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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die von einem Schwimmer betätigt wird
und bei hohen Drücken
arbeitet, beispielsweise eine druckbetätigte Pumpe oder einen Kondensatabscheider.
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Im
Zusammenhang mit der Erfindung bedeutet der Begriff "Hochdruck" einen Druck über 5 Bar, und
er bezieht sich auf den Innendruck im Gehäuse der Vorrichtung, dem der
Schwimmer ausgesetzt ist.
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Druckbetriebene
Pumpen werden in Dampfsystemen verwendet, um Kondensat zu einem
Kondensatrückführsystem
zu fördern,
aus dem das Kondensat wieder in den Dampferzeugungskessel eingespeist
wird. Eine derartige Pumpe umfasst eine Kammer, in der sich das
Kondensat sammelt, damit es periodisch abgeführt wird, und zwar durch die
periodische Einleitung von Dampf und das Durchspülen der Kammer, das von einem
Schwimmer gesteuert wird, der auf den Kondensatstand in der Kammer
anspricht.
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US-A-5,141,405
offenbart eine schwimmerbetätigte
Vorrichtung in Form einer druckbetriebenen Pumpe, die einen Knebelmechanismus
aufweist, der einen Eingabehebel umfasst und einen Ausgabehebel,
wobei die Hebel für
eine Schwenkbewegung auf einem gemeinsamen Träger montiert sind, und eine elastische
Vorrichtung, die zwischen einem ersten Punkt auf dem Eingabehebel
und einem zweiten Punkt auf dem Ausgabehebel wirkt, wobei der Ausgabehebel
zwischen Grenzpositionen schwenkbar ist, und der Eingabehebel schwenkbar
ist zwischen einer ersten Position, in der die elastische Vorrichtung
so wirkt, dass sie den Ausgabehebel in eine seiner Grenzpositionen
vorbelastet, einem Totpunkt, in der der erste Punkt und der zweite
Punkt und der Montageort des Ausgabehebels auf einer gemeinsamen
geraden Linie liegen, und einer zweiten Position, in der die elastische
Vorrichtung so wirkt, dass sie den Ausgabehebel in seine andere
Grenzposition vorbelastet.
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Der
Eingabehebel und der Ausgabehebel sind auf einem gemeinsamen Träger montiert,
damit sie eine Schwenkbewegung um eine gemeinsame Achse ausführen können. Folglich
weist der Knebelmechanismus den Nachteil auf, dass er der Schwimmerbewegung
den größten Widerstand
entgegensetzt, wenn sich der Schwimmer in seinen Endpositionen befindet.
Dies bedeutet, dass nahezu der gesamte Auftrieb (oder das Gewicht)
des Schwimmers dazu verwendet wird, den Widerstand zu überwinden,
den der Knebelmechanismus erzeugt. Dadurch steht keine zusätzliche
Energie zur Verfügung,
die zum Ausführen
anderer Vorgänge
verwendet werden kann, beispielsweise zum Öffnen eines Auslassventils
für Verfahrensfluid.
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Gemäß der Erfindung
sind der Eingabehebel und der Ausgabehebel auf einem gemeinsamen
Träger
montiert, damit sie eine Schwenkbewegung um beabstandete Achsen
ausführen
können.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform,
die gemäß der Erfindung
aufgebaut ist, nimmt die Kraft, die zum Verschieben des Eingabehebels
aus seiner ersten oder zweiten in den Totpunkt erforderlich ist, kontinuierlich
zu, wenn sich der Eingabehebel dem Totpunkt nähert.
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Die
Grenzpositionen des Ausgabehebels sind bevorzugt durch Anschläge bestimmt,
an denen der Ausgabehebel anliegen kann.
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Der
Ausgabehebel kann mit einem Ventilmechanismus verbunden sein.
