DE102008011171A1

DE102008011171A1 - Ventilblock für Hauskläranlagen

Info

Publication number: DE102008011171A1
Application number: DE200810011171
Authority: DE
Inventors: Georg Bonn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-08-27
Also published as: DE202008017884U1

Abstract

Ventilblock für Hauskläranlagen, zu dessen Ventile die Schäfte der Ventilkegel Gewindestäbe sind, die durch Schrittmotoren in Rotation und damit in eine Linearbewegung versetzt werden, die - je nach Drehrichtung - ein stufenloses Öffnen und Schließen der Ventile bewirkt.

Description

Häuser, die nicht an das öffentliche Abwassersystem angeschlossen sind, müssen eigene Kläranlagen – Hauskläranlagen haben. Das Klärbecken ist in zwei Kammern unterteilt. Die Abwasser werden in die erste Kammer eingeleitet, wo sich die Feststoffe absetzen – Sedimentkammer. Von dort werden sie in die zweite Kammer gepumpt, wo die biologische Reinigung geschieht – Biokammer. Aus dieser werden sie dann geklärt in das Freie gepumpt.
Diese Kammern können weiter unterteilt sein. Es können auch noch weitere Kammern zugeordnet werden. Beispielsweise bei der ersten Kammer eine Vorkammer, in der sich die schwersten Partikel absetzen können.
Druckluft wird nach dem Stand der Technik für folgende Prozesse eingesetzt: Die Pumpen, die das Abwasser von der Sedimentkammer in die Biokammer und von dort wieder ins Freie fördern, sind Mammutpumpen. Es sind zwei Rohre mit unterschiedlicher Länge, deren untere Enden durch einen Krümmer so verbunden sind, dass sie ein U bilden. In das längere Rohr wird von unten Druckluft eingetragen mit der Folge, dass diese das Wasser mit nach oben reißt und auf diese Weise fördert. Weiter wird Druckluft für den biologischen Prozess benötigt: Am Boden der Biokammer sind Belüftungsteller, durch die die Luft eingetragen wird, die für den biologischen Prozess benötigt wird. Schließlich wird in regelmäßigen Abständen der Schlamm, der sich in der Biokammer absetzt, in die Sedimentkammer zurückgepumpt, was wieder mit einer Mammutpumpe geschieht.
Zuführung und Steuerung der Druckluft geschieht oft vom Keller des Hauses aus. Ein Verdichter nimmt Außenluft auf und presst sie gegen einen Ventilblock. Dieser hat einen Körper, zumeist aus Aluminium, in den Luftkanäle gebohrt sind, die mit der Außenfläche des Körpers Ventilsitze bilden. Über diese sind elektrische Ventile angeordnet, deren Ventilkegel im geschlossenen Zustand auf den Ventilsitzen dicht aufliegt.
Diese Ausführung ist nicht zwingend. Anstelle des Ventilblocks kann auch jedem Ventil ein gesonderter Körper mit Ventilsitz und Luftkanal zugeordnet werden. Die Summe solcher Körper sind ebenfalls Ventilblöcke nach dem Patent.
Nach dem Stand der Technik wird der Ventilkegel durch einen Elektromagneten bewegt. Fließt Strom, dann zieht sein Kern den Ventilkegel aus dem Ventilsitz und das Ventil wird geöffnet. Wird der Strom abgeschaltet, dann wird der Ventilkegel mit einer Feder wieder in den Ventilsitz zurückgedrückt.
Diese Ausführung nach dem Stand der Technik hat eine Reihe von Nachteilen:
Die Elektromagnete verbrauchen während der Einschaltdauer Energie. Die Schlaggeräusche sind so laut, dass dies als störend empfunden wird, wenn sie in den Kellern bewohnter Häuser installiert sind, wie es häufig der Fall ist. Ist der Druck des Verdichters zu groß, öffnet das Ventil nicht mehr, weil die Kraft des Elektromagneten nicht ausreicht. Bei leistungsstarken Verdichtern kann die starke Luftströmung ein geöffnetes Ventil ungewollt schließen. Diese Effekte sind nicht immer reproduzierbar, was zur Unzuverlässigkeit der Anlage führt. Nach dem Stand der Technik lassen sich die beiden letztgenannten Nachteile nur damit vermeiden, dass die Elektromagneten stärker ausgelegt werden, was Energieverbrauch, Kosten und Wärmeentwicklung nachteilig beeinflusst.
