DE2612220A1

DE2612220A1 - Ableiter fuer kondensationsprodukte

Info

Publication number: DE2612220A1
Application number: DE19762612220
Authority: DE
Inventors: Louis J Sabarly
Original assignee: Societe Industrielle des Charmilles
Current assignee: Societe Industrielle des Charmilles
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1976-03-23
Publication date: 1976-10-21
Also published as: ES446875A1; FI760959A; DD125356A5; FR2307219B1; BE840174A; IT1057374B; BR7602190A; SE7604172L; NL7603040A; NO761048L; DK151576A; LU74726A1; FR2307219A1; US4037784A; AU1271876A; JPS51138923A; SU609487A3

Description

PATENTA NWÄLTE

Dipl.-lng. P. WIRTH ■ Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK Dipl.-lng. G. DAN N EN BERG · Dr. P. WEIN HOLD · Dr. D. GUDEL

281134 6 FRANKFURT/M.

TELEFON (061» ^^ _{QR ESCHENHE|MER sm39}

22. März 1976

Da/-mr- Ref. 3643

Societe Industrielle des Charmilles

77, Avenue Parmentier Paris 11^erne

:-. Ableiter für Kondensationsprodukte

Die Erfindung bezieht sich auf Ableiter, die dazu bestimmt sind, die Kondensate zu beseitigen, die sich in allen Anlagen bildeten, welche Dampf verwenden oder transportieren, und betrifft genauer Ableiter des Typs, der ein Austrittsventil aufweist, das aus einem festen Sitz und einer verformbaren metallischen Membran gebildet ist, die sich gegen diesen Sitz anlegen kann und von der einen Seite her dem Druck des Arbeitsmediums und von der anderen Seite her dem Druck eines wärmeempfindlichen Steuermediums ausgesetzt ist, welches sich in einem Thermostatgehäuse befindet, das durch die Membran verschlossen ist und um das herum das Arbeitsmedium zirkuliert.

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Ableiter dieees Typs sind bereits bekannt, wobei das Arbeitsmedium Wasser ist, v/elches das Thermostatgehäuse nicht vollständig füllt und wobei das Vakuum im Innern nach Einbringen des Wassers erzeugt wird.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den letztgenannten Typ von Ableitern und bezweckt deren Verbesserung, um sie wirksamer und sicherer zu machen sowie ihren Gebrauch und ihre Steuerung zu erleichtern»

Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung einen Ableiter zum Beseitigen von Kondensationsprcdukten mit einem Austrittsventil, das von einem festen Sitz und einer verformbaren metallischen Membran gebildet ist, die gegen diesen Sitz anlegbar und von der einen Seite her durch den Druck des Arbeitsmediums beaufschlagbar ist und von der anderen Seite her durch ein Steuermedium, das aus Wasser besteht, v/elches sich unter Vakuum in einem durch die Membran verschlossenen Gehäuse befindet, um das herum das Arbeitsmedium zirkuliert, der sich dadurch kennzeichnet, daß der Sitz ringförmig und koaxial zu dem Gehäuse und zu einem Abflußkanal für das Kondensat liegt und, in der Schließstellung des Ableiters, eine dem Abflußkanal vorgeschaltete zylindrische Kammer von größerem Durchmesser als dieser Kanal von einer Ringkammer trennt, die koaxial zum Ableiter und zum Körper des Sitzes vorgesehen ist und über Durchlässe mit der Kammer in Verbindung steht, in welcher das Ventil des Ableiters angeordnet ist.

Ein solcher Ableiter bietet vor allem den Vorteil, daß er es wegen dar besonderen Ausführung des Ventilsitzes gestattet, die Temperatur des Kondensats stromaufwärts vom Ableiter dadurch zu ändern, daß das Verhältnis der Oberflächen der Membran, die (in geschlossenem Zustand) dem

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Druck stromaufwärts und dem Druck stromabwärts ausgesetzt sind, geändert wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, .daß das Gehäuse und seine Membran sich unter Zwischenschaltung der letzteren, in der Schließstellung des Ableiteis, gegen den ringförmigen Sitz und gegen eine im Körper des Sitzes ausgebildete periphere Schulter abstützt, wobei die Einheit Gehäuse/Membran, bzw. die Kapsel, lösbar am ^örper des Sitzes angebracht ist /wo!ei eine von der Außenseite des Ableiters her zugängliche Einrichtung eine axiale Verlagerung dieser Einheit ermöglicht, wodurch Zwischenräume für eine Spülung der Kanalisation herstellbar sind.

