DE2451087C3 - Selbsttätig arbeitende, schwimmergesteuerte Vorrichtung zum Entlüften eines mit Flüssigkeit gefüllten Systems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätig arbeitende, schwimmergesteuerte Vorrichtung zum Entlüften eines mit Flüssigkeit gefüllten Systems, mit einem als Schwimmerkammer ausgebildeten Gehäuse, in dessen deckelartigem Aufsatz ein Durchlaß vorgesehen ist, einem in dem Gehäuse geführten, durch Ein- und Ausströmen der Flüssigkeit auf- und abbewegbaren Schwimmer, der in seiner oberen Stellung die Schwimmerkammer absperrt, und mit einer gegenüber dem Durchlaß erweiterten Hilfskammer in dem deckelartigen Aufsatz des Schwimmergehäuses, in welche Hüfskammer der Durchlaß mündet und in der ein Kolben auf- und abbewegbar ist, dessen vom Schwimmer abgewandte Seite mit der Schwimmerkammer verbindbar ist und der eine Entlüftungsöffnung in der Hilfskammer steuert.

Bei mit Flüssigkeit gefüllten Systemen, in denen ein gegenüber der Umgebungsatmosphäre erhöhter Druck herrscht, besteht die Gefahr, daß der den Durchlaß steuernde Schwimmer aufgrund des Druckunterschiedes gegenüber der Außenatmosphäre in der Schließstellung hängenbleibt und beim Sinken des Flüssigkeitsniveaus innerhalb der Schwimmerkammer den Durehlaß nicht oder nicht rechtzeitig freigibt.

Es ist bekannt, dieser Schwierigkeit durch ein Hebelsystem entgegenzuwirken, durch das das Gewicht des Schwimmers zwecks Freigabe des Durchlasses bei Absenken des Flüssigkeitsniveaus stärker als ohne Hebelsystcm zur Wirkung gebracht werden soll (US-PS 30 02 522 und 33 40 887 sowie DT-AS 1105 253). Derartige Hebelsysteme komplizieren jedoch die Vorrichtung und erhöhen vor allem deren Störanfälligkeit.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung der in Frage stehenden Art bekannt, bei der in der Decke der Schwimmerkammer ein Durchlaß vorgesehen ist, der nach oben in einer gegenüber dem Durchlaß erweiterten Hilfskammer mündet. In dieser Hilfskammer ist freibeweglich ein Kolben verschiebbar angeordnet, der durch den Schwimmer verschiebbar ist (DT-PS 47 062). Der Kolben ist einstückig mit einem Ventilkörper verbunden, so daß sich Kolben und mit dem Schwimmer zusammenwirkender Ventilkörper als Einheit bewegen.

Die von der Schwimmerkammer abgewandte Seite des Kolbens ist mit der Schwimmerkammer verbindbar. Diese Verbindung erfolgt über eine zentrale Bohrung der aus Kolben und Ventilkörper bestehenden Einheit. Diese Bohrung wird in einer oberen Stellung durch den Schwimmer abgesperrt, und zwar schon bevor der Schwimmer diese Einheit in die den Durchlaß sperrende Stellung abheben kann. Bei abgesenktem Flüssigkeitsspiegel in der Schwimmerkammer befindet sich auch die aus Kolben und Ventilkörper bestehende Einheit in der abgesenkten Stellung. In dieser ist die Schwimmerkammer durch außen am Umfang der Einheit eingearbeitete Verbindungskanäle direkt mit einer Entlüftungsöffnung verbunden.

Bei einer solchen Vorrichtung besteht die Gefahr, daß

entlang der Umfangsfläche des Kolbens eine gewisse Leckverbindung zwischen der von d'sr Schwimmerkammer abgewandten Seite des Kolbens und der der Schwimmerkammer zugewandten Seite des Kolbens besteht, so daß nach gewisser Zeit sich auf der von der Schwimmerkammer abgewandten Seite des Kolbens Atmosphärendruck einstellt. Das bedeutet, daß bei Anwendung einer solchen Vorrichtung auf mit Flüssigkeit gefüllte Systeme, bei denen mit hohem Innendruck gearbeitet wird, eine hohe Druckdifferenz auftritt,

so welche bestrebt ist, den Schwimmer an die zentrale

Bohrung der aus Kolben und Ventilkörper bestehenden Einheit einerseits und den Ventilkörper andererseits

abdichtend an die Durchlaßöffnung zu pressen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

selbsttätig arbeitende, schwimmergesteuerte Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die Vorrichtung auch bei erhöhtem Innendruck gegenüber der Atmosphäre eingesetzt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Schwimmer in seiner oberen Stellung aufgrund der auftretenden Druckdifferenzen hängenbleibt, wenn der Flüssigkeitsstand im Schwimmergehäuse absinkt, so daß die neue Vorrichtung mit großer Genauigkeit auch bei hohem Innendruck ihre Steuerfunktion auszuüben

vermag.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, das der vom Schwimmer unabhängig bewegbare Kolben mit der Schwimmerkammer auf seiner vom

