit einer thermisch gesteuerten Entlüftungseinrichtung, die aus einem Faltenbalg besteht, der mit seinem einen Ende am Ableitergehäuse befestigt ist und mit seinem anderen Ende mit dem Schwimmerhebel so gekoppelt ist, daß er bei Unterkühlung des Kondensates das Absperrorgan über einen am Schwimm erhebe 1 befestigten Schlepphebel öffnend hebt, wobei das Kopplungsglied zwischen dem beweglichen Ende des Faltenbalges und dem Schwimmerhebel Langlöcher aufweist, in denen sich der Schwimmerhebei bei Sattdampftemperatur und darüber unabhängig vom Faltenbalg bewegen kann, vorgeschlagen.

Mit diesem Kondensatableiter ist es möglich, die Luft im Anfahrzustand aus einer Anlage auszuschleusen. Ist der Ausschleusekanal niedriger als das Kondensatniveau im Kondensatabieitergehäuse, dann werden nur im Kondensat gebundene Gase mit abgeleitet. Auf Grund der relativ geringen Strömungsgeschwindigkeit des Kondensates im Kondensatableite rgehäuse sind günstige Voraussetzungen für die Entgasung des Kondensates vorhanden. Das frei gewordene Gas sammelt sich dann im oberen Kaum des Schwimmergehäuses an oder strömt in den vorgeschalteten Wärme-

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übertrager zurück. Dieses Verhalten vermindert einmal die Aus schleuse leistung oder im anderen Falle den. Wirkungsgrad des Wärmeübertragers.

Es ist auch nicht zu erwarten, daß der aus einem Faltenbalg bestehende thermostat bei allen Beaufschlagungszuständen, unabhängig vom Druck, erst kurz unterhalb der Sättigungstemperatur die Schließstellung des Abschlußventils zuläßt. Bekanntlich besteht bei Sättigungszustand von Wasserdampf zwischen Druck und Temperatur keinerlei Proportionalität, so daß die Entlüftungseinrichtung bereits bei der dem niedrigsten Druck entsprechenden Sättigungstemperatur wirkungslos sein muß, damit FrischdampfVerluste vermieden werden. Diese Temperatur wird nun auch bei höheren Drücken für das Ausschalten der Entlüftungseinrichtung bestimmend sein, was die bereits geschilderten Nachteile der Arbeitsweise des Kondensatabieiters noch unterstreicht.

Es sind außerdem gegen die Strömungsrichtung öffnende schwimmergesteuerte Kondensatableiter bekannt, bei denen neben der eigentlichen Schwimmersteuerung für das Ausschleuseventil noch ein zweites gewöhnlich thermostatisch gesteuertes Ventil parallel zum Hauptventil zwischen Zugang und Abgang angeordnet ist, welches die Entlüftung und Entgasung bewerkstelligen soll. Bei diesen Kondensatableitern ist durch entsprechende Kanalführung auch die Entlüftung des oberen Teils des Schwimmergehäuses möglich. Der ÜTachteil dieser Ausführung besteht darin, daß 2 Ventile zur Aufrechterhaltung der Funktion erforderlich sind, die bei Beaufschlagung des Kondensatabieiters mit Dampf die Verluste durch Leckagen vergrößern.

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Weiterhin sind mit der Strömuugsrichtung öffnende schwim— mergesteuerte Kondensatableiter bekannt, bei denen der Hebel des KugelSchwimmers aus Thermobimetall hergestellt ist. Im kalten Zustand besitzt der Thermobimetall-Schwimraerhebel dabei eine solche Form, daß das Ausschleuseventil geöffnet ist. Als Voraussetzung dazu erfährt der Schwimmerhebel eine Abstützung im Gehäuse. Bei Temper aturbeaufschlagung biegt sich der Thermobimetall-Schwiininerhebel aus und schließt damit das Ausschleuseventil. Bei entsprechend hoher Temperatur ist die Abstützung des Schwimmerhebeis im Gehäuse aufgehoben. Bei Steigen des Kondensatniveaus erfährt der Kugelsciiwimmer Auftrieb und öffnet über ein Drehgelenk das Ausschleuseventil. Die Anfahrentlüftung ist mit dieser Ausführung zweifellos gewährleistet. Im Dauerbetrieb besteht der iiachteil, daß nur das im Kondensat gebundene Gas mit abgeleitet wird. Frei gewordene Gasmengen sammeln sich im Schwimmergehäuse an und werden nicht abgeleitet, da das Ausschleuseventil am Grund des Schwimmergehäuses angeordnet und durch Kondensat überflutet wird·

Schließlich sind noch Schwimmerkondensatableiter bekannt, bei denen durch einen Verbindungskanal- zwischen Hochdruckraum und Mederdruckraum eine Dauerentlüftung und Entgasung erreicht wird. Der Hachteil dieser Ausführung besteht darin, daß in dem Falle, wo das ICondensatniveau im Hochdruckraum die Mündung des Verbindungskanals nicht übersteigt, unkontrollierbare Dampfverluste entstehen. Deshalb werden diese Kondensatableiter auch vorwiegend für niedrige Drücke angewandt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, schwimmergesteuerte Kondensatableiter so zu verbessern, daß die Entlüftung und Entgasung im Anfahr- wie auch im Dauerbetrieb selbsttätig gewährleistet ist.

