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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches, insbesondere Gas-Wasser-Gemisches, und zur getrennten Einleitung des Gases und der Flüssigkeit, insbesondere des Wassers, in ein Be- und Entlüftungsventil.
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Im folgenden Text wird in der Regel beispielhaft auf Wasser als Flüssigkeit Bezug genommen, die Erfindung ist aber grundsätzlich zur Trennung beliebiger Gas-Flüssigkeits-Gemische geeignet.
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Bei der Trinkwasseraufbereitung wird üblicherweise im Roh-Wasser gelöstes Eisen und Mangan durch Oxidation und Ausfällung entfernt. Dazu wird in einen das Roh-Wasser aufnehmenden Prozessbehälter Luft eingeblasen. Die zugeführte Luft wird über ein Be- und Entlüftungsventil im oberen Bereich des Prozessbehälters wieder entnommen, im Prozessbehälter entsteht jedoch durch die aufsteigenden Luftblasen eine turbulente Strömung, die sich bis in das Be- und Entlüftungsventil fortsetzt. Im Be- und Entlüftungsventil bildet sich dadurch ein turbulenter Wasserspiegel aus. Solche Ventile sind in der Regel mit einem Schwimmer zum Öffnen und Schließen ausgerüstet. Dieser bewegt sich aufgrund des turbulenten Wasserspiegels ständig auf und ab und öffnet bzw. schließt andauernd das Ventil. Dadurch entweicht einerseits eine beträchtliche Wassermenge mit entsprechendem Trinkwasserverlust, andererseits ist das Ventil einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt.
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Zur Lösung dieses Problems ist aus
DE 20 2016 102 802 U1 eine Ventilschwimmer-Stabilisierungsbarriere mit einer ein Raumvolumen umkleidenden Wandung und einem Befestigungsabschnitt bekannt geworden, mittels welchem die Stabilisierungsbarriere in der Schwimmerkammer eines Be- und Entlüftungsventils in einer Position gehalten wird, die eine funktionsgemäße Bewegung des im Raumvolumen aufgenommenen Schwimmers gestattet. Eine solche Stabilisierungsbarriere kann als Nachrüstteil in bereits bestehende Ventile eingebaut werden oder Ventile können bereits von Anfang an eine solche Stabilisierungsbarriere aufweisen. Eine solche Stabilisierungsbarriere muss demnach geometrisch an den jeweiligen Ventiltyp angepasst und in das jeweilige Ventil eingebaut werden, was erkennbar aufwendig ist. Eine vergleichbare Lösung ist aus
DE 44 24 575 A1 bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine universell einsetzbare Lösung zu schaffen, die turbulente Strömungsverhältnisse in einem Be- und Entlüftungsventil vermeidet.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß gelöst durch einen geschlossenen Behälter, der im Bodenbereich eine Eintrittsöffnung für das Gas-Flüssigkeits-Gemisch sowie eine Wasseraustrittsöffnung und im oberen Bereich eine Gasaustrittsöffnung aufweist, wobei zwischen der Eintrittsöffnung und der Wasseraustrittsöffnung eine sich bis über das Höhenniveau der Wasseraustrittsöffnung erstreckende, eine direkte Strömung zwischen der Eintrittsöffnung und der Wasseraustrittsöffnung verhindernde Trennwand angeordnet ist, wobei in der Trennwand bodenseitig eine Rücklauföffnung ausgespart ist.
