DD231105A1 - Kondensatableiter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kondensatableiter mit einem niederdruckseitig angeordneten Verschlussteil. Es ist das Ziel der Erfindung, dem Kondensatableiter hohe Gebrauchswerteigenschaften zu geben. Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, einen Kondensatableiter zu schaffen, der in einem grossen Druckbereich einzusetzen ist, ohne dass die Bimetall-Schnappelemente unzulaessig hohen Spannungen ausgesetzt sind. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass sich die Bimetall-Schnappelemente mit ihrem einen Ende an ortsfesten und mit ihrem anderen Ende an am Schaft angebrachten Widerlagern direkt oder ueber Stege abstuetzen, wobei die dem Schaft zuzuordnenden Enden der Bimetall-Schnappelemente sich bei Temperaturerhoehung in Schliessrichtung bewegen und die Widerlager so angeordnet sind, dass das Verschlussteil innerhalb des Schnapphubes der einzelnen Bimetall-Schnappelemente an dem Ventilsitz zu Anlage kommt. Fig. 1

Description

Berlin, den 7.8.1984

WP F 16 T/251 975/3 63 649/24

Kondensatableiter Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kondensatableiter mit einem unterdruckseitig angeordneten Verschlußteil, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und von einer im Hochdruckraum des Kondensatabieiters angeordneten, aus Bimetall-Schnappelementen bestehenten Steuereinheit über einen Schaft betätigt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösunpen

Es ist bekannt» daß bei Kondensatableiter zur Vermeidung von Erosionen am Verschlußteil sowie zur Herabsetzung der Schmutzanfälligkeit angestrebt wird, sie nach Einleitung des Öffnungsvorganges möglichst weit zu öffnen und nach Ableitung des Kondensates wieder gänzlich schließen zu lassen. Um möglichst wenige Typen bevorraten zu müssen, ist es wünschenswert, die Funktion innerhalb eines großen Druckbereiches aufrechtzuerhalten.

Bekannt ist nach der DE-OS 29 48 686 ein Kondensatableiter, bei dem Bitnetall-Schnappelemente Verwendung finden* Bei diesem Kondensatableiter springt nach Erreichen bestimmter Temperaturen das Verschlußteil in die Schließstellung hinein und nach bestimmten Abkühlungen aus der Schließstellung heraus. Die Bimetall-Schnappelemente sind so angeordnet, daß sich ihre Ausbiegungen addieren, während sie alle einheitlich dem gleichen Kraftfluß unterworfen sind. Bei niedrige-

ren Temperaturen und Drücken übernehmen die schwächer bemessenen Elemente den Schnappvorgang; bei höherem Druck die stärker bemessenen. Letztere unterbinden dann gleichzeitig den Schnappvorgang der schwächer bemessenen« Dies hat zur Folge, daß die schwächeren Bimetall-Schnappelemente bei hohen Temperaturen und Drücken extrem hohen Spannungen ausgesetzt sind, so daß der Druckbereich, auf den das Prinzip anwendbar ist, begrenzt bleibt.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, einen Kondensatableiter mit einem niederdruckseitig angeordneten Verschlußteil zur Anwendung zu bringen, das hohe Gebrauchswerteigenschaften aufweist und in einer Typenreihe zur Anwendung kommen kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensatableiter mit einem niederdruckseitig angeordneten Verschlußteil, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und von einer im Hochdruckraum des Kondensatabieiters angeordneten, aus Bimetall-Schnappelementen bestehenden Steuereinheit über einen Schaft betätigt wird, zu schaffen, der in einem großen Druckbereich einzusetzen ist, ohne daß die Bimetall-Schnappelemente unzulässig hohen Spannungen ausgesetzt sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich die Bimetall-Schnappelemente mit ihrem einen Ende an ortsfesten und mit ihrem anderen Ende an am Schaft angebrachten Widerlagern direkt oder über Stege abstützen, wobei die dem

Schaft zuzuordnenden Enden der Bimetall-Schnappelemente sich bei Temperaturerhöhung in Schließrichtung bewegen und die Widerlager so angeordnet sind, daß das Verschlußteil innerhalb des Schnapphubes der einzelnen Bimetall-Schnappelemente an dem Ventilsitz zu Anlage kommt.

