DE2447316A1

DE2447316A1 - Entlueftungsventil

Info

Publication number: DE2447316A1
Application number: DE19742447316
Authority: DE
Inventors: Alan George Butcher
Original assignee: Dresser Europe SPRL
Current assignee: Dresser Europe SPRL
Priority date: 1973-10-03
Filing date: 1974-10-03
Publication date: 1975-04-17
Also published as: NO137023B; NO137023C; IT1030637B; NL7413073A; ATA787874A; CA1001517A; GB1483596A; BR7408231D0; JPS5077936A; AT342940B; DK517974A; FI286174A; ES430597A1; FR2246491A1; ZA746250B; SE7412357L; FR2246491B1; BE820672A; SE411480B; AU7391074A

Description

Die Erfindung betrifft ein Entlüftungsventil, mit dem sich aus einer in einer Flüssigkeitszuleitung strömenden Flüssigkeit in dieser enthaltene Luft und andere Gase abführen lassen.

Ein übliches Anwendungsgebiet für die Erfindung sind Pump- und Zapfanlagen für Flüssigtreibstoff, bei denen die Flüssigkeit gasfrei gemacht werden muß, bevor sie zum Messen des strömenden Flüssigkeitsvolumens durch einen Durchflußmengenmesser oder Mengenzähler hindurchströmt. Würde die gemessene Flüssigkeit beträchtliche Mengen an Luft und anderen Gasen enthalten, ergäben sich Ungenauigkeiten.

Ein Entlüftungsventil kann ein Gehäuse aufweisen, das eine Kammer zum Auffangen der Luft bildet, sowie, einen Schwimmkörper in der Kammer, der mit einem Luftablaßventil im oberen Teil der Kammer gekoppelt ist. Wenn sich in der Kammer Luft ansammelt, sinkt die Flüssigkeit in der Kammer auf ein bestimmtes Niveau ab und der Schwimmkörper betätigt das Luftablaßventil, damit die Luft abgeführt werden kann. Steigt die

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Flüssigkeit infolge der Entlüftung an, geht der Schwimmkörper nach oben und sperrt das Ventil ab. Es besteht die Möglichkeit, hierfür ein Ventil mit vorgesteuerter Betätigung zu verwenden, mit einer S-feuerkammer, die einen das Ventil öffnenden und schließenden Kolben betätigt und zum Öffnen und Schließen des Ventils durch ein vom Schwimmkörper betätigtes kleines Vorsteuerventil mit der in Strömungsrichtung vorderen bzw. hinteren Seite des Ventils verbindbar ist. Derartige vorgesteuert betätigbare Ventile sind aus vielen beweglichen Teilen zusammengesetzt und weisen Gleitdichtungen auf. Die konstruktionsbedingten Eigenschaften derartiger Ventile machen es schwierig, zuverlässiges Arbeiten über einen längeren Zeitraum zu sichern. Die Ventile arbeiten nach Art eines Schaltventils, was nicht immer von Vorteil ist. Wenn außerdem am Luftablaßventil ein hoher Druckunterschied besteht, reicht das Gewicht des Schwimmkörpers zum Betätigen des Ventils möglicherweise nicht aus. Schließlich und endlich sind die Ventile teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Entlüftungsventil mit einem verbesserten Luftablaßventil zu schaffen.

Diese Aufgabe löst ein Entlüftungsventil, mit einem Gehäuse, einer von diesem gebildeten Kammer, die über je einen Kammer-Einlaß und -Auslaß mit einer Flüssigkeitszuleitung verbindbar ist, wobei die Betriebsstellung des Ventils so gewählt ist, daß sich Luft im oberen Teil der Kammer ansammelt, weiterhin mit einem Schwimmkörper in der Kammer und einem Luftablaßventil im oberen Teil der Kammer, das sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß das Luftablaßventil einen konkaven oder konvexen Ventilsitz mit Entlüftungslöchern darin aufweist, daß eine flexibele Membran normalerweise am Ventilsitz anliegt und die Entlüftungslöcher abdichtet, und daß eine Kupplung die Membran mit dem Schwimmkörper verbindet, wobei der Schwimmkörper beim Absinken die Membran vom Sitz abzieht, um die Entlüftungslöcher freizulegen und das Abführen der Luft zu ermöglichen.

