Die Erfindung betrifft einen Kondensatableiter zum Ableiten von Kondensat, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse ausgebildeten Innenraum zur Aufnahme eines Fluids, einem in dem Gehäuse ausgebildeten Einlass zum Einleiten von Fluid in den Innenraum des Gehäuses, einem in dem Gehäuse ausgebildeten Auslass zum Ableiten von Fluid aus dem Innenraum des Gehäuses, einem in dem Gehäuse angeordneten Ventil mit einem Ventilkörper, welcher dazu eingerichtet ist, in eine Freigabestellung und eine Schließstellung bewegt zu werden, wobei der Ventilkörper in der Freigabestellung einen Fluidfluss zwischen dem Innenvolumen und dem Auslass freigibt und in der Schließstellung einen Fluidfluss zwischen dem Innenvolumen und dem Auslass sperrt, sowie einer Antriebseinrichtung zum Bewegen des Ventilkörpers, welche dazu eingerichtet ist, den Ventilkörper in die Freigabestellung und/oder die Schließstellung zu bewegen.

Derartige Kondensatableiter sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden dazu eingesetzt, um in dampfführenden Anlagen beispielsweise der chemischen oder energetischen Industrie entstehendes Kondensat abzuleiten. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Schwimmer-Kondensatableiter bekannt, die an bestimmten Positionen in einer dampfführenden Anlage montiert sind, an denen Ansammlungen von Kondensat zu erwarten sind. Bei solchen Schwimmer-Kondensatableitern erfolgt das Abführen des Kondensats in Abhängigkeit vom Füllstand des Kondensats im Gehäuse des Schwimmer- Kondensatableiters. Übersteigt der Füllstand im Gehäuse ein vorbestimmtes Level oder Niveau, schwimmt eine im Gehäuse angeordnete Schwimmerkugel, die mit einem Ventil gekoppelt ist, auf, wodurch das Ventil betätigt und der Strömungsquerschnitt im Kondensatableiter geöffnet wird. Das Kondensat strömt dann in Richtung des Auslasses aus dem Gehäuse ab. Fällt der Füllstand unter ein vorbestimmtes Mindestmaß, schließt das Ventil durch die sich absenkende Schwimmerkugel. Die Funktion des Schwimmer- Kondensatableiters ist dabei weitestgehend unabhängig von der Temperatur des Kondensats und ermöglicht Druckschwankungen in der Anlage.

Wenngleich sich derartige aus dem Stand der Technik vorbekannte Kondensatableiter bewährt haben, besteht dennoch Raum für Verbesserungen. Grundsätzlich weisen Schwimmer-Kondensatableiter in Abhängigkeit von unter anderem den Dampfdrücken, ein vergleichsweise großes Volumen auf, um einen Schwimmer mit entsprechendem Auftrieb aufnehmen zu können. Darüber hinaus ist das Ansprechverhalten derartiger Kondensatableiter aufgrund deren Bauart und Mechanik fest vorgegeben. Im Übrigen hat es sich als herausfordernd erwiesen, derartige klassische Schwimmer-Kondensatableiter zu überwachen und insbesondere in digitalisierte Anlage einzubinden.

Ferner sind erste Konzepte bekannt, die eine motorische Antriebseinrichtung zum Bewegen eines Ventilkörpers aufweisen in Druckluftsystem verwenden; in Anlagen mit hohen Dampfdrücken und Dampftemperaturen konnten derartige Antriebe nicht unter Sicherstellung einer erforderlichen Dichtheit und Temperaturbeständigkeit verwendet werden.

Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kondensatableiter der eingangs bezeichneten Art dahingehend weiterzubilden, dass die im Stand der Technik aufgefundenen Nachteile möglichst weitgehend behoben werden. Insbesondere war ein Kondensatableiter anzugeben, der kompakt ausgebildet ist, einfach zu überwachen ist und darüber hinaus auch bei Verwendung in Anlagen mit hohen Dampftemperaturen und Dampfdrücken einen sicheren Betrieb ermöglicht, wobei eine hohe Dichtigkeit gegenüber der Umgebung zu erreichen ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Kondensatableiter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Antriebseinrichtung als elektromagnetischer oder magnetisch wirkender Antrieb ausgebildet ist oder einen elektromagnetischen Antrieb aufweist. Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass durch die Verwendung eines solchen elektromagnetischen Antriebes eine präzise Bewegung des Ventilkörpers ermöglicht wird, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, dass eine hohe Dichtigkeit des Kondensatableiters erreicht wird. Vorteilhaft ist des Weiteren eine gute Einbindbarkeit in auch digitalisierte Steuerungssysteme, die Möglichkeit einer kompakten Bauweise und eine präzise Betätigung des Ventilkörpers.

Vorzugsweise weist der Antrieb ein bewegliches Antriebsteil auf, welches in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist und mit dem Ventilkörper gekoppelt ist, und ein statisches Antriebsteil, welches außerhalb des Innenraums angeordnet und insbesondere mittels eines Wandabschnitts von diesem fluiddicht separiert ist, wobei das statische Antriebsteil dazu eingerichtet ist, das bewegliche Antriebsteil mittels einer magnetischen Antriebskraft anzutreiben.

