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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Abfuhr eines flüssigen Mediums
aus einem gegenüber
einer Umgebung druckgedämpften
Raum in die Umgebung.
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Ein
druckgedämpfter
Raum ist dabei als ein vollständig,
zumindest aber im Wesentlichen gegenüber der Umgebung abgeschlossener
Raum zu verstehen, der aber auch verschließbare Öffnungen aufweisen kann, wie
beispielsweise Türen
und Fenster in einem Zugwaggon. Druckdämpfung wird im Zusammenhang
der vorliegenden Anmeldung so verstanden, dass zumindest kurzzeitig
eine Druckdifferenz zwischen dem druckgedämpften Raum und einer Umgebung
auftreten kann.
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Bei
Vorrichtungen der vorbezeichneten Art kommt es häufig im Bereich von Flüssigkeitsabführleitungen
zu Problemen bei Druckdifferenzen zwischen dem druckgedämpften Raum
und der Umgebung. Wenn es sich bei dem druckgedämpften Raum beispielsweise
um einen Hochgeschwindigkeitszugwaggon handelt, treten typischerweise
bei Tunneleinfahrten oder bei Zugbegegnungen kurzzeitige Druckdifferenzen
auf. Hierdurch kann es beispielsweise bei einem Gas-Überdruck in der Umgebung gegenüber dem
druckgedämpften
Raum zu einem Rückspülen des
abzuführenden
flüssigen
Mediums in den druckgedämpften
Raum oder zu einer Absaugwirkung bei einem Gas-Überdruck im druckgedämpften Raum gegenüber der
Umgebung kommen.
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Um
dies zu vermeiden, ist es bekannt, ein Siphon mit einer Höhe einzusetzen,
die einer der Druckdifferenz entsprechenden Wassersäule entspricht.
Im oben genannten Beispiel von Tunneleinfahrten und Begegnungen
von Zügen
kann diese Druckdifferenz beispielsweise bis zu etwa ±9 kPa
betragen, was einer Wassersäule
von 900 mm entspricht. Für
ein entsprechend dimensioniertes Siphon mit einer Einbauhöhe von 900
mm steht jedoch häufig
nicht ausreichend Bauraum zur Verfügung. Insbesondere bei einer
Anwendung in Zugwaggons sind solche Einbaumaße nur schwer realisierbar.
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Ein
weiteres Problem besteht darin, dass sich am Tiefpunkt des Siphons
Verunreinigungen ansammeln können
und es zu Verstopfungen kommen kann. Diese Gefahr besteht insbesondere,
wenn beispielsweise Essensreste über
die Vorrichtung entsorgt werden.
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Ein
weiteres Problem ist, dass ein solches System nicht entleerbar ist.
Beispielsweise ist im Leitungssystem eines Zugs befindliches Wasser
zu entleeren, wenn der Waggon temporär außer Betrieb genommen wird.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen oder mehrere
der vorgenannten Nachteile zu vermindern oder zu beseitigen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Ventilanordnung für
die Abfuhr eines flüssigen
Mediums aus einem gegenüber
einer Umgebung druckgedämpften
Raum in die Umgebung, umfassend eine Einlassöffnung, die in Einbaulage mit dem
druckgedämpften
Raum in Gasdruckverbindung steht, eine in Einbaulage in Schwerkraftrichtung
unterhalb der Einlassöffnung
liegende Auslassöffnung, die
in Einbaulage mit der Umgebung in Gasdruckverbindung steht, einen
Verbindungskanal, der die Einlassöffnung mit der Auslassöffnung verbin det,
ein Rückflussverhinderungsventil,
welches ausgebildet ist, um das flüssige Medium unter Schwerkrafteinfluss
von der Einlass- zur Auslassöffnung
durchzulassen und bei Überschreitung
eines vorbestimmten, in der Umgebung herrschenden Gas-Überdrucks
gegenüber
dem druckgedämpften
Raum zu schließen, ein
Durchflussverhinderungsventil, welches ausgebildet ist, um das flüssige Medium
unter Schwerkrafteinfluss von der Einlass- zur Auslassöffnung durchzulassen
und bei Überschreitung
eines vorbestimmten, im druckgedämpften
Raum herrschendem Gas-Überdrucks
gegenüber
der Umgebung zu schließen.
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Die
erfindungsgemäße Ventilanordnung zeichnet
sich u. a. dadurch aus, dass der Durchfluss des flüssigen Mediums
durch den Verbindungskanal in beide Richtungen in Abhängigkeit
von den Druckverhältnissen
im druckgedämpften
Raum und in der Umgebung freigegeben oder gesperrt wird.
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Die
Umgebung bezeichnet den außerhalb des
druckgedämpften
Raums liegenden Bereich. Dabei kann es sich auch um abgetrennte
Räume in
dieser Umgebung handeln, wie beispielsweise einen Abwassersammelbehälter.
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Die
Abfuhr des flüssigen
Mediums durch die Ventilanordnung erfolgt durch Schwerkraft, d.
h., dass in Einbaulage der Ventilanordnung das abzuführende flüssige Medium
die Ventilanordnung von einem oberen druckgedämpften Raum nach unten in die
Umgebung durchfließt.
Die folgenden Angaben zur Lage von Elementen der Ventilanordnung
beziehen sich daher auf die Einbaulage einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung,
bei der die Schwerkraftrichtung nach unten weist.
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In
dieser Einbaulage weist die erfindungsgemäße Ventilanordnung einen Verbindungskanal
auf, der eine obere Einlassöffnung
mit einer unteren Auslassöffnung
verbindet. Die Einlassöffnung
mündet dabei
in den druckgedämpften
Raum und die Auslassöffnung
in die Umgebung oder beispielsweise einen in der Umgebung angeordneten
Abwassersammelbehälter.
Der Verbindungskanal kann eine gewöhnliche Rohrleitung aus verschiedenen
Materialien mit beispielsweise einem kreisförmigen Querschnitt sein.
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Die
Einlassöffnung
kann beispielsweise der Ablauf eines Handwasch- oder Spülbeckens
sein, aus dem anfallendes Grauwasser entsorgt werden soll. Von einem solchen
Becken aus verläuft
der Verbindungskanal vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht nach
unten. Der Verbindungskanal kann jedoch auch schräg verlaufen,
solange eine schwerkraftgetriebene Abfuhr des flüssigen Mediums möglich ist.
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Wenn
in der Umgebung ein höherer
Gasdruck herrscht als in dem druckgedämpften Raum, kann dies dazu
führen,
dass Medium entgegen der Schwerkraftrichtung in die Ventilanordnung
gelangt. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung
weist ein Rückflussverhinderungsventil
auf, mit dem ein Zurückfließen des
Mediums entgegen der Schwerkraftrichtung von der Auslass- zur Einlassöffnung in einem
solchen Fall verhindert werden kann.
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Wenn
der Gasdruck in der Umgebung gleich oder kleiner ist als der Gasdruck
in dem druckgedämpften
Raum, kann das flüssige
Medium unter Schwerkrafteinfluss das Rückflussverhinderungsventil
von oben nach unten passieren.
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Das
Rückflussverhinderungsventil
kann als ein in der Fluidtechnik übliches Wegeventil ausgebildet
sein, das den Durchgang des Mediums in der Strömungsrichtung von der Auslass-
zur Einlassöffnung
selbsttätig
sperrt. Solche Ventile werden auch als Rückschlagventile bezeichnet.
