DE3210317A1

DE3210317A1 - Bimetallgesteuerter kondensatableiter

Info

Publication number: DE3210317A1
Application number: DE19823210317
Authority: DE
Inventors: Theodor Dipl.-Ing. 2800 Bremen Fleßner; Werner Dipl.-Ing. 2805 Stuhr Föller; Josef Lingnau
Original assignee: Gestra Kondensatableiter & Co Kg 2800 Bremen GmbH; GESTRA KONDENSATABLEITER GmbH and Co KG
Current assignee: Gestra AG
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1983-09-29
Also published as: FR2523689B1; GB8303528D0; MX155727A; DE3210317C2; JPH0310839B2; JPS58170998A; FR2523689A1; BE896208A; IT1221483B; CA1188598A; US4586653A; GB2117108A; NL8300737A; GB2117108B; IT8347933A0; BR8301368A

Description

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mbH & Cd. HommanditgesellBchaft

- 3 -Beschreibung

Bei der Erfindung uiird ausgegangen van einem Kondensatableiter der im Oberbegriff des Anspruches 1 spezifizierten Art.

Solche Kondensatableiter, bei denen die öffnungs- und SchliBßtemperatur nicht mit dem Druck zur Sattdampfkurve parallel gleitet, finden vornehmlich dort Anwendung, ωσ es nicht auf verzögerungsfreiea Ableiten ankommt und der USrmeinhalt des Kondensates evtl. noch genutzt werden soll. Die Bimetall-Schnappscheibe bewirkt bekanntlich ein Auf- und Zuschnellen des Verschlußteiles. Bei bekannten Kondensatableitern dieses Types (US-PS 16 81 911) zeigte Bich allerdings, daß bei Abkühlung der Bimetall-Schnappscheibe vor einem Aufschnellen des VerschluBteiles in eine Ueitoffen-Stellung zunächst stets ein langsamer, stetiger Abbau der Dichtkraft erfolgt, mit der das VerBchlußteil auf den Ventilsitz gepreßt wird. Erst danach kann bei weiterer Temperaturabsenkung die Bimetall-Schnappscheibe das Verschlußteil in eine Lüeitoffen-Stellung schnellen. Bei entsprechenden Betriebsbedingungen kann sich jedoch bereits während des Abbaues der Dichtkraft ein Gleichgewicht zwischen anfallendem und abgeleitetem Kondensat und somit zwischen öffnungs- und SchlieBkräften einstellen. Ein Auf- .

2Q schnellen des Verschlußteiles tritt dann Oberhaupt nicht ein.

In dieser Situation - ohne hinreichende Dichtkraft - schließt der Kondensatableiter nicht mehr zuverlässig. Schmutzablagerungen und Erosion an der Absperrstelle sind die nachteilige Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensat-

ableiter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Verschlußteil jeweils in eine Schließsituation mit einer für ein zuverlässiges Schließen hinreichenden Dichtkraft zuschnellt und noch aus einer hinreichenden Dichtkraft heraus stets in eine Uleitoffen-Stellung aufschnellt.

Durch die im Anspruch 1 angegebenen Erfindungsmerkmale

wird diese Aufgabe gelöst.

Noch vor Beendigung des Schließ-Schnapphubes der Bimetall-Schnappscheibe kommt im erfindungsgemgBen Ableiter das Verschluß-

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teil auf dem Ventilsitz zur Auflage. Die Bimetall-Schnappscheibe führt anschließend den Rest ihres Schließ-Schnapphubes als Relativhub gegenüber dem V/erachluBteil aus. In der Schließstellung uiird das VerschluBteil durch den Vordruck mit entsprechender Dichtkraft auf den Ventilsitz gepreßt. Bei sinkender Temperatur führt die Bimetall-Schnappscheibe zunächst schleichend einen Teil des Relativhubes aus, um daraufhin in die Schnappsituation zu kommen. Schnappend durchläuft die Bimetall-Schnappscheibe dann den restlichen Relativhub, um schließlich aus der Beschleunigung heraus unter momentanem Abbau der Dichtkraft das V/erschlußteil über den Öffnungsmitnehmer in eine Ueitoffen-Stellung aufzuschnellen. Der Kondensatableiter öffnet mithin aus der vollen auf das VerschluBteil wirkenden Dichtkraft heraus. Leckagen sind dadurch zuverlässig verhindert.