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Wird
der oben bestimmte Knebelmechanismus in einer schwimmerbetätigten druckbetriebenen Pumpe
eingesetzt, so hat er den Vorteil, dass die anfängliche Bewegung des Schwimmers
aus einer seiner Endpositionen wenig Kraft erfordert, so dass man die
anfängliche
Bewegung des Schwimmers beispielsweise dafür einsetzen kann, ein Auslassventil zu öffnen, das
die Strömung
einer Verfahrensflüssigkeit
aus der Kammer der Pumpe steuert.
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Die
Vorrichtung kann einen Schwimmer enthalten, der hohen Drücken widerstehen
kann und von einer Verbindung getragen wird, damit er in einer Kammer
abhängig
vom Flüssigkeitspegel
in der Kammer eine Schwenkbewegung nach oben und unten ausführen kann.
Die Verbindung ist mit einer Betätigungsvorrichtung
verbunden, die den Knebelmechanismus enthält, und die durch die Bewegung
des Schwimmers den Kontrollmechanismus betätigt, damit die Strömung in
die Kammer bzw. aus der Kammer geregelt wird.
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Bei
einigen Anwendungen, bei denen ein geeigneter Überdruck am Kondensateinlass
vorhanden ist, kann der steigende Schwimmer ein Auslassventil betätigen, bevor Dampf
in die Kammer eingeleitet wird, wodurch das Kondensat durch den
Druck am Einlass über
den Auslass abgeführt
wird. Reicht der Überdruck
zum Abführen
des Kondensats nicht aus, so steigt der Schwimmer weiter, und es
wird Dampf in die Kammer eingeleitet, der das Kondensat unter Druck
hinaus befördert.
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Die
druckbetätigte
Pumpe befindet sich normalerweise am tiefsten Punkt im Dampfsystem.
Sie wird in der Regel auf dem Boden montiert. Manchmal befindet
sich der Wärmetauscher
oder eine andere Komponente des Dampfsystems, aus der der druckbetätigten Pumpe
Kondensat zugeführt
wird, nur ein kleines Stück über dem
Boden. Folglich ist der Fülldruck
für die
Pumpe zu gering, um eine adäquate Füllrate für die Pumpenkammer
zu erzeugen. Es ist daher für
die druckbetätigte
Pumpe wünschenswert, dass
sie zuverlässig
mit einer kleinen Änderung
des Flüssigkeitspegels
innerhalb der Kammer zwischen den Endpositionen des Schwimmers arbeitet.
Bei herkömmlichen
druckbetätigten
Pumpen, die mit einem sphärischen
Schwimmer arbeiten, beeinflusst der Durchmesser des Schwimmers selbst
die Gesamthöhe
der Pumpenkammer. Die Größe des Schwimmers
ist durch die Notwendigkeit bestimmt, einen ausreichenden Auftrieb
zum Betätigen
des Knebelmechanismus in der Steigrichtung des Schwimmers bereitzustellen
sowie ein ausreichendes Gewicht zum Betätigen des Knebelmechanismus
in der umgekehrten Richtung, wenn der Schwimmer fällt. Sphärische Schwimmer
werden üblicherweise
in Hochdruckvorrichtungen verwendet, beispielsweise druckbetätigten Pumpen
und Kondensatabscheidern, da eine Kugelform dem hohen Druck, dem
die Schwimmer bei Betrieb ausgesetzt sind, am besten widerstehen
kann.
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Zum
Vermeiden dieses Problem kann das Verhältnis ("Seitenverhältnis") der größten Abmessung des Schwimmers
in waagrechter Richtung zur größten Abmessung
des Schwimmers in senkrechter Richtung nicht kleiner als 2 sein.
Es liegt bevorzugt im Bereich von 2 bis 3,5. Ein herkömmlicherweise verwendeter
Schwimmer hat ein Seitenverhältnis
von 1.
