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Anordnung zum Entltiften oder Entwässern von
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Leitungssystemen, Kesseln oder dergleichen Die Erfindung betrifft
eine Anordnung zum Entlüften oder Entwissern von Leitungssystemen, Kesseln oder
der;lelchen, die unter einem bestimmten Systemdruck stehen, mit einem an den Systemdruck
angeschlossenen Sammelbehälter und einem in diesem angeordneten Hauptventil, dessen
Schließteil in Abhängigkeit von dem jeweiligen Flüssigkeitsstand im ßammelbehäiter
über einen Schwimmer betätigbar ist.
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Wenn derartige Systeme ein gasförmiges Medium führen, ist es oft erforderlich,
zum Beispiel das in größeren Mengen anfallende Kondensat eines Wärmetauschers abzuführen.
Entsprechend ist es bei Systemen, die ein flüssiges Medium führen, vielfach notwendig,
das sich während des 3etriebes ansammelnde gasförmige Medium
dem
System zu entziehen. In den meisten Fällon wird es sich bei dem flüssigen Medium
um Wasser und bei dem gasförmigen Medium um Luft handeln, so daß zur Vereinfachung
im folgenden vom Entlüften und Entwässern die Rede ist. Die Erfindung tetrifft aber
grundsätzlich eine entsprechende Anwendbarkeit auch für alle anderen flüssigen und
gasförmigen Medien.
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Für Anordnungen der eingangs genmannten Art ist es zum beispiel bekannt,
innerhalb des Sammelbehälters ein unmittelbar durch einen Schwimmer gesteuertes
Ventil anzuordnen, dessen Schließteil den Ventilauslaß bei Erreichen eines bestimmten
Flüssigkeitsstandes freigibt. Auch kann der Schwimmer in Form einer Glocke ausgebildet
sein, die die Mündung eines Auslaßstutzens abdeckt und sich bei Erreichen eines
bestimmten Flüssigkeitsstandes von dem Auslaßstutzen abhebt.
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Den bekannten Anordnungen ist der Nachteil gemeinsam, daß der Auslaßquerschnitt
des Ventils bei einem verhältnismäßig langsamen Ansteigen des Flüssigkeitsstandes
und einer entsprechend langsamen Betätigung durch den Schwimmer nicht immer sofort
freigegeben wird. Beim Öffnen des Ventils kann deshall) nicht immer die vor(lcsehene
Flüssigkeitsmenge abfließen. Auch besteht hierbei in starkem Maße die Gefahr, daß
sich in Schließbereich
des Ventils Schmutz ansammelt. Durch diesen
kann ein Verklemmen des Schließteils und such ein unvollständiges Schließen des
Ventils verursacht werden.
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Auch müssen die bisher bekannten Anordnungen, insbesondere aber auch
die Ventile selbst, in ihrer konstruktiven Auslegung auf die jeweiligen Betriebsverhältnisse
abgestimmt werden. Hierzu gehören vor allem das Medium des Drucksystems, die Höhe
des Systemdruckes, die Flu"ssigkeitsmeiige sowie die Größe der erforderlichen Strömungsquerschnitte.
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Hiervon ausehend 1ag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung
zu schaffen, die gleichermaßen zum Entlüften oder zum Entwässern von Leitungssystemen,
Kesseln oder dergleichen geeignet ist, die ein volles öffnen desVentils bei einem
Ansteuern durch den Schwimmer gewahrleistet und die in übrigen in einen großen bereich
für unterschiedliche Flüssigkeitsmengen und Strömungaquerschnitte anwendbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgF schlagen, daß
das Ventil als doppelseitig mit Systemdruck beaufschlagbares Differenzdruckventil
ausgebildet ist und daß der Schwimmer mit einem Steuerventil gekuppelt ist, das
bei einem bestimmten Flüssigkeitsstand im Sammelbehälter durch den 8chwimmer geöffnet
wird und in
dieser Stellung durch Druckentlastung der entsprechenden
Seite des Schließteils im Hauptventil das Öffnen des letzteren bewirkt.
