DE202006015835U1

DE202006015835U1 - Wegeventil

Info

Publication number: DE202006015835U1
Application number: DE200620015835
Authority: DE
Original assignee: ATB UMWELTTECHNOLOGIEN GmbH
Current assignee: ATB UMWELTTECHNOLOGIEN GmbH
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2016-10-17

Abstract

Wegeventil (10, 40) mit zwei Abgängen und einem beweglichen Ventilkörper (74) zum wahlweisen Verschließen eines ersten (14) oder eines zweiten Abgangs (16) des Wegeventils (10, 40), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abgänge (14, 16) jeweils einen Ventilsitz (30, 34) zur Aufnahme des Ventilkörpers (18) umfassen, und dass der Ventilkörper (18) zum Verschließen des ersten Abgangs (14) aus einer Ausgangsposition durch Strömungsdruck in einen ersten der beiden Ventilsitze (30) drückbar ist und im strömungslosen Ventilzustand aus dem ersten Ventilsitz (30) in eine Position gelangen kann, aus der der Ventilkörper (18) durch Strömungsdruck zum Verschließen des zweiten Abgangs (16) in den zweiten Ventilsitz (34) drückbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wegeventil mit zwei Abgängen und einem beweglichen Ventilkörper zum wahlweisen Verschließen eines ersten oder eines zweiten Abgangs des Steuerventils.
In der Fluidtechnik dienen Wegeventile dazu, den Weg für das Arbeitsfluid freizugeben, zu sperren oder die Durchflußrichtung zu ändern. Für unterschiedliche Anwendungsfälle sind verschiedene Ventilkonstruktionen bekannt, die sich nach der Zahl der Außenanschlüsse, der Konstruktion des Ventilkörpers und insbesondere auch der Art der Ansteuerung unterscheiden. Zum alternativen Verschließen von zwei Abgängen eines Ventils kann ein beweglicher Ventilkörper verwendet werden, der innerhalb des Wegeventils frei bewegbar ist und zum Beispiel je nach Ventilstellung zwischen zwei Positionen hin und her geschoben werden kann. Zur Betätigung des Ventilkörpers muß eine Steuerung vorgesehen sein, zum Beispiel ein Elektromagnet zur elektrischen Steuerung, pneumatische oder hydraulische Steuerleitungen oder entsprechende mechanische Einrichtungen.
Das Erfordernis einer Steuerung führt dazu, dass das Ventil selbst vergleichsweise aufwendig konstruiert sein muß und die Anlage, in der das Ventil eingebaut ist, mit entsprechenden Einrichtungen zu versehen ist, was zu einem erhöhten Konstruktions- und Kostenaufwand führt. Außerdem sind die Steuerung und die hierfür notwendigen Steuerleitungsanschlüsse eine potentielle Fehlerquelle. Arbeitet die Steuereinrichtung nicht korrekt, kann kein ordnungsgemäßer Betrieb des Wegeventils gewährleistet werden. Schließlich benötigen Steuereinrichtungen zum Betrieb in der Regel eine Energiezufuhr, die nicht immer mit vertretbarem Aufwand gewährleistet werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Wegeventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne eine externe Steuereinrichtung betrieben werden kann und somit die vorstehend genannten Probleme vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Wegeventil gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die beiden Abgänge des erfindungsgemäßen Wegeventils umfassen jeweils einen Ventilsitz, der den Ventilkörper aufnehmen kann. Zum Verschließen des ersten Abgangs läßt sich der Ventilkörper aus einer Ausgangsposition, in der beide Abgänge geöffnet sind, durch einen Volumenstrom durch das Wegeventil hindurch bzw. durch den Strömungsdruck in einen ersten der beiden Ventilsitze drücken. Setzt der Volumenstrom aus, kann der Ventilkörper durch Wirkung der Schwerkraft in eine Position gelangen, aus der er bei erneutem Einsetzen der Strömung in den zweiten Ventilsitz gedrückt werden kann und den zweiten Abgang verschließt. Es ist also möglich, das hier vorgeschlagene Wegeventil allein durch den Strömungsdruck am Ventileingang zu steuern.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wegeventils ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