Schwimmer abgewandten Seite ständig in offener Verbindung steht und mit der Schwimmerkammer auf seiner anderen Seite über den Durchlaß verbindbar ist und in einem mittleren Bereich seines Gesamthubes die Entlüftungsöffnung absperrt,

Wenn bei dieser Ausbildung angenommen wird, daß die Vorrichtung bei einem System mit erhöhtem Druck eingesetzt ist, so herrscht auf der von der Schwimmerkammer abgewandten Seite des Kolbens aufgrund der neuen Ausbildung der Vorrichtung ständig der erhöhte Druck im Inneren des Systems. Dieser erhöhte Druck ist also bestrebt, den Kolben in der Hilfskammer nach unten in Richtung auf die Schwimmerkammer zu pressen. Da der gleiche Systemdruck bei offenem Durchlaß auch auf die Unterseite des Kolbens einwirkt, läßt sich mit einfachen Mitteln gewährleisten, daß der Kolben ständig bestrebt ist, in seine oberste oder von der Schwimmerkammer abgewandte Stellung zu gelangen. In dieser Stellung verbindet er die Schwimmerkammer über den Durchlaß mit der Entlüftungsöffnung. Andererseits kann sich bei offenem Durchlaß eine Zwischenstellung des Kolbens einstellen, die von der Höhe des Druckes und den auf den Kolben wirkenden Kräften abhängig ist, so daß der Kolben in einem mittleren Bereich seines Gesamthubes die Entlüftungsöffnung absperrt.

Wenn durch Steigen des Flüssigkeitsstandes in der Schwimmerkammer der Schwimmer seine oberste Stellung erreicht, sperrt der Schwimmer in üblicher Weise den Durchlaß ab. Auf der Unterseite des vom Schwimmer unabhängig bewegbaren Kolbens herrscht dabei in der Hilfskammer noch der höhere Systemdruck, der bestrebt ist, den Kolben in die Entlüftungsstellung nach oben zu schieben. Ein Entlüften des Bereiches auf der Unterseite des Kolbens kann jedoch nur solange stattfinden, bis sich der Druck auf der Unterseite des Kolbens auf einen Gleichgewichtszustand mit den auf der Oberseite des Kolbens einwirkenden Kräften, insbesondere dem erhöhten Druck, der auch im Inneren der Schwimmerkammer herrscht, einstellt. In der sich einstellenden Gleichgewichtsstellung nimmt der Kolben eine mittlere Stellung auf seinem Gesamthub ein, wobei in dieser Stellung die Entlüftungsöffnung gesperrt ist. Das bedeutet, daß auf der Unterseite des Kolbens in der Gleichgewichtsstellung des Kolbens stets auch ein erhöhter Druck gegenüber der Außenatmosphäre besteht. Das bedeutet, daß sich trotz erhöhten Druckes im Inneren des Systems selbst bei geschlossenem Durchlaß an diesem Durchlaß ein wesentlich geringerer Druckunterschied ausbilden kann, so daß sich der Schwimmer bei absinkendem Flüssigkeitsstand in der Schwimmerkammer wesentlich rascher und augenblicklich von der unteren Mündung des Durchlasses lösen kann. Das bedeutet, daß die Vorrichtung wesentlich empfindlicher und genauer auf Änderungen des Flüssigkeitsspiegels anspricht, als dies bei Hebelübersetzungen od. dgl. möglich ist.

Vorteilhafterweise ist der Kolben freischwimmend in der Hilfskammer geführt und als Differentialkolben ausgebildet, dessen größere wirksame Kolbenfläche der Mündung des Durchlasses in die Hilfskammer zugewandt ist. Dadurch kann man gewährleisten, daß bei Freigabe des Durchlasses an dem von dem Schwimmer unabhängigen Kolben eine Kraft angreift, die den Kolben in seine oberste Stellung zu bewegen sucht.

Anstelle der Ausbildung des Kolbens als Differentialkolben kann der Kolben in Richtung auf seine der Mündung des Durchlasses in der Hilfskammer abgewandte Stellung durch eine Feder vorgespannt sein.

