DE3313888C2

DE3313888C2 - Kondensatableiter mit Bimetall-Schnappelementen

Info

Publication number: DE3313888C2
Application number: DE3313888A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 2805 Stuhr Föller
Original assignee: Gestra Kondensatableiter & Co Kg 2800 Bremen De GmbH; Gestra Kondensatableiter & Co Kg 2800 Bremen GmbH
Current assignee: Gestra GmbH
Priority date: 1983-04-16
Filing date: 1983-04-16
Publication date: 1985-02-21
Also published as: IN160779B; FR2544461B1; CA1227102A; FR2544461A1; ZA842828B; GB8408973D0; FI74793B; BE899412A; FI841450A0; AU2661884A; NL192629C; IT8448049A1; AT385105B; GB2138123B; US4561588A; CH663996A5; PL148041B1; DD231105A1; GB2138123A; FI841450A

Abstract

Kondensatableiter mit einem niederdruckseitig angeordneten Verschlußteil (7), das mit einem Ventilsitz (10) zusammenwirkt und von einer im Hochdruckraum des Kondensatableiters angeordneten, aus Bimetall-Schnappelementen (4, 5, 6) bestehenden Steuereinheit über einen Schaft (8) betätigt wird. Die Bimetall-Schnappelemente (4, 5, 6) stützen sich mit ihrem einen Ende an ortsfesten (11; 16, 17) und mit ihrem anderen Ende an am Schaft (8) angebrachten Widerlagern (12; 20, 21) direkt oder über Stege (18, 19) ab. Die Widerlager (11, 12; 16, 17, 20, 21) sind so angeordnet, daß das Verschlußteil (7) innerhalb des Schnapphubes der einzelnen Bimetall-Schnappelemente (4, 5, 6) an dem Ventilsitz (10) zur Anlage kommt. Der Kondensatableiter ist in einem weiten Druckbereich einsetzbar, ohne daß in den Bimetall-Schnappelementen (4, 5, 6) unzulässig hohe Spannungen auftreten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensatableiter wie er im Oberbegriff des Hauptanspruehes spezifiziert angegeben ist.

Bei Kondensatableitern wird zur Vermeidung von Erosionen am Verschluß'.eil sowie zur Herabsetzung der Schmutzanfälligkeit angestrebt, sie nach Einleitung des Öffnungsvorganges möglichst weit öffnen und nach Ableitung des Kondensats wieder gänzlich schließen zu lassen. Um möglichst wenige Typen bevorraten zu müssen, ist es wünschenswert, die Funktion innerhalb eines großen Druckbercichcs aufrechtz.ucrhallcn.

Bekannt ist ein Kondensatableiter (DE-OS 29 48 686), bei dem Bimetall-Schnappelemente Verwendung finden. Bei diesem Kondensatableiter springt nach Erreichen bestimmter Temperaturen das VcrschliiUtci! in die Schließstellung hinein und nach bestimmten Abkühliingen aus der Schließstellung heraus. Die ßiniciall-Sehnappelemenie sind so angeordnet, daß sicn ihre Ausbiegungen addieren, während sie alle einheitlich dem gleichen Kraftfluß unterworfen sind. Bei niedrigeren Temperaluren und Drücken übernehmen die schwächer bemessenen Elemente den Schnappvorgang: bei höherem Druck die stärker bemessenen. Letztere unterbinden dann gleichzeitig den Schnappvorgang der schwächer bemessenen. Dies hat zur Folge, daß die schwäeheren Bimeiall-Schnappciemente bei hohen Temperaturen und Drücken extrem hohen Spannungen ausgesetzt sind, so daß der Druckbereieh. auf den das Prinzip anwendbar ist, begrenzt bleibt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kondensatableiter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Verschlußleil ohne vorhergehendes Schleichen schlagartig weit öffnet und nach Ableitung des Kondensats schlagariig wieder ganz schließt und der in einem großen Druckbereieh einsetzbar ist, ohne daß die Bimetall-Schnappelemente unzulässig hohen Spannungen ausgesetzt sind.

