-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Be- und Entlüftungsventil einfacher Ausführung mit
Membrantechnologie insbesondere für die Be- und Entlüftung kleiner
Anlagen und Systeme zum Gas-/Flüssigkeitsausgleich
von Druck-/Temperaturunterschieden zweier Räume, insbesondere Ventile für Heizungsanlagen.
Besondere Ausführungsarten
der Erfindung sind in den abhängigen
Patentansprüchen
beansprucht.
-
Entlüftungsventile
finden überall
dort Anwendung, wo Medien in geschlossenen Anlagen und Systemen,
Behältern,
Kesseln, Speichern oder Rohrleitungen der Thermik unterliegen und
Druckausgleich stattfinden muß.
Bekannte Anwendungen sind Druckluftanlagen, wasserführende Anlagen,
Kraftstoffsysteme und -behälter,
geschlossene Systeme in der Verkehrstechnik. Häufig sind Be- und Entlüftungsventile
für flüssige Stoffe
als Schwimmerventile mit Verschlußmechanismus ausgeprägt.
-
In
der mehr spezifischen Anwendung der Wann-Brauchwasser- und Heizungsanlage übernehmen
die Be- und Entlüftungsventile
im wesentlichen drei Funktionen/Betriebsarten
- – Standhalten
der Druckprüfung
bis ca. 10 bar
- – Helfen
beim Befüll-
und Entleerungsvorgang, ca. 3 bar
- – Sicherstellen
der Automatikentlüftung,
ca. 3 bar.
-
Die
Membrantechik ist noch eine junge Technologie, unterliegt aber wegen
nahezu unbegrenzter Einsatzmöglichkeiten
permanenter Erneuerung. Der Einsatz von Membranen findet statt in
unterschiedlichsten Disziplinen der Technik, wie Medizin/Dialyse, Getränkeindustrie/Filterung
und Alkoholentzug, Brauchwasser/Reinigung und Filtration, Verkehrstechnik/Hohlraumentlüftung, etc.
Membrane werden als semipermeable Folien hergestellt und ihr Einsatzzweck
wird durch verschiedene Produktparameter bestimmt; sie halten hohen
Flüssigkeitsdrücken stand,
sind aber durchlässig
für gasförmige Medien. Der
Membranwerkstoff ist aus Kunststoff, wie z.B. Polytetrafluorethylen
(PTFE) oder Polypropylen (PP), ist oleophobisch und/oder hydrophobisch,
in weiten Bereichen chemisch kompatibel, sterilisationsgeeignet,
nicht benetzbar bei kleinsten Oberflächenspannungen.
-
Im
folgenden wird der Stand der Technik bezogen auf Be- und Entlüftungsventile
der eingangs beschriebenen Art gewürdigt. Gemäß dem Stand der Technik sind,
je nach Anwendungsbezug, eine Vielzahl von Typen von Be- und Entlüftungsventilen
bekannt. Be- und Entlüftungen
für Hydraulik-Anlagen und
Brennstofftanks wurden im wesentlichen nicht berücksichtigt.
-
In
dem internationalen Patentexpose WO 2004/74745/deutsches Gebrauchsmuster
DE 203 02 828 wird ein
bekanntes mechanisches durch Drehung verschließbares Entlüftungsventil vorgestellt, welches
in der Öffnung
zum Heizkörper
einer Heizanlage hin eine einschraubbare, mit einem oben liegenden
Kanal versehene Sperre aufweist, die es gestattet, den Wasserspiegel
im Heizkörper
anzuheben und den möglichen
Luftraum verringert.
-
Es
handelt sich bei dem vorgestellten Entlüftungsventil um eine verbesserte
mechanische Anordnung.
-
Die
internationale Patentschrift WO 200/20239/europäische Schrift
EP 1 119 464 /deutsche Patentschrift
DE 198 45 745 beschreibt
ein Be- und Entlüftungsventil
für den
Innenraum eines Kraftfahrzeugs aus einem harten Kunststoffrahmen
und einer über
ein Filmscharnier verbundenen weicheren Abschlußklappe.
-
Der
Druckausgleich wird über
die über
das Filmscharnier bewegliche Klappe hergestellt.
