DE3400150C2

DE3400150C2 - Condensate drains for steam systems

Info

Publication number: DE3400150C2
Application number: DE19843400150
Authority: DE
Inventors: Helmut 4815 Schloß Holte-Stukenbrock Ehlert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-01-04
Filing date: 1984-01-04
Publication date: 1987-04-30
Also published as: DE3400150A1

Abstract

Ein Kondensatableiter für Dampfsysteme weist einen Schwimmer (16) auf, der auf einer Dichtfläche (24) aufliegt, in die einerseits Bohrungen (28, 30) zum Zuführen angesammelten Kondensats und andererseits eine Kondensatablaßbohrung (26) münden. Sobald eine gewisse Ansammlung von Kondensat vorliegt, die ein Anheben des Schwimmers (16) ermöglicht, fließt das Kondensat unmittelbar von den Bohrungen (28, 30) über die Dichtfläche (24) in die Kondensatablaßbohrung (26). Tritt kein weiteres Kondensat ein, so legt sich der Schwimmer (16) wieder auf die Dichtfläche (24).A condensate drain for steam systems has a float (16) which rests on a sealing surface (24) into which holes (28, 30) for feeding in accumulated condensate and a condensate drain hole (26) open on the one hand. As soon as a certain amount of condensate has accumulated, which allows the float (16) to be raised, the condensate flows directly from the holes (28, 30) over the sealing surface (24) into the condensate drain hole (26). If no further condensate enters, the float (16) lies back on the sealing surface (24).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensatableiter für Dampfsysteme gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a condensate drain for steam systems according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Kondensatableiter sind beispielsweise aus den Druckschriften DE-AS 27 53 933, US-PS 20 13 015 und US-PS 13 34 079 bekannt.Such condensate drains are known, for example, from the publications DE-AS 27 53 933, US-PS 20 13 015 and US-PS 13 34 079.

Bei diesen herkömmlichen Kondensatableitern ist das Innere des Gehäuses ständig mit dem Dampfsystem verbunden, so daß der Druck im Inneren des Gehäuses im wesentlichen mit dem Druck in dem Dampfsystem übereinstimmt. Dies hat zur Folge, daß der Schwimmer nicht nur durch sein Eigengewicht, sondern auch durch die auf den Querschnitt der Mündung der Kondensatablaßbohrung wirkende Druckdifferenz zwischen dem Dampfsystem und der Kondensatableitung gegen den Ventilsitz gespannt wird. Da die Druckdifferenz zwischen dem Dampfsystem und der Kondensatableitung in der Praxis sehr hohe Werte annehmen kann, muß bei den herkömmlichen Kondensatableitern der Schwimmer verhältnismäßig große Abmessungen aufweisen, damit eine ausreichende Auftriebskraft zur Überwindung dieser Druckdifferenz erzeugt wird.In these conventional condensate drains, the inside of the housing is permanently connected to the steam system, so that the pressure inside the housing essentially corresponds to the pressure in the steam system. This means that the float is not only pulled against the valve seat by its own weight, but also by the pressure difference between the steam system and the condensate drain acting on the cross-section of the mouth of the condensate drain hole. Since the pressure difference between the steam system and the condensate drain can reach very high values in practice, the float in conventional condensate drains must have relatively large dimensions so that sufficient buoyancy is generated to overcome this pressure difference.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensatableiter der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß der Schwimmer auch bei einer großen Druckdifferenz zwischen dem Dampfsystem und der Kondensatablaßleitung nur geringe Abmessungen aufzuweisen braucht.The invention is based on the object of designing a condensate drain of the generic type in such a way that the float only needs to have small dimensions even in the case of a large pressure difference between the steam system and the condensate drain line.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.The solution to this problem according to the invention results from the characterizing part of patent claim 1.

