DE3535165C2 - Kondenstopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondenstopf mit einem Ge­ häuse, einer Schwankungsdruckkammer, inneren und äußeren, durch eine Ringnut getrennten Ventilsitzringen in der Schwankungsdruckkammer, einem innerhalb des inneren Ven­ tilsitzrings mündenden Einlaß, einem von der Ringnut ab­ gehenden Auslaß, einem in der Schwankungsdruckkammer an­ geordneten, beide Ventilsitzringe abdichtend überdecken­ den Ventilteller und einem den Ventilteller bei niedriger Temperatur öffnenden und bei hoher Temperatur schließen­ den Bimetallelement.

Ein solcher Kondenstopf umfaßt ein scheibenförmiges Ven­ til, dessen Teller sich in Richtung auf einen Ventilsitz oder von diesem weg bewegen kann, während der Ventilsitz von einem Innensitzring und einem Außensitzring bestimmt wird, sowie eine Schwankungsdruckkammer hinter dem Ven­ tilteller. Die Stellung des Ventiltellers wird durch Druckschwankung in der Schwankungsdruckkammer geregelt und erlaubt einen automatischen Abfluß des Kondenswas­ sers.

Die Luft, die in der Schwankungsdruckkammer verbleibt, hemmt jedoch das Öffnen des Tellers zu Beginn der Wirkung des Topfes, sogar dann, wenn kaltes Kondensat oder Luft in den Topf strömt. Wenn Luft während des Betriebs des Kondenstopfes in die Schwankungsdruckkammer strömt, wird der Ventilteller sofort in die Schließstellung gebracht, und auch wenn Dampf in die Kammer gelangt. Luft wird jedoch nicht, sondern nur Dampf kondensiert. Wenn der Kondenstopf einmal geschlossen ist, wird dieser sich nicht mehr öffnen, sogar wenn sich Kondensat darin befin­ det. Dieser Nachteil ist als Luftblockierung bekannt.

Ein Bimetallelement, welches das Problem der Luftblockie­ rung beseitigt, ist in dem japanischen Gebrauchsmuster 45-27190/1970 beschrieben.

Das Bimetallelement besteht aus einem gebogenen Streifen, der in einer Ringnut zwischen dem inneren und dem äußeren Sitzring angeordnet ist, wobei ein Ende darin befestigt ist. Der Bimetallstreifen besitzt ein freies Ende, das sich bei einem Temperaturabfall infolge Schrumpfens durchbiegt und so den Ventilteller von dem Ventilsitz wegdrückt, um Luft aus der Schwankungsdruckkammer strömen zu lassen und so das Problem der Luftblockierung zu lö­ sen.

Der bekannte Kondenstopf ist dennoch von dem Problem der Luftblockierung nicht ganz frei. Der Bimetallstreifen ist nicht stark genug, um den Ventilteller in der Offenstel­ lung zu halten, wenn die Temperatur verhältnismäßig nied­ rig ist. Der Bimetallstreifen wird stärker, wenn seine Dicke vergrößert wird, aber die Dicke ist durch die Breite der Ringnut beschränkt. Ein Bimetallstreifen größerer Dicke ist jedoch gegen Wärme weniger empfind­ lich, wodurch unerwünscht hohe innere Spannungen entste­ hen, die dessen Lebensdauer verkürzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondens­ topf mit einem Bimetallelement zu schaffen, das zur Auf­ nahme in die Schwankungsdruckkammer klein genug und doch ausreichend stark ist, um den Ventilteller unter allen Umständen zu öffnen und eine Luftblockierung zu vermei­ den. Dabei soll das Bimetallelement eine ausreichend lange Lebensdauer aufweisen.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einem Kon­ denstopf der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, daß sich erfindungsgemäß in der Ringnut etwa diametral gegen­ über dem Auslaß eine Vertiefung befindet, in der eine doppelt gewendelte zylindrische Bimetall-Schraubenfeder angeordnet ist, deren Bewegungsrichtung im wesentlichen rechtwinklig zum Ventilteller verläuft.

Der Kondenstopf gemäß der Erfindung besitzt folgende Vor­ teile:

Da das Bimetallelement aus einem spiralförmig gewundenen Streifen besteht, kann eine große Bimetallmenge zu einem Element verhältnismäßig kleinen Umfangs eingesetzt wer­ den, das sich leicht in der Ringnut montieren läßt. Ob­ wohl es klein ist, läßt sich das Element in starkem Maße deformieren und übt eine große Kraft aus, weil es aus ei­ ner großen Bimetallmenge besteht.