Diese bevorzugte Weiterbildung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass das bewegliche Antriebsteil im Innenraum des Gehäuses von dem statischen Antriebsteil außerhalb des Innenraums fluiddicht separiert ist. Auf diese Weise wird ein Antrieb des Ventilkörpers ermöglicht, ohne dass der Antrieb etwa eine bewegliche Durchführung durch das Gehäuse aufweisen müsste. Auf diese Weise wird gewissermaßen der Innenraum abgekapselt von dem statischen Antriebsteil und hierdurch erreicht, dass der Kondensatableiter auch bei Verwendung in Zusammenschau mit hohen Dampftemperaturen und hohen Dampfdrücken stets dicht verschlossen bleibt. Gleichzeitig ermöglicht der betreffende Antrieb eine kompakte Ausbildung des Kondensatableiters, ohne dass ein großes Innenvolumen zur Aufnahme eines entsprechend dimensionierten Schwimmers erforderlich ist. Der Antrieb kann darüber hinaus durch geeignete Ansteuerung desselben an die gewünschten Betriebsparameter angepasst werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antrieb als Linearmotor ausgebildet, wobei das bewegliche Antriebsteil als Läufer und das statische Antriebsteil als Stator ausgebildet ist. Die Verwendung eines Linearmotors hat sich als gut geeignet zum Antrieb des Ventilkörpers erwiesen, wobei das Grundprinzip des Linearmotors die gekapselte Ausbildung von Läufer und Stator ermöglicht.

Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass die Antriebseinrichtung ein Rohr aufweist, welches innenseitig mit dem Gehäuse fluidleitend verbunden ist und in dessen Inneren der Läufer aufgenommen ist, wobei die Außenseite des Rohrs gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist, wobei der Stator an der Außenseite des Rohrs angeordnet oder ausgebildet ist. Dynamische, stärkerem Verschleiß unterliegende Dichtungen lassen sich erfindungsgemäß vermeiden. Durch die Anordnung des Stators an der Außenseite des Rohrs und die Aufnahme des Läufers im Inneren des Rohrs wird erneut der Gedanke der Abkapselung des Rohrinnenraums und damit des Läufers von dem Stator an der Rohraußenseite erreicht. Darüber hinaus stellt die rohrförmige Grundform eine besonders geeignete Führung für den Läufer innerhalb des Rohrs bereit.

Vorzugsweise weist der Läufer wenigstens zwei Permanentmagneten auf, welche insbesondere als Ring- oder Scheibenmagnet ausgebildet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Permanentmagneten durch ein nicht magnetisches Distanzstück voneinander separiert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stator wenigstens zwei Spulen auf, die dazu eingerichtet sind, ein magnetisches Feld zum Antrieb des Läufers zu erzeugen.

Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass der Linearmotor dazu eingerichtet ist, eine Position des Läufers kapazitativ zu ermitteln. Auf Basis der obigen Merkmale wird nicht nur erreicht, dass der Läufer sicher und unter Übertragung der erforderlichen Kräfte angetrieben werden kann, sondern es wird darüber hinaus erreicht, dass auch dessen Position ermittelt wird, wodurch gleichzeitig Rückschlüsse auf die Position des Ventilkörpers möglich sind. Auf diese Weise lässt sich mit anderen Worten der Öffnungszustand des Ventils überwachen und diese Information zur Steuerung des Kondensatableiters nutzen.

Die Erfindung wird ferner dadurch weitergebildet, dass der Ventilkörper als Rollkugel ausgebildet ist, welche dazu eingerichtet ist, in der Freigabestellung einen Ventilsitz des Ventils freizugeben und in der Sperrstellung den Ventilsitz zu verschließen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilkörper ferner dazu eingerichtet, den Ventilsitz in wenigstens einer Zwischenstellung, welche zwischen der Freigabestellung und der Sperrstellung angeordnet ist, abschnittsweise freizugeben. Auf diese Weise wird es ermöglicht, das Ventil entweder vollständig zu öffnen, vollständig zu schließen oder aber auch nur teilweise zu öffnen. Die Abgabe von Kondensat aus dem Kondensatableiter wird hierdurch feinfühlig steuerbar, indem der Ventilkörper in die aus Steuerungsgründen gewünschte Position verbracht wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rollkugel an einem Rollkugelhebel angeordnet, wobei der Rollkugelhebel mit dem Läufer derart verbunden ist, dass eine translatorische Bewegung des Läufers die Rollkugel von der Freigabestellung in die Sperrstellung und umgekehrt bewegt. Durch die Verwendung eines solchen Rollkugelhebels können darüber hinaus unter Berücksichtigung der Hebelgesetze die erforderlichen Betriebskräfte auf die Rollkugel aufgebracht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Kondensatableiter in einer Betriebsposition im Wesentlichen waagerecht durchströmt, wobei der Läufer des Linearmotors in eine im Wesentlichen waagerechte Richtung angetrieben wird.

Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform wird der Kondensatableiter in einer Betriebsposition im Wesentlichen senkrecht durchströmt, wobei der Läufer des Linearmotors in eine im Wesentlichen senkrechte Richtung angetrieben wird.

Im Falle einer senkrechten Durchströmung des Kondensatableiters ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Rollkugelhebel mittels eines Federelements derart am Gehäuse gestützt ist, dass eine Bewegung des Rollkugelhebels in die Freigabestellung durch eine Federkraft der Feder unterstützt wird und eine Bewegung des Rollkugelhebels in die Schließstellung die Feder spannt. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei senkrechter Durchströmung des Kondensatableiters die Betätigungskräfte des Rollkugelhebels in Richtung der Schließstellung und der Freigabestellung in etwa gleich ausfallen, wodurch eine Steuerung bzw. Regelung des Linearantriebs erleichtert wird.

Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform ist der Antrieb als Axialflussmotor ausgebildet, wobei das bewegliche Antriebsteil als Rotor und das statische Antriebsteil als Stator ausgebildet ist. Ein solcher Axialflussmotor macht sich im Wesentlichen das gleiche Betriebskonzept zunutze wie ein Linearantrieb, setzt die Bewegung jedoch nicht in eine Linearbewegung, sondern in eine Rotationsbewegung um.