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Weiterhin
weist die erfindungsgemäße Ventilanordnung
ein Durchflussverhinderungsventil auf, das den Fluss des Mediums
in Strömungsrichtung von
der Einlass- zur Auslassöffnung
verhindern kann.
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Wenn
der Gasdruck im druckgedämpften Raum
gleich dem in der Umgebung herrschenden Gasdruck ist, kann das flüssige Medium
den Verbindungskanal sowohl in Richtung von der Einlass- zur Auslassöffnung als
auch umgekehrt durchströmen. Wenn
der Gasdruck im druckgedämpften
Raum jedoch größer ist
als der in der Umgebung herrschende Gasdruck, kann das Durchflussverhinderungsventil den
Verbindungskanal zumindest kurzzeitig sperren, so dass das flüssige Medium
den Verbindungskanal nicht passieren kann.
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Die
erfindungsgemäße Ventilanordnung kann
damit Durchfluss des flüssigen
Mediums durch die Ventilanordnung sowohl dann sperren, wenn der Gasdruck
in der Umgebung höher
ist als in dem druckgedämpften
Raum als auch dann, wenn der in der Umgebung herrschende Gasdruck
geringer ist als in dem druckge dämpften
Raum. Vorzugsweise schließt
bei einem in der Umgebung herrschenden Gasüberdruck gegenüber dem
druckgedämpften Raum
das Rückflussverhinderungsventil
und bei einem im druckgedämpften
Raum herrschenden Gasüberdruck
gegenüber
der Umgebung das Durchflussverhinderungsventil. Bei im Wesentlichen
gleichen Druckverhältnissen
im druckgedämpften
Raum wie auch in der Umgebung ist der Durchfluss gewährleistet.
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Die
erfindungsgemäße Ventilanordnung
vermeidet daher die bei Druckdifferenzen auftretenden Probleme über eine Über- und
Unterdrucksperre. Sobald die Druckdifferenzen ausgeglichen sind,
ermöglicht
die erfindungsgemäße Ventilanordnung
wieder den Durchfluss des flüssigen
Mediums durch den Verbindungskanal von der Einlassöffnung zur
Auslassöffnung.
Damit ist auch sichergestellt, dass die Anordnung bei ausgeglichenen
Druckverhältnissen von
druckgedämpftem
Raum und Umgebung selbstentleerend ist.
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Die
erfindungsgemäße Ventilanordnung
hat weiterhin den Vorteil, dass sie nur eine geringe Bauhöhe und einen
geringen Bauraumbedarf aufweist, da beispielsweise keine den auftretenden
Druckdifferenzen entsprechende Wassersäule bereitgestellt werden muss.
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Dadurch,
dass die medienleitenden Kanäle sowohl
des Rückflussverhinderungsventils
als auch des Durchflussverhinderungsventils vorzugsweise aus elastischen
Materialien hergestellt sind, können auch
insbesondere die Schmutz- und Fremdkörperableitenden Eigenschaften
der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
verbessert werden.
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Die
erfindungsgemäße Ventilanordnung weist
weiterhin den Vorteil auf, dass sie kostengünstig hergestellt und montiert
werden kann. Auch bestehende Vorrichtungen für die Abfuhr eines flüssigen Mediums
aus einem gegenüber
einer Umgebung druckgedämpften
Raum in die Umgebung können mit
einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
einfach und kostengünstig
nachgerüstet
werden.
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Die
Erfindung wird bevorzugt dadurch fortgebildet, dass das Durchflussverhinderungsventil
in Einbaulage in Schwerkraftrichtung unterhalb des Rückflussverhinderungsventils
angeordnet ist.
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Diese
Fortbildungsform hat den Vorteil, dass das Rückflussverhinderungsventil
nahe der Einlassöffnung
angeordnet sein kann, so dass ein Rückfluss auch von sich in dem
Verbindungskanal befindlichen Medium im Wesentlichen verhindert
werden kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Ventilanordnung
beispielsweise zur Abfuhr von Grauwasser aus einem Handwasch- oder
Spülbecken
verwendet wird. Wenn das Rückflussverhinderungsventil
oberhalb des Durchflussverhinderungsventils angeordnet ist wird
verhindert, dass in der Ventilanordnung befindliches Grauwasser
nach oben in das Becken zurückströmt, was
zu Verschmutzungen im Bereich des Beckens führen kann.
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Die
Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass das Rückflussverhinderungsventil
als Duckbillventil mit einem Eingang, einer in Einbaulage in Schwerkraftrichtung
vom Eingang nach unten weisenden und sich in dieser Richtung verjüngenden Flachtülle mit
zwei Seitenwänden
aus einem elastischen Material, und einem in Einbaulage in Schwerkraftrichtung
vom Eingang nach unten weisenden Ausgang ausgebildet ist. Die Flachtülle bildet
in ihrem Inneren einen ersten medienleitenden Kanal zwischen dem
Eingang und dem Ausgang und die Seitenwände sind derart vorgespannt,
dass sie in einer ersten Stellung zumindest abschnittsweise gegeneinanderpresst
sind. Der erste medienleitende Kanal ist daher in dieser ersten
Stellung zumindest abschnittsweise verschlossen, wenn kein Medium durch
den Eingang in das Duckbillventil fließt oder wenn Medium vom Ausgang
her auf das Duckbillventil trifft. In einer zweiten Stellung sind
die Seitenwände
zumindest abschnittsweise voneinander gelöst. Der erste medienleitende
Kanal ist daher in dieser zweiten Stellung zumindest teilweise freigegeben, wenn
Medium durch den Eingang in das Duckbillventil fließt.
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Ein
Duckbillventil ist ein Ventil, dessen medienleitende Elemente im
Wesentlichen aus einem elastischen Material, vorzugsweise einem
elastischen Kunststoff, hergestellt sind. Das elastische Material
des Duckbillventils bildet die Wandung eines Kanals, den das Medium
vom Eingang zum Ausgang durchfließen muss. Dieser medienleitende
Kanal ist innerhalb eines Verbindungskanals angeordnet und weist
typischerweise einen geringeren Querschnitt als der Verbindungskanal
auf.
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Der
Eingang des Ventils kann auf die Form des Verbindungskanals abgestimmt
sein, welcher eine Rohrleitung mit rundem Querschnitt sein kann. Das
als Flach tülle
ausgebildete Ende weist vorzugsweise eine abgeflachte Form auf.
Dabei liegen die zwei Seitenwände
bevorzugt einander im Wesentlichen gegenüber. Vorzugsweise bewirkt eine
Vorspannung des elastischen Materials, dass die Seitenwände in abgeflachter
Form aneinander liegen.
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Das
Medium kann in Schwerkraftrichtung von dem Eingang her in den sich
in Ausgangsrichtung verjüngenden
medienleitenden Kanal einströmen,
zwischen die vorgespannten Seitenwände gelangen und die Vorspannung überwinden,
so dass der abgeflachte Abschnitt sich zumindest teilweise öffnet und
das Medium das Duckbillventil durchströmen kann.
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Am
Ausgang liegen die Seitenwände
des medienleitenden Kanals vorzugsweise vorgespannt aneinander,
so dass das Medium nicht vom Ausgang her in den medienleitenden
Kanal gelangen kann. Dieses Aneinanderliegen wird durch auslassseitigen Überdruck
noch verstärkt.