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Eine solche Druckentlastung läRt sich über den Schwimmer und das Steuerventil
schlagartig bewirken, so daß hierdurch auch ein sofortiges vollständiges Öffnen
des Hauptventils gewährleistet ist. Hat sich in dem Sammelbehälter zum Beispiel
eine bestimmte Menge an Kondensat gesammelt, so fließt dieses unter Ausnutzung des
voll geöffneten Vent#ilquerschnittes in verhältnismäßig kurzer Zeit ab, wobei etwa
vorhandene Schmutzteile keine Gelegenheit haben, sich im Schließhereich des ventils
festzusetzen.
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Ist der Flüssigkeitsstand wieder auf ein entsprechend tieferes Niveau
abgesunken, so wird das Steuerventil durch den Schwimmer wieder geschlossen. s baut;
sich daraufhin der Systemdruck auch an der das Schließen des Hauptventils bewirkenden
Druckseite wieder auf, so daß auch das Hauptventil schließt. Es ist im übrigen von
besonderem Vorteil, daß zwischen der Schwimmerbewegung einerseits und der Bewegung
des Schließteils des Hauptventils andererseits kein unmittelbarer mechanischer Zusammenhang
mehr besteht, denn es ist jetzt möglich, den Schwimmer und das Steuerventil so auszulegen,
daß das Schließen erst nach einem verhältnismäßig starken Abfall des Flüssigkeitsniveaus
im Sammelbehälter ausgelöst wird.
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Wie später im einzelnen noch zu erläutern sein wird, ist ein nächster
Vorteil der Erfindung darin zu sehen, daß die vorgeschlagene Anordnung sich dem
Prinzip nach sowohl für das Entlüften von Systemen, die ein flüssiges Medium führen,
als auch zum Entwässern von Systemen, die ein gasförmiges Medium führen, verwenden
läßt. Selbst in bezug auf die konstruktive Ausführung sind nur verhältnismäßig geringe
Abänderungen zu treffen, um von der einen Anwendung auf die andere Anwendung überzugehen.
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Nachfolgend werden einige vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
beschrieben, von denen eine darin besteht, daß der Schließteil des Hauptventils
und ein mit diesem verbundener zweiseitig beaufschlagbarer Kolben in einem Ventilgehäuse
angeordnet sind, und daß die des Schließen des Ventils bewirkende Druckseite des
Kolbens mit einer Druckentlastungsleitung in Verbindung steht, die durch das Steuerventil
schaltbar ist. Darüber hinaus kann die das Schließen bewirkende Druckseite des Kolbens
zusätzlich mit einer Federkraft beaufschlagt sein, die kleiner ist als diejenige
Kraft, die der Systemdruck in Öffnungsrichtung auf den Schließteil ausübt. Da in
Schließstellung des itauptventils auf beiden Seiten des Kolbens Systemdruck anliegt,
erzeugt die Feder den wesentlichen Teil der Schließkraft. Die Federkraft wird jedoch
bei Druckentlastung der einen Kolbenseite
durch den auf der anderen
Kolbenseite anstehenden Systemdruck schlagartig iiberwunden, so daß das Nsuntventil
öffnet.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Zuführung des Systemdrucks auf
der das Schließen bewirkenden Druckseite des Kolbens über eine Anschlußleitung erfolgt,
deren Strömungswiderstand größer ist als derjenige der Druckentlastungsleitung.
Hierdurch wird erreicht, daß sich nach dem Schließen des Steuerventils der Systemdruck
auf der bis dahin druckentlasteten Kolbenseite mit einer bestimmten Verzögerung
aufbaut, so daß das Hauptventil noch eine zusätzliche Zeitlang offengehalten wird
und eine weitere Flüssigkeitsmenge abfließen kann.
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Zu diesem Zweck kann die Anschlußleitung mit einer den Strömungsquerschnitt
verengenden Düse, einer Drossel oder dergleichen versehen sein. Auch wird die EinSangsseite
der Anschlußleitung zweckmäßig in einem oberen Teil des Sammelbehälters angeordnet.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist in den zwischen dem
Hauptventil und dem Steuerventil verlaufenden Teil der Druckentlastungsleitung ein
von Hand betätigbares Hilfsventil, vorzugsweise in Form eines Dreiwegehahnes, eingeschaltet.
