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Vorrichtung und Verfahren zur Belüftung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein mit der Vorrichtung durchführbares Verfahren, sowie die Verwendung der Vorrichtung als Belüftungsvorrichtung, insbesondere in Kläranlagen. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie in einem Rohr, das zur Luftzufuhr für einen an der Auslassöffnung des Rohrs angeschlossenen Luftverteiler dient, ein Rückschlagventil aufweist, das im geöffneten Betriebszustand einen sehr geringen Druckverlust bei der Luftzufuhr bewirkt, jedoch bei Einströmen von Flüssigkeit durch die Auslassöffnung zuverlässig in den geschlossenen Zustand bewegt wird und das Rohr zuverlässig gegen die Flüssigkeit dichtet.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, zur Belüftung von Flüssigkeiten Luftverteiler in einem Becken anzuordnen, die an einem Rohr zur Luftversorgung angeschlossen sind. Gattungsgemäße Luftverteiler können eine über einer Unterlage angeordnete gelochte elastische Matte aufweisen, wobei der Zwischenraum zwischen Matte und Unterlage mit der Auslassöffnung des Rohrs verbunden ist. Die Lochung der Matte ist beispielsweise durch Schlitzen so eingestellt, dass nur bei anliegendem Luftdruck die Lochung den Durchtritt von Luft erlaubt und ohne anliegenden Luftdruck die Lochung gegen die umgebende Flüssigkeit dicht ist. Bei Reißen der Matte kann ohne anliegenden Luftdruck Flüssigkeit in das Rohr eintreten.
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Allgemein bekannt sind Rückschlagventile, bei denen ein Ventilelement durch eine Feder gegen den Ventilsitz belastet ist, sodass einströmendes Medium einen Druckverlust durch die Rückstellkraft der Feder erleidet.
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Die
DE 10 2008 047 093 A1 beschreibt Rohrbelüfter für Kläranlagen mit einer ein Stützrohr umfassenden luftdurchlässigen Membran, wobei das Stützrohr mit einem Luftzuführabschnitt verbunden ist, in dem ein Teller-, Platten- oder Kugelventil als Rückschlagventil angeordnet sein kann.
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Die
DE 81 07 022 U1 beschreibt aufblasbare kissenförmige Belüftungseinrichtungen für Gülle, in deren Luftzufuhrleitung ein Rückschlagventil angeordnet sein kann.
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Die
DE 600 02 691 T2 beschreibt ein Rohrsystem zur Begasung, bei dem in jeder Auslassleitung ein Konstantflussregulator und optional ein Rückschlagkugelventil angeordnet ist.
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Die
AT 506 717 A1 beschreibt einen Belüfter mit einer luftdurchlässigen Membran, die über einer Grundplatte liegt, wobei an der in Betriebsposition oberen Seite der Grundplatte ein geschlitztes elastisches Material als Rückschlagventil angebracht ist.
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Die
DE 10 2008 060 146 A1 beschreibt ein Rückschlagventil für Hydraulikflüssigkeit, das in einem zylindrischen Gehäuse mittig eine Einlassöffnung und gegenüber ein freies Ende hat, an dem eine Basis befestigt ist, die einen axial angeordneten Zapfen hält. Ein Ventilglied ist längs des Gehäuses zwischen dem Rand der Einlassöffnung einerseits und dem der Einlassöffnung zugewandten Ende des axialen Zapfens andererseits verschieblich. Das Ventilglied weist einen Zentralbereich auf, der die Einlassöffnung überdeckt und von dem sich vier laschenförmige Führungselemente erstrecken, die an der Gehäusewand anliegen.
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Die
DE 1 011 367 A beschreibt ein Luftventil zur Verhinderung des Absaugens von Geruchsverschlüssen, das in einem Gehäuseabschnitt einen zwischen einem Anschlag und einem Ventilsitz entlang Längsrippen frei verschieblichen Ventilkörper aufweist.
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Das
DE 80 06 791 U1 beschreibt eine Wasserrücklaufsperre mit einem als Teil einer Leitung ausgebildeten Käfig für einen darin verschieblichen Ventilkörper, der an seiner Stirnseite eine ferritische Stahlscheibe aufweist, die gegen einen permanentmagnetischen Ventilsitz anliegen kann.
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Die
US 5,092,361 A1 beschreibt ein Rückschlagventil für einen Hydraulikkreislauf mit einem Ventilkörper, der durch eine Spiralfeder gegen einen Ventilsitz gedrückt ist.
