RU2675636C1

RU2675636C1 - Steam trap

Info

Publication number: RU2675636C1
Application number: RU2018107134A
Authority: RU
Inventors: Юрий Яковлевич Печенегов
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2018-12-21

Abstract

FIELD: gas industry.SUBSTANCE: invention relates to devices for withdrawing liquid condensed phase – condensate from apparatuses and pipelines and preventing the exit of gas phase, and can be used in various branches of engineering. Steam trap comprises cylindrical body with a lid, inlet and exhaust branch pipe, open float housed in the body, axis of which is unidirectional with axis of the cylindrical body, a shut-off valve installed in the outlet, a valve with spherical shape connected to the stem, which is pivotally connected to a lever that is pivotally mounted on fixed support and with its end adjacent to the float. Cylindrical body has a horizontally oriented axis, open float is rigidly connected to the lever and is one with it, the float is closed at the ends and has one or more holes on the side wall, end of inlet pipe, equipped with a baffle is entered in side wall opening of the float, fixed support lever is mounted on valve body.EFFECT: invention allows to simplify design, improve efficiency and reliability of steam trap.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для отвода жидкой сконденсированной фазы - конденсата из аппаратов и трубопроводов и недопущения выхода газовой фазы. Конденсатоотводчик может быть использован в различных отраслях техники.The invention relates to a device for draining a condensed liquid phase - condensate from apparatus and pipelines and preventing the exit of the gas phase. The steam trap can be used in various fields of technology.

Известны конденсатоотводчики в виде подпорных шайб и термодинамического типа (см. Якадин А.И. Конденсатное хозяйство промышленных предприятий. М: Энергия. 1973, с. 139, 134, 167 [1]). Данные конденсатоотводчики просты по устройству, но допускают лишь небольшие колебания расхода отводимого конденсата и его давления на входе по отношению к номинальным их величинам. Работа конденсатоотводчиков в номинальном режиме сопровождается пропуском части поданного в предвключенные аппараты пара (пролетный пар).Known steam traps in the form of retaining washers and thermodynamic type (see Yakadin AI Condensation facilities of industrial enterprises. M: Energy. 1973, S. 139, 134, 167 [1]). These steam traps are simple in design, but allow only small fluctuations in the discharge condensate flow rate and its inlet pressure with respect to their nominal values. The operation of the steam traps in the nominal mode is accompanied by the passage of part of the steam supplied to the upstream devices (span steam).

Этих недостатков не имеют поплавковые конденсатоотводчики.These flaws do not have float traps.

Известен конденсатоотводчик с закрытым поплавком и запорным органом, содержащим конусное седло на стороне выхода клапанного отверстия, а также шаровой клапан и шток (см. патент на изобретение RU №2137022, F16T 1/20, 10.09.1999 [2]).Known steam trap with a closed float and a locking body containing a tapered seat on the outlet side of the valve hole, as well as a ball valve and rod (see patent for invention RU No. 2137022, F16T 1/20, 09/10/1999 [2]).

Данный конденсатоотводчик обеспечивает устойчивую работу в условиях многократного увеличения или уменьшения расхода и давления конденсата по отношению к номинальным их величинам. Недостатком его является то, что возможные коррозионные и иные повреждения закрытого поплавка приводят к прекращению функционирования устройства.This steam trap ensures stable operation in conditions of a multiple increase or decrease in the flow rate and pressure of the condensate in relation to their nominal values. Its disadvantage is that possible corrosion and other damage to the closed float lead to the termination of the device.