Im Fall einer Störung oder aus sonstigem Anlaß kann das öffnen des Hauptventils
gegebenenfalls
auch über dieses Hilfsventil bewirkt werden.
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Soll die vorgeschlagene Anordnung zum Entwässern eines ein gasförmiges
Medium führenden Leitungssystems, Kessels oder dergleichen verwendet werden1 so
wird in diesem Zusammenhang weiterbin vorgeschlagen, daß das Hauptventil in eineu
unteren eil des Sammelbehälters, Jedoch in einem Abstand über deia Behälterboden
angeordnet ist, und daß an den Auslaß des L?auptventils ein den Behälter durchsetzender
Auslaßstutzen angeschlossen ist, während der Schwimmer und das Steuerventil in einem
oberen Teil des Sammelbehälters angeordnet sind. Bei einer derartigen Unterteilung
können dann der untere und der obere Teil des Sammelbehälter durch eine Trennwand
voneinander getrennt und über ein Ventil miteinander verbunden sein, das die Rückflußgeschwindigkeit
der Flüssigkeit herabsetzt. Aufgrund des verlangsamten Zurückfließens der Flüssigkeit
von dem oberen in den unteren Teil des Sammelbehälters läßt sich insgesamt eine
Vergrößerung der jeweils abgelassenen Flüssigkeitsmenge erreichen.
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In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn das Ventil in die Trennwand
eingesetzt und vorzugsweise als Klapponventil ausgebildet ist, dessen Ventilklappe
sich durch das Ansteigen der Flüssigkeit öffnet. Es steht deshalb beim Ansteigen
der Flüssigkeit der volle Ventilquarschnitt
zur Verfügung, so
daß ein schnelles Ansteigen nicht behindert wird. Vorteilhaft ist es, wenn in der
Ventilklappe selbst eine ständig freie Durchtrittsöffnung ausgebildet ist. Diese
wirkt nach dem Schließen der Ventilklappe durch das Rückströmen der Flüssigkeit
als Drossel, durch die das weitere Rückströmen verlangsami wird.
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Im übrigen sollte an dem ständig mit gasförmigem Medium gefüllten
oberen Teil des Behälters eine mit dem Drucksystem verbundene Pendelleitung angeschlossen
sein, so daß ein Druckausgleich innerhalb des geschlossenen Drucksystems, zu dem
auch der Sammelbehälter gehört, gewährleistet ist.
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Für eine Anwendung der vorgeschlagenen Anordnung zum Entlüften eines
ein flüssiges Medium führenden Leitungs-Systems, Kessels oder dergleichen wird vorgeschlagen,
daß das Hauptventil in einem oberen Teil des Sammelbehalters angeordnet ist und
daß an den Auslaß des Hauptventils ein den Behälter durchsetzender Auslaßstutzen
angeschlossen ist, während der Schwimmer und das Steuerventil in einem unteren Teil
des Sammelbehälters angeordnet sind. fla in diesem Fall das abzuführende Medium
gasförmig ist, bleibt der größere Teil des Sammelbehälters zum Ansammeln dieses
Mediums frei, während sich das Flüssigkeitsniveau innerbalb eines unteren Behälterbereiches
verändert.
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Auch bei dieser Anwendungsform sollte an dem vom flüssigen Medium
ständig freien Teil des Sammelbehälters eine mit dem Drucksystem verbundene Pendelleitung
angeschlossen sin, während der ständig mit flüssigem Medium gefüllte Teil des Sammelbehälters
über eine weitere Leitung mit dem Drucksystem verbunden wird.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer
Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen: Figur 1 in schematischer Darstellung
die Anordnung in einer Verwendung zur Entwässerung eines PreD-luftkessels; figur
2 einen schematischen Schnitt durch den Sammelbehalter in vergrößertem Maßstab;
Figur 3 in schematischer Darstellung die Anordnung in einer Verwendung zur Entlüftung
eines wasserführenden Leitungssystems; Figur 4 in schematischer Darstellung einen
Schnitt durch den Sammelbehälter in der Verwendung nach Figur 3 und ebenfalls in
vergrößertem Maßstab.