Ein durch einen Überdruck am
Ausgang gegenüber
dem Eingang veranlasster Rückfluss
von Medium vom Ausgang in Richtung Eingang wird somit verhindert.
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Da
die erfindungsgemäße Ventilanordnung vorzugsweise
so angeordnet ist, dass das Medium in Schwerkraftrichtung fließt, kommt
die Sperrwirkung des Rückflussverhinderungsventils
insbesondere dann zum Tragen, wenn der in der Umgebung herrschende
Gasdruck den im druckgedämpften
Raum herrschenden Gasdruck übersteigt
und dadurch Medium entgegen der Schwerkraftrichtung vom Ausgang
zurück
in Richtung des Eingangs gedrückt
wird. Von der Ausgangsseite auf das untere Ende des Duckbillventils
und damit auf die Außenseiten
der Seitenwände
des medienleitenden Kanals treffendes Medium kann die Schließkraft des
Duckbillventils zusätzlich
zur Vorspannung verstärken,
so dass das Ventil zuverlässig
schließt,
wenn Medium entgegen der Schwerkraftrichtung von unten auf das Duckbillventil
trifft.
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Das
Duckbillventil hat weiterhin den Vorteil, dass es im Wesentlichen
keinen Totraum aufweist, der anfällig
für Schmutzablagerungen
ist, sondern Verschmutzungen und Fremdbestandteile im Medium das
Duckbillventil gut passieren können.
Ablagerungen und Verstopfungen können
so vermieden oder vermindert werden.
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Eine
bevorzugte Fortbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Durchflussverhinderungsventil als Schlauchventil ausgebildet
ist mit einem Eingang und einem in Einbaulage in Schwerkraftrichtung
unterhalb des Eingangs liegenden Ausgang und einem sich zwischen
dem Eingang und dem Ausgang innerhalb des Verbindungskanals erstreckenden
zweiten medienleitenden Kanal aus einem elastischen Material, wobei
im Bereich des Durchflussverhinderungsventils zwischen dem zweiten
medienleitenden Kanal und dem Verbindungskanal ein gasgefüllter Zwischenraum
derart ausgebildet ist, dass der zweite medienleitende Kanal zumindest abschnittsweise
zusammengepresst und damit das Durchflussverhinderungsventil geschlossen
wird, wenn ein in dem gasgefüllten
Zwischenraum ausgebildeter Gasdruck einen in dem zweiten medienleitenden
Kanal herrschenden Gasdruck übersteigt.
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Das
als Schlauchventil ausgebildete Durchflussverhinderungsventil weist
einen zweiten medienleitenden Kanal auf, der vorzugsweise einen
geringeren Querschnitt als der Verbindungskanal aufweist und im
Wesentlichen koaxial zu diesem und innerhalb dieses Verbindungskanals
verläuft.
Der medienleitende Kanal des Durchflussverhinderungsventils erstreckt
sich vorzugsweise zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Durchflussverhinderungsventils.
Eingang und Ausgang des Durchflussverhinderungsventils sind vorzugsweise
jeweils fluiddicht mit dem Verbindungskanal verbunden. Somit ergibt
sich ein länglicher,
etwa ringförmiger
Zwischenraum zwischen dem Verbindungskanal und dem medienleitenden
Kanal des Durchflussverhinderungsventils in etwa über die
Länge des
Verbindungskanals vom Eingang bis zum Ausgang des Durchflussverhinderungsventils.
Dieser Zwischenraum ist vorzugsweise gasgefüllt und kann den elastischen
medienleitenden Kanal so zusammenpressen, dass ein Durchfluss des
Mediums durch das Durchflussverhinderungsventil verhindert wird,
wenn der Gasdruck in dem Zwischenraum einen in dem zweiten medienleitenden
Kanal herrschenden Gasdruck übersteigt.
Der medienleitende Kanal kann einen beliebigen, beispielsweise runden
oder abgeflachten Querschnitt aufweisen, der sich je nach Durchfluss
und Stellung des Ventils, insbesondere in Abhängigkeit des im medienleitenden
Kanals und im Zwischenraum ausgebildeten Gasdruck, verändern kann.
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Das Öffnen und
Schließen
des Durchflussverhinderungsventils ist vorzugsweise von dem Druckverhältnis des
druckgedämpften
Raums zu der Umgebung abhängig
und vorzugsweise auf die üblicherweise
auftretenden Druckdifferenzen zwischen dem druckgedämpften Raum
und der Umgebung ausgelegt. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn
das Durchflussverhinderungsventil geschlossen wird, wenn der Gasdruck
im gasgefüllten
Zwischenraum und im druckgedämpften
Raum höher
ist als in der Umgebung.
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Der
gasgefüllte
Zwischenraum ist dabei vorteilhafterweise mit einem weiteren Raum
oder einer Vorrichtung verbunden, so dass der Gasdruck in dem gasgefüllten Zwischenraum
verändert
werden kann. Bei Verbindung des Zwischenraums mit einem anderen
Raum hängt
der Gasdruck im gasgefüllten
Zwischenraum von dem in dem genannten anderen Raum ausgebildeten
Gasdruck ab. Wenn der gasgefüllte
Zwischenraum mit einer Vorrichtung zur Druckregulierung verbunden
ist, kann der in dem gasgefüllten
Zwischenraum ausgebildete Gasdruck gesteuert werden. In einer solchen
Anordnung ist es vorteilhaft, wenn die Gasdrucksteuerung des gasgefüllten Zwischenraums
in Abhängigkeit
der aktuellen Druckverhältnisse
im druckgedämpften
Raum und in der Umgebung abhängt.
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Diese
erfindungsgemäße Fortbildung
hat den Vorteil, dass das Durchflussverhinderungsventil gesperrt
werden kann, wenn der Gasdruck im druckgedämpften Raum größer ist
als in der Umgebung. Durch eine Aktivierung der Sperrwirkung des
gasgefüllten
Zwischenraums in Abhängigkeit
von den Druckverhältnissen
im druckgedämpften
Raum und in der Umgebung, kann eine einfache und sehr effiziente
Ventilsteuerung erreicht werden.
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Die
vorgenannte erfindungsgemäße Fortbildung
hat weiterhin den Vorteil, dass Schmutz und Fremdkörper vom
Medium in Schwerkraftrichtung leicht durch das Schlauchventil nach
unten abtransportiert werden können,
da das Schlauchventil keine Toträume
im medienleitenden Kanal aufweist, in denen sich Ablagerungen ansammeln
könnten. Schmutzablagerungen
und Verstopfungen des Ventils können
daher vermieden oder vermindert werden.
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Vorzugsweise
wird die Erfindung dadurch fortgebildet, dass der gasgefüllte Zwischenraum über eine
Bypass-Druckleitung mit dem druckgedämpften Raum in Gasdruckverbindung
steht.
