DE972540C - Kondenswasserabscheider mit einem Bimetallelement - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 13. AUGUST 1959

V 8290 Ia/13 d

Die Erfindung betrifft die Ausbildung eines Kondenswasserabscheiders mit einem Bimetallelement. Mit Bimetallelementen ausgerüstete Kondenswasserabscheider sind in verschiedenen Ausfüh-S rungsformen bekannt. Bei einer bekannten Ausführungsform bestehen die Bimetallelemente aus einem einzigen, aus einzelnen Platten zusammengesetzten Element. Bekannt ist auch die Verwendung mehrerer Bimetallelemente. Diese arbeiten ίο jedoch alle parallel und ergeben bei gleichen Temperaturen gleiche Ausschläge.

Bekannt ist ferner ein Kondenswasserabscheider mit drei Bimetallpaketen, die voneinander durch einen Luftspalt getrennt sind und Zwischenlagen aufweisen, so daß die Bimetallpakete sich miteinander bewegen. Die zwischen den Paketen bestehenden Luftspalte sollen lediglich bewirken, daß alle Pakete von Dampf umspült werden, so daß sich die einzelnen Pakete rascher erwärmen und demgemäß schneller zur Wirkung gelangen.

Bei allen bekannten Kondenswasserabscheidern bestehen Beschränkungen hinsichtlich des Umfanges des Druck- und Temperaturbereiches, in dem die bekannten Vorrichtungen arbeiten können. Nachteilig ist auch, daß die bekannten Bimetallelemente nur auf einen verhältnismäßig großen Temperaturunterschied ansprechen, so daß ein einziges, z. B. auf 20 kg/qcm geeichtes Bimetallelement nur bei einem sehr großen Unterschied zwischen der Wassertemperatur und der Dampftemperatur bei gleichem Druck das Rückschlagventil öffnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondenswasserabscheider zu entwickeln, der für

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einen besonders großen Druckbereich bzw. Temperaturbereich entsprechend 'den höheren Anforderungen bei Dampfanlagen anwendbar ist.

Die Erfindung besteht darin, daß einzelne unabhängig voneinander und nacheinander bei verschiedenen Temperaturen in Tätigkeit tretende Bimetallsegmente angeordnet und derart ausgebildet sind, daß sie ihre Funktion mit sich addierendem, im wesentlichen vorbestimmten Krafteinsatz ausüben. Hierbei soll wenigstens eines der Segmente an der Lagervorrichtung für das Rückschlagventil angebracht sein, auf das die einzelnen Segmente nacheinander einwirken. Die Wahl der Anzahl der Segmente ist freigestellt und richtet sich nach den jeweiligen Betriebsbedingungen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die sich besonders bewährt hat, sind jedoch drei Segmente vorgesehen.

Die Ausbildung der einzelnen Segmente richtet sich ebenfalls nach der Größe des Kondenswasserabscheiders und den Betriebsbedingungen, unter denen der Abscheider arbeiten muß. Jedenfalls können die Bimetallsegmente aus einer gleichen oder auch verschiedenen Zahl gleich oder verschieden starker Platten bestehen, wobei Zahl und Stärke der Einzelplatten jedes Segmentes den Krafteinsatz dieses Segmentes bestimmen.

Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Bimetallsegmente bietet die Möglichkeit, daß die Segmente einer Kurve folgen können, die im wesentlichen der Sattdampfkurve gleicht. Hierbei bietet die Erfindung die Möglichkeit, durch verschiedene Bemessung der einzelnen Segmente und Wahl des Abstandes zwischen diesen Segmenten Kondenswasserableiter für alle Betriebsbedingungen zu entwickeln, wobei es keine Rolle spielt, ob mit normalem oder überhitztem Dampf gearbeitet wird.