Weiter ist eine Ausführungsf orm <3er Erfindung von Vorteil, die sich dadurch kennzeichnet, daß die Ringkammer eine Rückschlagklappe aufweist, mittels derer die Durchlässe zur Verbindung mit der Kammer, in der das Ventil angeordnet ist, verschließbar sind, wobei die Rückschlagklappe aus einer ringförmigen Scheibe aus biegsamem Metall besteht, die an ihrem äußeren oder an ihrem inneren Umfang im Körper des Sitzes gehalten ist und gegen die Öffnung der Durchlässe anliegt.

Eine solche ringförmige Scheibe hat die Tendenz, eine konische Form anzunehmen, sobald die Ausbeute ein gewisses Ausmaß erreicht und , durch Gegendruck, gegen die Eintrittsöffnungen des Arbeitsmediums zur Einwirkung gelangt, und jeden Durchgang blockiert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführung S-/ anhand der Zeichnung, und zwar zeigen: beispiels

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Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Ableiter nach der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch das Austrittsventil; und

Fig. 3 schematisch die Membran auf ihrem Sitz.

Der in der Zeichnung gezeigte Ableiter weist einen Körper 1 mit einem Einlaß 2 und einem Auslaß 3 für das Arbeitsmedium auf.

Der Einlaß 2 steht mit einer Kammer 4 in Verbindung, die sich im unteren Teil des Ableiters befindet und in die ein Filter 5 eingesetzt ist.

Die Kammer 4 ist über eine Bohrung 6 mit einer Kammer 7 verbunden, in welcher das Austrittsventil des Ableiters montiert ist.

Die Kammer 7 ist von einer Aussparung im oberen Teil des Körpers 1 und einem darauf angebrachten und durch beliebige geeignete Mittel befestigten glockenförmigen Deckel 8 begrenzt.

Das Austrittventil weist eine Kapsel 9 und einen ringförmigen Sitz 10 auf.

Der Sitz 10 ist fest bzw* einstückig an einem Körper 11 des Sitzes vorgesehen, der in eine Gewindebohrung 12 des Ableiterkörpers 1 eingeschraubt ist.

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Der den Sitz 10 tragende Körper 11 ist mit einem gegenüber dem Sitz 10 zurückspringenden Kragen 13 versehen, der koaxial zur? Sitz 10 in einen zylindrischen Stutzen 14 verlängert ist.

Der Stutzen 14 trägt an seiner Innenseite eine ringförmige Schulter 15 in gleiche^ Höhe wie der Sitz 10.

Der Kragen 13 weist eine Anzahl von Durchlässen 16 auf, die durch eine Rückschlagklappe 17 verschlossen sind.

DieKapsel 9 weist ein als Rotationskörper ausgebildetes Gehäuse 18 auf, das an der Unterseite durch eine dünne und verformbare, kreisförmige metallische Membran 19 verschlossen ist, die sich gegen den Sitz 10 und gegen die Schulter 15 abstützt, wobei der Stutzen 14 mittels einer Verlängerung das Ende des Gehäuses 18leicht überlappte

Die Berührung zwischen der oberen Verlängerung des Stutzens 14 und dem Umfang des Gehäuses 18 ist vorzugsweise durch eine kegelstumpfförmige Auflagefläche gebildet, um Verschmutzungen der Auflagefläche zu vermeiden uu eine genaue Zentrierung der Kapsel 9 zu gestatten.

Vorzugsweise ist die Membran 19 am Gehäuse 18 durch Schweißung mittels Laser befestigt, wodurch sich Änderungen der Struktur der Membran vermeiden lassen.

Am oberen Teil des Gehäuses 18 ist eine Stange 21 befestigt, welche durch den Deckel 8 hindurchtritt und vom Äußeren des Ableiters her zugänglich ist.