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Vorzugsweise
verfügt
der gasgefüllte
Zwischenraum über
eine druckleitende Verbindung mit dem druckgedämpften Raum, so dass der Gasdruck in
dem gasgefüllten
Zwischenraum dem Gasdruck in dem druckgedämpften Raum entspricht. Dies
ist vorzugsweise durch eine Bypassdruckleitung, die außerhalb
des Verbindungskanals verläuft,
realisiert. Der gasgefüllte
Zwischenraum und der elastische medienleitende Kanal sind vorzugsweise
so dimensioniert, dass der medienleitende Kanal zusammengepresst
und damit das Durchflussverhinderungsventil geschlossen wird, wenn
der Gasdruck im druckgedämpften
Raum – und
damit auch im gasgefüllten Zwischenraum – den Gasdruck
in der Umgebung übersteigt.
Eine solche Gasdruckverbindung über eine
Bypassdruckleitung realisiert auf einfache Weise eine Abhängigkeit
des Schließmechanismus
des Durchflussverhinderungsventils von dem Druckverhältnis im
druckgedämpften
Raum und der Umgebung.
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Eine
bevorzugte Fortbildungsform sieht vor, dass das Durchflussverhinderungsventil
als Doppel-Duckbillventil ausgebildet ist. Hierbei ist der zweite
medienleitende Kanal als eine erste, in Einbaulage in Schwerkraftrichtung
vom Eingang nach unten weisende und sich in dieser Richtung verjüngende Flachtülle mit
zwei ersten Seitenwänden
aus einem elastischen Material und einem in Einbaulage in Schwerkraftrichtung
vom Eingang nach unten weisenden Ende, und als eine zweite, in Einbaulage
in Schwerkraftrichtung vom Ausgang nach oben weisende und sich in
dieser Richtung verjüngende Flachtülle mit
zwei zweiten Seitenwänden
aus einem elastischen Material und einem in Einbaulage in Schwerkraftrichtung
vom Ausgang nach oben weisenden Ende, deren Enden fluiddicht miteinander verbunden
sind, ausgebildet.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass die Seitenwände
der ersten und/oder zweiten Flachtülle derart vorgespannt sind,
dass sie in einer ersten Stellung zumindest abschnittsweise gegeneinanderpresst
sind und somit der zweite medienleitende Kanal zumindest abschnittsweise
verschlossen ist, wenn keine Medium durch das Doppel-Duckbillventil
fließt,
und sie in einer zweiten Stellung zumindest abschnittsweise voneinander
gelöst
sind und somit der zweite medienleitende Kanal zumindest teilweise
freigegeben ist, wenn Medium durch das Doppel-Duckbillventil fließt.
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Ein
als Doppelduckbillventil ausgebildetes Durchflussverhinderungsventil
kann im Wesentlichen aus zwei oben beschriebenen Duckbillventilen
bestehen, die an ihren abgeflachten Enden fluiddicht miteinander
verbunden bzw. einstückig
ausgebildet sind, so dass ein medienleitender Kanal im Inneren des
Doppelduckbillventils ausgebildet ist.
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Dabei
ist es bevorzugt, dass das elastische Material des Doppelduckbillventils
vorgespannt ist, so dass in einer neutralen ersten Position des
Durchflussverhinderungsventils, wenn kein Medium durch den Verbindungskanal
fließt,
der medienleitende Kanal zumindest abschnittsweise verschlossen
ist, d. h. dass die Seitenwände
zumindest einer der, vorzugsweise beider Flachtüllen aneinander anliegen. Dabei liegen
die jeweils zwei Seitenwände
der ersten und/oder zweiten Flachtülle bevorzugt einander im Wesentlichen
gegenüber.
Erst durch das durch den Verbindungskanal fließende Medium wird die Vorspannung überwunden
und der medienleitende Kanal in eine geöffnete zweite Position gebracht,
in welcher er zumindest teilweise freigegeben ist, so dass das Medium
das Durchflussverhinderungsventil passieren kann.
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Eine
alternative bevorzugte Fortbildungsfrom sieht vor, dass das Durchflussverhinderungsventil
einen Zwischenspeicher, eine in dem Zwischenspeicher angeordnete
Absperrkugel, deren Dichte kleiner als die des Mediums ist, und
eine verschließbare Öffnung an
einem in Einbaulage in Schwerkraftrichtung unteren Ende des Zwischenspeichers,
deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Absperrkugel ist,
aufweist, wobei die Absperrkugel, der Zwischenspeicher und die verschließbare Öffnung so
angeordnet und dimensioniert sind, dass in einer geschlossenen Stellung
des Durchflussverhinderungsventils die Absperrkugel unter Schwerkrafteinwirkung
mit der Öffnung
zusammenwirkt und diese verschließt, und in einer geöffneten
Stellung des Durchflussverhinderungsventils sich ein Volumen des
Mediums in dem Zwischenspeicher ansammeln kann, so dass eine Auftriebskraft
die Absperrkugel in dem Medium entgegen der Schwerkraft aufschwimmen
lässt und
den Durchfluss des Mediums durch die Öffnung freigibt.
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In
dieser Fortbildungsvariante ist das Durchflussverhinderungsventil
derart ausgebildet, dass die Absperrkugel in einer geschlossenen
Ventilstellung auf der Öffnung
aufliegt und diese verschließt,
da der Durchmesser der Absperrkugel größer ist als der der Öffnung.
In diesem Zustand befindet sich das Ventil, wenn kein Medium durch
den Verbindungskanal fließt,
da die Absperrkugel durch die Schwerkraft auf der Öffnung zu
liegen kommt. Durchmesser, Material und Gewicht der Absperrkugel
sind auf das abzuführende
Medium abzustimmen. Die Absperrkugel kann beispielsweise auch als
Hohlkugel ausgebildet sein.
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Wenn
Medium durch die Einlassöffnung
in den Verbindungskanal strömt
und den Zwischenspeicher erreicht, sammelt sich das Medium zunächst im Zwischenspeicher
an, da die Öffnung
durch die Absperrkugel verschlossen ist. Da die Dichte der Absperrkugel
kleiner ist als die des Mediums, wirkt auf sie eine durch das sich
ansammelnde Medium entgegen der Schwerkraft wirkende Auftriebskraft,
welche die Absperrkugel aufschwimmen lässt, wenn die Auftriebskraft
die Schwerkrafteinwirkung übersteigt. Durch
das Aufschwimmen der Absperrkugel in dem Medium wird die Öffnung freigegeben
und so der Durchfluss des Mediums in Schwerkraftrichtung durch das
Durchflussverhinderungsventil ermöglicht.
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Wenn
der Gasdruck in dem druckgedämpften
Raum größer ist
als in der Umgebung, wirkt dieser größere Gasdruck über den
Verbindungskanal auch auf die Absperrkugel und verstärkt die
Schwerkrafteinwirkung, so dass die Absperrkugel auf die Öffnung gepresst
und das Durchflussverhinderungsventil geschlossen sein kann. Wenn
sich im Zwischenspeicher angesammeltes Medium befindet, wenn ein Gasüberdruck
in dem druckgedämpften
Raum gegenüber
der Umgebung auftritt, so kann zunächst das Wasser im Zwischenspeicher
abfließen,
bevor die Absperrkugel auf der Öffnung
zu liegen kommt. Strömt
von oben erneut Medium in den Zwischenspeicher nach, so kann die
Absperrkugel in dem angesammelten Medium wieder aufschwimmen.
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Alternativ
kann die Kugel auch elastisch verformbar mit einem veränderlichen
Volumen ausgebildet sein. Die Auftriebskraft einer solchen Kugel
ist veränderlich.