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Ein
Schwimmer mit einem Seitenverhältnis, das
nicht kleiner als 2 ist, weist ein relativ niederes Profil auf und
nimmt in senkrechter Richtung wenig Raum ein. Dies bedeutet, dass
die Kammer und damit die Vorrichtung selbst verglichen mit einer
gleichartigen Vorrichtung, in der ein sphärischer Schwimmer eingesetzt
wird, in der Höhe
verkleinert werden kann.
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Der
Schwimmer kann ein einziges Schwimmelement enthalten, das eine abge flachte
Form aufweist, beispielsweise die Form eines abgeflachten Sphäroides oder
eines abgeplatteten Zylinders, die mit ihrer Achse senkrecht angeordnet
sind. Wahlweise kann der Schwimmer aus mehreren Schwimmelementen
zusammengesetzt sein, die so angeordnet sind, dass das Seitenverhältnis des
Schwimmers insgesamt nicht kleiner als 2 ist. Der Schwimmer kann beispielsweise
mehrere sphärische
Schwimmelemente umfassen, die in einer gemeinsamen waagrechten Fläche angeordnet
sind, möglicherweise
in einem kreisförmigen
Gebilde. In einer bevorzugten Form kann der Schwimmer zwei Schwimmerelemente
enthalten, die jeweils die Form eines waagrecht angeordneten Zylinders
haben, der halbkugelige Enden aufweist, wobei die beiden Schwimmelemente nebeneinander
liegen.
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Die
Verbindung kann eine Parallelogrammverbindung umfassen, die zwei
Hebel enthält,
die den Schwimmer und einen feststehenden Träger verbinden, wobei einer
der Hebel den Eingabehebel des Knebelmechanismus bildet. Einer der
Hebel ist mit der Oberseite des Schwimmers verbunden, und der andere
Hebel ist mit der Unterseite des Schwimmers verbunden. Eine derartige
Anordnung liefert eine geeignete Führung, Ausrichtung und Stabilität für den Schwimmer.
Die Hebel können
gekröpft
sein, damit sie dem Schwimmer nicht im Wege stehen, wenn sich dieser
in seinen Endpositionen befindet.
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Die
Betätigungsvorrichtung
kann funktionell mit einer Betriebsventilanordnung verbunden sein, die
die Strömung
eines antreibenden Fluids in die Kammer bzw. aus der Kammer regelt.
Die Verbindung kann mit einem Auslassventil verbunden sein, das
die Strömung
der Flüssigkeit
steuert, die aus der Kammer zu entfernen ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann die waagrechte Projektion des Schwimmers eine Fläche aufweisen,
die nicht weniger als 50 Prozent und besonders bevorzugt nicht weniger
als 60 Prozent des größten waagrechten
Querschnitts der Kammer einnimmt.
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Die
Erfindung wird nunmehr zur besseren Darstellung und um zu zeigen,
wie sie ausgeführt werden
kann, beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 eine skizzenhafte Ansicht
eines Dampfsystems;
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2 bis 6 Querschnittsansichten einer druckbetätigten Pumpe,
die im System in
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1 verwendet wird und in
unterschiedlichen Betriebszuständen
abgebildet ist;
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7 eine vergrößerte Ansicht
eines Kondensatauslassventils der Pumpe in 2 bis 6;
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8 eine aufgeschnittene Ansicht
eines Teils der Pumpe in 2 bis 10;
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9 eine Ansicht einer Komponente
des in 8 dargestellten
Teils;
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10 bis 12 Skizzen eines Knebelmechanismus der
Pumpe in 2 bis 6 in unterschiedlichen Betriebszuständen;
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13 eine Kurve, die den Betrieb
des Knebelmechanismus in 10 bis 12 darstellt;
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14 eine Querschnitts-Draufsicht
einer anderen Form einer druckbetätigten Pumpe; und
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15 eine perspektivische
Ansicht eines Teils der Pumpe in 14.