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Die
US 2006 / 0 196 553 A1 beschreibt ein Rückschlagventil, bei dem der Ventilkörper durch eine Spiralfeder gegen den Ventilsitz gedrückt ist. Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Belüftung von Flüssigkeiten, bei der ein Rückschlagventil den Durchtritt von Flüssigkeit durch das Rohr verhindert und das Rückschlagventil bei der Durchströmung mit Luft nur zu einem minimalen Druckverlust führt.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche und insbesondere mit einer Vorrichtung zur Belüftung mit einem Rohr, in dem ein Rückschlagventil zwischen einer Einlassöffnung für Luft und einer Auslassöffnung angeordnet ist, dessen Ventilkörper frei längs des Rohrs verschieblich ist und nicht in eine Geschlossenstellung belastet ist, beispielsweise nicht durch ein Element der Vorrichtung wie z.B. eine Feder gegen seinen Ventilsitz belastet ist. Weiter bevorzugt ist in dem Rückschlagventil der Ventilkörper auch nicht durch sein Eigengewicht gegen den Ventilsitz belastet, was bevorzugt dadurch erreicht wird, dass das Rohr, in dem der Ventilkörper längsverschieblich ist, horizontal angeordnet ist. Alternativ kann das Rohr mit dem darin angeordneten Ventilkörper auch vertikal angeordnet sein, wobei dann die Einlassöffnung für Luft tiefer liegt als die beabstandete Auslassöffnung. Bei vertikaler Anordnung des Rohrs wird der Ventilkörper durch hindurchströmende Luft in einem Abstand zum Ventilsitz gehalten, wobei er bei Luftabfall durch sein Eigengewicht gegen den Ventilsitz belastet wird.
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Der Ventilkörper ist ohne Belastung bzw. unbelastet, insbesondere ohne Belastung durch eine Feder, verschieblich in dem Rohr von einer Führung geführt, die den lichten Querschnitt zwischen der Dichtfläche und dem Rohr durch Elemente überdeckt, die entlang des Radius um die Längsachse des Ventilkörpers bzw. des Rohrs beabstandet sind, so dass in dem lichten Querschnitt zwischen den Elementen und der Dichtfläche Luft strömen kann. Diese Elemente können Führungselemente sein, die am Ventilkörper angeordnet sind und Führungsflächen aufweisen, die den Radius der Dichtfläche überragen und die der Rohrwandung zugewandt sind, oder können Führungsleisten sein, die an der Rohrwandung angebracht sind und den an die Dichtfläche anschließenden Führungsflächen zugewandt sind. Der lichte Querschnitt bildet radial und axial offene Durchgänge für hindurchströmende Luft.
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Der Ventilkörper zeichnet sich dadurch aus, dass er nicht durch beispielsweise eine Feder gegen den Ventilsitz belastet ist und so gestaltet ist, dass in dem Rohr der einströmenden Luft nur ein sehr geringer Strömungswiderstand entgegensetzt wird. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt daher darin, dass das Rückschlagventil in dem Rohr einen sehr geringen, vorzugsweise keinen Strömungswiderstand für eingeblasene Luft bildet, und daher durch das Rückschlagventil in dem Rohr im Wesentlichen kein oder nur ein sehr geringer Druckverlust beim Einblasen von Luft zu überwinden ist. Entsprechend führt die erfindungsgemäße Vorrichtung nur zu einer sehr geringen, vorzugsweise zu keiner Erhöhung des Leistungsbedarfs für das Einblasen von Luft, was insbesondere bei erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit einer Vielzahl von Luftverteilern vorteilhaft ist, die jeweils mittels eines Rohrs angeschlossen sind, das jeweils ein Rückschlagventil enthält, beispielsweise in belüfteten Klärbecken.
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In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Vielzahl von Luftverteilern auf, die jeweils mittels eines Rohrs an einem Luftbalken dicht angeschlossen sind, wobei der Luftbalken, die Rohre und die Luftverteiler bevorzugt in einer Ebene angeordnet sind, die bevorzugt horizontal liegt. Der Luftbalken dient dabei als Zentralleitung für Luft, wobei an dem Luftbalken bevorzugt im Wesentlichen rechtwinklig die Rohre mit dem darin längs verschieblichen Ventilkörper angeschlossen sind, und wobei an jedem Rohr wiederum jeweils ein Luftverteiler angeschlossen ist. Entsprechend bildet ein Rohr jeweils ein Verbindungsstück zwischen dem Luftbalken und einem Luftverteiler, wobei das Rohr mit dem Luftbalken und dem Luftverteiler dicht verbunden ist, beispielsweise mittels eines Gewindes. In dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung entsprechend eine Vielzahl von Rohren auf, die jeweils mit ihren Einlassöffnungen für Luft dicht an dem Luftbalken angeschlossen sind, und mit ihren Auslassöffnungen an jeweils einem Luftverteiler angeschlossen sind.
