CH671277A5 - - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Kondensatabscheider und -ableiter mit einem Einlasskanal, einem aus einem mit Abstand zum Gehäuse angeordneten Zylinder bestehenden Separator, einem Auslasskanal, einem Kondensatsammler unterhalb des Zylinders und mit einem Auslassventil, wobei der Kondensatsammler eine Schwimmerkugel und eine mit mindestens einer Entlüftungsöffnung versehene Fangkappe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung (44) auf einem Kreis um den Scheitelpunkt der Fangkappe (40) angeordnet ist, dessen Radius dem 0,2 bis 0,36fachen des Kappen-Aus-sendurchmessers entspricht.

BESCHREIBUNG

Es ist bekannt, beispielsweise Sammler, Separator und Druckreduzierventil als separate Bauteile herzustellen und miteinander zu verbinden, um sie in eine Dampfleitung einzubauen. Nachteilig ist dabei jedoch, dass sich beim Einbau in die Dampfleitung Schwierigkeiten ergeben. Dies gilt insbesondere auch für das Justieren der einzelnen Bauteile. Daraus resultiert der Vorschlag, die einzelnen Bauteile einschliesslich des Zubehörs zu einem integrierten Bauteil miteinander zu verbinden.

Bei einem derartigen integrierten Kondensatabscheider und -ableiter befindet sich in einem Gehäuse ein Zylinder, der einen Dampfeinlass in Form eines Separators zwischen seiner äusseren Oberfläche und der inneren Gehäusewandung bildet. Der in das Gehäuse eintretende Dampf strömt demzufolge wirbeiförmig längs der Innenoberfläche des Gehäuses nach unten und gelangt durch das Zylinderinnere zu einem Auslasskanal. Unterhalb des Separatorzylinders befindet sich ein Kondensatsammler mit einem Auslassventil mit einer Schwimmerkugel und einer Fangkappe.

Bei einem Kondensatabscheider und -ableiter dieser Art bedarf die Fangkappe einer kleinen Entlüftungsöffnung. Das gashaltige Kondensat trifft auf seinem Weg vom Dampfeinlass durch den Separator auf die Innenwandung des Gehäuses, und das Kondensat scheidet sich ab ; es tropft von der Gehäuseinnenwandung in den Kondensatsammler im Gehäuse. Ohne eine Entlüftungsöffnung würde die Kugel des Schwimmerventils infolge des Drucks der Restluft in der Fangkappe bei einem Anwachsen der Kondensatmenge nicht vom Ventilsitz abheben und könnte das Kondensat nicht abfliessen. Aus diesem Grunde muss die Fangkappe eine Entlüftungsöffnung aufweisen. Befindet sich die Entlüftungsöffnung jedoch im Zentrum der Fangkappe, wird das Kondensat in der Fangkappe unter dem Einfluss der sich im Bereich der Fangkappe fortsetzenden Wirbelströmung des Gases durch die Entlüftungsöffnung aufgewirbelt. Dies beeinträchtigt die Abscheidewirkung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Kondensatabscheider und -ableiter mit verbesserter Abscheidewirkung zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass bei einem Kondensatabscheider und -ableiter der eingangs erwähnten Art die Entlüftungsöffnung erfindungsgemäss auf einem Kreis um den Scheitelpunkt der Fangkappe liegt, dessen Radius dem 0,2 bis 0,36fachen des Aussendurchmessers der Fangkappe entspricht. Ein derartiger Abscheider und Ableiter eignet sich auch zum Abscheiden anderer Flüssigkeiten aus Dampf, Druckluft oder anderen Gasen.

Bei dem erfindungsgemässen Kondensatabscheider und -ableiter tritt das kondensathaltige Gas durch einen Einlasskanal ein und strömt wirbeiförmig durch einen Separator nach unten sowie an der Fangkappe vorbei. Das Kondensat scheidet sich beim Durchströmen des Separators primär an der Innenoberfläche des Gehäuses ab und sammelt sich unterhalb bzw. am Boden des Gehäuses im Kondensatsammler. Andererseits strömt das Gas aber auch aus dem Bereich der Fangkappe durch den Zylinder aufwärts zu einem Auslasskanal. Wenn das sich am Boden des Gehäuses sammelnde Kondensat ein bestimmtes Niveau erreicht hat, hebt die Schwimmerkugel von ihrem Ventilsitz ab und öffnet das Auslassventil zum Abfliessen des Kondensats.

Bei einer Anordnung der Entlüftungsöffnung im Zentrum der Fangkappe wird das Kondensat infolge des auch im Bereich der Fangkappe wirbeiförmig strömenden Gases aufgewirbelt. Dies lässt sich jedoch vermeiden, wenn die Entlüftungsöffnung in dem erfindungsgemässen Abstand vom Scheitelpunkt der Kappe bzw. deren Hauptachse angeordnet ist.

