LU86303A1 - Kondensatableiter - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kondensatableiter mit ; einem Leitflächen aufweisenden Ringraum zwischen einer hohl zylindrischen Trennwand und einem Gehäuse, bei dem der Ringraum und der Innenraum der Trennwand mit einem Einlaß, einem Auslaß und einem Auslaßventil in Verbindung stehen.

Kondensatableiter dieser Art sind bekannt und dienen zum Ableiten von Kondensatwasser in Gas-, beispielsweise Druckluft- und Dampfleitungen vorzugsweise unter dem Einfluß der bei einer Fluidrotation wirksam werdenden Zentrifugalkraft nach außen.

Bei derartigen, mit Zentrifugalkraft arbeitenden Kondensatableitern rotiert das Gas im oberen Teil eines Gehäuses und werden Wassertropfen unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen geschleudert und auf diese Weise abgetrennt. Das Gas gelangt alsdann zu einem Auslaß, während die abge-' trennten Wassertropfen über ein Auslaßventil im unteren

Teil des Ableitergehäuses nach außen geführt werden.

Herkömmliche Kondensatableiter weisen eine hohlzylindrische Trennwand im oberen Teil ihres Gehäuses auf und demgemäß einen Ringraum zwischen der Trennwand und der Gehäusewandung. In diesem Ringraum befinden sich Leitflächen, während der Ring- und der Innenraum des Hohlzylinders mit einem Einlaß, einem Auslaß und einem Auslaßventil in Verbindung stehen. Demgemäß wird das durch den Einlaß zuströmende Gas im Ringraum in Rotation versetzt, so daß die Wassertropfen unter.dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen geschleudert werden. Die auf diese Weise abgeschiedenen Wassertropfen fließen nach unten und werden über das Auslaßventil αΤ - 2 - abgeleitet. Im Zentrum des Rotationsstroms gelangt das Gas über den Innenraum der hohlzylindrischen Trennwand zum Auslaß des Abscheiders.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei den herkömmlichen Kondensatableitern die Wassertropfen selbst bei einer starken Rotation nur zum Teil auszentrifugiert werden und demgemäß der Grad der Kondensatabscheidung begrenzt ist.

( Ursächlich hierfür ist die Tatsache, daß die Kondensatab leitung lediglich den sich aus der Gasrotation ergebenden Naturgesetzen folgt und demgemäß das Gas unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft je nach seiner Masse mehr oder weniger zur Peripherie hinwandert, so daß sehr kleine Wassertröpfchen von außen nach innen längs der Oberfläche wandern und somit zusammen mit dem Gas dem Abscheiderauslaß zugeführt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Grad der Kondensatabscheidung in einem Abscheider der in Rede stehenden Art zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken Wassertropfen einzufangen und positiv nach außen zu schleudern; sie besteht darin, daß bei einem Kondensatableiter der eingangs erwähnten Art an der Außenseite des Trennwandzylinders Schrägrippen und sich von deren oberen Enden bis zu - deren unteren Enden erstreckende, stufenförmig in Zwischenwände an den unteren Enden der Schrägrippen übergehende Spiralrippen angeordnet sind.

Demgemäß verlaufen bei einem erfindungsgemäßen Kondensatableiter die schräg nach unten geneigten Rippen in dem Ring r - 3 - raum zwischen dem Trennwandzylinder und der Gehäusewandung, so daß sich die Bewegungsrichtung des Gases beim Durchströmen des Ringraums entsprechend dem Schrägrippenverlauf einstellt. Demzufolge rotiert das Gas im Ringraum aufgrund seiner Kontinuität und ergibt sich eine Rotation auch oberhalb und unterhalb der Schrägrippen. Das Gas tritt somit rotierend in den Ringraum ein, den es ebenfalls rotierend wieder verläßt. Da die Spiralrippen, nach außen geneigt, zwischen den oberen und den unteren Enden der Schrägrippen verlaufen, bewegt sich das Gas weiter nach außen als der Tangentialen an den Ringraum entspricht, und wird in einem günstigeren Zustand gegen die Innenwandung des Abscheidergehäuses bewegt. Da zudem die Ringraumbreite längs der Schrägrippen von oben nach unten abnimmt, erhöht sich die Rotationsgeschwindigkeit entsprechend und erreicht am unteren Ende der Schrägrippen ihren höchsten Wert.