Durch die im Anspruch 1 angegebenen Erfindungsmerkmale wird dieses Ziel erreicht.

Die Kräfte der einzelnen Bimciall-Schnappelemente kommen addierend auf das Verschlußleil zur Einwirkung, sobs!d jeweils ihre SchnapplempcraUiren überschritten sind. Da jedoch die Bimctall-Schnappclcmcnlc hinsichtlich des Kraflflusscs von ihrem ortsfesten Widerlager zum Widerlager am Belätigungsschaft des Verschlußteilcs voneinander unabhängig sind, stehen die schwächeren Bimetall-Schnappelemente nicht unter der Einwirkung der hohen Kräfte der stärkeren Bimetall-Sehnappclemcnlc. Der Kondensatableiter kann daher in einem weilen Druckbereieh eingesetzt werden, ohne daß unzulässig hohe Spannungen in den ßirnclnll-Schnappelemcnlen auftreten. Hierbei erfolgt ein schlagartiges weites Öffnen des Verschlußteilcs ohne vorhergehende Schicichbewegung und auch ein schlagartiges vollständiges Schließen.

Die Unteransprüche geben besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.

Werden gemäß Anspruch 2 zum einen die Minima und zum anderen die Maxima der F'ederkraftisothermen zur Deckung gebracht, so wird bei der Kraftaddition der für den Schruippvorgang verantwortliche Unterschied zwischen Maximum und Minimum am ausgeprägtesten.

Der Anspruch 3 ermöglicht es. die Form bzw. Geometrie der verschiedenen Bimetall-Selinappclcmcnle möglichst gleich bzw. in einem günstigen konstruktiven Rahmen zu hallen.

Die Anordnung nach Anspruch 4 gestaltet schließlich, die einzelnen Bimetall-Sehnappelemenle individuell über die ihnen zugeordneten Widerlager einzujuslieren. Mit dieser Anordnung können an die Herslcllungspräzision der Bimetall-Schnappelemenle geringere Forderungen gestellt werden, da z. B. etwas von der Auslegung abweichende .Schnapphubbereiche durch relative Einjustierung der Widerlager wieder kompensiert wer den können.

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

Fig. I eine erste Ausführung der Steuereinheit des Kondcnsatableilers in Offenstellung,

F i g. 2 die Steuereinheit aus F i g. I in Schließstellung bei niedrigem Betriebsdruck,

Fi g.3 die Steuereinheit aus Fig. I in Schließstellung bei hohem Betriebsdruck,

!■'ig.4 ein Diagramm mit Bimetall FeilcrkrniiisollkT

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men, die über den Verschlußteilhub aufgetragen sind,

F i g. 5 ein Diagramm mit einer Sattdampfkurvc sowie den Schiieß- und öffnungsiemperaturen,

F i g. b eine zweite Ausführung der Steuereinheit des Kondensatableiter in Offensiellung und

I·' i g. 7 die Steuereinheit aus F i g. C· in Schließstellung bei niedrigem Betriebsdruck.

Kinc Trennwand 1 /wischen der Vor- und der Niederdruckseite eines nicht dargestellten Kondensalabk itergchäuses weist eine Durchlaßbohrung 2 für das abzuleitcnde Kondensat auf und trägt eine Steuereinheit. Diese umfaßt einen Sitzkörper 3, drei vordruckseitig angeordnete, scheibenförmige, zentral gelochte Bimetall-Schnappelemente 4,5,6 sowie ein niederdruckseitig angeordnetes Verschlußleil 7 mit einem Betätigungsschaft 8. Der Sitzkörper 3 weist einen zentralen Durchlaß 9 und einen Ventilsitz 10 auf, mit dem das Verschlußteil 7 zusammenwirkt.

In den Fig. 1 bis 3 weist der Sitzkörper 3 ein ortsfestes Widerlager ti auf, auf dem die Bimeiall-Schnapp-'!elemente 4, 5, 6 mit ihrem Außenrand aufliegen, wahrend sie mit ihrem Innenrand an einem Widerlager 12 des Beiätigungsschaftes 8 angreifen.

