-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Kondensatableitervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1. Diese Vorrichtung wird zum Ableiten von Kondensat, das in unterschiedlichen
Arten von Dampf verwendenden Geräten
und Dampfleitungen erzeugt wird, eingesetzt, oder zum Zuführen des unter
Druck stehenden Kondensats an einen Boiler oder an ein Gerät, das Abwärme verwertet.
-
Kondensat, das in Dampf verwendenden Geräten kondensiert
wurde, wird normalerweise durch einen Kondensatabscheider abgeleitet.
Wenn das Kondensat jedoch an einen Ort höheren Drucks geleitet werden
soll, wie beispielsweise an einen Boiler oder an ein Gerät, das Abwärme verwertet,
oder in den Fällen,
wo der Sekundärdruck
höher ist
als der Primärdruck,
wie beispielsweise beim Ableiten des Kondensats von einem Vakuum
in die Atmosphäre, kann
das Kondensat nicht mittels eines Kondensatabscheiders abgeleitet
werden.
-
Falls der Sekundärdruck höher als der Primärdruck ist,
wird ein Kondensatableiter (Dampffalle) wie der in der offen gelegten
japanischen Gebrauchsmusterschrift sho-50-147228 beschriebene verwendet.
Diese Vorrichtung weist eine Kondensataufnahmekammer mit einem Kondensateinlass
und einem Kondensatauslass sowie einem Einlass und Auslass für ein Hochdruck-Arbeitsmedium
(Druckgas) auf. In der Kondensataufnahmekammer ist ein offener oder geschlossener
Schwimmer derart angeordnet, dass er mit dem Wasserstand steigt
oder fällt,
und dieser ist mit einem Einlassventil zum Öffnen und Schließen des
Einlasses für
das Hochdruck-Arbeitsmedium und mit einem Auslassventil zum Öffnen und
Schließen des
Flüssigkeitsauslasses
verbunden. Durch das Zusammenwirken mit entsprechenden Rückschlagventilen,
die an den Kondensateinlass- und auslassöffnungen ange ordnet sind, wird
das Kondensat in die Kondensataufnahmekammer eingeleitet nachdem der
Einlass für
das Hochdruck-Arbeitsmedium geschlossen wurde, und der Flüssigkeitsauslass
wird geöffnet,
wenn der Wasserstand in der Kondensataufnahmekammer ein vorbestimmtes
Niveau erreicht hat. Wenn das vorbestimmte Niveau erreicht ist,
wird der Auslass für
das Hochdruck-Arbeitsmedium geschlossen und der Flüssigkeitseinlass
geöffnet,
wodurch das Hochdruck-Arbeitsmedium in die Kondensataufnahmekammer
eingeleitet wird, so dass die Wirkung des steigenden Drucks die
Ableitung des Kondensats aus der geöffneten Auslassöffnung bewirkt.
-
Weiterhin zeigt das US Patent 5,141,450 eine
Vorrichtung, die im Wesentlichen gleich wie die oben beschriebene
Vorrichtung ausgebildet ist.
-
Bei den oben genannten, Dampf verwendenden
Geräten,
beispielsweise einem Wärmetauscher zur
Erwärmung
einer durch Dampf zu erwärmenden Flüssigkeit,
wird die Zufuhr zum Wärmetauscher nach
einer Druckregelung des Dampfes durchgeführt, um die Temperatur der
zu erwärmenden,
von dem Wärmetauscher
gelieferten Flüssigkeit
konstant zu halten, was einen Anstieg des Primärdrucks auf einen höheren Druck
oder einen Abfall auf einen niedrigeren Druck als den Sekundärdruck bewirken kann.