Vorzugsweise weist der Rotor drei oder mehr Permanentmagneten, insbesondere sechs Permanentmagneten, auf, welche insbesondere äquidistant von einer Drehachse des Rotors und in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Auf diese Weise wird die Übertragung hinreichender Betriebskräfte ermöglicht und darüber hinaus eine gute Steuerbarkeit des Axialflussmotors erreicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stator drei oder mehr Spulen, insbesondere sechs Spulen, auf, die dazu eingerichtet sind, ein magnetisches Feld zum Antrieb des Rotors zu erzeugen, wobei die Spulen insbesondere den gleichen Abstand von der Drehachse des Rotors aufweisen wie die Magneten, insbesondere wobei wenigstens eine, insbesondere sämtliche der Spulen einen ferromagnetischen Kern zur Verstärkung des Magnetfelds aufweisen. Durch die Ausbildung des Stators mit drei oder mehr, insbesondere sechs Spulen, wird eine sichere Kraftübertragung vom Stator auf den Rotor ermöglicht. Durch den ferromagnetischen Kern erfolgt darüber hinaus eine Verstärkung des Magnetfelds.

Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass der Rotor innenseitig einer Gehäusewand des Innenraums aufgenommen ist und wobei der Stator außenseitig an der Gehäusewand angeordnet ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Rotor dichtend abgekapselt ist von dem Stator, sodass ein Austritt von Dampf aus dem Gehäuse sicher vermieden wird. Es sind keine beweglichen Teile durch eine Gehäuseöffnung durchzuführen, sodass das Leckagerisiko insgesamt deutlich reduziert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor drehfest mit einer Spindel verbunden, wobei die Spindel drehbeweglich an dem Gehäuse gelagert ist. Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass der Ventilkörper als um eine Drehachse drehbare Scheibe mit einer Durchlassausnehmung ausgebildet ist, wobei die Durchlassausnehmung durch Rotation der Scheibe in die Freigabestellung derart in Überdeckung mit einem Strömungskanal gebracht wird, dass eine fluidleitende Verbindung zu dem Auslass freigegeben wird und die Scheibe durch Rotation in die Schließstellung eine fluidleitende Verbindung zu dem Auslass sperrt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Spindel einen Spindelläufer auf, der über einen Betätigungsabschnitt mit der Scheibe derart gekoppelt ist, dass eine axiale Bewegung des Spindelläufers entlang der Spindel eine Rotation der Scheibe in die Freigabestellung und die Schließstellung bewirkt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Befestigungsabschnitt an einem dem Spindelläufer abgewandten Ende schwenkbar gelagert, wobei die Scheibe einen Nocken aufweist, der an einer Nut des Betätigungsabschnitts beweglich geführt ist, derart, dass eine Schwenkbewegung des Betätigungsabschnitts eine Rotation der Scheibe bewirkt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Scheibe eine obere Scheibe, wobei unterhalb der oberen Scheibe eine untere Scheibe angeordnet ist, die als Drehlager für die obere Scheibe dient, wobei insbesondere die obere Scheibe mittels eines Federelements gegen die untere Scheibe gedrückt wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Betätigungswiderstand aufgrund der Ausbildung von zwei übereinander angeordneten Scheiben reduziert wird. Vorzugsweise ist wenigstens eine der Scheiben bzw. sind insbesondere beide Scheiben aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet. Erneut werden hierdurch das Reibungsverhalten und der Verschleiß positiv beeinflusst.

Gemäß einer alternativ bevorzugten Weiterbildung ist der Ventilkörper als Ventilstift ausgebildet, welcher drehbar an einer Ventilbuchse aufgenommen ist, und wobei der Ventilstift eine Auslassnut aufweist, welche in der Freigabestellung mit einer in der Ventilbuchse ausgebildeten Durchlassöffnung in fluidleitender Verbindung steht und einen Fluidfluss durch das Ventil freigibt und in einer Schließstellung einen Fluidfluss durch das Ventil sperrt, wobei der Ventilkörper insbesondere zusätzlich in eine Zwischenstellung bringbar ist, in der die Auslassnut zumindest teilweise in fluidleitender Verbindung mit der Durchlassöffnung steht.

Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass der Ventilstift mit einem Hebel verbunden ist und wobei der Hebel mit dem Läufer derart verbunden ist, dass eine translatorische Bewegung des Läufers den Ventilstift rotatorisch von der Freigabestellung in die Sperrstellung und umgekehrt bewegt. Auf diese Weise erfolgt eine Transformation einer translatorischen Bewegung des Läufers in eine rotatorische Bewegung zur Betätigung des Ventilstiftes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kondensatableiter eine Sensoreinrichtung zum Detektieren mindestens eines Betriebszustandes des Fluids und/oder des Kondensatableiters und zum Bereitstellen mindestens eines Signals, das den mindestens einen Betriebszustand repräsentiert, auf. Vorzugsweise weist der Kondensatableiter ferner eine Steuerungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, das mindestens eine Signal zu empfangen und ein Steuerungssignal abzugeben an die Antriebseinrichtung zum Bewegen des Ventilkörpers und/oder an die übergeordnete Steuerung. Die Sensoreinrichtung und/oder Steuerungseinrichtung kann unmittelbar dem Kondensatableiter zugeordnet oder Teil von diesem sein oder alternativ auch als individuelles mit dem Kondensatableiter gekoppeltes Bauteil ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise wird durch diesen Aspekt des Kondensatableiters erreicht, dass von der Sensoreinrichtung bereitgestellte Signale zum Ansteuern der Antriebseinrichtung, also insbesondere des elektromagnetisch oder magnetisch wirkenden Antriebs oder elektromagnetischen Antriebs übertragen werden, also ein steuerungstechnisch autonomes System erreicht wird, welches auf von der Sensoreinrichtung gemessenen Werten basiert, die für die Betätigung des Antriebs zum Steuern und Bewegen des Ventilkörpers verwendet werden. Dies weist gegenüber beispielsweise Schwimmer- Kondensatableitern weitere Vorteile auf, die beispielsweise darin bestehen, dass Sensordaten erfasst, weiterverarbeitet, ausgewertet und zum Ansteuern des Kondensatableiters verwendet werden können, z.B. in einem integrierten Steuerungssystem mit hohen Anteilen an Digitaltechnik. Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass die Sensoreinrichtung eine an dem Gehäuse ausgebildete Niveauelektrode zum Erfassen eines Niveaus des Fluids aufweist, wobei sich die Niveauelektrode vorzugsweise in der Betriebsposition im Wesentlichen senkrecht erstreckt, und welche dazu eingerichtet ist, ein Fluidniveau in dem Gehäuse zu sensieren.

Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung einen Hall-Sensor auf, welcher dazu eingerichtet ist, eine Position des Läufers und/oder Rotors zu sensieren und insbesondere aus der Position des Läufers und/oder Rotors eine Ventilstellung zu ermitteln.

Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung ein in dem Gehäuse aufgenommener Drucksensor und/oder Temperatursensor.

Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass die Steuerungseinrichtung kabelgebunden oder kabellos signalleitend mit den Sensoren verbunden ist, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Antriebseinrichtung derart anzusteuern, dass diese den Ventilkörper in Abhängigkeit von einem Messwert wenigstens eines der Sensoren in die Schließstellung oder die Freigabestellung bewegt. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung ferner dazu eingerichtet, den Ventilkörper in eine Zwischenstellung zwischen der Schließstellung und der Freigabestellung zu bewegen.

Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass an dem Gehäuse, insbesondere an der Antriebseinrichtung, ein Peltier-Element angeordnet ist, welches dazu eingerichtet ist, aus einer Temperaturdifferenz zwischen einer Gehäusetemperatur und einer Umgebungstemperatur des Gehäuses elektrische Energie zu generieren und/oder wobei der Kondensatableiter eine externe Energieversorgung aufweist. Auf diese Weise wird es ermöglicht, dem Kondensatableiter entweder von einer externen Energiequelle Energie zuzuführen oder aber die Energie selbst zu generieren unter Ausnutzung des Peltier- Effekts. Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass das Peltier-Element mit der Antriebseinrichtung und/oder der Steuerungseinrichtung verbunden ist und wobei die von dem Peltier-Element generierte elektrische Energie zum Betrieb der Antriebseinrichtung und/oder der Steuerungseinrichtung verwendet wird.

Vorzugsweise weist die Steuerungseinrichtung eine Datenschnittstelle auf, welche dazu eingerichtet ist, Daten von einem drahtgebundenen oder drahtlosen Netzwerk zu empfangen und/oder Daten an ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk zu senden, wobei die Daten wenigstens eines der Folgenden aufweist: Messwerte wenigstens eines der Sensoren, Position des Läufers oder des Rotors als Indikator für die Ventilstellung, Steuerungsdaten zur Steuerung der Antriebseinrichtung. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die Antriebseinrichtung bzw. den Kondensatableiter über eine externe Steuerung zu steuern und betreffende Messwerte, wie beispielsweise das Fluidniveau, Drücke, Temperaturen, Position des Läufers oder Rotors, an ein entsprechendes Datennetzwerkweiterzugeben. Vorzugsweise werden die Daten in einer Cloud gespeichert oder aus einer Cloud an den Kondensatableiter übertragen. So können vorteilhaft beispielsweise Daten betreffend eine chemische, energietechnische oder andere Industrieanlage mittels eines erfindungsgemäßen Kondensatableiters erfasst und ausgewertet werden.

Die Erfindung ist vorstehend unter Bezugnahme auf einen Kondensatableiter beschrieben worden. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ableiten von Kondensat, insbesondere unter Verwendung eines Kondensatableiters nach mindestens einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele. Die Erfindung löst die eingangs bezeichnete Aufgabe in Bezug auf das Verfahren mit den Schritten: Sensieren eines Messwertes, welcher indikativ für ein Fluidniveau innerhalb eines Gehäuseinnenraums des Kondensatableiters ist, Ansteuern einer Antriebseinrichtung derart, dass diese einen Ventilkörper des Kondensatableiters in Abhängigkeit von dem Messwert in die Schließstellung oder die Freigabestellung bewegt.

Das Verfahren macht sich die gleichen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen zunutze wie der erfindungsgemäße Kondensatableiter und umgekehrt. Diesbezüglich wird auf die obigen Ausführungen verwiesen und deren Inhalt hier mit einbezogen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Kondensatableiters in einer Schnittansicht in einem ersten Betriebszustand;

Fig. 2 eine Detailansicht des Kondensatableiters gemäß Fig. 1 ; Fig. 3 das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kondensatableiters gemäß den Fig. 1 und 2 in einem zweiten Betriebszustand;

Fig. 4 und 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kondensatableiters in Schnittansichten;

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Kondensatableiters in einer Schnittansicht;

Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Kondensatableiters in einer Schnittansicht;

Fig. 8 eine Detaildarstellung eines Abschnitts des Kondensatableiters gemäß

Fig. 8;

