LU85310A1 - Kondensatableiter mit bimetall-schnappelementen - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Kondensatableiter wie er im Oberbegriff des Hauptanspruches spezifiziert angegeben ist.

Bei Kondensatableitern wird zur Vermeidung von Erosionen am Verschlußteil sowie zur Herabsetzung der Schmutzanfälligkeit 5 angestrebt, sie nach Einleitung des üffnungsvorganges möglichst weit " 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. ~^ ~ 10 Bekannt ist ein Kondensatableiter (DE-OS 29 48 686), bei dem Bimetall-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-Schnapp-15 elemente sind so angeordnet, daß sich ihre Ausbiegungen addieren, während sie alle einheitlich dem gleichen Kraftfluß unterworfen sind. Bei niedrigeren Temperaturen und Drücken übernehmen' die schwächer bemessenen Elemente den Schnappvorgang; bei höherem Druck die stärker bemessenen. Letztere unterbinden dann gleichzeitig den 20 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.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kondensat-25 ableiter der eingangs genannten Art zu schaffen, der in einem großen Druckbereich einsetzbar ist, ohne daß die Bimetall-Schnappelemente unzulässig hohen Spannungen ausgesetzt sind.

Durch die im Anspruch 1 angegebenen Erfindungsmerkmale wird dieses Ziel erreicht.

30 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 .35 _ unabhängig sind, stehen die schwächeren Bimetall-Schnappelemente / - 4 - o? * i --n -c.vi-c'. .'j'.s’.ter

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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-Schnappe!ementen auftreten.

5 Die Unteransprüche geben besonders vorteilhafte Weiterbil dungen der Erfindung an.

Werden gemäß Anspruch 2 zum einen die Minima und zum " anderen die Maxima der Federkraft!sotherroen zur Deckung gebracht, so wird bei der Kraftaddition der für den Schnappvorgang verantwort-10 liehe Unterschied zwischen Maximum und Minimum am ausgeprägtesten.

Mit den Merkmalen der Ansprüche-3 und 4 ergeben sich nach dem Schließen nicht nur die höchstmöglichen Dichtkräfte am Verschlußteil, sondern bei Temperaturabsenkung auch ein schlagartiges öffnen ohne vorhergehende Schleichbewegung.

15 Bei unterschiedlichen Schnapptemperaturen der einzelnen

Bimetall-Schnappelemente entsprechend Anspruch 5 wird die Oberbrük-kung eines großen Einsatzdruckbereiches nicht durch lineare Kraftsteigerung erreicht, sondern es entsteht ein polygonartiger Verlauf einander zugeordneter Kräfte und Schnapptemperaturen, so daß der 20 Kondensatableiter mit nahezu gleichbleibendem Temperaturabstand von der Dampfspannungskurve öffnet und schließt.

Der Anspruch 6 ermöglicht es, die Form bzw. Geometrie der verschiedenen Bimetall-Schnappelemente möglichst gleich bzw. in einem günstigen konstruktiven Rahmen zu halten.

25 Die Anordnung nach Anspruch 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 ab-30 weichende Schnapphubbereiche durch relative Einjustierung der Widerlager wieder kompensiert werden können.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kondensatableiters dargesteilt. Es zeigt: * Fig. 1 eine erste Ausführung der Steuereinheit des Konden- 35 satableiters in Offenstellung,

Fig. 2 die Steuereinheit aus Fig. 1 in Schließstellung bei niedrigem Betriebsdruck, / i . .-, .i .-J - r . . . .-1' -, --2-

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- 6 - des Bimetall-Schnappelementes 5 kennzeichnen. Die im Diagramm für K4 und K5 eingezeichneten Kurven bilden Federkraftisothermen. Die Federkräfte K4, K5 wirken in Schließrichtung so lange die Federkraft! sothermen auf der positiven Ordinate liegen. Sie wirken 5 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 10 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 15 und kann nur im Schnittpunkt der Kraftlinien für die herrschenden Temperaturen und Drücke liegen.

