DE3631393A1 - Kondensatabscheider und -ableiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kondensatabscheider und -ableiter mit einem Einlaßkanal, einem Separator aus einem mit Abstand zum Gehäuse angeordneten Zylinder, einem Auslaßkanal und einem Kondensatsammler unterhalb des Zylinders mit einem Auslaßventil aus einer Schwimmerkugel und einer mit mindestens einer kleinen Entlüftungsöffnung versehenen Fangkappe.

Es ist bekannt, beispielsweise Sammler, Separator und Druckreduzierventil als separate Bauteile herzustellen und miteinander zu verbinden, um sie in eine Dampfleitung einzubauen. Nachteilig ist dabei jedoch, daß sich beim Einbau in die Dampfleitung Schwierigkeiten ergeben. Dies gilt insbesondere auch für das Justieren der einzelnen Bauteile. Daraus resultiert der Vorschlag, die einzelnen Bauteile einschließlich des Zubehörs zu einem integrierten Bauteil miteinander zu verbinden.

Bei einem derartigen integrierten Kondensatabscheider und -ableiter befindet sich in einem Gehäuse ein Zylinder und bildet einen Dampfeinlaß in Form eines Separators zwischen seiner äußeren Oberfläche und der inneren Gehäusewandung. Der in das Gehäuse eintretende Dampf strömt demzufolge wirbelförmig längs der Innenoberfläche des Gehäuses nach unten und gelangt durch das Zylinderinnere zu einem Auslaßkanal. Unterhalb des Separatorzylinders befindet sich ein Kondensatsammler mit einem Auslaßventil mit einer Schwimmerkugel und einer Fangkappe.

Bei einem Kondensatabscheider und -ableiter dieser Art bedarf die Fangkappe einer kleinen Entlüftungsöffnung. Das gashaltige Kondensat trifft auf seinem Weg vom Dampfeinlaß durch den Separator auf die Innenwandung des Gehäuses, und das Kondensat scheidet sich ab; es tropft von der Gehäuseinnenwandung in den Kondensatsammler im Gehäuse. Ohne eine Entlüftungsöffnung würde die Kugel des Schwimmerventils infolge des Drucks der Restluft in der Fangkappe bei einem Anwachsen der Kondensatmenge nicht vom Ventilsitz abheben und könnte das Kondensat nicht abfließen. Aus diesem Grunde muß die Fangkappe eine Entlüftungsöffnung aufweisen. Befindet sich die Entlüftungsöffnung jedoch im Zentrum der Fangkappe, wird das Kondensat in der Fangkappe unter dem Einfluß der sich im Bereich der Fangkappe fortsetzenden Wirbelströmung des Gases durch die Entlüftungsöffnung aufgewirbelt. Dies beeinträchtigt die Abscheidewirkung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Kondensatabscheider und -ableiter mit verbesserter Abscheidewirkung zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Kondensatabscheider und -ableiter der eingangs erwähnten Art die Entlüftungsöffnung erfindungsgenmäß auf einem Kreis um den Scheitelpunkt der Fangkappe liegt, dessen Radius dem 0,2 bis 0,36-fachen des Außendurchmessers der Fangkappe entspricht. Ein derartiger Abscheider und Ableiter eignet sich auch zum Abscheiden anderer Flüssigkeiten aus Dampf, Druckluft oder anderen Gasen.

Bei dem erfindungsgemäßen Kondensatabscheider und -ableiter tritt das kondensathaltige Gas durch einen Einlaßkanal ein und strömt wirbelförmig durch einen Separator nach unten sowie an der Fangkappe vorbei. Das Kondensat scheidet sich beim Durchströmen des Separators primär an der Innenobenfläche des Gehäuses ab und sammelt sich unterhalb bzw. am Boden des Gehäuses im Kondensatsammler. Andererseits strömt das Gas aber auch aus dem Bereich der Fangkappe durch den Zylinder aufwärts zu einem Auslaßkanal. Wenn das sich am Boden des Gehäuses sammelnde Kondensat ein bestimmtes Niveau erreicht hat, hebt die Schwimmerkugel von ihrem Ventilsitz ab und öffnet das Auslaßventil zum Abfließen des Kondensats.

Bei einer Anordnung der Entlüftungsöffnung im Zentrum der Fangkappe wird das Kondensat infolge des auch im Bereich der Fangkappe wirbelförmig strömenden Gases aufgewirbelt. Dies läßt sich jedoch vermeiden, wenn die Entlüftungsöffnung in dem erfindungsgemäßen Abstand vom Scheitelpunkt der Kappe bzw. deren Hauptachse angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Fangkappe,

Fig. 2 eine Unteransicht der Fangkappe nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Kondensatabscheider und -ableiter mit einer Fangkappe nach den Fig. 1 und 2.