-
Wenn ein Kondensatableiter wie der
in der oben genannten, veröffentlichten
Gebrauchsmusterschrift sho-50-147228 oder dem US Patent 5,141,450
genannte an einem derartigen, Dampf verwendenden Gerät montiert
wird, entsteht ein Problem dadurch, dass wenn der Primärdruck auf
einen Wert steigt, der höher
ist als der Sekundärdruck,
das Rückschlagventil
im Kondensatauslass ständig
offen ist, so dass nicht nur das Kondensat, sondern auch der unter
hohem Druck stehende Dampf hierdurch herausgeleitet wird. Wenn eine
herkömmliche Dampffalle
an einem derartigen, Dampf verwendenden Gerät montiert wird, wird sie daher
nicht verwendbar sein, wenn der Primärdruck niedriger ist als der
Sekundärdruck.
-
Das Dokument GB-A-26407, das den nächstkommenden
Stand der Technik darstellt, offenbart eine Kondensatableitervorrichtung
der eingangs genannten Art. Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf,
dass ein Führungsstück des Ventils
in das Hauptventilteil eingreift und dessen geschlossener Zustand
neigt dazu, nicht nachzugeben, wenn der Primärdruck erheblich höher ist
als der Sekundärdruck,
selbst wenn der Schwimmer anfängt,
in der Kondensataufnahmekammer auf Grund seiner Auftriebskraft in
dem in der Kammer bevorrateten Kondensat zu steigen. Je größer der
Druckunterschied zwischen dem Primärdruck und dem Sekundärdruck wird,
desto mehr nimmt diese Neigung zu. Dementsprechend müssen Glieder,
die dem Hochdruck-Arbeitsmedium zugeordnet sind, bewegt werden,
selbst wenn eine Ableitung des Kondensats ohne das Hochdruck-Arbeitsmedium
durchgeführt
werden könnte,
da der Primärdruck
höher ist
als der Sekundärdruck.
Dies führt
zu einer kürzeren
Lebensdauer der entsprechenden Glieder.
-
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung,
eine Kondensatableitervorrichtung bereit zu stellen, die eine Betätigung der
Ventilanordnung unabhängig
von den jeweiligen Drücken
auf der Primärseite
und auf der Sekundärseite
ermöglicht.
Zur Lösung
dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung
eine Kondensatableitervorrichtung wie im Anspruch 1 beansprucht vorgeschlagen.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden eine obere Fläche des oberen Ventilkörpers und
eine untere Fläche
des unteren Ventilkörpers
von dem Primärdruck
in der Kondensataufnahmekammer beaufschlagt, und eine untere Fläche des
oberen Ventilkörpers
und eine obere Fläche
des unteren Ventilkörpers
werden von einem Sekundärdruck
in der Kondensatauslassöffnung
beaufschlagt. Weiterhin kann die Ventilanordnung Spaltbereiche aufweisen, über die
die Kondensataufnahmekammer und ein geschlossener Raum unter dem
unteren Ventilsitz miteinander kommunizieren, wenn die Ventilkörper auf
ihren Ventilsitzen aufliegen.
-
Im Folgenden wird die Arbeitsweise
der Kondensatableitervorrichtung beschrieben.