Da, wie bekannt, die Dampfkurve in Abhängigkeit von Dampftemperatur und Dampfdruck ungefähr eine Parabel ist, gibt die Anordnung von einzelnen unabhängig voneinander angeordneten Bimetallsegmenten die Möglichkeit, daß die einzelnen Segmente, die jeweils einem bestimmten Temperaturbereich zugeordnet sind, einzeln, unabhängig voneinander und nacheinanderfolgend ansprechen, so daß bei graphischer Darstellung ein gebrochener Linienzug entsteht, der sich weitgehend der Dampfdruckkurve anschmiegt, während bei einem nicht unabhängig voneinander in Tätigkeit tretende Segmente aufweisenden Bimetallelement der Verlauf der Bimetallkräfte ein geradliniger ist, so daß die Dampfkurve an einem ganz bestimmten Punkt, z. B. bei 20 kg/qcm, geschnitten wird.

Die Zeichnung zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar

Fig. ι einen Längsschnitt durch die Ausführungsform, bei der das Rückschlagventil geöffnet ist,

Fig. 2 ein Detail von Fig. 1, bei dem ein Bimetallsegment in Wirkstellung ist,

Fig. 3 ein Detail von Fig. 1, bei dem zwei Segmente in Wirkstellung sind, und Fig. 4 ein Detail von Fig. 1, bei dem alle drei Segmente in Wirkstellung sind.

Ein äußeres Hauptgehäuse 10 umfaßt einen inneren, eine Flüssigkeitskammer 12 bildenden Hohlraum und weist einander gegenüberliegende, einen Einlaßkanal 14 und einen Auslaßkanal 16 bildende Bohrungen auf. Der Auslaßkanal 16 führt zu einer erweiterten Zwischenkammer 20, die wiederum stromabwärts in eine Bohrung mit Innengewinde 22 mündet, an welche die Rohrleitung einer Heizanlage angeschlossen werden kann. Der Einlaßkanal 14 ist ebenfalls mit einem Anschlußinnengewinde versehen.

In den mit einem Innengewinde versehenen Auslaßkanal 16 ist ein ein Gewinde aufweisender Ventilsitz 24 eingeschraubt, so daß das Ende des Sitzes etwas in die erweiterte Kammer 20 hineinragt. Innerhalb der Kammer 12 ist ein einen Schaft 30 und einen kugelförmigen Schließkopf 32 aufweisendes Ventil frei schwebend gelagert. Ein temperatur- und druckempfindliches Bimetallelement 40 ist im unteren Teil der Kammer 12 mittels Schrauben 42 befestigt, welche in im Gehäuse vorgesehene Gewindebohrungen eingeschraubt sind. Das Bimetallelement 40 besteht im wesentlichen aus einem Sockel oder Halter 44, durch welchen die Schrauben 42 durchgehen, sowie aus einer Reihe mittels Schrauben 48 und Muttern 49 in einem Abstand voneinander am Sockel 44 befestigter Bimetallsegmente 45, 46, 47.

Zum Beispiel am ersten Segment 45 des Elements 40 ist mittels Punktschweißung od. dgl. ein Bügel 50 befestigt, zwischen dessen beiden Flanschen eine keilförmige Wiege 52 drehbar gelagert ist, welche in ihrer Mitte eine Öffnung 53 aufweist. Das hintere Ende des Ventilschaftes 30 ist mit einem verbreiterten Endstück 31 versehen, welches gleitbar in der in der Wiege 52 vorgesehenen öffnung 53 sitzt. Das hintere Ende des Ventilstückes 31 weist ein Gewinde auf, auf dem Gegenmuttern 33 aufgeschraubt sind.

