DE3210317C2

DE3210317C2 - Bimetallgesteuerter Kondensatableiter

Info

Publication number: DE3210317C2
Application number: DE3210317A
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 De GmbH; Gestra Kondensatableiter & Co Kg 2800 Bremen GmbH
Current assignee: Gestra AG
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1984-01-12
Also published as: GB8303528D0; GB2117108A; NL8300737A; MX155727A; GB2117108B; IT8347933A0; BR8301368A; JPH0310839B2; DE3210317A1; IT1221483B; CA1188598A; US4586653A; BE896208A; JPS58170998A; FR2523689B1; FR2523689A1

Abstract

Kondensatableiter mit einem Ventilsitz (4), einem vordruckseitigen Verschlußteil (5) und mindestens einer vordruckseitigen Bimetall-Schnappscheibe (6, 14). Das Verschlußteil (5) ist an der Bimetall-Schnappscheibe (6) axial relativbeweglich gelagert. Der Ventilsitz (4) befindet sich in dem Hubberreich (a ↓4-a ↓8) der Bimetall-Schnappscheibe (6, 14), in dem deren Kraft während des Schließ-Schnapphubes in Schließrichtung weist. Ein stets abrupter Auf- und Abbau der Dichtkraft am Verschlußteil (5) wird erzielt und dadurch Schmutzablagerungen und Erosion an der Absperrstelle (4, 5) vermieden.

Description

- das Verschlußteil (5) an der Bimetall-Schnappscheibe (6) axial beweglich gelagert ist und einen öffnungsmiinehmer (7) für den Angriff der Bimetall-Schnappscheibe (6) trägt und

- der Ventilsitz (4) innerhalb des gemeinsamen Hubabschnittes (a> - ,·;„) des öffnungs- und des Schließ-Schnappbubes Oh-Ht,, ih-ä\) der Bimetall-Schnappscheibe (6) und dort in dem

. .'; Bereich fa - an) angeordnet ist, ^!n dem die Kraft

_, ' ·" der Bimetall-Schnappscheibe (6) während des Schließ-Schnapphubes in Schließrichtung weist.

2. Kondensatableiter nach Anspruch 1, dadurch , !gekennzeichnet, daß uer Relalivhub (10) der

iBimctall-Schnappschcibe (6) gegenüber dem Ver-, jlschlußteil (5) in Schließrichtung durch einen * Anschlag (8) am Verschlußteil (5) begrenzt ist.

3. Kondensatableiter nach Anspruch 2, dadurch ■!gekennzeichnet, daß der durch den öffnungsmitneh-

' mer (7) und den Anschlag (8) begrenzte maximale : - jRelalivhub (10) zwischen der Bimetall-Schnapp-7>cheibe (6) und dem Verschlußteil (5) größer ist als der Abstand (a*-a») zwischen der Hubposilion der

'j. „>■ iBimetall-Schnappscheibe (6), in der beim Zuschnap- p pen das Verschlußteil (5) auf dem Ventilsitz (4) zur ,; Auflage kommt, und der Hubposition, aus der die J Bimetall-Schnappscheibe (6) aufschnappt.

'·;- 4. Kondensatableiter nach einem oder mehreren

der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet ■durch eine Feder (13), die sich mil ihrem einen Ende an einem Widerlager (12) abstützt und mit ihrem anderen Ende auf die Bimetall-Schnappscheibe (6) einwirkt.

5. Kondensatableiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (12) axial-verstellbar ist.

6. Kondensatableiter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (13) eine jFedersteifigkeit besitzt, die kleiner ist als die Federsteifigkeit, welche die Bimetall-Schnappscheibe (6) im Hubbereich zwischen dem Kraftmaximum und dem Kraftminimum aufweist.

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

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

— eine der Bimetall-Schnappscheiben (14) zentral am Widerlager (15) gehalten ist, während die andere zentral das Verschlußteil (6) trägt, und

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

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Kondensatableiter der im Oberbegriff des Anspruches 1 spezifi/ierien Art.