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

Fig. 1 einen Querschnitt einer Fangkappe,

Fig. 2 eine Unteransicht der Fangkappe nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Kondensatabscheider und -ableiter mit einer Fangkappe nach den Fig. 1 und 2.

Der in Fig. 3 dargestellte Kondensatabieiter besteht aus einem Gehäuse 2 mit einem angeflanschten Reduzierventil 4, einem Separator 30 unterhalb des Reduzierventils 4 und einem unterhalb angeordneten Kondensatsammler mit einem Schwimmerventil 8.

In dem Reduzierventil 4 stellt sich unter dem Einfluss einer mit Hilfe einer Stellschraube 10 vorgespannten Spiralfeder 12 ein vorgegebener Sekundärdampfdruck ein. Bei einer Verringerung des an der Unterseite eines Diaphragmas 14 wirksamen Sekundärdampfdrucks bewegt sich das Diaphragma 14 nach unten und hebt der Ventilkörper 16 eines Steuerventils von seinem Ventilsitz 18 ab. Demzufolge strömt Primärdampf von einem Einlasskanal 20 durch die Durchlässe 22a, 22b, 22c und 22d bis zu einem sich unter dem Einfluss des Dampfdrucks nach unten bewegenden Kolben 24. Bei der Kolbenbewegung hebt der Ventilkörper eines Hauptventils von seinem Ventilsitz ab. Demzufolge gelangt der Primärdampf aus dem Einlasskanal 20 in den Separator 30 bzw. Ringraum zwischen dem Gehäuse 2 und einem Quasizylinder 6. Von hier aus strömt der Primärdampf durch das geöffnete Hauptventil 26 zum Auslasskanal 32. Der Auslasskanal 32 steht über Durchlässe 34a und 34b mit einer Ventilkammer 37 unterhalb des Diaphragmas 14 in Verbindung. Übersteigt der Sekundärdampfdruck im Auslasskanal 32 den mit Hilfe der Spiralfeder 12 eingestellten Solldruck, bewegt sich das Diaphragma 14 gegen die Haltekraft der Feder 12 und stellt dabei den Öffnungsquerschnitt des Steuerventils 16 ein, was zu einer Verringerung des Sekundärdampfdrucks auf den eingestellten Solldruck führt. Das Druckreduzierventil 4 dient mithin dazu, den Sekundärdampf druck auf dem Sollwert zu halten.

Der Separator 30 besteht aus einem Dampfeinlass zwischen der äusseren Umfangsfläche des Quasizylinders 6 und der Innenwandung des Gehäuses 2. Der Quasizylinder besitzt auf seiner Aussenfläche nicht dargestellte Leitflächen, die den eintretenden Dampf spiralförmig längs der Innenwandung des Gehäuses 2 nach unten führen. Infolge der Rotationsbewegung des Dampfs im Separator scheidet sich das Kondensat an der Innenoberfläche des Gehäuses 2 ab. Das von der Kammerwandung herabtropfende Kondensat sammelt sich in einem Sammler bzw. im unteren Teil des s

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Gehäuses 2. Nach dem Abscheiden des Kondensats strömt der Dampf durch das Zylinderinnere aufwärts zum Reduzierventil 4. Der Quasizylinder 6 ist über mehrere, im Abstand voneinander aussenliegende Streben 34 mit der Innenwandung des Gehäuses 2 verbunden.

Das untere Ende des Abscheiders bildet den Kondensatsammler und weist ein Schwimmerventil 8 mit einem Ventilsitz 36 im Boden des Gehäuses 2 auf. Mit dem Ventilsitz 36 wirkt eine Schwimmerkugel 38 in der Weise zusammen, dass sie auf dem Ventilsitz ruht und ein Abfliessen des Kondensats verhindert, solange die Kondensatmenge im Kondensatsammler geringer als eine vorgegebene Menge ist. Überschreitet die Kondensatmenge den vorgegebenen Wert, hebt die Schwimmerkugel 38 von dem Ventilsitz 36 ab und ver-lässt das Kondensat den Sammler.