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Die Stange 21 ist mit Gewinde versehen und in den Deckel 8 eingeschraubt. Am äußeren Ende der Stange 21 sind eine Sperrmutter 22 für die Stange 21 und ein Stangenkopf 23 derart .'.vorgesehen, daß dia Stange mittels eines Schraubenziehers oder- -schlüsseis durch Drehung axial verstellbar ist.

Die Mutter 22 nebst Kopf 23 ist von einer auf den Deckel 8 aufgeschraubten Kappe 24 umschlossen. Die Membran 19 begrenzt mit dem Kragen 13 eine ringförmige Kammer 25, die über die Durchlässe 16 mit der Kammer 7 in Verbindung steht.

Im Innern des ringförmigen Sitzes 10 begrenzt die Membran 19 eine zylindrische Kammer 26, die mit einer Bohrung 27 in Verbindung steht, deren Durchmesser kleiner als der der Kammer 26 ist und die im Körper 11 des Ventilsitzes 10 ausgebildet ist.

Die.Bohrung 27 mündet in eine Bohrung 28, die mit dem AusLaß 3 in Verbindung steht.

Fig. 2 zeigt mehr im einzelnen den ringförmigen Sitz 10 und die Rückschlagklappe 17«

Der Sitz 10 weist eine abgerundete wirksame Oberfläche auf, die als Abstützung der Membran 19, (die in Fig. nicht aufliegend gezeigt ist) dient.

Die Rückschlagklappe 17 besteht aus einer dünnen ringförmigen Scheibe aus flexiblem Metall, die durch einen auf ihrer äußeren Kante angebrachten Ring 29 gehalten ist.

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Die Arbeitsv/eise der dargestellten Vorrichtung ist nachstehend beschrieben.

•In der Kapsel 9 befindet sich, in "bekannter Weise, Wasser in einer Menge, die den gesamten Innenraum der Kapsel nicht ausfüllt, wobei das Vakuum innerhalb der Kapsel nach Einfüllen des Wassers derart ausgebildet wird, daß genügend Raum bleibt, um dem Wasser infolge einer Erwärmung seine Umwandlung in gesättigten Dampf zu gestatten. Dieses Wasser wandelt sich daher nach den physikalischen Gesetzen das Wasserdampfs in Dampf um, d.h. gemäß der Sättigungskurve von Dampf, wobei als Wärmequelle die Temperatur des die Kapsel 9 umgebenden Kondensats dient.

Der Druck, der in der Kapsel 9 herrscht, wirkt auf c.ie Membran 19 ein, weldbe die Austrittsöffnung für das Kondenswasser öffnet oder schließt.

In Gegenwart von Dampf in derlCammer 7 sind der Druck und die Temperatur praktisch die gleichen in der Kapsel 9 und in der Kammer 7. Die auf die Membran 19 in Innern und von außen einwirkenden Drücke sind identisch, aber die innere Oberfläche in der Kapsel 9 ist größer als die äußere Oberfläche (zwischen dem Sitz 10 und dem Stutzen 14^ de dem Dampfdruck in der Kammer 7 ausgesetzt ist, weshalb die auf die innere Oberfläche der Membran 19 ausgeübte Kraft überwiegt und die Anlage der Membran 19 gegen den Sitz 10 bestimmt, d.h. die Austrittsöffnung verschließt.

Im Gegensatz hierzu ist, bei Anwesenheit von Kondenswasser, der Druck in der Kammer 7 der gleiche aber die Temperatur nimmt ab und bewirkt ein Absinken des Drucks in der Kapsel 9, Die auf die innere Oberfläche der Membran 19 ausgeübte

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Kraft nimmt damit ab, so daß jetzt die auf die äußere Oberfläche der Membran ausgeübte Kr^t überwiegt und ein Abheben der Membran 19 von dem Sitz 10 bewirkt. Es findetdann -Abfluß des Kondensats gemäß den in Fig. 1 gezeigten Pfeilen statt.