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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die axial . auf der Ventilspindel angeordneten ThermobimetallJRegelscheiben im kalten Zustand den Kraftfluß zum Schließen des Abflußventils nicht einleiten, da der Kugelschwimmer in bekannter Weise gegen ein weiteres Absinken im Gehäuse gestützt ist und zum anderen die zwischen einem Anschlag auf der ventilabgewandteη Seite der Ventilspindel und dem vom Kugelschwimmer-Schwimmerhebel-Nocken angetriebenen axial verschiebbaren Druckstück angeordneten Thermobimetall-Regelscheiben den Abstand zwischen Spindelanschlag und Stirnseite Druckstück nicht ausfüllen. Damit ist zunächst gewährleistet, daß im kalten Zustand das Ausschleuseventil geöffnet ist, gleichgültig, mit welchem Medium der Kondensatableiter beaufschlagt wird. Der Anfahrbetrieb einer Anlage ist mit dieser Lösung gewährleistet. Mit zunehmender Betriebszeit erhöht sich die Kondensattemperatur und wölbt die Thermobimetall-Regelscheiben aus.

Der Abstand zwischen Spindelanschlag und Stirnseite Druckstück ist so auszubilden, daß er bereits vor Erreichen der dem niedrigsten Betriebsdruck zugeordneten Sättigungstemperatur von den Thermobimetall-Regelscheiben durch Auswölbung überbrückt wurde. Damit ist in ebenfalls bekannter Weise die Abstützung des Kugelschwimmers im Gehäuse aufgehoben.

Die Entgasung und Entlüftung während des Dauerbetriebes ist durch folgende konstruktive Lösung sichergestellt· Im Hochdruckraum wird der Zuflußkanal zum Ausschleuseventil düsenähnlich ausgebildet. Dieser Zuflußkanal ist vor dem Ausschleuseventil angezapft und über einen Kanal, dessen Ende in den zu entlüftenden Raum des Schwimmorgehäuses mündet, verbunden. In Abhängigkeit

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der im -411erschnitt der Anzapfung des Ausschleusekanals vorhandenen Strömungsgeschwindigkeit w~ und der an der Mündung des Kanals im Schwimmergehäuse vorhandenen Strömungsgeschwindigkeit w. baut sich nach der bekannten psysikalisciien Gesetzmäßigkeit ein Druckunterschied

Δρ = p^ - p₂ = Q (w - w ) (1) im Dauerbetrieb

2 g 2 1

auf, der automatisch die Ausschleusung von Gasen ermöglicht. Die Strömungsgeschwindigkeiten sind abhängig von der Größe und der Form der Strömungsquerschnitte, so daß gezielt die gewünschten Verhältnisse erreicht werden können. Luft- und Gasanteile entstehen gewöhnlich proportional zur anfallenden Kondensatmenge. Diesem Sachverhalt trägt die gefundene lösung in vollem Umfange Rechnung. Bei Anfall von großen Kondensatmengen erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit W₂ im Ausschleusekanal mit relativ kleinem Strömungsquerschnitt stärker als im Scuwimniergehäuse, so daß bei Betrachtung der formel 1 erkennbar wird, daß der Druckunterschied Δ ρ steigt und demzufolge größere Luft- und Gasmengen ausgeschleust werden können.

Das Ableitergehäuse ist so ausgebildet, daß bei geschlossenem Ausschleuseventil im Zugang des Eondensatableiters eine Wasservorlage vorhanden ist, die den Frischdampfdurchtritt zum oberen Raum des Schwimmergehäuses verhindert, so daß auch bei geringsten anfallenden Kondensatmengen ein Durchströmen von Frischdampf durch die Entlüftungseinrichtung vermieden wird.

Der Schwimmer übt eine Doppelfunktion aus. In Verbindung mit dem Sciiwimnierhebel, der durch unterschiedliche Hebelarme das erforderliche Übersetzungsverhältnis sicherstellt, wirkt die Masse des Schwimmers als treibende Kraft, die Ventilspindel einschließlich Ventilkegel gegen die Strömungsrichtung auf den Ventilsitz abzudichten.