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Bevorzugt ist eine Vorrichtung zur Belüftung mit einem Rohr mit einem darin angeordneten Rückschlagventil, wobei das Rohr eine Einlassöffnung für Luft und eine beabstandete Auslassöffnung aufweist, an der ein Luftverteiler angeschlossen ist, und zeichnet sich dadurch aus, dass das Rückschlagventil einem ringförmigen Ventilsitz, der näher an der Einlassöffnung angeordnet ist als ein Anschlag und einen zwischen dem Ventilsitz und dem Anschlag frei längs des Rohrs verschieblichen Ventilkörper aufweist, dessen erstes Ende von einer dem Ventilsitz zugewandten konvexen Dichtfläche gebildet ist und zu dessen gegenüberliegendem zweiten Ende zumindest drei Führungselemente angeordnet sind, die sich entlang der Symmetrieachse der konvexen Dichtfläche erstrecken und der Rohrwandung zugewandte Führungsflächen aufweisen, die sich bis in einen Abstand zum Radius der Innenwandung erstrecken, wobei die Führungsflächen der Führungselemente in einem größeren Abstand zu der Symmetrieachse angeordnet sind als der Radius der Dichtfläche beträgt und um die Symmetrieachse mit radialem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei zwischen der Dichtfläche und der Innenwandung sowie durch den Abstand der Führungselemente zueinander radial und axial offene Durchgänge gebildet sind.
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Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ein Ventilkörper mit einer konvexen Dichtfläche, von der sich entlang ihrer Symmetrieachse zumindest drei radial versetzte Führungselemente erstrecken, wobei der radiale Abstand zwischen den Führungselementen und der Bereich, in dem die Führungselemente den Radius der Dichtfläche überragen, sowohl axial als auch radial entlang der Symmetrieachse offene Durchgänge für eingeblasene Luft um den Ventilkörper herum und durch diesen hindurch bilden, eine Durchströmung ohne oder bei nur sehr geringem Druckverlust erlaubt. Daher weist der Ventilkörper auf oder besteht aus einer konvexen Dichtfläche, von der sich entlang ihrer Symmetrieachse zumindest drei radial versetzte Führungselemente erstrecken, wobei der radiale Abstand zwischen den Führungselementen und der Bereich, in dem die Führungselemente den Radius der Dichtfläche überragen, sowohl axial als auch radial entlang der Symmetrieachse offene Durchgänge für eingeblasene Luft um den Ventilkörper herum und durch diesen hindurch bilden. Für die Zwecke der Erfindung werden Dichtflächen mit bogenförmigem Querschnitt und auch kegelförmige oder kegelstumpfförmige Dichtflächen als konvexe Dichtflächen bezeichnet.
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Der Ventilkörper in der Vorrichtung wird bei Eindringen von Flüssigkeit durch die Auslassöffnung bzw. aus Richtung des Anschlags zuverlässig in Richtung auf den Ventilsitz verschoben, sodass die Dichtfläche allein durch die Flüssigkeit zuverlässig gegen den Ventilsitz belastet wird und die Flüssigkeit die Geschlossenstellung des Rückschlagventils aufrechterhält, insbesondere wenn nicht Luft eingeblasen wird.
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Bevorzugte Führungselemente können beispielsweise entlang der Symmetrieachse der Dichtfläche gestreckte Elemente sein, die insbesondere rippenförmig, stab- bzw. stegförmig oder streifenförmig sein können. Es ist bevorzugt, dass die Führungsflächen der Führungselemente im Querschnitt des Rohrs konvex sind.