Fig. 9, 10A, 10B Detaildarstellungen des Kondensatableiters gemäß Fig. 7 in unterschiedlichen Ansichten.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Kondensatableiter 2 zum Ableiten von Kondensat. Der Kondensatableiter 2 weist ein Gehäuse 4 auf. In dem Gehäuse 4 ist ein Innenraum 6 ausgebildet, der zur Aufnahme eines Fluids eingerichtet ist. In dem Gehäuse 4 ist ferner ein Einlass 8 ausgebildet. Der Einlass 8 ist zum Einleiten von Fluid in den Innenraum 6 des Gehäuses 4 eingerichtet. In dem Gehäuse 4 ist ferner ein Auslass 10 angeordnet. Der Auslass 10 ist zum Ableiten von Fluid aus dem Innenraum 6 des Gehäuses 4 eingerichtet. In dem Gehäuse 4 ist ferner ein Ventil 12 angeordnet. Das Ventil 12 weist einen Ventilkörper 14 auf, welcher dazu eingerichtet ist, in eine Freigabestellung F und eine Schließstellung S bewegt zu werden. Der Ventilkörper 14 gibt in der Freigabestellung F einen Fluidfluss zwischen dem Innenraum 6 und dem Auslass 10 frei und sperrt in der Schließstellung S einen Fluidfluss zwischen dem Innenraum 6 und dem Auslass 10. Der Kondensatableiter 2 weist ferner eine Antriebseinrichtung 16 zum Bewegen des Ventilkörpers 14 auf.

Die Antriebseinrichtung 16 ist dazu eingerichtet, den Ventilkörper 14 in die Freigabestellung F und/oder die Schließstellung S zu bewegen. Die Antriebseinrichtung 16 ist als elektromagnetischer oder magnetisch wirkender Antrieb 16 ausgebildet. Die Antriebseinrichtung 16 weist ein bewegliches Antriebsteil 18 auf, welches in dem Innenraum 6 des Gehäuses 4 angeordnet ist und mit dem Ventilkörper 14 gekoppelt ist. Die Antriebseinrichtung 16 weist ferner ein statisches Antriebsteil 20 auf, welches außerhalb des Innenraums 6 angeordnet und mittels eines Wandabschnitts 22 von diesem fluiddicht separiert ist. Das statische Antriebsteil 20 ist dazu eingerichtet, das bewegliche Antriebsteil 18 mittels einer magnetischen Antriebskraft anzutreiben. In den Fig. 1 und 2 befindet sich der Ventilkörper 14 in der Freigabestellung F, sodass ein Fluidfluss zwischen dem Innenraum 6 und dem Auslass 10 freigegeben wird.

Die Antriebseinrichtung 16 ist als Linearmotor 26 ausgebildet. Das bewegliche Antriebsteil 18 ist als Läufer 28 ausgebildet. Das statische Antriebsteil 20 ist als Stator 30 ausgebildet. Die Antriebseinrichtung 16 weist ein Rohr 32 auf, welches innenseitig mit dem Gehäuse 4 fluidleitend verbunden ist. In einem Inneren 33 des Rohrs 32 ist der Läufer 28 aufgenommen. Eine Außenseite 35 des Rohrs 32 ist gegenüber dem Gehäuse 4 abgedichtet, verschweißt oder verlötet. Der Stator 30 ist an der Außenseite 35 des Rohrs 32 angeordnet. Der Läufer 28 weist Permanentmagneten 34 auf, welche als Ring- oder Scheibenmagnet ausgebildet sind. Die Permanentmagneten 34 sind mittels jeweils eines Distanzstückes 36 voneinander separiert. Der Stator 30 weist wenigstens zwei Spulen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine größere Anzahl von Spulen auf, die dazu eingerichtet sind, ein magnetisches Feld zum Antrieb des Läufers 28 zu erzeugen. Ferner ist der Linearmotor 26 dazu eingerichtet, eine Position des Läufers 28 kapazitativ zu ermitteln.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 14 als Rollkugel 40 ausgebildet. Die Rollkugel 40 ist dazu ausgebildet, in der Freigabestellung F einen Ventilsitz 41 des Ventils 12 freizugeben und in der Sperrstellung S den Ventilsitz zu verschließen. In den Fig. 1 und 2 ist, wie bereits ausgeführt, die Freigabestellung F gezeigt; in Fig. 3 die Schließstellung S. Der Ventilkörper 14 ist ferner dazu eingerichtet, den Ventilsitz 41 in wenigstens einer Zwischenstellung Z abschnittsweise freizugeben. Die Zwischenstellung Z liegt zwischen der Freigabestellung F und der Sperrstellung S. Die Rollkugel 40 ist an einem Rollkugelhebel 42 angeordnet. Der Rollkugelhebel 42 ist mit dem Läufer 28 derart verbunden, dass eine translatorische Bewegung des Läufers 28 die Rollkugel 40 von der Freigabestellung F in die Sperrstellung S und umgekehrt bewegt.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Kondensatableiter in einer Betriebsposition im Wesentlichen senkrecht durchströmt. Insoweit wird auch der Läufer 28 des Linearmotors 26 in eine im Wesentlichen senkrechte Richtung angetrieben. Der Rollkugelhebel 42 ist mittels eines Federelements 44 und eines Federlagers 88 derart am Gehäuse 4 gestützt, dass eine Bewegung des Rollkugelhebels 42 in die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Freigabestellung F durch eine Federkraft des Federelements 44 unterstützt wird. Eine Bewegung des Rollkugelhebels 42 in die Schließstellung S spannt das Federelement 44.

