CH648391A5

CH648391A5 - Apparatus for the deaeration of polluted water, for example of sewage

Info

Publication number: CH648391A5
Application number: CH139/80A
Authority: CH
Inventors: Ulf Geir Dambo
Original assignee: Ta Esco As
Priority date: 1979-01-19
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1985-03-15
Also published as: DE3000283A1; SE7910143L; NO142457C; NO790191L; NO142457B; SE442884B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entlüften von verunreinigtem Wasser, z. B. von Kloakenwasser, das unter Druck steht, mit einem Gehäuse und einem vom Wasser hebbaren Schwimmer, samt einem Ventil, das zum Ablassen von Luft und zum Schliessen durch den Schwimmer eingerichtet ist, wenn dieser zu einer oberen Stellung bewegt wird.

In Abwasser-Flüssigkeitsleitungen, diez. B. in öffentliche Leitungsnetze münden, insbesondere Kloakenleitungen, in denen das Kloakenwasser mit Hilfe von Pumpen gefördert wird, können oft in den höchstliegenden Stellen des Leitungsnetzes Luftkissen entstehen, die entlüftet werden sollten. Es ist verständlich, dass diese Entlüftung keinen Ausfluss von Flüssigkeit aus der Leitung erlauben darf.

Bei bekannten Vorrichtungen eingangs genannter Art besteht das Problem, dass das Ventil leicht beschmutzt oder verstopft werden kann, so dass es dann nicht mehr einwandfrei arbeitet. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Flüssigkeit in der betreffenden Leitung stark verunreinigende Stoffe enthält, wie es bei Kloakenwasser der Fall ist. Dieses Problem wird noch dadurch verstärkt, dass von Zeit zu Zeit ein Überdruck im Luftkissen oberhalb der Kloakenwasseroberfläche entstehen kann. Dieser Druck trägt dazu bei, das Ventil geschlossen zu halten, in einer Situation aber, in der das Ventil für einen Luftauslass eigentlich offen sein sollte. Das bedeutet, dass die vom Überdruck ausgeübte Kraft viel grösser ist als die Gegenkraft, die vom Eigengewicht des Schwimmers herrührt und der mit diesem zusammenhängenden Bauteile.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die oben genannten Probleme zu vermeiden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen mit einem Fluid gefüllten Kanal, der am einen Ende ein bewegliches Dichtungselement aufweist, um den in einem Raum zwischen Wasseroberfläche und Ventil auftretenden Luftdruck auf das Fluid zu übertragen, und im Bereich des anderen Endes durch Mittel zum Ausüben einer Kraft eingerichtet ist, die das Bestreben hat, das Ventil zu öffnen.

Das bedeutet, dass der im Luftkissen herrschende Druck von beiden Seiten her auf das Ventil einwirkt und somit nicht dazu beiträgt, das Ventil zu schliessen. Letzteres wird somit lediglich durch den Auftrieb des Schwimmers bestimmt, abzüglich dessen Eigengewicht und der mit ihm verbundenen Bauteile.

Die Erfindung soll im folgenden beispielsweise näher erläutert werden mit Hinweis auf die Zeichnung, die einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung zeigt.

Der Gehäuseteil 1 enthält einen Schwimmer 2, der in der gezeigten Stellung von einer Flüssigkeit 18 getragen ist, deren Spiegel mit A bezeichnet ist. Der Gehäuseteil 1 ist unten mit einem Flansch 13 versehen, zum Anschluss einer Flüssigkeitsleitung, z.B. einer Kloakenleitung.

Der Gehäuseteil 1 trägt oben einen Oberteil 12, der im Beispiel oben zylindrisch und rohrförmig ist und dann mit einem konischen Abschnitt 14 in den Gehäuseteil 1 übergeht, etwa auf Höhe der normalen Arbeitslage des Schwimmers 2, d. h. beim Spiegel A (Niveau).

Der Schwimmer 2 ist mittels einer Stossstange 3 mit einem Ventilschliesskörper 5 verbunden. Die Stange 3 ist in Führungen 4 verschiebbar geführt. Der Körper 5 ist als Kegel ausgebildet und ist an einen Ventilsitz 6 abdichtend anlegbar. Der Körper 5 und der Sitz 6 bilden das eigentliche Ventil zum Ablassen von Luft aus einem Raum 11, der im Gehäuse 1,12,14 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels A liegt.