Die Innenfläche der das Ventil tragenden Wiege 52 ist im Verhältnis zu den Gegenmuttern 33 in einem Winkel abgeschrägt, wobei ein drehbar gelagerter, gleitbar zwischen der Wiege 52 und den Muttern 33 sitzender Einstellkeil 70 mit einer entsprechenden Schrägfläche ausgebildet ist. Der gabelförmig ausgebildete Keil 70 erstreckt sich beiderseits des Ventilendstückes 31 und ist drehbar am Ende einer Stange 73 gelagert, welche sich durch einen Gewindestopfen 72 zur Außenseite des Gehäuses 10 erstreckt, wo sie mit einer auf das Ende eines Gewindepfropfens 72 aufgesetzten Gewindekappe 71 verbunden ist. Die Gelenkverbindung zwischen dem Ende der Stange 73 und dem Keil 70 besteht aus einem am Ende der Stange drehbar angeordneten U-Bügel 74, wobei zwischen den Armen dieses Bügels 74 eine Welle 76 gelagert ist, die in einer im unteren Teil des Keils 70 vorgesehenen öffnung gleitbar aufgenommen wird.

Im Pfropfen 72 ist vorzugsweise ein Dichtring 80 vorgesehen, um ein mögliches Entweichen von Flüssigkeit zwischen der Stange 73 und der Innen-

fläche des Pfropfens zu verhindern. Außerdem ist eine Gegenmutter 82 vorgesehen, so daß' die Einstellkappe 71 in jeder gewünschten Stellung festgestellt werden kann.

Bei dieser Anordnung bewirkt eine Drehung der auf der Außenseite des Gehäuses io· befindlichen Einstellkappe 71 ein entsprechendes Anheben oder Senken des gegen die Wiege 52 wirkenden Keils 70, wodurch der Abstand zwischen dem Ventilschließkopf 32 und dem Ventilsitz 24 verändert wird.

Das Bimetallelement 40 ist so ausgebildet, daß seine Durchbiegung einer im wesentlichen der Sattdampf kurve gleichenden Kurve folgt. Da es außerordentlich schwierig, wenn nicht unmöglich wäre, ein einzelnes, genau alle Merkmale der Druck- und Temperaturkurve für Sattdampf aufweisendes Bimetallelement zu schaffen, wurde die mehrere Segmente aufweisende Konstruktion gemaß der Erfindung entwickelt, um das temperaturempfindliche Element so zu gestalten, daß es der Sattdampf kurve so genau wie möglich gerecht wird. Demzufolge sind die Bimetallsegmente 45, 46 und 47 in Abständen voneinander am Halter 44 befestigt, so daß von ο bis 3,5 kg/cm², d. h. von etwa 2o° C bis annähernd 150⁰ C lediglich das erste Segment 45 in Tätigkeit ist (s. Fig. 2).

Das zweite Segment 46 tritt bei annähernd 150⁰ C in Tätigkeit und fügt über den Bereich von annähernd 150⁰ C bis annähernd 200⁰ C seine Kraft zu derjenigen des Segments 45 hinzu, wodurch ein Druck von 14 kg/cm² beherrscht werden kann (s. Fig. 3). An diesem Punkt tritt das Segment 47 in Tätigkeit, um seine Kraft derjenigen der Segmente 45, 46 hinzuzufügen, wobei die Gesamtkraft Drücken von annähernd 14 kg/cm² bis annähernd 30 kg/cm² entspricht (s. Fig. 4).

Es ist zu bemerken, daß, obwohl die Segmente 45, 46, 47 als aus einer einzigen Bimetallplatte bestehend dargestellt sind, die zwei Metalle mit sehr unterschiedlicher Wärmedehnungszahl umfaßt und daher bestrebt ist, ihre Krümmung zu ändern, wenn sie einer Temperaturänderung ausgesetzt ist, dies lediglich als Beispiel zu verstehen ist und daß in der Praxis jedes Segment aus einer Vielzahl von Bimetallplatten besteht. Die Anzahl der Bimetallplatten in jedem Segment erhöht sich proportional vom Segment 45 zum Segment 47, wobei die genaue Anzahl der Platten in jedem Segment von der Größe und Dicke der einzelnen Platten und von der durch die Wärme bewirkten Zugkraft abhängt, die erforderlich ist, um das Ventil gegen den Dampfdruck geschlossen zu halten. Dieser Faktor wird selbstverständlich von der Fläche des Auslaßkanals 16 und von der dem Druck ausgesetzten Oberfläche des Ventilschließkopfes 32 bestimmt.