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In alternativer Ausführung des Ventils sind die Führungsflächen in einem Abstand zur Symmetrieachse angeordnet, wobei die Rohrwandung zumindest 3 Führungsleisten aufweist, die die Rohrwandung überragen, bzw. in das Rohrinnere ragen, und die Oberflächen aufweisen, die in einem Abstand zu den Führungsflächen der Führungselemente angeordnet und den Führungsflächen zugewandt sind. Die Führungsleisten sind entlang des Radius der Rohrwandung voneinander beabstandet, insbesondere symmetrisch zur Längsachse des Rohrs angeordnet. Die Abstände zwischen den Führungsleisten bilden mit dem zwischen den Führungsleisten angeordneten Ventilkörper im Wesentlichen den lichten Querschnitt des Ventils, durch den Luft strömen kann. Es ist bevorzugt, dass die den Führungselementen zugewandten Oberflächen der Führungsleisten im Querschnitt des Rohrs konvex sind.
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In dieser Ausführung ist bevorzugt der Abstand der Führungsfläche von der Symmetrieachse des Ventilkörpers gleich dem Radius der Dichtfläche oder kleiner als der Radius der Dichtfläche, weniger bevorzugt größer als der Radius der Dichtfläche.
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In der alternativen Ausführungsform sind die Führungselemente des Ventilkörpers bevorzugt einstückig ausgebildet, wobei weiter bevorzugt deren Führungsflächen eine an die Dichtfläche angrenzende zylindrische Führungsfläche bilden.
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Die Führungsleisten bzw. deren Oberflächen erstrecken sich bevorzugt längs des Rohrs und können wie die Führungsflächen durchgängig oder diskontinuierlich sein.
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Die Rohrwandung ist von einem Einsatz gebildet, der in das Rohr eingesetzt ist und den Anschlag und den Ventilsitz aufweist, insbesondere auch einen Kragen zur Anlage an eine Stirnfläche des Rohrs aufweist, der den Innenradius des Rohrs überragt.
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Generell bevorzugt ist der Ventilkörper leicht gebaut, um den Strömungswiderstand in dem Rohr gering zu halten, und weiter bevorzugt ist der Ventilkörper überdies einstückig ausgebildet. Die Dichtfläche und/oder der Ventilkörper ist insbesondere aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Thermoplast oder Gummi bzw. Kautschuk, insbesondere aus thermoplastischem Elastomer ausgebildet.
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In einer Ausführungsform kann der Ventilkörper optional aus zwei unterschiedlich harten Materialien ausgebildet sein, wobei die Führungselemente und/oder die Führungsflächen bevorzugt aus einem härteren Material gebildet sind und die weiteren Bestandteile des Ventilkörpers aus einem weicheren Material gebildet sind. So erlaubt der Ventilkörper zum einen bevorzugt eine zuverlässige Verschieblichkeit in dem Rohr, dadurch dass die härteren Führungsflächen an der Rohrinnenwandung entlanggleiten, und zum anderen durch den weicheren Ventilkörper, insbesondere die Dichtfläche, eine zuverlässige Geschlossenstellung des Ventils bei einströmender Flüssigkeit.
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Das zuverlässige Herstellen der Geschlossenstellung des Rückschlagventils allein durch Belastung des Ventilkörpers durch Flüssigkeit, die durch die Auslassöffnung für Luft eintritt, d.h. ohne zusätzliche Belastung des Ventilkörpers durch ein Federelement in Richtung auf den Ventilsitz, insbesondere auch ohne Belastung des Ventilkörpers durch Schwerkraft gegen den Ventilsitz, erlaubt neben dem Herstellen der Geschlossenstellung des Rückschlagventils bei Druckabfall der eingeblasenen Luft auch ein Einblasen von Luft mit nur sehr geringem, vorzugsweise im Wesentlichen ohne Druckverlust beim Durchtritt durch das Rohr, das das Rückschlagventil der Vorrichtung enthält.
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Ein Luftverteiler kann eine plattenförmige oder zylindrische Unterlage aufweisen, in der vorzugsweise eine Bohrung angeordnet ist, die mit der Auslassöffnung für Luft des Rohrs verbunden ist, und eine die Unterlage überdeckende elastische Matte, deren Lochung, insbesondere schlitzförmige Lochung, den Durchtritt von eingeblasener Luft zulässt, in Abwesenheit eingeblasener Luft gegen den Eintritt von Flüssigkeit schließt. Eine Matte kann insbesondere ein Schlauch oder eine Platte sein, jeweils an den Kanten dicht mit der Unterlage verbunden. Luftverteiler können als Unterlage insbesondere ein Rohrstück aufweisen, um das eine schlauchförmige elastische Matte angeordnet ist, wobei das Innenvolumen des Rohrstücks offen ist, um den Eintritt von Flüssigkeit zu erlauben, sodass bei Anordnung in Flüssigkeit zumindest das Innenvolumen des Rohrstücks keinen Auftrieb bildet.
