DE921007C - Closed float as a control element for high pressure systems - Google Patents

Closed float as a control element for high pressure systems

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DE921007C
DE921007C DEG12621A DEG0012621A DE921007C DE 921007 C DE921007 C DE 921007C DE G12621 A DEG12621 A DE G12621A DE G0012621 A DEG0012621 A DE G0012621A DE 921007 C DE921007 C DE 921007C
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DEG12621A
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Inventor
Rudolf Dipl-Ing Letzas
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K33/00Floats for actuation of valves or other apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Description

Geschlossener Schwimmer als Steuerorgan für Hochdruckanlagen Die Erfindung bezieht sich auf geschlossene Schwimmer für Regelvorgänge in Dampfanlagen und betrifft insbesondere solche Schwimmer, die zwecks Angleichung der zwischen Schwimmeraußen- und -innenraum üblicherweise auftretenden Druckdifferenzen eine Füllung erhalten.Closed float as a control element for high pressure systems The invention relates to closed floats for control processes in steam systems and concerns in particular those swimmers who, for the purpose of approximation of the and interior pressure differences that usually occur receive a filling.

Es sind Schwimmer für Dampfkesselahlagen bekannt, -in deren Hohlraum eine gewisse Mindestmenge von Wasser eingebracht wird, so daß sich bei anzunehmender gleicher Temperatur des Schwimmers gegenüber denn umgebenden Medllum für jeden möglichen -Sattdampfdruck auch im Schwimmerhohlraum der gleiche Druck einstellt. Die Wandstärke solcher Schwimmer kann demzufolge gegenüber den für Hochdruckanlagen notwendigen Wandstärken wesentlich herabgesetzt werden. Wie allgemein bekannt, wind dadurch der gleiche Schwimmerauftrieb bei vorteilhaft kleineren Schwimmerabmessungen und z. B. auch ohne die Anwendung von Gegengewichten erhalten. Mit solcher Art gefüllten Schwimmern, deren Innendruck gegenüber dem Außendruck stets gleich .ist, kann; jedoch das Höchstmaß der Verringerung der Sehw'immerabmessungen noch nicht erreicht wenden. Da mit Wassemschlägen gerechnet werden muß, bei denen oder Druck, wenn auch nur sehr kurzzeitig, bis auf ein Vielfaches des Betriebsdruckes ansteigen kann, besteht gemäß der Tatsache der geringeren Widerstandsfähigkeit eines. Schwimmerhohlkörpers gegen äußeren als gegen inneren Überdruck für die Berechnung der Schwimmerwandung nach wie vor die Forderung, die in der Anlage bei Wasserschlägen möglichen, Drücke zu berücksichtigen, um einer Zerstörung des Schwimmers vo.rzulbeugen.There are known floats for steam boiler shells, -in their cavity a certain minimum amount of water is introduced so that it can be assumed same temperature of the swimmer compared to the surrounding medllum for every possible one -Saturate steam pressure also sets the same pressure in the float cavity. The wall thickness Such a float can therefore be compared to the necessary for high pressure systems Wall thicknesses are significantly reduced. As is well known, wind through it the same float buoyancy with advantageously smaller swimmer dimensions and z. B. obtained without the use of counterweights. Filled with such kind Swimmers, whose internal pressure is always the same as the external pressure, can; However the maximum reduction in visual dimensions has not yet been reached. Since water hits must be expected, with which or pressure, if only very briefly, up to a multiple of the operating pressure, exists according to the fact of the lower resilience of a. Hollow float body against external as against internal overpressure for the calculation of the float wall as before, the pressure that is possible in the system in the event of water hammer is still required must be taken into account in order to prevent destruction of the float.

Um den günstigsten Schwimmerabmessungen trotz dieser hindernden Umstände näher zu kommen, bezweckt die Erfindung, einen geschlossenen Schwimmer für Hochdruckanlagen zu schaffen, der sich durch einen gegenüber dem Betriebsdruck der Anlage stets erhöhten und diesem gegenüber gleichsinnig in vorzugsweise etwa gleichem Verhältnis steigenden und fallenden Innendruck im Schwimmerhohlraum auszeichnet, so daß die Schwimmerwandung unter normalen Betriebsbedingungen einer dauernden Zugbeanspruchung unterliegt.To get the most favorable swimmer dimensions in spite of these obstructive circumstances To come closer, the invention aims to provide a closed float for high pressure systems to create, which is different from the operating pressure of the system always increased and in relation to this in the same direction, preferably in approximately the same ratio rising and falling internal pressure in the float cavity, so that the Float wall under normal operating conditions of permanent tensile stress subject.