Die Kräfte der einzelnen Bimetall-Schnappelemente kommen addierend auf das Verschlußteil zur Einwirkung* sobald jeweils ihre Schnapptemperaturen überschritten sind. Da jedoch die Bimetall-Schnappelemente hinsichtlich des Kraftflusses von ihrem ortsfesten Widerlager zum Widerlager am Schaft des Verschlußteiles voneinander unabhängig sind, stehen die schwächeren Bimetall-Schnappelemente nicht unter der Einwirkung der hohen Kräfte der stärkeren Bimetall-Schnappelemente · Der Kondensatableiter kann daher in einem weiten Druckbereich eingesetzt werden, ohne daß unzulässig hohe Spannungen in den Bimetall-Schnappelementen auftreten.

Werden gemäß der Erfindung zum einen die Minima und zum anderen die Maxima der Federkraftisothermen zur Deckung gebracht, so wird bei der Kraftaddition der für den Schnappvorgang verantwortliche Unterschied zwischen Maximum und Minimum am ausgeprägtesten.

Es ist eine Ausübungsform der Erfindung, daß die Lage der Maxima der Federkraftisothermen der Schließstellung des Verschlußteiles entspricht, wobei die Maxima der Federkraftisothermen jenseits der Schließstellung des Verschlußteiles liegen. Dabei ergeben sich nach dem Schließen nicht nur die höchstmöglichen Dichtkräfte am Verschlußteil, sondern bei Temperatrabsenkung auch ein schlagartiges öffnen ohne vorhergehende Schleichbewegung, 3ei unterschiedlichen Schnapptem-

peraturen der einzelnen Bimetall-Schnappelemente wird die überbrückung eines großen Einsatzdruckbereiches nicht durch lineare Kraftsteigerung erreicht, sondern es entsteht ein polygonartiger Verlauf einander zugeordneter Kräfte und Schnapptemperaturen, so daß der Kondensatableiter mit nahezu gleichbleibendem Temperaturabstand von der Dampfspannungskurve öffnet und schließt..

Es ist eine Ausgestaltung der Erfindung, daß die verschiedenen Bimetall-Schnappelemente aus Bimetallen unterschiedlicher spezifisch-thermischer Ausbiegung bestehen, wobei die Form bzw. Geometrie der verschiedenen Bimetall-Schnappelemente möglichst gleich bzw. in einem günstigen konstruktiven Rahmen zu halten sind.

Nach einer Ausübungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, daß sowohl mehrere ortsfeste Widerlager als auch mehrere am Schaft vorgesehene Widerlager den Bimetall-Schnappelementen zugeordnet sind und die Widerlager stellbar ausgebildet sind. Die Anordnung nach Punkt 7 gestattet schließlich, die einzelnen Bimetall-Schnappelemente individuell über die ihnen zugeordneten Widerlager einzujustieren. Mit dieser Anordnung können an die Herstellungspräzision der Bimetall-Schnappelemente geringere Forderungen gestellt werden, da z, B. etwas von der Auslegung abweichende Schnapphubbereiche durch relative Einjustierung der Widerlager wieder kompensiert werden können.

Es ist im Sinne der Erfindung, daß jedes der Bimetall-Schnappelemente der Steuereinheit an seinem einen Ende ortsfest gelagert ist und mit seinem anderen Ende direkt oder über drucksteife Zwischenglieder auf das Widerlager am Betätigungsschaft so einwirkt, daß in einem ersten Teilbereich

des gesamten Arbeitsbereiches des Kondensatableiter mindestens ein Bimetall-Schnappelement mit niedrigerer Schnapptemperatur eine Schließkraft auf das Verschlußteil ausübt, während in anderen Teilbereichen zusätzlich zu dem mindestens ein Bimetall-Schnappelement mit höherer Schnapptemperatur eine additive Schließkraft auf das Verschlußteil ausübt.

Ausfüh runqsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden» In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. l:eine erste Ausführung der Steuereinheit des Kondensatableiter in Offenstellung;

Fig. 2:Die Steuereinheit nach Fig. 1 in Schließstellung bei niedrigem Betriebsdruck;

Fig. 3:die Steuereinheit nach Fig. 1 in Schließstellung bei hohem Betriebsdruck;

Fig. 4: ein Diagramm mit Bimetall-Federkraftisothermen, die über dem Verschlußteilhub aufgetragen sind;

Fig. 5:ein Diagramm mit einer Sattdarapfkurve sowie den Schließ- und Öffnungstemperaturen;

Fig. 6:eine zweite Ausführung der Steuereinheit des Kondensatableiter in Offenstellung;

Fig. 7:die Steuereinheit nach Fig. 4 in einer Schließstellung bei niedrigem Betriebsdruck.