Eine bei SchlieBtemperatur auf das in Schließstellung be

findliche l/erechluBteil zusätzlich einuiirkende Dichtkraft kann mit den Merkmalen des Anspruches 2 erzielt werden. Auch in diesem Fall wird das Verschlußteil Btets abrupt aus der vollen vom Vordruck erzeugten Dichtkraft heraus geöffnet.

Der Anspruch 3 bietet die Möglichkeit, sowohl eine große

Schließkraft der Bimetall-Schnappscheibe nach dem Zuschnappen als auch eine sehr hohe Öffnungsenergie der Bimetall-Schnappscheibe beim Aufschnappen zu erzielen.

Mit den Merkmalen der Ansprüche h - 6 können schließlich

die öffnungs- und Schließtemperaturen verschoben werden, ohne daß sich die prinzipielle Funktion dea Kondensatabieiters ändert.

Durch die Hintereinanderschaltung zweier Bimatall-Schnappscheiben, wie der Anspruch 7 sie angibt, läßt sich auch mit Bimetall-Schnappscheiben geringeren Hubes ein großer Verschlußteil- hub verwirklichen. Statt nur eines einzigen Paares gekoppelter Bimetall-Schnappscheiben können im Bedarfsfall auch mehrere Paare hintereinandergeschaltet werden. Das eine Endpaar trägt dabei das Verschlußteil, während das andere Endpaar am ortsfesten Widerlager gehalten wird.

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen KondensatableiterB dargestellt. Es zeigt

Flg. 1 ausschnittweise einen ersten Kondensatableiter

mit einer Bimetall-SchnappBcheibe, Fig. 2 ein öffnunge- und SchliBBkraftdiagramm,

Fig. 3 ausschnittweise einen zuieiten, einstellbaren

Kondensatableiter und Fig. it auBSchnittuieise einen dritten Kondensatableiter

mit zwei Bimetall-Schnappscheiben.

In Fig. 1 trägt die zwischen dem Vordruckraum 1 und dem

Niederdruckraum 2 angeordnete Trennwand 3 eines nicht dargestellten Ableitergehäuses einen Ventilsitz U. Mit diesem uirkt ein im V/ordruckraum 1 befindliches Verschlußteil 5 zusammen. Letzteres ist axial—relativbeweglich zentral an einer Bimetall-Schnappscheibe 6 gelagert und besitzt einen öffnungemitnehmer 7 sowie einen Anschlag 8. Die Bimetall-Schnappscheibe 6, deren Seite mit dem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem Ventilsitz zugewandt ist, wird an ihrem Außenrand in einem Uliderlager 9 ortsfest gehalten.

Fließt abzuleitendes Kondensat durch den Kondensatablei

ter, so ist bei niedrigen Temperaturen die vom Druck auf das Verschlußteil 5 im Schließsinn ausgeübte Kraft geringer als die dann im Öffnungssinn wirksame Kraft der Bimetall-Schnappscheibe 6. Das VBrschlußteil 5 befindet sich in Offenstellung. Wenn die Temperatür im Kondensatableiter steigt, bewegt sich die Bimetall-Schnapp scheibe 6 und mit ihr das Verschlußteil 5 in Schließrichtung. Nach Durchlaufen eines Schleichhubes und Erreichen einer bestimmten Scheibenform, d. h. bei einer bestimmten Temperatur schnappt die Bimetall-Schnappscheibe 6 durch und setzt das Verschlußteil 5 währenddessen auf dem Ventilsitz k ab. Die Bimetall-Schnappscheibe 6 führt danach den Rest ihrer Schnappbewegung als Relativhub 10 gegenüber dem Verschlußteil 5 aus, um schließlich auf dem Anschlag 8 zur Auflage zu kommen und das VerschluBteil 5 zusätzlich zum herrschenden Druck im Schließsinn zu belasten. Bei fallender Temperatur führt die Bimetall-Schnappscheibe 6 gegenüber dem Verschlußteil 5 zunächst einen Relativ-Schleichhub aus. Während der