Solche Kondensatableiter bei denen die öffnungs- und Schließieniperatur nicht mit dem Druck zur Saudampfkurvc parallel gleitet, finden vornehmlich dort Anwendung, wo es nicht auf ver/.ögerungsfreies Ableiten ankommt und der Wärmeinhalt des Kondensates evtl. noch genutzt werden soll. Die Bimetall-Schnappscheibe bewirkt bekanntlich ein Auf- und Zuschnellen des Verschlußteiles. Bei bekannten Kondensaiableitern dieses Types (US-PS 16 81 911) zeigte sich allerdings, daß bei Abkühlung der Bimetali-Schnappscheibe vor einem Aufschnellen des Verschlußteiles in eine Weitofffen-Stellung zunächst stets ein langsamer, stetiger Abbau der Dichtkraft erfolgt, mit der das Verschlußteil auf den Ventilsitz gepreßi wird. Ersi danach kann bei weiterer Temperalurabsenkung die Bimetall-Schnappscheibe das Verschlußteil in eine Weitoffen-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 Schließkräften einstellen. Ein Aufschnellen des Verschlußteiles tritt dann überhaupt nicht ein. In dieser Situation - ohne hinreichende Dichtkraft - schließt der Kondensatableiter nicht mehr zuverlässig. Schmutzabiagerungen und Erosion an der Absperrsttile sind die nachteilige Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensatableiter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Verschlußlei! jeweils in eine Schließsituation mit einer für ein zuverlässiges Schließen hinreichenden Dichtkraft zuschnellt und noch aus einer hinreichenden Dichtkraft heraus stets in eine Weitoffen-Stellung aufschnellt

Durch die im Anspruch 1 angegebenen Erfindungsmerkmale wird diese Aufgabe gelöst.
Noch vor Beendigung des Schließ-Schnapphubes der Bimetall-Schnappscheibe kommt im erfindungsgemäßen Ableiter das Verschlußteil auf dem Ventilsitz zur Auflage. Die Bimetall-Schnappscheibe führt anschließend den Rest ihres Schließ-Schnapphubes als Relativhub gegenüber dem Verschlußteil aus. In der Schließstellung wird das Verschlußteil durch den Vordruck mit entsprechender Dichtkrafi auf den Ventilsitz gepreßt. Bei sinkender Temperatur führt die Bimetall-Schnappscheibe zunächst sohleichend einen Teil des Relativhubes aus, um daraufhin in die Schnappsituation zu kommen. Schnappend durchläuft die Bimetall Schnappscheibe dann den restlichen Rclativhub, um schließlich aus der Beschleunigung heraus unter momentanem Abbau der Dichtkraft das Verschlußteil über den "Öffnungsmitnehmer in eine Weitoffen-Stellung aufzuschnellen. Der Kondensatableiter öffnet mithin aus der vollen auf das Verschlußteil wirkenden Dichtkraft heraus. Leckagen sind dadurch zuverlässig verhindert.

Eine bei Schließtemperatur auf das in Schließstellung

befindliche Verschlußteil zusätzlich einwirkende Dichtkraft kann mit den Merkmalen des Anspruches 2 erzielt werden. Auch in diesem Fall wird das Verschlußteil stets 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 Birneiali-Schnappscheibe beim Aufschnappen zu erzielen.

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Mit den Merkmalen der Ansprüche 4~fa können schließlich die öffnungs· und .Schließtemperaturen verschöbet) werden, ohne dal5 sich die prinzipielle F'inktion des Kondensatableiter ändert.

Durch die Hintereinanderschaltung zweier Bimetall-Schnappscheiben, wit· der Anspruch 7 sie angibt. läßt sich auch mit Bimetall-Schnappscheiben geringeren Hubes ein großer Verschlußteühub verwirklichen. Stan nur eines einzigen Paares gekoppelte! Bimetall-Schnappscheiben können im Bedarfsfall auch mehrere Paare hintereinandergeschaltet werden. Das eine Endpaar tragt dabei das VerschlulSieil. während das andere Endpaar am ortsfesten Widerlager gehalten wird.

In der Zeichnung siiid Ausführungsbeispiele des '⁵ erfindungsgeinäßen Kondensaiableiiers durgestellt. Es /eigl

Fig. I ausschniiiYM'isc einen ersten Kondensat.jblei terniit einer ßimeiall-Schnappseheibc.
, I i g. 2 ein Öffnungs- undSchließkraftdiagramm,
' Fig.3 ausschnittweise einen zweiten, einsicllbaren _μ Kondensatableiter und

F i g. 4 ausschnittweise einen dritten Kondensatableiter mit zwei Bimetall-Schnappscheiben.

In F i g. I trägt die zwischen dem Vordruckraum 1 und dem Niederdruckraum 2 angeordnete Trennwand 3 eines nicht dargestellten Ableitergehäuses einen Ventilsitz 4. Mit diesem wirkt ein im Vordruckraum 1 befindliches Verschlußteil 5 zusammen. Letzteres ist axial-relaiivbewcglich zentral an einer Bimetall-Schnappscheibe θ gelagert und besitzt einen öffnungsmiinehmer 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 Widerlager 9 ortsfest gehalten.