Eine Trennwand 1 zwischen der Vor- und Niederdruckseite eines nicht dargestellten Kondensatabieitergehäuses weist eine Durchlaßbohrung 2 für das abzuleitende Kondensat auf und trägt eine Steuereinheit. Diese umfaßt einen Sitzkörper 3, drei vordrückseitig angeordnete, scheibenförmige, zentral gelochte Bimetall-Schnappelemente 4; 5; 6 sowie ein niederdruckseitig angeordnetes Verschlußteil 7 mit einem Schaft 8, Der Sitzkörper 3 weist einen zentralen Durchlaß 9 und einen Ventilsitz 10 auf, mit dem das Verschlußteil 7 zusammenwirkt.

In den Fig. 1 bis 3 weist der Sitzkörper 3 ein ortsfestes Widerlager 11 auf, auf dem die Bimetall-Schnappelemente 4; 5; 6 mit ihrem Außenrand aufliegen, während sie mit ihrem Innenrand an einem Widerlager 12 des Schaftes 8 angreifen.

Im kalten Zustand sind alle drei Bimetall-Schnappelemente 4; 5; 6 zum Ventilsitz hin konvex durchgewölbt (Fig. 1). Das Verschlußteil 7 gibt den Durchlaß 9 frei und Kondensat kann abfließen. Bei steigender Temperatur bewegen sich die Bimetall-Schnappeleraente 4; 5; 6 zunächst schleichend in SchlieSrichtung bis ihre jeweilige Schnapptemperatur erreicht ist, um durchzuspringen«

Für den Fall von Bimetall-Schnappelementen 4; 5; 6 mit zueinander unterschiedlichen Schnappteraperaturen sind die öffnungs- und Schließvorgänge im Diagramm Fig. 4 dargestellt. Auf der Abszisse sind die Hübe H der Bimetall-Schnappelemente 4; 5; 6 sowie des Verschlußteiles 7 aufgetragen. Der Koordinaten-Nullpunkt entspricht der Schließstellung, Auf der Ordinate sind die Kräfte aufgetragen.

wobei mit K4 die bei beispielhaften Temperaturen ti bis t3 von dem Bimetall-Schnappelement 4 auf das Verschlußteil 7 ausübbaren Federkräfte bezeichnet sind, während l<5 die entsprechenden Federkräfte des Bimetall-Schnappelementes 5 kennzeichnen. Die im Diagramm für I<4 und K5 eingezeichneten Kurven bilden Federkraftisothermen« Die Federkräfte 1<4; 1<5 wirken in Schließrichtung so lange die Federkraftisothermen auf der positiven Ordinate liegen. Sie wirken theoretisch in Öffnungsrichtung, wenn sie negativ sind. Da die Bimetall-Schnappelemente 4; 5; 6 nur einseitig an den Widerlagern 11; 12 anliegen, sind jedoch diese negativen Kräfte nicht auf das Verschlußteil 7 übertragbar.

Mit Kö ist die vom Druckgefälle am Verschlußteil 7 bestimmte und auf letzteres in Öffnungsrichtung einwirkende Kraft bezeichnet. Sie ist im wesentlichen hubunabhängig·

Die Position bzw. der Hub des Verschlußteiles 7 ist vom Gleichgewicht der Öffnungsdruckkraft Kö und den Federkräften K4; K5; K6 der Bimetall-Schnappelemente 4; 5; 6 bzw. deren Summen bestimmt und kann nur im Schnittpunkt der Kraftlinien für die herrschenden Temperaturen und Drücke liegen.

Steigt demnach bei Öffnungskräften bis Köl die Temperatur von ti nach t2, so bewegt das Bimetall-Schnappelement 4 das Verschlußteil 7 schleichend aus der Offenstellung (rechts im Diagramm) bis zur Hubposition A, um es danach aus dieser Lage sprungartig in die Schließstellung zu bringen. Die Bimetall-Schnappelemente 5; 6 verbleiben während-

dessen in einer zum Ventilsitz 10 hin konvex durchgewölbten Form (Fig. 2), Die den verschiedenen Schließ-Schnapptemperaturen zugeordneten Kräfte K4 bilden sich auf der durch dia Minima der Federkraftisothermen gehenden Senkrechten A ab. Diese Zuordnung führt im Diagramm Fig. 5 zu einer ersten Geraden 13.