Schließlich führt der stufenweise Übergang der Spiralrippen in die radialen Zwischenwände am Ende der Schrägrippen zu einer sprunghaften Erweiterung des Ringraums im Bereich der Zwischenwände. Daraus ergibt sich wegen der Gasrotation ein Druckabfall im Bereich der Zwischenwände, aufgrund dessen sich die an den benachbarten Flächen haftenden Wassertropfen an den Verbindungskanten zwischen den Spiralrippen und den Zwischenwänden sammeln, von denen sie aufgrund der starken Rotationsströmung bzw. der sich hier einstellenden maximalen Strömungsgeschwindigkeit weg und gegen die Innenwandung des Abscheidergehäuses geblasen werden.

Besonders vorteilhaft wirkt sich bei dem erfindungsgemäßen Kondensatableiter aus, daß die Trennung von Gas und Wasser nicht nur auf der aus der Gasrotation resultierenden Zentri jr - 4 - fugalkraft beruht, sondern die Wassertropfen an den Kanten zwischen den Spiralrippen und den Zwischenwänden positiv zusammengeführt werden sowie die Rotationsgeschwindigkeit ihr Maximum gerade an diesen Kanten erreicht, so daß die Wassertropfen von den Kanten weg- und gegen die Innenwandung des Ableitergehäuses geblasen werden. Daraus ergibt sich ein extrem hoher Abscheidegrad.

Dieser basiert nicht nur auf einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit, sondern auch darauf, daß die Breite des Ringraums am Ende der Schrägrippen ihr Minimum erreicht und demgemäß die Rotationsgeschwindigkeit in der wichtigsten Zone, d.h. am Ende der Schrägrippen am größten ist. Demzufolge ist die Rotationsgeschwindigkeit beiderseits der kritischen Kanten verhältnismäßig gering, so daß die Wassertropfen nicht zusammen mit dem Gas in Auslaßrichtung abgesaugt oder auch die Wasseroberfläche am Auslaßventil und damit dessen Funktion gestört wird.

Besondere Vorteile, insbesondere ein hoher Abscheidegrad ergeben sich, wenn an der Außenseite der hohlzylindrischen Trennwand sich von den oberen Enden der Schrägrippen aufwärts erstreckende Längsrippen angeordnet sind und demgemäß das in den Ringraum eintretende Gas während seiner Rotationsbewegung auf die Längsrippen trifft, so daß auch die Wassertropfen teilweise auf die Längsrippen treffen sowie haften bleiben und auf diese Weise aus dem Gas abgeschieden werden.

Weist zumindest eine Außenoberfläche der Trennwand, zu der auch die Schräg- und die Spiralrippen gehören, eine gewisse Rauhigkeit wie etwa eine Birnenschale auf, dann haften die , Wassertropfen leichter auf dieser Fläche und ergibt sich

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^ ¢: eine gewisse Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit des Gases in der Nachbarschaft der betreffenden Oberfläche, was ein Einfangen der Wassertropfen auf der Oberfläche möglich macht. Die in dieser Weise auf der Oberfläche abgeschiedenen Wassertropfen sammeln sich an den obenerwähnten Verbindungskanten und werden gegen die Innenoberfläche des Ableitergehäuses geblasen. Somit lassen sich Wassertropfen durch Haften an der rauhen Oberfläche aus dem Gas abscheiden.

v Weitet sich der untere Teil des Trennwandzylinders allmäh lich auf, um sich der Gehäusewandung zu nähern, erhöht sich in diesem Bereich die Rotationsgeschwindigkeit des Gases und wird dadurch weiternin Wasser abgeschieden sowie gegen die Innenoberfläche des Abscheidergehäuses geblasen. In diesem Falle sollte der Neigungswinkel der trichterförmigen Zylinderöffnung, bezogen auf die Vertikale 25 bis 30° betragen und irn Hinblick auf ein optimales Ergebnis bei 35° liegen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kondensatableiter mit einem Reduzierventil,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Ventilsitz,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig.

