Человечество впервые начало использовать пар в индустриальных масштабах после промышленной революции XVIII века. Изначально пар применялся в качестве движущей силы насосных приводов или локомотивов. Позже его начали применять в качестве источника тепла и со временем использование пара в этой роли стало нормой.
Как известно, пару свойственно конденсироваться при охлаждении. Изначально конденсат удаляли из труб с помощью крана или клапана, который периодически открывали вручную. Либо вовсе оставляли кран приоткрытым, выпуская и конденсат, и пар.
Содержание
Первые конденсатоотводчики
Утилизация конденсата с помощью клапана с ручным управлением была некомфортной и снижала эффективность из-за утечки пара. В конечном итоге распространение паропроводов привело к появлению «паровой ловушки» — автоматического клапана для удаления конденсата.
Первые образцы такой арматуры появились в первой половине 1800-х годов, они были механическими и имели колокольный поплавок. В 1860-х появились биметаллические конденсатоотводчики, вслед за ними импульсные в 1930-х и ещё через десятилетие дисковые. Последним этапом эволюции стали современные конденсатоотводчики со свободно плавающим поплавком, впервые введенные в эксплуатацию в 1966 году.
Типы конденсатоотводчиков
Очевидно, за годы прогресса появилось много различных типов конденсатоотводчиков. Принято считать, что современный конденсатоотводчик должен соответствовать трем требованиям:
- Конденсат сбрасывается быстро и полностью.
- Утечек пара не происходит даже при длительной работе.
- Неконденсирующиеся газы, например, воздух также выводятся из паропровода.
В зависимости от конструкции конденсатоотводчика, эти функции могут сформировать постоянный или периодический режим работы.
Далее мы подробнее рассмотрим принципы работы и изменения в конструкции, которые претерпел каждый из типов конденсатоотводчиков.
Развитие механических конденсатоотводчиков
Первый тип механических конденсатоотводчиков стал популярным благодаря относительно простому внедрению в серийное производство. Однако в первых модификациях поплавок имел открытый тип (его изготавливали в форме стакана) и не имел жесткого крепления к клапану (Рис. 1). Большинство таких моделей представляли собой громоздкие устройства, в которых "стакан" просто всплывал и тонул, открывая и закрывая клапан своим корпусом. Этот тип конструкции быстро утратил популярность, и уступил место более компактным конденсатоотводчикам с перевернутым «стаканом» и рычагом для регулировки положения клапана.
Рис.1. Цилиндрический поплавок открывает и закрывает клапан, периодически выпуская конденсат. В ранних моделях вверху цилиндра оставляли отверстие, через которое стравливались излишки пара.
Ещё позже поплавок стал сферическим (Рис. 2) и крепился к клапану через рычаг, находясь в некотором отдалении, например модель Ayvaz SK-51. Это было необходимо чтобы увеличить диапазон движений рычага. В некоторых конструкциях с закрепленным поплавком слишком сильный поток конденсата способен увлекать за собой подвижную часть клапана и закрывать его, препятствуя эффективной работе конденсатоотводчика.
Рис. 2. Клапаном управляет рычаг, к которому крепится поплавок.
Наиболее совершенными считаются модели со свободно плавающим поплавком (Рис. 3), но они стали массовыми только с появлением соответствующих производственных технологий. Гладкая поверхность таких поплавков плотно прилегает к полированному седлу клапана и герметично перекрывать поток. Эти конденсатоотводчики сегодня стали наиболее востребованными в системах с большой пропускной способностью, поскольку их конструкция позволяет отводить конденсат непрерывно и предотвращать его накопление. Например, тип Ayvaz SFK-40.
Рис. 3. Конденсат непрерывно отводится через клапан, проходное сечение которого зависит от положения поплавка.
Развитие термостатических конденсатоотводчиков
Из-за наличия поплавка внутри корпуса и необходимости обеспечивать его пространством для перемещения, поплавковые конденсатоотводчики могут иметь слишком большие габариты. Спрос на компактные устройства спровоцировал рост популярности термостатических моделей (Рис. 4).
Механизм последних реагирует на изменение температуры. Клапан внутри открывается и закрывается из-за тепловой деформации небольшого биметаллического кольца или сильфона, но независимо от конструкции все они имели большое время реакции. Это делало их непригодными для использования в системах, где нужно быстро удалять большой объём конденсата. В итоге это привело к появлению и популяризации более отзывчивого механизма, в котором биметаллический элемент заменили капсулой, наполненной специальной жидкостью.
Рис. 4. Биметаллические пластины расширяются при нагреве паром и закрывают клапан. Когда внутри корпуса накапливается конденсат, пластины становятся холоднее и клапан открывается.
Развитие термодинамических конденсатоотводчиков
Этот тип разработали в попытке сделать одновременно компактный и отзывчивый конденсатоотводчик, который не будет провоцировать накопление конденсата.
Тем не менее, ставший первым, импульсный тип приводил к утечкам пара и со временем его вытеснили модификации с диском (Рис. 5). Массовое распространение дисковых конденсатоотводчиков связано не только с компактностью и универсальностью, но и с их низкой стоимостью.
Рис. 5. Колебания давления по обе стороны диска в клапане приводят к открытию и закрытию клапана.
Конденсатоотводчики продолжают видоизменяться
Конструкция каждого из упомянутых выше устройств продолжает совершенствоваться и в наши дни. Например, многие современные конденсатоотводчики оснащены вентиляционным клапаном для автоматического выведения излишков воздуха при запуске системы. Эта опция сокращает время стартового прогрева паропровода. Существуют также модели, предназначенные для работы с оборудованием, на котором уже установлены высокопроизводительные клапаны для выведения горячего воздуха.
Еще одним новшеством, призванным упростить обслуживание паропровода, стала функция автоматического очищения накипи, позволяющая удалять засоры не разбирая устройство. Такая опция позволила восстанавливать нормальную работу системы прямо в процессе её ревизии, вместо того чтобы просто планировать предстоящие ремонтные работы.
|