-
Gemäß europäischer Patentschrift
EP 1 227 282 /deutsche Patentschrift
DE 601 06 558 wird ein senkrecht
zu montierendes Entlüftungsventil
mit Schwimmer für
Heizanlagen vorgestellt, welches die zusätzliche Eigenschaft der Drehbarkeit
des waagerecht liegenden Entlüftungskanals
aufweist. Der Schwimmer wirkt auf den Schaft eines Verschlusses mit
Dichtkopf, wobei im luftleeren Zustand der Einrichtung der Dichtkopf
eine Entleerungsöffnung schließt. Eine
gelöste
Kappe erlaubt den automatischen Ventilbetrieb.
-
Die ältere europäische Anmeldung
EP 961 061 beschreibt das
Automatik-Verhalten des Ventils.
-
Bei
den Anmeldungen handelt es sich um schwimmergeregelte mechanische
Entlüftungsventile
mit der zusätzlichen
Eigenschaft der Drehbarkeit der waagerecht liegenden Entlüftungsöffnung.
-
Die
europäische
Anmeldung
EP 1 473 495 /italienische
Anmeldung 200 30 847 offenbart ein automatisches Entlüftungsventil
mit einem horizontal gelagerten Schwimmerbalken und sowohl senkrechter
als waagerechter Entlüftung
für Hydro-,
Thermo- und/oder
Sanitärsysteme.
-
Die
mechanische Konstruktion ist sehr aufwendig und besteht aus sehr
vielen Teilen.
-
Die
europäische
Anmeldeschrift
EP 1 617 114 /deutsche
Anmeldung
DE 10 2004 34 453 sieht ein
mechanisches Ventil zum Entlüften
eines Heizkörpers
vor, welches durch Drücken
auf eine Drucktaste geöffnet
oder geschlossen werden kann und die Lage der Drucktaste den Zustand
anzeigt. Im ausgestellten Zustand ist der Entleerungshahn geöffnet.
-
Es
ist keine Regulierung der austretenden Luft- bzw. der Wassermenge
vorgesehen.
-
Die
europäische
Anmeldung
EP 1 601 914 /deutsches
Gebrauchsmuster
DE 203 3986 beschreibt
ein mechanisches Entlüftungsventil
für Heizkörper, wobei
der Entlüftungskanal
durch Drehen oder Drücken
des Ventilkörpers – auch gegen
eine Rückstellkraft – die Öffnung zwischen
Außenraum und
Heizkörperinnern
freigibt. Durch nicht dauerhafte Öffnung des Entlüftungskanals
sind Schwierigkeiten beim Befüllen
der Anlage zu erwarten; zum Befüllen der
Anlage ist der Haltekörper
oder der Ventilkörper zu
lösen.
-
Die
europäische
Anmeldung
EP 1 125 075 /englische
Anmeldung
GB 9 823 614 stellt
ein Entlüftungsventil
für eine
Luftbremse der Fahrzeugtechnik, Fluiddruckkreis, vor. Ein dauerelastisches speziell
geformtes Ventilelement sitzt in einem Ventilkörper und bildet einen Fluidkanal
von der Kammer über
die Öffnungen,
den Sitz und die Lüftungsöffnung und
der Fluidkanal einen Strömungsdrosselbereich aufweist,
so daß ein
ansteigender Druck in der Kammer den Teller zu der Lüftungsöffnung hin
verformt.
-
Das
Entlüftungsventil
ist konzipiert für
kompressorgesteuerte Luftdruckanlagen, um bei Überdruck zu verhindern, daß Ölnebel in
die Bremsanlage gelangt.
-
Eine ähnlich gelagerte
Anwendung – wie oben – ist durch
die europäische
Anmeldung
EP 1 078 834 /amerikanisches
Patent
US 379 874 gegeben.
Eine elastisch geformtes Ventilelement verschließt bei Druck den Ventilsitz;
der Austritt eines leitungsgebundenen Öl-/Luftgemischs soll gesteuert werden.
-
Auf
eine weitere derartige Anwendung wird in der europäischen Anmeldung
EP 989 328 /amerikanische
Anmeldungen
US 101 216 und
US 321 450 Bezug genommen.
-
Auch
die europäische
Anmeldung
EP 867 351 /englische
Anmeldung
GB 9 706 227 hat
eine Entlüftungsventil
für eine
Luftdruckbremse der Verkehrstechnik zum Inhalt.
-
Die
europäische
Patentschrift
EP 1 041 324 /englisches
Patent
GB 9 907 250 und
GB 9 917 914 beschreibt
ein schwimmergesteuertes Entlüftungsventil,
welches in Koexistenz mit einem Thermostatventil in flüssigkeitsgeführten Anlagen
arbeitet. Unterhalb einer vorgegebenen Betriebstemperatur öffnet das
Ventil zum Entlüften,
oberhalb einer vorgegebenen Temperatur schließt das Ventil und verdrängt das
Schwimmerventil.