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Es wird somit eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die nicht in ein Be- und Entlüftungsventil integriert, sondern einem solchen vorgeschaltet wird. Die Vorrichtung trennt ein Gas-Wasser-Gemisch in seine beiden Phasen, wobei durch die Trennwand gewährleistet ist, dass die Gasphase nicht in die Wasseraustrittsöffnung gelangen kann, da sich aufgrund der Höhe der Trennwand ein Siphon-Effekt ausbildet. Die Gas- bzw. Luftblasen steigen im Behälter nach oben auf und lösen sich aus der Wasserphase. Das Wasser tritt ohne Gasphase durch den Siphon und die Wasseraustrittsöffnung aus dem Behälter aus und wird dem Be- und Entlüftungsventil von unten zugeführt, während die Gasphase, vorzugsweise Luft, aus dem Behälter der Vorrichtung aus der Gasaustrittsöffnung austritt und dem Be- und Entlüftungsventil von oben zugeführt wird. In den Schwimmerbereich des Be- und Entlüftungsventils gelangt somit nur eine beruhigte Wasserphase, so dass die Schwimmerfunktion des Be- und Entlüftungsventils ohne Störungen durch Turbulenzen gewährleistet ist. Durch die Rücklauföffnung in der Trennwand ist gewährleistet, dass der Behälter der Vorrichtung (aus hygienischen Gründen) restlos entleert werden kann.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Eintrittsöffnung an der Behälterunterseite angeordnet ist. Die Eintrittsöffnung befindet sich dann im Boden des Behälters selbst.
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Bei dieser Ausgestaltung ist die Trennwand bevorzugt rohrförmig ausgebildet und umgibt somit die Eintrittsöffnung nach oben. Die Rücklauföffnung kann bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise eine Öffnung auf der der Wasseraustrittsöffnung abgewandten Seite sein, diese Öffnung kann eine beliebige Form haben und kann sich auch über die gesamte Höhe der rohrförmigen Trennwand schlitzförmig erstrecken.
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Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Eintrittsöffnung in der Behälterseitenwand angeordnet ist. Sie ist dann bevorzugt auf der der Wasseraustrittsöffnung abgewandten Seite des Behälters vorgesehen.
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Bei dieser Ausgestaltung ist die Trennwand dann bevorzugt im Wesentlichen eben ausgebildet und erstreckt sich z.B. symmetrisch zur Eintrittsöffnung und zur Wasseraustrittsöffnung.
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Zum Zweck der vollständigen Reinigung durch den Betreiber ist bevorzugt vorgesehen, dass der Behälter wenigstens zweiteilig ausgebildet ist. Der Behälter kann dann geöffnet werden und ist von innen zugänglich.
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In konstruktiv besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Behälter ein rohrförmiges Mittelstück, einen Boden und einen Deckel aufweist. Bei einer solchen dreiteiligen Ausführungsform ist auf einfachste Weise eine Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten möglich. So kann das Volumen des Behälters dadurch angepasst werden, dass ein längeres oder kürzeres rohrförmiges Mittelstück verwendet wird.
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Ganz besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Boden und der Deckel jeweils als Flansch mit ringförmigen Aufnahmenuten ausgebildet sind, in welche das rohrförmige Mittelstück (mit Dichtelementen) eingesteckt ist. Ein solcher Behälter lässt sich kostengünstig fertigen.
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Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Behälter zwei Behälterschalen aufweist. Dabei ist die Trennebene der beiden Behälterschalen beliebig, d.h. die beiden Behälterschalen müssen nicht dieselbe Höhe haben.
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Bevorzugt sind die einzelnen Behälterteile lösbar miteinander verbunden. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen, z.B. durch Schraubverbindungen, Spannringe u. dgl.
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Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass im Bereich der Gasaustrittsöffnung ein Spritzschutz angeordnet ist. Bei besonders turbulenten Strömungsverhältnissen, bei welchen es im Behälter der Vorrichtung sozusagen „brodelt“, ist dadurch gewährleistet, dass keine Wassertropfen in die Gasaustrittsöffnung gelangen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Be- und Entlüftungsventil mit einer vorbeschriebenen Vorrichtung, wobei die Wasseraustrittsöffnung mit der Ventileintrittsöffnung und die Gasaustrittsöffnung mit einem Gasraum des Be- und Entlüftungsventils verbunden sind. Durch die Verbindung der Vorrichtung mit einem Be- und Entlüftungsventil stellt sich im Behälter der Vorrichtung in etwa der gleiche Wasserspiegel wie im Be- und Entlüftungsventil (Prinzip: kommunizierende Röhren) ein.