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Das
in 1 dargestellte System
umfasst ein Dampfnutzungssystem, das als Wärmetauscher 2 dargestellt
ist, der von einem Dampferzeugungskessel Prozessdampf erhält, der
durch ein Rohr 4 fließt.
Im Wärmetauscher 2 erfolgt
eine Wärmeübertragung.
Dadurch kondensiert ein Teil des Dampfs und fließt in ein Kondensatrohr 6.
Dieses ist an den Kondensateinlass 8 einer druckbetätigten Pumpe 10 angeschlossen.
Der Auslass 12 der Pumpe 10 ist an ein Kondensatrückführsystem 14 angeschlossen.
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Der
durch das Rohr 4 fließende
Dampf hat zunächst
einen hohen Druck. Dieser Druck wird in einem Regelventil 16 verringert,
so dass der Dampf, der in den Wärmetauscher 2 eintritt,
einen Druck und damit eine Temperatur aufweist, die für den Vorgang im
Wärmetauscher
geeignet ist. Dampf mit höherem Druck
von mindestens 5 Bar und beispielsweise mehr als 8 Bar
wird über
ein Rohr 18 aus dem Rohr 4 zu einem Treibdampfeinlass 20 der
Pumpe 10 geführt.
Eine Auslassöffnung 22 der
Pumpe 10 wird über
ein Ausgleichsrohr 24 an das Rohr 6 angeschlossen.
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Bei
Betrieb gibt der durch das Rohr 4 zum Wärmetauscher 2 fließende Dampf
seine Wärme
ab und kondensiert. Das Kondensat fließt durch das Rohr 6 zur
Pumpe 10. Reicht der Druck im Rohr 6 dazu aus,
das Kondensat in das Kondensatrückführsystem 14 zu
fördern,
so arbeitet die Pumpe 10 als Kondensatabscheider, der sich
bei Vorhandensein von Kondensat öffnet,
und der sich schließt,
wenn nur Dampf den Kondensateinlass 8 erreicht. Reicht jedoch
der Druck im Rohr 6 nicht dazu aus, das Kondensat ins Rückführsystem 14 zu
befördern,
so wird der Pumpe 10 aus dem Rohr 4 Treibdampf über das Rohr 18 zugeführt, der
die Pumpe betätigt,
damit das Kondensat abgeführt
wird.
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Die
Pumpe ist in 2 bis 6 ausführlicher dargestellt. Sie umfasst
ein Gehäuse 26,
das eine Verschlusskappe 28 aufweist. Zwischen den beiden Teilen
ist eine Kammer 30 bestimmt. In der Kammer 30 ist
ein Schwimmer 32 angeordnet, der von einer Parallelogrammverbindung
getragen wird, die einen oberen Hebel 34 und einen unteren
Hebel 36 umfasst. Der obere Hebel 34 ist an einem
Drehpunkt 38 mit einem Halter 40 verbunden, der
an der Verschlusskappe 28 befestigt ist. In ähnlicher
Weise ist der untere Hebel 36 an einem Drehpunkt 42 auf
einem Halter 44 montiert, der ebenfalls an der Verschlusskappe 28 befestigt
ist.
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Der
obere Hebel 34 dient als Eingabehebel eines Knebelmechanismus 46.
Der Mechanismus 46 weist einen Ausgabehebel 48 auf,
der schwenkbar mit dem Halter 40 verbunden ist, und zwar
an einem Drehpunkt 50, der Abstand zum Drehpunkt 38 hat. Der
Hebel 34 besitzt einen Arm 52. Eine Zugfeder 54 wirkt
zwischen einem ersten Punkt 56 am äußeren Ende des Arms 52 und
einem zweiten Punkt 58 am Ausgabehebel 48, und
zwar in einer Position, die vom Drehpunkt 50 entfernt ist.
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Der
Ausgabehebel 48 trägt
einen Betätigungsstift 60,
der ein Treibdampf-Einlassventil 62 betätigt, das
die Strömung
vom Dampf aus dem Rohr 18 durch den Einlass 20 steuert.