-
Die
automatische Entlüftungsvorrichtung
ist sehr aufwendig gestaltet.
-
Die
europäische
Anmeldung
EP 1 030 088 /englische
Anmeldungen
GB 9 903 682 und
GB 9 917 436 offenbart einen
Ventilkörper
mit Austrittsöffnung
für Heizungsanlagen,
die durch eine Ventilschraube verschlossen ist bzw. durch Drehen
geöffnet
werden kann. Wird die Schraube ganz heraus gedreht, verhindert ein
O-Ring am Fuß der
Ventilschraube den Austritt von Heizungsflüssigkeit. Die Erfindung betrifft
keine automatische Entlüftung.
-
Die
europäische
Anmeldung
EP 916 880 /deutsches
Patent
DE 197 46 106 stellt
ein in beide Richtungen wirkendes Ventil zur Be- und Entlüftung von
Behältern
vor, dessen dauerelastischer Ventilkörper zwischen zwei mit Schraubverschlüssen versehe nen
zylindrischen Körpern – das Ventil
bildend – eingebettet
ist. Das Ventil ist von außen
durch konstruktive Maßnahmen
und seitens des Behälterinnerns
durch eine Textilwandung vor – durch
den Druckausgleich – eindringender
Feuchtigkeit geschützt.
-
Das
Ventil ist für
den Behälterbau
entworfen und gestaltet sich sehr aufwendig.
-
In
der europäischen
Anmeldung
EP 840 865 wird
ein Entlüftungsventil
für Hydraulikanlagen
vorgestellt, bestehend aus einem, einen Auslaßkanal steuernden Magnetventil,
welches wiederum über
einen optischen Sensor gefahren wird, der vermögend ist, zwischen Gas und
Flüssigkeit
zu unterscheiden und demgemäß den Auslaßkanal zu öffnen oder
zu schließen.
-
In
dieser Offenbarung wird im wesentlichen das Verfahren vorgestellt.
-
Anmeldung
EP 378 947 /deutsche Schrift
DE 689 03 939 beschreibt
ein Entlüftungsventil
für die Hydraulikanlage
eines Bremskreises eines Kraftfahrzeugs.
-
Die
europäische
Anmeldung
EP 1 205 700 /deutsche
Anmeldung 601 01 835 offenbart ein schwimmerbetätigtes Entlüftungsventil für den Füllstand
von Kraftfahrzeugkraftstofftanks.
-
Die
europäische
Anmeldung
EP 823 577 /amerikanisches
Patent
US 684 978 /japanisches Patent
JP 880 19 297 beschäftigt sich
mit einem Entlüftungsventil
bestehend aus einem mehrteiligen Gehäuse für die Benzintank-Entlüftung in
der Verkehrstechnik.
-
Die
Patentschrift
EP 441 831 /schwedische Schrift
SE 880 39 83 hat eine Benzintank-Entlüftung mit
Schwimmer und Kugelventil zum Inhalt.
-
Auch
die Patentschrift
DE 197 07
841 hat ein Entlüftungsventil
für Kraftstoffbehälter von
Kraftfahrzeugen zum Inhalt.
-
Eine
Dichtungsanordnung zur Verwendung bei und in Kombination mit einem
Regel- und Entlüftungsventil
für Dampf
und Brennöl
und einen Ventilsitz dafür
zeigt die europäische
Anmeldung
EP 750 163 /amerikanische
Anmeldung
US 489 524 .
Verwendung findet die Anordnung in der industriellen Ölbrennertechnik
oder bei großen
Zündbrennern.
-
Die
europäische
Anmeldung
EP 683 878 /deutsche
Schrift
DE 430 37 99 stellt
ein schweres Entlüftungsventil
für Hydraulikanlagen
vor mit einem in einem Ventilgehäuse
bewegbaren Schwimmer mit Hebeltrieb und Ventilteller zum Öffnen und Schließen einer
Auslaßöffnung.
Solche automatisch arbeitende Entlüftungsventile werden für das Entfernen
von Luft aus fluidbetriebenen Anlagen eingesetzt oder um beim Anfahren
der Anlage Luft entweichen zu lassen.
-
Entlüftungsventile,
wie sie beispielsweise in Heizungsanlagen Verwendung finden, sind
meist für Betriebsdrücke bis
7 bar ausgelegt, was in den meisten Fällen für den Einsatz in Hydraulikanlagen
zu wenig ist.