-
Wenn der Primärdruck niedriger ist als der Sekundärdruck sind
das Rückschlagventil
in der Kondensatauslassöffnung
und das Einlassventil zum Öffnen
und Schließen
des Einlasses für
das Hochdruck-Arbeitsmedium geschlossen und das Rückschlagventil
in der Kondensateinlassöffnung
und das Auslassventil zum Öffnen
und Schließen
des Auslasses sind geöffnet,
bis der Wasserstand in der Kondensataufnahmekammer einen vorbestimmten Stand
erreicht. Kondensat strömt
dann von der Kondensateinlassöffnung
in die Kondensataufnahmekammer und der Schwimmer steigt zusammen
mit der Zunahme des Wasserstandes. Das Steigen des Schwimmers bewirkt,
dass die Ventilanordnung, die mit dem Schwimmer verbunden ist, die
Kondensatauslassöffnung öffnet, jedoch
hält das
Rückschlagventil
in der Kondensatauslassöffnung
das Ventil geschlossen. Wenn in der Kondensataufnahmekammer ein
vorbestimmter Wasserstand erreicht wird, wird das Einlassventil
geöffnet
und das Auslassventil geschlossen. Das durch den Flüssigkeitseinlass
eingeleitete Hochdruck-Arbeitsmedium bewirkt einen Druckanstieg
in der Kondensataufnahmekammer, wodurch das Rückschlagventil in der Kondensatauslassöffnung geöffnet wird
und das Kondensat durch die Kondensatauslassöffnung abgeleitet wird. Der Schwimmer
sinkt zusammen mit der Abnahme des Wasserstandes auf Grund der Ableitung
des Kondensats und wenn er in eine vorbestimmte Position abgesunken
ist, wird das Einlassventil geschlossen und das Auslassventil geöffnet. Weiterhin
schließt
die Ventilanordnung die Kondensatauslassöffnung und gleichzeitig wird
das Rückschlagventil
in der Kondensatauslassöffnung
geschlossen, um die Ableitung des Kondensats zu beenden. Dieser
Vorgang wiederholt sich periodisch, so dass sich die Bevorratung und
Ableitung des Kondensats entsprechend wiederholt.
-
Wenn der Primärdruck höher ist als der Sekundärdruck werden
die jeweiligen Rückschlagventile
in der Kondensateinlassöffnung
und der Kondensat auslassöffnung
geöffnet.
Der Schwimmer steigt und fällt
zusammen mit dem Wasserstand in der Kondensataufnahmekammer, so
dass die Ventilanordnung die Kondensatauslassöffnung schließt und öffnet, wodurch
das Kondensat durch diese abgeleitet wird.
-
Die oben genannte und weitere Aufgaben und
Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung
anhand des Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt:
-
1 einen
Querschnitt durch eine Kondensatableitervorrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels
der Erfindung, wobei der Funktionszustand dargestellt ist, bei dem
der Primärdruck
niedriger ist als der Sekundärdruck.
-
Die Erfindung wird nun anhand von
Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die die oben genannten technischen
Merkmale zeigt, näher
beschrieben. Eine in 1 dargestellte Kondensatableitervorrichtung
weist einen Grundkörper 1 mit
einem daran mittels nicht dargestellten Schrauben befestigten Deckel 2 auf,
wobei der dadurch erzeugte innere Hohlraum als Kondensataufnahmekammer 3 bezeichnet
wird. Der Grundkörper 1 weist
in seinem oberen Bereich eine Kondensateinlassöffnung 4, die mit
der Kondensataufnahmekammer 3 kommuniziert, und in seinem
unteren Bereich eine Kondensatauslassöffnung 5 auf. Rückschlagventile 6 und 7 sind
jeweils in der Einlassöffnung 4 und
der Auslassöffnung 5 angeordnet.
Der Deckel 2 weist einen Einlass 8 und Auslass 9 für ein Hochdruck-Arbeitsmedium auf.
Der Einlass 8 kommuniziert mit der Kondensataufnahmekammer 3 durch
ein Einlassventil 10 und der Auslass 9 kommuniziert
mit der Kondensataufnahmekammer 3 durch ein Auslassventil 11.
Das Einlassventil 10 besteht aus einem Einlassventilsitz 12 und
einem Einlassventilkörper 13,
der zum Schließen
und Öffnen
des Einlassventils 10 an dem Einlassventilsitz 12 anliegt
oder von diesem abgehoben ist. Das Auslassventil 11 besteht
aus einem Auslassventilsitz 14 und einem Auslassventilkörper 15, der
zum Schließen
und Öffnen
des Auslassventils 11 an dem Auslassventilsitz 14 anliegt oder
von diesem abgehoben ist.
-
Ein geschlossener Schwimmer 21,
der zusammen mit dem Wasserstand steigt und fällt, ist in der Kondensataufnahmekammer 3 angeordnet.
