DD259235A1 - Kondensatableiter - Google Patents

Abstract

Es wird ein Kondensatableiter mit einem Ventilsitz, einem damit zusammenwirkenden Verschlussteil und einer zugehoerigen Steuereinrichtung beschrieben. Stromabwaerts des Ventilsitzes befindet sich mindestens ein zweiter Ventilsitz sowie ein zweites Verschlussteil. Fuer letzteres ist ein vom einlassseitigen Druck beeinflusstes Stellorgan vorgesehen. Das zweite Verschlussteil steht ausserdem unter der Einwirkung einer Oeffnungskraft bestimmter Groesse. Der Kondensatableiter ist unter hohem Betriebsdruck einsetzbar und verschleissresistent, und fuer die Steuereinrichtung wird nur ein relativ geringes Bauvolumen benoetigt. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kondensatableiter mit einem Ventilsitz, einem damit zusammenwirkenden Verschlußteil und einer Steuereinrichtung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Als Steuereinrichtungen finden bei Kondensatableitem bevorzugt Schwimmerantriebe oder thermische Antriebe — z. B. Bimetallelemente, Ausdehnungsmedium enthaltende Expansionskapseln od. dgl. — Verwendung.

In Anlagen hoher Betriebsdrücke fallenbei herrschendem Betriebsdruck an den Ableitstellen relativ geringe Kondensatmengen an. Sie liegen in der Regel nur bei einigen Litern pro Stunde. Größere Mengen sind hingegen beim Anfahren auszuschleusen, also dann, wenn die Anlage noch kalt ist und die Drücke entsprechend niedrig sind. Die größere Ausschleusleistung beim

diese Einsatzfälle zwangsläufig zu großbauenden Steuereinrichtungen.

Zur Ableitung größerer Kondensatmengen aus Anlagen niedrigen Druckes sind Kondensatableiter bekannt (DE-PS 2848128), deren Steuereinrichtung lediglich auf ein Hilfsverschlußteil einwirkt, während das zugehörige Hauptverschlußteil von einem Kolben betätigt wird. Die Steuereinrichtung baut dadurch sehr klein. Allerdings ist diese Ausführung nicht unter hohen Betriebsdrücken einsetzbar; denn die zur Aussteuerung des Kolbens erforderlichen Drosselspalte würden so fein, daß sie fertigungstechnisch nicht mehr beherrschbar und überdies extrem störanfällig gegen Schmutz wären.

Bekannt ist ferner ein schwimmergesteuerter Kondensatableiter (DE-PS 3215459), in dem das abzuleitende Kondensat auf seinem Weg am Schwimmer entlang durch eine Drosselöffnung hindurchgeführt wird. Sobald der Kondensatleiter öffnet, entsteht dadurch im Schwimmer eine in Öffnungsrichtung wirkende Zusatzkraft. Die Steuereinrichtung — d.h. der Schwimmer

— kann dadurch im Verhältnis zur maximalen Ausschleusleistung des Kondensatabieiters relativ klein gehalten werden. Da besagte Zusatzkraft aber stets erst nach dem Öffnen entsteht, ist auch für diese Lösung bei sehr hohen Differenzdrücken eine großvolumige Steuereinrichtung für das Öffnen nötig.

Bei einem gleichfalls bekannten thermisch gesteuerten Kondensatableiter (DE-PS 1261126) großer Durchflußleistung ist das Verschlußteil weitgehend druckentlastet, so daß die von der Steuereinrichtung aufzubringende Schließkraft und damit das nötige Bauvolumen der Steuereinrichtung in Relation zur maximalen Durchflußleistung gering ist. Die erforderliche Anpassung der Öffnungs- und Schließkurve an die Temperatur-Druck-Kurve von Sattdampf erfolgt durch besondere Gestaltung der Steuereinrichtung. Auch dieser Kondensatableiter ist für einen Einsatz unter hohem Betriebsdruck ungeeignet; denn das im Ventilsitzbereich auftretende hohe Druckgefälle würde alsbald zu Verschleiß am Ventilsitz bzw. am Verschlußteil führen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Mangel zu beheben, die einem Einsatz der Kondensatableiter bei hohem Betriebsdruck entgegenstehen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen unter hohem Betriebsdruck einsetzbaren, verschleißresistenten Kondensatableiter zu schaffen, der auch den beim Anfahren der Anlage anfallenden Kondensatmengen gerecht wird und dabei eine Steuereinrichtung mit kleinem Bauvolumen aufweist.