Der in Fig. 3 dargestellte Kondensatableiter besteht aus einem Gehäuse 2 mit einem angeflanschten Reduzierventil 4, einem Separator 30 unterhalb des Reduzierventils 4 und einem unterhalb angeordneten Kondensatsammler mit einem Schwimmerventil 8.

In dem Reduzierventil 4 stellt sich unter dem Einfluß einer mit Hilfe einer Stellschraube 10 vorgespannten Spiralfeder 12 ein vorgegebener Sekundärdampfdruck ein. Bei einer Verringerung des an der Unterseite eines Diaphragmas 14 wirksamen Sekundärdampfdrucks, bewegt sich das Diaphragma 14 nach unten und hebt der Ventilkörper 16 eines Steuerventils von seinem Ventilsitz 18 ab. Demzufolge strömt Primärdampf von einem Einlaßkanal 20 durch die Durchlässe 22 a, 22 b, 22 c und 22 d bis zu einem sich unter dem Einfluß des Dampfdrucks nach unten bewegenden Kolben 24. Bei der Kolbenbewegung hebt der Ventilkörper eines Hauptventils von seinem Ventilsitz ab. Demzufolge gelangt der Primärdampf aus dem Einlaßkanal 20 in den Separator 30 bzw. Ringraum zwischen dem Gehäuse 2 und einem Quasizylinder 6. Von hier aus strömt der Primärdampf durch das geöffnete Hauptventil 26 zum Auslaßkanal 32. Der Auslaßkanal 32 steht über Durchlässe 34 a und 34 b mit einer Ventilkammer 37 unterhalb des Diaphragmas 14 in Verbindung. Übersteigt der Sekundärdampfdruck im Auslaßkanal 32 den mit Hilfe der Spiralfeder 12 eingestellten Solldruck, bewegt sich das Diaphragma 14 gegen die Haltekraft der Feder 12 und stellt dabei den Öffnungsquerschnitt des Steuerventils 16 ein, was zu einer Verringerung des Sekundärdampfdrucks auf den eingestellten Solldruck führt. Das Druckreduzierventil 4 dient mithin dazu, den Sekundärdampfdruck auf dem Sollwert zu halten.

Der Separator 30 besteht aus einem Dampfeinlass zwischen der äußeren Umfangsfläche des Quasizylinders 6 und der Innenwandung des Gehäuses 2. Der Quasizylinder besitzt auf seiner Außenfläche nicht dargestellte Leitflächen, die den eintretenden Dampf spiralförmig längs der Innenwandung des Gehäuses 2 nach unten führen. Infolge der Rotationsbewegung des Dampfs im Separator scheidet sich das Kondensat an der Innenoberfläche des Gehäuses 2 ab. Das von der Kammerwandung herabtropfende Kondensat sammelt sich in einem Sammler bzw. im unteren Teil des Gehäuses 2. Nach dem Abscheiden des Kondensats strömt der Dampf durch das Zylinderinnere aufwärts zum Reduzierventil 4. Der Quasizylinder 6 ist über mehrere, im Abstand voneinander außenliegende Streben 34 mit der Innenwandung des Gehäuses 2 verbunden.

Das untere Ende des Abscheiders bildet der Kondensatsammler und weist einen Schwimmerverschluß 8 mit einem Ventilsitz 36 im Boden des Gehäuses 2 auf. Mit dem Ventilsitz 36 wirkt eine Schwimmerkugel 38 in der Weise zusammen, daß sie auf dem Ventilsitz ruht und ein Abfließen des Kondensats verhindert, solange die Kondensatmenge im Kondensatsammler geringer als eine vorgegebene Menge ist. Überschreitet die Kondensatmenge den vorgegebenen Wert, hebt die Ventilkugel 38 von dem Ventilsitz 36 ab und verläßt das Kondensat den Sammler.

Eine Fangkappe 40 ist so angeordnet, daß sie im wesentlichen nur die obere Hälfte der Ventilkugel 38 übergreift. Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, ist die Fangkappe 40 domförmig ausgebildet und besitzt einen im wesentlichen eliptischen Grundriss. Auf einander gegenüberliegenden Seiten besitzt die Fangkappe je eine Befestigungslasche 42. Außerdem weist sie etwas unterhalb ihres Scheitelpunkts, d. h. in einem geraden Abstand A von ihrer Hauptachse eine kleine Entlüftungsöffnung 40 auf. Der Abstand A ergibt sich bei einer Multiplikation des äußeren Kappendurchmessers B mit einem vorgegebenen Koeffizienten α von 0,2 bis 0,36.

