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Selbsttätiges Auslassventil
Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätiges, durch Flüssigkeitsdruckimpulse, wie kurzzeitige Druckabsenkungen in der Druckleitung, gesteuertes Auslassventil für Flüssigkeiten, vor allem für Bewässerungsanlagen, mit einer vom Flüssigkeitsdruck beaufschlagten elastischen Membrane, die mit dem Abschlussorgan, das durch einen dieses tragenden, axial verschiebbaren, federbelasteten Stössel verbunden ist, der sich auf eine drehbare Scheibe abstützt, die bei jedem Impuls durch ein Ratschenwerk weitergedreht wird, welches kinematisch mit dem Stössel verbunden ist, und das Abschlussorgan beim Impuls mit vorgegebener Ordnungsnummer bei der Einstellung einer auf der Drehscheibe angeordneten Kerbe gegenüber dem Stössel automatisch in die Offenstellung bringbar ist.
Die Auslassventile der bekannten Art sind aber entweder unzuverlässig oder eignen sich nicht für selbsttätig arbeitende Grossflächenbewässerungsanlagen, bei denen die einzelnen Flächen meistenfalls nach einem vorgegebenen Programm mit Wasser zu versorgen sind. Dieses Programm wird in Übereinstimmung mit dem Ablauf der andern landwirtschaftlichen Arbeiten zusammengestellt.
Bekannt sind auch Auslassventile mit einem Abschlussorgan in Form einer Kugel, die durch eine Feder an einer elastischen Membrane aufgehängt ist. Die vom Wasserdruck beaufschlagte Membrane biegt sich durch und zieht die Aufhängungsfeder der Ventilkugel auseinander. Diese Ventile ermöglichen eine Umleitung des frei hindurchströmenden Flüssigkeitsstromes zum Abzweigstutzen und Herausgabe von dieser aus der Leitung, wobei als Steuerimpuls eine kurzzeitige Druckabsenkung in der Druckleitung dient.
Der Nachteil dieser Ventile liegt darin, dass sie nur der Reihe nach, entsprechend ihrer Anordnung in der Druckleitung nach wirksam werden. Und zwar wird das Wasser zunächst durch den Abzweigstutzen des ersten Auslassventils herausgegeben. Durch kurzzeitige Druckabsenkung wird dann der Abzweigstutzen des ersten Auslassventils geschlossen und die Flüssigkeit zum nächstfolgenden zweiten Auslassventil durchgelassen, wo sie durch den diesbezüglichen Abzweigstutzen herausströmt. Bei einer neuen Druckabsenkung gelangt die Flüssigkeit zum dritten Auslassventil und so geht es weiter. Der aufeinanderfolgende Eingriff der Auslassventile hat zur Folge, dass die Zahl der Ventile, die geöffnet werden, nicht kleiner sein kann als die Zahl der Bewässerungsleitungen, da an jeder Leitung immerhin ein Auslassventil geöffnet wird.
Dieser Umstand macht den Einsatz solcher Ventile an selbsttätig arbeitenden Grossflächenbewässerungsanlagen mit ihrer hohen Zahl der Bewässerungsleitungen praktisch unmöglich, da hiebei hohe sekundliche Durchflussmengen, grosse Rohrquerschnitte und hohe Pumpenleistungen erforderlich werden.
Der beschriebene Nachteil wird durch die selbsttätigen Einmembran-Auslassventile mit Sperrwerk vermieden. Diese Ventile, die durch Flüssigkeitsimpulse in Form von kurzzeitigen Druckabsenkungen in der Druckleitung gesteuert werden, öffnen nur beim Ankommen des Steuerimpulses mit der vorgegebenen Ordnungsnummer. Solche Ventile lassen sich in einer beliebigen vorher gewählten Reihenfolge öffnen, erfordern aber für ihre Betätigung sehr tiefe Druckabsenkungen. Dies erschwert ihren Einsatz bei Grossflächenbewässerungsanlagen, wo grosse Unterschiede in der Höhenlage einzelner
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Leitungen üblich sind. Darüber hinaus haben die Auslassventile dieser Art grosse Abmessungen und erfordern einen hohen Metallaufwand.
Diese Nachteile des Einmembranventils sind durch grosse Abmessungen seiner elastischen Membran bedingt, die durch einen beträchtlichen, zur vollen Öffnung des Ventils notwendigen Hub des Ventilstössels hervorgerufen werden. Eine grosse Membrane erfordert ihrerseits entweder eine starke Rückführfeder, die imstande ist, den Restdruck nach Ankommen des Steuerimpulses zu überwinden und das Ventil zu schliessen, oder es muss der Druck bis auf einen sehr geringen Wert herabgesetzt werden. Eine starke Rückführfeder zwingt in Verbindung mit grossen Membranabmessungen naturgemäss zu den grossen Abmessungen, hohen Metallaufwänden und schliesslich zu hohen Anschaffungskosten des Ventils.