-
Mit
der europäischen
Patentanmeldung
EP 515 215 /englischen
Anmeldung
GB 91 11 327 /deutschen
Anmeldung 692 03 156 wird ein selbsttätiges Entlüftungsventil vorgestellt, welches
- – Gas
aus einem unter Druck stehenden Flüssigkeitsbehälter oder
- – Flüssigkeit
aus einem unter Druck stehenden Gasbehälter entläßt.
-
In
einem Gehäuse
mit zwei Kammern, von der eine Verbindung zum Behälter und
die andere zum Außenraum
hat, bewegt sich ein selbstdichtender oberstromig vorgespannter
Kolben, der in sich eine Bohrung trägt, die beide Kammern miteinander verbindet.
Das dem Behälter
entweichende Medium drückt
auf den Kolben, füllt
die untere Kammer und entweicht über
die Verbindung und die obere Kammer nach Außen. Verbindung, Feder und
Auslaßöffnung bestimmen
den Verschlußdruck
des Ventils.
-
Die
europäische
Schrift
EP 286 391 /amerikanische
Schriften
US 150 307 und
34 711 sind Vorläufer
der obigen Anmeldung und weisen prinzipielle Gemeinsamkeiten auf.
-
Das
Entlüftungsventil
weist keine Einstellmöglichkeiten
auf.
-
Die
europäische
Patentschrift
EP 485 688 /deutsches
Patent
DE 403 66 51 offenbart
ein Be- und Entlüftungsventil,
bestehend aus Ventilstößel mit Dichtung
als Schwimmer sowie ein federnd gelagerte Reinigungsnadel in der
Lüftungsöffnung,
die sich je nach Druckverhältnissen
von Flüssigkeit
und Gas bewegt und die Öffnungsseitenwände von
Schmutz befreit.
-
Eine
Einstellbarkeit des Systems ist nicht gegeben.
-
Gemäß des europäischen Patents
EP 232 713 /der schweizerischen
Anmeldung CH 60/86 wird ein Entlüftungsautomat
für flüssigkeitsgefüllte Systeme
vorgestellt, der – in
beliebiger Lage einbaubar – einen
stufenförmig
ausgebildeten federnd gelagerten Kolben als Schließorgan eines
Entlüftungskanals
besitzt. Angesammelte entweicht durch den zwischen Kolben und Bohrungswandung
entsprechend der Viskosität
der Flüssigkeit
dimensionierten Spalt durch die Entlüftungsöffnungen. Sobald die Flüssigkeitssäule den
Kolben erreicht, baut sich infolge des Staus am Spalt ein Druck
auf, der den Kolben mittels eines O-Rings dicht schließen läßt.
-
Das
zweite Ausführungsbeispiel
betrifft ein handbetätigtes
Entlüftungsventil.
Die beliebige Einbaulage wird erst durch die zusätzliche Federkraft möglich, die
auch die Schließzeit
beeinflußt.
-
Die
europäische
Anmeldung
EP 153 999 /deutsche
Patentanmeldung
DE 334 66 14 offenbart
ein Entlüftungsventil
insbesondere zum Entlüften
von Heizsystemen vorzugsweise von Heizkörpern. Ein Entlüftungsventil
mit einer eine innere Entlüftungsöffnung verschließenden Entlüftungsschraube
und einer Kammer mit einer insbesondere durch Verdrehen in ihrer
Position veränderbaren äußeren Entlüftungsöffnung ist
an einem Ventil- oder Stopfengehäuse
angeordnet. Das Ventil weist keine überstehenden Teile aus.
-
Das
Entlüftungsventil
ist ein handbetätigtes Ventil.
-
Das
deutsche Gebrauchsmuster
DE 192
40 69 beschreibt einen Kleinst-Entlüftungsautomat für Warmwasser-Anlagen
und Heizungen. Der Entlüftungsautomat
besteht aus einem zur Flüssigkeit
hin durchbohrten, mit hygroskopischen Quellscheiben gefüllten Becher,
dessen oberer Rand zum Außenraum
ebenfalls kleine Bohrungen aufweist. Der Becher ist mit einer mittig
verschraubten Dichtscheibe verschlossen. Dem System entweichende
Luft und nachströmendes
Wasser müssen
alle Fiber scheiben axial durchfließen; die Fiberscheiben quellen
nach Wasserbenetzung unverzüglich
auf.
-
Die
aufquellenden Fiberscheiben verhindern nicht den Austritt einzelner
Wassertropfen.