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nachfolgenden AufBchnappbewegung kommt die Bimetall-Schnappacheibe 6 an dem Öffnungsmitnehmer 7 zur Anlage und hebt das V/erschlußteil 5 schlagartig vom Ventilsitz k ab und in eine Ueitoffen-Stellung en.

Die öffnungs- und SchlieBverhältnisse 9ind zur Verdeutlichung im Diagramm, Fig. 2, dargestellt. Auf der Ordinate sind die Kraft K. der Bimetall-Schnappscheibe 6 und die Kraft K ., die aus dem an dem VerschluBteil 5 wirkenden Vor- und Niederdruck resultiert, aufgetragen. Auf der Abszisse sind die Hübe H des V/erschluBteiles 5 souiie der Bimetall-Schnappscheibe 6 aufgetragen. Der Nullpunkt des Koordinatensystems wurde für den offenen, kräftefreien Kondensatableiter bei Raumtemperatur gewählt.

Denkt man sich die Bimetall-Schnappscheibe 6 im kalten Zustand bei konstanter Temperatur t. zentral im SchlieBsinn belastet, so nimmt die von der Bimetall-Schnappscheibe 6 in Öffnungsrichtung erzeugte Kraft K. zunächst mit wachsendem SchlieB-hub stetig zu. Nach Erreichen einer bestimmten Scheibenform bzw. Durchlaufen eines bestimmten Teilhubes kippt dann - analog dem Verhalten von Tellerfedern mit großem Verhältnis von Prägehöhe zu Tellerdicke - das Spannungsgleichgewicht in der Bimetall-Schnappscheibe 6 um. Die Kraft K. nimmt daraufhin bei weiterem SchlieBhub wieder ab, um schließlich ab einer weiteren, durch die Scheibengeometrie definierten Hubposition wieder anzusteigen. Die Kraftkennlinien für gegebene , jeweils konstante Temperaturen weisen demnach einen z-förmigen Verlauf auf, mit einem Kraftmaximum nach kleinerem Teilhub und einem Kraftminimum nach größerem Hub. Die Kraft K_fa liegt lediglich bei höheren Temperaturen insgesamt niedriger.

Die in SchlieBrichtung am VerschluBteil 5 wirkende Kraft K . ist für einen gegebenen Vordruck über den Hub nahezu konstant.

Bei konstantem Druck und steigender Temperatur durchläuft das VerschluBteil 5 aus der Offenstellung unter Bildung stabilen Gleichgewichtes zwischen den Kräften K. und K ,, die den Schnittpunkten a , a„ zugeordneten TeilschlieBhübe. Bei der

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SchlieBtemperatur t, tritt im Punkt a, Tangentenlage des Maximums der Kraft K. der Bimetall-SchnBppscheibe 6 mit der Kraft K . Bin. Aufgrund des nachfolgenden Abfalls der Kraft K. ist in Schließrichtung kein Gleichgewicht mehr möglich. Die Bimetall-Schnappscheibe 6 schnappt daher durch. Während des Schließ-Schnapphut kreuzt die Kraftlinie im Punkt a, die Nullachse, so daß sich die Wirkrichtung der Kraft K. vom öffnungasinn zum Schließsinn umkehrt. Erst nach noch weiterem Schließ-Schnapphub setzt die Bimetall-Schnappscheibe 6 das Verschlußteil 6 im Punkt a_s auf dem Ventilsitz k ab. Die Strecke a,- - a_gim Diagramm stellt die dabei schlagartig auf das Verschlußteil 5 zur Wirkung kommende Dichtkraft dar. Nach dem Absetzen des Verschlußteiles 5 führt die Bimetall-Schnappscheibe G ihre restliche Schnappbewegung als Relativhub 10 gegenüber dem jetzt ruhenden Verschlußteil 5 durch, bis sie nach Durchschreiten des Kraftminimums auf dem Anschlag B zur Auflage kommt. Die der Strecke a_c - B_n entsprechende Kraft wirkt dann als zusätzliche Dichtkraft auf das Uerschlußteil 5 ein.