Der Kondensatableiter 2 weist ferner eine Sensoreinrichtung 70 zum Detektieren mindestens eines Betriebszustandes des Fluids und/oder des Kondensatableiters 2 auf. Der Kondensatableiter 2 weist ferner eine Steuerungseinrichtung 72 auf, die ausgebildet ist, ein Steuerungssignal an die Antriebseinrichtung 16 abzugeben, zum Bewegen des Ventilkörpers 14. Die Sensoreinrichtung 70 weist ferner einen in dem Gehäuse 4 aufgenommenen Drucksensor 78 sowie einen Temperatursensor 80 auf. Die Steuerungseinrichtung 72 ist kabelgebunden oder kabellos signalleitend mit den Sensoren 74, 78, 80 verbunden. Sie Steuerungseinrichtung 72 ist dazu eingerichtet, die Antriebseinrichtung 16 derart anzusteuern, dass diese den Ventilkörper 14 in Abhängigkeit von einem Messwert wenigstens eines der Sensoren 74, 78, 80 in die Schließstellung S oder die Freigabestellung F bewegt.

An dem Gehäuse 4, insbesondere an der Antriebseinrichtung 16, ist ein Peltier-Element 82 angeordnet. Das Peltier-Element 82 ist dazu eingerichtet, aus einer Temperaturdifferenz zwischen einer Gehäusetemperatur und einer Umgebungstemperatur des Gehäuses 4 elektrische Energie zu generieren. Alternativ oder zusätzlich weist der Kondensatableiter 2 eine externe Energieversorgung auf. Das Peltier-Element 82 ist mit der Antriebseinrichtung 16 und/oder der Steuerungseinrichtung 72 verbunden. Die von dem Peltier-Element 82 generierte elektrische Energie wird zum Betrieb der Antriebseinrichtung 16 und der Steuerungseinrichtung 72 verwendet. Die Steuerungseinrichtung 72 weist ferner eine Datenschnittstelle auf, die in den Figuren nicht weiter detailliert ist. Die Datenschnittstelle ist dazu eingerichtet, Daten von einem drahtgebundenen oder drahtlosen Netzwerk zu empfangen und/oder Daten an ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk zu senden, wobei die Daten wenigstens eines der Folgenden aufweisen: Messwerte wenigstens eines der Sensoren 72, 78, 80, Position des Läufers 28 als Indikator für die Ventilstellung, Steuerungsdaten zur Steuerung der Antriebseinrichtung 16.

Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, ist zwischen dem Läufer 28 und dem Rohr 32 ein Ausgleichsspalt 24 vorgesehen. Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, ist mit dem Läufer 28 über ein Lager 47 eine Antriebsstange 46 verbunden. Die Antriebsstange 46 wiederum ist durch ein Langloch 43 des Rollkugelhebels 42 geführt und zwei Stifte 50 sorgen für die axiale Verbindung. Die Stifte 50 bewirken, dass die Antriebsstange 46 den Rollkugelhebel 42 „mitnimmt“ Mit der Antriebsstange 46 ist ferner eine Gleithülse 52 verbunden, die an einem Stellungsgeber 54 gestützt ist. Durch eine Bewegung der Antriebsstange 46 erfolgt eine Bewegung des Rollkugelhebels 42. Wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen, weist der Läufer 28 ein Endstück 86 auf. Ferner weist die Antriebseinrichtung 16 ein Antriebsgehäuse 92 auf, welches über eine Gehäuseverschraubung 90 mit dem Gehäuse 4 verschraubt ist. Wie bereits ausgeführt, befindet sich der Ventilkörper 14 in dem in der Fig. 3 gezeigten Zustand in der Schließstellung S.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 macht sich die in Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschriebene Antriebseinrichtung 16 zunutze. Im Unterschied hierzu verfügt die in Fig. 4 gezeigte Antriebseinrichtung 16 über einen Hall-Sensor 76. Der Hall-Sensor 76 ist dazu eingerichtet, eine Position des Läufers 28 zu sensieren und aus der Position des Läufers 28 eine Ventilstellung zu ermitteln. Die Antriebsstange 46 wirkt in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 auf einen als Ventilstift 58 ausgebildeten Ventilkörper 14. Der Ventilstift 58 ist drehbar an einer Ventilbuchse 60 aufgenommen. Der Ventilstift 58 weist eine Auslassnut 61 auf, welche in der Freigabestellung F mit einer in der Ventilbuchse 60 ausgebildeten Durchlassöffnung 63 in fluidleitender Verbindung steht und einen Fluidfluss durch das Ventil 12 freigibt und in der Schließstellung S einen Fluidfluss durch das Ventil 12 sperrt, wobei der Ventilkörper 14 insbesondere zusätzlich in eine Zwischenstellung Z bringbar ist, in der die Auslassnut 61 zumindest teilweise in fluidleitender Verbindung mit der Durchlassöffnung 63 steht. Dieser Zusammenhang ist insbesondere Fig. 5 zu entnehmen. Der Ventilstift 58 ist mit einem Hebel 62 verbunden, derwiederum mit dem Läufer 28 über die Antriebsstange 46 verbunden ist. Die Verbindung ist derart ausgebildet, dass eine translatorische Bewegung des Läufers 28 den Ventilstift 58 rotatorisch von der Freigabestellung F in die Sperrstellung S und umgekehrt bewegt. Der Läufer 28 weist ferner Gebermagneten 94 auf

In dem in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Kondensatableiter 2 im Gegensatz zu dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen waagerecht durchströmt. Der Läufer 28 des Linearmotors 26 wird in eine im Wesentlichen waagerechte Richtung angetrieben. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu den Fig. 1 bis 3 verwiesen.

