Kondenswasserabscheider Die Erfindung betrifft einen Kondenswas- serabscbeider. Derselbe ist gemäss der Erfin- dun-c cladurelr gekennzeichnet, dass dessen, Ge- häuse einen Hohlraum aufweist, der durch einen Absehlusskörper in eine Druckkammer arid eine Austrittskammer unterteilt ist, und daL', zwei Dichtflächen vorgesehen sind,
die dem Absehlusskörper beim Ansteigen des 1)anrpfdr-rielzes in der Druelckantmer gleiehzei- t ig als Sitz dienen, wodurch einerseits der Eintrittskanal von der Austrittskammer und anderseits diese Austrittskammer von der Drttekkammer vollständig getrennt.
werden, w <B>,</B> ährenf <B>1</B> beim Sinken des Druckes in der Druckkammer der Absehlusskörper sich wie der von diesen Dichtflächen abheben kann.
In der Zeichnung ist. ein Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. 1#:s zeigen Fir.l. einen Schnitt durch den Kondens- asserabsebeider, wobei sich der Abschluss- körper in der Sehlussstellung befindet, Fi-.2 denselben Schnitt wie Fig.l, aber mit von seinen Dielrtflächen abgehobenem Ab sehlusskörper, Fig. 3 einen Grundriss des Kondenswasser- abseheider;
s, ohne den obern Gehäuseteil und den Absehlusskörper, Fig.4 einen Schnitt durch eine Variante des Abschlusskörpers.
Der dargestellte Kondenswasserabscheider, der im folgenden auch Kondenstopf oder kurz Topf genannt wird, besitzt ein Ge häuse 1, dessen oberer Teil 2 als Kappe aus gebildet ist und das einen. Hohlraum 3 auf weist. In diesem Hohlraum befindet sich der Absehlusskörper 4 in Form einer flachen, kreisförmigen Scheibe, welcher den Hohlraum in eine obere Kammer D und in eine untere Kammer A unterteilt, die aus später ersicht lichen Gründen als Druckkammer resp. Aus trittskammer bezeichnet. werden.
Die Scheibe 4 ist so gross, dass ein enger ringförmiger Spalt 5 zwischen ihrem Rand und der innern Ober fläche 3a der kreiszylindrischen Seitenwand des Hohlraumes 3 vorhanden ist. Der Ein- und der Austrittskanal des Topfes sind mit 6 resp. 7 bezeichnet.
Der Eintrittskanal 6 ist an denjenigen Teil einer Dampfanlage anzuschliessen, aus dem Kondenswasser abzuscheiden ist. Zur Verbin dung mit der Anlage kann der Topf mit An schlussgewinden oder Flanschen versehen sein, was nicht dargestellt ist.
In der Mitte wird die kreisrunde, untere Kammer A begrenzt durch eine Dichtfläche 8, die die Mündung 9 des Eintrittskanals 6 um gibt. Wenn der Absehlusskörper auf der er wähnten Dichtfläche 8 ruht, schliesst er die Mündung 9 vollständig. Der Austrittskanal 7 des Topfes ist zwischen den beiden Dichtflä- eben 8 und 10 an die Austrittskammer A an geschlossen. Aussen wird die Austrittskammer begrenzt durch eine weitere Dichtfläche 10. Diese Flä che ist ganz getrennt von der Eintritts-Dieht- fläche 8 und hat absolut nichts zu tun mit dem Abschliessen des Hohlraumes 3 vom Ein trittskanal 6.
Sie wirkt im Gegenteil zwischen der untern Kammer A und der obern Kam- rner D; die letztere befindet sich auf der Rück seite (hinter) dem Abschlusskörper 4. Indem die Dichtfläche 10 mit dem Abschlusskörper 4 zusammenarbeitet, dient sie nur dazu, um den Durchfluss des Fluidums vom Innern der un tern Kammer A in die obere Kammer D zu regulieren bzw. um die obere Kammer von der untern vollständig abzuschliessen. Zwischen diesen Kammern ist keinerlei andere Verbin dung vorhanden, z. B. kein Loch in der Scheibe 4 oder kein Kanal im Gehäuse.
Es wird da durch vermieden, dass dauernd Dampfverluste entstehen wie bei gewissen bekannten Kon denstöpfen, die ebenfalls zwei durch einen Abschlusskörper getrennte Kammern aufwei sen. Es wird ferner auch weitgehend vermie den, dass sieh durch Verstopfung, Verkalkung oder andere Änderungen dieser Verbindungen die Funktionscharakteristik des Topfes im Laufe der Zeit ändert.
