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Kondensatabscheider an Druckgefäßen Zur Ableitung von Kondensat aus
Räumen, in denen niedriger Überdruck herrscht, benutzt man häufig Kondensschleifen
oder Flüssigkeitsverschlüsse (Siphons). Ihr Vorteil gegenüber den anderen Bauarten
(Kondenstöpfen) ist ihre Einfachheit, weil sie aus einem einfachen U-Rohr bestehen
und keinen Mechanismus nötig haben. Ihr Nachteil ist ihre große Bauhöhe. Da diese
um so größer, je höher der Druck ist, für den sie verwendet werden sollen, werden
sie nur für Drücke von einigen Zehntel Atmosphären angewandt.
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Ihre Bauhöhe zu vermindern oder ihren Anwendungsbereich auf höhere
Drücke auszudehnen, ist der Zweck der Erfindung. Er wird dadurch erreicht, daß die
Abschlußflüssigkeit nicht vom aus dem Druckraum zu entfernenden Kondensat, sondern
von einer anderen, möglichst schweren Flüssigkeit gebildet wird, die sich nicht
mit dem Kondensat vermischt. Dafür kommen vor allem Metalle in Frage, z. B. Quecksilber.
Da aber im Druckraum meist Temperaturen über ioo° C herrschen, so kann man als Absperrflüssigkeit
auch Metallegierungen mit niedrigem Schmelzpunkt und hohem spezifischem Gewicht
verwenden, z. B. von folgender Zusammensetzung: i Teil Zinn, i Teil Blei, i Teil
Wismut, die bei 99° C schmilzt und ein spezifisches Gewicht von 9,1 kg/1 'hat. Verwendet
man Quecksilber, so braucht man nur den 13. bis 14. Teil der Bauhöhe einer Wasserschleife
oder könnte den Metallverschluß bei gleicher Bauhöhe für den 13- bis 14fachen Druck
anwenden.
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Abb. i zeigt einen solchen Schleifenverschluß. Der Druckraum, aus
dem er das Kondensat ableiten soll, ist mit a bezeichnet. Die absperrende Flüssigkeit
b hält dem Druck das Gleichgewicht.
Im Rohr c sammelt sich so lange
Kondensat an, bis die Summe von Kondensatgewicht und Druck das Gewicht der schweren
Flüssigkeitssäule überwindet. Dann perlt das Kondensat durch diese in das offene
Gefäß d. In diesem kann bei starkem Kondensatanfall etwa mitgerissenes Metall sich
wieder zu Boden setzen und in das Rohr b zurückfließen. Je höher der. Druck, um
so kleiner ist die Wassersäule in c. Wenn man annimmt, daß der tiefste Punkt des
Druckraumes a, der mit Wasserdampf gefüllt sein soll, und der oberste Punkt der
Metallsäule b in gleicher Höhe liegen, dann würde eine solche Metallschleife Kondensat
noch durchlassen, wenn der Druck um etwa 1/1a bis 1/l4 bei Verwendung von Quecksilbergefallen
ist, infolge des Gewichtsunterschiedes zwischen einer Kondensat- und einer gleichen
Quecksilbersäule.
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Der beschränkte Anwendungsbereich bei Druckschwankungen soll durch
das U-Rohrsystem erweitert werden, das die Abb. 2 und 3 zeigen, Abb. 2 für den höchsten,
Abb. 3 für den niedrigsten Druck, der nach der Ausführung der Abb. 3 etwa gleich
dem Außendruck wäre. Die Teile a bis d haben denselben Zweck wie bei der Ausführung
nach Abb. i. Es ist oben ausgeführt, daß beim höchsten Druck das Rohr c frei von
Kondensat ist, also nur Dampf enthält. Das Rohr e dagegen, das auch mit der Metallsäule
in b, aber weiter unten verbunden ist, ist ständig mit Kondensat gefüllt, weil das
U-Rohr, das e und b zusammen bilden, so tief gezogen ist, daß auch beim höchsten
Druck kein Kondensat nach außen übertreten kann. Beim höchsten Druck wird also das
Metall im Regelgefäß f tiefer stehen als im Rohr c, weil es durch die Kondensatsäule
zusätzlich belastet wird. Fällt der Druck in a, so steigt der Quecksilberspiegel
im Rohr c und etwas mehr im Gefäß f, weil die Kondensatsäule über f etwas kleiner
wird. Da nun kein Kondensat mehr austreten kann, sammelt es sich darüber in c an,
bis der Metallspiegel wieder bis an den unteren Scheitel des U-Rohres herabgedrückt
wird. Dann kann wieder Kondensat durchperlen, aber eine gewisse Kondensathöhe im
Rohr c bleibt immer bestehen. Beim niedrigsten Druck, für den der Abscheide' gebaut
ist, würde das Kondensat bis oben im Rohr c stehen oder noch etwas höher. Dann steht
in c und f die Absperrflüssigkeit gleich hoch. Wie tief der niedrigste Druck ist,
hängt davon ab, wieviel Metallflüssigkeit eingefüllt wird. In Abb. 3 ist der tiefste
Druck gleich dem Außendruck, da das Metall gleich hoch in b und c in der Höhe des
unteren Scheitels des U-Rohres b-c steht und auch die Kondensatsäulen in dunda gleich
hoch sind. Gießt man noch etwas Metall zu, so steigt in allen drei Rohren der Metallspiegel,
und der Druck im Dampfraum a muß steigen, wenn das Kondensat nach außen gedrückt
werden soll.