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Damit dieser Effekt wirkungsvoll wird, ist der Schwimmer teilweise mit Wasser, mit Frostschutzmittel gemischt, gefüllt und dicht verschlossen. Beim Eintauchen des gefüllten Schwimmers in ein Wasserbecken sollen ca. 90 % des Schwimmervolumens unter der Wasseroberfläche liegen. Das aus dem Wasser herausragende Bestvolumen von ca. 10 % wirkt im Kondensatableiter als Auftrieb. Im Kondensatableiter wird das Öffnen des Ausschleuseventils vom Auftrieb des Schwimmers mit Unterstützung durch den Arbeitsdruck = Druck vor - Druck hinter dem Ausschleuseventil bewirkt. Die teilweise Füllung des Schwimmers mit einer Flüssigkeit mit ähnlichen Verdampf ungseigensciiaf te η wie Wasser vergrößert einmal die Masse des Schwimmers zur Erzeugung des Schließmomentes und gewährleistet, daß im hermetisch dichten Schwimmer bei Erwärmung ein Druckanstieg erfolgt, der dem Sättigungsdruck der Temperatur im Schwimmergehäuse entspricht. Beschädigungen des Schwimmers durch Wasserschläge werden vermindert, da der Schwimmer durch den inneren Überdruck stabiler wird. Eine Wandstärkenverminderung und damit Materialeinsparung für das Blech des Schwimmers tritt ein. Damit die Produktion mit vertretbaren, möglichst groben Toleranzen erfolgen und die Lage des Schwimmers bei Dichtstellung des Ventils justiert werden kann, ist der Anschlag an der Ventilspindel durch Gewinde axial verschiebbar angeordnet und mit einem Führungsteil für die Thermobimetall-ßegelscheiben in der gewünschten Lage auf der Ventilspindel durch Kontern befestigt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch Verdrehen des Schwimmergehäuses einschließlich aller Steuerelemente um 90° gegenüber dem Kondensatableitergehäuse der Kondensatableiter waagerecht oder senkrecht in die Rohrleitung eingebaut werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt in

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Fig. 1a ist der erfindungsgemäße Kondensatableiter im Längsschnitt für senkrechten Einbauen die Rohrleitung

Fig. 1b der Kondensatableiter im t£uerschnitt dargestellt.

Das Kondensatabieitergehäuse 1 ist mit dem Schwiramergehäuse 2 dicht verbunden. In das Eondensatableitergehäuse 1 ist der Ventilsitz 3 dicht eingesetzt. In ihm wird der mit Strömungsrichtung öffnende Ventilkegel 4/5 mit Ventilspindel 6 axial lose geführt. Im Ventilsitz 3 ist weiterhin axial zentriert das Düsenteil 11 geführt und mittels dem Halteblech 15, welches seinerseits durch zwei um 180° gegeneinander versetzte Schrauben 7 auf dem Kondensatableitergehäuse 1 verbunden ist, verspannt. Im Diisenteil 11 befinden sich auf der dem Schwimmer 22 zugekehrten Stirnseite Führungsstifte 16, die in Durchbräche der Thermobimetall-Regelscheiben 10 hineinragen und ihre Führung übernehmen. Im Zentrum haben die Thermobimetall-Regelscheiben 10 noch von der Kreisform abweichende Durchbrüche, die mit dem auf der Ventilspindel 6 aufgeschraubten und durch Drehbewegung gegenüber der Ventilspindel 6 axial verschiebbaren Führungsteil 13 in loser Verbindung stehen. Das Führuagsteil 13 wird mittels der Kontermutter 18| die auch gleichzeitig den Anschlag für die Thermobimetall-Eegelscheiben 10 bildet, in der gewünschten Stellung auf der Ventilspindel 6 gekontert. Der Schwimmerhebel 23 mit den 2 abgewinkelten Nocken 24 ist mittels den Schrauben 14, die in Abwinkelungen des Halteblechs 15 durch Muttern 25 gekontert sind, leichtgängig drehbar zentriert. Im kalten Zustand stützt sich der Punkt y des Schwimmerhebels· 23 am Halteblech 15 ab und bestimmt damit die tiefste L§tge des Schwimmers 22. In dieser Lage und im kalten Zustand wird die auf dem Führungsteil 13 abgesetzte Länge 1,. nicht von den darauf aufgereihten Thermobimetall-Regelscheiben 10 ausgefüllt. Bei i'emperaturbeaufschlammig

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ο q C ο j ι ß

wölben sich die Thermobimetall-Eegelscheiben 10 aUs una bilden schließlich ab einer bestimmten Temperatur einen festen Block von der Länge 1,.. Bei diesem Zustand wurde der Schwimiaerhebel 23 im Punkt y vom Halteblech 15 abgehoben. Ein Kraftfluß Schwimmer 22 - Schwimmerhebel 23 Nocken 24 - Druckstück 12 - Thermobimetall-Eegelscheiben 10 - Spindelanschlag 18 - Ventilspindel 6 - Ventilkegel 4/5 wird wirksam und dichtet das Ausschleuseventil ab.