Selbst dann haben elektromagnetische Antriebe noch einen weiteren, grundsätzlichen Nachteil. Mit ihrem Antrieb können sie das Ventil entweder vollständig öffnen oder vollständig schließen. Definierte Zwischenstellungen kann ein Elektromagnet ohne zusätzliche Einrichtung nicht einnehmen. Damit können Ventile nach dem Stand der Technik folgendes nicht leisten:
Zur Ablaufsteuerung der Anlage ist es günstig, die Pegelstände in beiden Kammern gesondert abzufragen. Da mechanische Teile in beiden Kammern unerwünscht sind, sind Schwimmerlösungen möglichst zu vermeiden. Vorzugswürdig ist es, den Pegelstand über den Wasserdruck abzufragen, der auf die anstehende Luftsäule wirkt. Die starke Luftströmung und die Bildung eines Wasser-Luftgemisches, die bei voll geöffneten Ventilen entsteht, lässt eine Druckmessung nur unzureichend zu. Druckmessungen nach dem Stand der Technik werden bevorzugt mit dem Einperlverfahren vorgenommen: Es werden nur geringe Luftmengen als Luftperlen eingetragen, um sich an den statischen Wasserdruck heranzutasten. Die Dosierung solcher geringer Luftmengen ist mit den elektromagnetischen Ventilen ohne weitere Hilfseinrichtung wie beispielsweise Luftdrosseln nach dem Stand der Technik nicht möglich.
Die geregelte Dosierung des Luftstroms kann auch aus anderen Gründen erwünscht sein. Beispielsweise kann der Verwirbelung des Wassers damit begegnet werden, dass der Lufteintrag zunächst gering gehalten und dann zunehmend gesteigert wird. Auch kann der Ablauf des biologischen Prozesses eine stufenlose Dosierung des Lufteintrags wünschenswert machen.
Aufgabe der Erfindung sind elektrische Ventile für Ventilblöcke von Hauskläranlagen, die energiesparend, leise, von Luftdruck und Luftstrom unbeeinflusst und für Druckmessungen nach dem Einperlverfahren geeignet sind. Nach der Erfindung wird die Aufgabe so gelöst:
Der Schaft des Ventilkegels ist ein Gewindestab, der durch einen Schrittmotor in Rotation und damit in eine Linearbewegung versetzt wird, die – je nach Drehrichtung – das Öffnen bzw. das Schließen des Ventils bewirkt. Da dieser Antrieb – bedingt durch die Gewindesteigung – selbsthemmend ist, hat die Stärke des Luftstroms auf die Position des Ventilkegels keinen Einfluss. Auch bei schwach ausgelegten Motoren ist die Motorkraft immer ausreichend, die Linearbewegung des Gewindestabes unbeeinflusst vom Luftstrom zu beherrschen. Da das Ventil mit diesem Antrieb nicht schlagartig öffnet und schließt, entfallen störende Schlaggeräusche. Da dieser Antrieb nur während des Öffnens und des Schließens Energie verbraucht, ist der Energieverbrauch weitaus niedriger als beim Elektromagneten, dessen Energieverbrauch während der gesamten Öffnungsdauer des Ventils unverändert anhält. Da der Gewindestab bei jedem Stillstand des Schrittmotors in einer stabilen Stellung verbleibt und damit dem Ventil eine stabile, definierte Öffnungs-Zwischenstellung gibt, kann der Luftstrom durch das Ventil auf gewünschte Sollwerte dosiert werden. (Anspruch 1)
Ventilblöcke für Hauskläranlagen sind nach dem Stand der Technik so ausgeführt, dass die Ablaufsteuerung als getrennte Einheit verbaut wird. Der Nachteil sind lange Kabelwege. Weiter haben Ventilblöcke für Hauskläranlagen nach dem Stand der Technik kein Gehäuse. Als vorteilhafte Ausführung des Ventilblocks nach der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest die Ventile mit einem Gehäuse umgeben sind, in das die Ablaufsteuerung aufgenommen ist. (Anspruch 2)

Claims

Ventilblock für Hauskläranlagen mit Luftkanälen und Ventilsitzen, über die elektrische Ventile so angeordnet sind, dass bei geschlossenem Ventil die Ventilkegel mit den Ventilsitzen dicht schließen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäfte der Ventilkegel Gewindestäbe sind, die durch Schrittmotoren in Rotation und damit in eine Linearbewegungen versetzt werden, die – je nach Drehrichtung – ein stufenloses Öffnen und Schließen des Ventils bewirken.
Ventilblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Ventile mit einem Gehäuse umgeben sind, in dem auch die Ablaufsteuerung enthalten ist.