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Bei einem"konkaven Ventilsitz ist die Membran an ihrem Außenrand festgehalten und in ihrem Zentrum mit dem Schwimmkörper gekoppelt. Bei einem konvexen Ventilsitz ist die Membran in ihrem Zentrum festgehalten und mit dem Schwimmkörper an ihrem Außenrand gekoppelt. Die Gestalt des Ventilsitzes kann beispielsweise teilkonisch oder teilsphärisch sein. Wenngleich es möglich ist, die Membran in den Bereichen auszusparen, denen im Ventilsitz keine Entlüftungslöcher entsprechen, wird für eine gute Abdichtung eine über dem gesamten Ventilsitzbereich durchgehende Membran bevorzugt. In einer bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung ist die Membran im wesentlichen ringförmig gestaltet. Die Membran ist vorzugsweise aus einem gummierten Gewebe hergestellt.

Ein Luftablaßventil der beschriebenen Gattung weist wenige bewegliche Teile auf, ist einfach herzustellen und besitzt gute Dichtungseigenschaften. Durch das "abschälende" Sichlösen der Membran wird ein allmähliches Freilegen oder Öffnen der Entlüftungslöcher erreicht. Die Formgebung der Entlüftungslöcher kann so gewählt sein, daß diese progressive Wirkungscharakteristik noch verstärkt wird, und zwar dadurch, daß sie am inneren oder äußeren Teil des Ventilsitzes kleiner gemacht sind, je nachdem ob es sich um einen konkaven oder konvexen Sitz handelt.

Bei Entlüftungsventilen ist es manchmal erforderlich, daß ein Flüssigkeits-Absperrventil durch den Schwimmkörper automatisch betätigt wird. Bisher ist vorgeschlagen worden, für diesen Zweck ein im Flüssigkeitsauslaß angeordnetes Klappenventil zu verwenden, das mit dem Schwimmkörper gekoppelt ist. Ein derartiges Ventil dichtet jedoch schlecht ab. Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird ein durch den Schwimmkörper betätigbares Flüssigkeits-Absperrventil in verbesserter Ausführung verwendet.

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In einer Ausbildungsform nach der Erfindung ist am Flüssigkeitsauslaß des Gehäuses ein Flüssigkeits-Absperrventil angeordnet, das ein vorgesteuert betätigbares Ventil der weiter oben beschriebenen Gattung aufweist, welches über ein Verbindungsgestänge mit dem Schwimmkörper gekoppelt ist.

In einer anderen Ausbildungsform nach der Erfindung weist das Flüssigkeits-Absperrventil ein zweites Membran-Ventil auf, dessen Membran an einem mit Öffnungen versehenen konkaven oder konvexen Sitz anliegt, wobei der Schwimmkörper mit der Membran so gekoppelt ist, daß er beim Hochgehen die Membran vom Sitz abzieht, damit die Flüssigkeit abströmen kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind von außerhalb des Gehäuses betätigbare Einrichtungen zur Höhenverstellung des Schwimmkörpers vorhanden. Auf diese Weise ist es ohne Demontage des Entlüftungsventils möglich, den Arbeitspunkt des Luftablaßventils einzustellen. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise ein mit dem Schwimmkörper gekoppeltes Verbindungsgestänge vorgesehen, das in einem im Gehäuse befestigten Rahmen angeordnet ist, und eine von außerhalb des Gehäuses betätigbare Betätigfg^j|^ die die Gehäusewand durchdringt und gegen diese abgedichtet ist, und an der ein Ende einer Vorspannfeder befestigt ist, deren anderes Ende fest mit dem Verbindungsgestänge verbunden ist. Durch Verstellen der Betätigungsstange läßt sich die von der Feder auf das Verbindungsgestänge und damit auf den Schwimmkörper ausgeübte Kraft verändern und so die Höhenlage des Schwimmkörpers einstellen.