Известен также конденсатоотводчик, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и дном, размещенный в корпусе открытый сверху поплавок, запорный орган, включающий седло и клапан, а также рычаг, который шарнирно соединен с поплавком и через шток с клапаном (см. патент Германии №114995, МПК F16T 1/28 от 1898 г [3]). Использование в известном устройстве открытого сверху поплавка повышает надежность и эффективность работы конденсатоотводчика по отношению к устройству [2] с закрытым поплавком, так как нет необходимости обеспечивать герметичность поплавка для сохранения работоспособности конденсатоотводчика. Недостатком является то, что конденсатоотводчик сложен по конструкции, он громоздкий и тяжелый, может выпускать конденсат и одновременно препятствовать выходу пролетного пара при перепаде давления на клапанном узле не более чем 0,05-0,1 кг/см². При перерывах в эксплуатации конденсатоотводчика оставшийся в поплавке конденсат в зимнее время может превратиться в лед и при этом деформировать поплавок и вывести его из рабочего состояния.Also known is a steam trap containing a vertical cylindrical body with a lid and a bottom, a float open on top of the float placed in the housing, a shut-off body including a seat and a valve, as well as a lever that is pivotally connected to the float and through the valve stem (see German Patent No. 114995, IPC F16T 1/28 from 1898 g [3]). The use in a known device of an open top float increases the reliability and efficiency of the steam trap relative to the device [2] with a closed float, since there is no need to ensure the integrity of the float to maintain the health of the steam trap. The disadvantage is that the steam trap is complicated in construction, it is bulky and heavy, it can discharge condensate and at the same time prevent the passage of the passing steam when the pressure drop across the valve assembly is not more than 0.05-0.1 kg / cm ² . During interruptions in the operation of the steam trap, the condensate remaining in the float in winter time can turn into ice and at the same time deform the float and bring it out of operation.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является конденсатоотводчик, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, впускной и выпускной патрубки, размещенный в корпусе открытый поплавок, ось которого однонаправлена с осью цилиндрического корпуса, запорный орган, установленный в выпускном патрубке, клапан с поверхностью сферической формы, соединенный со штоком, который шарнирно соединен с рычагом, шарнирно закрепленным на неподвижной опоре и своим концом примыкающим к поплавку (см. патент на изобретение RU №2387918, F16T 1/30, 27.04.2010 [4]) - прототип. Использование в известном устройстве инверсного клапанного узла, в котором клапан и конусное седло клапана размещены за клапанным отверстием обеспечивает надежное центрирование клапана и его плотную посадку на седло в режиме работы «закрыто», а также самоочистку клапанного отверстия от загрязнений при движении в нем штока клапана в процессе работы конденсатоотводчика. Недостатком является то, что при шарнирном соединении рычага с поплавком возникают поперечные колебательные движения поплавка в процессе работы конденсатоотводчика. Данные движения могут приводить к зацепам поплавка и его эрозионному износу при частых ударных соприкосновениях с ограничивающими элементами. При работе с повышенными перепадами давления потока пропускаемого конденсата на клапанном узле длину плеча рычага от неподвижной опоры до шарнирного его соединения с поплавком необходимо выполнять большой, что приводит к значительному увеличению габаритов и металлоемкости всего конденсатоотводчика.The closest in technical essence to the present invention is a steam trap containing a cylindrical body with a cover, an inlet and outlet pipe, an open float placed in the body, the axis of which is unidirectional with the axis of the cylindrical body, a shut-off element installed in the outlet pipe, a valve with a spherical surface, connected to a rod that is pivotally connected to a lever pivotally mounted on a fixed support and with its end adjacent to the float (see patent for invention RU No. 2 387918, F16T 1/30, 04/27/2010 [4]) - the prototype. The use of the inverse valve assembly in the known device, in which the valve and the tapered valve seat are located behind the valve hole, ensures reliable centering of the valve and its tight fit on the seat in the “closed” operating mode, as well as self-cleaning of the valve hole from contamination when the valve stem moves in it the process of the steam trap. The disadvantage is that when the lever is connected with the float, transverse oscillatory movements of the float occur during operation of the steam trap. These movements can lead to float hooks and its erosive wear during frequent shock contacts with restrictive elements. When working with increased pressure drops of the flow of condensate passing on the valve assembly, the length of the lever arm from the fixed support to its articulated connection with the float must be large, which leads to a significant increase in the dimensions and metal consumption of the entire steam trap.

