КОНДЕНСАТООТВОДЧИК
STEAM TRAP

Изобретение относится к средствам для удаления конденсата из теплопотребляющих аппаратов, где в качестве греющего теплоносителя применяется пар, и может быть использовано в различных областях техники.
Известны конденсатоотводчики с закрытым поплавком и механическим затвором [1]. Их достоинством является непрерывный отвод конденсата по мере его образования из пароиспользующего теплообменного аппарата. При этом возможны значительные колебания расхода и давления потока конденсата без ухудшения рабочих показателей конденсатоотводчика.
К числу таких устройств относится близкий по технической сущности к предлагаемому изобретению конденсатоотводчик, содержащий корпус, впускной и выпускной патрубки, размещенный в корпусе закрытый поплавок с рычагом и примыкающий к выпускному патрубку запорный орган, включающий конусное седло, клапанное отверстие, шаровой клапан со штоком, размещенным в клапанном отверстии и соединенным шарнирно с рычагом [2] - прототип.
Известный конденсатоотводчик [2] имеет повышенную надежность функционирования и улучшенные динамические характеристики по отношению к аналогичным устройствам данного типа. Недостатком такого конденсатоотводчика и других аналогичных устройств является необходимость выполнять корпус диаметром, допускающим размещать поплавок выше запорного органа и обеспечивающим свободный ход поплавка при его рабочих вертикальных перемещениях. При повышенных давлениях конденсата в конденсатоотводчике длина рычага увеличивается, соответственно увеличиваются длина и диаметр корпуса, толщина его стенки. Последнее необходимо, чтобы обеспечить требуемую прочность устройства. В результате увеличивается металлоемкость известного устройства.
Задачей настоящего изобретения является снижение металлоемкости, повышение эффективности и надежности работы конденсатоотводчика.
Поставленная задача решается тем, что в конденсатоотводчике, содержащем корпус, впускной и выпускной патрубки, размещенный в корпусе закрытый поплавок с рычагом и примыкающий к выпускному патрубку запорный орган, включающий конусное седло, клапанное отверстие, шаровой клапан со штоком, размещенном в клапанном отверстии и соединенном шарнирно с рычагом, корпус выполнен из цилиндрической камеры для размещения поплавка и цилиндрической камеры для размещения рычага и запорного органа, полости камер образуют единое рабочее пространство, оси камер взаимопересечены, торцы камер снабжены фланцевыми крышками.
В отличие от известного устройства, исполнение корпуса из двух камер позволяет решить поставленную задачу.
Диаметр цилиндрической поплавковой камеры зависит от диаметра поплавка, а диаметр цилиндрической камеры рычага определяется максимальной величиной вертикального перемещения длинного плеча рычага при работе конденсатоотводчика. Данные влияющие параметры в известных пределах могут регулироваться, что дает возможность назначать малые значения диаметров камер корпуса. Это, в свою очередь, обусловливает и малую толщину стенок камер, что позволяет снизить металлоемкость конденсатоотводчика.
Стенки поплавковой камеры ограничивают горизонтальные перемещения поплавка при работе конденсатоотводчика, которые инициируются динамическим воздействием на поплавок потока выпускаемого конденсата. Это уменьшает износ шарнирных узлов рычага и способствует повышению эффективности и надежности работы конденсатоотводчика.
Оснащение фланцевыми крышками торцов камер корпуса обеспечивает доступность полостей камер для осмотра и ремонта расположенных там элементов. При одинаковых присоединительных размерах фланцевых крышек можно при необходимости легко изменить место ввода потока конденсата в конденсатоотводчик. Для этого фланцевая крышка, на которой расположен входной патрубок, устанавливается в торце поплавковой камеры, сверху конденсатоотводчика, или же на торце камеры рычага, сбоку конденсатоотводчика.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом и известными аналогами показывает, что заявляемое устройство соответствует критериям изобретения «новизна» и «существенные отличия». На фиг.1 и 2 приведены варианты исполнения заявляемого технического решения.
На фиг.1 показан вертикальный разрез предлагаемого конденсатоотводчика при размещении впускного патрубка на фланцевой крышке поплавковой камеры и верхнем расположении выпускного патрубка на камере рычага. На фиг.2 показан вертикальный разрез предлагаемого конденсатоотводчика при размещении впускного патрубка на фланцевой крышке камеры рычага, сбоку конденсатоотводчика, и нижнем расположении выпускного патрубка на камере рычага.
Конденсатоотводчик на фиг.1 содержит цилиндрическую камеру 1, в которой размещен поплавок 2, и цилиндрическую камеру 3, в которой расположен рычаг 4 и запорный орган 5. Камеры 1 и 3 соединены между собой и их полости образуют единое рабочее пространство.