Vorzugsweise weist das Gehäuse eine Filter-Halterung mit einem Filter darin auf, den die Flüssigkeit vor Erreichen des Einlasses zur Schwimmerkammer durchströmt.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematascher Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Pig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines Entlüftungsventils nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Teilansicht im Schnitt längs der Linie A-A in Pig. 1 und

Pig. 3 eine Teilseitenansicht im Schnitt einer abgewandelten Ausbildungsform des in Pig. 1 und 2 dargestellten Ventils mit einem Flüssigkeits-Absperrventil in einer alternativen Ausführung.

Das in Pig. 1 dargestellte Entlüftungsventil weist ein Gehäuse 1 auf, das über einen Flüssigkeitseinlaß 2 und einen Flüssigkeitsauslaß 3 an eine Flüssigkeitszuleitung anschließbar ist. Am Einlaß 2 einströmende Flüssigkeit gelangt in eine Filterkammer 4 und durchströmt einen darin angeordneten zylindrischen Siebfiltereinsatz 5. Aus der Filterkammer 4 gelangt die Flüssigkeit unter einer Wand 6 hindurch in eine Schwimmerkammer 7. Aus dieser strömt sie durch ein normalerweise geöffnetes Absperrventil 8 hindurch zum Auslaß 3·

In der Flüssigkeit enthaltene Luft und Gase sammeln sich im oberen Teil der Schwimmerkammer 7. In der in der Schwimmerkammer befindlichen Flüssigkeit schwimmt ein Schwimmkörper 9» dessen Höhenlage vom Flüssigkeitsstand in der Kammer abhängig ist. Während sich im oberen Teil der Schwimmerkammer Luft und Gase ansammeln, sinkt der Flüssigkeitsstand und der Schwimmkörper geht nach unten. Der Schwimmkörper ist über eine Kupplung 10 mit einem Luftablaßventil 11 gekoppelt, das sich öffnet, sobald sich der Schwimmkörper ausreichend tief abgesenkt hat, um die angesammelte- Luft durch einen hohlen Ventildeckel 12 hindurch ins Freie abzuführen. Der

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Ventildeckel 12 weist einen konkaven, teilkonischen Ventilsitz 13 auf, um den herum eine Mehrzahl von Entlüftungslöchern 14 verteilt ist. Das Ventil ist mit einer ringförmigen flexibelen Membran 15 abgedichtet, die am konischen Ventilsitz 13 anliegt. Die Membran 15 ist im wesentlichen ringförmig gestaltet und ist an ihrem Außenrand zwischen dem Ventildeckel 12 und dem Gehäusekörper 1 festgeklemmt. Der Innenrand der ringförmigen Membran ist in einem Klemmring 16 festgehalten, der an der Kupplungsstange 10 angeordnet ist.

Mit absinkendem Schwimmkörper wird der innere Teil der Membran 15 "abschälend" von der konischen Fläche abgelöst. Dadurch werden die am weitesten innen liegenden Entlüftungslöcher 14 freigelegt, die Luft wird abgeführt. Aus dem Innern der Kammer 7 gelangt Luft durch (nicht gezeichnete) Öffnungen im Klemmring 16 und durch die Entlüftungslöcher 14 in das Innere 12a des Ventildeckels 12. Die Höhlung 12a wird ins Freie entlüftet. Zur manuellen Betätigung ist das Ventil über eine Öffnung 12b zugänglich, die jedoch normalerweise abgedichtet ist. Hat sich viel Luft angesammelt, geht der Schwimmkörper weiter nach unten und die anderen Entlüftungslöcher 14 werden ebenfalls freigelegt, wodurch die Entlüftung verstärkt wird. Die innenliegenden Entlüftungslöcher sind im Durchmesser kleiner als die außenliegenden Entlüftungslöcher, so daß die progressive Öffnungscharakteristik noch verstärkt wird. Nachdem die Luft abgeführt ist, steigt der Flüssigkeitsstand an und der Schwimmkörper geht nach oben, um das Ventil 11 zu schließen.