Ein Hebel 22 ist mit seinem einen Ende an dem Schwimmer 21 und
mit seinem anderen Ende mittels eines Stifts 25 an einem
Verbindungsglied 23, das einen kanalartigen Querschnitt
aufweist und sich aufwärts gerichtet
erstreckt, sowie einem sich nach unten erstreckenden Schwimmerschaft 24 befestigt.
-
In dem mittleren Bereich der Vorrichtung
ist das vordere Ende des Hebels 22 mittels eines Stifts 31 drehbar
mit einem Befestigungsglied 30, das an dem Deckel 2 befestigt
ist, verbunden. Der Stift 31 stellt das Schwenkgelenk des
Schwimmers 21 dar. Das Verbindungsglied 23 weist
an seinem oberen Ende eine Durchbrechung 32 (in gestrichelter
Linie dargestellt) auf und ein Stift 34 ist an einem Ventilschaft 33,
der mit einem Auslassventilkörper 15 verbunden
ist, befestigt und beweglich in die Durchbrechung 32 eingesetzt.
-
Die Kondensataufnahmekammer 3 weist
an ihrem unteren Ende eine Öffnung 40 auf,
die mittels eines unteren Deckels 41, der mittels nicht
dargestellter Schrauben befestigt ist, verschlossen ist. Ein oberes
Ventilsitzteil mit einem oberen Ventilsitz 42 an seinem
oberen Ende ist zwischen der Öffnung 40 und dem
unteren Deckel 41 angeordnet und gleichzeitig ist ein unteres
Ventilsitzteil mit einem unteren Ventilsitz 43 an seinem
oberen Ende in das Innere der unteren Partie des oberen Ventilsitzteils
eingeschraubt. Die oberen und unteren Ventilsitzteile sind durch
den unteren Deckel 41 gefangen.
-
In dem Bereich zwischen dem oberen
Ventilsitzorgan und dem unteren Ventilsitzorgan ist ein gestuftes
Ventilschaftrohr 47 angeordnet, das an der unteren Partie
des gestuften Schwimmerschafts 24 befestigt ist, der über den
Hebel 22 mit dem Schwimmer 21 befestigt ist, wobei
das Rohr 47 konzentrisch zum Schwimmerschaft 24 angeordnet
ist. Der Schwimmerschaft 24 erstreckt sich durch das Ventilschaftrohr 47,
wobei ein Spaltraum 49 verbleibt, und weist an seinem unteren
Ende eine Mutter 50 auf, die auf ihn aufgeschraubt ist.
-
Ein oberer Ventilkörper 44,
der an einem oberen Ventilsitz 42 anliegt und von diesem
abhebbar ist, und ein unterer Ventilkörper 45, der an einem unteren
Ventilsitz 43 anliegt und von diesem abhebbar ist, sind
außenseitig
an dem Ventilschaftrohr 47 unter Zwischenschaltung eines
sich zwischen ihnen erstreckenden Verbindungsrohres 46 montiert
und durch eine Mutter 48, die auf das untere Ende des Ventilschaftrohrs 47 aufgeschraubt
ist, befestigt, wobei das obere Ende des oberen Ventilkörpers 44 und das
obere Ende des Ventilschaftrohrs 47 an der Stufe des Ventilschaftrohrs 47 bzw.
der Stufe des Schwimmerschafts 24 anliegen. Der obere Ventilsitz 42,
der obere Ventilkörper 44,
der untere Ventilsitz 43 und der untere Ventilkörper 45 bilden
ein zusammengesetztes Sitzventil.
-
Die oberen und unteren Ventilkörper 44 und 45 weisen
eine Vielzahl von Leitblechen auf, die zur Führung der oberen und unteren
Ventilsitzorgane verwendet werden.
-
Das Ventilschaftrohr 47 weist
in seinem oberen und unteren Bereich Durchtrittsöffnungen 51 und 52 auf,
so dass die Kondensataufnahmekammer 3 und der Raum unter
dem unteren Ventilkörper 45 über den
Spaltraum 49 miteinander kommunizieren. Diese Konstruktion
reduziert den Einfluss durch Druckdifferenzen auf die Vorgänge des Öffnens und Schließens des
Ventils.