Im kalten Zustand sind alle drei Bimetall-Sehnappelcmcnie 4, 5, 6 zum Ventilsitz hin konvex durchgcwölbi (Fig. 1). Das Verschlußteil 7 gibt den Durchlaß 9 frei und Kondensat kann abfließen. Bei steigender Temperatur bewegen sich die Bimetall-Schnappelemente 4, 5, 6. zunächst schleichend in Schließrichtiing bis ihre jeweilige Schnapptemperatur erreicht ist, um dann di.rchzuspringen.

Die Bimetall-Schnappelemente 4, 5, 6 weisen zueinander unterschiedliche Schnapptemperaturen auf. Die daraus resultierenden öffnungs- und Schließvorgänge sind im Diagramm F i g. 4 dargestellt. Auf der Abszisse J5 sind die Hübe H der Bimetall-Schnappelemente 4, 5, 6 sowie des Verschlußtciles 7 aufgetragen. Der Koordinaten-Nullpunkt entspricht der Schließstellung. Auf der Ordinate sind die Kräfte aufgetragen, wobei mil K 4 die bei beispielhaften Temperaturen 11 bis J 3 von dem Bimelall-Schnappelemeni 4 auf das Verschlußteil 7 ausübbaren Federkräfte bezeichnet sind, während K 5 die entsprechenden Federkräfte des Bimetall-Schnappclcmenies 5 kennzeichnen. Die im Diagramm für K 4 und K 5 eingezeichneten Kurven bilden Fcderkraflisoiher- 4^r> men. Die Federkräfte K 4 und K 5 wirken in Schließriehtung. solange die Federkraflisolhermen auf der positiven Ordinate liegen. Sie wirken theoretisch in Öffnungsrichtung, wenn sie auf der negativen Ordinate sind. Da die Bimetall-Schnappelemente 4, 5, 6 nur einseitig an den Widerlagern 11, 12 anliegen, sind jedoch diese negativen Kräfte nicht auf das Verschlußteil 7 übertragbar Mit Kö ist die vom Druckgefälle am Verschlußieil 7 bestimmte und aul letzteres in Öffnungsrichtung erwirkende Kraft bezeichnet. Sie ist im we- scntlichen hubunubhängig.

Die Position bzw. der Hub des Verschlußleiles 7 ist vom Gleichgewicht zwischen der Öffnungsdruckkraft Kö und den Federkräften K 4, K 5, Kb der Bimetall-Schnappelemente 4, 5, 6 bzw. deren Summen bestimmt wi und kann nur im Schnittpunkt der Kraftlinien für die herrschenden Temperaturen und Drücke liegen.

Steigt demnach bei Öffnungskräftcn bis Kö 1 die Temperatur von /1 nach i2, so bewegt das Bimctall-Schnappclcmcnt 4 das Verschlußleil 7 schleichend aus t>5 der Offcnstcllung (rechts iir. Diagramm) bis zur Hubposilion A, um es danach aus dieser Lage sprungartig in die Schließstellung zu bringen. Die Bimclall-Sehnappelemenie 5,6 verbleiben währenddessen in einer /um Ven tilsilz 10 hin konvex durchgewölbten Form (F i g. 2). Die den verschiedenen Schließ-Schnapptemperaturen zugeordneten Kräfte /C 4 bilden sich auf der durch die Minima der Federkraftisothermen gehenden Senkrechten a ab. Diese Zuordnung führt im Diagramm F i g. 5 zu einer ersten Geraden 13.