Техническая проблема заключается в необходимости улучшения рабочих характеристик конденсатоотводчиков.The technical problem is the need to improve the performance of steam traps.

Технический результат настоящего изобретения заключается в упрощении конструкции, повышении эффективности и надежности работы конденсатоотводчика.The technical result of the present invention is to simplify the design, increase the efficiency and reliability of the steam trap.

Поставленная проблема решается тем, что конденсатоотводчик, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, впускной и выпускной патрубки, размещенный в корпусе открытый поплавок, ось которого однонаправлена с осью цилиндрического корпуса, запорный орган, установленный в выпускном патрубке, клапан с поверхностью сферической формы, соединенный со штоком, который шарнирно соединен с рычагом, шарнирно закрепленным на неподвижной опоре и своим концом примыкающим к поплавку, выполнен так, что цилиндрический корпус имеет горизонтально ориентированную ось, открытый поплавок жестко соединен с рычагом и составляет с ним одно целое, поплавок закрыт с торцов и имеет одно или несколько отверстий на боковой стенке, в отверстие на боковой стенке поплавка входит своим концом впускной патрубок, оснащенный отбойником, неподвижная опора рычага установлена на запорном органе.The problem is solved in that the steam trap containing a cylindrical body with a cover, an inlet and outlet pipe, an open float placed in the body, the axis of which is unidirectional with the axis of the cylindrical body, a shut-off element installed in the outlet pipe, a valve with a spherical surface connected to the stem which is pivotally connected to a lever pivotally mounted on a fixed support and with its end adjacent to the float, is made so that the cylindrical body has a horizontal orientation axis, the open float is rigidly connected to the lever and is integral with it, the float is closed from the ends and has one or more holes on the side wall, an inlet pipe equipped with a chipper enters its end on the side wall of the float, the fixed lever support is mounted on locking organ.

В отличие от известного устройства горизонтальное ориентирование оси цилиндрического корпуса и жесткое соединение открытого поплавка с рычагом обеспечивают увеличение плеча рычага со стороны поплавка на величину половины длины поплавка. При этом возрастает действующая на клапан и прижимающая его к седлу сила в положении «закрыто» запорного органа, что дает возможность сохранить малые габариты и металлоемкость конденсатоотводчика при его работе с повышенными перепадами давления на клапанном узле. Поплавок может перемещаться только в вертикальном направлении, поперечные колебательные его движения в горизонтальном направлении исключены. При этом устраняются ударные контакты поплавка с окружающими его элементами. Оснащение отбойником впускного патрубка позволяет гасить энергию поступающей струи конденсата и обеспечивает работу поплавка в спокойном режиме без внешних, носящих случайный характер, силовых динамических воздействий со стороны рабочей среды. Все это повышает надежность и эффективность работы конденсатоотводчика. Размещение неподвижной опоры рычага на запорном органе упрощает конструкцию, изготовление и обслуживание конденсатоотводчика.In contrast to the known device, the horizontal orientation of the axis of the cylindrical body and the rigid connection of the open float to the lever increase the lever arm from the float by half the length of the float. At the same time, the force acting on the valve and pressing it against the seat in the “closed” position of the locking element increases, which makes it possible to maintain the small dimensions and metal consumption of the steam trap during its operation with increased pressure drops across the valve assembly. The float can only move in the vertical direction, its transverse vibrational movements in the horizontal direction are excluded. This eliminates the shock contacts of the float with the surrounding elements. Equipping the inlet pipe with a chipper allows you to quench the energy of the incoming condensate stream and ensures that the float operates in a quiet mode without external, random in nature, dynamic force effects from the working medium. All this increases the reliability and efficiency of the steam trap. Placing the fixed arm of the lever on the locking body simplifies the design, manufacture and maintenance of the steam trap.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна».A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."