Es ist bekannt, daß sich ein Bimetallring dadurch her­ stellen läßt, daß ein Streifen zylindrisch gebogen und um eine konische Außenfläche eines äußeren Sitzringes ange­ ordnet wird. Der Bimetallring schiebt sich bei niedriger Temperatur über die konische Fläche des äußeren Sitzrin­ ges nach oben, um das Scheibenventil zu öffnen und Luft abzuführen. Der Bimetallring kann jedoch den Teller nur um ein kleines Stück anheben, und der Topf braucht an­ fänglich viel Zeit zum Abführen von kaltem Kondenswasser und Luft.

Das erfindungsgemäße Bimetallelement ist doppelt gewendelt und öffnet das Scheibenventil beträchtlich. Der Kondens­ topf gemäß der Erfindung führt daher kaltes Kondenswasser und Luft schnell ab und nimmt in kurzer Zeit wieder seine normale Stellung ein.

Weil ein Bimetallring, der sich über die konische Fläche verschiebt, den Teller nur ein kleines Stück anhebt, ist es unmöglich, die notwendige Luftmenge abzuführen, es sei denn, daß der Winkel der konischen Fläche, der Radius des Bimetallringes und die Tiefe der Nut, in der sich der Me­ tallring befindet, sehr genau bemessen sind. Die erfin­ dungsgemäße Bimetall-Schraubenfeder öffnet das Ventil weit, und es gibt auch keine nennenswerte Temperatur­ schwankung, bei der das Ventil sich öffnet, sogar wenn die Abmessungen nicht genau sind. Der Topf gemäß der Er­ findung läßt sich daher preisgünstig herstellen.

Zwar ist aus der DDR-Patentschrift 116 917 ein Kondens­ topf mit einer Bimetall-Schraubenfeder bekannt, die je­ doch konzentrisch zu einem Ventilteller angeordnet ist und nicht nur eine axiale Verlängerung, sondern auch ein Aufdrehen der Windungen bei Temperaturveränderungen mit sich bringt, das gegenüber der axialen Längenveränderung bei weitem überwiegt.

Des weiteren ist in der US-Patentschrift 2 121 259 eine doppelt gewendelte zylindrische Bimetall-Schraubenfeder beschrieben, die sich bereits bei geringen Temperaturun­ terschieden schnell und über ein großes Stück verlängern oder verkürzen soll. Diese doppelt gewendelte zylindri­ sche Bimetall-Schraubenfeder weist jedoch verhältnismäßig große Abmessungen auf und soll in ein Thermostatventil eingesetzt werden, dessen Einstellung sich mittels eines Handrades verändern lassen soll.

Aus Platzgründen lassen sich diese Bimetall-Schraubenfe­ dern in einem Kondenstopf der eingangs erwähnten Art nicht ohne weiteres unterbringen; sie würden, wenn sie in einer Ringnut unterhalb des Ventiltellers angeordnet wä­ ren, durch das Eigengewicht des Ventiltellers und die Saugwirkung der durchströmenden Luft eingedrückt werden, so daß ein mit einer solchen Bimetall-Schraubenfeder ver­ sehener Kondenstopf das Problem der Luftblockierung nicht lösen würde.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren er­ läutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt des Kondenstopfes

Fig. 2 die Vorderansicht eines Zwischenproduktes beim Winden des Bimetallstreifens und

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht des dop­ pelt spiralig gewendelten Bimetallelements gemäß Fig. 1.

Der Kondenstopf besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Einlaß 2 und einem Auslaß 3, die im wesentlichen koaxial verlaufen, sowie einer Aussparung 5, in der ein Ventil­ sitz 4 montiert ist. Der Einlaß 2 steht mit dem mittleren Teil der Aussparung 5 in Verbindung, während sich ein Schirm 6 zwischen dem Einlaß 2 und der Aussparung 5 be­ findet. Der Auslaß 3 ist mit dem Umfangsteil der Ausspa­ rung 5 direkt verbunden.

Zwei ringförmige Packungen sind zwischen dem Ventilsitz 4 und dem Boden der Aussparung 5 angebracht. Ein Innendeckel 7 ist mit Schrauben­ gewinde an einem der Aussparung 5 begrenzenden zylindrischen Vorsprung befestigt, wodurch der Ventilsitz 4 mit dem Körper verbunden ist. Eine ringförmige Packung befindet sich zwischen dem Ventilsitz 4 und dem Innendeckel 7. Zwischen dem Ventilsitz 4 und dem Innendeckel 7 ist eine Schwankungsdruckkammer 8 gebildet.