Der Koeffizient α wurde experimentell bestimmt. Befände sich der Durchlaß 44 im Zentrum bzw. Scheitelpunkt der Fangkappe 40, würde die Abscheidewirkung infolge eines Aufwirbelns des Kondensats nachteilig beeinflußt. Befände sich hingegen die Öffnung im unteren Teil der Fangkappe, würde die Schwimmerkugel 38 nicht von dem Ventilsitz 36 abheben. Demgemäß befindet sich die Öffnung 44 in einer Zwischenlage, d. h. in einer Lage zwischen dem Scheitelpunkt der Fangkappe und dem Kappenrand, bei der ein Verwirbeln des Kondensats nicht stattfindet. Bei den erwähnten Versuchen wurde der Abstand zwischen dem Quasizylinder 6 und dem Scheitelpunkt der Fangkappe 40 so gewählt, daß es nicht zu einem Aufwirbeln des Kondensats durch den rotierenden Dampfstrom kam. In diesem Falle betrug der Abscheidegrad 95%.

Bei den Versuchen wurde der Abstand zwischen der Unterkante des Quasizylinders 6 und dem Scheitelpunkt der Fangkappe 40 im Hinblick auf eine kompakte Konstruktion des Kondensatableiters sowie der Abstand A und der Außendurchmesser B im Hinblick auf einen Abscheidegrad von 95%, d. h. im Hinblick auf ein angesichts der Lage der Öffnung 44 nicht verwirbeltes Kondensat gewählt und alsdann der Koeffizient α bestimmt. Die nachfolgende Tabelle gibt für verschiedene Durchmesser C des Einlaßkanals 20 den zu Bestwerten des Koeffizienten α führenden Abstand A und den zugehörigen Außendurchmesser B wieder.

Ungeachtet der sich aus der vorstehenden Tabelle ergebenden Daten kann der Abstand A durchaus auch innerhalb gewisser Grenzen variieren, da eine Toleranz beim Herstellen der Öffnung 44 berücksichtigt wurde. Aus der Tabelle ergibt sich jedoch, daß es bei einem α von etwa 0,2 bis 0,36 nicht zu einem Aufwirbeln des Kondensats, mithin zu einem hohen Abscheidegrad kommt.

Obgleich der dargestellte Kondensatabscheider und -ableiter ein Druckreduzierventil einschließt, wird der Abscheidegrad nicht wesentlich beeinträchtigt, wenn das Druckreduzierventil entfällt.

Die dargestellte Fangkappe weist nur eine einzige Entlüftungsöffnung auf, sie kann jedoch auch mehrere Öffnungen in symmetrischer oder unsymmetrischer Anordnung bezüglich des Kappenzentrums mit einem Abstand A vom Kappenzentrum besitzen, um ein rasches Entweichen von Überschußluft aus der Fangkappe zu ermöglichen.

Es genügt, wenn die Entlüftungsöffnungen im Abstand A von der Hauptachse bzw. dem Kappenscheitel auf einem Kreisbogen mit dem Radius A um den Kappenscheitel angeordnet sind; sie brauchen hingegen nicht symmetrisch bzw. in einem gleichen Abstand voneinander zu liegen.

Wie bereits erwähnt, findet, wenn die Kappenöffnung auf einem Kreis um die Hauptachse bzw. den Scheitelpunkt der Kappe mit einem Radius liegt, der dem 0,2- bis 0,36-fachen des Kappenaußendurchmessers entspricht, ein Aufwirbeln des Kondensats nicht statt und ergibt sich demzufolge ein verbesserter Abscheidegrad. Da der Separator und der Schwimmertopf bzw. Kondensatsammler sowie gegebenenfalls auch ein Druckreduzierventil in den erfindungsgemäßen Kondensatabscheider und -ableiter integriert sind, ergibt sich eine wesentliche Einbauerleichterung beim Rohrverlegen.

Claims (1)

1. Kondensatabscheider und -ableiter mit einem Einlaßkanal, einem Separator aus einem mit Abstand zum Gehäuse angeordneten Zylinder, einem Auslaßkanal und einem Kondensatsammler unterhalb des Zylinders mit einem Auslaßventil aus einer Schwimmerkugel und einer mit mindestens einer kleinen Entlüftungsöffnung versehenen Fangkappe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappenöffnung (44) auf einem Kreis um den Scheitelpunkt der Kappe (40) angeordnet ist, dessen Radius dem 0,2 bis 0,36fachen des Kappen-Außendurchmessers entspricht.