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Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungs form ist
ein Preßluftkessel lo mit einem Einlaß 11 und
einem Auslaß 12 vorgesehen,
aus dem sich sammelndes Wasser über einen am Boden angeordneten Abflußstutzen 13
abgeführt werden soll. Zu diesem Zweck ist der Abflußstutzen 13 über eine Leitung
14 mit einem Sammelbehälter 15 verbunden, dessen Aufbau zunächst im einzelnen beschrieben
werden soll: Der Sammelbehälter 15 ist konstruktiv in einen unteren Teil 15a und
einen oberen Teil 15b unterteilt, zwischen denen eine Trennwand 16 angeordnet ist.
Im unteren Teil 15a befindet sich ein Hauptventil mit einem Ventilgehäuse 17 und
einem durch den Boden des Sammelbehälters 15 nach unteren bindurchgeführten Auslaßstutzen
18. Das obere Ende desselben ist als Sitz für einen Schließteil 19 ausgebildet,
der einen stangenfdrmigen oberen Teil 19 a und an seinem oberen Ende eine Platte
l9b aufweist.
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Im Bereich des stangenförmigen Teils 19a ist eine als Kolben dienende
Doppeltopfmanscbette 20 befestigt.
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Auf der Platte 19b stützt sich eine Druckfeder 21 ab, die mit ihrem
anderen Ende an der Stirnwand des Ventilgehäuses 17 anliegt.
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Durch die Doppeltopfmenschette 20 ist der Innenraum des Ventilgehäuses
17 in einen dem Schließteil zugewandten Raum 22 und einen Raum 23 unterteilt, in
den eine Druckentlastungsleitung 24 mündet. Der Raum 22
steht über
Öffnungen 25 mit den im Innenraum des Sammelbehälters 15 herrschenden Druck in Verbindung.
Der Abstand zwischen den Öffnungen 25 und dem Schließteil 29 einerseits und dem
Boden des Sammelbebäiters 15 andererseits ist 80 groß bemessen, daß sich über einen
Einlaßstutzen 26 und die an diesem angeschlossene Leitung 14 zusammen mit dem angefallenen
Wasser eingeführter Schmutz ohne störende Auswirkungen absetzen kann. Eine sich
vom Ventilgehäuse 17 aus nach unten erstreckende zylindrische Wand 27 und eine das
Ventilgebäuse 17 zu einem Teil umgebende weitere Wand 28 dienen zur Berubigung der
in das Hauptventil einfließenden bzw. im Sammelt behälter 15 nach oben steigenden
Strömung, Die Druckentlastungsleitung 24 ist aus dem unteren Teil 15a des Sammelbehälters
15 herausgeführt und bildet vor dem Eintritt in den oberen Teil 15b eine Schleife
in deren Verlauf ein Dreiwegeventil 29 eingeschaltet ist. Im oberen Teil 15b ist
ein Schwimmer 3c angeordnet, über den ein Steuerventil 31 betätigbar ist. Letzteres
ist in die Druckentlastungsleitung 24 eingeschaltet, die mit ihrem freien Ende 24a
aus dem oberen Teil 15b austritt und in die freie Umgebung mündet.
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An den zwischen dem Steuerventil 31 und dem Hauptventil liegenden
Teil der Druckentlastungsleitung 24 ist eine Anschlußleitung 32 angeschlossen, deren
Eingangsöffnung
als eine den Strömungsquerschnitt verengende Düse
33 ausgebildet und möglichst weit oben im oberen Teil 15b angeordnet ist.