Впускной патрубок 6 установлен на фланцевой крышке 7 камеры 1. Выпускной патрубок 8 имеет верхнее расположение на камере 3. Запорный орган 5 включает в себя конусное седло 9, клапанное отверстие 10, шаровой клапан 11 со штоком 12, размещенным в клапанном отверстии 10 и соединенным шарнирно с рычагом 4. Рычаг 4 шарнирно соединен с неподвижной опорой 13 и с серьгой 14 поплавка 2. Камера 3 снабжена фланцевыми крышками 15 и 16. Фланцевая крышка 7 с впускным патрубком 6 оборудована отбойником-рассекателем 17. В верхней части камеры 1 имеется патрубок 18 с вентилем 19 для выпуска воздуха и инертных газов из рабочего пространства конденсатоотводчика. В нижней части камеры 3 установлена резьбовая пробка 20 для слива конденсата.
Конденсатоотводчик на фиг.2, в отличие от конденсатоотводчика на фиг.1, имеет глухую фланцевую крышку 7 на торце камеры 1, а входной патрубок 6 и отбойник-рассекатель 17 размещены на фланцевой крышке 16 камеры 3. Выпускной патрубок 8 имеет нижнее расположение на камере 3. Дополнительно конденсатоотводчик оборудован трубкой 21, которая нижним концом входит в выпускной патрубок 8, а верхним через сопловое отверстие 22 в резьбовой пробке 23 входит в верхнюю часть камеры 1.
Тот или иной вариант исполнения конденсатоотводчика на фиг.1 или на фиг.2 выбирается в зависимости от условий отвода конденсата из пароиспользующего аппарата и удобства монтажа и обслуживания конденсатоотводчика.
Конденсатоотводчик работает следующим образом. Поступающий через впускной патрубок 6 поток конденсата заполняет камеру 3 рычага и далее - поплавковую камеру 1. До того момента, пока сила веса поплавка 2, прижимающая через рычаг 4 и шток 12 шаровой клапан 11 к седлу 9, превышает сумму действующей на поплавок 2 подъемной архимедовой силы и силы давления на клапан 11 среды в камере 3, шаровой клапан 11 будет прижат к конусному седлу 9 и запорный орган 5 будет находиться в положении «закрыто». По мере повышения уровня конденсата в камере 1 увеличивается действующая на поплавок 2 архимедова сила и когда она становится равной силам веса поплавка 2 и давления среды на шаровой клапан 11, последний отходит от конусного седла 9 и запорный орган 5 принимает положение «открыто». При этом конденсат выходит из конденсатоотводчика через выпускной патрубок 8. Если через впускной патрубок 6 будет поступать пар, то он заполнит внутреннее свободное пространство поплавковой камеры 1, уровень конденсата в которой уменьшится и поплавок 2 окажется в среде пара. Архимедова сила, действующая на поплавок 2, при этом будет малозначима и запорный орган 5 закроется. После конденсации поступившей в поплавковую камеру 1 порции пара и частичного ее выпуска вместе с инертными газами через трубку 21, уровень конденсата в камере 1 вновь повышается и запорный орган 5 снова переходит в режим «открыто».
Отбойник 17 выполняет функции рассекателя потока, поступающего через патрубок 6, и защищает поплавок от динамического силового воздействия потока. Патрубок 18 с вентилем 19 используется для выпуска воздуха из системы при пуске ее в работу и при необходимости для периодического выпуска воздуха и инертных газов из рабочего пространства конденсатоотводчика.
Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества:
- конструкция устройства проще, менее металлоемкая, технологичнее в изготовлении, удобнее в обслуживании;
- в процессе работы запорный орган постоянно находится под уровнем конденсата, что полностью исключает пропуск пара;
- легко адаптируется для работы при большом давлении отводимого конденсата путем простого увеличения длины рычага;
- конденсатоотводчик удобен для установки и монтажа в схемах отвода конденсата, так как допускает различное расположение на корпусе входного и выходного патрубков.
- внутреннее пространство конденсатоотводчика легко доступно для осмотра, ремонта и очистки;
- повышенная надежность из-за ограничения поперечных перемещений поплавка и уменьшения динамических воздействий потока на поплавок.
Источник информации
1. Якадин А.И. Конденсатное хозяйство промышленных предприятий. Изд. 3-е, перераб. и дополн. - М.: Энергия, 1973. С.153-157.
2. Патент №2137022 РФ «Конденсатоотводчик Печенегова». Бюл. №25, 10.09.99.