Wenn der Gasdruck in dem druckgedämpften Raum größer ist
als in der Umgebung, kann die Absperrkugel auch dann auf die Öffnung gepresst
und das Durchflussverhinderungsventil geschlossen werden, wenn sich
im Zwischenspeicher angesammeltes Medium befindet, da die elastisch verformbare
Kugel auch in angesammeltem Medium sinken kann, wenn ein Gasüberdruck
in dem druckgedämpften
Raum gegenüber
der Umgebung auftritt.
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Von
unten entgegen der Schwerkraftrichtung strömendes Gas oder Medium kann
die Absperrkugel von der Öffnung
lösen und
in den Zwischenspeicher eindringen. Das am oberen Ende oder oberhalb des
Zwischenspeichers angeordnete Rückflussverhinderungsventil
verhindert jedoch das Zurückströmen des
Gases bzw. Mediums zur Einlassöffnung der
Ventilanordnung.
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Auch
diese Fortbildungsvariante bietet den Vorteil, dass Verschmutzungen
und Fremdkörper
mit dem Medium durch die Öffnung
transportiert werden können,
so dass Schmutzablagerungen und Verstopfungen insbesondere durch
die Vermeidung von Toträumen
verhindert oder vermindert werden können. Weiterhin benötigt diese
Fortbildungsvariante ebenfalls nur eine geringe Bauhöhe, die
ausreicht, damit die Absperrkugel in dem Zwischenspeicher aufschwimmen
kann. Weiterhin ist die beschriebene Ball-Ventilanordnung auch kostengünstig herzustellen,
zu montieren oder nachzurüsten.
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In
einer bevorzugten Fortbildung ist der Zwischenspeicher als eine
Querschnittserweiterung des Verbindungskanals ausgebildet, in diesem
Fall kann die verschließbare Öffnung den
gleichen Querschnitt aufweisen wie der Verbindungskanal.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die verschließbare Öffnung einen
geringeren Querschnitt aufweisen als der Verbindungskanal. In diesem
Fall kann auch die Absperrkugel einen geringeren Durchmesser aufweisen
als der Verbindungskanal, solange ihr Durchmesser größer ist
als derjenige der verschließbaren Öffnung.
In diesem Fall kann ein Verbindungskanalabschnitt oberhalb der verschließbaren Öffnung als
Zwischenspeicher ausreichen, indem eine hinreichend kleine Absperrkugel
aufschwimmen kann.
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Die
Erfindung kann dadurch fortgebildet werden, dass der Zwischenspeicher
trichterförmig
ausgebildet ist, so dass er sich zu der an seinem in Einbaulage
in Schwerkraftrichtung unteren Ende angeordneten Öffnung hin
verjüngt.
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Eine
zur verschließbaren Öffnung hin
zulaufende Ausgestaltung des Zwischenspeichers kann die Platzierung
der Absperrkugel unter Schwerkrafteinwirkung auf der Öffnung erleichtern.
Weiterhin kann durch diese Fortbildungsform die Lagestabilität der Absperrkugel
auf der Öffnung
verbessert werden.
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In
einer weiteren Fortbildungsform weist das Durchflussverhinderungsventil
einen an einem in Einbaulage in Schwerkraftrichtung oberen Ende
des Zwischenspeichers angeordneten Zwischenspeichereingang auf,
durch den das flüssige
Medium in den Zwischenspeicher eintritt, und ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischenspeichereingang und die Absperrkugel so angeordnet
sind, dass das durch den Zwischenspeichereingang in das Durchflussverhinderungsventil
eintretende Medium im Wesentlichen neben die auf der verschließbaren Öffnung liegende
Absperrkugel und/oder seitlich auf die auf der verschließbaren Öffnung liegende
Absperrkugel fließt.
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Diese
Fortbildungsform ist insbesondere bevorzugt, um das direkte Auftreffen
des eintretenden Mediums auf die Absperrkugel zu verhindern. Dadurch,
dass Medium neben die Absperrkugel oder an eine Seite der Absperrkugel
in den Zwischenspeicher einströmt,
kann das funktionsgemäße Aufschwimmen
der Absperrkugel sichergestellt werden. Dazu kann es vorteilhaft
sein, den Zwischenspeichereingang und die Absperrkugel nicht auf
einer Linie anzuordnen. Weiterhin kann am unteren Ende des Zwischenspeichereingangs
beispielsweise eine Vorrichtung angebracht sein, die die Flussrichtung
des Mediums aus einer senkrecht nach unten weisenden Richtung auslenkt
und das Medium auf diese Weise neben oder seitlich auf die Absperrkugel
treffen lässt. Weiterhin
kann die erwünschte
Wirkung auch dadurch erreicht werden, dass der Zwischenspeichereingang
und die verschließbare Öffnung nicht
auf einer Linie angeordnet sind, so dass die auf der Öffnung zu
liegen kommende Absperrkugel ebenfalls seitlich versetzt zu dem
Zwischenspeichereingang angeordnet ist.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung kann eine Ventilanordnung wie oben
beschrieben zur Kontrolle der Abfuhr eines flüssigen Mediums aus einem gegenüber einer
Umgebung druckgedämpften
Raum in die Umgebung verwendet werden.
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Weiterhin
kann gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung eine Ventilanordnung wie oben beschrieben
zur Kontrolle der Abfuhr eines flüssigen Mediums, insbesondere
Grauwasser, aus einem gegenüber
einer Umgebung druckgedämpften
Zugwaggon, insbesondere einem Hochgeschwindigkeitszugwaggon, in
die Umgebung verwendet werden.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben.
Es zeigen:
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1:
einen Längsschnitt
durch eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
bei ausgeglichenem Druckverhältnis
ohne Mediumdurchfluss,
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2:
einen Längsschnitt
durch die Ventilanordnung von 1 in vergrößerter Darstellung,
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3:
einen Längsschnitt
durch die Ventilanordnung von 1 mit Mediumdurchfluss,
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4:
einen Längsschnitt
durch die Ventilanordnung von 1 bei Gasüberdruck
in der Umgebung,
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5:
einen Längsschnitt
der Ventilanordnung von 1 bei Gasüberdruck im druckgedämpften Raum,
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6:
einen Längsschnitt
durch eine Einbauvariante der Ventilanordnung gemäß 1 in
einem Zugwaggon,
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7:
einen Längsschnitt
durch eine zweite Einbauvariante der Ventilanordnung nach 1 in einem
Zugwaggon,
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8:
einen Längsschnitt
durch eine zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
bei ausgeglichenem Druckverhältnis ohne
Mediumdurchfluss,
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9:
einen Längsschnitt
durch die Ventilanordnung nach 8 mit Mediumdurchfluss,
-
10:
einen Längsschnitt
durch die Ventilanordnung nach 8 bei Gasüberdruck
in der Umgebung,
-
11:
einen Längsschnitt
durch die Ventilanordnung nach 8 bei Gasüberdruck
in dem druckgedämpften
Raum,
-
12:
einen Längsschnitt
durch eine erste Einbauvariante der Ventilanordnung nach 8 in einem
Zugwaggon,
-
13:
einen Längsschnitt
durch eine zweite Einbauvariante der Ventilanordnung nach 8 in einem
Zugwaggon,
-
14:
ein erfindungsgemäßes Rückflussverhinderungsventil
in einer schematischen dreidimensionalen Ansicht,
-
15:
eine Seitenansicht des Rückflussverhinderungsventils
von 14,
-
16:
einen Querschnitt durch das Rückflussverhinderungsventil
von 14,
-
17:
das Detail A von 16,
-
18:
einen Längsschnitt
durch das Rückflussverhinderungsventil
von 14,
-
19:
einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Durchflussverhinderungsventils.