Beide Dichtflächen 8 und 10 sind zur Illustration rund und flach dargestellt.. Sie sind so gezeigt., dass sie in der gleichen Ebene liegen, wobei letztere senkrecht zur Achse der Scheibe 4 steht. Die Dichtflächen können aber auch anders als rund und flach sein und kön nen auf verschiedenen Höhen angeordnet sein, vorausgesetzt, dass jene Teile des Abschluss- körpers, welche mit diesen zusammenarbeiten, so geformt und entsprechend gelegen sind, dass sie gleichzeitig mit beiden Dichtflächen zusammentreffen und sich davon abheben.
Wenn der Topf an eine Dampfanlage an geschlossen ist, funktioniert er auf folgende Weise: Nehmen wir als Beispiel an, da.ss die Anlage kalt ist und da.ss sie aufgeheizt wird bzw. Dampf in dieselbe eingelassen wird. Un ter diesen Umständen wird normalerweise Luft und Kondensat in der Anlage sein. Zu diesem Zeitpunkt wird der Abschlusskörper 4 entweder auf seinen Dichtflächen 8, 10 ruhen oder nicht, je nach der Lage, welchen der Topf -in bezug auf die Vertikale einnimmt.
Der Topf kann nämlich in beliebiger Lage an geordnet werden, nicht. nur in der Lage nach Fig.1 und 2, in der das C,rewieht der Seheibe 4 im Sinne eines Schliessens der Miindungen wirkt. Dieses Gewicht spielt nur eine ganz vernachlässigbare Rolle. Wenn der Abschluss- körper anfangs in geöffneter Stellung ist, wird der Druckanstieg in der Anlage die Luft und das Kondensat inngehindert durch den Topf naeli aussen befördern.
Wenn der Absehlusskörper anfangs in ge schlossener Stellung ist, wird er sofort Bure 3i den Druck von Luft oder Kondensat, welcher auf seine Unterseite bei der Mündung l) des Eintrittskanals 6 einwirkt, angehoben, was wieder freien Durehfluss der Luft und des 11 ondensates durch den Topf erlaubt.
Der freie Durchfluss des Kondenswasser wird andauern, bis dessen Temperatur den Punkt erreicht, wo ein Teil davon infolge der 1)i-Lickminderung sieh in Dampf verwandelt, wenn es um die Eingaigsdiehtfläehe 8 fliesst. Der grösste Teil dieses Dampfes wird durch den Austrittskanal 7 ausströmen, aber ein Teil davon wird unter dem offenen Absehlusskör- per 4 vorbei durch den ringförmigen Spalt 5 strömen und in die obere Kammer D eintre ten, so dass in dieser Kammer ein Druck ent steht.
Nenn dieses Phänomen fortdauert und an Intensität zunimmt, wird der Druck in der Kammer D, welcher auf die Rüelzseite des Absehlusskörpers einwirkt, genügend Kraft haben, um diesen auf die Dichtfläche 8 zu pressen, so jeglichen Durehfluss von der An lage her komplett verhindernd, und gleichzei tig den Absehlusskörper auf seine Dichtfläche 10 zu pressen, um die Kammer D von der Kammer A abzuschliessen.
Es sei in diesem Zusammenhang hervorge hoben, dass, wenn das Stadium erreicht ist, bei denn das durch den Topf fliessende Flui dum hauptsächlich aus Dampf besteht, der eine beträchtliche Geschwindigkeit erreicht, ein Teil des Dampfes bei dieser Geschwindig keit längs der untern Seite der Seheibe 4 bis zur Wandoberfläche 3a strömen wird, wo der Dampf anprallt und durch den Spalt 5 in die Drnekkammer D abgelenkt wird, was einen raselien Druckanstieg und damit ein rasches Schliessen der Mündung ä und der Kammer A zur Folge hat.
Die kinetische Energie des Dampfes wird dabei in der obern Kammer D in potentielle Energie (Druckenergie) ver wandelt.
Wenn der Absehlusskörper 4 sieh in der beschriebenen Weise auf die Diehtfläehen 8, 10 gesetzt hat, werden die Mündungen ge schlossen bleiben, so lange, als die durch den Druck in der Kammer D von hinten auf den Absehlusskörper wirkende Kraft grösser ist als die Kraft, die von vorn auf ihn einwirkt, einerseits durch den Druck in der Anlage bei der hliindung 9 und anderseits durch den noeli in der Austrittskammer A herrschenden Aiistrittsdruek.
Der Druck in der Kammer D wird sich je doch verringern, da der in letzterer befind liche Dampf sieh durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung abkühlen wird, so dass nach einer gewissen Zeit die Kraft, die auf die Rückseite des Absehlusskörpers einwirkt, klei ner wird als die Kraft, die auf dessen Vor derseite einwirkt. Wenn dieser Zustand er reicht ist, hebt. sich der Abschlusskörper von seinen beiden Dichtflächen ab, und die Flüs sigkeit hat wieder freien, ungehinderten Durchgang durch den Topf, bis sich die vor stehenden Funktionen wiederholen, wobei das Schliessen um so schneller erfolgt und um so länger dauert, je weniger Kondenswasser von der Anlage her in den Eintrittskanal 6 ge langt.