Fließt abzuleitendes Kondensat durch den Kondensatableiter, so ist bei niedrigen Temperaturen die vom Druck auf das Verschlußteil 5 im Schlielisinn ausgeübte Kraft geringer als die dann im Öffnungssinn wirksame Kraft der Bimetafi-Schnappschcibe 6. Das Verschlußteil 5 befindet sich in Offensteliung. Wenn die Temperatur im Kondensatableiter steigt, bewegt sich die Bimeiall-Schnappscheibe 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 BimiMail-Schnappscheibe 6 durch und setzt das Versrhiußteil 5 währenddessen auf dem Ventilsitz 4 ab. Die Bimetall-Schnappscheibe 6 führt danach den Rest ihrer Schnappbewegung als. Rel?.iivhub 10 gegenüber dem Verschlußteil 5 aus, um schließlich auf dem Anschlag 8 zur Auflage zu kommen und das Verschlußteil 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 nachfolgenden Aufschnappbewegung kommt die Bimetall-Schnappscheibe 6 an dem Öffnungsmitnehmer 7 zur Anlage und hebt das Verschlußteil 5 schlagartig vom Ventilsitz 4 ab und in eine Weitoffen-Stellung an.

Die Öffnungs- und Schließverhältnisse sind zur Verdeutlichung im Diagramm. Fig. 2, dargestellt. Auf der Ordinate sind die Kraft Ki, der Bimetall-Schnappscheibe 6 und die Kraft K₁/. die aus dem an dem Verschlußteil 5 wirkenden Voi- und Niederdruck resultiert, aufgetragen. Auf der Abszisse sind die Hübe H des Verschlußteiles 5 sowie der Bimetall-Schnapp-

³⁰

³⁵

⁶⁰

⁶⁵ scheibt 6 aufgetragen. Der Nullpunkt des Koordinaten systems wurde für den offenen, luilftefreien Kondensatableiter bei Raumtemperatur gewählt.

Denkt man sich die Bimetall-Sehnuppseheibe 6 im kalten Zustand bei konstanter Temperatur /ι zentral im Schließsinn belastet, so nimmt die von der Bimetall· Schnappscheibe 6 in Öffnungsrichtung erzeugte Kraft /(/,zunächst mit wachsendem Schließhub stetig zu. Nach Erreichen einer bestimmten Scheibenform bzw. Durchlaulen eines bestimmten Teilhubes kippt dam - analog dem Verhalten von Tellerfedern mit gioßem Verhältnis von Pragehöhe zu Tellerdicke - das Spannungsgleichgewicht in der Bimetall Schnappscheibe 6 um. Die Kraft Κ/, nimmt daraufhin bei weiterem Schließhub wieder ab. um schließlich ab einer weiteren, durch die Scheiben geometrie definierten Hubposition wieder anzusteigen. Die Krafikcnnlinien für gegebene, jeweils konstanic Temperaturen weisen demnach einen Z-förmigen Verlauf auf. mit einem Kraftmaximum nach kleinerem Teilhub und einem Kraftminimum nach größerem Hub. :pie Kraft K/, liegt lediglich bei höheren Temperaturen insgesamt niedriger.

Die in Schließrichtung am Verschlußteil 5 wirkende Kraft Kd ist für einen gegebenen Vordruck über den Hub nahezu konstant.

Bei konstantem Druck und steigender Temperatur durchläuft das Verschlußteil 5 aus der Offensiellung. unter Bildung stabilen Gleichgewichtes zwischen den Kräften Ki, und Ku, die den Schnittpunkten ai, a> zugeordneten Teilschließhübe. Bei der Schließlemperalur I₁ tritt im Punkt n_s Tangentenlage des Maximums der Kraft Kb der Bimetall-Schnappscheibe 6 mit der Kraft K.i ein. Aufgrund des nachfolgenden Abfalls der Kraft Ki, ist in Schließrichlung kein Gleichgewicht mehr möglich. Die Bimetall-Schnappscheibe 6 schnappt daher durch. Während de·, Schließ-Schnapphubes kreuzt die Kraftlinie im Punkt ;i\ die Nullachsc. so daß sich die Wirkrithtung der Kraft Ki, vom Öffnungssinii zum Sdiiießsinn umkehrt. Erst nach noch weiterem Schließ-Schnapphub setzt die Bimetall-Schnappscheibe 6 das Verschlußteil 6 im Punkt a« auf dem Ventilsitz 4 ab. Die Strecke u-, — ίΐι im Diagramm stellt die dabei schlagartig auf das Verschiußteil 5 zur Wirkung köpfende Dichtkraft dar. Nach dem Absetzen des Verschiuiiteiles 5 führt die Bimelall-Schnappscheibe 6 ihre restliche Schnappbewegung als Relativhub 10 gegenüber dem jetzt ruhenden Verschlußteil 5 durch, bis sie nach Durchschreiten des Krafiminimunis auf dem Anschlag 8 zur Auflage kommt. Die der Strecke Hb-Hj entsprechende Kraft wirkt dann als zusätzliche Dichtkraft auf das Verschlußteil 5 ein.