Der erfindungsgemäße Kondensatableiter mit einem Ventilsitz, einem damit zusammenwirkenden Verschlußteil und einer das Verschlußteil betätigenden Steuereinrichtung ist gekennzeichnet durch

— mindestens einen stromabwärts des Ventilsitzes angeordneten zweiten Ventilsitz sowie ein damit zusammenwirkendes, zweites Verschlußteil,

— ein druckreaktives, vom einlaßseitig im Kondensatableiter herrschenden Druck im Schließsinn beeinflußtes Stellorgan für das zweite Verschlußteil und

— Mittel, die eine Öffnungskraft bestimmter Größe auf das zweite Verschlußteil ausüben.

Sofern im Kondensatableiter einlaßseitig ein niedriger Druck herrscht, wird das zweite Verschlußteil durch die hierfür vorgesehenen Mittel in Offenstellung gehalten. Auf das von der Steuereinrichtung betätigte, erste Verschlußteil wirkt dann die volle Differenz zwischen dem einlaßseitig und dem auslaßseitig im Kondensatableiter herrschenden Druck ein. Der Kondensatableiter wird dabei leistungsmäßig so ausgelegt, daß er unter diesen Bedigungen die beim Anfahren der Anlage anfallenden größeren Kondensatmengen ableiten kann. Erreicht der einlaßseitige Druck einen vorgesehenen Grenzwert, so wird das zweite Verschlußteil durch das Stellorgan gegen die wirkende Öffnungskraft in Schließstellung gebracht. In dem Raum zwischen der ersten und der zweiten Absperrstelle — d. h. zwischen erstem Verschlußteil nebst Ventilsitz und zweitem Verschlußteil nebst Ventilsitz — kann sich dann ein mit dem einlaßseitigen Druck steigender Zwischendruck ausbilden. Das erste Verschlußteil steht somit nach Erreichen eines Grenzwertes des einlaßseitigen Druckes unter einer Druckdifferenz; die kleiner ist als die Differenz zwischen dem einlaßseitigen und dem auslaßseitigen Druck im Kondensatableiter. Die von der Steuereinheit zu leistende Arbeit ist auf diese kleinere Druckdifferenz am ersten Verschlußteil begrenzt. Das notwendige Bauvolumen der Steuereinheit bleibt damit trotz einem hohen einlaßseitigen Druck relativ gering. Bei hohem Betriebsdruck wird jeweils an der ersten und der zweiten Absperrstelle ein Teil der zwischen dem einlaßseitigen und dem auslaßseitigen Druck bestehenden Druckdifferenz abgebaut. Demzufolge ist auch dann die Verschleißbeanspruchung von Ventilsitzen und Verschlußteilen gering. Der erfindungsgemäße Kondensatableiter ist daher verschleißresistent.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung des Steilorgans für das zweite Verschlußteil weist das Stellorgan eine Druckbeaufschlagungsfläche auf, die in einem dem einlaßseitigen Druck ausgesetzten Raum angeordnet ist. Dieser Raum ist durch eine Trennwand von einem Raum niedrigeren Druckes getrennt, in dem sich das zweite Verschlußteil befindet. Ein Hubkörper durchtritt die Trennwand und verbindet die Druckbeaufschlagungsfläche mit dem zweiten Verschlußteil, wobei am Durchtritt des Hubkörpers durch die Trennwand eine Abdichtung vorgesehen ist.

Als besonders vorteilhafte Ausbildung der Abdichtung ist am Durchtritt des Hubkörpers ein Faltenbalg vorgesehen. Neben der Abdichtung bildet der Faltenbalg auch die Mittel, die eine Öffnungskraft ausüben. Alternativ dazu können die eine Öffnungskraft ausübenden Mittel als Feder ausgebildet sein. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung kann die Feder einstellbar angeordnet sein. Das ermöglicht es, den Grenzwert zu variieren, bei dem das zweite Verschlußteil schließt. Durch unterschiedliche Grenzwerte kann z. B. der gleiche Kondensatableiter für stark unterschiedliche Druckbereiche eingesetzt werden. In solchen Fällen waren bislang Kondensatableiter mit jeweils unterschiedlich gestalteter bzw. dimensionierter Steuereinrichtung notwendig.