Bei richtiger Anpassung der Dimen sionen des Kondenstopfes an den Dampfdruck, der beliebig hoch sein kann, wiederholt sieh das Spiel in einer solchen Zeitfolge, dass prak- tiseli nur Kondenswasser durch den Topf strömt. und in der Anlage der Dampf sehr trocken bleibt. Für die Anpassung der Sehnel- ligkeit, mit dem der Abschlusskörper sich be weist, an die Betriebsverhältnisse, ist. die Be schaffenheit seiner untern Oberfläche sehr wichtig.
In den Fig. I. und 2 ist die mit den Dicht flächen zusammenwirkende Seite des Ab- schlusskörpers in Form einer flachen, glatten Oberfläche gezeigt, was eine rasche Strömung Lind somit einen raschen Di-Lickanstieg in der Kammer D gewährleistet.
Wenn jedoch die Speisung dieser Kammer zu rasch vor sich geht bei den vorliegenden Bet.riebsbedingLin- gen, so kann man dieselbe verlangsamen, in dem man die untere Oberfläche des Abschluss- körpers mit Turbulenzmitteln versieht, um eine Turbulenz in der Strömung zu erzeugen. Eine Form von solchen Mitteln ist in Fig. 4 ge zeigt. Hier hat man auf der untern Seite des in einer Variante gezeigten Abschlusskörpers 4 eine Anzahl von konzentrischen Rillen 11 an gebracht.
Diese Rillen können einen Quer schnitt von irgendeiner Form haben, aber- in der dargestellten Ausführung ist die äussere Wand jeder Rille normal zur untern Ober fläche des Abschlusskörpers, während die in nere Wand geneigt ist in einem Winkel von etwa 50 zur gleichen Oberfläche. Diese Ril len, von denen eine beliebige Anzahl vorhan den sein kann, dienen. dazu, eine Turbulenz zu erzeugen, welche die Strömung bremst, um den Schliessvorgang des Abschlusskörpers zu verzögern.
Eine solche Turbulenz kann auch erzeugt werden, indem man die untere Seite des Abschlusskörpers mit irgendwelchen Ein kerbungen versieht, die eine andere als die gezeigte Ringform haben, oder indem man auf der erwähnten Oberfläche nach unten hervor stehende Rippen anbringt. Ein anderer Weg, um. die periodische Funktion des Abschluss- körpers auf die Betriebsverhältnisse abzustim men, liegt darin, die Dimensionen der Kam mern, der Scheibe und der Dichtflächen beim Entwuirf des Kondenswasserabscheiders ent sprechend zu wählen.
Man muss sieh in diesem Zusammenhang natürlich bewusst sein, dass, weil die Häufigkeit der periodischen Bewe gungen des Abschlusskörpers stark vom Cha rakter der Anlage, an welche der Topf ange schlossen wird, abhängt und im besonderen von den darin vorhandenen Dampfdrücken, von der Kondensatmenge, welche in der An lage anfällt und eventuell noch von andern Faktoren, es unmöglich ist, bestimmte Massver hältnisse festzusetzen, die für alle Fälle passen.
Bei richtiger Anpassung an die Betriebs bedingungen wird, wie bereits erwähnt, der Kondenstopf die Anlage wirksam frei halten von unerwünschter Luft oder Kondensat, mit einem Minimum an Verlust von nützliehenr Dampf, ferner werden beträchtliche Einspa rungen erzielt im Vergleich zu irgendeinem Topf, bei dem Ein- und Austrittsseite dauernd durch Lecköffnungen verbunden sind.
Für die befriedigende Funktion des be- sehriebenen Topfes ist es wichtig, dass bei je der Lage des Abschlusskörpers Dampf hinter denselben gelangen kann. Dies kann zum Bei spiel sichergestellt werden durch den nach innen gerichteten Vorsprung 1\? der Kappe 2. Statt dessen könnte der Abschlusskörper auf der Seite der Druckkammer D einen Vor sprung aufweisen.
In beiden Fällen wird ver- hindert, dass das Volumen der Drueldhaminer im Verlaufe der Bewegungen des Abschluss- körpers unendlich klein werden könnte. , In der Zeichnung sind das Gehäuse mit Kappe und die innern Teile des Topfes kreis förmig dargestellt. In der Praxis jedoch kön- nee diese Teile auch irgendeine andere Form haben. Es wurde kein Versuch gemacht, in der Zeichnung rein bauliche Details der Konstruk tion der verschiedenen Teile des Topfes zu zeigen.
Es ist. keineswegs nötig, dass die Dicht fläelie 10 die Eintritts-Diehtfläche 8 koaxial umgibt und vollständig von ihr getrennt ist; es könnte zum Beispiel auch ein erhöhter Steg beide Dichtflächen verbinden.