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Wenn in die Vorrichtung Luft über die Eintrittsöffnung eindringt, kann sie durch den ausgebildeten Siphon (Trennwand) nicht in die Ventileintrittsöffnung des Be- und Entlüftungsventils gelangen. Sie steigt vielmehr im Behälter auf und löst sich an der Wasseroberfläche aus der Wasserphase. Sie wird über die Gasaustrittsöffnung und eine Verbindungsleitung dem Be- und Entlüftungsventil von oben zugeleitet. Sinkt der Wasserpegel im Behälter, so sinkt er auch im Be- und Entlüftungsventil. Mit fallendem Wasserpegel im Be- und Entlüftungsventil sinkt dessen Schwimmer, wodurch das Be- und Entlüftungsventil seine Düse(n) öffnet und die Luft entweicht. Durch das Entweichen der Luft steigt der Pegel im Be- und Entlüftungsventil sowie im Behälter.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt jeweils in schematischer Seitenansicht teilweise im Schnitt in
- 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung,
- 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung,
- 3 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung und
- 4 eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung.
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Eine Vorrichtung zum Trennen eines Gas-Wasser-Gemisches und zur getrennten Einleitung des Gases und des Wassers in ein Be- und Entlüftungsventil 1 weist einen allgemein mit 2 bezeichneten Behälter auf. Dieser Behälter 2 ist beim Ausführungsbeispiel nach 1 im Wesentlichen dreiteilig ausgebildet. Er weist ein rohrförmiges Mittelstück 3 sowie einen flanschförmigen Boden 4 und einen flanschförmigen Deckel 5 auf. Sowohl der Boden 4 als auch der Deckel 5 weisen jeweils eine ringförmige Aufnahmenut 4a, 5a auf, in welche das rohrförmige Mittelstück 3 unter Zwischenanordnung von Dichtungen 6 eingesteckt ist.
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Das Mittelstück 3, der Boden 4 und der Deckel 5 sind durch angedeutete Spannschrauben 7, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, lösbar miteinander verbunden. Im flanschförmigen Boden 4, also an der Behälterunterseite, ist eine Eintrittsöffnung 8 vorgesehen, durch die Wasser z.B. aus einem Prozessbehälter einer Trinkwasseraufbereitungsanlage, in den Behälter 2 eingeleitet wird. Im Bodenbereich des Behälters 2 ist in einer Seitenwand eine Wasseraustrittsöffnung 9 vorgesehen, die über eine Leitung 10 mit einer Ventileintrittsöffnung 11 des Be- und Entlüftungsventils 1 verbunden ist.
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Im oberen Bereich des Behälters 2, beim Ausführungsbeispiel nach 1 im Deckel 5, ist des Weiteren eine Gasaustrittsöffnung 12 vorgesehen, die über eine Leitung 13 mit dem Gasraum des Be- und Entlüftungsventils 1 verbunden ist.
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Zwischen der Eintrittsöffnung 8 und der Wasseraustrittsöffnung 9 ist innerhalb des Behälters 2 eine beim Ausführungsbeispiel nach 1 rohrförmige Trennwand 14 angeordnet, die beim Ausführungsbeispiel nach 1 z.B. denselben Innendurchmesser aufweist wie die Eintrittsöffnung 8. Sie kann aber auch einen größeren Durchmesser aufweisen. Diese Trennwand 14 weist eine Oberkante 14a auf, die oberhalb des Höhenniveaus der Wasseraustrittsöffnung 9 endet. In der rohrförmigen Trennwand 14 ist bodenseitig eine Rücklauföffnung 15 ausgespart, die sich beim Ausführungsbeispiel nach 1 auf der der Wasseraustrittsöffnung 9 gegenüberliegenden Seite der rohrförmigen Trennwand 14 befindet. Im Bereich der Gasaustrittsöffnung 12 ist an der Unterseite des Deckels 5 ein Spritzschutz 16 vorgesehen, durch den verhindert wird, dass Wassertröpfchen durch die Gasaustrittsöffnung 12 austreten können.