Bei Kondensatableitern mit thermischer Steuereinrichtung, — insbesondere solchen mit Bimetallelementen — ist es üblich, durch spezielle Gestaltungsmaßnahmen an der Steuereinrichtung die Öffnungs- und Schließkennlinie des Kondensatabieiters polygonförmig der Temperatur-Druck-Kurve von Sattdampf anzupassen. Der erfindungsgemäße Kondensatableiter hat bereits ohne spezielle Gestaltungsmaßnahmen an der Steuereinrichtung eine polygonförmige Kennlinie. Der Knickpunkt zwischen den beiden Polygonabschnitten liegt beim Schließdruck des zweiten Verschlußteiles. Durch Verstellen dieses Schließdruckes kann dieser Knickpunkt verschoben und dadurch die Anpassung optimiert werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Kondensatableiter einen stromabwärts des zweiten Ventilsitzes angeordneten drittem Ventilsitz nebst zugehörigem dritten Verschlußteil aufweisen, ein druckreaktives, vom einlaßseitigen Druck im Schließsinn beeinflußtes Stellorgan für das dritte Verschlußteil und Mittel, die eine Öffnungskraft von solcher Größe auf das dritte Verschlußteil ausüben, daß das zweite und das dritte Verschlußteil bei unterschiedlicher Höhe des einlaßseitigen Druckes schließen. Hierdurch ergibt sich eine Öffnungs- und Schließkennlinie mit zwei Knickpunkten, so daß eine besonders gute Anpassung an die Temperatur-Druck-Kurve von Sattdampf über einen sehr großen Druckbereich möglich ist.

Ausführungsbeispiele

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: einen schwimmergesteuerten Kondensatableiter mit zwei Verschlußteilen;

Fig. 2: einen thermisch gesteuerten Kondensatableiter mit zwei Verschlußteilen;

Fig.3: ein Diagramm zu dem Kondensatableiter nach Fig.4 und

Fig.4: einen thermisch gesteuerten Kondensatableiter mit drei Verschlußteilen..>.

In Fig. 1 besitzt der schwimmergesteuerte Kondensatableiter ein Ableitergehäuse, das ein Anschlußteil 1 und zwei Hauben 2; 3 umfaßt. Das Anschlußteil 1 weist einen in Innenräume 4; 5 der Hauben 2 und 3 mündenden Einlaßkanal 6 und einen Auslaßkanal 7 auf. Im Innenraum 4 ist eine mit einem Schwimmer ausgerüstete Steuereinrichtung 8 für ein erstes, in Strömungsrichtung schließendes Verschlußteil 9 angeordnet. Letzteres wirkt mit einem ersten Ventilsitz 10 zusammen, der zuströmseitig an einer vom Innenraum 4 zu dem Auslaßkanal 7 führenden Durchflußbohrung 11 angeordnet ist. Ein zweiter Ventilsitz 12 ist abströmseitig an der Durchflußbohrung 11 vorgesehen. Mit ihm wirkt ein zweites, im Abflußkanal 7 angeordnetes und gegen die Strömungsrichtung schließendes Verschlußteil 13 zusammen. Dieses weist einen Hubkörper 14 auf, der eine den Auslaßkanal 7 und den Innenraum 5 voneinander abgrenzende Trennwand 15 durchsetzt. Im Innen raum 5 trägt der Hubkörper 14 eine Druckbeaufschlagungsfläche 16. Zwischen dieser und der Trennwand 15 erstreckt sich ein Faltenbalg 17, der den Durchtritt des Hubkörpers 14 abdichtet. Auf den Hubkörper 14 wirkt eine Öffnungsfeder 18 ein.

In den beiden Innenräumen 4; SherrschtjeweilsdereinlaßseitigeDruck. Liegt dieser unterhalb eines vorgesehenen Grenzwertes — was z. B. beim Anfahren der stromauf des Kondensatabieiters befindlichen zu entwässernden Anlage der Fall ist — hält die Öffnungsfeder 18 das zweite Verschlußteil 13 gegen die vom einlaßseitigen Druck auf die Druckbeaufschlagungsfläche 16 ausgeübte Schließkraft in Offenstellung. Auf das erste Verschlußteil 9 wirkt die volle Differenz zwischen dem einlaßseitigen und dem auslaßseitigen Druck ein. Die Steuereinrichtung 8 ist so gestaltet, daß sie das erste Verschlußteil 9 gegen diese Druckdifferenz in Offenstellung zu bringen vermag. Da zu diesem Zeitpunkt die Druckdifferenz noch relativ klein ist, sind die aufzubringende Öffnungsarbeit und somit das notwendige Bauvolumen der Steuereinrichtung 8 relativ gering. Steigt der ein la ßseitige Druck, so wird das zweite Verschlußteil 13 über die Druckbeaufschlagungsfläche 16 und den Hubkörper 14 gegen die Wirkung der Öffnungsfeder 18 in Schließrichtung bewegt. Ist kein Kondensat abzuleiten, so kommt das zweite Verschlußteil 13 bei Erreichen des vorgesehenen Druck-Grenzwertes auf dem zweiten Ventilsitz 12 dichtend zur Auflage. In der Durchflußbohrung 11 kann sich folglich ein über dem auslaßseitigen Druck im Abflußkanal 7 liegender Zwischendruck aufbauen. Die zum Öffnen des ersten Verschlußteiles 9 von der Steuereinrichtung 8 zu leistende Arbeit wird dadurch nicht mehr von der Differenz zwischen dem einlaßseitigen und dem auslaßseitigen Druck bestimmt, sondern von der geringeren Differenz zwischen dem einlaßseitigen Druck und dem Zwischendruck in der Durchflußbohrung 11.