1 und 2 stellen senkrechte Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Wegeventils dar.
Das allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Wegeventil in 1 umfaßt einen Einlaß 12, einen oberen ersten Abgang 14 und einen unteren zweiten Abgang 16, welche Abgänge 14, 16 wahlweise durch einen Ventilkörper 18 in Form einer Kugel verschließbar sind. Das Wegeventil 10 umfaßt ein gegenüber der horizontalen Ebene geneigtes Rohr 20, in dessen unterem Ende 22, das den Einlaß 12 bildet, in ihrer Ausgangsposition die Kugel 18 liegt. Der Innendurchmesser des Rohrs 20 ist so bemessen, dass die Kugel 18 frei darin befördert werden kann. Die Ausgangsposition wird durch einen Anschlag 24 am unteren Ende des Rohrs 20 vorgegeben, an welchem die Kugel 18 anliegt, wenn das Rohr 20 strömungslos ist. Der Einlaß 12 am unteren Rohrende 22 ist an die Druckseite einer Pumpe 26 angeschlossen, die im hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Druckquelle darstellt, von welcher ein Volumenstrom in das Wegeventil 10 hinein erzeugt wird.
Das obere Rohrende 28 ist verengt und bildet einen Ventilsitz 30, der durch die Kugel 18 verschließbar ist. Unterhalb des oberen Rohrendes 28 zweigt von dem Rohr 20 eine Nebenleitung 32 ab, die senkrecht steht und einen zweiten Ventilsitz 34 in Form einer Verjüngung des Querschnitts der Nebenleitung 32 umfaßt. In der Nebenleitung 32 ist ein Schwimmer 36 angeordnet, der sich frei durch den zweiten Ventilsitz 34 hindurch bewegen kann.
1 zeigt das Wegeventil 10 in einer drucklosen Stellung, in der durch die Pumpe 26 kein Strömungsdruck erzeugt wird. Die Kugel 18 liegt dann aufgrund ihres Eigengewichts am Anschlag 24 in ihrer Ausgangsposition. Beide Ventilsitze 30, 34 sind geöffnet. Läuft die Pumpe 26 an, wird in dem Wegeventil 10 ein Strömungsdruck erzeugt, der die Kugel 18 zum oberen Rohrende 28 treibt und den ersten Ventilsitz 30 verschließt. In dieser ersten Verschlußstellung ist der zweite Ventilsitz 34 geöffnet, und das von der Pumpe 26 angesaugte Fluid kann durch das Rohr 20 und durch die Nebenleitung 32 strömen.
Die Dichte der Kugel liegt über der des Wassers, so dass die Kugel auch innerhalb des Wassers durch die Schwerkraft nach unten gezogen wird. Als Material kommt Glas in Betracht.
Wird die Pumpe 26 abgeschaltet, so kann die Kugel 18 innerhalb des Rohres 20 aufgrund ihres Eigengewichts nach unten rollen und den ersten Ventilsitz 30 freigeben. Sie fällt oder rollt bis zur Abzweigung der Nebenleitung 32 in eine Position, aus der sie durch einen erneuten Strömungsdruck, der durch die Pumpe 26 bei erneutem Einschalten aufgebaut wird, durch Herunterdrücken des Schwimmers 36 gegen den zweiten Ventilsitz 34 gedrückt wird und hier eine zweite Verschlußstellung einnimmt, in der der erste Ventilsitz 30 geöffnet ist. Wird die Pumpe 26 wieder abgeschaltet, treibt der Schwimmer 36 die Kugel 18 allmählich wieder nach oben in eine Position, aus der sie sich selbsttätig wieder in ihre Ausgangsposition am Anschlag 24 begeben kann.
Der Auftrieb des Schwimmers ist daher im Verhältnis zu dem Abtrieb der Kugel 18 so gewählt, dass bei strömungslosem Zustand die Kugel durch den Schwimmer zumindest langsam angehoben wird, während sie mit Unterstützung der Strömung auf den Ventilsitz 34 niedergedrückt wird und dabei den Schwimmer 36 nach unten drückt. Eine Strömung in Richtung des unteren Abgangs 16, durch die die Kugel 18 auf den unteren Ventilsitz 34 gelangt, wird gebildet, wenn die Pumpe läuft, die Kugel 18 jedoch nicht mit dem Wasserstrom bis an das obere Ende des Rohres 20 auf den Ventilsitz 30 gelangt. Für die Steuerung des Ventils und das Umsetzen der Kugel 18 von dem einen Ventilsitz 30 auf den anderen Ventilsitz 34 spielt daher die Steuerung der Pumpe, insbesondere im Hinblick auf Laufzeit und Ausstoß eine Rolle.