Aufgrund der freien Beweglichkeit des Kolbens kann

die Anordnung vorteilhafterweise auch so getroffen werden, daß der Schwimmer mittels des Kolbens in der dem Durchlaß nächstliegenden Endstellung des Schwimmers außer Sperrstellung bewegbar ist.

Wenn bei Erreichen der minieren Gleichgewichtsstellung eine Leckverbindung zwischen den Bereichen auf der von der Schwimmerkammer abgewandten Seite

ίο und der der Schwimmerkammer zugewandten Seite des Kolbens auftreten sollte, so gleicht sich die dadurch ergebende Druckänderung automatisch aus, da der Kolben bei Änderung der Verhältnisse dadurch nach unten gedruckt wird, bis er den Schwimmer, selbst dann,

is wenn dieser seine oberste Stellung einnimmt, geringfügig nach unten drückt Hierdurch wird gewährleistet, daß sich der Druck in der Kammer unter dem Kolben wieder auf den zur Aufrechterhaltung der Gleichgewichtsstellung des Kolbens notwendigen Wert steigern kann.

Wesentlich dabei ist, daß der Kolben in seiner mittleren Stellung die Entlüftungsö^f':iung absperrt und aufgrund der Ausbildung der Vorrichtung automatisch in diese Mittelstellung eingesteuert wird.

Ein vom Schwimmer unabhängig bewegbarer Kolben ist auch bei der oben erwähnten bekannten Vorrichtung (DT-PS 47 062) bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung kann jedoch der Kolben nur durch den Schwimmer selbst angehoben werden. Der Kolben kann also keine vom Schwimmer unabhängige Stellung einnehmen, auch wenn die bekannte aus Kolben und Ventilkörper gebildete Einheit insgesamt als im Durchmesser abgestufter Kolben angesehen werden kann.

Es ist auch bekannt, bei einer mit einem Hebelsystem zwischen Schwimmer und Ventil arbeitenden Entlüftungsvorrichtung eine das Ventil in vorbestimmte Stellung vorspannende Feder zu verwenden (US-PS 33 40 887). Hierbei wird jedoch das Ventil in Richtung auf die Schließstellung vorgespannt, während bei dem einen Ausführungsbeispiel der selbsttätig arbeitenden Vorrichtung gemäß der Erfindung die Feder bestrebt ist, den Kolben in seine von der Schwimmerkammer am weitesten entfernt liegende Endstellung vorzuspannen, in der die Entlüftungsöffnung freigelegt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine selbsttätig arbeitende, schwimmergesteuerte Vorrichtung gemaß der Erfindung und

F i g. 2 eine ähnliche Darstellung durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach F i g. 1. In beiden Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Dip Vorrichtung zum Entlüften eines mit Flüssigkeit gefüllten Systems weist ein als Schwimmerkammer ausgebildetes Gehäuse 1 auf, in dessen deckelartigem Aufsatz 2 ein Einsatzkörper 16 mit einem Durchlaß 12 vorgesehen ist.

In dem Gehäuse 1 ist ein durch Ein- und Ausströmen der Flüssigkeit auf- und abbewegbarer Schwimmer 4 geführt, der auf seiner Oberseite ein ringförmiges Dichtelenient 8 aufweist, das in der obersten Stellung des Schwimmers 4 mit der der Schwimmerkammer zugewandten Mündung des Durchlasses 12 zur Abdichtung des Durchlasses zusammenwirkt, wie dies aus F i g. I ersichtlich ist. In dem deckelartigen Aufsatz 2 ist eine gegenüber dem Durchlaß 12 erweiterte Hilfskam-

mer vorgesehen. In diese mündet der Durchlaß 12.

Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 1 besteht die Hilfskammer aus zwei Abschnitten 5 und 6 von abgestuftem Durchmesser, wobei der Abschnitt 6 von größerem Durchmesser unmittelbar an den den Durchlaß 12 bildenden Einsatzkörper 16 des deckelartigen Aufsatzes 2 anschließt.

In der abgestuften Hilfskammer ist axial frei verschiebbar ein entsprechend abgestufter Differentialkolben 3 angeordnet, der auf seinen beiden Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers jeweils eine O-Ringdich'ung 11 aufweist, welche mit der Kammerwand abdichtend zusammenwirkt.