Geht der Flüssigkeitszufluß merklich zurück oder bleibt völlig aus, sinkt der Schwimmkörper auf ein besonders tiefes Niveau ab und bewirkt das Schließen des Absperrventils 8. Das Ventil 8 ist ein vorgesteuert betätigbares Ventil und weist einen Zylinder 17 auf, in den ein Kolben 18 mit Gleitsitz eingepaßt ist. Der Kolben 18 trägt ein in Richtung

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seines Umfanges sich erstreckendes Dichtglied 19 aus "Kautschuk, das zum Verschließen des Ventils gegen einen konischen Ventilsitz 20 gedrängt ist. Der Kolben 18 weist ferner eine Steuerkammer 21 auf, in der eine Vorspann-Schraubenfeder 22 angeordnet ist.

Das hintere Ende des Zylinders 17 ist mit einer Platte 23 verschlossen, in der ein kleiner Kanal 24 ausgebildet ist. Eine Betätigungsstange 25 durchdringt eine Büchse 26 und dient zur Betätigung eines Vorsteuerventils 27 bzw. dessen Verschlußgliedes, das am Ende eines im Kolben ausgebildeten Kanals 28 anliegt. .

Wenn der Schwimmkörper 9 ausreichend tief absinkt, drückt er über ein Verbindungsgestänge mit einem Winkelhebel 29 die Betätigungsstange 25 entsprechend der Zeichnung nach rechts. Dies hat zur Folge, daß sich der Kolben 18 im Zylinder um einen geringen Betrag nach rechts bewegt, so daß vor dem Ventil stehende Flüssigkeit über den Kanal 24 und durch das Spiel zwischen der Stange 25 und der Büchse 26 hindurch in die Steuerkammer 21 einströmen kann. Der Druck- dieser Flüssigkeit drängt den Kolben 18 vollständig in seine Endstellung, in der er am Sitz 20 abdichtet.

Wenn der Schwimmkörper um einen ausreichenden Betrag wieder nach oben geht, wird die Betätigungsstange ,25 nach links zurückgezogen, das Vorsteuerventil 27 wird dadurch geöffnet und verbindet die Steuerkammer 21 mit der Auslaßseite des Ventils. Dadurch wird der Druckunterschied über dem Kolben 18 ins Ungleichgewicht gebracht, mit dem Ergebnis, daß auf einen ringförmigen Teil 30 wirkender Fluiddruck den Kolben nach links drückt und das Ventil öffnet.

Die Arbeitsstellung des Schwimmkörpers 9 läßt sich in senkrechter Richtung mit einer von außerhalb des Gehäuses 1 betätigbaren Einrichtung einstellen. Damit wird die Notwendigkeit einer Demontage des Ventils umgangen, wenn die Höhenlage