Durch das hier vorgeschlagene Wegeventil 10 lassen sich somit aufeinanderfolgend der erste Ventilsitz 30 und der zweite Ventilsitz 34 verschließen, indem zunächst die Pumpe 26 einen Druck zum Treiben der Kugel 18 gegen den ersten Ventilsitz 30 aufbaut, um Fluid aus dem unteren zweiten Abgang 16 zu fördern, anschließend die Pumpe 26 kurzzeitig abgeschaltet wird, so dass die Kugel 18 zur Abzweigung der Nebenleitung 32 zurückfallen kann, um bei erneutem Anlaufen der Pumpe 26 nach unten in den zweiten Ventilsitz 34 zum Verschließen des zweiten Abgangs 16 gedrückt zu werden. Das heißt, das Wegeventil 10 kann dazu betrieben werden, vom Durchfluß durch den ersten Abgang 14 durch kurzzeitiges Aussetzen der Strömung bzw. des von der Pumpe 26 aufgebauten Strömungsdrucks unmittelbar auf das Verschließen des zweiten Abgangs 16 umzuschalten. Wahlweise kann auch durch kurzes Starten der Pumpe 26, eine Pause und wiederholtes Starten der Pumpe 26 der zweite Abgang 16 verschlossen werden, um zunächst Fluid durch den ersten Abgang abzufördern.
Das hier vorgestellte Wegeventil 10 benötigt keine externen Umschaltvorrichtungen wie etwa hydraulische, pneumatische, elektrische oder mechanische Steuereinrichtungen, und das Wegeventil 10 wird ausschließlich durch den an seinem Einlaß 12 herrschenden Strömungsdruck gesteuert.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform eines derartigen Wegeventils 40.
Dieses umfaßt ebenfalls ein geneigtes Rohr 20, an dessen unterem einlaßseitigen Ende 22 ein Anschlag 24 vorgesehen ist, der die Ausgangsposition einer Kugel 18 als Ventilkörper festlegt, wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Das obere Ende 28 dieses Rohrs 20 stellt den ersten Ventilsitz 30 dar. Die Nebenleitung 42, die an der Unterseite des Rohrs 20 abzweigt, wird jedoch durch ein Rohr gebildet, das gegenüber der Horizontalen leicht nach oben geneigt ist und mit dem Rohr 20 einen spitzen Winkel einschließt. Das Ende der Nebenleitung 42 bildet den zweiten Ventilsitz 34. In der Nähe der Ventilsitze 30, 34 sind die Rohre 20, 42 durch einen Verbindungsrohrabschnitt 44 verbunden, der annähernd senkrecht steht und die Rohre 20, 42 zu einem Dreieck verbindet.
Beim Anlaufen der Pumpe 26 in der in 2 gezeigten Position wird die Kugel 18 aus der Ausgangsposition entlang des Rohrs 20 in den oberen ersten Ventilsitz 30 gedrückt und verschließt diesen, wie zuvor beschrieben. Fällt der Strömungsdruck ab, kann die Kugel 18 zurück in die Verbindungsleitung 44 hineinrollen und in die Nebenleitung 42 fallen. Läuft die Pumpe 26 wieder an und erzeugt einen Strömungsdruck, wird die Kugel 18 in den unteren zweiten Ventilsitz 34 gedrückt. Wird die Pumpe 26 wieder abgeschaltet, rollt die Kugel 18 selbsttätig dank der Neigung der Nebenleitung 42 wieder in ihre Ausgangsposition.
Bei beiden beschriebenen Ausführungsformen liegt der erste Abgang über dem zweiten Abgang, und beim Übergang der Kugel 18 vom ersten zum zweiten Abgang spielt die Schwerkraft eine Rolle. Diese Wirkung der Schwerkraft läßt sich jedoch wie andere Mittel ersetzen, so dass das erfindungsgemäße Wegeventil in Ausführungsformen realisierbar ist, bei dem die Orientierung im Raum und die Anordnung der Abgänge übereinander keine Rolle spielen. Denkbar wäre beispielsweise, dass die Kugel 18 an einem elastischen Band (Gummiband) aufgehängt ist.