Bei diesen bekannten Einmembran-Auslassventilen fehlen weiters Vorrichtungen zur Verzögerung des Öffnungs- und Schliessvorganges. Dadurch treten während der Umschaltung Wasserschläge im System auf, die sich ungünstig auf die Rohranlage auswirken und bisweilen falsche Eingriffe anderer Ventile und somit Störungen des vorgegebenen Ablaufes der Flüssigkeitsentnahme hervorrufen.
Die beschriebenen Nachteile werden besonders beim Einsatz des Einmembran-Auslassventils in selbsttätigen Grossflächenbewässerungsanlagen bemerkbar, da sie hier oft die Ursache des schlechten Betriebsverhaltens und der hohen Kosten der Anlage bilden und zusätzliche Anforderungen an das Relief der Bewässerungsanlage stellen.
Ziel der Erfindung ist ein Auslassventil der eingangs angeführten Art, das die erwähnten Nachteile vermeidet und sich besonders für automatisierte Grossflächenbewässerungsanlagen eignet, bei dem also die von der elastischen Membran entwickelte auf den Ventilstössel übertragene Kraft bei gleichbleibendem Ventilstösselhub kleiner als bei bekannten Ventilen dieser Art ist und bei dem der öffnungs-bzw. Schliessungsvorgang verzögert verläuft.
Erreicht wird dies erfmdungsgemäss dadurch, dass eine zweite, mit dem Stössel verbundene elastische Membrane vorgesehen ist, die parallel zur ersten Membrane angeordnet und sich flächenmässig von dieser unterscheidet, wobei die von den beiden Membranen entwickelten Stellkräfte gegeneinander wirksam sind.
Nach einem Merkmal der Erfindung weist der federbelastete Ventilstössel eine Ausnehmung mit abgeschrägten Flanken auf, in die eine federbelastete Rolle eingreift, die mit einem Hebel verbunden ist, auf dessen anderem Ende eine Ratschentreibklinke angebracht ist, die durch eine an dem Hebel angeschlossene Feder an das mit der drehbaren Scheibe verbundene Ratschenrad in Eingriff bringbar ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, vor den beiden Membranen, an der dem Strömungskanal zugekehrten Seite Drosselscheiben anzuordnen, die wenigstens eine Öffnung aufweisen, durch die eine Verzögerung beim öffnen und Schliessen des Ventils erzielbar ist.
Bei einem solchen Aufbau des Auslassventils kann man mit einer schwächeren Rückführfeder auskommen und dadurch viele Vorteile gewinnen. Es werden weiters die tiefen Druckabsenkungen zur Schliessung des Ventils sowie die Wasserstösse vermieden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung in perspektivischer Darstellung gezeigten Längsschnittes näher erläutert.
Zwischen einem Gehäuse --1-- und einem Deckel --2-- einerseits und zwischen dem Gehäuse --1-- und einem andern Deckel --3-- anderseits sind zwei elastische Membranen --4, 5-- mit unterschiedlich grossen Flächen eingespannt. Die Membranen sind in der Mitte mit einem durchgehenden Stössel --6-- verbunden, der in Führungsbuchsen-7-der Deckel-2, 3- längsverschiebbar gelagert ist. Die kleinere Membrane --5-- wird mit dem Ventilstössel-6-durch zwei Teller-8-und eine Mutter-9-zusammengehalten. Die grössere Membran --4-- wird mit dem Stössel-6--durch einen Teller--10--, sowie durch eine an die Membrane durch
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zurückhaltenden Querkeil--16--aufgesetzt.
Das Abschlussorgan --15-- hat in Richtung der Stösselachse eine durch die Länge einer Nut --14-- bestimmte Bewegungsmöglichkeit. Die Dichtheit des Ventils im geschlossenen Zustand wird durch Dichtungstinge --17-- erhöht, die an Ventiltellern - 15a-- angebracht sind. Innerhalb des Ventilgehäuses-l-sind zwei Drosselscheiben-19-
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--20-- durch Schrauben --18-- befestigt.An der Seite der grösseren Membran --4-- ist der Stössel--6-durch Feder--21- belastet.
Auf dem Deckel --2-- ist eine Verriegelungsscheibe --22-- mit einer Kerbe --23-- auf einer Achse --24-- drehbar angeordnet. Die Scheibe --22-- greift unten in eine Kerbe-25-
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Eine mit dem Hebel verbundene Feder --32-- hält die Rolle --29-- stets am Ventilstössel --6--. Eine weitere Feder --34-- wirkt auf eine am Hebel --30-- angelenkte Ratschentreibklinke --33-- und drückt diese an eine Ratsche --35-- an. Diese ist mit der Verriegelungsdrehscheibe --22-- verbunden. Es ist auch eine Sperrkline-36-mit eigener Andrückfeder vorhanden.