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Der
Kondensateinlass 8 wird von einem Rückschlagventil 64 gesteuert,
das mit einem Sitz 66 zusammenwirkt. Dieses Ventil ist
in 8 und 9 ausführlicher dargestellt. 2 bis 6 kann man entnehmen, dass der Sitz 66 gegen
die Senkrechte geneigt ist. Das Rückschlagventil hat einen kreisförmigen Hauptkörper 63 und
eine in einem Stück
mit dem Hauptkörper
ausgebildete Drehwelle 65 an seinem oberen Ende. Die Drehwelle 65 erstreckt
sich tangential zum Hauptkörper
und wird an beiden Seiten jeweils in Spalten zwischen der Verschlusskappe 28 und
dem Halter 40 gehalten. Somit kann der Hauptkörper 63 durch
die Druckdifferenz zwischen der Kammer 30 und dem Einlass 8 den
Sitz 66 berühren oder
davon wegschwenken.
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Der
untere Hebel 36 ist mit einem Auslassventil 68 verbunden,
das die Strömung
der Flüssigkeit
durch den Kondensatauslass 12 steuert. Das Ventil 68 ist
in 7 ausführlicher
dargestellt. Es umfasst einen Ventilsitz 70, ein äußeres Ventilelement 72 und
ein inneres Ventilelement 74. Der Ventilsitz 70 weist
ein mittiges Loch 76 auf, und das äußere Ventilelement 72 kann
sich in dieses Loch 76 hineinbewegen und es dicht verschließen bzw.
sich aus dem Loch hinaus bewegen. Das äußere Ventilelement 72 besitzt
eine Öffnung 78,
und das innere Ventilelement 74 kann sich so bewegen, dass
es diese Öffnung 78 berührt oder
sich davon löst.
Das innere Ventilelement 74 ist an einem Stab 80 montiert,
der schwenkbar mit dem Hebel 36 verbunden ist. Das innere
Ventilelement 74 weist einen Querstift 82 auf,
der in einen längs
verlaufenden Schlitz 84 eingreift, der im äußeren Ventilelement 72 ausgebildet
ist. Folglich ist einsichtig, dass eine Bewegung des Stabs 80 nach oben,
siehe 7, zunächst das
innere Ventilelement 74 von der Öffnung 78 löst, so dass
der versperrte Fluss durch das Ventil möglich wird. Eine fortgesetzte
Bewegung des Stabs 80 bewirkt, dass der Stift 82 in
das obere Ende des Schlitzes 84 eingreift (dieser Zustand
ist in 7 dargestellt)
und nachfolgend veranlasst, dass das äußere Ventilelement 72 aus
dem Loch 76 gezogen wird. Damit ist eine unbehinderte Strömung durch
das Loch 76 möglich,
und zwar über
die Durchgänge 86,
die im Ventilsitz 70 ausgebildet sind.
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2 zeigt die Pumpe in einem
Zustand, in dem sich kein Kondensat in der Kammer 30 befindet. Folglich
befindet sich der Schwimmer 32 in seiner tiefsten Position.
Das Ventil 62 ist geschlossen, und ein entsprechendes Ventil
(in 2 bis 6 nicht dargestellt, jedoch
bei 96 in 13 sichtbar),
das die Austassöffnung 22 steuert,
ist offen. Der Druck in der Kammer 30 ist damit genauso
groß wie
an der Kondensateinlassöffnung 8.
Das Rückschlagventil 64 hängt senkrecht,
so dass sämtliches
Kondensat, das vom Dampfmantel des Wärmetauschers 2 abfließt, durch
die Schwerkraft in die Kammer 30 gelangen kann, und zwar
ahne irgendeinen Druckabfall, der dadurch entsteht, dass das Ventil
geöffnet
werden muss. Das Ventil 68 ist vollständig geschlossen.