Bei höheren Temperaturen als I 2. z. b. bei 13, ist auch das Bimetall-Schnappelement 5 in der Lage, über den gesamten Hubbereich positive, d. h. in Schließrichtung wirkende Kräfte aufzubringen. Die Federkraftisothermen der Bimeiall-Schnappelemente 4 und 5 addieren sich demnach zur Resultierenden »K4 + 5, i3«. Steigt bei höheren Öffnungsdruckkräften als Kö 1, beispielsweise bei der Kraft Ko 2. die Temperatur bis i3, so bewegen folglich die Bimetall-Schnappelemente 4 und 5 gemeinsam das Verschlußteil 7 aus der Offenstellung schleichend bis /ur Position A, um es danach zusammen schnappend in die Schließstellung zu bringen. Hierbei verbleibt das Bimetall-Schnappelement 6 in seiner zum Ventilsitz 10 hin konvex durchgewölbten Form. Auf der Senkrechten durch A addieren sich demnach die Kräfte der Bimetall-Sehnappclemenic 4 und 5, so daß bei gleichem Ji die Kraftdifferenz zunimmt. Im Diagramm F i g. 5 entsteht eine zweite Gerade 14 mit größerer Steigung. Das sinngemäß Gleiche wiederholt sich, wenn auch das Bimetall-Schnappelement 6 wirksam wird (Fig.3), wodurch eine dritte noch steilere Gerade 15 des in F i g. 5 dargestellten Polygonzuges entsteht.

Aus dem Diagramm F i g. 4 geht hervor, daß der Öffnungsvorgang eine Umkehrung des Schließvorganges darstellt. Wenn die Maxima der Federkraftisothermen der Schließstellung entsprechen oder jenseits von ihr. z. B. auf der Senkrechten durch B liegen, wird der Kondensatableiter, z. B. bei der Kraft Kö 1, aus der Schließstellung »zu« bis Punkt Csprungartig öffnen, sobald die Temperatur des Bimeiall-Schnappelenientes 4 von ;2 auf 11 gefallen ist. Im Diagramm F i g. 5 ergibt sich deshalb für das öffnen ein zweiter Polygonzug 13', 14', 15', der lediglich in der Temperatur etwas niedriger liegt. Die in F i g. 5 eingezeichnete Kurve SD gibt für verschiedene Drücke die jeweilige Sattdampftemperatur an. bei welcher der Kondensatableiter jeweils spätestens geschlossen sein muß.

Das Diagramm F i g. 5 zeigt, daß die angestrebte Wirkung über einen großen Druckbereich erreicht wird. Dies ist deshalb möglich, weil die einzelnen Bimetall-Schnappelemente 4, 5, 6 hinsichtlich des Kraftflusses vom ortsfesten Widerlager 11 zum Widerlager 12 am Betätigungsschaft 8 voneinander unabhängig sind. Dadurch stehen die schwächeren Bimetall-Schnappelemente 4,5 nicht unter der Einwirkung der hohen Federkräfte der stärkeren Bimetall-Schnappelemente 5,6 und sind deshalb keinen unzulässig hohen Spannungen ausgesetzt.

In der Ausführungsform nach den F i g. 6 und 7 trägt der Sitzkörper 3 zwei zentrale, ortsfeste Widerlager 16,

17. Auf jedem von ihnen stützt sich ein Bimetall-Schnappelcment 4, 5 mit seinem Innenrand ab. An den Außenrändern der beiden Bimetall-Schnappelemente 4, 5 greifen drucksteife schüsseiförmige Zwischenglieder

18, 19 an, die mit ihrem Innenrand auf zwei auf dem Bc'ätigungssehaft 8 angeordnete Widerlager 20,21 einwirken. Diese sind zur Einstellung des Kondensatableiter;; axial verstellbar ausgebildet.

Bei steigender Temperatur bewegen sich, wie bereits zu den F i g. 1 bis 3 beschrieben, die Bimetall-Schnappelemente 4, 5 aus der Offenstellung anfänglich schlei-