Bei sinkender Temperatur entfällt zunächst die Zusatzdichtkraft a- - a„. Anschließend bewegt sich die Bimetall-Schnapp-Bcheibe 6 innerhalb der axialen Lose zwischen ihr und dem Öffnungsmitnehmar 7 in Öffnungsrichtung. Das Verschlußteil 5 ruht währenddessen noch mit der Dichtkraft a₅ - su auf dem Ventilsitz k. Mit Erreichen der Öffnungstemperatur t- gelangt die Bimetall-Schnappscheibe 6 in die Hubposition a_fi und es tritt Tangentenlage des Kraftminimums mit der Nullachse ein. Bei weiterem Öffnungshub bzw. bei Unterachreitung der Temperatur t„ erfolgt ein Anstieg der Kraft K. , so daß die Bimetall-Schnappscheibe 6 in Öffnungsrichtung durchschnappt. Während des Öffnungs-Schnapphubes kommt nach dem Durchlaufen der Lose zwischen dem öffnungsmitnehmer 7 und der Bimetall-Schnappscheibe 6 letztere am Öffnungsmitnehmer 7 zum Angriff und hebt das Verschlußteil 5 unter ruckartigem Abbau der Dichtkraft vom Ventilsitz U ab und nimmt es in die Offenstellung nach a„ mit. Der Ventilsitz k ist zu diesem Zweck in einem solchen Abstand vor dem Kraftminimum a„ angeordnet, daß die bis zum Angriff der Bimetall-Schnappscheibe 6 an dem Öff-

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nungsmitnehmer 7 in Öffnungsrichtung freiwerdende Energie ausreicht, das Verschlußteil 5 in die Offenstellung mitzunehmen.

Das Verschlußteil 5 uiird aus der Dichtkraft heraus abrupt angehoben.

Indem der Anschlag 8 hinter dem Kraftminimum a_fl liegt,

ist die Lose, d. h. der maximale Relativhub 10 zwischen der Bimetall-Schnappscheibe 6 und dem VerschluBteil 5 größer als der Abstand zwischen der Hubposition a "Schließstellung" und der Hubposition a_fl "Kraftminimum". Auf diese lileise kann die Hubposition a_Q und damit der Ventilsitz k nahe an das Kraftminimum gelegt werden, so daß ein besonders großer Teil des Schnapphubes der Bimetall-Schnappscheibe 6 als Üffnungs- und Schnapphub für das Verschlußteil 5 zur Verfugung steht.

In Fig. 3 ist das Widerlager 9 mit einem Stützbügel 11 versehen, der zentral eine biiderlagerschraube 12 trägt. Daran stützt sich eine Feder 13 mit ihrem einen Ende ab, während sie mit ihrem anderen Ende im Schließsinn auf die Bimetall-Schnappscheibe 6 einwirkt.

Durch die überlagerung der Kraft der Feder 13 mit der

Kraft der Bimetall-Schnappscheibe 6 wird das KrMftekennfeld der Bimetall-Schnappscheibe 6 verzerrt. Auf diese Weise kann die üffnungs- und Schließtemperatur des Kondensatabieiters dem jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden. Die zu Fig. 2 beschriebenen Funktionsabläufe ändern sich dabei nicht.

Die Ausführung nach Fig. k besitzt zwei BiitiBtall-Schnapp-

scheiben 6, 1*t, die einander mit ihrer Seite geringerer thermischer Ausdehnung zugewandt sind. Die Bimetall-Schnappscheibe 6 trägt zentral und axial beweglich das VerschluBteil 5, während die andere Bimetall-Schnappscheibe 1<* zentral an einem bUgelförmigen Widerlager 15 ortsfest gehalten iet. Mit ihrem Außen rand sind beide Bimetall-Schnappscheiben 6, 1^ mit axialem Abstand zueinander in einem gemeinsamen, hubbeweglichen Kopplungsglied 16 gelagert.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform entspricht der

_zu Fig. 1 beschriebenen. Es addieren sich lediglich die Hübe beider Bimetall-Schnappscheiben 6, 14.