Bei höheren Temperaturen als t2, z» B. bei t3, ist auch das Bimetall-Schnappelement 5 in der Lage, über den gesamten Hubbereich positive, d« h, in Schließrichtung virkende Kräfte aufzubringen. Die Federkraftisothermen der Bimetall-Schnappelemente 4und 5 addieren sich demnach zur Resultierenden "K4 + 5, t3". Steigt bei höheren Öffnungsdruckkräften als Köl, beispielsweise bei der Kraft Kö2, die Temperatur bis t3» so bewegen folglich die Bimetall-Schnappelemente 4 und 5 gemeinsam das Verschlußteil 7 aus der Offenstellung schleichend bis zur Position A, um es danach zusammen schnappend in die Schließstellung zu bringen. Hierbei verbleibt das Bimetall-Schnappelement 6 in seiner zum Ventil., sitz 10 hin konvex durchgewörbfen Form.

Auf der Senkrechten durch A addieren sich demnach die Kräfte der Bimetall-Schnappelemente 4; 5, so daß bei gleichem t die Kraftdifferenz zunimmt. Im Diagramm Fig» 5 entsteht eine zweite Gerade 14 mit größerer Steigung. Das sinngemäß gleiche wiederholt sich, wenn auch das Bimetall-Schnappelement 6 wirksam wird (Fig. 3), wodurch eine dritte noch steilere Gerade 15 des in Fig. 5 dargestellten Polygonzuges entsteht.

Aus dem Diagramm Fig. 4 geht hervor, daß dar öffnungsvor-

gang eine Umkehrung des Schließvorganges darstellt. Wenn dia Maxima der Federkraftisothermen der Schließstellung entsprechen oder jenseits von ihr, z« B, auf der Senkrechten durch B liegen, wird der Kondensatableiter z. B. bei der Kraft Köl aus der Schließstellung "zu" bis Punkt C sprungartig öffnen, sobald die Temperatur des Bimetall-Schnappelementes 4 von t2 auf ti gefallen ist* Im Diagramm Fig. 5 ergibt sich deshalb für das öffnen ein zweiter Polygonzug 13';; 14'; 15', der lediglich in der Temperatur etwas niedriger liegt. Die in Fig. 5 eingezeichnete Kurve SD gibt für verschiedene Drücke die jeweilige Sattdampftemperatur an, bei welcher der Kondensatableiter jeweils spätestens geschlossen sein muß«

Das Diagramm Fig. 5 zeigt, daß die angestrebte Wirkung über einen großen Druckbereich erreicht wird. Dies ist deshalb möglich, weil die einzelnen Bimetall-Schnappelemente 4; 5j 6 hinsichtlich des Kraftschlusses vom ortsfesten Widerlager 11 zum Widerlager 12 am Verschlußteil-Schaft 8 voneinander unabhängig sind. Dadurch stehen die schwächeren Bimetall-Schnappelemente 4; 5 nicht unter der Einwirkung der hohen Federkräfte der stärkeren Bimetall-Schnappelemente 5; 6 und sind deshalb keinen unzulässig hohen Spannungen ausgesetzt.

In der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 trägt der Sitzkörper 3 zwei zentrale, ortsfeste Widerlager 16; 17. Auf jedem von ihnen stützt sich ein Bimetall-Schnappelement 4; 5 mit seinem Innenrand ab. An den Außenrändern der beiden Bimetall-Schnappelemente 4; 5 greifen schüsseiförmige Stege 18; 19 an, die mit ihrem Innenrand auf zwei auf dem Ver-

schlußteil-Schaft 8 angeordnete Widerlager 20; 21 einwirken. Diese sind zur Einstellung des Kondensatabieiters axial verstellbar ausgebildet.