2 und * » - 6 -

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Trennwandzylinders.

Der erfindungsgemäße Kondensatableiter A ist als integrierender Bestandteil eines Reduzierventils B für eine Dampfleitung ausgebildet.

Das Reduzierventil besteht aus einem eine Druckeinstellfeder 1 enthaltenden Federgehäuse 2, einem ein Führungsventil ^ 3 enthaltenden Ventilgehäuse 4, einem ein Hauptventil 5 enthaltenden Flanschstück 6, einer Abscheidekammer 7 in einem Abscheidergehäuse 8 und einem Bodendeckel 9 jeweils aus einem Gußwerkstoff.

Zwischen dem Federgehäuse 2 und dem Ventilgehäuse 4 ist eine dünne Metallplatte 10 als Diaphragma eingespannt.

Das untere Ende der Druckeinstellfeder 1 ist mit der Oberseite der Diaphragmaplatte mit Hilfe einer Scheibe 11 verbunden, während die Unterseite der Diaphragmascheibe 10 mit der Oberseite einer Kappe 13 am Ende einer Ventilstange 12 des Führungsventils 3 in Verbindung steht. Der oberhalb der < Diaphragmascheibe 10 befindliche Ventilraum steht Uber ei nen Durchlaß 14 mit der Atmosphäre in Verbindung, während der unterhalb der Diaphragmascheibe 10 befindliche Raum über einen Durchlaß 15 mit einem Auslaßkanal 23 verbunden ist.

Eine .Stellschraube 17 erstreckt sich durch ein Lagerstück 16 aus rostfreiem Stahl und ist mit Hilfe einer Sicherungsmutter 18 drehgesichert; sie hält an ihrem freien Ende eine Stahlkugel 20 in einem Schuh 19 am oberen Ende der Druckeinstellfeder 1.

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* 0 - 7 - y « Das außenliegende Ende der Stellschraube 17 ist mit Hilfe einer auf das Federgehäuse 2 aufgeschraubten Kappe 21 geschützt .

Das Flanschstück 6 weist einen Einlaßkanal 22 und einen Auslaßkanal 23 mit einer waagerechten Zwischenwand auf, in die ein Ventilsitz mit einer Ventilöffnung eingeschraubt ist. Unterhalb der Ventilöffnung 25 befindet sich das Hauptventil 5, dessen Ventilkörper mit Hilfe einer Schraubenfeder im Ventilsitz gehalten wird. Nach oben hin steht der Ventilkörper mit einem Kolben 26 in Verbindung.

Das Führungsventil 3 befindet sich zwischen einem zum Einlaßkanal 22 führenden Kanal 27 einerseits und einem zu einem Raum oberhalb des Kolbens 27 führenden Durchlaßkanal 28; es besteht aus einer sich durch einen Ventilsitz 29 erstreckenden Ventilstange 12 und einem am unteren Ende der Ventilstange angeordneten, nach oben federbelasteten Ventilstück 30. In dem Durchlaßkanal 27 ist ein Sieb 31 angeordnet .

Der Kolben 26 gleitet in einem Zylinder 32 im Innern des Flanschstücks 6; er weist zwei periphere Ringnuten auf, in denen sich Federn und Kolbenringe aus Polytetraflouräthylen befinden. Der Kolben 26 weist des weiteren eine Öffnung 33 auf, die die obere und die untere Kolbenseite verbindet und das Abströmen einer gewissen Gasmenge von der Oberseite des Kolbens und damit eine gewisse Druckkontrolle ermöglicht.

