DE102009060588B3

DE102009060588B3 - Vorrichtung zum Ablauf von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE102009060588B3
Application number: DE102009060588A
Authority: DE
Inventors: Jork Dr. 04435 Leiterer; Andreas 09350 Müller; Kai 04178 Fischer; Lutz 04435 Boeck
Original assignee: Faiveley Transport Leipzig GmbH and Co KG
Current assignee: Faiveley Transport Leipzig GmbH and Co KG
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2029-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablauf von Flüssigkeiten aus einem Behälter, vorzugsweise aus einem Unterdruckflüssigkeitsbehälter. Insbesondere soll die Vorrichtung in einem Kondensatsammler einer Klimaanlage für Schienenfahrzeuge Anwendung finden. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass diese aus einer in einer Öffnung im Boden des Behälters (10) einsetzbaren Hülse (2), einem Deckel (3) und einem Verschlusskörper (4) besteht, wobei der Verschlusskörper (4) über einen am Deckel (3) angeordneten Dorn (3.1) innerhalb der Hülse (2) vertikal bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablauf von Flüssigkeiten aus einem Behälter, vorzugsweise aus einem Unterdruckflüssigkeitsbehälter. Insbesondere soll die Vorrichtung in einem Kondensatsammler einer Klimaanlage für Schienenfahrzeuge Anwendung finden.
Der derzeitige Stand der Technik ist, durch einen unten an einer durchbohrten Wasserauffangwanne angebrachten Schlauch/Zylinder mit verringertem Querschnitt eine Wassermenge anzusammeln, welche als Säule einen ausreichenden hydrostatischen Druck erzeugt um den Unterdruck in der Wasserauffangwanne (Kondensatsammler) zu überwiegen und letztendlich abzufließen. Während dieser Ansammlung von Wasser (und auch im Fall, das kein Wasser vorhanden ist) strömt Luft durch die Öffnung in den Behälter. Diese so genannte Fehlluft beträgt bis zu 5% (bezogen auf das Zuluftvolumen) und muss derzeit toleriert werden (letztendlich durch erhöhte Luftförderkapazität und damit Überdimensionierung von Lüftern).
Es sind Wasserablaufschläuche für Kraftfahrzeuge bekannt, deren Öffnung am Ende von zwei auseinander liegenden, unter dem hydrostatischen Druck der Wassersäule selbsttätig öffnenden Schließlippen gebildet werden. Ohne Wasser verschließt sich der Schlauch durch den Überdruck der Luft außen. Ein derartiger Ablauf wird beispielsweise in der EP 1775168 A1 beschrieben.
In der DE 10 2008 030 885 A1 wird ein Rückschlagventil offenbart, welches zur Handhabung von Kondenswasser für Komponenten, beispielsweise Gehäuse, Ablaufkanäle, Steuerkästen etc. einer Lüftungs- bzw. Klimaanlage für Kraftfahrzeuge dient. Das Rückschlagventil umfasst einen flächigen Ventilschließkörper, der elastisch und zumindest abschnittsweise membranartig ausgeführt ist.
In der DE 203 18 669 U1 ist ein Rückschlagventil für die Kurbelgehäuseentlüftung von Verbrennungskraftmaschinen bekannt, welches eine automatische Ableitung von Kondensat auch in Schließrichtung des Ventils ermöglicht.
Die US-PS 2,582,031 beinhaltet eine verbesserte Anordnung zum Einbau und Abdichtung von Flüssigkeitsabläufen. Mit der Anordnung soll ein Eindringen von Feuchtigkeit in das Wärmedämmmaterial eines doppelwandigen Behälters verhindert werden.
Zum Erreichen eines ausreichenden hydrostatischen Drucks wird unter Normalbedingungen (DIN 1343) zirka 1 cm Wassersäule pro 1 mbar Druck benötigt. Fehlt ein Schlauch, oder ist er zu kurz, strömt Luft ins Innere und treibt das darüber stehende Wasser in einer Art Wasserfontaine, das Wasser sprudelt (ca. 30 cm hoch bei einem Unterdruck von 2 mbar, für Lochdurchmesser bis zu einigen Zentimetern getestet). Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin diesen Effekt zu vermeiden. Weiter soll mit der Erfindung die Fehlluft minimiert werden (ohne Wasser ist sie Null, während des Abtransports von Wassers nimmt sie den gleichen Wert im Volumen, wie das des abtransportierten Wassers an). Es soll eine Vorrichtung für einen Wasserablauf, vorzugsweise für den Flüssigkeitssammler einer Klimaanlage in Schienenfahrzeugen geschaffen werden, die die Wassersäule minimiert und damit kleinste Bauhöhe ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Ansprüchen enthalten.