-
Falls der Primärdruck an dem Rückschlagventil 6,
das in der Kondensateinlassöffnung 4 angeordnet
ist, geringer ist als der Sekundärdruck
an dem Rückschlagventil 7,
das in der Kondensatauslassöffnung 5 angeordnet
ist, wird das Rückschlagventil
in der Einlassöffnung 4 geöffnet und
ermöglicht
dem Kondensat das Einströmen
in die Kondensataufnahmekammer 3. Zu diesem Zeitpunkt befindet
sich der Schwimmer 21 in seiner niedrigsten Stel lung, das Einlassventil 10 ist
geschlossen und das Auslassventil 11 ist geöffnet, dies
auf Grund der Relativstellung des Verbindungsglieds 23 und
Ventilschafts 33 zueinander, die mit dem Schwimmer 21 über den
Hebel 22 verbunden sind. Weiterhin werden die oberen und unteren
Ventilkörper 44 und 45 in
Anlage zu den oberen und unteren Ventilsitzen 42 und 43 gebracht,
dies auf Grund der Relativstellung des Schwimmerschafts 24,
der mit dem Schwimmer 21 über den Hebel 22 verbunden
ist.
-
Zusammen mit dem Anstieg des Wasserstands
auf Grund des einströmenden
Kondensats steigt auch der Schwimmer 21, was ein Anheben
des Verbindungsglieds 23 und des Schwimmerschafts 24 bewirkt.
Beim Anheben des Schwimmerschafts 24 wird auch das zusammengesetzte
Sitzventil angehoben, was ein gleichzeitiges Abheben des oberen Ventilkörpers 44 und
des unteren Ventilkörpers 45 von
dem oberen Ventilsitz 42 bzw. dem unteren Ventilsitz 43 bewirkt,
so dass das zusammengesetzte Sitzventil geöffnet wird, so dass der Druck
in dem Raum zwischen der Öffnung 40 und
dem unteren Deckel 41 angeglichen wird an den in der Kondensataufnahmekammer 3 herrschenden,
und dementsprechend mit dem Primärdruck
am Rückschlagventil 6. In
diesem Augenblick bleibt das Rückschlagventil 7 in der
Auslassöffnung 5 geschlossen,
da der Sekundärdruck
größer ist
als der Primärdruck.
-
Die Auftriebskraft des Schwimmers 21 wirkt auf
den Ventilschaft 33 von dem Augenblick an, an dem der Schwimmer 21 bis
zu einer vorbestimmten Stellung gestiegen ist und der untere Rand
der Durchbrechung 42 des Verbindungsglieds 23 in
Kontakt mit dem Stift 34 des Ventilschafts 33 gelangt. Wenn
der Wasserstand ansteigt und der Schwimmer 21 eine höhere Position
erreicht, steigt auch der Ventilschaft 33, wodurch der
Ventilkörper 13 von
dem Einlassventilsitz 12 abgehoben wird, so dass das Einlassventil 10 geöffnet wird.
In der Zwischenzeit gelangt der Auslassventilkörper 15 in Anlage
an dem Auslassventilsitz 14, wodurch das Auslassventil 11 geschlossen
wird.
-
Der geöffnete Zustand des Einlassventils 10 und
der geschlossene Zustand des Auslassventils 11 bewirken
ein Einströmen
des Hochdruck-Arbeitsmediums
durch den Flüssigkeitseinlass 8 und
das Einlassventil 10 in die Kondensataufnahmekammer 3, wodurch
der Druck in der Kondensataufnahmekammer 3 ansteigt und
das Rückschlagventil 6 schließt. Wenn
der Druck in der Kondensataufnahmekammer 3 höher wird
als der Sekundärdruck
am Rückschlagventil 7,
wird das Rückschlagventil 7 geöffnet und
ermöglicht
dem Kondensat das Ausströmen
durch die Auslassöffnung 5.