Die Druckflüssigkeit gelangt in das Ventilgehäuse --1-- durch einen Stutzen-38- (die Strömungsrichtung ist mit Pfeilen angedeutet). Sie beaufschlagt die elastischen Membranen-4, 5-
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Kommt ein Steuerimpuls an, so bedeutet das eine Absenkung des Flüssigkeitsdruckes. Sinkt der Druck unter einen bestimmten Wert ab, so bringt die Rückführfeder --21-- den Ventilstössel --6-in seine Ausgangslage zurück. In diesem Augenblick greift die Rolle --29-- wieder in die Ausnehmung --28-- des Ventilstössels --6-- ein. Der Antriebshebel --30-- dreht sich unter der Wirkung der Feder --32-- zurück und die Ratschentreibklinke --33-- fällt in die nächste Zahnlücke des Ratschenrades --35-- ein. Damit kehren sich alle Teile des Ventils ausser der Verriegelungsdrehscheibe in ihre Ausgangslage zurück.
Was nun die Scheibe --22-- betrifft, so behält sie ihre erreichte Lage, in der sie gegenüber der Ausgangslage um einen dem einen Zahn des Ratschenrades --35-- entsprechenden Winkelschritt verdreht ist.
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Die Flüssigkeit strömt nun frei durch das Ventil. Diese Ausströmung dauer so lange, bis der nächste Flüssigkeitsdruckimpuls ankommt, d. h. bis der Flüssigkeitsdruck wieder absinkt. Der neu ankommende Steuerimpuls bringt alle Ventilteile auf die oben beschriebene Weise in ihre Ausgangsstellungen zurück und das Ventil wird geschlossen.
Beim Wiederaufbau des Druckes kann das Ventil nicht wieder öffnen, da die Verriegelungsdrehscheibe --22-- bereits weitergedreht ist und ihre Kerbe nicht mehr gegenüber dem Stössel--1--steht.
Die Voreinstellung der Lage der Kerbe --23-- gegenüber dem Ventilstössel --6-- an jedem Auslassventil ermöglicht es, jede gewünschte Reihenfolge der Ventilöffnungen zu erreichen.
Mit den erfindungsgemässen Auslassventilen kann an automatischen Bewässerungsanlagen jeder gewünschte Ablauf der Wasserentnahme aus der Hauptdruckleitung verwirklicht werden, der werder durch die Abmessungen noch durch den Rohrplan der Bewässerungsanlage beeinflusst wird.
Im Betrieb tritt selten die Notwendigkeit ein, den zeitlichen Ablauf der Wasserentnahme zu ändern. Daher bleibt die einmal erfolgte Einstellung der Verriegelungsdrehscheiben aller Auslassventile für einen grossen Zeitraum gültig. Bei Bedarf kann die Reihenfolge der Ventilöffnungen durch Neueinstellung der Verriegelungsdrehscheiben leicht geändert werden.
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Die Verriegelungsdrehscheiben einiger Ventile kann man noch mit mehreren Kerben versehen.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das betreffende Auslassventil während eines Arbeitszyklus mehrere Male öffnet und mehr Wasser abgibt. Dies ermöglicht es, verschiedene landwirtschaftliche Kulturen der Rieselfelder mit verschiedenen (jedoch durch eine Mindestmenge teilbaren) Wassermengen zu versorgen.
Beim Saatwechsel der landwirtschaftlichen Kulturen ist jedesmal eine Verstellung der Verriegelungsdrehscheiben der Auslassventile erforderlich.
Die unterschiedliche Entnahme von Wasser für verschiedene Kulturen kann auch auf andere Weise erreicht werden, z. B. durch verschiedene Zeitabstände zwischen den Steuerimpulsen, d. h. durch eine entsprechende Auswahl des zeitlichen Ablaufes der Bewässerung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbsttätiges, durch Flüssigkeitsdruckimpulse, wie kurzzeitige Druckabsenkungen in der Druckleitung, gesteuertes Auslassventil für Flüssigkeiten, vor allem für Bewässerungsanlagen, mit einer vom Flüssigkeitsdruck beaufschlagten elastischen Membrane, die mit dem Abschlussorgan, das durch einen dieses tragenden, axial verschiebbaren, federbelasteten Stössel verbunden ist, der sich auf eine drehbare Scheibe abstützt, die bei jedem Impuls durch ein Ratschenwerk weitergedreht wird, welches kinematisch mit dem Stössel verbunden ist, und das Abschlussorgan beim Impuls mit vorgegebener Ordnungsnummer bei der Einstellung einer auf der Drehscheibe angeordneten Kerbe gegenüber dem
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zweite, mit dem Stössel (6) verbundene elastische Membrane (5) vorgesehen ist, die parallel zur ersten Membran (4)
angeordnet und sich flächenmässig von dieser unterscheidet, wobei die von den beiden Membranen (4, 5) entwickelten Stellkräfte gegeneinander wirksam sind.
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