Известные конденсатоотводчики в виде подпорных шайб и термодинамического типа [1], с закрытым [2] и открытым [3] поплавками не содержат всех отличительных признаков предлагаемого изобретения.Known steam traps in the form of retaining washers and thermodynamic type [1], with closed [2] and open [3] floats do not contain all the distinguishing features of the present invention.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «существенные отличия».All this allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 показан разрез предлагаемого конденсатоотводчика. На фиг. 2 - вид по А на фиг. 1 (со снятой крышкой).In FIG. 1 shows a section of the proposed steam trap. In FIG. 2 is a view along A in FIG. 1 (with cover removed).

Конденсатоотводчик содержит цилиндрический корпус 1 с горизонтально ориентированной осью с крышкой 2 и торцом 3. На цилиндрическом корпусе 1 установлены впускной 4 и выпускной 5 патрубки. В выпускном патрубке 5 установлен запорный орган 13. Внутри цилиндрического корпуса 1 размещен открытый поплавок 6 с одним или несколькими отверстиями 7 на боковой стенке. Ось поплавка 6 однонаправлена с осью цилиндрического корпуса 1. В одно из отверстий 7 поплавка 6 входит конец 8 впускного патрубка 4, оснащенный отбойником 9 и имеющий отверстия 10 для прохода конденсата. Поплавок 6 закрыт с торцов, жестко соединен с рычагом 11 и составляет с ним одно целое. Рычаг 11 шарнирно закреплен на неподвижной опоре 12, установленной на запорном органе 13. Конец рычага 11 имеет шарнирное соединение со штоком 14, на противоположной стороне которого закреплен клапан 15 с поверхностью сферической формы. На боковой стенке поплавка 6 выполнено дренажное отверстие 16 малого диаметра. Цилиндрический корпус 1 сверху и снизу имеет резьбовые пробки 17 для очистки от отложений и слива конденсата. Для фиксирования положения запорного органа 13 служат штифты 18. Крепление крышки 2 к цилиндрическому корпусу 1 осуществляется с использованием болтов и приварных гаек 19. Для периодического выпуска скапливающихся в цилиндрическом корпусе 1 инертных газов служит воздушник 20.The steam trap contains a cylindrical housing 1 with a horizontally oriented axis with a cover 2 and an end 3. An inlet 4 and an outlet 5 nozzles are installed on the cylindrical body 1. In the exhaust pipe 5, a locking member 13 is installed. Inside the cylindrical body 1, an open float 6 is placed with one or more holes 7 on the side wall. The axis of the float 6 is unidirectional with the axis of the cylindrical body 1. One of the holes 7 of the float 6 includes an end 8 of the inlet pipe 4, equipped with a chipper 9 and having openings 10 for the passage of condensate. The float 6 is closed from the ends, is rigidly connected to the lever 11 and is integral with it. The lever 11 is pivotally mounted on a fixed support 12 mounted on the locking body 13. The end of the lever 11 is pivotally connected to the stem 14, on the opposite side of which the valve 15 is fixed with a spherical surface. On the side wall of the float 6 there is a drainage hole 16 of small diameter. The cylindrical housing 1 at the top and bottom has threaded plugs 17 for cleaning deposits and condensate drain. To fix the position of the locking body 13, pins 18. The cover 2 is fixed to the cylindrical body 1 using bolts and weld nuts 19. For the inert gases accumulating in the cylindrical body 1, the air vent 20 is used.

Конденсатоотводчик работает следующим образом.The steam trap operates as follows.