Bei der Ausführung, in welcher die Segmente 45, 46, 47 nacheinander in Tätigkeit gesetzt werden, ist in der Nähe des Halters 44 zwischen den unteren Enden der Platten jeweils ein aus Metall bestehendes Abstandsstück 90 angeordnet. Die oberen Enden der Segmente sind hierbei frei, so daß also jedes Segment vom anderen getrennt ist. Die Dicke der Abstandsstücke 90 wird von der zwischen den Temperaturbereichen, z. B. zwischen 95 und 150⁰ C oder 150 und 200⁰ C angewandten freien Durchbiegung des Bimetalls bestimmt.

Das Gehäuse 10 umfaßt ferner eine oben in der Mitte angeordnete, zur Kammer 12 führende Öffnung 100, in welcher zwischen Asbestdichtungen 114, 116 eine gegen Chemikalien widerstandsfähige Glasscheibe 102 angeordnet ist. Die Scheibe 102 wird von einem in die Gehäuseöffnung 100 eingeschraubten, ringförmigen Deckel 104 in ihrer Lage festgehalten. Das auf diese Art gebildete Schauglas ermöglicht eine visuelle Überprüfung der in der Kammer 12 befindlichen Flüssigkeit.

Das nahe des Einlaßkanals 14 gelegene Ende der Kammer 12 ist zu einem im wesentlichen zylindrisehen Raum 13 verengt, in welchem unter Verwendung an sich bekannter Mittel ein Sieb 124 angeordnet ist. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist der Abstand zwischen dem Sieb und den benachbarten Wänden der Ventilkammer auf keinen Fall größer als der Durchmesser der Löcher des Siebes. Unterhalb des Teiles 13 der Kammer ist im Gehäuse 10 eine Gewindebohrung 105 vorgesehen, in welche ein Ablaßstopfen 106 eingeschraubt ist, wobei sich zwischen den auf einanderliegenden Flächen des Stopfens 106 und des Gehäuses 10 eine Kupferdichtung 108 befindet.

Ferner ist im Gehäuse 10 über der Erweiterung 22 des Auslaßkanals 16 eine mit einem Innengewinde versehene öffnung 110 vorgesehen, in welche ein schnell ansprechendes Thermometer 112, vorzugsweise aus Bimetall, so eingeschraubt ist, daß sein temperaturempfindlicher Teil 113 im Strömungsweg der aus der Kammer 12 austretenden Flüssigkeit liegt.

Es ist zu bemerken, daß der Kondenswasserabscheider gemäß der Erfindung in jeder beliebigen Lage eingebaut werden kann. Der Abscheider kann senkrecht, waagerecht und mit dem Schauglas nach oben oder unten eingebaut werden, wobei diese Einbaulage keinerlei Einfluß auf das Betriebsverhalten des Abscheiders hat.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kondenswasserabscheider mit einem in allen Richtungen lose gelagerten Rückschlagventil und einem Bimetallelement, das aus einzelnen Segmenten besteht, von denen eines an der Lagervorrichtung für das Rückschlagventil angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen unabhängig voneinander und nacheinander bei verschiedenen Temperaturen in Tätigkeit tretenden Bimetallsegmente so ausgebildet sind, daß sie ihre Funktion mit sich addierendem, im wesentlichen vorbestimmtem Krafteinsatz ausüben.

2. Kondenswasserabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer bevorzugten Ausführungsform z. B. drei Segmente (45, 46, 47) vorgesehen sind, die unabhängig

voneinander und nacheinander in Tätigkeit treten.

3. Kondenswasserabscheider nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallsegmente jeweils aus einer gleichen oder verschiedenen Zahl gleich oder verschieden starker Platten bestehen, wobei Zahl und Stärke der Einzelplatten den Krafteinsatz des Segments bestimmen, zu dem sie zusammengesetzt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 225 727.

In Betracht gezogene ältere Patente:

Deutsches Patent Nr. 905 072.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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