Die Abstufung — einlaßseitiger Druck, Zwischendruck und auslaßseitiger Druck— bleibtauch beim Ableiten von Kondensat erhalten; denn das erste und das zweite Verschlußteil 9 und 13 öffnen proportional zueinander. Der Druck des abzuleitenden Kondensates wird in zwei Stufen abgebaut, nämlich in der Absperrstelle 9; 10 und anschließend weiter in der nachfolgenden Absperrstelle 12; 13.

Die Verschleißbeanspruchung der Ventilsitze 10; 12 und der Verschlußteile 9; 13 ist somit auch bei hohem Betriebsdruck relativ gering. .

Je nach der Relation zwischen der Querschnittsfiäche der Öffnung des zweiten Ventilsitzes 12 und der wirksamen Größe der Druckbeaufschlagungsfläche 16 wird die auf das erste Verschlußteil 9 einwirkende Druckdifferenz nach Schließen des zweiten Verschlußteiles 13 bei einem weiteren Anstieg des einlaßseitigen Druckes noch geringfügig zunehmen, konstant bleiben oder gar abfallen. Die von der Steuereinrichtung 8 maximal aufzubringende Arbeit kann dem nach auf diese Druckdifferenz beschränkt werden. Das erforderliche Bauvolumen der Steuereinrichtung 8 ist folglich wesentlich kleiner als wenn letztere gegen die volle Differenz zwischen einlaßseitigem.und auslaßseitigem Druck arbeiten müßte.

Die Ausführung nach Fig.2 unterscheidet sich von jener in Fig. 1 dadurch, daß die Steuereinrichtung 8 statt eines Schwimmers ein Paket von aufeinandergeschichteten Bimetallelementen aufweist — davon ist nur die Außenkontur dargestellt. Das erste Verschlußteil 9 öffnet in Strömungsrichtung. Der Faltenbalg 17 ist so gewählt, daßereine Öffnungskraft ausreichender Größe für das zweite Verschlußteil 13 aufbringt; eine separate Öffnungsfeder erübrigt sich dadurch.

Die Funktion dieses Kondensatabieiters entspricht im wesentlichen der zu Fig. 1 beschriebenen mit folgender Besonderheit: Solange sich das zweite Verschlußteil 13 in Offenstellung befindet, erhöht sich mit dem Anstieg des einlaßseitigen Druckes stetig die im Öffnungssinn auf das erste Verschlußteil 9 wirkende Druckkraft. Temperaturabhängig'steigt die von den Bimetallelementen der Steuereinrichtung 8 erzeugte Schließkraft. Hieraus resultiert eine bestimmte Neigung der Öffnungs- und Schließkennlinie des Kondensatabieiters. Schließt das zweite Verschlußteil 13, so wird bei weiterem Druckanstieg die Zunahme der öffnend auf das erste Verschlußteil 9 wirkenden Druckkraft geringer oder unterbleibt. Aufgrund der mit einer auslaßseitigen Druckerhöhung stets einhergehenden Temperaturerhöhung steigt jedoch die Schließkraft der Steuereinrichtung 8 weiter. Die Neigung der Öffnungs- und Schließkennlinie ändert sich daher, sie knickt polygonförmig ab. Hierdurch ist eine Anpassung an die Temperatur-Druck-Kurve von Sattdampf erreicht.

Die Ausführung nach Fig.4 unterscheidet sich wiederum von jener in Fig.2 im wesentlichen dadurch, daß stromabwärts des zweiten Ventilsitzes 12 ein dritter Ventilsitz 19 mit zugehörigem drittem Verschlußteil 20 vorgesehen ist. Zwischen dem zweiten und dem driften Ventilsitz 12; 19 erstreckt sich ein Verbindungskanal 21, in dem sich das zweite Verschlußteil 13 befindet. Ein zweiter Hubkörper 22 mit einer dem einlaßseitigen Druck ausgesetzten Druckbeaufschlagungsfläche 23, Faltenbalg 24 und Öffnungsfeder 25 betätigt das dritte, gegen die Strömungsrichtung schließende Verschlußteil 20. An diesem Kondensatableiter sind zudem beide Öffnungsfedern 18; 25 über Schrauben 26; 27 einstellbar.