Wenn der Schwimmer auf der Dichtfläche aufliegt, werden die Bohrungen, die die Schwimmerkammer mit dem Dampfsystem verbinden, durch den Schwimmer verschlossen, so daß das Innere der Schwimmerkammer von dem Dampfsystem getrennt ist. In der Schwimmerkammer stellt sich daher ein Gleichgewichtsdruck ein, der um einen von dem Gewicht des Schwimmers und dem Querschnitt der Einlaß-Bohrungen abhängigen Betrag geringer als der Druck in dem Dampfsystem ist. Die zum Öffnen des Kondensat-Ablaßventils benötigte Auftriebskraft ist somit kleiner als bei herkömmlichen Kondensatableitern, so daß die Abmessungen des Schwimmers und der Schwimmerkammer verringert werden können.When the float rests on the sealing surface, the holes that connect the float chamber to the steam system are closed by the float, so that the inside of the float chamber is separated from the steam system. An equilibrium pressure is therefore established in the float chamber, which is lower than the pressure in the steam system by an amount that depends on the weight of the float and the cross-section of the inlet holes. The buoyancy force required to open the condensate drain valve is therefore smaller than with conventional condensate drains, so that the dimensions of the float and the float chamber can be reduced.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kondensatableiter. Fig. 1 is a vertical section through a condensate drain according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht zu Fig. 1 mit abgenommener Kappe. Fig. 2 shows a top view of Fig. 1 with the cap removed.

Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Kondensatableiter in einem Zwischenflanschgehäuse. Fig. 3 is a section through the steam trap in a wafer-type housing.

Obgleich der erfindungsgemäße Kondensatableiter insgesamt vorzugsweise als Zwischenflanschgehäuse ausgebildet ist, sind in Fig. 1 und 2 zunächst lediglich diejenigen Teile in schematischer Vereinfachung gezeigt, die für die eigentliche Funktion der Kondensatableitung erforderlich sind.Although the condensate drain according to the invention is preferably designed as an intermediate flange housing, in Figs. 1 and 2 only those parts are shown in schematic simplification which are required for the actual function of the condensate drain.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der erfindungsgemäße Kondensatableiter ein Unterteil 10 und eine Kappe 12, die gemeinsam ein Gehäuse mit einer Kammer 14 zur Aufnahme eines Schwimmers 16 bilden.According to Fig. 1, the condensate drain according to the invention comprises a lower part 10 and a cap 12 , which together form a housing with a chamber 14 for receiving a float 16 .

Das Unterteil 10 umfaßt in mittlerer Höhe in Fig. 1 einen Flansch 18, der als Sechskant zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels ausgebildet sein kann, wie aus Fig. 2 hervorgeht. An der Unterseite des Flansches 18 befindet sich ein senkrechter Schaft 20 verringerten Durchmessers, der ein Außengewinde zur Verbindung mit dem Kondensatablaßsystem aufweist. An der Oberseite des Flansches 18 befindet sich ein ebenfalls mit Außengewinde versehener, zylindrischer Ansatz 22, auf dessen oberer Oberfläche eine konkav eingewölbte Dichtfläche 24 ausgearbeitet ist.The lower part 10 comprises a flange 18 at mid-height in Fig. 1, which can be designed as a hexagon for the attachment of a wrench, as can be seen in Fig. 2. On the underside of the flange 18 there is a vertical shaft 20 of reduced diameter, which has an external thread for connection to the condensate drain system. On the top of the flange 18 there is a cylindrical extension 22 , also provided with an external thread, on the upper surface of which a concavely curved sealing surface 24 is machined.