В исходном состоянии открытый поплавок 6 занимает нижнее положение в цилиндрическом корпусе 1. При этом шток 14 и закрепленный на нем клапан 15 находятся в верхнем положении и затворный орган открыт для пропуска среды из цилиндрического корпуса 1. При пуске в работу паропотребляющего аппарата, за которым установлен конденсатоотводчик, из пароконденсатного объема системы под действием давления подаваемого пара удаляется воздух через открытый запорный орган конденсатоотводчика. Затем, следующий за воздухом поток отводимого конденсата через конец 8 впускного патрубка 4 поступает в полость цилиндрического корпуса 1, заполняет ее и выходит через открытый затворный орган. Пропуск конденсата через затворный орган будет продолжаться до тех пор, пока в цилиндрический корпус 1 вместе с конденсатом не будет поступать пар. Наличие в потоке конденсата пара приведет к постепенному заполнению им внутренней полости поплавка 6. При этом возникнет действующая на поплавок 6 выталкивающая его вверх архимедова сила. По мере накопления пара в полости поплавка 6 установится равенство моментов действующих на рычаг с одной его стороны архимедовой силы и с другой стороны - силы давления среды на клапан 15 со стороны полости цилиндрического корпуса 1. Поплавок 6 и жестко соединенный с ним рычаг 11 примут верхнее положение, как показано на фиг. 1, клапан 15 опускается вниз, садится на свое седло в затворном органе 13, который при этом принимает положение «закрыто», и пропуск конденсата прекратится.In the initial state, the open float 6 occupies the lower position in the cylindrical body 1. In this case, the rod 14 and the valve 15 fixed to it are in the upper position and the shutter body is open to allow the medium to pass from the cylindrical body 1. When the steam consuming apparatus is put into operation, behind which it is installed steam trap, air is removed from the steam-condensate volume of the system under the action of the pressure of the supplied steam through the open shut-off element of the steam trap. Then, the stream of condensate discharged following the air through the end 8 of the inlet pipe 4 enters the cavity of the cylindrical body 1, fills it, and exits through the open shutter body. The passage of condensate through the valve body will continue until steam enters the cylindrical body 1 together with the condensate. The presence of steam in the condensate stream will lead to a gradual filling of the inner cavity of the float 6. It will cause an Archimedean force pushing it upward on the float 6. With the accumulation of steam in the cavity of the float 6, the equalities of the moments acting on the lever on one side of the Archimedean force and on the other hand, the pressure forces of the medium on the valve 15 from the side of the cavity of the cylindrical body 1 will be established. The float 6 and the lever 11 rigidly connected to it will take the upper position as shown in FIG. 1, the valve 15 drops down, sits on its seat in the shutter body 13, which at the same time takes the “closed” position, and the condensate passage stops.

По истечении некоторого времени пар, находящийся в полости поплавка 6, сконденсируется из-за теплопотерь через корпус 1. Накопившийся за это время в подводящих трубах конденсат через впускной патрубок 4 и его конец 8 вновь заполнит полость поплавка 6. Поплавок 6 при этом под действием своего веса и силы давления среды, действующей на клапан 15, опустится вниз в полости корпуса 1, клапан 15 поднимется над своим седлом и откроет запорный орган 13 для выпуска из корпуса 1 конденсата и вместе с ним инертных газов, в небольших количествах выделяющихся при конденсации пара. Выпуск конденсата будет продолжаться до тех пор, пока поступившая очередная порция пара не приведет к подъему поплавка 6 и закрытию запорного органа 13, после чего цикл снова повторяется. Внешний по отношению к поплавку 6 объем полости корпуса 1 постоянно заполнен конденсатом, что создает гидравлический затвор и полностью исключает проход пролетного пара к запорному органу 13.After some time, the steam in the cavity of the float 6 condenses due to heat loss through the housing 1. The condensate accumulated in the supply pipes through the inlet pipe 4 and its end 8 will again fill the cavity of the float 6. The float 6 will then the weight and pressure force of the medium acting on the valve 15, will go down in the cavity of the housing 1, the valve 15 will rise above its seat and open the shut-off member 13 to release condensate from the housing 1 and with it inert gases, in small quantities released and vapor condensation. The condensate discharge will continue until the next portion of the steam arrives leads to the rise of the float 6 and the closure of the locking element 13, after which the cycle repeats again. External to the float 6, the volume of the cavity of the housing 1 is constantly filled with condensate, which creates a hydraulic shutter and completely eliminates the passage of passage steam to the locking element 13.