-
Ein
früheres
Gebrauchsmuster
DE 187 10 43 offenbart
einen Entlüftungsautomat
für Rohrleitungen und
Heizungsanlagen, bei dem ebenfalls Dichtscheiben in einem als Becher
mit Außengewinde
ausgeführten
Stopfen zum Einsatz kommen. Es werden 6 Ausführungsformen dargestellt, die
sich im Wirkprinzip jedoch nicht unterscheiden.
-
Die
späteren österreichischen
Anmeldungen
AT 309 740 ,
AT 309 738 /schweizerische
Anmeldung
CH 533 270 und
AT 295 092 /schweizerische
Anmeldung
CH 479 012 arbeiten
ebenfalls auf dem Prinzip "Quellring/-scheiben-Dichtung", wobei bei den vier letztgenannten
ein zusätzliches
federunterstütztes Kugelventil
nach Verschluß desselben
eine Auswechselung der Quellscheiben während des laufenden Betriebs
erlaubt.
-
Das
deutsche Gebrauchsmuster
DE
20 2005 001 931 beschreibt ein Be- und Entlüftungsventil – auch als
Druckausgleichselement (DAE) bekannt – für Getriebegehäuse von
Kraftfahrzeugen. Das Be- und Entlüftungsventil besteht im wesentlichen
aus einem in eine Gehäusebohrung
eines dichten Gehäuses
preßpassend
eingebrachtem Trägerteil
aus Hochleistungskunststoff, in dessen zylindrische durchmesserkleinere
Ausnehmung eine kreisförmige Membranscheibe
zentriert eingebracht und dann durch die zylindrische durchmessergrößere Ausnehmung
des Deckelteils zu einer topfförmigen
Kontur ausgeformt wird. Durch entsprechende Durchbrüche in Träger und
Deckel ergibt sich ein labyrinthartiger Strömungsverlauf für Gas und
Flüssigkeit,
wobei für den
Innen- und den Außenraum
zusätzliche
Flüssigkeitsabweiser,
wie Tropfkanten und Ringnut, vorgesehen sind.
-
Getriebegehäuse von
Kraftfahrzeugen stellen hohe Anforderungen aus Umweltsicht; die
Druckverhältnisse
sind atmosphärischer
Natur.
-
Eine
Paket von Gebrauchsmusterschriften
DE
299 18 722 ,
DE 299
13 728 ,
DE 299 05 743 ,
DE 299 03 669 und
DE 202 00 986 stellt ein
Be- und Entlüftungsventil
nach dem aerokinetischen Prinzip mit zentrischem Schwimmkörper und
einer im oberen Bereich vertikal angeordneten Ventilgarnitur vor,
das vorrangig an Hochpunkten flüssigkeitsführender
Leitungen angeordnet wird.
-
Der
mechanische und meßtechnische
Aufwand des Ventils lassen die Anordnung nicht wirtschaftlich erscheinen.
-
Das
Gebrauchsmuster
DE 299 00 221 stellt eine
Entlüftungsvorrichtung
mit einem Entlüftungs- und
Entleerungsventil – insbesondere
für Heizkörper – vor, welches
ein aus einem Schraubstutzen bestehendes Gehäuse mit einer darin verstellbaren
Ventilspindel als Entlüftungs-
oder Entleerungsschraube besitzt, und sich durch besonders rationelle
Fertigung auszeichnet.
-
Das
Entlüftungs-
und Entleerungsventil wird händisch
betrieben.
-
Das
Gebrauchsmuster
DE 298 02 955 stellt ein
spezielles manuell handhabbares Entlüftungsventil für Anlagenteile
in Warmwasserheizungen vor mit zwischen 10° bis 80° von der Senkrechten geneigter
Entlüftungsspindel
mit Tropfnase. Gebrauchsmuster
DE
297 15 018 beansprucht ein universell einsetzbares händisch zu
betreibendes Entlüftungsventil
für den
horizontalen und vertikalen Einsatz. Gebrauchsmuster
DE 200 05 569 stellt eine besondere
Formgebung für
ein manuelles Entlüftungsventil
vor.
-
Gebrauchsmuster
DE 297 09 192 offenbart ein
manuelles Entlüftungsventil
für ein
Wandheizgerät
o.dgl. mit Trichter und Wasserauffanggefäß.