-
1 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 100 für die Abfuhr
eines flüssigen
Mediums aus einem gegenüber
einer Umgebung 102 druckgedämpften Raum 101 in
die Umgebung 102 im Längsschnitt.
Die Ventilanordnung 100 weist eine Einlassöffnung 103 und eine
Auslassöffnung 104 auf.
Der druckgedämpfte Raum 101 ist
von der Umgebung 102 durch eine Trennwand 140,
wie beispielsweise der Boden eines Zugwaggons getrennt. Der in dem
druckgedämpften Raum 101 herrschende
Gasdruck entspricht dem in der Umgebung 102 herrschenden
Gasdruck.
-
Die
Einlassöffnung 103 ist über einen
Verbindungskanal 110 mit der Auslassöffnung 104 verbunden.
An der Einlassöffnung 103 herrscht
der gleiche Gasdruck wie in dem druckgedämpften Raum 101. An
der Auslassöffnung 104 herrscht
der gleiche Gasdruck wie in der Umgebung 102. Die Ventilanordnung 100 ist
derart eingebaut, dass ein flüssiges
Medium in Schwerkraftrichtung von der Einlassöffnung 103 zur Auslassöffnung 104 fließen kann.
-
Die
Ventilanordnung 100 weist ein Rückflussverhinderungsventil 120 und
ein Durchflussverhinderungsventil 130 auf. Das Durchflussverhinderungsventil 130 ist
unterhalb des Rückflussverhinderungsventils 120 angeordnet.
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2 zeigt
die Ventilanordnung nach 1 in vergrößerter Darstellung. Das Rückflussverhinderungsventil 120 ist
als Duckbillventil ausgebildet, und weist einen Eingang 121,
einen Ausgang 123 und einen zwischen Ein- und Ausgang ausgebildeten
medienleitenden Kanal 124 aus elastischem Material auf.
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Der
medienleitende Kanal 124 wird von zwei Seitenwänden 122a,
b aus elastischem Material, die die Form einer sich in Richtung
des Ausgangs verjüngenden
Flachtülle
haben, begrenzt. Die Seitenwände 122a,
b der Flachtülle
sind in einem Abschnitt 125 vorgespannt und gegeneinandergepresst,
so dass das Duckbillventil in dem in den 1 und 2 gezeigten
Zustand eines ausgeglichenen Druckverhältnisses zwischen dem druckgedämpften Raum 101 und
der Umgebung 102 geschlossen ist.
-
Das
obere Ende des Duckbillventils weist ein kragenförmiges Anschlusselement 129 auf,
das an einem Flansch 111 des Verbindungskanals 110 befestigt
ist.
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Weiterhin
weist die Ventilanordnung 100 ein als Doppelduckbillventil
ausgebildetes Durchflussverhinderungsventil 130 auf. Das
Doppelduckbillventil 130 hat einen in Richtung des als
Duckbillventil ausgebildeten Duckbillventils 120 ausgerichteten Eingang
und einen nach unten weisenden Ausgang 132. Dazwischen
ist ein zweiter medienleitender Kanal 134 aus einem elastischen
Material ausgebildet. Das Doppelduckbillventil ist aus zwei Flachtüllen mit jeweils
zwei Seitenwänden 136a,
b, 137a, b aus elastischem Material ausgebildet, die an
ihren Enden im Bereich 135 verbunden sind. Die Seitenwände 136a, b, 137a,
b sind derart vorgespannt, dass sie in dem Bereich 135 aneinandergepresst
sind und den Verbindungskanal 110 verschließen.
-
Zwischen
den den zweiten Medienkanal 134 bildenden Seitenwänden 136a,
b, 137a, b und dem Verbindungskanal 110 ist ein
gasgefüllter
Zwischenraum 133 ausgebildet. Der gasgefüllte Zwischenraum 133 ist über eine
Bypassdruckleitung 138 mit dem druckgedämpften Raum 101 verbunden,
so dass in dem gasgefüll ten
Zwischenraum 133 der gleiche Gasdruck herrscht wie in dem
druckgedämpften Raum 101.
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3 zeigt
die Ventilanordnung von 1 und 2 ebenfalls
in dem Zustand, dass der Gasdruck im druckgedämpften Raum 101 dem
Gasdruck in der Umgebung 102 entspricht. Im Unterschied
zu den 1 und 2 wird die Ventilanordnung 100 in 3 von
einem flüssigen
Medium, in dem hier dargestellten Beispiel Wasser, insbesondere
Grauwasser, in Richtung der Pfeile A durchflossen. Die elastischen
Seitenwände 136a,
b, 137a, b und ihre Vorspannung sind so dimensioniert,
dass das in Schwerkraftrichtung strömende Wasser die Vorspannkraft überwinden
kann. In 3 ist zu erkennen, dass die vorgespannten
Bereiche 125 und 135 sowohl des Duckbillventils 120 als
auch des Doppelduckbillventils 130 geöffnet sind und das Medium die
Ventilanordnung 100 von der Einlassöffnung 103 zur Auslassöffnung 104 durchströmen kann.
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4 zeigt
die Ventilanordnung von 1 in der Situation, in der der
Gasdruck in der Umgebung 102 größer ist als der Gasdruck im
druckgedämpften Raum 101.
Durch diesen Druckunterschied kann Wasser entgegen der Schwerkraftrichtung
von der Auslassöffnung 104 in
Richtung der Pfeile B in die Ventilanordnung gelangen.
-
Auch
vom Ausgang in den medienleitenden Kanal 134 einströmendes Wasser
kann die Vorspannkraft der Seitenwände 136a, b, 137a,
b überwinden
und das Doppelduckbillventil 130 von seinem Ausgang 132 durch
den zweiten medienleitenden Kanal 134 bis zum unteren Ende 123 des
Duckbillventils 120 passieren.
-
Das
Wasser trifft dann auf die Außenseiten der
Seitenwände 122a,
b des Duckbillventils 120, da die Seitenwände 122a,
b im Bereich des Abschnitts 125 durch ihre Vorspannkraft
geschlossen sind und das von unten heranströmende Medium keine Angriffsfläche bietet,
von der aus es gegen die Vorspannkraft das Duckbillventil 120 öffnen könnte. Während das
Wasser in der in 4 beschriebenen Situation also
das Doppelduckbillventil 130 passieren kann, ist das Duckbillventil 120 in
der in 4 gezeigten Situation geschlossen, so dass ein
Rückfluss des
Wassers zur Einlassöffnung 103 der
Ventilanordnung verhindert wird.
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5 zeigt
die Ventilanordnung nach 1 in der Situation, in der der
Gasdruck im druckgedämpften
Raum 101 größer ist
als der Gasdruck in der Umgebung 102. Das in Schwerkraftrichtung
strömende
Wasser kann das Duckbillventil 120 passieren, wie bereits
für 3 erläutert, und
trifft auf das Doppelduckbillventil 130.