Конденсатоотводчик может эффективно работать и при повороте его вокруг горизонтальной оси цилиндрического корпуса 1 на 180°. В этом случае, при работе конденсатоотводчика полость поплавка 6 постоянно заполнена конденсатом. Если через впускной патрубок 4 и его конец 8 будет поступать конденсат, то переливаясь через борта отверстий 7 в боковой стенке поплавка 6, он постепенно заполнит и полость цилиндрического корпуса 1. По мере заполнения возникнет равенство моментов силы веса поплавка 6 с находящимся в нем конденсатом и силы давления среды, действующей на клапан 15, в системе «поплавок - рычаг - клапан». При этом откроется запорный орган 13 и конденсат через него будет пропускаться. Если же через впускной патрубок 4 и его конец 8 будет поступать пар, то он, заполняя полость цилиндрического корпуса 1, вытеснит из нее конденсат и под действием силы веса поплавка 6 и заполняющего его конденсата клапан 15 поднимется вверх. Запорный орган при этом закроется и пар не будет иметь прохода в выпускной патрубок 5. При поступлении, далее, очередной порции конденсата в цилиндрический корпус 1 запорный орган 13 вновь открывается для пропуска поступившего конденсата. Скапливающийся в процессе работы конденсатоотводчика в цилиндрическом корпусе 1 воздух и другие инертные газы периодически удаляются из корпуса через воздушник 20.The steam trap can also work effectively when it is rotated around the horizontal axis of the cylindrical body 1 by 180 °. In this case, during operation of the steam trap, the cavity of the float 6 is constantly filled with condensate. If condensate enters through the inlet pipe 4 and its end 8, then overflowing through the sides of the holes 7 in the side wall of the float 6, it will gradually fill the cavity of the cylindrical body 1. As the filling occurs, the moments of gravity of the weight of the float 6 will be equal to the condensate in it and the pressure of the medium acting on the valve 15 in the system "float - lever - valve". This will open the shut-off member 13 and condensate will be passed through it. If steam enters through the inlet pipe 4 and its end 8, then filling the cavity of the cylindrical body 1, it will displace the condensate from it and under the action of the weight of the float 6 and the condensate filling it, the valve 15 rises. The shut-off element closes and steam does not have a passage to the exhaust pipe 5. Upon receipt, then, of the next portion of condensate into the cylindrical body 1, the shut-off element 13 opens again to allow the condensate to enter. The air and other inert gases accumulating during the operation of the steam trap in the cylindrical housing 1 are periodically removed from the housing through the air vent 20.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества:Using the proposed device provides, compared with existing devices, the following advantages:

- конструкция устройства проще, технологичнее в изготовлении, удобнее в обслуживании;- the design of the device is simpler, more technologically advanced to manufacture, more convenient to maintain;

- меньшие габариты и металлоемкость;- smaller dimensions and metal consumption;

- повышенная надежность работы из-за устранения колебательных движений поплавка в горизонтальном направлении;- increased reliability due to the elimination of oscillatory movements of the float in the horizontal direction;

- полностью исключен пропуск пролетного пара;- passage of passage steam is completely excluded;

- возможность поворота конденсатоотводчика вокруг своей оси на 180° и изменение при этом мест расположения впускного и выпускного патрубков упрощает выбор компоновочных решений в системе «паропотребляющий аппарат - конденсатоотводчик».- the possibility of turning the steam trap around its axis by 180 ° and changing the location of the inlet and outlet nozzles at the same time simplifies the choice of layout solutions in the "steam consuming apparatus - steam trap" system.

Claims

A steam trap containing a cylindrical body with a cover, an inlet and outlet pipe, an open float placed in the body, the axis of which is unidirectional with the axis of the cylindrical body, a shut-off element installed in the outlet pipe, a valve with a spherical surface connected to a rod that is pivotally connected to a lever pivotally mounted on a fixed support and its end adjacent to the float, characterized in that the cylindrical body has a horizontally oriented axis, an open float gesture it is connected to the lever and is integral with it, the float is closed from the ends and has one or more holes on the side wall, an inlet pipe equipped with a chipper enters its end on the side wall of the float with its end, the fixed support of the lever is mounted on the locking body.