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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilschwimmer-Stabilisierungsbarriere, die insbesondere bei Be- und Entlüftungsventilen Einsatz finden kann und dazu dient, den Flüssigkeitsspiegel in unmittelbarer Umgebung des Schwimmers zur Beruhigung der Schwimmerposition zu stabilisieren. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Be- und Entlüftungsventil mit einer solchen Stabilisierungsbarriere.
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Um in Trinkwasseraufbereitungsanlagen das im Roh-Wasser gelöste Eisen und Mangan zu oxidieren und auszufällen, wird in das Roh-Wasser aufnehmenden sogenannten Oxidatoren von unten Luft eingeblasen. Der zugeführte Luftvolumenstrom wird den Oxidatoren im oberen Bereich wieder entnommen. Durch den abfallenden Wasserdruck vergrößern sich die unten in den Oxidator eingeblasenen Luftblasen beim Aufsteigen im Wasser, was im oberen Bereich der Oxidatoren einen turbulenten Wasserspiegel zur Folge hat. Dies führt wiederum dazu, dass sich selbst in den im oberen Bereich der Oxidatoren angeordneten Entlüftungsventilen kein konstanter Wasserspiegel mehr ausbilden kann. Folglich entweicht konventionellen, mittels eines Schwimmers betätigten Ventilen ein beträchtlicher Wasserstrom, wobei diese Ventile auch zusätzlich einem erhöhten Verschleiß unterliegen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil bereitzustellen, welches die oben benannten Nachteile überwindet.
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Es hat sich herausgestellt, dass ursprünglich zur Be- und Entlüftung von Rohrleitungen und Armaturen im Abwasserbereich vorgesehene und beispielsweise in der
DE 10 2012 215 832 und der
DE 10 2013 200 940 beschriebene Be- und Entlüftungsventile für diesen neuen Zweck sehr gut geeignet sind, da diese eine vergleichsweise große Kammer aufweisen, innerhalb welcher sich der Spiegel des in die Ventilkammer eintretenden Wassers soweit beruhigen kann, so dass die Schwimmerposition vergleichsweise ruhig gehalten wird und die oben beschriebenen nachteiligen Effekte abgemildert werden. Der Verwendung eines solchen Ventils für die Be- und Entlüftung von in Trinkwasseraufbereitungsanlagen verwendeten Oxidatoren birgt also bereits eine erfinderische Substanz.
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Die erfindungsgemäße Ventilschwimmer-Stabilisierungsbarriere bildet diesen Erfindungsgedanken jedoch noch weiter und ermöglicht es, solche Ventile hinsichtlich zuverlässiger Funktion und Verschleißfestigkeit noch weiter zu verbessern.
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Die erfindungsgemäße Stabilisierungsbarriere weist eine ein Raumvolumen umkleidende Wandung und einen Befestigungsabschnitt auf, mittels welchem die Stabilisierungsbarriere in der Schwimmerkammer eines Be- und Entlüftungsventils in einer Position gehalten wird, die eine funktionsgemäße Bewegung des im Raumvolumen aufgenommen Schwimmers gestattet. Es ist vorstellbar, dass diese Stabilisierungsbarriere als Nachrüstteil in bereits bestehende Ventile eingebaut wird. Ebenso kämen Ventile bereits von Anfang an eine solche Stabilisierungsbarriere aufweise.
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Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Stabilisierungsbarriere dazu ausgestaltet, einen in einer Ventilkammer befindlichen und mit einem verschließbaren Ventilauslass gekoppeltem Schwimmer dergestalt zu umkleiden, dass dieser von der innerhalb der Ventilkammer in Position gehaltenen Stabilisierungsbarriere zwar von einem beträchtlichem Volumen der Ventilkammer abgeschirmt, allerdings nicht in seiner Funktion beeinträchtigt wird, entsprechend dem sich in der Ventilkammer ausbildenden Flüssigkeitsspiegel den Öffnungs- bzw. Schließmechanismus des Ventils zu betätigen. Es ist dabei unerheblich, ob die Stabilisierungsbarriere innerhalb der Ventilkammer ortsfest gehalten wird, oder etwa ebenfalls einen gewissen Bewegungsspielraum innerhalb der Ventilkammer hat.