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Der Ventilsitz ist generell ringförmig mit einer Öffnung, die sich vorzugsweise symmetrisch zur Längsachse des Rohrs erstreckt. Der Ventilsitz kann eine gegen die Längsachse geneigte Anlagefläche aufweisen, beispielsweise eine konkave, insbesondere kegelstumpfförmige Anlagefläche, beispielsweise eine die kreisförmige Ausnehmung umgebende Fase. Alternativ kann der Ventilsitz aus einer ringförmigen Kante bestehen, gegen die die Dichtfläche bei Belastung gegen den Ventilsitz anliegt. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Belastung der Dichtfläche gegen den Ventilsitz vermieden wird, dass der Ventilsitz gegen die Dichtfläche verkantet und Flüssigkeit durch das Ventil hindurchtreten kann.
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Der Ventilsitz ist näher an der Einlassöffnung angeordnet als der beabstandete Anschlag. Der Anschlag ist näher an der Auslassöffnung als der Ventilsitz angeordnet und optional näher an der Auslassöffnung als an der Einlassöffnung. Der Anschlag dient zur Begrenzung der Verschieblichkeit des Ventilkörpers, der zwischen Ventilsitz und Anschlag frei verschieblich ist. Entsprechend weist der Anschlag einen Vorsprung auf, der in den vom Ventilkörper aufgespannten Querschnitt ragt, beispielsweise einen stabförmigen oder ringförmigen Vorsprung, der in den Querschnitt des Rohrs ragt, oder daraus besteht.
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Der Ventilkörper weist an seinem ersten Ende eine konvexe, vorzugsweise elastische Dichtfläche auf, die zum Beispiel von einer elastischen Wandung gebildet oder getragen ist. Vorzugsweise ist die Wandung, die die konvexe Dichtfläche trägt oder ausbildet, auf ihrer Innenseite konkav, sodass z.B. die Dichtfläche von einer Wandung mit im Wesentlichen konstanter Dicke gebildet ist.
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Die Dichtfläche erstreckt sich kreisförmig um eine Symmetrieachse, die generell bevorzugt parallel zur Längsachse des Rohrs angeordnet ist. Die Dichtfläche erstreckt sich nur über einen Anteil des Radius des Rohrs und wird in dem Abschnitt des Radius von den Führungselementen überragt, um den das Dichtungselement vom Radius der Innenwandung des Rohrs beabstandet ist. Auf diese Weise halten die Führungselemente das Dichtungselement in einem Abstand zur Innenwandung des Rohrs, insbesondere parallel zum Radius der Innenwandung, wobei die Führungselemente radial zwischen sich und axial, jeweils in Bezug auf die Symmetrieachse des Dichtungselements und/oder in Bezug auf die Längsachse des Rohrs, einen offenen Durchgang zwischen der Innenwandung und dem Dichtungselement bilden. Bevorzugt weist der Ventilkörper um die Symmetrieachse der Dichtfläche eine zentrale Ausnehmung zwischen den Führungselementen auf, die sich bis an die Wandung erstreckt, die gegenüber der Dichtfläche liegt.
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Bevorzugt sind die Führungselemente mit radialer Symmetrie um die Symmetrieachse der Dichtfläche angeordnet, insbesondere 3, 4, 5, 6 oder mehr radial gleich voneinander beabstandete Führungselemente.
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Die Führungselemente bilden Führungsflächen bzw. weisen Führungsflächen auf, die der Innenwandung zugewandt sind und die sich bis in einen Abstand zur Innenwandung erstrecken, sodass sie sich bis in einem Abstand zum Innenradius der Innenwandung erstrecken, der die Längsverschieblichkeit des Ventilkörpers längs des Rohrs zulässt, beispielsweise bis in einem Abstand von 0,2 bis 2 mm.
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Optional können die Führungsflächen diskontinuierlich sein, beispielsweise in Form von Abschnitten, die in einem gemeinsamen äußeren Radius angeordnet sind mit zwischenliegenden Abschnitten eines kleineren Radius. Bevorzugt sind die Führungsflächen kontinuierlich und sind in demselben Radius zur Symmetrieachse der Dichtfläche angeordnet.