Unterhalb des Ventils 5,6 ist in einer Wand des Oberteils 12 eine Öffnung vorhanden, die mit einer Membran 8 verschlossen ist und dazu dient, den Druck im Luftraum 11 über einen Kanal 10 auf ein Fluid (z.B. eine Flüssigkeit, ein Gas oder eine Gas-Flüssigkeits-Mischung) zu übertragen, zum Beaufschlagen eines Stempels 9, dem eine Membran 15 vorgeschaltet ist. Am Stempel

9 ist ein Stössel 7 angebracht, der nahe beim Ventilkegel 5 endet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Stössel 7 am Kegel 5 befestigt sein, so dass die Teile 3,5,7 und 9 ein Stück bilden.

Es ist erkennbar, dass mit geeigneten Abmessungen der verschiedenen Querschnittsflächen über den Druckmediumkanal 10 ein Ausgleich des Druckes im Luftraum 11 hergestellt werden kann, in dem eine entsprechende Kraft von oben gegen den Ventilschliesskörper 5 wirkt, um das Öffnen des Ventils 5,6 zu erstreben. Diese Kraft soll gewährleisten, dass das Ventil 5,6 unter Druck geöffnet wird, d. h. dass die Druckdifferenz zwischen der umgebenden Atmosphäre und dem Luftraum im Ventil, dasselbe nicht geschlossen hält wenn der Flüssigkeitspegel sinkt, während der Druck in der Leitung aufrechterhalten ist. Dadurch, dass die Druck-und Kraftübertragung über den Kanal

10 in einem geschlossenen System geschieht, in welchem die Membranen 8 und 15 gegenüber dem Inneren des Ventilgehäuses 1 und 12 abdichten, wird die Funktion nicht durch Verunreinigungen und Verstopfungen beeinflusst, was sonst oft durch die hier interessierenden Flüssigkeiten verursacht werden könnte. Im Gehäuseteil 12 sitzt ein Körper 16, der einen ins Freie mündenden Kanal 17 aufweist.

Die vorerwähnten Verhältnisse können mathematisch wie folgt ausgedrückt werden. Die nach oben auf die Unterseite des Ventilschliesskörpers 5 wirkende Kraft ist:

Fj — P i X aj wobei

Pj =der Leitungsdruck (Druck im Raum 11) ist und

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

aj = der Durchströmungsquerschnitt des Ventils oder mit anderen Worten, der Querschnitt der Luftöffnung ins Freie.

Die nach unten wirkende Kraft, verursacht durch den Schwimmer mit zugehörigen Konstruktionsteilen, kann durch Schwimmervolumen mal auf das Schwimmervolumen bezogene Schwimmergewicht ausgedrückt werden.

Da das bezogene Schwimmergewicht kleiner als 1 sein muss, um das Schwimmen des Schwimmers auf dem Wasser zu ermöglichen, muss die Fläche ai klein sein, um sicherzustellen, dass das unter Druckstehende Ventil 5,6 geöffnet wird. Diesgiltim verstärkten Masse, wenn in Betracht gezogen wird, dass das bezogene Schwimmergewicht in der Praxis wesentlich niedriger als 1 gewählt wird, um eine gute Dichtung vom Körper 5 am Sitz 6 zu erreichen. Dies wirkt also dem Bestreben entgegen, das Ventil von oben herüber den Stössel 7 zu öffnen. Der erläuterte ' Vorschlag mit dem geschlossenen Druckübertragungssystem über den Kanal 10 bringt daher wesentliche Vorteile, wie schon eingangs erwähnt.

Der erläuterte Druckausgleich wird in der Praxis angenähert optimal, wenn die vom Fluid beaufschlagte Druckfläche, deren Kraft in Richtung zum Öffnen des Ventils gerichtet ist, ungefähr gleich gross ist wie diejenige Querschnittfläche des Ventil-schliesskörpers 5, die von der Luft im Luftraum beaufschlagbar ist, wobei die Kraft dieser Querschnittsfläche der erstgenannten Kraft entgegengerichtet ist. Voraussetzung dafür ist dann allerdings, dass die Reibungsverluste der beweglichen Teile und des" Druckmediums keine nennenswerte Bedeutung haben.