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3 zeigt den Zustand, in
dem die Kammer 30 beginnt, sich mit Kondensat zu füllen. Der Schwimmer 32 ist
gestiegen, so dass der untere Hebel 36 auf den Stab 80 des
Ventils 68 einwirkt, damit das innere Ventilelement 74 von
der Öffnung 78 weggezogen
wird. In diesem Zustand kann das Kondensat unbehindert durch das
Ventil 68 und den Kondensatauslass 12 zum Kondensatrückführsystem 14 fließen. Dies
geschieht jedoch nur dann, wenn der Druck in der Kammer 30 (der
gleich dem Druck am Einlass 8 ist) dazu ausreicht, das
Kondensat auf den Spiegel des Kondensatrückführsystems 14 zu heben.
Im Ventil 68 kann ein Rückschlagventil
vorgesehen sein, das einen Rückfluss
in die Kammer 30 verhindert.
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Fließt weiterhin
Kondensat über
den Kondensateinlass 8 in die Kammer 30, und zwar
schneller als der gesamte Ausfluss durch das Ventil 68,
so steigt der Schwimmer 32 weiter, siehe 4. In diesem Zustand hat der Hebel 36 das
Ventil 68 zum vollständigen Öffnen veranlasst,
und die zugehörige Schwenkbewegung
des Hebels 34 hat die Feder 54 veranlasst, sich
in eine Lage zu bewegen, in der die Linie, die durch ihre beiden
Enden verläuft,
ebenfalls durch den Drehpunkt 50 des Ausgabehebels 48 geht.
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6 zeigt den Zustand, in
dem sich der Schwimmer 32 in seiner höchsten Position befindet. In
diesem Zustand hat sich die Feder 54 über den auf einer Linie ausgerichteten
Zustand in 4 hinausbewegt.
Folglich hat der Knebelmechanismus umgeschaltet, wodurch der Ausgabehebel 48 sehr
rasch in seine andere Grenzposition umspringt. Dadurch trifft der
Betätigungsstift 60 auf
das Betätigungselement 88 des
Ventils 62, wodurch der Treibdampfeinlass 20 geöffnet wird.
Gleichzeitig wird die Auslassöffnung 22 geschlossen.
Der Dampf strömt über den
Treibdampfeinlass 20 rasch ein und setzt die Kammer 30 unter
Druck. Dadurch drückt
sich das Rückschlagventil 64 gegen
den Sitz 66 und schließt.
Der angestiegene Druck in der Kammer 30 bewirkt, dass das Kondensat über das
vollständig
geöffnete
Ventil 68 ausgetrieben wird.
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Mit
fallendem Kondensatspiegel in der Kammer 30 sinkt auch
der Schwimmer, und die entstehende Bewegung des oberen Hebels 34 dreht
die Feder 54 um ihren Drehpunkt 58 auf dem Ausgabehebel 48,
bis – siehe 5 – die Linie, die die beiden Enden
der Feder 54 verbindet, durch den Drehpunkt 50 läuft, an
dem der Ausgabehebel 48 mit dem Halter 40 verbunden
ist. In diesem Zustand befindet sich der Schwimmer 32 nahe
am Boden der Kammer 30. Die fortgesetzte Abwärtsbewegung
des Schwimmers veranlasst den Knebelmechanismus 46, wieder
umzuspringen, so dass er den 2 dargestellten
Zustand einnimmt, in dem der Treibdampfeinlass 20 verschlossen
und der Auslass 22 geöffnet
ist. In ähnlicher
Weise hat der untere Hebel 36 das Ventil 68 in die
vollständig
geschlossene Position zurückgeführt.