Nunmehr auf Fig. 3 Bezug nehmend, welche schematisch die Membran 19 dem Sitz. 10 aufliegend zeigt, wobei ihre innere Oberfläche (S1 + SO) dem Innendruck P2 in der Kapsel ausgesetzt ist und ihre ringförmige äußere Oberfläche SI dem Druck stromaufv/ärts P1 (für den die Sättigungstemperatur die Temperatur Θ1 ist) und ihre äußere kreisförmige Oberfläche SO dem Druck PO stromabwärts auf dar Austrittsseite.

^s wird angenommen, daß der Ableiter offen sein soIj., solange die Strömung beim Stromaufwärtsdruck P1 eine Temperatur unterhalb derjenigen des gesättigten Dampfs entsprechend dem Druck P1 hat und daß er für jede darüberliegende Temperatur geschlossen sein soll.

Der Druck P1 und die Temperatur T1 des zugeführten Dampfs sind Konstante, die den die Vorrichtung speisenden Frischdampf charalcterisieren, dessen Befreiung von Kondensaten durch den Ableiter gesteuert wird., Die Temperatur θ 1 ist daher gleichfalls eine Konstante,

PO ist eine Variable (Gegendruck) aber stets kleiner als P1.

Die Kondensate, die sich beim Ableiter einstellen, unterliegen dem Druck P1 und einer Temperatur ti, wobei ti zwischen der Umgabungstemperatur und der Temperatur Q 1 liegtο

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Man kann den Ableiter als seine Scheibe symbolisieren, die auf der Evakuierungsseite dem Druck P1 auf die ringförmige Oberfläche S1 und dem Druck PO auf die Oberflächenscheibe SO ausgesetzt ist, wänrend auf die Schließseite der* Druck P2 auf die Oberfläche S1 + SO wirkt (wobei P2 eine wachsende Punktion ausschließlich von ti ist, also: P2 = f (ti).

Der Ableiter ist geschlossen wenn: P2 (S1 + SO) > P1. S1 + PO. SO

Er ist offen wenn: '

P2 (S1 + SO) < P1.S1 + PO.SO

und befindet sich theoretisch im Gleichgewicht wenn:

P1.S1 + PO.SO 1-!^{P0 S0}

P2 = = P1 PTST

S1 + SO (1 +^S0 )

Die abzugebenden Kondensate haben daher immer eine Temperatur unterhalb von T1. Der Ableiter läßt daher keine Abscheidung von Dampf zu.

Da der Druck P2 im Innern eine direkte Funktion der Temperatur θ 1 ist, kann man das ^ T der zu beseitigenden Kondensate dadurch ändern, daß man S1 und SO ändert .

Wenn S1 wächst, wächst auch das Produkt S1 P1 und, da P2 kleiner als P1 ist, wird das Gleichgewicht des Verschlusses rascher gebrochen.

Umgekehrt, wenn SO wächst, wird S1 kleiner, so daß

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(S1 P1) gleichfalls kleiner wird im Bezug der inneren Kräfte (S1+SO) P2, wobei P2 stets eine Funktion der Temperatur Θ1 ist. Daraus ergibt sich, daß ein erheblicher Sturz ozw. Wandel von T1 erzorderD-ich wäre, um P2 auf einen solchen Wert zu bringen daß (S1 +· SO) P2 = S1 P1 + SO PO.

Die Änderung der Oberflächenverhältnisse S1, SO ermöglicht daher eine Änderung der Kräfte und, da P2 eine Funktion von θ 1 ist, läßt sich θ 1 ändern durch Änderung des Oberflächenverhältnisses S1, SO.