Der Flansch 18, der untere Schaft 20 und der obere Ansatz 22 weisen eine gemeinsame, nicht bezeichnete, senkrechte Mittelachse auf, die zugleich die Mittelachse einer senkrechten, das gesamte Unterteil 10 durchlaufenden Kondensatablaßbohrung 26 bildet. Die Kondensatablaßbohrung 26 mündet an ihrem oberen Ende im Mittelpunkt der konkaven Dichtfläche 24. Im Umfang verteilt um die Mündung der Kondensatablaßbohrung 26 sind in der Dichtfläche 24 weitere Bohrungen 28, 30 vorgesehen, die im dargestellten Beispiel schräg nach unten und außen zu der unteren Oberfläche des Flansches 18 verlaufen. Diese Bohrungen können jedoch auch an anderer Stelle austreten.The flange 18 , the lower shaft 20 and the upper extension 22 have a common, undesignated, vertical central axis, which also forms the central axis a vertical condensate drain hole 26 running through the entire lower part 10. The condensate drain hole 26 opens at its upper end in the center of the concave sealing surface 24. Distributed around the circumference of the opening of the condensate drain hole 26 , further holes 28, 30 are provided in the sealing surface 24 , which in the example shown run diagonally downwards and outwards to the lower surface of the flange 18. However, these holes can also emerge at other points.

Die Kappe 12 ist mit einem Innengewindeabschnitt 32 auf das Außengewinde des oberen Ansatzes 22 des Unterteils 10 aufgeschraubt. Der Außenquerschnitt der Kappe 12 ist vorzugsweise ebenfalls als Sechskant ausgebildet, so daß ein geeignetes Werkzeug angesetzt werden kann. Die Größe der Kammer 14 ist so bemessen, daß sie eine ungehinderte senkrechte Bewegung des Schwimmers 16 ermöglicht, jedoch verhindert, daß dieser die Dichtfläche 24 in seitlicher Richtung verläßt. Es können auch gesonderte Führungseinrichtungen vorgesehen sein, die die Beweglichkeit des Schwimmers 16 im genannten Sinne bestimmen.The cap 12 is screwed onto the external thread of the upper attachment 22 of the lower part 10 with an internal thread section 32. The external cross section of the cap 12 is preferably also designed as a hexagon so that a suitable tool can be attached. The size of the chamber 14 is such that it allows unhindered vertical movement of the float 16 , but prevents it from leaving the sealing surface 24 in a lateral direction. Separate guide devices can also be provided which determine the mobility of the float 16 in the sense mentioned.

Fig. 3 veranschaulicht in einem senkrechten Teilschnitt die Anordnung des zuvor beschriebenen Kondensatableiters in einem Zwischenflanschgehäuse. Ein oberes senkrechtes Rohr 34 mit einem Flansch 36 am unteren Ende ist mit dem Dampfsystem verbunden. Andererseits bildet ein unteres senkrechtes Rohr 38 mit einem Flansch 40 am oberen Ende die Kondensatleitung. Fig. 3 illustrates in a vertical partial section the arrangement of the previously described condensate drain in an intermediate flange housing. An upper vertical pipe 34 with a flange 36 at the lower end is connected to the steam system. On the other hand, a lower vertical pipe 38 with a flange 40 at the upper end forms the condensate line.

Zwischen den Flanschen 36, 40 befindet sich ein zylindrischer Topf 42, der mit Hilfe von lediglich angedeuteten Spannschrauben 44, 46 zwischen den Flanschen 36, 40 eingespannt und gegen diese in geeigneter Weise abgedichtet ist. In der Mittelachse des Bodens 48 befindet sich eine Gewindebohrung 50, in die von oben her der Schaft 20 des Kondensatableiters gemäß Fig. 1 eingeschraubt ist.Between the flanges 36, 40 there is a cylindrical pot 42 which is clamped between the flanges 36, 40 by means of clamping screws 44, 46 (only indicated) and is sealed against them in a suitable manner. In the central axis of the base 48 there is a threaded hole 50 into which the shaft 20 of the condensate drain according to Fig. 1 is screwed from above.

Im folgenden soll die Wirkungsweise des Kondensatableiters näher erläutert werden.The following explains the operation of the condensate drain in more detail.