Von der Oberseite des Schwimmers 4 ragt zentral eine Stange 7 mit merklichem radialen Spiel durch den Durchlaß 12. Die Stange 7 weist eine solche axiale Länge auf, daß ihr freies Ende bei in oberer Stellung befindlichem Schwimmer 4 um ein vorbestimmtes Stück in den erweiterten Bereich 6 der Hilfskammer hineinragt, und zwar derart, daß der Kolben 3 mit seiner der Schwimmerkammer zugewandten Stirnfläche bei Annäherung an die tiefste Kolbenstellung mit dem freien Ende der Stange 7 in Berührung gelangt und bei weiterer Absenkbewegung des Kolbens über die Stange 7 den Schwimmer 4 aus der in Fig. 1 gezeigten, den Durchlaß 12 verschließenden Stellung geringfügig nach unten drückt, um den Durchlaß 12 freizugeben.

Die von der Schwimmerkammer abgewandte Seite des Kolbens steht über Bohrungen 18 in dem deckelartigen Aufsatz 2 unmittelbar in ständiger offener Verbindung mit der Schwimmerkammer, so daß auf der von der Schwimmerkammer abgewandten Seite des Kolbens stets der gleiche Druck herrscht, wie in der Schwimmerkammer selbst.

Die Hilfskammer weist in einem Bereich zwischen den Enden der Hilfskammer eine Entlüftungsöffnung 13 auf. Diese ist so angeordnet, daß die Entlüftungsöffnung durch den Kolben 3 abgesperrt wird, wenn sich der Kolben in einem mittleren Bereich seines Gesamthubes befindet. F i g. 1 gibt diese Absperrstellung des Kolbens wieder.

Das Gehäuse 1 ist mit dem deckelartigen Aufsatz unter Zwischenschaltung eines Dichtringes 17 abdichtend verbindbar. Der Schwimmer 4 weist auf seiner Unterseite eine Führungsstange 10 auf, welche durch die auf der Unterseite des Gehäuses 1 vorgesehene Öffnung 19 ragt, die zum Ein- und Ausströmen der Flüssigkeit dient. Durch Stege 9 zwischen der Unterseite des Schwimmers und der Führungsstange 10 wird gewährleistet, daß der Schwimmer 4 in einer tiefsten Stellung die Öffnung 19 nicht verschließen kann.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung der Teile wird davon ausgegangen, daii der Schwimmer 4 aufgrund des hohen Flüssigkeitsstandes in der Schwimmerkammer seine oberste Stellung einnimmt und den Durchlaß 12 absperrt, während der Kolben 3 in der Hilfskammer eine Zwischen- oder Gleichgewichtsstellung einnimmt, in der die Entlüftungsöffnung 13 abgesperrt ist. Es wird weiter angenommen, daß in dem System, an das die Vorrichtung angeschlossen ist, ein gegenüber der Außenatmosphäre merklich erhöhter Druck herrscht. Dieser Druck wirkt auch auf die Rückseite oder die von der Schwimmerkammer abgewandte Seite des Kolbens 3 und sucht den Kolben nach unten zu drücken. Aufgrund der Ausbildung als Differentialkolben genügt ein entsprechend geringerer Druck auf der der Schwimmerkammer zugewandten Seite des Kolbens, um dem erhöhten Druck auf der anderen Seite des Kolbens in der gezeigten Zwischenstellung des Kolbens das Gleichgewicht zu halten. Würde der Druck im System sinken, würde der Kolben nach oben wandern und die Lüftungsöffnung 13 freigeben, bis durch eine Druckabsenkung auf der Unterseite des Kolbens der Gleichgewichtszustand wieder eingenommen und die Entlüftungsöffnung wieder abgesperrt wird. Würde durch Leckverluste oder auf andere Weise der Druck auf der Unterseite des Kolbens absinken, wandert der Kolben 3 nach unten, bis er schließlich über die Stange 7 den Schwimmer auch bei maximalem Flüssigkeitsstand in dem Gehäuse 1 geringfügig nach unten drückt, so daß über dem Durchlaß 12 der höhere Druck in der Schwimmerkammer auch in den Bereich der Hilfskammer durchgreifen kann, der auf der der Schwimmerkammer zugewandten Seile des Kolbens liegt. Durch die dadurch erfolgende Druckerhöhung wandert der Kolben 3 wieder nach oben, gibt den Schwimmer 4 zum Abschließen des Durchlasses 12 frei und nimmt schließlich die in Fig. 1 gezeigte Zwischenstellung ein. Bei erhöhtem Druck im System herrscht auch in dem an den Durchlaß 12 angrenzenden Teil der Hilfskammer ein gegenüber der Atmosphäre höherer Druck, so daß am Durchlaß 12 nur ein relativ verminderter Differenzdruck herrscht. Wenn also der Flüssigkeitsspiegel in der Schwimmerkammer absinkt, vermag der Schwimmer aufgrund seines Gewichtes gegenüber dieser Druckdifferenz sofort zur reagieren und die Durchlaßöffnung 12 freizugeben, so daß aufgrund der sich dadurch in der Hilfskammei auf der Unterseite des Kolbens ergebenden Druckerhöhung die Entlüftungsöffnung 13 freigelegt wird.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach F i g. 1 mit dem Unterschied, daß der Kolben 14 nicht als Differenzialkolben ausgebildet ist. Der in der Hilfskammer spielende Kolben 14 weist zwei O-Dichtungsringe Hirn gegenseitigen axialen Abstand auf, so daß bei Erreichen der Zwischen- oder Gleichgewichtsstellung die Entlüftungsöffnung 13 sowohl zur Unterseite als auch zur Oberseite des Kolbens hin abgedichtet ist. Eine Feder 15 in der Hilfskammer liegt auf der an den Durchlaß 12 angrenzenden Stirnfläche der Kammer und an der Unterseite des Kolbens 14 an und ist bestrebt, den Kolben in die gezeigte obere Stellung zu bewegen, in der sich die Oberseite des Kolbens 14 an einem zentralen Vorsprung 22 des Zusatzdeckels 21 anlegt und die Entlüftungsöffnung 13 freigibt. In jeder Stellung und damit auch in der obersten Stellung des Kolbens ist die von der Schwimmerkammer abgewandte Seite des Kolbens über den Ringraum 20 und die Bohrung 18 in dem deckelartigen Aufsatz mit der Schwimmerkammer in Verbindung, so daß sich auf der Oberseile des Kolbens der gleiche Druck wie in der Schwimmerkammer einstellen kann. Die Feder 15 führt bei dieser Ausführungsform zu der gleichen Funktion wie die Ausbildung des Kolbens 3 als Differentialkolben bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Die Wirkungsweise ist bei beiden Ausführungsbeispielen die gleiche.