Diese erfindungsgemäße Verbesserung wird dadurch erreicht, daß der Schwimmerhohlraum teilweise mit einem Medium gefüllt wird, dessen Siedepunkt jeweils niedriger liegt als derjenige der den Schwimmer umgebenden Betriebsflüssigkeit der Anlage.This improvement according to the invention is achieved in that the Float cavity is partially filled with a medium whose boiling point in each case is lower than that of the operating fluid surrounding the float System.

An Hand eines Dampfdruckdiagramms für Wässer und eine andere sogenannte leicht siedende Flüssigkeit als Schwimmerfüllmittel wird der erfindungsgemäß verbesserte Schwimmer nachfolgend näher erläutert.Using a vapor pressure diagram for water and another so-called low-boiling liquid as a float filler is the improved one according to the invention Swimmers explained in more detail below.

Es seien der jeweilige Druck p .auf der Ordinate und die Temperatur t auf der Abszisse eines rechtwinkligen Koordinatensvstems aufgetragen. Für ein schwimmergesteuertes Regelorgan, beispielsweise einen Hochdruckdampfwasserableiter, werden üblicherweise der höchstzulässige Betriebsdruck p.ax ohne Wasserschläge und die Höchstbetriebstemperatur t"id@ angegeben, wobei letztere das veranschaulichende Dampfdruckdiagramm nach rechts hin begrenzt. Die Sattdampfkurve für Wasserdampf bis zum höchstzulässigen Betriebsdruck ist mit A-B, diejenige für die leicht siedende Flüssigkeit als Schwimmerfüllmittel mit D-E bezeichnet. Die den höchstzulässigen Betriebsdruck darstellende waagerechte Gerade geht also durch die Punkte B und E. Die strichpunktiert gezeichnete Fortsetzung der Dampfdruckkurve D-E über den Punkt E hinaus veranschaulicht den steilen Anstieg des Sattdampfdruckes einer leicht siedenden Flüssigkeit im Bereich höherer Temperaturen, die jedoch noch unter der höchsten Betriebstemperatur liegen. Da ein solcher Druckanstieg im Hohlraum eines dünnwandigen Schwimmers zu einer nicht zulässigen Beanspruchung der dünnen Schwimmerwandung führen könnte, wird die Schwimmerfüllung im Verhältnis zum Volumen des Schwimmerhohlraumes so bemessen, daß sie noch vor Erreichen der höchsten Betriebstemperatur t"tux vollständig verdampft und die weitere Drucksteigerung dann bei der anschließenden Erwärmung bis zur Höchsttemperatur nach den Gesetzen für überhitzten Dampf vor sich geht. Auf das Diagramm bezogen wird also die Dampfdruckkurve der leicht siedenden Flüssigkeit bei in dieser Weise bemessener Füllung entsprechend dem Kurvenzug E-F weniger steil verlaufen.Let the respective pressure p. On the ordinate and the temperature t is plotted on the abscissa of a right-angled coordinate system. For a float-controlled regulating device, for example a high-pressure steam trap, usually the maximum permissible operating pressure p.ax without water hammer and the maximum operating temperature t "id @ given, the latter being the illustrative Vapor pressure diagram limited to the right. The saturated steam curve for water vapor up to the maximum permissible operating pressure is with A-B, the one for the low-boiling Liquid designated as float filler with D-E. The highest permissible The horizontal straight line representing the operating pressure goes through points B and E. The dash-dotted continuation of the vapor pressure curve D-E over the point E also illustrates the steep rise in the saturated steam pressure of a low-boiling Liquid in the range of higher temperatures, but still below the highest Operating temperature. Since such a pressure increase in the cavity of a thin-walled Float lead to inadmissible stress on the thin float wall the float filling is in relation to the volume of the float cavity dimensioned in such a way that they are complete before the highest operating temperature t "tux is reached evaporates and the further pressure increase then with the subsequent heating up to the maximum temperature under the laws of superheated steam. The vapor pressure curve of the low-boiling liquid is related to the diagram if the filling is dimensioned in this way, it is less steep according to the curve E-F get lost.