Claims

Wegeventil (10, 40) mit zwei Abgängen und einem beweglichen Ventilkörper (74) zum wahlweisen Verschließen eines ersten (14) oder eines zweiten Abgangs (16) des Wegeventils (10, 40), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abgänge (14, 16) jeweils einen Ventilsitz (30, 34) zur Aufnahme des Ventilkörpers (18) umfassen, und dass der Ventilkörper (18) zum Verschließen des ersten Abgangs (14) aus einer Ausgangsposition durch Strömungsdruck in einen ersten der beiden Ventilsitze (30) drückbar ist und im strömungslosen Ventilzustand aus dem ersten Ventilsitz (30) in eine Position gelangen kann, aus der der Ventilkörper (18) durch Strömungsdruck zum Verschließen des zweiten Abgangs (16) in den zweiten Ventilsitz (34) drückbar ist.
Wegeventil (10, 40) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (18) aus dem ersten Ventilsitz (30) im strömungslosen Ventilzustand durch Wirkung der Schwerkraft in die Position gelangen kann, aus der er in den zweiten Ventilsitz (34) drückbar ist.
Wegeventil (10, 40) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (10, 40) ein geneigtes Rohr (20) umfasst, in dessen unterem Ende sich die Ausgangsposition des Ventilkörpers (18) befindet und an dessen oberem Ende der erste Ventilsitz (30) angeordnet ist.
Biologische Klärvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von dem geneigtem Rohr (20) unterhalb des ersten Ventilsitzes (30) eine Nebenleitung (42) abzweigt, in der der zweite Ventilsitz (34) angeordnet ist.
Wegeventil (10, 40) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenleitung (42) etwa senkrecht vom geneigtem Rohr (20) nach unten abzweigt.
Wegeventil (10, 40) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Mittel zur Beförderung des Ventilkörpers (18) aus dem zweiten Ventilsitz (34) zurück in die Ausgangsposition oder in eine Position, aus der der Ventilkörper (18) selbsttätig in die Ausgangsposition zurückkehren kann.
Wegeventil (10, 40) gemäß Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen in der Nebenleitung (42) im Bereich des zweiten Ventilsitzes (34) angeordneten Schwimmer (36) umfassen, dessen Querschnitt derart bemessen ist, dass er den zweiten Ventilsitz (34) passieren kann.
Wegeventil (10, 40) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenleitung (42) gegenüber der Horizontalebene leicht nach oben abgewinkelt ist und dass die Nebenleitung (42) und das geneigte Rohr (20) in der Nähe der Ventilsitze (30, 34) zusätzlich durch einen zumindest annähernd senkrechten Verbindungsrohrabschnitt (44) verbunden sind.
Wegeventil (10, 40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (18) eine Kugel ist.