bo Die neue Vorrichtung läßt sich bei Wasser oder anderen Flüssigkeiten anwenden. Sie läßt sich auch als Schneidevorrichtung für Flüssigkeiten von verschiedenem spezifischem Gewicht verwenden, indem die Flüssigkeit von dem niedrigeren spezifischen Gewicht

ι·'· abgetrennt wird. Wenn die Vorrichtung mit einer Signalisierungseinrichtung kombiniert wird, kann sie auch als Warnvorrichtung für Hoch- oder Niedrigwasser verwendet werden. Die Vorrichtung läßt sich auch in

um 180° gewendeter Stellung als Drainage-Vorrichtung für Luft- und Dampfleitungen oder als Scheidevorrichtung für Flüssigkeiten mit unterschiedlichem spezifischem Gewicht verwenden, wobei in diesem Fall die Flüssigkeit mit dem höheren spezifischen Gewicht abgetrennt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Selbsttätig arbeitende, schwimmergesteuerte Vorrichtung zum Entlüften eines mit Flüssigkeit gefüllten Systems, mit einem als Schwimmerkammer ausgebildeten Gehäuse, in dessen deckelartigem Aufsatz ein Durchlaß vorgesehen ist, einem in dem Gehäuse geführten, durch Ein- und Ausströmen der Flüssigkeit auf- und abbewegbaren Schwimmer, der die Schwimmerkammer in seiner oberen Stellung absperrt, und mit einer gegenüber dem Durchlaß erweiterten Hilfskammer in dem deckelartigen Aufsatz des Schwimmergehäuses, in weiche Hilfskammer der Durchlaß mündet und in der ein Kolben auf- und abbewegbar ist, dessem vom Schwimmer abgewandte Seite mit der Schwimmerkammer verbindbar ist und der eine Entlüftungsöffnung in der Hilfskammer steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Schwimmer (4) unabhängig bewegbare Kolben (3) mit der Schwimmerkammer auf seil .er vom Schwimmer abgewandten Seite ständig in offener Verbindung steht und mit der Schwimmerkammer auf seiner anderen Seite über den Durchlaß (12) verbindbar ist und in einem mittleren Bereich seines Gesamthubes die Entlüftungsöffnung (13) absperrt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) frei schwimmend in der Hilfskammer (5, 6) geführt und als Differentialkolben ausgebildet ist, dessen größere wirksame Kolbenfläche der Mündung des Durchlasses (12) in die Hilfskammer zugewandt ist (F i g. 1).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) in Richtung auf seine der Mündung des Durchlasses (12) in der Hilfskammer abgewandte Stellung duiJi eine Feder (15) vorgespannt ist (F i g. 2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (4) mittels des Kolbens (3, 14) in der dem Durchlaß (12) nächstliegenden Endstellung außer Sperrstellung bewegbar ist.