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- 9 Liste der Bezugszeichen

1	v/ordruckraum
2	Niederdruckraum
3	Trennwand
if	Ventilsitz
5	UerschluBteil
6	Bimetall-Schnappscheibe
7	Öffnungsmitnehmer
a	Anschlag
9	Widerlager
1G	Relativhub
11	Stützbügel
12	bliderlagerschraube
13	Feder
11*	Bimetall-Schnappscheibe
15	Widerlager
16	Kopplungsglied

Claims

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Bimetallgesteuerter Kondensatableiter Patentansprüche

(G)

1.).)Kondensatableiter mit einem Ventilsitz, einem damit zusammenwirkenden, vordruckseitigen Verschlußteil und mindestens einer vordruckseitig angeordneten Bimetall-Schnappscheibe, die sich einerseits an einem Widerlager abstützt, sowie andererseits das Uerschlußteil trMgt und bei Temperaturerhöhung zum Ventilsitz hin bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß - das Verschlußteil (5) an der Bimetall-Schnappacheibe (6) axial beweglich gelagert ist und einen öffnungsmitnehmer (7) für den Angriff der Bimetall-Schnappscheibe (6) trägt und - der Ventilsitz (.k) innerhalb des gemeinsamen Hubabschnittes (a-, - Bq) des öffnungs- und des Schließ-Schnapphubes (a, - B,, a_fl - a.) der Bimetall-Schnappscheibs (6) und dort in dem Bereich (a, - a_fl) angeordnet ist, in dem die Kraft der Bimetall-Schnappscheibe (6) während des Schließ-Schnapphubes in SchlieB-richtung weist.

2.) Kondensatableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Relativhub (10) der Bimetall-Schnappscheibe (6) gegenüber dem Verschlußteil (5) in Schließrichtung durch einen Anschlag (8) am Verschlußteil (5) begrenzt ist.

3.) Kondensatableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der durch den Öffnungsmitnehmer (7) und den Anschlag (8) begrenzte maximale Relativhub (10) zwischen der Bimetall-Schnappscheibe (6) und dem Verschlußteil (5) größer ist als der Abstand (a_g - a„) zwischen der Hubposition der Bimetall-Schnappscheibe (6), in der beim Zuschnappen das Verschlußteil (5) auf dem Ventilsitz (Ό zur Auflage kommt, und der Hubposition, aus der die Bimetall-Schnappscheibe (6) aufschnappt.

k.) Kondensatableiter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Feder (13), die sich mit ihrem einen Ende an einem Widerlager (12) abstutzt und mit ihrem anderen Ende auf die Bimetall-Schnappscheibe G) einwirkt.

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5.) Kondensatableiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (12) axialverstellbar let.

6.) Kondensatableiter nach Anspruch k oder 5, d a durch gekennzeichnet, daß die Feder (13) eine Federsteifigkeit besitzt, die kleiner ist als die Federsteif igkeit, welche die Bimetall-Schnappscheibe (6) im Hubbereich zwischen dem Kraftmaximum und dem Kraftminimum aufweist.

7.) Kondensatableiter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- zwei Bimetall-Schnappscheiben (6, 14) mit ihrer Seite geringerer thermischer Ausdehnung einander zugewandt angeordnet
sind,

- eine der Bimetall-Schnappscheiben (1*0 zentral am Widerlager (15) gehalten ist, während die andere zentral das Verschlußteil (6) trSgt, und

- beide Bimetall-Schnappscheiben (6, 14) an ihrem Außenrand mit axialem Abstand zueinander in einem gemeinsamen, hubbeweglichen Kopplungsglied (16) gelagert sind.