-
Das
deutsche Gebrauchsmuster
DE
202 18 676 stellt ein Entlüftungsventil für Heizkörper oder Heizanlagen
mit einer axial verstellbaren Entlüftungsschraube mit einem mehrkantförmigen Kopf vor,
welches eine Abdeckkappe besitzt, die abnehmbar und so ausgeformt
ist, daß mit
ihr der Mehrkant-Kopf der Entlüftungsschraube
bedient werden kann.
-
Die
deutsche Offenlegung
DE 197
35 812 beschreibt ein Heizkörper-Entlüftungsventil für beengte
Zugangsbereiche und dadurch schlechte Handhabbarkeit derart, daß das halbautomatische Ventil
eine ferromagnetische Kupplung besitzt, die entgegen einer mechanischen
Federwirkung aber mit der Strömungsrichtung
eine über
einen Permanentmagneten veranlaßte
Ventilöffnung
bewirkt.
-
Die
Offenlegungsschrift
DE 196 13
480 beschreibt ein Be- und Entlüftungsventil für Behälter – insbesondere
Zentralheizungssysteme – Räumen oder
Anordnungen, deren Innendruck über
dem Umgebungsdruck liegt, mit einer in der Be- bzw. Entlüftungsrichtung
für das
zu entlüftende
Medium durchlässigen,
abgedichtet eingespannten Membran. Die flache kreisförmige Membran
ist in einem Halte-/Dichtring am Ventilboden eingespannt; darüber befindet
sich eine Notverschlußeinrichtung
bestehend aus Notverschlußstopfen
mit seitlicher O-Ringdichtung, auf den eine Rückhaltefeder wirkt.
-
Eine
Lösung
für die
Prüfdruck-
und die Befüll-Situation
ist nicht gegeben.
-
In
dem Gebrauchsmuster
DE 90 04
375 wird ein manuelles Entlüftungsventil für Warmwasserheizungen – insbesondere
Plattenheizkörper – mit einem
durch einen Schlüssel
verstellbaren Ventilkörper gezeigt,
wobei der Ventilkörper über eine
Hülse/Adapter
im Heizkörper
verschraubt ist.
-
Gemäß der Gebrauchsmusteranmeldung
DE 84 13 483 wird ein Entlüftungsventil
für Heizungssysteme
vorgestellt, welches die Funktionen Entlüften während des Befüllens/der
Inbetriebnahme und während
des Betriebs dadurch erfüllt,
daß ein Schwimmerbalken
je ein Ventil mit großem Öffnungsdurchmesser
für die
Inbetriebnahme und kleinem Durchmesser für den Normalbetrieb besitzt.
-
Alle
vorgestellten Veröffentlichungen
eignen sich nur bedingt oder gar nicht als einfaches Be- und Entlüftungsventil
mit Membran für
die vorgesehene Applikation.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Be-
und Entlüftungsventil zum
Gas-/Flüssigkeitsausgleich
von Druck-/Temperaturunterschieden zwischen dem Innenraum einer Anlage – insbesondere
einer Heizungsanlage – und einem
Außenbereich
zu schaffen, das vielseitig einsetzbar ist, konstruktiv frei gestaltbar,
fertigungstechnisch möglichst
einfach herstellbar ist und eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Be- und Entlüftungsventil
der eingangs genannten Art mit den in Anspruch 1 gegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen zeigen die Figuren und nehmen die Unteransprüche Bezug.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird daher ein Be- und Entlüftungsventil einfacher Bauart
mit semipermeabler Membran vorgeschlagen, welches die Funktionen/Betriebsarten
Druckprüfen,
Befüllen und
Entleeren und Automatikentlüften
erfüllt.
Das Ventil besteht im wesentlichen aus einer zylinderförmigen Anordnung
und kommt ohne bewegliche Teile aus. Das Membranelement stellt das
Bindeglied zwischen dem flüssigkeitsgefüllten Innenraum – der Heizungsanlage – und dem
Außenraum
dar, wobei sich im Innenraum aufgrund wechselnder Temperaturen und/oder
Drücke
Gase bilden können,
die die Wirkungsweise und den Betrieb der Anlage negativ beeinflussen.
Semipermeable Membranen halten je nach Aufbau Flüssigkeiten zurück – oder sind
für diese
undurchlässig – und lassen
gasförmige
Medien entweichen.
-
Die
geometrischen Bauformen von Membranen – eben oder räumlich – können vielfältig sein.