Im Unterschied zu dem erstgenannten Ausführungsbeispiel weist der Kondensatableiter 2 gemäß Fig. 6 darüber hinaus kein Federelement 44 zur Stützung des Rollkugelhebels 42 auf. Dies liegt darin begründet, dass aufgrund der waagerechten Anordnung des Läufers 28 die Betätigungskräfte in beide Hebelrichtungen vergleichbar sind. Für eine stabile Öffnungsstellung sorgt eine Mulde 45, in die die Rollkugel 40 rollt.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kondensatableiters 102 zum Ableiten von Kondensat. Der Kondensatableiter 102 weist ein Gehäuse 104 auf. In dem Gehäuse 104 ist ein Innenraum 106 zur Aufnahme eines Fluids ausgebildet. In dem Gehäuse 104 ist ferner ein Einlass 108 zum Einlassen von Fluid in den Innenraum 106 des Gehäuses 104 ausgebildet. In dem Gehäuse 104 ist ferner ein Auslass 110 zum Ableiten von Fluid aus dem Innenraum 106 des Gehäuses 104 ausgebildet. In dem Gehäuse 104 ist ein Ventil 1 12 mit einem Ventilkörper 114 angeordnet. Der Ventilkörper 114 ist dazu eingerichtet, in eine Freigabestellung F, siehe Fig. 7 sowie 8, und eine Schließstellung S bewegt zu werden. Der Ventilkörper 114 gibt in der Freigabestellung F einen Fluidfluss zwischen dem Innenraum 106 und dem Auslass 110 frei.

In der Schließstellung S gibt der Ventilkörper 114 einen Fluidfluss zwischen dem Innenraum 106 und dem Auslass 110 nicht frei, das heißt, der Fluidfluss wird gesperrt. Der Kondensatableiter 102 weist ferner eine Antriebseinrichtung 116 zum Bewegen des Ventilkörpers 114 auf. Die Antriebseinrichtung 116 ist dazu eingerichtet, den Ventilkörper 114 in die Freigabestellung F und die Schließstellung S zu bewegen. Die Antriebseinrichtung 1 16 ist als magnetisch wirkender Antrieb 116, insbesondere als Direktantrieb 116, ausgebildet und von einem Antriebsgehäuse 194 umhaust. Die Antriebseinrichtung 116 weist ein bewegliches Antriebsteil 118 auf. Das bewegliche Antriebsteil 118 ist in dem Innenraum 106 des Gehäuses 104 angeordnet und ist mit dem Ventilkörper 114 gekoppelt. Der Kondensatableiter 102 weist ferner ein statisches Antriebsteil 120 auf, welches außerhalb des Innenraums 106 angeordnet und insbesondere mittels eines Wandabschnitts 122 von diesem fluiddicht separiert ist. Das statische Antriebsteil 120 ist dazu eingerichtet, das bewegliche Antriebsteil 118 mittels einer magnetischen Antriebskraft anzutreiben.

Die Antriebseinrichtung 116 ist vorliegend als Axialflussmotor 126 ausgebildet. Das bewegliche Antriebsteil 118 ist als Rotor 128 ausgebildet. Das statische Antriebsteil 120 ist als Stator 130 ausgebildet. Der Rotor 128 weist drei oder mehr Permanentmagneten 132, insbesondere sechs Permanentmagneten 132 auf, welche äquidistant von einer Drehachse 134 des Rotors 128 und in eine Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind. Der Rotor 128 weist ferner Gebermagneten 198 auf. Der Stator 130 weist wenigstens drei Spulen 136, insbesondere sechs Spulen 136 auf. Die Spulen 136 sind dazu eingerichtet, ein magnetisches Feld zum Antrieb des Rotors 128 zu erzeugen. Die Spulen 136 weisen den gleichen Abstand von der Drehachse 134 des Rotors 128 auf wie die Magneten 132. Die Spulen 136 weisen ferner einen ferromagnetischen Kern 138 zur Verstärkung des Magnetfeldes auf. Der Rotor 128 ist innenseitig einer Gehäusewand 140 des Innenraums 106 aufgenommen, auch als magnetisches Fenster 186 bezeichnet. Der Stator 130 ist außenseitig der Gehäusewand 140 bzw. des magnetischen Fensters 186 angeordnet. Der Rotor 128 ist drehfest mit einer Spindel 142 verbunden, wobei die Spindel 142 drehbeweglich an dem Gehäuse 104 gelagert ist.

Der Ventilkörper 114 ist als um eine Drehachse drehbare Scheibe 144 mit einer Durchlassausnehmung 146 ausgebildet. Die Durchlassausnehmung 146 kann durch Rotation der Scheibe 144 in die Freigabestellung F derart in Überdeckung mit einem Strömungskanal 148 gebracht werden, der als Auslassbohrung 196 ausgebildet ist, dass eine fluidleitende Verbindung zu dem Auslass 110 freigegeben wird und die Scheibe 144 durch Rotation in die Schließstellung S eine fluidleitende Verbindung zu dem Auslass sperrt.

Die Spindel 142 weist einen Spindelläufer 150 auf, der über einen Betätigungsabschnitt 156 mit der Scheibe 144 derart gekoppelt ist, dass eine axiale Bewegung des Spindelläufers 150 entlang der Spindel 142 eine Rotation der Scheibe 144 in die Freigabestellung F und die Schließstellung S bewirkt. Der Betätigungsabschnitt 156 ist an einem dem Spindelläufer 150 abgewandten Ende schwenkbar gelagert. Die Scheibe 144 weist einen Nocken 154 auf, der an einer Nut 157 des Betätigungsabschnitts 156 beweglich geführt ist, derart, dass eine Schwenkbewegung des Betätigungsabschnitts 156 eine Rotation der Scheibe 144 bewirkt.

Die Scheibe 144 ist vorliegend eine obere Scheibe 144, wobei unterhalb der oberen Scheibe 144 eine untere Scheibe 158 angeordnet ist, die als Drehlager für die obere Scheibe 144 dient, wobei insbesondere die obere Scheibe 144 mittels eines Federelements 160 gegen die untere Scheibe 158 gedrückt wird. Die Scheiben 144, 158 sind aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet.