Die beiden Öffnungsfedern 18 und 25 sind so bemessen und eingestellt, daß das zweite und das dritte Verschlußteil 13; 20 jedes bei einem anderen Grenzwert des einlaßseitigen Druckes schließt. Der niedrigere Grenzwert bestimmt die auf das erste Verschlußteil 9 einwirkende maximale Druckdifferenz und damit das für die Steuereinrichtung 8 notwendige Bauvolumen. Die Öffnungs- und Schließkennlinie des Kondensatabieiters knickt mit Erreichen dieses Grenzwertes erstmalig ab (siehe diesbezügliche Erläuterung zu Fig. 2). Wird der höhere Grenzwert überschritten, so daß beide Verschlußteile 13; 20 schließen, baut sich im Verbindungskanal 21 ein weiterer Zwischendruck auf, der als zusätzliche Kraft auf das zweite Verschlußteil 13 wirkt.

Dadurch wird der Zwischendruck in der Durchflußbohrung 11 beeinflußt. Die Kennlinie knickt erneut ab. Die Öffnungs- und Schließkennlinie kann also über einen sehr großen Druckbereich der Druck-Temperatur-Kurve von Sattdampf besonders gut angepaßt'werden, ohne daß es besonderer Gestaltungsmaßnahmen an der Steuereinrichtung 8 bedarf.

Die o.g. Anpassung ist aus dem Diagramm Fig.3 ersichtlich. Dort gibt die Abszisse die Temperatur und die Ordinate den Druck an. Vor der Temperatur-Druck-Kurve 28 von Sattdampf sind die Schließkennlinie 29 und die Öffnungskennlinie 30 des Kondensatabieiters gemäß Fig.4 gezeigt.

Diese Kondensatableiter-Ausführung ist in noch höherem Maße verschleißresistent, da der Abbau hoher Drücke in drei Stufen erfolgt.

Claims (7)

1. Kondensatableiter mit einem Ventilsitz, einem damit zusammenwirkenden Verschlußteil und einer das Verschlußteil betätigenden Steuereinrichtung, gekennzeichnet durch

— mindestens einen stromabwärts des Ventilsitzes (10) angeordneten zweiten Ventilsitz (12) sowie ein damit zusammenwirkendes, zweites Verschlußteil (13),

— ein druckreaktives, vom einlaßseitig im Kondensatableiter herrschenden Druck im Schließsinn beeinflußtes Stellorgan (14; 16) für das zweite Verschlußteil (13) und

— Mittel (18), die eine Öffnungskraft bestimmter Größe auf das zweite Verschlußteil (13) ausüben.

2. Kondensatableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

— das Stellorgan eine Druckbeaufschlagungsfläche (16) aufweist, die in einem dem einlaßseitigen Druck ausgesetzten Raum (5) angeordnet ist,

— dieser Raum (5) durch eine Trennwand (15) von einem Raum (7) niedrigeren Druckes getrennt ist, in dem sich das zweite Verschlußteil (13) befindet,

— ein Hubkörper (14) die Trennwand (15) durchtritt und die Druckbeaufschlagungsflache (16) mit dem zweiten Verschlußteil (13) verbindet,

— am Durchtritt des Hubkörpers (14) durch die Trennwand (15) eine Abdichtung (17) vorgesehen ist.

3. Kondensatableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung am Durchtritt des Hubkörpers (14; 22) ein Faltenbalg (17; 24) vorgesehen ist.

4. Kondensatableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (17; 24) die Mittel bildet, die eine Öffnungskraft ausüben.

5. Kondensatableiter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Öffnungskraft ausübenden Mittel als Feder (18; 25) ausgebildet sind.

6. Kondensatableiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (18; 25) einstellbar angeordnet ist.

7. Kondensatableiter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

— einen stromabwärts des zweiten Ventilsitzes (12) angeordneten dritten Ventilsitz (19) nebst zugehörigem drittem Verschlußteil (20),

— ein druckreaktives, vom einlaßseitigen Druck im Schließsinn beeinflußtes Stellorgan (22; 23) für das dritte Verschlußteil (20) und '

— Mittel (25), die eine Öffnungskraft von solcher Größe auf das dritte Verschlußteil (20) ausüben, daß das zweite (13) und das dritte Verschlußteil (20) bei unterschiedlicher Höhe des einlaßseitigen Druckes schließen.