Конденсатоотводчик биметаллический используется для насыщенного или перегретого водяного паром с целью удаления конденсата охлажденного на 10 - 30 K относительно температуры кипения. Конденсатоотводчик приводится в действие специальным пакетом биметаллических пластин, реагирующих на изменение температуры рабочей среды. Пластины, зависимости от попадания на них пара или конденсата, изгибаются или выпрямляются, обеспечивая тем самым перемещение затвора конденсатоотводчика, открывая или закрывая проход среды через него.
Биметаллический конденсатоотводчик Ari-Cona-B подходит для насыщенного и перегретого пара с максимально возможной температурой до 650 °С. Специальная профилированная конструкция биметаллических пластин обеспечивает быструю реакцию конденсатоотводчика на изменение температуры рабочей среды (пара или конденсата), а специальная форма затвора выполняет ещё и функцию обратного клапана. Корпус конденсатоотводчика, в зависимости от модели, расчитан на номинальное давлени до PN630, имеет встроенный или внешний фильтр для защиты от попаданий твердых частиц, а специальная резьба крышки не требует дополнительных уплотнений, позволяя обслуживать конденсатоотводчик без приобретения или изготовления уплотнительных прокладок.
Биметаллические конденсатоотводчики Ari-Cona-B позволяют максимально эффективно использовать тепловую энергию пара, исключая потери энергии связанные с образованием пара вторичного вскипания в конденсатной линии, могут применяться для автоматического опорожнения трубопроводов пара или предварительного прогрева трубопроводов пара высокого давления, служить в качестве ограничителей температуры возвращаемого конденсата.
На рисунке представлена конструкция биметаллического фланцевого конденсатоотводчика с внешним фильтром на примере модели Ari-Cona-B 45.601. Конденсатоотводчик состоит из корпуса (1) с входным и выходным патрубком и крышки (2), которые образуют камеру для размещения внутренних элементов. Внутри камеры располагается дополнительно подпружиненный пакет из биметаллических шайб (3) специального профиля. Ступенчатая форма шайб, по сравнению с плоскими шайбами, которые используются у других производителей, обеспечивает большую контактную поверхностью для теплообмена (90% по сравнению с 50% у плоских), благодаря этому конденсатоотводчик очень быстро реагирует на изменение температуры. Кроме этого ступенчатые шайбы усиливают пружинные свойства биметаллического пакета. Через биметаллический пакет продет шток (6), соединенный с затвором (4). Форма затвора ввиде кегли, обеспечивает комбинацию термостатического и термодинамического принципа отвода конденсата. Затвор расположен со стороны выходного отверстия конденсатоотводчика, что позволяет ему выполнять функцию обратного клапана, если биметаллические шайбы находятся в плоском состоянии. Для предотвращения попадания в рабочую часть мусора, предусмотрен фильтр (7), закрытый резьбовой пробкой (8).
Принцип работы биметаллического конденсатоотводчика основан на свойстве термоупругости биметаллических шайб, изготовленых из двух металлов, один из которых имеет больший коэффициент температурного расширения, чем другой. Нагрев биметаллической шайбы приводит к тому, что при определённой темпаратуре, шайба начинает изгибаться и чем выше температура, тем сильнее происходит её деформация. Шайбы попарно собираются в биметаллический пакет на штоке конденсатоотводчика таким образом, чтобы они располагались друг к другу сторонами с меньшим коэффициентом температурного расширения, а при нагревании изгибались в противоположных направлениях. В холодном состоянии биметаллический конденсатоотводчик свободно пропускает через себя выходящий из системы воздух и конденсат с низкой температурой. С увеличением температуры конденсата, биметаллический пакет начинает расширяться и действовать на шток с закреплённым на нем затвором, перемещая последний в сторону закрытия. За несколько градусов до температуры насыщения, затвор оказывается полностью прижатым к седлу, обеспечивая перекрытие конденсатоотводчика. Причем биметаллический конденсатоотводчик может быть отстроен таким образом, чтобы обеспечивать закрытие протока через себя при температуре ниже точки кипения конденсата от 10 до 30K, т.е. ограничивать температуру отводимого конденсата.
По мере остывания конденсата, усилие закрытия также уменьшается. После достижения определенной температуры, давление со стороны пара преодолевает усилие от закрытия пакета биметаллических пластин и затвор приоткрывается. Для дальнейшего открытия конденсат должен продолжать охлаждаться, однако это происходит не всегда, и конденсат удаляется с высокой скоростью через малое сечение между затвором и седлом. Эта сверхкритическая скорость приводит к порезам на седле и затворе (кавитационная эрозия), в результате чего затвор в дальнейшем не в состоянии обеспечивать герметичность закрытия. Чтобы избежать этого, в биметаллических конденсатоотводчиках Ari-Cona-B применяется комбинированный термостатический и термодинамический принцип работы. Затвор конденсатоотводчика выполнен не в форме простого шара, а в форме кегли. Если затвор начинает открываться, то исходящий поток конденсата действует на кеглю. Благодаря высокой скорости потока через малое проходное сечение, увеличивается давление за затвором. Затвор действует как поршень и открывает проход на полный ход штока.
С увеличением температуры конденсата, биметаллические шайбы выгибаются сильнее и затвор начинает закрываться. В соответствии с термодинамическим принципом Бернулли, скорость потока в проходе между седлом и затвором увеличивается с уменьшением его сечения. Давление в зоне за затвором снижается и испаряющийся конденсат после затвора разгружает шток, что способствует перемещению его в сторону закрытия. Клапан закрывается и остается закрытым до тех пор, пока конденсат не охладится и цикл не повторится снова.
Лист технических данных на биметаллические конденсатоотводчики Ari-Cona-B