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des Schwimmkörpers beispielsweise für Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichts neu eingestellt werden muß. Das Betätigungsgestänge ist in Fig. 2 dargestellt. Der Winkelhebel 29 ist an einem mit dem Gehäuse 1 verschraubten Rahmen 31 angeordnet. Eine Betätigungsstange 32 durchdringt die Wand des Gehäuses 1, ist gegen diese abgedichtet und von außerhalb.des Gehäuses mit einem Knopf 33 drehbar, der mit einem Schutzdeckel 34 abgedeckt ist. Der Winkelhebel ist am Rahmen 31 schwenkbar gelagert, ist jedoch gegenüber der Betätigungsstange 32 frei beweglich, mit der Einschränkung, daß er mit der Stange 32 über eine Feder 35 gekoppelt ist, die sich mit einem Ende an der Stange und mit ihrem anderen Ende am Winkelhebel abstützt. Durch Drehen der Stange 32 wird somit die von der Feder auf den Winkelhebel 29 ausgeübte Kraft verändert und dadurch die Arbeitsstellung des Schwimmkörpers 9 in senkrechter Richtung verstellt.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausbildungsform für ein Absperrventil zu dem in Fig. 1 dargestellten Entlüftungsventil. Mit Ausnahme des Ventils 8 ist das Entlüftungsventil mit der in Fig. 1 gezeigten Ausbildungsform gleich. Das in Fig. 3 dargestellte Flüssigkeits-Absperrventil weist einen konvexen konischen Ventilsitz 37 auf, in dem drei Öffnungen 38 ausgebildet sind, von denen nur eine gezeichnet ist. Zum Abschließen des Ventils liegt am konischen Ventilsitz 37 eine Membran 39 an, die aus einem gummierten Gewebe hergestellt ist. Die Membran ist im wesentlichen ringförmig und in ihrem Zentrum 40 am Ventilsitz befestigt. Der Außenrand der Membran ist an der Lippe einer Glocke 42 befestigt, die an der Betätigungsstange 25 angeordnet ist. Bei tiefstehendem Schwimmkörper ist die Betätigungsstange 25 nach rechts geschoben, das Ventil ist abgedichtet. Wenn der Schwimmkörper nach oben geht, wird die Stange 25 nach links zurückgezogen. Die Glocke 42 zieht an der Membran 39, so daß dieie sich "abschälend" allmählich vom konischen Sitz löst und das Ventil Öffnet.

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Das im Zusammenhang mit Pig. 1 beschriebene Luftablaßventil 11 ist so ausgebildet, daß es in geschlossenem Zustand bei Beibehaltung einer vollständigen Abdichtung druck entlastet ist und sich in Anpassung an veränderliche Luftmengen, allmählich öffnen läßt. Der unmittelbar über dem Schwimmkörper angeordnete Zentrums- oder Klemmring 16 bildet einen Sitz, obgleich er an Ober- und Unterseite vollkommen druckentlastet ist. Wenn der Schwimmkörper das Vorhandensein von Luft festgestellt und das Öffnen dieses Sitzes zugelassen hat» wird die weitere Öffnung und damit die Menge der abgeführten Luft oder der abgeführten Dämpfe durch ein "abschälendes" Sichlösen der konischen Membran gesteuert, die mit absinkendem Schwimmkörper das Bestreben hat, umzuklappen. An den Stellen jedoch, an denen die Membran von den Entlüftungslöchern nicht weggezogen ist, bleibt durch die Wirkung des im Gehäuse herrschenden Druckes eine Abdichtung erhalten.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungs-beispiele beschränkt, sondern im Hahmen dieses Grundgedankens in vielfältiger Weise abwandelbar. Fig. 1 und 3 zeigen beispielsweise zwei verschiedene Arten von Membran-Ventilen, in konkaver (Pig. 1) bzw. konvexer Ausführung (Fig. 3)-Es leuchtet ein, daß beide Ventile vom konkaven oder vom konvexen Typ sein können, oder daß das Luftablaßventil mit konvexer und das Absperrventil mit konkaver Ausführung ausgebildet sind. Im Hinblick auf den besseren Durchgangsquerschnitt wird jedoch für das Absperrventil eine konvexe Ausführung bevorzugt.