Der Ableiter gemäß der Erfindung weist einen fciitz 10 auf, der dazu ausgebildet ist, im Augenblick von Änderungen der Abgabe, und insbesondere bei Annäherung an die Schließstellung, die unerträglichen Pfeifgeräusche zu vermeiden, die häufig bei Ableitern dieses Typs auftreten und eine Folge von Schwingungen der Membran 19 sind. Diese Pfeifgeräusche werden aufgrund der besonderen Gestalt und Anordnung des ringförmigen Sitzes 10 gemäß der vorstehenden Beschreibung vermieden sowie durch die vorgeseheiE Kammer 26, die zusammen mit der Bohrung 27 kleineren Durchmessers eine in den Abfluß des Kondensats eingeschaltete Schulter bildet, derart, daß die Kammer 26 eine Art Wirbelkammer bildet, die Schwingungen entgegenwirkt, wobei die Flanken des ringförmigen Sitzes 10 den Abfluß kanalisieren und dabei jede St_örung vermeiden, die geeignet sein könnte, Schwingungen der Membran 19 hervorzurufen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Montage der Kapsel 9 deren axiale Verlagerung gegenüber dem Sitz 10 gestattet und damit die Möglichkeit gibt, während der Arbeit des Ableiters Spülungen durchzuführen, welche die Reinigung der Kanalisationen ermöglichen. Zu diesem Zweck wird die aufgeschraubte Kappe 24 entfernt, die Mutter 22 gelockert

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und die Stange 21 hochgeschraubt, wodurch die Kapsel 19 von dem Sitz 10 und von der Schulter 15 abgehoben wird.

Die Aufgabe der Rückschlagklappe 17 i-'t es, sich unter Gegendruck gegen die Öffnungen der Durchlässe 16 anzulegen und dadurch jeden Abfluß zu blockieren, wobei die Klappe 17 eine konische Form annimmt, sobald die Ausbeute ein gewisses Ausmaß erreicht und damit einen freien Durchgang des Kondensats in Richtung auf die Kammer 26 gestattet.

Das Gehäuse 18kann von beliebiger Form sein, vorzugsweise jedoch diejenige eines Rotationskörpers haben.

/ Ansprüche 609843/0 3 17

Claims

22.März 1976 y* Soc. Industrielle des

Da/-mr- Charmilles - Ref. 3643

Patent- bzw. Schutzansprüche

1.JAbleiter zum Beseitigen von Kondensationsprodukten mit -- einem Austrittsventi}. das von einem festen Sitz und einer verformbaren metallischen Membran gebildet ist, die gegen diesen Sitz anlegbar und von der einen Seite her durch den Druck des Arbeitsmediums beaufschlagbar ist und von der anderen Seite her durch ein Steuermedium, das aus V/asser besteht, welches sich unter Vakuum in einem durch die Membran verschlossenen Gehäuse befindet, um das herum das Arbeitsmedium zirkuliert,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (10) ringförmig und koaxial zu dem Gehäuse (18) und zu einem Abflußkanal (27) für das Kondensat liegt und, in der Schließstellung des Ableiters, eine dem Abflußkanal vorgeschaltete zylindrische Kammer (26)von größerem Durchmesser als dieser Kanal von einer Ringkammer (25) "trennt, die koaxial zum Ableiter und zum Körper (11) des Sitzes (10) vorgesehen ist und über Durchlässe (16) mit der Kammer (7) in Verbindung steht, in welcher das Ventil des Ableiters angeordnet ist.

2. Ableiter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) und seine Membran (19) sich unter Zwischenschaltung der letzteren,, in der Schließstellung des Ableiters _s gegen den ringförmigen Sitz (10) und gegen eine im Körper (11) des Sitzes (10) ausgebildete periphere Schulter (15) abstützt, wobei die Einheit Gehäuse/Membran, bzw« die Kapsel/ lösbar am Körper (11) des Sitzes ange-

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-ο"

und
bracht ist /wobei eine von der Außenseite des Ableiters her zugängliche Einrichtung (21 - 24) eine axiale Verlagerung dieser Einheit ermöglicht, wodurch Zwischenräume für eine Spülung der Kanalisation herstellbar sinö.

Ableiter nach'Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (25) eine Rückschlagklappe (17) aufweist, mittels derer die Durchlässe (16) zur Verbindung mit der Kammer (7), in der das Ventil angeordnet ist, verschließbar sind, wobei die Rückschlagklappe (17) aus einer ringförmigen Scheibe aus biegsamem Metall besteht, die an ihrem äußeren oder an ihjrem inneren Umfang im Körper (11) des Sitzes gehalten ist und gegen die Öffnung der Durchlässe (16) anliegt.

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