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Wenn z.B. aus einem Prozessbehälter ein Wasser-Luft-Gemisch durch die Eintrittsöffnung 8 in den Behälter 2 der Vorrichtung eintritt, flutet das Wasser-Luft-Gemisch den Behälter 2. Da die Oberkante 14a der Trennwand 14 höher ist als der höchste Punkt der Wasseraustrittsöffnung 9, bildet sich im unteren Bereich des Behälters 2 ein Siphon aus, wodurch verhindert wird, dass Luftblasen aus dem Behälter 2 in die Leitung 10 und damit die Ventileintrittsöffnung 11 des Be- und Entlüftungsventils 1 gelangen können. Über die Höhe des Behälters 2 können Luftblasen aus dem Gemisch aufsteigen und durch die Gasaustrittsöffnung 12 und die Leitung 13 in den Gasraum des Be- und Entlüftungsventils 1 eintreten.
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In die eigentliche Ventileintrittsöffnung 11 des Be- und Entlüftungsventils 1 tritt somit nur Wasser ohne Luft- bzw. Gasblasen ein, so dass der nicht dargestellte Schwimmer des Be- und Entlüftungsventils 1 einwandfrei ohne turbulente Strömungsverhältnisse arbeiten kann.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt, wobei nachfolgend nur auf die Unterschiede zur Ausführungsform nach 1 eingegangen wird.
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Der Behälter 2 weist ebenfalls ein rohrförmiges Mittelstück 3 auf, welches jedoch am oberen und unteren Ende umlaufend nach außen gewölbt ist. Diese Wülste am Rand sind mit 3a und 3b bezeichnet. Der Boden 4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel genauso wie der Deckel 5 topfförmig mit einer umlaufenden Wulst 4b bzw. 5b ausgebildet. Der Deckel 5 und der Boden 4 sind mit dem rohrförmigen Mittelteil 3 im Bereich der Wülste 3b, 4b bzw. 3a, 5b z.B. jeweils durch einen umlaufenden Spannring 16, 17 miteinander verbunden, wobei nicht näher dargestellte, geeignete Dichtmittel im Verbindungsbereich angeordnet sind.
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In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt, das sich von demjenigen nach 2 nur dadurch unterscheidet, dass der Behälter 2 nicht dreiteilig, sondern zweiteilig ausgebildet ist. Der Behälter 2 weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine obere Behälterschale 18 und eine untere Behälterschale 19 auf, die jeweils eine umlaufende Wulst 18a, 19a aufweisen. Im Wulstbereich sind die beiden Behälterschalen 18 und 19 z.B. ebenfalls mit einem Spannring 20 verbunden.
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Die Ausführungsform der Vorrichtung nach 4 ähnelt derjenigen nach 3. Im Unterschied zur Ausführungsform nach 3 ist bei der Ausführungsform nach 4 die Eintrittsöffnung 8 nicht an der Bodenunterseite, sondern im Bodenbereich seitlich, auf der der Wasseraustrittsöffnung 9 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Trennwand 14 nicht rohrförmig ausgestaltet, sondern im Wesentlichen eben und senkrecht angeordnet und so dimensioniert, dass sie eine direkte Strömung zwischen der Eintrittsöffnung 8 und der Gasaustrittsöffnung 9 verhindert. Bodenseitig weist die Trennwand 14 ebenfalls eine Rücklauföffnung 15 auf.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So können die unterschiedlich gestalteten Merkmale der Behältergestaltung der verschiedenen Ausführungsformen auch auf andere Weise miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Be- und Entlüftungsventil
- 2
- Behälter
- 3
- rohrförmiges Mittelstück
- 3a
- Wulst
- 3b
- Wulst
- 4
- Boden
- 4a
- Aufnahmenut
- 4b
- Wulst
- 5
- Deckel
- 5a
- Aufnahmenut
- 5b
- Wulst
- 6
- Dichtungen
- 7
- Spannschrauben
- 8
- Eintrittsöffnung
- 9
- Wasseraustrittsöffnung
- 10
- Leitung
- 11
- Ventileintrittsöffnung
- 12
- Gasaustrittsöffnung
- 13
- Leitung
- 14
- Trennwand
- 14a
- Oberkante
- 15
- Rücklauföffnung
- 16
- Spritzschutz
- 17
- Spannring
- 18
- Behälterschale
- 18a
- Wulst
- 19
- Behälterschale
- 19a
- Wulst
- 20
- Spannring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202016102802 U1 [0004]
- DE 4424575 A1 [0004]