Die Druckprüfung
setzt stabile mechanische Verhältnisse voraus;
daher wird vorgeschlagen, das Be- und Entlüftungsventil mit einer Rohrmembran
auszustatten. Diese Membran hat die Bauform eines Hohlzylinders, der
um der Stabilität
willen, zusätzlich
mit einer porösen
Beschichtung oder Befüllung
ausrüstet
werden kann. Gasförmiges
Medium wird also durch die Seitenwandung der Rohrmembran – ggfs.
auch durch poröse
Beschichtungen – geführt und über den – ggfs.
auch gefüllten – Innenzylinder
in den Außenraum
geleitet.
-
Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen – neben der Vermeidung von
Ansammlungen gasförmiger
Medien in flüssigkeitsbeinhaltenden
Behältnissen – in der
Einfachheit der Konstruktion, in den minimalen räumlichen und gewichtsmäßigen Abmessungen
und in der Handhabbarkeit der Montage und der Installation des Bauteils,
einschließlich
Wartung.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstands sind in den Figuren dargestellt und werden
im folgenden näher
erläutert;
dabei werden weitere erfindungsgemäße Merkmale offenbart. Es zeigen
-
1 Be-
und Entlüftungsventil
in Drauf-, Seiten- und perspektivischer Ansicht
-
2 Be-
und Entlüftungsventil
mit Rohrmembran, zerlegt, in Seiten- und perspektivischer Ansicht
-
3 Be-
und Entlüftungsventil
mit Rohrmembran, teilgeschnitten, in Seiten- und perspektivischer
Ansicht
-
4 Be-
und Entlüftungsventil
mit Membran, zerlegt, in Seiten- und perspektivischer Ansicht
-
5 Be-
und Entlüftungsventil
mit Membran, teilgeschnitten, in Seiten- und perspektivischer Ansicht.
-
Gleiche
und gleichwirkende Bestandteile der Ausführungsbeispiele sind in den
Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die
Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung
wird fortgesetzt anhand der Erläuterungen
der Figuren.
-
Wie
aus 1 ersichtlich, besteht das Be- und Entlüftungsventil
aus im wesentlichen aus drei Teilen, dem Oberteil 1, dem
Mittelteil 2 und dem Unterteil 3.
-
2 zeigt
das Be- und Entlüftungsventil
mit Rohrmembran, zerlegt, in Seiten- und perspektivischer Ansicht.
-
Das
Oberteil bildet eine mit Durchbrüchen und
Außengewinde
versehene Schraubkappe 11, die auch die Verbindung zum
Außenraum
herstellt. Aufnahmen 12 ermöglichen eine Positionierung
für eine Membranhalterung.
-
Das
Mittelteil setzt sich aus Lochscheibe 21, Rohrmembran 22 und
Aufnahmering 23 zusammen; die Teile können auch als Baugruppe vorkonfektioniert
sein. Die Baugruppe kann auch zum Unterteil hin mit einem Dichtring 24 abgeschlossen
werden.
-
Das
Unterteil, Anschlußstopfen 31,
bildet mit seinem Außengewinde
den Anschluß zum
Behältnis, z.B.
einem Heizkörper,
hat ein Innengewinde zur Aufnahme des Oberteils und eine Innenaufnahme
für die Membranbaugruppe 2.
Die Membranbaugruppe muß in
dem Unterteil dichtend gefügt
sein und wird mittels der Schraubkappe verpreßt. Das Unterteil ist weiterhin
Träger
eines O-Rings 33 zwecks Abdichtung zum Behältnis hin.
Der Anschlußstopfen
ist mit einem Sechskant versehen, alternativ ist auch ein an zwei Seiten
abgeflachter Zylinder zur Aufnahme des Schraubschlüssels oder
eine optisch ansprechendere Rändelung
möglich.
-
Der
Weg entweichender Gase – in
der Betriebsart Automatikentlüften – aus dem
Behältnis
gestaltet sich wie folgt: Behältnis
- Unterteil, innen - Aufnahmering - Rohrmembran, innen - Rohrmembran, außen - Lochscheibe,
unten - Lochscheibe, oben - Schraubkappe, Durchbrüche.
-
Gemäß des zu
erwartenden Durchflusses sind die betreffenden Teile zu dimensionieren.
Die Membranbaugruppe ist weiterhin so zu gestalten, daß sie der
vorgegebenen Druckprüfung
der Anlage standhält.
-
In
der Betriebsart Befüllen
und Entleeren wird der Anschlußstopfen
soweit aus der Verschraubung des Behältnisses, z.B. des Heizkörpers, gelöst, bis
die im Außengewinde
sichtbare Bohrung 32 als Schnellbe- und -entlüftung wirkt.