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Der
erhöhte
Gasdruck im druckgedämpften Raum 101 wird über die
Bypassleitung 138 auch auf den gasgefüllten Zwischenraum 133 übertragen. Durch
diesen höheren
Gasdruck in den gasgefüllten Zwischenraum 133 wird
die Schließkraft
der vorgespannten Seitenwände 136a,
b, 137a, b des Doppelduckbillventils 130 im Bereich 135 in
Richtung der Pfeile C verstärkt.
Das Doppelduckbillventil 130 ist so dimensioniert, dass
die durch den erhöhten
Gasdruck in dem gasgefüllten
Zwischenraum 133 verstärkte
Schließkraft
nicht durch das in Schwerkraftrichtung durch die Einlassöffnung 103 eintretende
Wasser in Richtung der Pfeile C überwunden
werden kann.
-
In
der in 5 gezeigten Situation ist das Doppelduckbillventil 130 daher
geschlossen und verhindert den Durchfluss des Wassers von der Einlassöffnung 103 zur
Auslassöffnung 104 der
Ventilanordnung 100.
-
Wenn
sich die in 4 und 5 gezeigten Druckverhältnisse
wieder ausgleichen, nimmt die Ventilanordnung 100 eine
Stellung gemäß 1 bzw. 3 an,
je nachdem, ob Medium fließt
oder nicht.
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6 zeigt
die Ventilanordnung 100 in einer Einbausituation in einem
Zugwaggon 150. Der druckgedämpfte Raum 101 ist
innerhalb des Zugwaggons 150 ausgebildet, beispielsweise
als ein Waschraum. Der Verbindungskanal 110 verbindet die
in einem Handwaschbecken 160 mündende Einlassöffnung 103 mit
der mit der Umgebung 102 in Gasdruckverbindung stehenden
Auslassöffnung 104.
Der Verbindungskanal 110 weist in der in 6 gezeigten
Einbauvariante einen Abschnitt 110a auf, der länger ist als
die Distanz zwischen Handwaschbecken 160 und unterem Ende
des Zugwaggons 150, so dass das Duckbill- und das Doppelduckbillventil
unterhalb des Zugwaggons angeordnet sind. Der gasgefüllte Zwischenraum 133 des
Doppelduckbillventils 130 steht jedoch über die Bypassdruckleitung 138 mit
dem druckgedämpften
Raum 101 in Gasdruckverbindung.
-
7 hingegen
zeigt eine ähnliche
Einbausituation wie in 6, mit dem Unterschied, dass
das Duckbillventil 120 und das Doppelduckbillventil 130 innerhalb
des Zugwaggons 150 angeordnet sind.
-
Beide
Anordnungen weisen die gleiche Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
auf.
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Die 8 bis 11 zeigen
eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
mit einer Einlassöffnung 203,
die mit einem druckgedämpften
Raum 201 in Gasdruckverbindung steht, einem Verbindungskanal 210,
der die Einlassöffnung 203 mit
einer Auslassöffnung 204 verbindet, die
mit einer Umgebung 202 in Gasdruckverbindung steht. In
dem Verbindungskanal 210 ist ein Duckbillventil 220 als
Rückflussverhinderungsventil
angeordnet, das dem in den 1 bis 7 gezeigten
Duckbillventil 120 entspricht.
-
Die
in 8 bis 11 gezeigte Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten, in 1 bis 7 gezeigten
Ausführungsform
durch die Ausbildung des Durchflussverhinderungsventils. Die in den 8 bis 11 gezeigte
Ausführungsform zeigt
einen Zwischenspeicher 231, der als Querschnittserweiterung
des Verbindungskanals 210 ausgebildet ist. An seinem oberen
Ende weist der Zwischenspeicher 231 einen Zwischenspeichereingang auf,
in dem das Duckbillventil 220 angeordnet ist. An seinem
unteren Ende weist der Zwischenspeicher 231 eine verschließbare Öffnung 233 auf.
Im unteren Bereich 231a ist der Zwischenspeicher 231 trichterförmig ausgebildet,
so dass sich der Zwischenspeicher im Bereich 231a zu der
verschließbaren Öffnung 233 hin
verjüngt.
In dem Zwischenspeicher ist eine Absperrkugel 232 angeordnet.
Der Durchmesser der Absperrkugel 232 ist größer als
der Durchmesser der verschließbaren Öffnung 233.
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In 8 ist
die erfindungsgemäße Ventilanordnung
in einer Situation gezeigt, in der der in dem druckgedämpften Raum 201 herrschende
Gasdruck dem Gasdruck in der Umgebung 202 entspricht. Weiterhin
fließt
in der in 8 gezeigten Situation kein Medium
durch die Ventilanordnung. In dieser Situation kommt die Absperrkugel 232 am
unteren Ende des Zwischenspeichers 231 auf der verschließbaren Öffnung 233 durch
Schwerkrafteinwirkung zu liegen und verschließt die Öffnung 233.
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9 zeigt
die Ventilanordnung ebenfalls in einer Situation mit ausgeglichenen
Druckverhältnissen
im druckgedämpften
Raum 201 und in der Umgebung 202, allerdings strömt in 9 Wasser
in Richtung der Pfeile D durch die Ventilanordnung 200. Das
als Duckbillventil 220 ausgebildete Rückflussverhinderungsventil öffnet sich
unter dem einströmenden
Wasser wie mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben.
Dadurch gelangt das Wasser in den Zwischenspeicher 231.
Da die verschließbare Öffnung 233 zunächst durch
die Absperrkugel 232 verschlossen ist (wie in 8 gezeigt),
sammelt sich Wasser im unteren Bereich des Zwischenspeichers 231 an.
Die Dichte der Absperrkugel 232 ist geringer als die Dichte
des Mediums, im hier beschriebenen Beispiel des Wassers. Ab einem
bestimmten Pegel des Wassers im Zwischenspeicher 231 schwimmt
die Absperrkugel 232 auf, wie in 9 gezeigt.
Dadurch wird die verschließbare Öffnung 233 freigegeben
und das Wasser kann durch die Öffnung 233 und
durch die Auslassöffnung 204 die
Ventilanordnung verlassen. Wenn kein Wasser mehr durch die Einlassöffnung 203 in
die Ventilanordnung 200 einströmt und das Wasser aus dem Zwischenspeicher 231 durch die Öffnung 233 und
die Auslassöffnung 204 abgeflossen
ist, kommt die Absperrkugel 232 unter Schwerkrafteinwirkung
wieder auf der Öffnung 233 zu
liegen und verschließt
diese, wie in 8 gezeigt.
-
Wenn,
wie in 10 gezeigt, der Gasdruck in
der Umgebung 202 den Gasdruck im druckgedämpftem Raum 201 übersteigt,
kann Wasser durch die Auslassöffnung 204 in
Richtung der Pfeile E in die Ventilanordnung 200 aufsteigen.
in dieser Situation wird die Absperrkugel 232 durch das
durch die Öffnung 232 einströmende Wasser
aus ihrer Lage am unteren Ende des Zwischenspeichers 231 gelöst, so dass
das Wasser in den Zwischenspeicher 231 entgegen der Schwerkraftwirkung
eintreten kann. In dieser Richtung kann das Wasser das Duckbillventil 220 jedoch
nicht passieren, wie bereits oben mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung 200 verhindert
damit den Durchfluss von Wasser entgegen der Schwerkraftrichtung
bei einem den Gasdruck im druckgedämpften Raum 201 übersteigenden
Gasdruck in der Umgebung 202.