Um die Gefahr einer Verstopfung der Entlüftungsöffnungen aufgrund verunreinigter Flüssigkeit 18 zu vermeiden, ist der obere Teil 12 des Gehäuses 1,12,14 im Durchmesser wesentlich

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geringer ausgebildet als der untere Gehäuseteil 1 im Bereich des Schwimmers 2. Weiterhin ist der obere Teil 12 nach oben stark verlängert, so dass derselbe eine grössere Länge hat als eigentlich notwendig wäre zur Aufnahme des Ventils 5,6 und der Kon-5 struktionsteile am oberen Ende des Kanals. Zusätzlich zum weit entfernt Liegen dieser Teile 5,6 und 8 vom Flüssigkeitsniveau A hat die gezeigte Gestaltung mit ihrem kleinen Querschnitt im Oberteil 12 in Kombination mit dem im Querschnitt verhältnismässig stark erweiterten Gehäuseteil 1 im Höhenbereich des io Schwimmers 2 eine vorteilhafte Auswirkung auf die Druckverhältnisse. Es wird nämlich ein nur langsames Steigen des Flüssigkeitsniveaus A sichergestellt, gleichzeitig mit einer Komprimierung der Luft im Raum 11 oberhalb dieses Flüssigkeitsniveau A, so dass dies auch dazu beiträgt, das Flüssigkeitsniveau A im 15 Abstand vom Ventil 5,6 zu halten. Durch die erläuterte und gezeigte Gestaltung der Vorrichtung wird weitgehend verhindert, dass verunreinigte Flüssigkeit 18 (z. B. Kloakeninhalt) im Gehäuse unter normalen Verhältnissen so weit in den turmähnlichen Oberteil 12 aufsteigen kann, dass eine Verunreinigung oder 20 Verstopfung des Ventils 5,6 und möglicherweise auch der Membran 8 am unteren Ende des Kanals 10, eine Fehlfunktion bewirken kann.

Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Verbindungsteile zwischen Schwimmer 2 und Ventilschliesskörper 5 auch 25 anders ausgebildet werden. Es ist auch nicht notwendig, dass diese Verbindungsteile 3,5,7 und 9 zueinander fluchtend, also in einer Linie, vertikal übereinander liegen, obwohl dies in der Praxis bevorzugt wird. Ferner ist es klar, dass die gezeigte und vorteilhafte flache Gestaltung des Schwimmers 2 nicht die einzige 30 mögliche Form ist, da auch ein Schwimmer in der gewöhnlichen Kugelform verwendet werden kann.

M

1 Blatt Zeichnungen

Claims

648 391 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Entlüften von verunreinigtem Wasser, z.B. von Kloakenwasser, das unter Druck steht, mit einem Gehäuse (1,12,14) und einem vom Wasser hebbaren Schwimmer (2), samt einem Ventil (5,6), das zum Ablassen von Luft und zum Schliessen durch den Schwimmer eingerichtet ist, wenn dieser zu einer oberen Stellung bewegt wird, gekennzeichnet durch einen mit einem Fluid gefüllten Kanal (10), der am einen Ende ein bewegliches Dichtungselement (8) aufweist, um den in einem Raum (11) zwischen Wasseroberfläche und Ventil (5,6) auftretenden Luftdruck auf das Fluid zu übertragen, und im Bereich des anderen Endes (9) durch Mittel (7; 9,15,16) zum Ausüben einer Kraft eingerichtet ist, die das Bestreben hat, das Ventil (5, 6) zu öffnen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine vom Fluid beaufschlagte, in Richtung der Kraft wirksame Druckfläche aufweisen, die im wesentlichen der von der unter Druck stehenden Luft beaufschlagbaren, gegen die Kraft wirksamen Querschnittsfläche des Ventilkörpers (5) gleich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement aus einer Membran (8) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Stempel (9,7) aufweisen, der vom Fluid beeinflussbar ist und auf den Ventilschliesskörper (5) des Ventils (5, 6) abstützbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Stempel (9) aufweisen, um dass der Stempel (9) der Ventilschliesskörper (5) und der Schwimmer (2) mittels einer Stange (3, 7) einstückig miteinander verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehäuseunterteil (1) im Bereich des Schwimmers (2) und einen davon nach oben ragenden, halsförmigen, zylindrischen Gehäuseoberteil (12), dessen Durchmesser wesentlich geringer ist als der des Gehäuseunterteils (1), welcher Gehäuseoberteil (12) das Ventil (5,6) und auch die beiden Enden des Kanals (10) aufnimmt.