Bei sinkender Temperatur entfällt zunächst die Zusatzdichtkraft a_h — :ih Anschließend bewegt sich die Bimetall-Schnappscheibe 6 innerhalb der axialen Lose zwischen ihr und dem Öffnungsmilnehmer 7 in Öffnungsrichtung. Das Verschlußteil 5 ruht währenddessen noch milder Dichtkraft,-;-, — a* auf dem Ventilsitz 4. Mit Erreichen der Öffnungstemperatur h gelangt die Bimetall-Schnappscheibe 6 in die Hubposition .-/< und es tritt Tangentenlage des Krafiminimunis mit der Nullachse ein. Bei weiterem Öffnungshub bzw. bei Unterschreitung der Temperatur I₂ erfolgt ein Anstieg der Kraft Ki* so daß die Bimelall-Schnappscheibe 6 in ÖffiiLingsrichtung durchschnappt. Während des Öffnungs-Schnapphubes kommt nach dem Durchlaufen der Lose zwischen dem Öffnungsmitnehmer 7 und der Bimetall-Schnappscheibe 6 letztere am Öffntingsmitnehmcr 7 zum Angriff und hebt das Verschlußteil 5

unter ruckartigem Abbau der Dichtkraft vom Ventilsitz 4 ab und nimmt es in die Offenslellung nach a% mit. Der Ventilsitz 4 ist zu diesem Zweck in einem solchen Abstand vor dem Kraftminimum ng angeordnet, daß die bis zum Angriff der Bimetall-Schnappscheibe 6 an dem Öffnungsmitnehmer 7 in Öffnungsrichtung freiwerdende Energie ausreicht, das Verschlußteil 5 in die Offenstellung mitzunehmen.

Das Verschlußteil 5 wird aus der Dichtkraft heraus abrupt angehoben.

Indem der Anschlag 8 hinter dem Kraftminimum ίι» liegt, ist die Lose, d.h. der maximale Relativhub 10 zwischen der Bimetall-Schnappscheibe 6 und dem Verschlußteil 5 größer als der Abstand zwischen der Hubposition a_s »Schließstellung« und der Hubposition a« »Kraftminimum«. Auf diese Weise kann die Hubposition a» und damit der Ventilsitz 4 nahe an das Kraftminimum gelegt werden, so daß ein besonder;· großer Teil des Schnapphubes der Bimetall-Schnappscheibe 6 als Öffnungs- und Schnapphub für das Verschlußteil 5 zur Verfugung steht.

In F i g. 3 ist das Widerlager 9 mit einem Stützbügel 1 1 versehen, der zentral eine Widerlagerschraube 12 trägt.

Daran stützt sich eine Feder 13 mit ihrem einen Ende ab. während sie mit ihrem anderen Ende im Schließsinn auf die Bimeiail-Schnappscheibe 6 einwirkt.
Durch die Überlagerung der Kraft der Feder 13 mit der Kraft der Bimeiail-Schnappscheibe 6 wird das Kräftekennfeld der Bimetall-Schnappscheibe 6 verzerrt. Auf diese Weise kann die Öffnungs- und Schlicßtcmpcratur des Kondensatableiter* dem jeweiligen Einsiii/fiill angepaßt werden. Die zu Fig.2 beschriebenen Funktionsabläufe ändern sich dabei nicht.

Die Ausführung nach Fig.4 besitzt zwei Bimctall-Schnappschciben 6, 14, die einander mit ihrer Seite geringerer thermischer Ausdehnung zugewandt sind. Die Bimelall-Schnappsche'ibe 6 trägt zentral und axial beweglich das Verschlußteil 5, während die andere Bimetall-Schnappscheibe 14 zentral an einem bügelför-

• migen Widerlager 15 ortsfest gehalten ist. Mit ihrem Außenrand sind beide Bimetari-Schnappscheiben 6, 14 mit axialem Abstand zueinander in einem gemeinsamen, hubbeweglichen Kopplungsglied 16 gelagert.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform entspricht der zu F i g. I beschriebenen. Es addieren sich lediglich die Hübe beider Bimetall-Schnappscheiben 6,14.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kondensatableiter mil einem Ventilsitz, einem damit zusammenwirkenden, vordruckseiligen Verschliißtcil und mindestens einer vordrucksdiig angeordneten Bimetall-Schnappscheibe, die sich einerseits an einem Widerlager abstützt, sowie andererseits das Verschlußteil trägt und bei Temperaturerhöhung zum Ventilsitz hin bewegt, d a durch gekennzeichnet, daß