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11 zeigt
die Situation, dass der Gasdruck im druckgedämpften Raum 201 den
Gasdruck in der Umgebung 202 übersteigt. Im leeren Zwischenspeicher wirkt
der im druckgedämpften
Raum 201 herrschende Gas-Überdruck in Richtung der Schwerkraft
auf die Absperrkugel 131 und verstärkt diese.
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Wenn
Wasser in Richtung der Pfeile F durch die Einlassöffnung 203 in
die Ventilanordnung 200 strömt, kann das Wasser das Duckbillventil 220 in Schwerkraftrichtung
passieren, wie oben dargestellt. Auch in der in 11 gezeigten
Situation sammelt sich das Wasser zunächst in dem Zwischenspeicher 231 an,
da die Absperrkugel 232 die Öffnung 233 verschließt. Wenn
das Wasser bis zu einem Pegel gestiegen ist, an dem die Auftriebskraft
der Absperrkugel 232 ausreicht, um sie von der Öffnung 233 zu
lösen,
kann das Wasser durch die Öffnung 233 in
Richtung der Auslassöffnung 204 aus
dem Zwischenspeicher abfließen.
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Die
in den 8 bis 11 gezeigte zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
kann ebenso wie die in den 1 bis 5 gezeigte
erste Ausführungsform
in unterschiedlichen Alternativen in einem Zugwaggon angeordnet
sein. 12 und 13 zeigen
Anordnungen einer Ventilanordnung der zweiten Ausführungsform
analog zu der in 6 und 7 gezeigten
Anordnungen einer Ventilanordnung der ersten Ausführungsform.
Dabei dient die in den 12 und 13 gezeigte
Ventilanordnung 200 dazu, Wasser aus einem innerhalb eines
Zugwaggons 250 angeordneten Handwaschbecken 260 in
eine Umgebung 202 abzuführen.
Das Innere des Zugwaggons bzw. z. B. eines Waschraums ist dabei
ein druckgedämpfter
Raum 201. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung der zweiten
Ausführungsform
kann dabei unterhalb des Zugwaggons, wie in 12 gezeigt,
oder innerhalb des Zugwaggons, wie in 13 gezeigt,
angeordnet sein. Die funktionsweise Ventilanordnung gemäß der zweiten Ausführungsform
ist in beiden Einbauvarianten identisch.
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14 bis 18 zeigen
ein erfindungsgemäßes Duckbillventil 320,
das beispielsweise in den beiden in den vorhergehenden Figuren gezeigten Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
als Rückflussverhinderungsventil
zum Einsatz kommen kann. Das Duckbillventil 320 weist einen
Eingang 321 und einen Ausgang 323 auf. Dazwischen
ist ein medienleitender Kanal 324 ausgebildet. Am Eingang 321 ist
ein ringförmiger
Flansch 329 ausgebildet, der zum Befestigen des Duckbillventils 320 in
einem Verbindungskanal (nicht dargestellt) dienen kann. Der Ringflansch 329 weist
einen äußeren Radius 329a und
einen inneren Radius 329b auf, wie in 16 zu
erkennen ist.
-
An
diesen ringförmigen
Flansch 329 schließen
sich Seitenelemente 322a, b, 327 aus vorzugsweise
elastischem Material an. Die Seitenelemente 327 verjüngen sich,
so dass die beiden sich gegenüberliegenden
Seitenwände 322a,
b in einem unteren, abgeflachten Bereich 325 des Duckbillventils 320 aneinander
anliegen. Diese Abflachung im Bereich 325 des Duckbillventils 320 wird
vorzugsweise durch eine Vorspannung des elastischen Materials der
Seitenwände 322a,
b erreicht. Diese Vorspannung ist vorzugsweise so dimensioniert,
dass der medienleitende Kanal 324 von einem Medium, das
durch den Eingang 321 in das Duckbillventil 320 eintritt,
zumindest teilweise geöffnet
werden kann, so dass das Medium am Ausgang 323 des Duckbillventils 320 wieder
austreten kann. In dem Querschnitt in 16 ist
zu erkennen, dass die beiden Seitenwände 322a, b im Wesentlichen
aneinander zu liegen kommen. Das in 17 gezeigte
Detail A von 16 verdeutlicht die Ausbildung
des schmalen Spalts zwischen den Seitenwänden 322a, b, die
zwischen sich im geöffneten Zustand
bei Wasserdurchfluss den medienleitenden Kanal 324 ausbilden.
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18 zeigt
das Duckbillventil 320 im Längsschnitt. Dabei ist insbesondere
ein unterer Abschnitt 325a des abgeflachten Bereichs 325 des Duckbillventils 320 zu
erkennen, bei dem die Seitenwände 322a,
b eng zusammenliegen, so dass das Einströmen von Medium durch den Ausgang 323 in Richtung
des Eingangs 321 verhindert wird.
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19 zeigt
ein Doppelduckbillventil, das beispielsweise in den in den 1 bis 13 gezeigten
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
als Durchflussverhinderungsventil zum Einsatz kommen kann.
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Das
Doppelduckbillventil 430 kann aus zwei Duckbillventilen,
wie in den 14 bis 18 gezeigt,
zusammengesetzt sein, die an ihren beiden abgeflachten Enden so
verbunden sind, dass die beiden Ausgänge 323 fluiddicht
miteinander verbunden sind.
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Das
Doppelduckbillventil weist einen Eingang 431 und einen
Ausgang 432 auf, die durch einen medienleitenden Kanal 434 verbunden
sind. Die jeweils gegenüberliegenden
Seitenwände 436a,
b, 437a, b der beiden Flachtüllen bestehen vorzugsweise
aus elastischem Material und sind so vorgespannt, dass sie in einem Abschnitt 435 aneinander anliegen
und das Doppelduckbillventil 430 verschließen.
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Am
Eingang 431 und am Ausgang 432 ist jeweils ein
ringförmiger
Flansch 439, 439a zur Befestigung des Doppelduckbillventils
beispielsweise in einem Verbindungskanal ausgebildet.
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Die
Vorspannung der Seitenwände 436a,
b, 437a, b ist vorzugsweise so dimensioniert, dass durch
den Eingang 431 oder den Ausgang 432 in den medienleitenden
Kanal 434 einströmendes
Medium die Vorspannung überwinden
und den Bereich 435 zumindest teilweise öffnen und
passieren kann.
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Das
Doppelduckbillventil 430 kann den Durchfluss eines Mediums
durch den medienleitenden Kanal 434 verhindern, wenn außerhalb
des medienleitenden Kanals ein gasgefüllter Raum 433 ausgebildet
ist, und der Gasdruck in diesem gasgefüllten Raum die Schließkraft der
Seitenwände 436a,
b, 437a, b derart verstärkt,
dass ein durch den Eingang 431 oder den Ausgang 432 in
den Verbindungskanal 434 eintretendes Medium den Bereich 435 nicht
entgegen der Vorspannkraft und der zusätzlich wirkenden Druckkraft
des gasgefüllten
Raums 433 öffnen kann
und damit das Doppelduckbillventil nicht passieren kann.