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Es ist offenbar, daß der Querschnitt des Gefäßes f zu dem des
Rohres b in einem gewissen Verhältnis stehen muß; doch ist dafür ein gewisser Spielraum
gegeben. Würde der Metallspiegel im Rohr b etwas zu hoch stehen, so daß also
der Kondensataustritt gesperrt wäre, weil auch im Rohr c das Metall steigt, so würde
es durch Erhöhung der Kondensatsäule in c von selbst auf den unteren Scheitel des
U-Rohres b-c herabgedrückt.
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Ist die Bauhöhe der Schleife auch bei Verwendung der schweren Absperrflüssigkeit
noch zu hoch, so kann man statt einer auch zwei Schleifen hintereinanderschalten,
die je die halbe Druckdifferenz aufnehmen. Ist ein Regelbereich vom Höchstdruck
nur bis zur Hälfte desselben herab nötig, genügt für die zweite Schleife das einfache
U-Rohr nach Abb. i. Sie ließe sich auch durch ein Sicherheitsventil ersetzen.
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Dies wird besonders dann angebracht sein, 'wenn es sich um hohe Drücke
handelt oder große Kondensatmengen abgeführt werden müssen, die weite Rohre erfordern.
Dann werden in den U-Rohren große Mengen an schwerer Flüssigkeit gebraucht, die
ziemlich teuer ist. Die Vereinigung von Sicherheitsventil und U-Rohr läßt sich aber
auch durch Eintauchen eines Gegengewichts g (Abb. 4), z. B. aus Eisen, am Sicherheitsventil
in den sich hebenden und senkenden Metallspiegel im Rohr b für den Fall verwendbar
machen, daß ein einwandfreies Arbeiten über den ganzen Bereich des Druckunterschiedes
zwischen Dampfraum und Außenatmosphäre verlangt wird. Ist im Dampfraum a in Abb.
4 kein Überdruck vorhanden, dann muß sich der Metallstand im Rohr b bis an den unteren
Scheitel des U-Rohres b-c gesenkt haben. Das Gegengewicht g des Sicherheitsventils
ist dann, nur noch von Kondensat umgeben. Gewichte und Hebel desselben sollen dann
so bemessen sein, daß der Ventilteller vollkommen entlastet ist. Dann bewirkt schon
eine geringe Erhöhung des Kondensatstandes unterhalb des Dampfraumes a den Durchtritt
von niedergeschlagener Flüssigkeit durch U-Rohr und Sicherheitsventil. Herrscht
dagegen im Dampfraum der höchste Druck, so ist der Metallstand im Rohr b am höchsten.
Das Gegengewicht g soll dann fast ganz ins Metall eingetaucht sein. Es erfährt dann
einen Auftrieb, der zum Druck des Außengewichts h hinzukommt, so daß der Ventilteller
sich erst bei erhöhtem Druck unter ihm öffnet. Man kann das Gegengewicht g auch
in der umgebenden Atmosphäre anhängen, wie Abb.5 zeigt, nicht im Druckraum. Auch
ist es möglich, das Gewicht h durch eine Feder zu ersetzen. Das Gefäß i füllt sich
mit dem aus dem Kondensat entweichenden Dampf und soll durch Wasserschläge verursachte
Stöße auffangen (wie ein Windkessel bei Kolbenpumpen).