Die Erfindung beinhaltet demgemäß eine Vorrichtung zum Ablauf von Flüssigkeiten aus einem Behälter die aus einer in einer Öffnung im Boden des Behälters einsetzbaren Hülse, einem Deckel und einem Verschlusskörper besteht, wobei der Verschlusskörper über einen am Deckel angeordneten Dorn innerhalb der Hülse vertikal bewegbar ist. Vorteilhaft ist dabei der Flüssigkeitsabfluss entgegen einem Druckgradient regelbar. Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung weist der Verschlusskörper der Vorrichtung dazu ein Gewicht auf, welches klein genug ist um vom im Behälter herrschenden Unterdruck angesaugt zu werden und den Flüssigkeitsablauf dadurch zu verschließen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Vorteilhaft weist die Hülse einen kragenförmigen oberen Randabschnitt mit einem gegenüber dem übrigen Teil der Hülse vergrößerten Durchmesser auf und ist mit einem Außengewinde versehen und somit in eine Öffnung am Boden des Behälters flüssigkeitsdicht einschraubbar. Der kragenförmige obere Randabschnitt weist Aussparungen auf über welche die im Behälter sich ansammelnde Flüssigkeit in die Vorrichtung eintritt. Der Flüssigkeitseinlauf wird so auf der Höhe des Bodens des Sammlers fixiert, so dass anstehende Flüssigkeit wie z. B. Wasser in die Hülse einlaufen kann. Nach einem anderen besonderen Merkmal der Erfindung besteht der Verschlusskörper aus zwei über ein Distanzstück voneinander beabstandete Stempel. Weiter ist eine zentrische vertikale Bohrung zur beweglichen Aufnahme des Dorns vorgesehen. Die Hülse weist nach einem weiteren Merkmal einen inneren Absatz zur Auflage des oberen Stempels und einen inneren Rand zum dichtenden Anschlag des unteren Stempels auf. Vorteilhaft ist der Verschlusskörper innerhalb der Hülse über den am Deckel angeordneten Dorn vertikal bewegbar, wobei eine flüssigkeitsdichte Abdichtung innerhalb der Hülse in der der untersten Position über den oberen Stempel und den inneren Absatz der Hülse und eine Abdichtung innerhalb der Hülse in der der obersten Position über den unteren Stempel und den inneren Rand erfolgt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im folgenden näher beschrieben wird. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:
1 den Aufbau der Vorrichtung in einer Explosiondarstellung,
2 den Aufbau der Vorrichtung in einer Schnittdarstellung,
3a die Verschlussposition 1 der Vorrichtung in einer Schnittdarstellung,
3b die Verschlussposition 2 der Vorrichtung in einer Schnittdarstellung
4 ein Funktionsprinzip.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Regelung des Wasserabflusses entgegen einem Druckgradienten, welche sich durch minimale Fehlluft (Luft die entlang des Druckgradienten, also von außen nach innen, entgegengesetzt dem Wasser strömt), verringerter benötigter Wassersäule darüber sowie einem Betrieb ohne Hilfsenergie (im Gegensatz zu einer elektrisch betriebenen Pumpe beispielsweise) auszeichnet. Die Vorrichtung ist insbesondere zum Einsatz in der Lüftungs- und Klimatechnik speziell im Bahnbereich zur Abführung von Kondensatwasser geeignet. Im Allgemeinen handelt es sich um den Bereich < 60 L/h, aber auch größere Wassermengen sind möglich).