-
In 3,
Be- und Entlüftungsventil
mit Rohrmembran, teilgeschnitten, in Seitenansicht, läßt den Zusammenbau
der Einzelteile und Baugruppen deutlich werden. In der perspektivischen
Darstellung wird der Sitz der Membranbaugruppe hervorgehoben. Außerdem läßt sich
hier sehr gut der Verlauf der Strömungslinien ausmachen.
-
Wenn
die Druckverhältnisse
es zulassen, kann die Rohrmembran, wie 4, Be- und Entlüftungsventil
mit Membran, zerlegt, zeigt, durch eine Membranscheibe 25 ersetzt
werden. Diese ist jedoch an den lokalen Verhältnissen auszurichten, d.h.
auf Grund der Druckprüfung
ist die Membranscheibe in Sandwich-Bauweise und/oder als -Baugruppe
zu realisieren. Die Membranscheibe erhält unterstützende Trag- und Führungsteile 26.
Weiterhin ist es ebenfalls möglich,
die Membranscheibe zwecks Festigung mit einer weiteren hydrophoben
porösen
Schicht zu umspritzen, wie z.B. hydrophobes poröses Polystyrol.
-
Wie
oben dargestellt, enthält
die Schraubkappe 11 Aufnahmen 12 für die mögliche Aufnahme von
Führungsstiften 13 mit
einem Federring 14 für das
Membran-Sandwich; dabei wird dasselbe oberhalb des Federrings positioniert.
Neben der Führung und
Positionierung des Membran-Sandwich, bringt diese Anordnung Vorteile
bei Wechseleinsätzen
des Membran-Sandwich bei Wartungsaufgaben.
-
5 zeigt
das Be- und Entlüftungsventil
mit Membran, teilgeschnitten, in Seiten- und perspektivischer Ansicht. Diese
Darstellungen lassen den Aufbau und die Wirkungsweise des Ventils
deutlich werden. Auch wird in der Perspektive die Einzelheit Membran-Sandwich,
Positionierung und Führung derselben,
gut sichtbar. Der Verlauf des Strömungsfeldes kann gut nachvollzogen
werden.
-
Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Be-
und Entlüftungsventil
sich an den Normreihen derartiger Bauelemente orientiert. Das vorgesehene
metrische Norm-Gewinde kann aus Gründen der Verwendung als Ersatz-/Ergänzungsbauteil
auch ein nichtmetrisches Gewinde sein.
-
Eine
weitere Ausprägungsform
der erfinderischen Neuheit ist dadurch gegeben, daß die Schraubkappe
zur Rastkappe wird, in dem das Schraubgewinde durch Rastnasen ersetzt
wird – mit entsprechenden
Vorkehrungen im Unterteil – und
die Dichtung über
einen weiteren Dichtring erfolgt.
-
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung, weist das semipermeable Membranventil unterschiedliche
Porosität/Durchgangszahlen
auf und ist damit für
unterschiedliche Stoffe wirksam.
-
Eine
weitere vorteilhafte Ausprägung
der Erfindung ist dadurch gegeben, daß das Be- und Entlüftungsventil
hinsichtlich seiner Montage keiner Lageeinbauvorschrift unterliegt.
-
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Be- und Entlüftungsventil
mit Membran kostengünstig
in Serie hergestellt werden; Einzelteile oder Baugruppen des Ventils
sind innerhalb der Typisierung wiederverwendungsfähig.
-
Eine
Außenummantelung
und/oder eine Innenfüllung
der Rohr-/Membran mit einem hydrophoben porösen Material, wie z.B. Polystyrol,
erhöht
die Druckfestigkeit der Membran und verhindert Feuchtigkeitsansammlungen.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die
zahlreichen Möglichkeiten
und Vorteile der Ausgestaltung der Erfindung spiegeln sich in der
Anzahl der Schutzrechtsansprüche
wider.
-
- 1
- Oberteil
Be- und Entlüftungsventil
- 11
- Schraubkappe
- 12
- Aufnahme
- 13
- Führungsstift
- 14
- Federring
- 2
- Mittelteil/Membranbaugruppe
Be- und Entlüftungsventil
- 21
- Lochscheibe
- 22
- Rohrmembran
- 23
- Aufnahmering
- 24
- Dichtring
(nicht dargestellt)
- 25
- Membranscheibe
- 26
- Trag-
und Führungsteil
- 3
- Unterteil
Be- und Entlüftungsventil
- 31
- Anschlußstopfen
- 32
- Bohrung
- 33
- O-Ring