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Die Führungselemente können radial eine geringe Stärke haben, beispielsweise im Bereich von 1 bis 5 mm, bei einer Dicke von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise bis 2 mm, z.B. bei einem inneren Rohrradius von 20 bis 50 mm, da die Führungselemente außer dem Gewicht des Ventilkörpers nichts zu tragen haben.
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Vorzugsweise haben die Führungselemente entlang der Symmetrieachse der Dichtfläche eine Länge von 0,5 bis 10 cm, bevorzugt 1 bis 3 oder bis 2 cm, z.B. bei Rohrdurchmessern von 2 bis 10 cm.
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Bevorzugt erstrecken sich die Führungselemente parallel zur Symmetrieachse der Dichtfläche.
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Optional kann die der Dichtfläche gegenüberliegende Oberfläche der Wandung konvex sein, insbesondere kegelförmig, bevorzugt in eine der Dichtfläche gegenüberliegende Spitze auslaufen, sodass diese Fläche mit der angrenzenden Dichtfläche eine Tropfenform bildet. Der Vorteil einer solchen Ausführungsform liegt in dem nochmals verringerten Strömungswiderstand für eingeblasene Luft.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Belüftung einer Flüssigkeit unter Verwendung der Vorrichtung sieht vor, die Einlassöffnung für Luft mit Luft zu beaufschlagen und mit der Luft den Ventilkörper vom Ventilsitz in Richtung auf den Anschlag zu verschieben, insbesondere bis an den Anschlag zu verschieben, und Luft durch den Luftverteiler austreten zu lassen. Dabei ist die Vorrichtung eingerichtet, bei Eintreten von Flüssigkeit durch die Auslassöffnung für Luft von der Offenstellung in die Geschlossenstellung bewegt zu werden. Denn die durch die Auslassöffnung in das Rohr eintretende Flüssigkeit schiebt den Ventilkörper mit seiner Dichtfläche gegen den Ventilsitz.
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Es hat sich gezeigt, dass bei horizontal angeordnetem Rohr das Verschieben des Ventilkörpers gegen den Ventilsitz in die Geschlossenstellung ausschließlich durch den Eintritt von Flüssigkeit durch die Auslassöffnung in das Rohr erfolgt. Entsprechend wird der Ventilkörper ohne Belastung durch eine Feder ausschließlich durch eintretende Flüssigkeit gegen den Ventilsitz verschoben.
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Da das Eintreten von Flüssigkeit in das Rohr insbesondere bei Unterbrechung bzw. Beschädigung der Dichtheit der elastischen Matte erfolgt, sieht das Verfahren insbesondere die Belüftung einer Flüssigkeit mit einer Mehrzahl von Luftverteilern vor, beispielsweise von 10 bis 100 oder mehr, z.B. 1000 Luftverteilern, von denen zumindest einer in Abwesenheit eingeblasener Luft den Eintritt von Flüssigkeit in das Rohr zulässt. Dabei ist zumindest bei fehlendem oder geringem Druck der eingeblasenen Luft zumindest dieses Rückschlagventil bei eintretender Flüssigkeit in Geschlossenstellung. Bevorzugt sieht das Verfahren das Einblasen von Luft mit Unterbrechungen des Einblasens von Luft vor, z.B. mit Unterbrechungen von zumindest 1 min, bevorzugt von zumindest 15 oder zumindest 30 min, wobei während dieser Unterbrechungen zumindest ein Rückschlagventil in der Geschlossenstellung ist.
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Genaue Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die Figuren beschrieben, die schematisch in
- - 1 einen Längsschnitt durch das Rohr einer nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Rückschlagventil nach dem Stand der Technik,
- - 2 eine Ausführungsform eines Ventilkörpers,
- - 3 eine weitere Ausführungsform eines Ventilkörpers,
- - 4 eine Ausführungsform des Rohrs mit dem Rückschlagventil,
- - 5 A und B einen Längs- und einen Querschnitt durch ein Rohr einer alternativen Ausführungsform und
- - 6 A und B einen Längs- und einen Querschnitt durch einen Ventilkörper einer alternativen Ausführungsform zeigen.