Bei steigender Temperatur bewegen sich, wie bereits zu den Fig. 1 bis 3 beschrieben, die Bimetall-Schnappelemente 4; aus der Offenstellung anfänglich schleichend in Schließrichtung. Bei Erreichen seiner zugehörigen Schnapptemperatur schnappt d_gs Bimetall-Schnappelement 4 durch und hebt über den Steg 19 und das Widerlager 21 das Verschlußteil 7 an seinem Schaft 8 in die Schließstellung an. Das Bimetall-Schhappelement 5 verbleibt währenddessen in seiner zum Ventilsitz 10 hin konkav durchgewölbten Form, so daß beim Schließhub des Verschlußteiles 7 das Widerlager 20 von dem Steg 18 abhebt (Fig. 7). Bei höheren Öffnungskräften des Verschlußteiles 7, d, h. bei höheren Drücken und entsprechend höheren Temperaturen» schnappen beide Bimetall-Schnappelemente 4; 5 durch und bringen die Stege 18; 19 an den Widerlagern 20; 21 zum Angriff, so daß dann addierend deren beider Schließkräfte auf das Verschlußteil 7 einwirken. Damit gilt das zuvor bezüglich der Anpassung des Polygonzuges von Schnappgeraden 13; 14 der Biraetall-Schnappelemente 4; 5 an die Dampfspannungskurve SD Gesagte,

Claims (8)

1. Erfindunqsanspruch

   1. Kondensatableiter mit einem niederdruckseitig angeordneten Verschlußteil, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und von einer im Hochdruckraum des Kondensatableiter angeordneten, aus Bimetall-Schnappelementen bestehenden Steuereinheit über einen Schaft betätigt wird, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Bitnetall-Schnappelemente (4; 5; 6) mit ihrem einen Ende an ortsfesten (11; 16; 17) und mit ihrem anderen Ende an am Schaft (8) angebrachten Widerlagern (12; 20; 21) direkt oder über Stege (18; 19) abstützen, wobei die dem Schaft (8) zuzuordnenden Enden der Bimetall-Schnappelemente (4; 5; 6) sich bei Temperaturerhöhung in Schließrichtung bewegen und die Widerlager (11; 12; 16; 17; 20; 21) so angeordnet sind, daß das Verschlußteil (7) innerhalb des Schnapphubes der einzelnen Bimetall-Schnappelemente (4; 5; 6) an dem Ventilsitz (10) zu Anlage kommt·
2. 2. Kondensatableiter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Maxima und Minima der Federkraftisothermsn der einzelnen Bimetall-Schnappelemente (4; 5; 6) in bezug auf die Schließstellung des Versohlußteiles (7) bei gleichen Hüben (A; 3) liegen.
3. 3. Kondensatableiter nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Lage der Maxima der Federkraftiso-

   • thermen der Schließstellung des Verschlußteiles (7) entspricht,
4. 4. Kondensatableiter nach den Punkten 1 und 2, gekennzeich-

   net dadurch, daß dia Maxima (3) der Federkraftisotharmen jenseits der Schließstellung des Verschlußteiles (7) liegen.
5. 5. Kondensatableiter nach den Punkten 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Bimetall-Schnappelemente (4; 5; 6) zueinander unterschiedliche Schnapptemperaturen aufweisen.
6. 6. Kondensatableiter nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die verschiederen Bimetall-Schnappelemente (4; 5; 6) aus Bimetallen unterschiedlicher spezifisch-thermischer Ausbiegung bestehen.
7. 7. Kondensatableiter nach den Punkten 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl mehrere ortsfeste Widerlager (16; 17) als auch mehrere am Schaft (8) vorgesehene Widerlager (20; 21) den Bimetall-Schnappelementen (4; 5) zugeordnet sind und die Widerlager (20; 21) stellbar ausgebildet sind.
8. 8. Kondensatableiter nach den Punkten 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß jedes der Bimetall-Schnappelemente (4; 5; 6) der Steuereinheit an seinem einen Ende ortsfest gelagert ist und mit seinem anderen Ende direkt oder über drucksteife Zwischenglieder (18; 19) auf das Widerlager (12; 20; 21) am Betätigungsschaft (8) so einwirkt, daß in einem ersten Teilbereich des gesamten Arbeitsbereiches des Kondensatabieiters mindestens ein Bimetall-Schnappelement (4) mit niedrigerer Schnapptemperatur eine Schließkraft auf das Verschlußteil (7) ausübt, wahrend in anderen Teilbereichen zusätzlich zu dem mindestens einen Bimetall-Schnappelement (4) mit niedrigerer Schnapptemperatur mindestens ein Bimetall-Schnappelement (5; 6) mit höherer Schnapptemperatur eine additive Schließkraft auf das Verschlußteil (7) ausübt.