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Aufgabe der Stabilisierungsbarriere ist es nämlich, etwaige in der Schwimmerkammer auftretende Flüssigkeitsturbulenzen von der unmittelbaren Umgebung des Schwimmers fernzuhalten, so dass dieser auf einem beruhigten Flüssigkeitsspiegel aufschwimmen und so seine Funktion bestmöglichst wahrnehmen kann. Zur Positionierung beziehungsweise Halterung der Stabilisierungsbarriere kann der Befestigungsabschnitt Mittel zur reib-, form- und/oder stoffschlüssigen Befestigung an einem komplementären Bauteil eines Ventils aufweisen, etwa Gewinde, Durchbrüche oder Bohrungen für eine Verschweißung oder eine Verschraubung, oder auch Teile einer Steckverbindung. Auch ist es vorstellbar, dass die Stabilisierungsbarriere mehrere Befestigungsabschnitte in unterschiedlichen Bereichen aufweist. Es könnte etwa sowohl der obere als auch der untere Bereich der Stabilisierungsbarriere als Befestigungsabschnitt fungieren. Auch kann der oder die Befestigungsabschnitt (e) zumindest einen Abstandshalter aufweisen, der sich vom Befestigungsabschnitt fort erstreckt und dazu ausgestaltet ist, sich an einer Kammerwandung abzustützen, innerhalb welcher die Stabilisierungsbarriere angeordnet sein wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Wandung der Stabilisierungsbarriere zumindest einen Durchbruch, vorteilhafterweise mehrere über dem Wandungsumfang gleichmäßig verteilte Durchbrüche auf. Durch diese kann von der Schwimmerkammer aus sowohl das dort befindliche Gas als auch die dort befindliche Flüssigkeit in das von der Wandung umkleidete Raumvolumen übertreten, wobei sich dann dort ein gegenüber der übrigen Schwimmerkammer erheblich beruhigter Flüssigkeitsspiegel ausbilden kann. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Durchbrüche als Schlitze ausgebildet sind, die sich in im Ventilkörper eingebauter Lage der Stabilisierungsbarriere im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstrecken. In diesem Zusammenhang ist es grundsätzlich möglich, die Schlitze so anzuordnen, dass sich diese zumindest über den sich im von der Stabilisierungsbarriere umkleideten Raumvolumen ausbildendenden Flüssigkeitsspiegel hinweg erstrecken.
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So könnten die Durchbrüche oder Schlitze zumindest oder gar ausschließlich im Bereich des Schwimmers angeordnet sein, sobald die Stabilisierungsbarriere sich in einer in den Ventilkörper eingebauten Lage befindet.
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Ferner ist es vorstellbar, dass die Stabilisierungsbarriere einen Boden aufweist, der sich in eingebauter Lage im Ventilkörper unterhalb des Schwimmers befindet. Durch diesen kann die Stabilisierungsbarriere eine topfartige Form annehmen. Dabei ist es zwar grundsätzlich vorstellbar, dass die Wandung und der Boden Abschnitte eines integral geformten einstückigen Bauteiles darstellen, allerdings wird, wie später noch näher erläutert werden wird, ein separat von der Wandung gefertigter Boden bevorzugt, der später zur Ausbildung der Stabilisierungsbarriere mit der Wandung zusammengefügt wird.
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Da sich dieser Boden in eingebauter Lage der Stabilisierungsbarriere unterhalb des Schwimmers befinden wird, kann dieser für Ventile, deren Einlass sich ebenfalls unterhalb des Schwimmers befindet, strömungstechnisch so ausgeformt sein, dass das vertikal von unten in die Ventilkammer strömende Flüssigkeits-Gas-Gemisch horizontal abgelenkt und so in einem seitlich von der Stabilisierungsbarriere gelegenen Bereich der Ventilkammer umgeleitet wird. Dieser Bereich kann in einer rotationssymmetrischen Kammer die Form eines Ringvolumens annehmen. Andererseits kann der Boden aber auch bewusst als Prallfläche ausgestaltet sein, um in erster Instanz die Geschwindigkeit des von unten in die Schwimmerkammer eintretenden Flüssigkeits-Gas-Gemischs zu reduzieren.
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Als Werkstoff für den Boden der Stabilisierungsbarriere hat sich Kunststoff als geeignet herausgestellt.