Steigt demnach bei Öffnungskräften bis Köl die Temperatur von tl nach t2, so bewegt das Bimetall-Schnappelement 4 das Verschlußteil 7 schleichend aus der Offenstellung (rechts im Diagramm) bis zur 20 Hubposition A, um es danach aus dieser Lage sprungartig in die Schließstellung zu bringen. Die Bimetall-Schnappelemente 5, 6 verbleiben währenddessen in einer zum Ventilsitz 10 hin konvex durchgewölbten Form (Fig. 2). Die den verschiedeneh Schließ-Schnapp-temperaturen zugeordneten Kräfte K4 bilden sich auf der durch die 25 Minima der Federkraft!sothermen 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 Hubbe reich positive, d. h. in Schließrichtung wirkende Kräfte aufzubrin-30 gen. Die Federkraft!sothermen der Bimetall-Schnappelemente 4 und 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 Offen-35 Stellung schleichend bis zur Position A, um es danach zusammen schnappend in die Schließstellung zu bringen. Hierbei verbleibt das Bimetall-Schnappelement 6 in seiner zum Ventilsitz 10 hin konvex /1 b _ i - - ' _ ' - . « 1 ' " i v- *+ C ~

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Fig. 3 die Steuereinheit aus Fig. 1 in Schließstellung bei hohem Betriebsdruck,

Fig. 4 ein Diagrarren mit Bimetall “Federkraftisothermen, die über den Verschlußteilhub aufgetragen sind, 5 Fig. 5 ein Diagramm mit einer Sattdampfkurve sowie den

Schließ und üffnungstemperaturen,

Fig. 6 eine zweite Ausführung der Steuereinheit des Kondensatableiters in Offenstellung und

Fig. 7 die Steuereinheit aus Fig. 4 in Schließstellung bei 10 . niedrigem Betriebsdruck.

Eine Trennwand 1 zwischen der Vor- und Niederdruckseite eines nicht dargestellten Kondensatableitergehäuses weist eine Durchlaßbohrung 2 für das abzuleitende Kondensat auf und trägt eine Steuereinheit. Diese umfaßt einen Sitzkörper 3, drei vordruckseitig 15 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.

20 ' In den Figuren 1 bis 3 weist der Sitzkörper 3 ein ortsfe stes Widerlager 11 auf, auf dem die Bimetall-Schnappelemente 4, 5, 5 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 25 4, 5, 6 zum Ventilsitz hin konvex durchgewölbt (Fig. 1). Das Ver schlußteil 7 gibt den Durchlaß 9 frei und Kondensat kann abfließen. Bei steigender Temperatur bewegen sich die Bimetall-Schnappelemente 4, 5, 6 zunächst schleichend in Schließrichtung bis ihre jeweilige Schnapptemperatur erreicht ist, um durchzuspringen.

30 Für den Fall von Bimetall-Schnappelementen 4, 5, 6 mit zueinander unterschiedlichen Schnapptemperaturen sind die Öffnungsund 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 35 der Schließstellung. Auf der Ordinate sind die Kräfte aufgetragen, wobei mit K4 die bei beispielhaften Temperaturen tl bis t3 von dem Bimetall-Schnappelement 4 auf das Verschlußteil 7 ausübbaren Federkräfte bezeichnet sind, während K5 die entsprechenden Federkräfte p *r % - t ;e*ver -

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- 7 - durchgewölbten Form.

Auf der Senkrechten durch A addieren sich demnach die Kräfte der Bimetall-Schnappelemente 4 und 5, so daß bei gleichem t die Kraftdifferenz zunimmt. Im Diagrammm Fig. 5 entsteht eine zweite 5 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 darge-stellten Polygonzuges entsteht.

Aus dem Diagramm Fig. 4 geht hervor, daß der öffnungsvor-10 gang eine Umkehrung des Schließvorganges darsteilt. Wenn die 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 15 Bimetall-Schnappelementes 4 von t2 auf tl gefallen ist. Im Diagramn-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 Konden-20 satableiter 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, 5, 6 hinsichtlich des Kraftflusses vom ortsfesten Widerlager 11 zum Wider-25 lager 12 am Verschlußteil-Schaft 8 voneinander unabhängig sind.

Dadurch stehen die schwächeren Bimetall-Schnappe!emente 4, 5 nicht unter der Einwirkung der hohen Federkräfte der stärkeren Bimetall-Schnappelemente 5, 6 und sind deshalb keinen unzulässig hohen Spannungen, ausgesetzt.