Wenn der Druck in dem Dampfsystem und in der Kammer 54 den Wert P hat, während in der Schwimmerkammer 14 ein niedrigerer Druck Ps herrscht, so wirkt auf den auf der Dichtfläche 24 aufliegenden Schwimmer 16 die aufwärts gerichtete Kraft
F = (P - Ps) A 1 - G- PsA 2,
wobei G die Gewichtskraft des Schwimmers, A 1 die Wirkfläche der Bohrungen 28, 30 und A 2 die Wirkfläche der Kondensatablaßbohrung 26 bezeichnet. Sofern keine zusätzlichen Auftriebskräfte wirken, öffnet der Schwimmer daher unter der Bedingung
Ps < (PA 1 - G)/(A 1 + A 2).
If the pressure in the steam system and in the chamber 54 has the value P , while a lower pressure Ps prevails in the float chamber 14 , the upward force acts on the float 16 resting on the sealing surface 24
F = (P - Ps) A 1 - G - PsA 2 ,
where G is the weight of the float, A 1 is the effective area of the holes 28, 30 and A 2 is the effective area of the condensate drain hole 26. If no additional buoyancy forces act, the float opens under the condition
Ps < (PA 1 - G)/(A 1 + A 2 ).

Wenn der Schwimmer durch den Dampf angehoben wird, lassen sich die auf den Schwimmer wirkenden dynamischen Kräfte nur schwer berechnen. Die aufwärts gerichtete Kraft ist in diesem Fall jedoch jedenfalls nicht größer als
F = (P - Ps) A 1 - G.
If the float is lifted by the steam, the dynamic forces acting on the float are difficult to calculate. However, the upward force in this case is not greater than
F = (P - Ps) A 1 - G .

Der Schwimmer schließt daher, sobald der Druck in der Schwimmerkammer den Wert
Ps = P - G/A 1
übersteigt. Da beim Schließen des Schwimmers kein weiterer Dampf über die Bohrungen 28, 30 einströmen kann, kann der Druck Ps nicht über den oben angegebenen Maximalwert hinaus ansteigen.The float therefore closes as soon as the pressure in the float chamber reaches the value
Ps = P - G/A 1
Since no further steam can flow in via the holes 28, 30 when the float is closed, the pressure Ps cannot rise above the maximum value specified above.

Wenn entsprechend dem Pfeil 52 in Fig. 3 Kondensat über das obere Rohr 34 in die Kammer 54 eintritt und sich in der Kammer 54 bis zu einer vorgegebenen Höhe anstaut, steigt das Kondensat durch die Bohrungen 28 und 30 in die Schwimmerkammer auf, so daß zusätzliche Auftriebskräfte auf den Kolben wirken. Da der Druck Ps in der Schwimmerkammer verhältnismäßig klein ist, wird der Schwimmer nur mit einer geringen Kraft gegen die Dichtfläche 24 angedrückt. Der Schwimmer wird daher bereits bei einer geringen Auftriebskraft angehoben, so daß das Kondensat aus den Bohrungen 28 und 30 zum tiefsten Punkt der konkaven Dichtfläche 24 fließen und durch die Kondensatablaßbohrung 26 abfließen kann.If, as shown by arrow 52 in Fig. 3, condensate enters the chamber 54 via the upper pipe 34 and accumulates in the chamber 54 to a predetermined height, the condensate rises through the holes 28 and 30 into the float chamber, so that additional buoyancy forces act on the piston. Since the pressure Ps in the float chamber is relatively small, the float is pressed against the sealing surface 24 with only a small force. The float is therefore raised even with a small buoyancy force, so that the condensate can flow from the holes 28 and 30 to the lowest point of the concave sealing surface 24 and drain through the condensate drain hole 26 .