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An
der Verschlusskappe 28, siehe 2 bis 6,
ist eine Ablenkplatte 90 um den Treibdampfeinlass 20 herum
befestigt. Diese Ablenkplatte 90 dient dazu, sicherzustellen,
dass der in die Kammer 30 eintretende Dampf von der Oberfläche des
Kondensats in der Kammer 30 nach oben abgelenkt wird, damit
eine intensive Vermischung des Dampfs und des Kondensats verhindert
wird. Dies verzögert
die Kühlung
und damit die Kondensation des Dampfs, wodurch der Druck in der
Kammer 30 gehalten wird, während das Kondensat über das
Ventil 68 austritt.
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In
der in 2 bis 6 dargestellten Ausführungsform
hat der Schwimmer die Form eines abgeflachten Sphäroides oder
einer abgeplatteten Kugel. In senkrechter Richtung gesehen ist das
Profil des Schwimmers 32 kreisförmig, und es ist nur ein relativ geringer
Zwischenraum zwischen dem Außenrand des
Schwimmers 32 und der Wand der Kammer 30 vorhanden.
Dadurch wird die freie Kondensatoberfläche in der Kammer 30 so
klein wie möglich.
Dies verringert nochmals den Wärmeaustausch
zwischen dem eintretenden Treibdampf und dem Kondensat.
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In
der in 2 bis 6 dargestellten Ausführungsform
hat das Seitenverhältnis
des Schwimmers 32 ungefähr
den Wert 2,4. Das Seitenverhältnis
ist bevorzugt kleiner als 3,5, da es zunehmend schwieriger wird,
hohle Schwimmer mit größeren Seitenverhältnissen
zu entwerfen, die den Drücken
widerstehen können,
die möglicherweise
in einer druckbetätigten
Pumpe auftreten können.
Eine zusätzliche Festigkeit
lässt sich
durch Versteifungselemente gewinnen, die innerhalb des Schwimmers
bereitgestellt werden, beispielsweise Wabenstrukturen. Abgesehen
von den Festigkeitsanforderungen müssen auch der Auftrieb und
das Gewicht dazu ausreichen, den Knebelmechanismus sowohl beim Aufwärts- als auch
beim Abwärtshub
des Schwimmers 32 zu schalten.
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Aus 2 bis 6 geht hervor, dass die Hebel 34 und 36 gekröpft sind,
damit sie den Schwimmer 32 in dessen Endpositionen aufnehmen
können.
Die Arbeitsweise des Knebelmechanismus ist in 10 bis 12 dargestellt.
Die verschiedenen Komponenten sind dort mit den gleichen Bezugszeichen
dargestellt wie die entsprechenden Komponenten in 2 bis 6.
Zusätzlich
sind Anschläge 92 dargestellt,
die die Bewegung des Ausgabehebels 48 anhalten.
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10 stellt den in 2 abgebildeten Zustand dar.
Der Ausgabehebel 48 stößt gegen
den unteren Anschlag 92; folglich wirkt die Feder 54 der
Aufwärtsbewegung
des Schwimmers 32 entgegen.
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Mit
steigendem Kondensatspiegel in der Kammer 30 überwindet
der Auftrieb des Schwimmers 32 die Kräfte, die die Feder 54 am
Punkt C (56) ausübt.
Damit dreht sich der Hebel 34 um den festen Punkt A (38).
Im Totpunkt, siehe 11,
liegen die Punkte C (56), 0 (50) und B (58)
auf einer gemeinsamen geraden Linie. Trotzdem kann man sehen, dass bei
feststehend angenommenem Ausgabehebel 48 die fortgesetzte
Aufwärtsbewegung
des Schwimmers 32 eine weitere Dehnung der Feder 54 bewirken
würde.
Dies wird dadurch verursacht, dass die Punkte 0 (50) und
A (38) voneinander getrennt sind, da die Bewegung des Punkts
C (56) nach wie vor eine Richtungskomponente weg vom Punkt
B (58) hat.
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12 zeigt den Zustand unmittelbar
nach dem in 11 dargestellten
Zustand, d. h. nach dem Umspringen des Knebelmechanismus, wobei
der Hebel 48 umspringt und gegen den oberen Anschlag 92 stößt.