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In die Trennwand 16 ist ein Klappenventil 34 eingesetzt, dessen Klappe
35 durch den in dem Sammelbehälter 15 ansteigenden Wasserspiegel ein begrenztes
Stück nach oben mitgenommen werden kann. Es wird dann ein größerer Strömungsquersohnitt
freigegeben als bei einem Rückfliessen des Wassers in den unteren Teil 15a, bei
dem dann die Klappe 35 auf dem Gehäuserand des Klappenventils 34 fest aufliegt und
der Strömungsquerschnitt durch eine verhältnismäßig kleine Öffnung 36 in der Klappe
35 bestimmt wird. Eine in der oberen Stirnwand des Sammelbehälters 15 einmündende
Pendelleitung 37 ist an den oberen Bereich des Preßluftkessels lo angeschlossen
und ermöglicht einen ständigen Druckausgleicb zwischen dem letzteren und dem Sammelbehälter
15.
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Die beschriebene Anordnung hat folgende Arbeitsweise: Das sich im
Preßluftkessel lo sammelnde kondensierte Wasser fließt in den Sammelbebälter 15
und steigt in diesem nach oben. Der Schließteil 19 des Hauptventils be endet sich
in seiner Schließstellung, denn der Druck des ganzen Systems dringt nicht nur über
die Öffnungen 25 in den Raum 22 des Hauptventils, sondern auch über
die
Düse 33 und die Anschlußleitung 32 und die DruckentlastunsleitIrng 24 in den Raum
29 des Hauptventils ein. Der auf die Doppeltopfmanscbette 20 vom Schließteil 19
aus wirkende Systemdruck ist etwas kleiner els der vom Raum 23 her wirkende Druck,
da die Ringfläche an der Oberseite des Schließteils 19 bzw. oine entsprechende Druckkraft
noch in Abzug zu bringen ist.
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Der Schließteil 19 wird aber zusätzlich noch durch die Druckfeder
21 in seiner Schließstellung gehalten, deren Kraft allerdings geringer ist als diejenige
Kraft, die auf den Schließteil 19 ausgeübt werden kann, wenn allein im Raum 22 Systemdruck
herrscht und der Raum 23 druckentlastet ist.
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Mit weiterem Ansteigen hebt das Wasser die Klappe 35 des Klappenventils
34 an und erreicht den Schwimmer 30.
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Sobald dieser auf der Wasseroberfläche auf schwimmt, öffnet sich das
Steuerventil 31, wodurch der Raum 23 des Hauptventils schlagartig druckentlastet
wird, so daß der Schließteil 19 durch den im Raum 22 herrschenden Systemdruck geöffnet
wird. Das im Sammelbehälter 15 befindliche Wasser fließt dann über den Auslaßstutzen
18 ab, wobei die Klappe 35 des Klappenventils 34 wieder die in Figur 2 dargestellte
Stellung einnimmt, so daß das Zurückströmen des Wassers in den unteren Teil 15a
nur durch die Öffnung 36 erfolgen kann. Hierdurch vorlängert
sich
die öffnungszeit des Steuerventils 31 und damit des Schließteils 19, so daß eine
entsprechend größere Wassermenge abfließen kann. Im übrigen bleibt der Raum 23 des
Hauptventils während der ganzen Öffnungszeit des Steuerventils 31 druckentlastet,
da der über die Anschlußleitung 32 mit der Druckentlastungsleitung 24 verbundene
Systemdruck durch die Düse 33 gedrosselt wird bzw. sich nicht so schnell wieder
aufbauen kann, wie sein Abbau über das Steuerventil 31 in Richtung auf das Ende
24a der Druckentlastungsleitung 24 erfolgt.
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Wenn der Wasserspiegel soweit gesunken ist, daß der Schwimmer 30 das
Steuerventil 31 nicht mehr länger offen hält, ist die Druckentlastung beendet, so
daß sich der Systemdruck über die Anschlußleitung 32 und die Druckentlastungsleitung
24 in dem Raum 23 wieder aufbauen kann, allerdings mit einer durch die Düse 33 bewirkten
Verzögerung. Ra wird deshalb der im Raum 23 herrschende Systemdruck erst eine Zeitlang
nach dem Schließen des Steuerventils 31 so groß sein, daß das Schließen des Scbließteils
19 bewirkt wird. Bis dahin kann immer noch eine weitere Wassermenge ablaufen.
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Für den Fall einer Störung oder zu Kontrollzwecken kann die Druckentlastung
auch mit Hilfe des Dreiwegeventils 29 bewirkt werden.