Claims

1. Kondensatableiter für Dampfsysteme mit einem über einen Einlaß (28, 30) mit dem Dampfsystem verbundenen Gehäuse (10, 12) und einem in dem Gehäuse angeordneten, durch Kondensat anhebbaren Schwimmer (16), der frei auf einer der unteren Oberfläche des Schwimmers angepaßten Dichtfläche (24) aufliegt und mit der Dichtfläche ein Kondensat-Ablaßventil zum Öffnen und Schließen einer in die Dichtfläche mündenden Kondensatablaßbohrung (26) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß durch in die Dichtfläche (24) mündende, durch den Schwimmer (16) verschließbare Bohrungen (28, 30) gebildet wird. 1. Condensate drain for steam systems with a housing ( 10, 12 ) connected to the steam system via an inlet ( 28, 30 ) and a float ( 16 ) arranged in the housing, which can be lifted by condensate and which rests freely on a sealing surface ( 24 ) adapted to the lower surface of the float and forms with the sealing surface a condensate drain valve for opening and closing a condensate drain bore ( 26 ) opening into the sealing surface, characterized in that the inlet is formed by bores ( 28, 30 ) opening into the sealing surface ( 24 ) and which can be closed by the float ( 16 ).

2. Kondensatableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (24) konkav gewölbt ist. 2. Condensate drain according to claim 1, characterized in that the sealing surface ( 24 ) is concavely curved.

3. Kondensatableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (16) im wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist. 3. Condensate drain according to claim 2, characterized in that the float ( 16 ) is substantially spherical.

4. Kondensatableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatablaßbohrung (26) in der senkrechten Mittelachse des Schwimmers mündet, und daß die mit dem Dampfsystem verbundenen Bohrungen (28, 30) im Umfang um diese verteilt sind. 4. Condensate drain according to one of claims 1 to 3, characterized in that the condensate drain hole ( 26 ) opens into the vertical central axis of the float, and that the holes ( 28, 30 ) connected to the steam system are distributed around the circumference thereof.

5. Kondensatableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein die Dichtfläche (24) bildendes Unterteil (10) und eine auf dieses aufgeschraubte Kappe (12) umfaßt. 5. Condensate drain according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing comprises a lower part ( 10 ) forming the sealing surface ( 24 ) and a cap ( 12 ) screwed onto this.

6. Kondensatableiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (10) an der Unterseite einen mit Außengewinde versehenen Schaft (20) zur Verbindung mit einer Kondensatleitung umfaßt und daß die Kondensatablaßbohrung (26) das gesamte Unterteil einschließlich des Schaftes (20) durchläuft. 6. Condensate drain according to claim 5, characterized in that the lower part ( 10 ) comprises on the underside a shaft ( 20 ) provided with an external thread for connection to a condensate line and that the condensate drain bore ( 26 ) runs through the entire lower part including the shaft ( 20 ).

7. Kondensatableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatableiter in einem Zwischenflanschgehäuse zwischen einem mit dem Dampfsystem verbundenen Rohr (34) und einem der Kondensatabfuhr dienenden Rohr (38) angeordnet ist. 7. Condensate drain according to one of claims 1 to 6, characterized in that the condensate drain is arranged in an intermediate flange housing between a pipe ( 34 ) connected to the steam system and a pipe ( 38 ) serving for condensate removal.

8. Kondensatableiter nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenflanschgehäuse auf der Seite des der Kondensatabfuhr dienenden Rohres (38) durch einen Boden (48) verschlossen ist und daß der die Kondensatablaßbohrung (26) aufnehmende Schaft (20) des Kondensatableiters derart in den Boden (48) eingeschraubt ist, daß sein unteres Ende unterhalb des Bodens austritt. 8. Condensate drain according to claim 6 and 7, characterized in that the intermediate flange housing is closed by a base ( 48 ) on the side of the pipe ( 38 ) serving for condensate drainage and that the shaft ( 20 ) of the condensate drain receiving the condensate drain bore ( 26 ) is screwed into the base ( 48 ) in such a way that its lower end emerges below the base.