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Was die Wandung der Stabilisierungsbarriere angeht, so kann diese zumindest den Mantel eines im Wesentlichen zylindrischen Körpers ausbilden, so dass die Stabilisierungsbarriere letztendlich in der Art eines Hohlzylinders ausgestaltet ist. Dabei ist es insbesondere möglich, die Wandung als Dreh-, Spritz- oder Umformteil aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff zu fertigen. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Boden der Stabilisierungsbarriere in gleicher Art zu fertigen, insbesondere zusammen mit der Wandung als einstückiges, integral geformtes Bauteil.
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Im Speziellen kann die Wandung aus einem Blech gebildet sein, wobei sich hierfür nicht rostender Stahl als vorteilhafter Werkstoff erwiesen hat. Um aus diesem Blech die Wandung der Stabilisierungsbarriere zu bilden, kann dieses Blech in eine im Wesentlichen zylindrische Form gebogen und im Bereich der Stoßkanten verschweißt werden. Besonders bevorzugt wird als alternatives Fügeverfahren allerdings das formschlüssige Verlappen des Bleches im Bereich der Stoßkanten. Zur Ausbildung der erforderlichen Durchbrüche im Blech wird bevorzugt ein Laser- oder Wasserstrahlschneiverfahren angewendet.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Be- und Entlüftungsventil mit einer Ventil- bzw. Schwimmerkammer, einem in der Schwimmerkammer aufgenommenen und mit einem verschließbaren Ventilauslass gekoppelten Schwimmer, und einem in die Schwimmerkammer führenden Ventileinlass, wobei in der Schwimmerkammer eine Stabilisierungsbarriere gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen gehalten wird, und zwar so, dass diese in ihrem Inneren den Schwimmer aufnimmt, so dass dieser letztendlich auf einem beruhigten Flüssigkeitsspiegel aufschwimmen kann. Dabei ist die Stabilisierungsbarriere so anzuordnen, dass der Schwimmer in seiner Funktion nicht beeinträchtigt wird, also frei auf Flüssigkeitsspiegeln beliebigen Standes aufschwimmen kann. Allerdings wäre es denkbar, dass der Schwimmer durch die Stabilisierungsbarriere eine gewisse Führung erfährt. So wäre es beispielsweise möglich, dass ein zum Öffnen bzw. Schließen des Ventilauslasses translatorisch in vertikaler Richtung bewegter Schwimmer in horizontaler Richtung durch die Stabilisierungsbarriere gehalten wird.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform teilt die Stabilisierungsbarriere die Ventil- bzw. Schwimmerkammer in ein den Schwimmer aufnehmendes erstes, insbesondere kleineres Volumen, und ein zweites, insbesondere größere Volumen, wobei der der Schwimmerkammer durch den Ventileinlass zugeführte Strom eines Flüssigkeits-Gas-Gemisches zur Strömungsberuhigung zunächst in das größere Volumen geleitet wird, um sodann, insbesondere über den zumindest einen Durchbruch in der Wandung der Stabilisierungsbarriere, vom zweiten Volumen in das erste Volumen überzutreten.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Die Erfindung kann alle hierin beschriebenen Merkmale einzeln sowie in jedweder sinnvollen Kombination umfassen. Es zeigen:
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1 Die Wandung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stabilisierungseinrichtung;
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2 Den Wandungszuschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stabilisierungseinrichtung
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3 Ein Be- und Entlüftungsventil mit einer in der Ventilkammer gehaltenen Stabilisierungseinrichtung.