Der Kondensatableiter 102 weist ferner eine Sensoreinrichtung 170 auf. Der Kondensatableiter 102 weist darüber hinaus eine Steuerungseinrichtung 172 auf, die dazu eingerichtet ist, die Antriebseinrichtung 116 anzusteuern. Die Sensoreinrichtung 170 weist eine an dem Gehäuse 104 ausgebildete Niveauelektrode 174 auf. Die Niveauelektrode 174 ist dazu eingerichtet, ein Fluidniveau in dem Gehäuse 104 zu sensieren. Die Sensoreinrichtung 170 weist ferner einen Hall-Sensor 176 auf. Der Hall-Sensor 176 ist dazu eingerichtet, eine Position des Rotors 128 zu sensieren und aus der Position des Rotors 128 eine Ventilstellung zu ermitteln. Die Sensoreinrichtung 170 weist ferner einen in dem Gehäuse 104 aufgenommenen Drucksensor 178 und einen Temperatursensor 180 auf.

Die Steuerungseinrichtung 172 ist kabelgebunden oder kabellos signalleitend mit den Sensoren 174, 176, 178, 180 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 172 ist dazu eingerichtet, die Antriebseinrichtung 116 derart anzusteuern, dass diese den Ventilkörper 114 in Abhängigkeit von einem Messwert wenigstens eines der Sensoren 174, 176, 178, 180 in die Schließstellung S oder die Freigabestellung F bewegt. An dem Gehäuse 104 ist ferner ein Peltier-Element 182 angeordnet. Das Peltier-Element 182 ist dazu eingerichtet, aus einer Temperaturdifferenz zwischen einer Gehäusetemperatur und einer Umgebungstemperatur des Gehäuses 104 elektrische Energie zu generieren. Alternativ oder zusätzlich weist der Kondensatableiter 102 eine externe Energieversorgung (nicht gezeigt) auf. Das Peltier-Element 182 ist mit der Antriebseinrichtung 1 16 und der Steuerungseinrichtung 172 verbunden, wobei die von dem Peltier-Element 182 generierte elektrische Energie zum Betrieb der Antriebseinrichtung 116 und der Steuerungseinrichtung 172 verwendet wird.

Das magnetische Fenster 186 ist mit dem Gehäuse 104 mittels einer Gehäuseverschraubung 188 verschraubt. Die Spindel 142 ist darüber hinaus mittels Lagern 190a, 190b an dem Gehäuse 104 gelagert. Der Betätigungsabschnitt 156 ist mittels Lagerböcken 192a, 192b gelagert, wobei der Lagerbock 192b als Schwenklager 152 ausgebildet ist.

Fig. 10a zeigt den Rotor 128. Der Rotor 128 weist Permanentmagneten 132 auf, die mit den Spulen 138 des Stators 130 (nicht gezeigt) interagieren. Die Spulen 138 weisen einen ferromagnetischen Kern 138 auf. Auf dem Rotor 128 sind ferner Gebermagneten 198 angeordnet, wie auch in Fig. 10b gezeigt. Der Hall-Sensor 176 ermöglicht die Positionsüberwachung des Rotors 128. Bezuqszeichenliste

2 Kondensatableiter

4 Gehäuse

6 Innenraum

8 Einlass

10 Auslass

12 Ventil

14 Ventilkörper

16 Antriebseinrichtung (elektromagnetischer Antrieb)

18 bewegliches Antriebsteil

20 statisches Antriebsteil

22 Wandabschnitt

24 Ausgleichsspalt

26 Linearmotor

28 Läufer

30 Stator

32 Rohr

33 Rohrinnenseite

34 Permanentmagneten (Ring- oder Scheibenmagnet)

35 Rohraußenseite

36 Distanzstück

38 Spule

40 Rollkugel

41 Ventilsitz

42 Rollkugelhebel

43 Langloch

44 Federelement

45 Mulde

46 Antriebsstange

47 Lager

50 Stift

52 Gleithülse

54 Stellungsgeber

58 Ventilstift

60 Ventilbuchse

61 Auslassnut 62 Hebel

63 Durchlassöffnung

70 Sensoreinrichtung

72 Steuerungseinrichtung

76 Hall-Sensor

78 Drucksensor

80 Temperatursensor

82 Peltier-Element

84 Datenschnittstelle

86 Endstück Läufer

88 Federlager

90 Gehäuseverschraubung

92 Antriebsgehäuse

94 Gebermagnet

102 Kondensatableiter

104 Gehäuse

106 Innenraum

108 Einlass

110 Auslass

112 Ventil

114 Ventilkörper

116 Antriebseinrichtung (elektromagnetischer Antrieb)

118 bewegliches Antriebsteil

120 statisches Antriebsteil

122 Wandabschnitt

126 Axialflussmotor

128 Rotor (Antriebsscheibe)

130 Stator

132 Permanentmagnet

134 Drehachse des Rotors

136 Spule

138 ferromagnetischen Kern

140 Gehäusewand

142 Spindel

144 drehbare Scheibe

146 Durchlassausnehmung

148 Strömungskanal 150 Spindelläufer

152 Schwenklager

154 Nocken der Scheibe

156 Betätigungsabschnitt

157 Nut des Betätigungsabschnitts

158 untere Scheibe

160 Federelement

170 Sensoreinrichtung

172 Steuerungseinrichtung

174 Niveauelektrode

176 Hall-Sensor

178 Drucksensor

180 Temperatursensor

182 Peltier-Element

184 Datenschnittstelle

186 magnetisches Fenster

188 Gehäuseverschraubung

190a Lager für Spindel

190b Lager für Spindel

192a Lagerbock

192b Lagerbock

194 Antriebsgehäuse

196 Auslassbohrung

198 Gebermagnet

F Freigabestellung

S Schließstellung

Z Zwischenstellung