Wenn für den Dampf des den Schwimmer umgebenden Mediums, hier beispielsweise Wasser, nicht auch Überhitzung vorliegt, bedeutet der Punkt B, wie bereits ausgeführt wurde, den höchstmöglichen Druck, den er bei einer bestimmten Temperatur erreicht. Sobald jedoch höhere Temperaturen auftreten, unterliegt auch die Dampfdruckkurve A-B des den Schwimmer umgebenden Wassers den Gesetzen des überhitzten Wasserdampfes und wird demzufolge, entsprechend dem Grad der Überhitzung, z. B. gemäß den Kurven Bi Cl, B2 C2 oder B3 C3, verlaufen. Für verschiedene Temperaturen aufgetragene senkrechte Verbindungslinien zwischen der Dampfdruckkurve D-E-F des Schwimmerfüllmittels und der Dampfdruckkurve A-B stellen dann den jeweiligen Überdruck im geschlossenen Schwimmer dar, den einerseits auch eine, wie beschrieben, vorteilhaft dünnere Schwimmerwandung als Zugbeanspruchung ohne weiteres aufnimmt, der andererseits aber eine Zerstörung des Schwimmers bei über den angegebenen höchstzulässigen Betriebsdruck hinaus ansteigendem Außendruck und entsprechender, auf die Schwimmerwandung ausgeübter Knicklast verhüten hilft. Für den Fall, daß das den Schwimmer umgebende Dampfwasser überhitzt ist, sind die senkrechten, die Druckdifferenz darstellenden Verbindungslinien in diesem Bereich nach unten bis auf beispielsweise den Kurvenzug Bi C1 zu verlängern.If for the vapor of the medium surrounding the float, here for example Water, not also overheating, means point B, as already stated the highest possible pressure it can reach at a given temperature. However, as soon as higher temperatures occur, the vapor pressure curve is also subject A-B of the water surrounding the swimmer follows the laws of superheated water vapor and is accordingly, according to the degree of overheating, e.g. B. according to the curves Bi Cl, B2 C2 or B3 C3. Vertical plotted for different temperatures Connecting lines between the vapor pressure curve D-E-F of the float filler and the vapor pressure curve A-B then represent the respective overpressure in the closed float represents, on the one hand, as described, advantageously thinner float wall as tensile stress easily absorbs, but on the other hand a destruction of the float when the pressure rises above the specified maximum permissible operating pressure Avoid external pressure and the corresponding buckling load exerted on the float wall helps. In the event that the steam water surrounding the float is overheated, are the vertical connecting lines representing the pressure difference in this Extend the area down to, for example, the curve Bi C1.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: z. Geschlossener Schwimmer als Steuerorgan für Hochdruckanlagen, dessen Innendruck dem von außen her auf den Schwimmereinwirkenden Betriebsdruck selbsttätig angepaßt wird, gekennzeichnet durch einen gegenüber dem Betriebsdruck der Anlage erhöhten und gleichsinnig, vorzugsweise in etwa gleichem Verhältnis, steigenden und fallenden Innendruck im Schwimmerhohlraum, so daß die Schwimmerwandung unter normalen Betriebsbedingungen einer dauernden Zugbeanspruchung unterliegt. z. Geschlossener Schwimmer nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmerhohlraum teilweise mit einem Medium gefüllt wird, dessen Siedepunkt jeweils niedriger liegt als derjenige der den Schwimmer umgebenden Betriebsflüssigkeit der Anlage. 3. Geschlossener Schwimmer nach Anspruch z und 2, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Schwimmerfüllung, daß sie noch vor Erreichen der höchsten Betriebstemperatur, etwa bei jenem Schwimmerinnendruck, der dem höchstzulässigen Druck der Anlage entspricht, vollständig verdampft ist.PATENT CLAIMS: e.g. Closed float as a control element for high pressure systems, its internal pressure is the operating pressure acting on the float from the outside is automatically adapted, characterized by a compared to the operating pressure of the system increased and in the same direction, preferably in approximately the same ratio, rising and falling internal pressure in the float cavity, so that the float wall is subject to permanent tensile stress under normal operating conditions. z. Closed float according to claim r, characterized in that the float cavity is partially filled with a medium whose boiling point is lower in each case than that of the operating fluid of the system surrounding the float. 3. Closed Float according to claim z and 2, characterized by such a dimensioning of the Float filling that they are about before reaching the highest operating temperature at the internal float pressure that corresponds to the maximum permissible pressure of the system, has completely evaporated.
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