30 In der Ausführungsform nach den Figuren 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 sch'üsselförmige Stege 18, 19 an, die mit ihrem 35 Innenrand auf zwei auf dem Verschlußteil-Schaft 8 angeordnete

Widerlager .20, 21 einwirken. Diese sind zur Einstellung des Konden-. satableiters axial verstellbar ausgebildet.

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Bei steigender Temperatur bewegen sich, wie bereits zu den I Figuren 1 bis 3 beschrieben, die Bimetall-Schnappe!emete 4, 5 aus der Offenstellung anfänglich schleichend in Schließrichtung. Bei Erreichen seiner zugehörigen Schnapptemperatur schnappt das B1-5 metall-Schnappelement 4 durch und hebt über den Steg 19 und das

Widerlager 21 das Verschlußteil 7 an seinem Schaft 8 in die Schließ-stellung an. Das Bimetall-Schnappelement 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 10 · 18 abhebt (Fig. 7). Bei höheren Öffnungskräften des Verschlußteiles 7, d. h. bei höheren Drücken und entsprechend höheren Temperaturen, schnappen beide Bimetall-Schnappe!emente 4 und 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 einwir-15 ken. Damit gilt das zuvor bezüglich der Anpassung des Polygonzuges von Schnappgeraden 13, 14 der Bimetall-Schnappelemente 4, 5 an die Dampfspannungskurve SD Gesagte.

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Liste der Bezugszeichen 1 Trennwand 2 Durchlaßbohrung 3 ' Sitzkörper 4, 5, 6 Bimetall-Schnappeiemente 7 Verschlußteil 8 Schaft 9 Durchlaß 10 Ventilsitz 11, 12 Widerlager 13,14,15 Gerade 13', 14’,15' Gerade 16, 17 Widerlager 18, 19 Stege 20, 21 Widerlager A Federkraftisothermen-Minima B Federkraft!sothermen-Maxima C Schnappunkt H Hub K4,K5,K6 Federkräfte Köl, KÖ2 Öffnungskräfte SD Dampfspannungskurve tl,t2,t3 Temperaturen L .

Claims (8)

1. Kondensatableiter mit einem niederdruckseitig angeordneten Verschlußteil, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und von einer im Hochdruckraum des Kondensatableiters angeordneten, aus i Bimetall-Schnappelementen bestehenden Steuereinheit über einen

5 Schaft betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bimetall-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 10 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. Kondensatableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maxima und Minima der Federkraft! sothermen der einzelnen Bimetall-Schnappelemente (4, 5, 6) in Bezug auf die Schließstellung des Verschlußteiles (7) bei gleichen Hüben (A, B) liegen. ‘20 '3. Kondensatableiter nach Anspruch 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß die Lage der Maxima der Federkraftisothermen der Schließstellung des Verschlußteiles (7) entspricht.

4. Kondensatableiter nach Anspruch 1 und 2, d a -25 durch gekennzeichnet, daß die Maxima (B) der Federkraftisothermen jenseits der Schließstellung des Verschlußteiles (7) liegen. L wLi f r.A ί·..·:··-ν - ; ' ·'; ί'.εΓ -!»♦_- GnbH & Co. KG ! - 2 -

5. Kondensatableiter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetall-Schnappelemente (4, 5, 6) zueinander unterschiedliche Schnapptemperaturen aufweisen.

6. Kondensatableiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Bimetall-Schnappelemente (4, 5, 6) aus Bimetallen unterschiedlicher spezifisch-thermischer Ausbiegung bestehen.

7. Kondensatableiter nach einem oder mehreren der vorher- 10 gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl mehrere ortsfeste Widerlager-{16, 17) als auch mehrere am~ Schaft (8) vorgesehene Widerlager (20, 21) den Bimetall-Schnappeie-menten (4, 5) zugeordnet sind und die Widerlager (20, 21) stellbar ausgebildet sind.

8. Kondensatableiter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 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 Zwischengliedern (18, 19) auf das Widerlager (12; 2o, 21) am Betätigungsschaft (8) so einwirkt, daß in einem ersten Teilbereich des gesamten Arbeitsbereiches des Kondensatableiters mindestens ein Bimetall-Schnappelsnent (4) mit niedrigerer Schnapptemperatur eine Schließkraft auf das Verschleißteil (7) ausübt, während 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 4 I Verschlußteil (7) ausübt. ιΛλλλχ\