Das Hauptventil 5 ist von einem Doppel Zylinder 34 aus einem geraden Außenzylinder und einem längeren im oberen und im unteren Teil divergierenden bzw, sich trichterförmig erwei- “ 8 " j* m- ternden Innenzylinder umgeben. Außerhalb des DoppelZylinders 34 befindet sich ein Sieb 35, während in der Zylinderachse eine mit dem Zylinder verbundene FUhrungshülse 36 für einen mit der Ventilplatte des Hauptventils 5 verbundenen Führungsstab angeordnet ist. Der Einlaßkanal 22 steht über das Sieb 35 mit einem Ringraum 37 zwischen den beiden Zylindermänteln in Verbindung, während das Innere des Doppelzylinders 34 Uber die Ventilöffnung 25 des Hauptventils mit dem Auslaßkanal 23 verbunden ist.

^ In dem Ringraum 37 befinden sich mit dem Doppel Zylinder verbundene Leitflächen 38. Der Doppelzylinder 34 mit seinen Leitflächen 38 besteht aus Präzisionsguß und besitzt im Bereich des einströmenden Gases eine Oberflächenrauhigkeit wie etwa eine Birnenschale; er läßt sich auch nach anderen Gießverfahren oder auch im Wege einer spanenden Bearbeitung herstellen, solange mindestens die Außenoberfläche hinreichend rauh ist.

Bei einem nach dem Wachsausschmelzverfahren hergestellten Doppelzylinder beträgt die Oberflächenrauhigkeit etwa 15 bis 50 um maximale Rauhtiefe nach der japanischen Indu- . strienorm JIS (B 0601). Bei hinreichend rauher Oberfläche, d.h. einer Oberflächenrauhheit von mindestens 10 Rmax ergibt sich hinsichtlich der KondensatabScheidung eine gute Trennwirkung. Diejenigen Zylinderflächen, die eine Rauhigkeit etwa wie eine Birnenschale aufweisen sollten, sind in den Fig. 2 und 3 mit C gekennzeichnet.

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Wie sich aus den vergrößerten Darstellungen der Fig. 2 bis 4 ergibt, bestehen die Leitflächen 38 jeweils aus einer vom oberen Teil des Innenzylinders abstehenden und sich bis zum Außenzylinder erstreckenden Längsrippe 39, einer sich unmittelbar anschließenden, zwischen Außen- und Innenzylinder verlaufenden Schrägrippe 4C sowie einer sich von der Ober- ” 9 à ~ 9 -

Seite der Schrägrippe 40 erstreckenden, spiralförmig vom Innen- zum Außenzylinder verlaufenden Spiralrippe 41. Die Spiralrippe 41 ist derart schräggestellt, daß sich in der Draufsicht der Fig, 4 eine etwa keil- bzw. sichelförmige Oberfläche der Schrägrippe 40 ergibt, Das untere Ende der Spiralrippe 41 ist unter Bildung einer Stufe mit einer radialen Zwischenwand 42 verbunden. Im Ringraum zwischen den beiden Zylindern befinden sich insgesamt fünf Leitflächen 38 dieser Art.

Der untere Teil des Innenzylinders erweitert sich trichterförmig und endet mit vorgegebenem Abstand von der Innenwandung des Außenzylinders; sein Öffnungswinkel G in bezug auf die Vertikale beträgt 35° und liegt im Hinblick auf eine gute Trennwirkung bei 25 bis 50°.

Der untere Ventildeckel 9 ist über Schraubbolzen mit dem unteren Ende des Ableitergehäuses 8 verbunden und begrenzt die Abscheidekammer 7 mit einem kugelförmigen Schwimmerventil 43.

Im Deckel 9 befindet sich ein Auslaß-Ventilsitz 44 an der Innenseite einer Auslaßöffnung 45. Die Schwimmerkugel 43 befindet sich im Inneren einer Fangkappe 46 mit einer unteren Öffnung 47. In der Fangkappe 46 befinden sich Belüftungsöffnungen 48.