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1 zeigt ein Rohr mit einer Einlassöffnung 1, die mit dem Querschnitt des Rohrs verbunden ist und zum Eintritt von eingeblasener Luft (Pfeile) dient. In einem Abstand zur Einlassöffnung 1 weist das Rohr eine Auslassöffnung 2 auf, an der ein Luftverteiler (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Das Rohr weist einen Ventilsitz 3 auf, der näher an der Einlassöffnung 1 angeordnet ist als der beabstandete Anschlag 4, der näher an der Auslassöffnung 2 angeordnet ist. Der Anschlag 4 kann beispielsweise durch eine Stufe, wahlweise durch ein in dem Rohr angeordnetes Element, das die Innenwandung 5 des Rohrs überragt, ausgebildet sein. Der Ventilsitz 3 ist ringförmig mit kegelstumpfförmiger Ausnehmung axial symmetrisch zur Längsachse des Rohrs angeordnet. Der Ventilsitz 3 kann z.B. in Form einer Ringscheibe in dem Rohr angeordnet sein und gegen eine Stufe der Innenwandung 5 anliegen. Der Ventilkörper 10 weist an seinem ersten Ende 11 eine konvexe Dichtfläche 12 auf, die sich symmetrisch um eine Symmetrieachse bis in den Radius 13 der Dichtfläche 12 erstreckt. Von der Wandung, die die Dichtfläche 12 trägt, erstrecken sich Führungselemente 14 bis an das dem ersten Ende 11 gegenüberliegende zweite Ende des Ventilkörpers 10. Die Führungselemente 10 sind voneinander radial beabstandet, sodass zwischen den Führungselementen 14 radial offene Durchgänge gebildet sind. Da die Führungselemente 14 den Radius 13 der Dichtfläche überragen, wird die aus der Einlassöffnung 1 zugängliche Stirnfläche des Ventilkörpers 10 von der im Radius 13 gebildeten Dichtfläche 12 und zwischen dem Radius 13 der Dichtfläche 12 bis in den Radius 16, bis in den sich die Führungsflächen 17 der Führungselemente 14 erstrecken und die axial offenen Durchgänge bilden, die sich zwischen den radial beabstandeten Führungselementen 14 erstrecken, von den am Ventilkörper 10 angeordneten Enden der Führungselemente 14 gebildet. Daher bilden die axial offenen Durchgänge zwischen den Führungselementen 14 Durchgänge, durch die eingeblasene Luft hindurchtreten kann.
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Es hat sich gezeigt, dass beim Einblasen von Luft mit einem Überdruck gegenüber dem hydrostatischen Druck, den eine Flüssigkeit auf einen Luftverteiler ausübt, der zu überwindende Druckverlust nur geringfügig bis unwesentlich durch den Ventilsitz 3 und den Ventilkörper 10 erhöht wird.
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Ohne das Einblasen von Luft durch die Einlassöffnung 1 kann bei Fehlen einer intakten Dichtung durch den Luftverteiler, beispielsweise bei einer wasserdurchlässigen Matte eines Luftverteilers Flüssigkeit in die Auslassöffnung 2 eintreten.
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Es hat sich gezeigt, dass in einer Eintauchtiefe des Luftverteilers von ca. 40 cm die beim Abschalten der Luftzufuhr durch die Auslassöffnung 2 eintretende Flüssigkeit schnell und zuverlässig den Ventilkörper 10 gegen den Ventilsitz 3 verschiebt und den Querschnitt des Rohrs dichtet.
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Der in 1 gezeigte Ventilkörper 10 weist Führungsflächen 17 auf, die gegen die Innenwandung 5 angeordnet sind und sich in einem Radius 16 zur Symmetrieachse der Dichtfläche 12 befinden. Der Radius 16 der Führungsflächen 17 kann z.B. auch 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm geringer sein als der Radius der Innenwandung 5, um einerseits eine verschiebliche Führung des Ventilkörpers 10 längs der Längsachse des Rohrs zu erlauben, die beim Verschieben des Ventilkörpers 10 gegen die Dichtfläche 12 in die Geschlossenstellung zu kontrollieren, sowie andererseits eine leichtgängige Führung so bilden, die ein Verschieben des Ventilkörpers 10 einerseits durch Luft, die durch die Einlassöffnung 1 eingeblasen wird, andererseits durch Flüssigkeit, die durch die Auslassöffnung 2 eintritt, zulassen.
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Generell ist der Radius 13 der Dichtfläche etwas größer als der Radius der vom Ventilsitz 3 aufgespannten Öffnung, z.B. um 10 bis 30 % größer.