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Die 1 zeigt eine aus einem Blech gebildete Wandung 3 der erfindungsgemäßen Stabilisierungseinrichtung 1, die bereits zu einem Zylindermantel gebogen und an den in Längsrichtung des Zylinders verlaufenden Stoßkanten verschweißt wurde. Am in der 1 links gezeigten Endbereich der Wandung sind umfänglich mehrere Laschen in das Blech eingeschnitten, mittels welchen ein nicht dargestellter Boden 9 der Stabilisierungsbarriere 1 formschlüssig angefügt wird, so dass die Stabilisierungsbarriere 1 letztendlich die Form eines zylindrischen Topfes annimmt. Ferner ist zu sehen, dass in der links dargestellten, allerdings in eingebauter Lage unten zu liegen kommenden Hälfte der Wandung 3 umfänglich mehrere schlitzförmige Durchbrüche 8 vorgesehen sind, durch welche später das Flüssigkeits-Gas-Gemisch aus einem die Stabilisierungsbarriere 1 umgebenden Volumenbereich 10 der Schwimmerkammer 5 in das Innere 2 der Stabilisierungsbarriere 1 übertreten kann. Später wird der Schwimmer 7 im Bereich der Schlitze 8 auf einem sich innerhalb des Raumvolumens 2 ausbildenden Flüssigkeitsspiegel aufschwimmen. Der in der 1 rechts gezeigte, letztendlich oben im Ventil 6 zu liegen kommende Bereich 4 der Wandung 3 dient später dazu, die Stabilisierungsbarriere 1 innerhalb der Schwimmerkammer 5 positionsfest zu halten, indem dieser Endbereich 4 auf einen komplementären zylindrischen Abschnitt in der Ventilkammer 5 aufgeschoben und dort gehalten wird (siehe hierzu die 3). Während mittels des zylindrischen Endbereichs 4 die Stabilisierungsbarriere 1 an einem komplementären, ebenfalls zylindrischen Abschnitt des Ventils 6 gehalten wird, dienen am Boden 9 der Stabilisierungsbarriere 1 ausgebildete und sich vertikal nach unten erstreckende Abstandshalter (nicht bezeichnet) dazu, die Position der Stabilisierungsbarriere 1 in axialer Richtung festzulegen. Die sich an der Innenwandung der Ventilkammer 5 abstützenden Abstandshalter nehmen also ebenfalls eine Positionierungsfunktion war. Es ist anzumerken, dass die Abstandshalter ebenso an der Wandung 3 der Stabilisierungsbarriere 1 ausgestaltet bzw. angeformt sein können.
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Die 2 zeigt als Alternative zur verschweißten Wandung 3 aus der 1 den Zuschnitt einer weiteren Ausführungsform, bei welcher die Wandung 3 durch Biegen eines Blechs in eine zylindrische Form und anschließendes Verlappen im Bereich der Stoßkanten des Blechs gebildet wird. Zum Fügen der Wandung 3 werden hierfür die im Bereich der ersten Stoßkante ausgebildeten Laschen 13 in die komplementären, im Bereich der zweiten Stoßkante ausgebildeten Einschnitte/Durchbrüche 14 eingeschoben und umgebogen. Im Übrigen weist die in der 2 zu sehende Ausführungsform die gleichen Merkmale auf wie die in der 1 zu sehende Ausführungsform.
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In der 3 ist die erfindungsgemäße Stabilisierungsbarriere in eingebauter Lage in einem Be- und Entlüftungsventil 6 zu sehen, welches ursprünglich für die Be- und Entlüftung von Abwasserrohrleitungen bzw. Armaturen ausgelegt wurde gegenüber üblichen bei der Trinkwasseraufbereitung eingesetzten Ventil eine vergleichsweise große Schwimmerkammer 5 aufweist.
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Beim Einsatz des Ventils zur Be- und Entlüftung von Oxidatoren bei der Trinkwasseraufbereitung strömt das turbulente Flüssigkeits-Gas-Gemisch durch den Einlass 12 von unten in vertikaler Richtung in die Ventilkammer 5 ein und wird am Boden 9 der Stabilisierungsbarriere 1 vorbei in horizontaler Richtung in den die Stabilisierungsbarriere 1 umgebenden Ringraum 10 der Ventilkammer 5 eingeleitet. Es wird bereits eine erste Beruhigung des Flüssigkeitsspiegels im Ringraum 10 erreicht. Durch die im Bereich des Schwimmers 7 in der Wandung 3 der Stabilisierungsbarriere 1 angeordneten schlitzförmigen Durchbrüche 8 kann Gas und/oder Flüssigkeit in das von der Stabilisierungsbarriere 1 umkleidete Raumvolumen 2 und somit in die unmittelbare Umgebung des Schwimmers 7 eintreten, wobei eine zusätzliche Beruhigung des Flüssigkeitsspiegels erreicht wird. So schwimmt der Schwimmer 7 innerhalb der Stabilisierungsbarriere 1 auf einem beruhigten Flüssigkeitsspiegel auf und betätigt je nach Höhe des Flüssigkeitsstandes über eine vertikale Koppelstange den Öffnungs- bzw. Schließmechanismus des Ventilauslasses 11. Durch die 3 wird deutlich, dass sich im oberen Bereich des von der Stabilisierungsbarriere 1 umkleideten Raumvolumens 2 nur noch Gas befindet und so auch kein Flüssigkeitsaustritt den Ventilauslass 11 zu befürchten ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012215832 [0004]
- DE 102013200940 [0004]