. Ein Uber den Einlaßkanal 22 eintretendes Gas wird mit Hilfe / der Schrägrippen 40 in Rotation versetzt, um mitgeführte Wassertropfen auszuscheiden und auszuzentrifugieren. Die Längsrippen 39 leiten das einströmende Gas senkrecht aus dem von den Schrägrippen 40 verursachten Rotationsstrom und - 10 - * ψ 4 bewirken eine Geschwindigkeitsabnahme des Rotationsstroms und richten diesen mehr nach unten. Dabei treffen die Wassertropfen teilweise auf die Längsrippen 39 und bleiben dort haften.

Die Spiralrippen 41 leiten den Rotationsstrom weiter nach außen als der Tangentialrichtung des Ringraums 37 entspricht. Am unteren Ende der Schrägrippen 40 erreicht die Ringraumbreite ihr Minimum und die Strömungsgeschwindigkeit ihr Maximum, Da die unteren Enden der Spiralrippen 41 stufig mit den radialen Zwischenwänden bzw. Schrägrippenenden verbunden sind, vergrößert sich die Breite des Ringraums 37 plötzlich an der Verbindungskante zwischen den Spiralrippen 41 und den Zwischenwänden 42 als Begrenzung. Demzufolge tritt während der Fluidrotation hier eine Druckabnahme ein und sammeln sich die an der Rippenoberfläche anhaftenden Wassertropfen an den Verbindungskanten. Die sich sammelnden Wassertropfen werden von den Verbindungskanten durch den starken Rotationsstrom weg und gegen die Innenwandung des Ableitergehäuses 8 einschließlich der Innenwandung des Außenzylinders geblasen.

Die auf diese Weise abgeschiedenen Wassertropfen fließen an der Innenwandung des Außenzylinders und des Ableitergehäu-ses 8 nach unten, während das Gas am unteren Ende des Doppelzylinders 34 vorbei in den Innenzylinder ein und in Richtung des Hauptventils 5 sowie zum Auslaßkanal 23 strömt und das abgeschiedene Wasser durch die Öffnung 47 in die Fangkappe 46 gelangt sowie das darin befindliche Gas durch die Belüftungsöffnungen 48 herausdrückt. Je nach dem Wasserstand bewegt sich die Schwimmerkugel 43 auf und ab, wobei sie die Auslaßöffnung des Ventilsitzes 44 öffnet und schließt, so daß nur Wasser durch die Auslaßöffnung 45 abströmt .

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Claims (6)

1, Kondensatableiter mit einem Leitflächen aufweisenden Ringraum zwischen einer hohlzylindrischen Trennwand und einem Gehäuse, bei dem der Ringraum und der Innenraum der Trennwand mit einem Einlaß, einem Auslaß und einem Auslaßventil in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Trennwand (34) Schrägrippen (40) und sich von deren oberen Enden allmählich bis zu deren unteren Enden erstreckende, stufenförmig in Zwischenwände (42) an den unteren Enden der Schrägrippen übergehende Spiralrippen (41) angeordnet sind,

2, Kondensatableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Trennwand (34) sich von den oberen Enden der Schrägrippen (40) aufwärts er- ./ streckende Längsrippen (39) angeordnet sind.

3, Kondensatableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet . daß die Außenoberfläche der Trennwand (34) eine Rauhigkeit wie eine Birnenschale aufweist. ~ 12" ψ *·

4. Kondensatableiter nach einem oder mehreren der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der untere Teil der Trennwand (34) allmählich der Gehäusewand nähert und mit der Vertikalen einen Winkel von 25 bis 50° einschließt.

5. Kondensatableiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (34) aus zwei im Abstand voneinander konzentrisch ange- 'ordneten Hohizylindern besteht.

6. Kondensatableiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Innenzylinders trichterförmig erweitert sind und der Außenzylinder eine geringere Höhe als der Innenzylinder besitzt. i