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Die Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 betrifft eine Verwendung
der Anordnung zum Entlüften eines hier nur schematisch dargestellten Leitungssystems
38, welches Wasser führt. Der Sammelbehälter 15 ist jetzt oberhalb des Leitungssystems
38 in einer gegenüber dem voriß'en Ausführungsbeispiel um 1800 gedrehten Lage angeordnet,
in der der Auslaßstutzen 18 nach oben zeigt.
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Es ist jetzt also der Teil 15a des Sammelbehälters 15 der obere Teil,
während der untere Teil 15b über eine Leitung 39 mit dem Leitungssystem 38 verbunden
ist.
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Eine den Druckausgleich zwischen Sammelbehälter 15 und lJeitungssystem
38 ermöglichende Pendelleitung 40 mündet im oberen Bereich in den Sammelbehälter
15.
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Der Auf bau des Hauptventils ist derselbe wie der bei der zuvor beschriebenen
Ausführungsform. Es ergibt sich jetzt folgende Arbeitsweise: Das im Leitungssystem
38 vorhandene Wasser füllt über die mit einem Einlaßstutzen 41 am Boden des Sammelbehalters
15 verbundene Leitung 39 mindestens den unteren Teil 15b desselben, so daß der Schwimmer
30 aufschwimmt und in seiner oberen Endstellung das Steuerventil 31 geschlossen
hält. Die im Leitungssystem 38 enthaltene Luft steigt in den oberen Teil 15a. Je
mehr Luft sich dort ansammelt, desto weiter sinkt der Wasserspiegel im Sammelbehälter
15 nach unten. Ist dieser soweit abgesunken,
daß der Schwimmer
30 die in Figur 4 dargestellte untere Endstellung erreicht hat, wird das Steuerventil
31 geöffnet. Der Raum 23 des Hauptventils wird über die Druckentlastungsleitung
24 schlagartig druckentlastet, so daß der im Raum 22 des Ilauptventils herrschende
Systemdruck die Kraft der Druckfeder 21 überwinden und den Scbließteil 19 schlagartig
öffnen kann. Aufgrund der Drosselwirkung der Düse 33 kann sich bei geöffnetem Steuerventil
31 im Raum 23 des Hauptventils kein das Schließen des Schließteils 19 bewirkender
Druck aufbauen. Die im oberen Teil 15a enthaltene Luft entweicht über den Auslaßstutzen
18.
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Dadurch kann der Wasserspiegel wieder steigen und den Schwimmer 30
in seine obere Endstellung mitnehmen, in der sich das Steuerventil 31 wieder schließt.
Mit einer durch die Drosselwirkung der Düse 33 bedingten Verzögerung baut sich in
dem Raum 23 des Hauptventils der Systemdruck wieder auf, so daß der Schließteil
19 schließt. Damit ist der Entlüftungsvorgang beendet.
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Wie ein Vergleich der Figuren 2 und 4 erkennen läßt, besteht eine
weitgehende konstruktive Übereinstimmung bezüglich Aufbau und Konstruktion, die
für eine vielseitige Verwendung der vorgeschlagenen Anordnung von Vorteil ist.
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B e z u g s z i f f e r n l i s t e : 10 Preßluftkessel 11 Einlaß
12 Auslaß 13 Abflußstutzen 14 Leitung 15 Sammelbehälter 15a Teil 15b Teil 16 Trennwand
17 Ventilgehäuse 18 Auslaßstutzen 19 Schließteil 19a Teil 19b Platte 20 Doppeltopfmanschette
21 Druckfeder 22 Raum 23 Raum 24 Druckentlastungsleitung 24a Ende 25 Öffnung 26
Einlaßstutzen 27 Wand 28 Wand 29 Dreiwegeventil 30 Schwimmer 31 Steuerventil 32
Anschlußleitung 33 Düse 34 Klappenventil 35 Klappe 36 Öffnung 37 Pendelleitung 38
Leitungssystem 39 Leitung 40 Pendelleitung 41 Einlaßstutzen
L e
e r s e i t e