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Die Führungselemente 14 sind im Wesentlichen stabförmig und erstrecken sich von dem Radius 13 der Dichtfläche 12 bis in den Radius 16 der Führungsfläche.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Ventilkörpers 10, bei der die Führungsflächen 17 der Führungselemente 14 diskontinuierlich sind, da sie von Ausnehmungen mit geringerem Radius zur Symmetrieachse der Dichtfläche 12 unterbrochen sind.
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In 2 ist überdies gezeigt, dass zumindest in einem Abschnitt der Führungselemente 14 sich Tragelemente 18 von der Dichtfläche 12 erstrecken, wobei die Tragelemente 18 radial voneinander beabstandet sind, um radial und axial offene Durchgänge zu bilden. In 2 liegt die Schnittebene etwa auf Höhe der Symmetrieebene der Dichtfläche 12, sodass die der Symmetrieachse der Dichtfläche zugewandte Fläche des mittleren Tragelements 18 sichtbar wird, die an die um die Symmetrieachse gebildete Ausnehmung angrenzt, die sich bis an die Wandung 19 erstreckt, die gegenüber der Dichtfläche 12 liegt.
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Die Tragelemente 18 können auf einen Abschnitt von z.B. 30 bis 90%, vorzugsweise 30 bis 60% der Längserstreckung der Führungselemente 14 beschränkt sein, sodass zwischen den Tragelementen 18 und dem zweiten Ende des Ventilkörpers 10 der Ventilkörper 10 nur aus den Führungselementen 14 besteht, die sich um die zentrale Ausnehmung des Ventilkörpers 10 erstrecken.
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3 zeigt in einer Schnittansicht, dass die Wandung, die an die Dichtfläche 12 angrenzt oder diese bildet, gegenüber der Dichtfläche 12 kegelförmig bis tropfenförmig auslaufen kann, wobei sich von der Wandung die Führungselemente 14 erstrecken, vorliegend im Schnitt gezeigt vier von acht Führungselementen.
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4 zeigt einen Ventilkörper 10 im Schnitt in einem Rohr. Der Anschlag 4 wird in dieser Ausführungsform von einem Ende eines Zylinderabschnitts 20 gebildet, der am gegenüberliegenden Ende einen Kragen 21 aufweist, der die Innenwandung 5 des Rohrs überragt. Im Zylinderabschnitt 20 ist ein Ventilsitz 3 gebildet, beispielsweise durch eine Ringscheibe, die im Zylinderabschnitt 20 fixiert ist, beispielsweise gegen eine Stufe des Zylinderabschnitts 20 angeordnet ist. Diese Ausführungsform erlaubt eine einfache Montage des Anschlags 4 und des Ventilsitzes 3, vorzugsweise in einem Rohr mit konstantem Radius der Innenwandung 5.
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Die alternative Ausführungsform ist in 5 und 6 gezeigt, wobei der Ventilkörper 10 von 6 zwischen den Führungsleisten 23 von 5 angeordnet ist, die mit der zylindrischen Führungsfläche 17 des Ventilkörpers 10 die Führung bildet.
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5 zeigt in A einen Längsschnitt entlang der Längsachse des Rohrs, das von einem Zylinderabschnitt 20 gebildet wird und in B den Querschnitt. Die Führung für die Führungsflächen 17 des Ventilkörpers 10 wird durch die Oberflächen 22 jeder Führungsleiste 23 gebildet, die der Längsachse zugewandt sind. Die Führungsleisten 23 sind entlang des Radius des Rohrs beabstandet, wie dies auch in 5B deutlich wird.
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6 zeigt in A einen Längsschnitt entlang der Symmetrieachse des Ventilkörpers 10 und in B dessen Querschnitt. Die Führungsfläche 17 wird durch die einstückig ausgebildeten Führungselemente 14 ausgebildet und erstreckt sich zylindrisch in einem Radius 16, der gleich dem Radius der Dichtfläche 12 ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einlassöffnung
- 2
- Auslassöffnung
- 3
- Ventilsitz
- 4
- Anschlag
- 5
- Innenwandung
- 10
- Ventilkörper
- 11
- erstes Ende des Ventilkörpers 10
- 12
- Dichtfläche
- 13
- Radius der Dichtfläche 12
- 14
- Führungselemente
- 16
- Radius der Führungsflächen 17
- 17
- Führungsfläche
- 18
- Tragelement
- 19
- Wandung
- 20
- Zylinderabschnitt
- 21
- Kragen
- 22
- Oberfläche der Führungsleiste
- 23
- Führungsleiste