Eine Fangkappe 40 ist so angeordnet, dass sie im wesentlichen nur die obere Hälfte der Schwimmerkugel 38 übergreift. Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, ist die Fangkappe 40 domförmig ausgebildet und besitzt einen im wesentlichen elliptischen Grundriss. Auf einander gegenüberliegenden Seiten besitzt die Fangkappe je eine Befestigungslasche 42. Ausserdem weist sie etwas unterhalb ihres Scheitelpunkts, d. h. in einem geraden Abstand A von ihrer Hauptachse, eine kleine Entlüftungsöffnung 40 auf. Der Abstand A ergibt sich bei einer Multiplikation des äusseren Kappendurchmessers B mit einem vorgegebenen Koeffizienten a von 0,2 bis 0,36.Der

Koeffizient a wurde experimentell bestimmt. Befände sich der Durchlass 44 im Zentrum bzw. Scheitelpunkt der Fangkappe 40, würde die Abscheidewirkung infolge eines Aufwirbeins des Kondensats nachteilig beeinflusst. Befände sich hingegen die Öffnung im unteren Teil der Fangkappe, würde die Schwimmerkugel 38 nicht von dem Ventilsitz 36 abheben. Demgemäss befindet sich die Öffnung 44 in einer Zwischenlage, d. h. in einer Lage zwischen dem Scheitelpunkt der Fangkappe und dem Kappenrand, bei der ein Ver-wirbeln des Kondensats nicht stattfindet. Bei den erwähnten Versuchen wurde der Abstand zwischen dem Quasizylinder 6 und dem Scheitelpunkt der Fangkappe 40 so gewählt, dass es nicht zu einem Aufwirbeln des Kondensats durch den rotierenden Dampfstrom kam. In diesem Fall betrug der Abscheidegrad 95%.Bei den Versuchen wurde der Abstand zwischen der Unterkante des Quasizylinders 6 und dem Scheitelpunkt der Fangkappe 40 im Hinblick auf eine kompakte Konstruktion des Kondensatabieiters sowie der Abstand A und der Aussendurchmesser B im Hinblick auf einen Abscheidegrad von 95%, d. h. im Hinblick auf ein angesichts der Lage der Öffnung 44 nicht verwirbeltes Kondensat, gewählt und alsdann der Koeffizient a bestimmt. Die nachfolgende Tabelle gibt für verschiedene Durchmesser des Einlasskanals 20 den zu Bestwerten des Koeffizienten a führenden Abstand A und den zugehörigen Aussendurchmesser B wieder.

5

Kanaldurchmesser (mm)

Abstand (mm)

Aussendurchmesser (mm)

a = A/B

15

16 ±3,2

59

0,217 bis 0,325

io 20

16 + 3,2

59

0,217 bis 0,325

25

20 ±4

70

0,229 bis 0,343

32

20 ±4

70

0,229 bis 0,343

40

20 ±4

70

0,229 bis 0,343

50

30 ±5

97

0,258 bis 0,361

15

Ungeachtet der sich aus der vorstehenden Tabelle ergebenden Daten kann der Abstand A durchaus auch innerhalb 20 gewisser Grenzen variieren, da eine Toleranz beim Herstellen der Öffnung 44 berücksichtigt wurde. Aus der Tabelle ergibt sich jedoch, dass es bei einem a von 0,2 bis 0,36 nicht zu einem Aufwirbeln des Kondensats, mithin zu einem hohen Abscheidegrad kommt.

25 Obgleich der dargestellte Kondensatorabscheider und -ableiter ein Druckreduzierventil einschliesst, wird der Abscheidegrad nicht wesentlich beeinträchtigt, wenn das Druckreduzierventil entfällt.

Die dargestellte Fangkappe weist nur eine einzige Entlüf-30 tungsöffnung auf, sie kann jedoch auch mehrere Öffnungen in symmetrischer oder unsymmetrischer Anordnung bezüglich des Kappenzentrums mit einem Abstand A vom Kappenzentrum besitzen, um ein rasches Entweichen von Überschussluft aus der Fangkappe zu ermöglichen. 35 Es genügt, wenn die Entlüftungsöffnungen im Abstand A von der Hauptachse bzw. dem Kappenscheitel auf einem Kreisbogen mit dem Radius A um den Kappenscheitel angeordnet sind; sie brauchen hingegen nicht symmetrisch bzw. in einem gleichen Abstand voneinander zu liegen. 40 Wie bereits erwähnt, findet, wenn die Kappenöffnung auf einem Kreis um die Hauptachse bzw. den Scheitelpunkt der Kappe mit einem Radius liegt, der dem 0.2- bis 0.36fachen des Kappenaussendurchmessers entspricht, ein Aufwirbeln des Kondensats nicht statt und ergibt sich demzufolge ein 45 verbesserter Abscheidegrad. Da der Separator und der Schwimmertopf bzw. Kondensatsammler sowie gegebenenfalls auch ein Druckreduzierventil in den erfindungsgemässen Kondensatabscheider und -ableiter integriert sind, ergibt sich eine wesentliche Einbauerleichterung beim Rohr-50 verlegen.

B

1 Blatt Zeichnungen