-
Mit einem Absinken des Wasserstands
auf Grund des ausströmenden
Kondensats fällt
auch der Schwimmer 21, wodurch sich das Verbindungsglied 23 und
der Schwimmerschaft 24 durch den Hebel 22 nach
unten in Richtung der Schließstellung
des zusammengesetzten Sitzventils bewegen. Der Ventilschaft 33 bewegt
sich von dem Moment an abwärts, ab
dem der Schwimmer 21 in eine vorbestimmte Stellung abgesunken
ist und der obere Rand der Durchbrechung 32 gerät in Anlage
zu dem Stift 34, so dass das Eigengewicht des Schwimmers 21 auf
den Ventilschaft 33 wirkt. Die Abwärtsbewegung des Ventilschafts 33 bewirkt
ein Schließen
des Einlassventils 10 und ein Öffnen des Auslassventils 11.
Der geschlossene Zustand des Saugventils 10 und der geöffnete Zustand
des Auslassventils 11 bewirken ein allmähliches Abnehmen des Drucks
in der Kondensataufnahmekammer 3, so dass der Ausstoß von Kondensat
unter dem Restdruck erfolgt.
-
Ein weiteres Absinken des Schwimmers 21 bewirkt
ein Anliegen des oberen Ventilkörpers 44 und des
unteren Ventilkörpers 45 mit
dem zugehörigen oberen
Ventilsitz 42 bzw. unteren Ventilsitz 43, wodurch
das zusammengesetzte Sitzventil geschlossen wird, so dass die Auslassöffnung 5 verschlossen wird,
wodurch das Rückschlagventil 7 in
der Auslassöffnung 5 geschlossen
und der Ausstoß von
Kondensat unterbrochen wird. Auf diese Weise wird der oben erwähnte Zyklus
wiederholt.
-
Falls der Primärdruck höher ist als der Sekundärdruck,
können
beide Rückschlagventile 6 und 7 leicht
zusammen geöffnet
werden. Wenn Kondensat durch die Einlassöffnung 4 in die Kondensataufnahmekammer 3 strömt, steigt
der Wasserstand an, wodurch der Schwimmer 21 steigt und
damit das Verbindungsglied 23 und den Schwimmerschaft 24 über den
Hebel 22 nach oben bewegt. Das Ansteigen des Schwimmerschafts 24 bewirkt,
dass der obere Ventilkörper 33 und
der untere Ventilkörper 45 von
dem oberen bzw. unteren Ventilsitz 42 und 43 abheben,
so dass Kondensat durch die Auslassöffnung 5 ausgestoßen wird.
In Abhängigkeit
von der Einströmgeschwindigkeit
des Kondensats in die Kondensataufnahmekammer 3 kann die
Auftriebskraft des Schwimmers 21, der über das Verbindungsglied 23 ein
Ansteigen des Ventilschafts 33 bewirkt, wodurch der Einlassventilkörper 13 nach
oben gezwungen wird, ein Einströmen
des Hochdruck-Arbeitsmediums in die Kondensataufnahmekammer 3 bewirken.
In diesem Fall unterstützt
das Hochdruck-Arbeitsmedium den Ausstoß des Kondensats und der Öffnungszustand
des Rückschlagventils 6 kann
auch in Abhängigkeit
von dem Druck eingestellt werden.
-
Zusammen mit einem Absinken des Wasserstands
auf Grund des Ausstoßes
des Kondensats sinkt der Schwimmer 21, wodurch der obere
Ventilkörper 44 und
der untere Ventilkörper 45 ihren
Sitz auf dem oberen Ventilsitz 42 bzw. dem unteren Ventilsitz 43 einnehmen,
wodurch das zusammengesetzte Sitzventil geschlossen wird, so dass
die Auslassöffnung 5 verschlossen
wird.