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Durch
die Anordnung der Drehpunkte 0 (50) und A (38)
an unterschiedlichen Positionen kann man den Knebelmechanismus so
einstellen, dass die zum Anheben des Schwimmers 32 gegen
die Wirkung der Feder 54 erforderliche Auftriebskraft mit
einem sehr kleinen Wert beginnt, da die anfängliche Bewegung des Punkts
C (56) im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Feder 54 erfolgt
(siehe 2). Da die Feder 54 der
Aufwärtsbewegung
des Schwimmers 32 anfänglich
nahezu nicht entgegenwirkt, kann man die gesamte aus der Bewegung
des Schwimmers 32 verfügbare
Energie zum Öffnen
des Ventils 68 verwenden, indem das innere Ventilelement 74 von
der Öffnung 78 abgehoben
wird. Steigt der Schwimmer weiter, so nimmt die zum Überwinden
der Feder 54 erforderliche Kraft allmählich zu. Die Zunahme dauert
bis zum Erreichen des Totpunkts des Knebelmechanismus an. Dies ist
graphisch in 11 dargestellt.
Dabei stellt A die unterste Position des Schwimmers 32 dar,
und B stellt den Totpunkt des Knebelmechanismus dar. Diese Anordnung
ermöglicht
damit den optimierten Einsatz der aus der Verschiebung des Schwimmers 32 verfügbaren Energie, damit
sichergestellt ist, dass das Ventil 68 zuverlässig öffnet, und
dass der Mechanismus 46 durch eine relativ kurze Gesamtbewegung
des Schwimmers zuverlässig
umschaltet. Dies ergibt sich aus der Schwenkbewegung der Hebel 34 und 48 um
getrennte Drehpunkte 38 und 50, die eine relative
große
Bewegung des Endes 56 der Feder aufgrund einer relativ
kurzen Bewegung des Schwimmers 32 bewirkt.
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14 und 15 zeigen einen anderen Aufbau des Schwimmers 32.
In dieser Ausführungsform
besteht der Schwimmer aus zwei Schwimmelementen 94, die
fest miteinander verbunden sind. Jedes Schwimmelement hat die Form
eines Zylinders mit halbkugeligen Enden. Diese Schwimmelemente sind nebeneinander
angeordnet, wobei ihre Längsachsen parallel
zueinander sind und in einer waagrechten Ebene liegen. Aus 12 geht hervor, dass der Schwimmer 32 wie
erwähnt
insgesamt einen beträchtlichen
Anteil der Querschnittsfläche
der Kammer 30 einnimmt. Dadurch wird die freie Oberfläche des
Kondensats so klein wie möglich
gehalten, damit während
eines Pumpzyklus so wenig Wärme
wie möglich
zwischen dem Kondensat und dem eintretenden Dampf aus getauscht wird.
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Die
beschriebenen druckbetätigten
Pumpen können
mit einer relativ geringen Höhe
hergestellt werden, weil Schwimmer mit einem kleinen Seitenverhältnis eingesetzt
werden. Da das Kondensateinlassventil 66 (und möglicherweise
jedes Auslass-Rückschlagventil,
das im Ventil 68 aufgenommen ist) innerhalb der Verschlusskappe 28 bereitgestellt
sind, ist es unnötig,
auf jeder Seite der Pumpe eigene Rückschlagventile einzubauen.
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Ein
weiterer Vorteil der beschriebenen Pumpen besteht darin, dass alle
beweglichen Teile auf der Verschlusskappe 28 montiert sind.
Dadurch wird die Wartung vereinfacht.
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Die
Erfindung ist anhand einer druckbetätigten Pumpe beschrieben. Sie
ist selbstverständlich auch
bei anderen schwimmerbetätigten
Hochdruckvorrichtungen einsetzbar, beispielsweise bei Kondensatabscheidern.