Dieser Zustand ist vorhanden, wenn der Kondensatableiter mit Dampf beaufschlagt ist. Zur Erläuterung muß noch festgestellt werden, daß das Druckstück 12 auf dem Düsenteil 3 axial verschiebbar geführt ist.

Bei Beaufschlagung mit Kondensat erfährt der Schwimmer einen Auftrieb und führt damit eine Drehbewegung um die Zeritrierlagerung der Schraube 14 aus. Diese gleiche Drehbewegung wird ebenfalls von den auf dem Schwimmerhebel angeordneten Hocken 24 mit ausgeführt. Damit bewegen sich diese Nocken 24 auf einem Kreisbogen in Eichtung Ausschleuseventil. Dieser Bewegung folgen durch den inneren Überdruck im Schwimmergehäuse 2 ebenfalls Druckstück 12, Thermobimetall-Eegelscheiben-Block 10, Spindelanschlag 18, Ventilspindel 6 und Ventilkegel 4/5. Der Kondensatableiter öffnet und, schleust Sondensat aus. Der Kondensatstand nimmt beim öffnen des Ausschleuseventils das auf der Zeichnung mit χ bezeichnete Niveau ein oder liegt höher.

Die im Schwimmergehäuse frei werdende Luft oder Gase sammeln sich im oberen Eaum an und werden über den durch das Abflußrohr 17 gebildeten Kanal, welcher, in Strömungsrichtung betrachtet, vor dem Ausschleuseventil in das Düsenteil 11 einmündet, durch die bereits beschriebene Druckdifferenz ebenfalls selbsttätig mit ausgeschleust.

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Die volle Leistung des Kondensatableiters ist damit gewährleistet, Frischdampf Verluste werden durch die Niveauhöhe des Kondensates im Kondensatabieitergehäuse beim öffnen des Ausschleuseventile verhindert.

Das Halteblech 15 besitzt 4- auf gleichem Lochkreisdurchmesser je um 90 zueinander versetzte Bohrungen. In jeweils 2 um 180° zueinander versetzten Bohrungen werden die Halteschrauben 7 eingeführt. Durch Verdrehen um 90° des Halteblechs 15* Düsenteil 13 und allen fest damit verbundenen Bauelementen wird der waagerechte Einbau in die Rohrleitung gewährleistet. Die Verbindung zwischen Kondensat ableitergehause und Schwimmergehäuse erfolgt ebenfalls in einer Viererteilung.

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Claims (4)

1. Pate nt an sp räche

   1_β Schwimmergesteuerter Kondensatableiter mit einer thermischen und strömungsdynamischen Entlüftungseinrichtung, bei dem ein Schwimmer mit fest verbundenem Schwimmerhebel um eine Zentrierachse leicht drehbar gelagert ist, entsprechend dem Kondensatniveau im Kondensatabieitergehäuse Drehbewegungen ausführt und seine tiefste Stellung durch einen Anschlag am Schwimmerhebel festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die am Schwimmerhebel 23 angeordneten ITocken 24 in loser Verbindung mit dem axial verschiebbar gelagerten Druckstück 12 stehen und auf die zwischen Druckstück und Spindelanschlag 1d angeordneten Thermobimetall-Eegelscheiben 10, die ab einer bestimmten Temperatur auf eine bestimmte Länge dehnbar sind, eine Kraft ausüben.
2. 2. Schwimmergesteuerter Kondensatableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungsteil 13 und ein Spindelanschlag 18 axial zu einer Ventilspindel 6 verschiebbar angeordnet sind.
3. 3. Schwimmer gesteuerter Kondensatableiter nach -Anspruch und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbinduagskanal zwischen dem oberen Kaum des Schwimmergehäuses 2 und dem Düsenteil 11, in Strömungsrichtung gesehen, vor dem Ausschleuseventil in das Düsenteil 11 mündet.
4. 4. Schwimmergesteuerter Kondensatableiter nach Anspruch bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmergehäuse 2, Halteblech 15, Düsenteil 11 einschließlich aller mit diesen Teilen verbundenen Bauelemente gegenüber dem Kondensatableitergehäuse 1 um 90° verdreht angeordnet werden können.

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   5, Schwimmergesteuerter Kbndensatableiter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hermetisch dichte Schwimmer 22 teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die den Schwimmer 22 gegen Einfrieren sichert.

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