/Patentansprüche 509816/0286

Claims

PAfENOiANSPRUCHE

M.J Entlüftungsventil, mit einem Gehäuse, einer von diesem gebildeten Kammer, die über je einen Kammer-Einlaß und -Auslaß mit einer Flüssigkeitszuleitung verbindbar ist, wobei die Betriebsstellung des Ventils so gewählt ist, daß sich Luft im oberen Teil der Kammer ansammelt, weiterhin mit einem Schwimmkörper in der Kammer und einem Luftablaßventil im oberen Teil der Kammer, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Luftablaßventil (11) einen konkaven oder konvexen Ventilsitz (13) mit Entlüftungslöchern (14) darin aufweist, daß eine flexibele Membran (15) normalerweise am Ventilsitz (13) anliegt und die Entlüftungslöcher (14) abdichtet, waä daß eine Kupplung (10) die Membran (15) mit dem Schwimmkörper (9) verbindet, wobei der Schwimmkörper (9) beim Absinken die Membran (15) vom Sitz (13) abzieht, um die Entlüftungslöcher (14) freizulegen und das Abführen der Luft zu ermöglichen.
2. Entlüftungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (13) konkav ist, daß die Membran (15) an ihrem Außenrand festgehalten ist, und daß die Kupplung (10) im Zentrum der Membran (15) angeschlossen ist.
3. Entlüftungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungslöcher (14) im inneren Teil des Ventilsitsee (13) kleiner sind als in dessen äußerem Teil.

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4. Entlüftungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß am Flüssigkeitsauslaß (3) des Gehäuses (1) ein Flüssigkeits-Absperrventil

(8) angeordnet ist, das vorgesteuert betätigbar ist und eine Steuerkammer (21), darin einen Kolben-.(18) zum Öffnen und Schließen des Ventils (8), Einrichtungen (24) zum Verbinden der Steuerkammer (21) mit der Einlaß- .und Auslaßseite des Ventils (8) und ein Vorsteuerventil (27) aufweist, wobei das Vorstöuerventil (27) mit dem Schwimmkörper (9) gekoppelt und durch diesen betätigbar ist, um den der Steuerkammer (21) zugeführten Druck zu regeln.
5. Entlüftungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß am Flüssigkeitsauslaß (3) des Gehäuses (1) ein Flüssigkeits-Absperrventil (37,39) angeordnet ist, das einen zweiten konkaven oder konvexen Ventilsitz (37) mit Löchern (38) darin, eine zweite flexibele Membran (39), die zum Abdichten der Löcher (38) am zweiten Ventilsitz (37) anliegt, und eine zweite Kupplung (25) zwischen dem Schwimmkörper (9) und der zweiten Membran (39) aufweist, wobei der Schwimmkörper

(9) beim Hochgehen die zweite Membran"(39) vom zweiten Ventilsitz (37) abzieht, um die Öffnungen (38) darin freizulegen und Flüssigkeitsströmung zu ermöglichen.
6. Entlüftungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennz eichnet, daß der zweite Ventilsitz (37) konvex ist, daß die zweite Membran (39) im Zentrum (40) festgehalten ist, und daß die zweite Kupplung (25,42) am Außenrand der zweiten Membran (39) angeschlossen ist.
7. Entlüftungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gek ennze i ohne t, daß im Gehäuse (1) ein Rahmen (31) befestigt ist, daß im Rahmen (31) ein mit dem Schwimmkörper (9) verbundenes Verbindungsgestänge (25,29) angeordnet ist, daß eine Betätigungsstange (32) die Wand des

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Gehäuses (1) durchdringt und gegen diese abgedichtet ist, und daß eine an einem Ende an der Betätigungsstange (32) und am anderen Ende am Verbindungsgestänge (29) befestigte Vorspannfeder (35) vorhanden ist, wobei durch Verstellen der Betätigungsstange (32) von außerhalb des Gehäuses (1) die von der Feder (35) auf das Verbindungsgestänge (29) ausgeübte Kraft veränderbar und dadurch die Arbeitsstellung des Schwimmkörpers (9) in senkrechter Richtung einstellbar ist.

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