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Grundlagen der Kondensatableitern
Schwimmer-Kondensatableiter und Ventilsitzgröße (Teil 2)
Im vorangegangenen Abschnitt "Schwimmer-Kondensatableiter und Ventilsitzgröße (Teil 1)" ging es um die Frage, warum der Ventilsitzdurchmesser wesentlich kleiner ist als die Anschlussgröße. Im zweiten Teil wird nun die Bedeutung der Ventilsitzgröße für die Differenzdruckstufe eines mechanischen Kondensatableiters erläutert.
Was bedeutet die Differenzdruckstufe?
Je größer die Differenzdruckstufe, desto kleiner ist der Ventilsitzdurchmesser. Was hat es damit auf sich?
Für TLV Kondensatableiter gibt die Differenzdruckstufe den maximalen Differenzdruck in bar an, bei dem das Kondensat noch abgeleitet werden kann. Ein Ventilsitz mit der Differenzdruckstufe 10 ist also für maximal 10 bar Differenzdruck ausgelegt. Je größer der tatsächliche Differenzdruck ist, desto kleiner muss der Öffnungsquerschnitt im Ventilsitz sein, damit der Kondensatableiter überhaupt noch öffnen kann. Daher wird mit steigender Differenzdruckstufe die Durchsatzkapazität bei einem bestimmten Differenzdruck immer kleiner.
Öffnungs- und Schließkräfte im Schwimmer-Kondensatableiter
Für die Betrachtung der passenden Ventilsitzgröße in einem Freischwimmer-Kondensatableiter müssen wir zwei Kräfte berücksichtigen, die mit der Schwimmerkugel auf den Ventilsitz wirken: Die Öffnungskraft und die Schließkraft.
Beim Freischwimmer-Kondensatableiter ist die Schwimmerkugel selbst das Abschlussorgan. Wenn sie von Kondensat umgeben ist, wird sie durch den Auftrieb vom Ventilsitz abgehoben und gibt ihn frei, so dass Kondensat durchströmen kann. Die maximale Auftriebskraft erfährt die Schwimmerkugel, wenn sie vollständig im Kondensat eingetaucht ist. Damit ist für eine bestimmte Schwimmerkugel die maximale Öffnungskraft gegeben.
Umgekehrt resultiert die Schließkraft im Schwimmer-Kondensatableiter aus dem Differenzdruck zwischen Ein- und Austritt des Ventilsitzes sowie dem Öffnungsquerschnitt. Ein alltägliches Beispiel zum Vergleich ist der Ablauf einer Badewanne: Wenn der Verschlussstopfen beim Ablaufen des Wassers nah an den Ablauf gelangt, wird er durch die Druckdifferenz angesaugt, was zum Schließen führt. Die Schließkraft errechnet sich aus der Multiplikation von Differenzdruck und Öffnungsquerschnitt. Bei gegebenem Ventilsitzdurchmesser wird die Schließkraft also umso größer, je höher der Differenzdruck zwischen Ein- und Austritt im Kondensatableiter ist. Oder umgekehrt: Bei gegebenem Differenzdruck wird die resultierende Schließkraft umso größer, je größer der Ventilsitzdurchmesser ist.
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| bb. 1: Bei gegebenem Ventilsitzdurchmesser wird die Schließkraft umso größer, je höher der Differenzdruck wird |
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| Abb. 2: Bei konstantem Differenzdruck wird die Schließkraft umso größer, je größer der Öffnungsquerschnitt des Ventilsitzes wird. |
Die richtige Wahl der Differenzdruckstufe
Während die maximale Öffnungskraft abhängig von Gewicht und Größe der Schwimmerkugel feststeht, hängt die Schließkraft von den Betriebsbedingungen, d.h. vom tatsächlich anstehenden Differenzdruck ab. Wenn diese Kraft zu groß wird kann die Schwimmerkugel nicht mehr aufschwimmen, so dass der Ventilsitz verschlossen bleibt und kein Kondensat mehr abgeleitet werden kann. Um diesem Problem entgegenzuwirken gibt es eine Auswahl an Ventilsitzen entsprechend der verschiedenen Differenzdruckstufen.
Zusammenfassung
| Ziel | Erhöhung der Durchsatzkapazität | Erhöhung des maximal möglichen Betriebsdrucks |
|---|---|---|
| Maßnahme | Vergrößerung des Ventilsitzdurchmessers (kleinere Differenzdruckstufe) | Verringerung des Ventilsitzdurchmessers (größere Differenzdruckstufe) |
| Folge | Verringerung des maximal möglichen Betriebsdrucks | Verringerung der Durchsatzkapazität |
Für ein bestimmtes Kondensatableitermodell muss also die passende Auswahl für den Ventilsitz getroffen werden: Die Differenzdruckstufe muss so gewählt werden, dass auch beim maximal auftretenden Differenzdruck die Funktion noch sichergestellt ist, aber auch nicht unnötig höher, weil sonst über den gesamten Druckbereich die Durchsatzkapazität verringert wird.