Die Vorrichtung 1 dient demnach zum Ablauf von Flüssigkeiten aus einem Behälter und besteht aus einer in einer Öffnung im Boden 10 eines Behälters einsetzbaren Hülse 2, einem Deckel 3 und einem Verschlusskörper 4. Der Verschlusskörper 4 ist über einen am Deckel 3 angeordneten Dorn 3.1 innerhalb der Hülse 2 vertikal bewegbar. Im zusammengebauten Zustand ist der Verschluss nur innerhalb der Hülse 2 beweglich und dichtet mit dieser in unterster Position über den oberen Stempel 4.1 und in oberster Position über den unteren Stempel 4.2 wasserdicht ab. Eine flüssigkeitsdichte Abdichtung innerhalb der Hülse 2 in der der untersten Position erfolgt über den oberen Stempel 4.1 und dem inneren Absatz 2.2 und eine Abdichtung innerhalb der Hülse 2 in der der obersten Position erfolgt über den unteren Stempel 4.2 und dem inneren Rand 2.3 der Hülse 2.
Zur exakten Positionierung gleitet der Verschlusskörper 4 auf dem Dorn 3.1 des Deckels 3 vertikal, welchen er in einer dafür passenden Bohrung aufnimmt. Die Hülse 2 ist im Boden eines Wassersammlers über ein Außengewinde eingeschraubt und dichtet mit dem oberen Teil, der einen größeren Durchmesser als die Gewindedurchgangsbohrung hat. So wird der Wassereinlass auf der Höhe des Bodens des Wassersammlers fixiert, so dass anstehendes Wasser in die Hülse 2 ablaufen kann.
Der Verschlusskörper 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt eine Masse, welche klein genug ist, damit diese vom Unterdruck (3a) angesaugt werden kann. Dabei wird der Wasserablauf verschlossen. In der 4 ist das Funktionsprinzip schematisch dargestellt. Durch anfallendes Kondensat steigt nun im Verschlusskörper 4 auf dem unteren Stempel 4.2 eine Wassersäule (Position 2). Ist deren Masse groß genug, überwiegt die Summe der Gewichtskräfte (F_G) von Verschlusskörper 4 und Wasser die Gegenkraft des Unterdrucks (Position 3). In diesem Moment fällt der Verschlusskörper 4 nach unten und ein definiertes Volumen an Wasser fließt ab (3b). Dadurch verringert sich die Gewichtskraft und die überwiegende Kraft aus dem anliegenden Überdruck treibt den nun leeren Verschlusskörper 4 wieder nach oben und der Vorgang beginnt nun von vorn (Positionen 5 und 1). Die Prozessdauer definiert den Arbeitstakt und damit die maximale Fördermenge an Kondensat pro Stunde.

Claims

Vorrichtung zum Ablauf von Flüssigkeiten aus einem Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einer in einer Öffnung im Boden des Behälters (10) einsetzbaren Hülse (2), einem Deckel (3) und einem Verschlusskörper (4) besteht, wobei der Verschlusskörper (4) über einen am Deckel (3) angeordneten Dorn (3.1) innerhalb der Hülse (2) vertikal bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) einen kragenförmigen oberen Randabschnitt (2.1) mit einem gegenüber dem übrigen Teil der Hülse vergrößerten Durchmesser aufweist sowie mit einem Außengewinde versehen ist und damit in eine Öffnung am Boden des Behälters (10) flüssigkeitsdicht einschraubbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kragenförmige obere Randabschnitt (2.1) Aussparungen aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (4) aus zwei über ein Distanzstück (4.3) voneinander beabstandete Stempel (4.1, 4.2) besteht sowie eine zentrische vertikale Bohrung zur beweglichen Aufnahme des Dorns (3.1) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) einen inneren Absatz (2.2) zur Auflage des oberen Stempels (4.1) und einen inneren Rand (2.3) zum dichtenden Anschlag des unteren Stempels (4.2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (4) innerhalb der Hülse (2) über den am Deckel (3) angeordneten Dorn (3.1) vertikal bewegbar ist, wobei eine flüssigkeitsdichte Abdichtung innerhalb der Hülse (2) in der der untersten Position über den oberen Stempel (4.1) und dem inneren Absatz (2.2) und eine Abdichtung innerhalb der Hülse (2) in der der obersten Position über den unteren Stempel (4.2) und dem inneren Rand (2.3) erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (4) ein Gewicht aufweist, welches klein genug ist um vom im Behälter (10) herrschenden Unterdruck angesaugt zu werden und den Flüssigkeitsablauf zu verschließen.
Vorrichtung nach einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabfluss entgegen einem Druckgradienten regelbar ist.
Vorrichtung nach einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Deckel (3) und Dorn (3.1) einstückig ausgeführt sind.