Der Ventilsitz 4 hat einen Einlaß 9, der sich durch die Mitte erstreckt und mit dem Einlaß 2 des Gehäuses 1 verbunden ist. Der Ventilsitz 4 hat weiter eine Ringnut 10, welche den Einlaß 9 umgibt, und einen Auslaß 11, der mit der Ringnut 10 verbunden ist, und mit dem Auslaß 3 des Gehäuses 1 in Verbindung steht. Der Einlaß 9 und die Ringnut 10 begrenzen zwischen ihnen einen inneren Sitzring 12 und ein äußerer Sitzring 13 umgibt die Ringnut 10. Ein Ventilteller 14 befindet sich in der Schwankungsdruckkammer 8. Dieser ist in keinerlei Weise befestigt, sondern ruht auf dem von den inneren und äußeren Sitzringen 12 und 13 begrenzten Ventilsitz und kann sich von diesem ab bewegen. Ein Außendeckel 15 umgibt den Innendeckel 7 und ist mit Schraubengewinde auf dem die Aussparung 5 begrenzenden zylindrischen Vorsprung befestigt. Eine ringförmige Packung befindet sich zwischen dem Gehäuse 1 und dem Außendeckel 15. Zwischen dem Innendeckel 7 und dem Außendeckel 15 ist eine wärmeisolierende Kammer vorgesehen. Der zylindrische Vorsprung des Gehäuses 1 hat einen Durchgang 16, durch den das Gehäuse 1 in der Nähe des Einlasses 2 mit der wärmeisolierenden Kammer 17 verbunden wird.

Der Ventilsitz 4 hat einen Hohlraum 18, der gebildet ist durch das stellenweise Vertiefen der Ringnut 10 in einem Teil an der gegenüber dem Auslaß 11 liegenden Seite des Einlasses 9. Ein doppelt wendelförmig gewundenes Bimetall 19 befindet sich in dem Hohlraum 18. Das Bimetall 19 umfaßt einen Spiralstreifen, wie in Fig. 2 wiedergegeben und ist gewunden wie in Fig. 3 ersichtlich.

Der oben beschriebene Kondenstopf funktioniert wie folgt.

Am Anfang der Wirkung, wenn die Temperatur niedrig ist, befindet sich das Bimetall 19 in einem ausgedehnten Zustand, wobei das Oberende des Bimetalls über den Ventilsitz 4 hinausragt, wodurch der Teller 14 in seiner geöffneten Stellung steht und von dem Ventilsitz 4 abgehoben ist, wie in Fig. 1 gezeigt wird. Eine große Menge kaltes Kondenswasser und Luft strömen durch die Einlässe 2 und 9 in den Kondenstopf und schnell nach außen über die Ringnut 10 und die Auslässe 11 und 3. Wenn heißes Kondenswasser in den Topf strömt, wird das Bimetall 19 erhitzt und zieht sich zusammen in die Ringnut 10, wodurch der Teller 14 auf dem Ventil­ sitz 4 zu ruhen kommt. Der Kondenstopf wird nun weiter Kondenswasser abführen, während Dampf entsprechend dem allgemein bekannten Arbeitsprinzip festge­ halten wird. Wenn Luft in die Schwankungsdruckkammer 8 strömt, wird der Teller 14 in die Sehließlage gedrückt, aber wenn die Temperatur des Fluidums in der Kammer 8 unter ein bestimmtes Niveau sinkt, wird das Bi­ metall 19 sich ausdehnen und drückt den Teller 14 auf, wobei der Nachteil einer Luftblockierung beseitigt wird.

Das Bimetall 19 befindet sich in der Ringnut 10 exzentrisch in bezug auf den Teller 14. Durch diese Aufstellung wird eine größere Kraft entwickelt, damit vermieden wird, daß die Luft den Teller blockiert entsprechend dem Prinzip eines Hebels.

Claims (1)

1. Kondenstopf mit einem Gehäuse, einer Schwankungs­ druckkammer, inneren und äußeren, durch eine Ringnut getrennten Ventilsitzringen in der Schwankungsdruck­ kammer, einem innerhalb des inneren Ventilsitzrings mündenden Einlaß, einem von der Ringnut abgehenden Auslaß, einem in der Schwankungsdruckkammer angeord­ neten, beide Ventilsitzringe abdichtend überdeckenden Ventilteller und einem den Ventilteller bei niedriger Temperatur öffnenden und bei hoher Temperatur schlie­ ßenden Bimetallelement, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Ringnut (10) etwa diametral gegenüber dem Auslaß (11, 3) eine Vertiefung (18) befindet, in der eine doppelt gewendelte zylindrische Bimetall-Schrau­ benfeder (19) angeordnet ist, deren Bewegungsrichtung im wesentlichen rechtwinklig zum Ventilteller (14) verläuft.