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chend in Schließrichtung. Bei Erreichen seiner zugehörigen Schnapptemperatur schnappt das Bimelall-Schnappelement 4 durch und hebt über das Zwischenglied 19 und das Widerlager 21 das Verschlußlcil 7 an seinem Betätigungsschaft 8 in die Schließstellung an. Das Bimetall-Schnappelement 5 verbleibt währenddessen in seiner zum Ventilsitz 10 hin konkav durchgewölbten Form, so daß beim Schließhub des Verschlußteiles 7 das Widerlager 20 von dem Zwischenglied 18 abhebt (F i g. 7). Bei höheren Öffnungskräften des Verschliißtei- in les 7, d. h. bei höheren Drücken und entsprechend höheren Temperaturen, schnappen beide Bimetall-Schnappelemente 4 und 5 durch und bringen die Zwischenglieder 18,19 an den Widerlagern 20,21 zum Angriff, so daß dann addierend deren beider Schließkräftc auf das Verschlußteii 7 einwirken. Damit gilt das zuvor bezüglich der Anpassung des Polygonzuges von Schnappgeraden ' |

13,14 der Bimetall-Schnappelemente 4,5 an die Dampf- '

Spannungskurve SD Gesagte.

20 Liste der Bezugszeichen

1	Trennwand
2	Durchlaßbohrung
3	Silzkörper
4,5,6	Bimetall-Schnappelemcnte
7	Verschlußteil
8	Betätigungsschaft
9	Durchlaß
10	Ventilsitz
11,12	Widerlager
13,14,15	Gerade
13 ,14', 15'	Gerade
16,17	Widerlager
18,19	Zwischenglieder
20,21	Widerlager
A	Federkraftisothermen-Minima
B	Federkraftisothermen-Maxima
C	Schnappunkt
H	Hub
K4.K5.K6	Federkräfte
Kö\,Kö2	Öffnungskräftc
SD	Dampfspannungskurve
l \. t2.fi	Temperaturen
	Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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bO

Claims

Patentansprüche:

1. Kondensatableiter mit einem niederdruckseitig angeordneten Verschlußteil, das mit einem Ventilsitz. ■> zusammenwirkt und einen Belätigungsschaft trägt, sowie einer thermischen Steuereinheil, die mindestens zwei Bimetall-Schnappelemente mit zueinander unterschiedlichen Schnappiempcraturcn aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes m der Bimetall-Schnappelemenle (4, 5, 6) der thermischen Steuereinheit an seinem einen Ende ortsfest gelagei t ist, jedes der Bimetall-Schnappciemente (4, 5,6) der thermischen Steuereinheit mit seinem anderen Ende direkt oder über drucksteife Zwischenglieder (18, IS) auf ein Widerlager Π2; 20,21) am Betätigungsschaft (8) so einwirkt, daß in einem ersten Teilbereich des gesamten Arbeitsbereiches des Kondensatabieiters das Bimetali-Schnappelement (4) mit niedrigerer Schnapptemperatur eine Schließkraft auf das Verschlußteil (7) ausübt, während in anderen Teilbereichen zusätzlich zu dem Bimetall-Schnappelement (4) niedrigerer Schnapptemperatur das Bimetall-Schnappelement bzw. die Bimetall-Schnappelemente (5,6) mit höherer Schnapptemperalur eine additive Schließkraft bzw. additive Schließkräftc auf das Verschlußteil (7) ausübt bzw. ausüben, und daß die Widerlager (11, 12; 16, 17, 20, 21) so angeordnet sind, daß das Verschlußteil (7) innerhalb des Schnapphubes eines jeden der Binietall-Schnappelc- jo mente (4, 5, 6) spätestens in den Maxima (B) der Federkraftisothermen der ßimetall-Sehnappclcmente (4,5,6) an dem Ventilsit/ (10) zur Anlage kommt.

2. Kondensatableiter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Maxima und Minima der r> Federkraftisothermcn der einzelnen Bimetall-Schnappelernente (4, 5, 6) in bezug auf die Schließstellung des Verschlußteiles (7) bei gle-chen Hüben (A. B) liegen.

3. Kondensatableiter nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Bimetall-Schnappelemente (4, 5, 6) aus Bimetallen unterschiedlicher spezifisch-thermischer Ausbiegung bestehen.

4. Kondensatableiter nach einem oder mehreren 4¹) der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager (20, 21) auf dem Belätigungsschaft (8) verstellbar angeordnet sind.