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Mehrwezeventil
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Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil mit einer in Längsrichtung
zweier Abfluß-AuslEase hin- und herverschiebbaren Doppelkolben od. dgl., mit wenigstens
einem bei beiden Endstellungen des Doppelkolbens zwischen dessen Einzelkolben od.
dgl. Verschlußorganen mtindenden Einlaß und mit zwei durch die Verschiebung des
Doppelkolbens jeweils einzeln mit dem Einlaß verbindbaren Anschlüssen, die zur Verbindung
vorzugsweise mit einer Aufbereitungseinrichtung od.
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dgl. dienen.
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Derartige Mehrwegeventile sind bereits bekannt. Sie können beispielsweise
in Entsalzungsanlagen, aber auch bei der Reinigung des Wassers von Schwibädern oder
sonstigen Aufbereitungseinrichtungen eingesetzt werden. Dabei fließt das Rohwasser
durch den Einlaß und einen der Anschlüsse zu der Aufbereitungseinrichtung und von
dort zu einem Auslaß. Von Zeit zu Zeit muß jedoch die Aufbereitungseinrichtung gespult
werden, wozu eine Umkehrung der Strömungerichtung innerhalb dieser iufbereitungseinrichtung
vorgesehen ist. Dies wird durch Urplechalten des Mehrwegeventiles erreicht, so daß
vom Einlaß über die Anschlüsse nun das Wasser od. dgl. in umgokehrter Richtung durch
die ufbereitungseinrichtung od. dgl.
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zudem anderen Auslaß des Mehrwegeventilea strömen kann.
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Nach einer kurzen Spülung erfolgt dann wieder die Umschaltung auf
die noraale Betriebsstellung. Diese Schaltungen eines solchen Xehrwegeventiles werden
in der Regel auf elektrischem Wege durchgeführt, wofür entsprechendeStromkreise
und Schaltelemente erforderlich sind. Diese können störanfällig sein und nüssen
hin und wieder einer Wartung unterzogen werden.
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Es besteht deshalb die Aufgabe ein Mehrwegeventil der eingangs erwhhnten
Art zu schaffen, welches ohne solche elektrische Schaltorgane und dergleichen auskommt,
aber dennoch nicht von Hand umgestellt werden muß, sondern dennoch eine Fernbedienung
erlaubt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Nehrwegeventil mit einem hin- und
herverschiebbaren Doppelkolben od. dgl. der eingangs erwähnten Art vor allem dadurch
gekennzeichnet, daß der Doppelkolben frei verschieblich ist, daß für dessen Verschiebung
aus der einen in die andere Endstellung der Einlaß zumindest kurzzeitig abschaltbar
sowie an dem jeweiligen geöffneten Auslaß zur Bildung einer Verstellkraft auf den
dem geöffneten Auslaß zugewandten Kolben od. dgl. eine Auslaufstrecke angeordnet
sind. Wird der Einlaß kurzzeitig unterbrochen, wird der Doppelkolben durch die in
Bewegung befindlichte Wassersäule in der Auslaufstrecke zu dem dieser Aualaufstrecke
zugehörenden Anschlag nachgezogen, so daß dieser zugehörige auslaß abgesperrt und
der andere Auslaß selbsttätig geöffnet wird. Wird nun der Einlaß für das Rohwasser
wieder freigegeben, kann dieses in umgekehrter Richtung durch eine Aufbereitungseinrichtung
od. dgl. zu dem anderen Auslaß strömen. Eine nochmalige Unterbrechung am Einlaß
bewirkt eine nochmalige selbsttätige Umschaltung. Dabei ist in vorteilhaftor Weise
auch eine Fernbedienung möglich, da das Abschalten des Einlasses z. B. durch eine
Unterbrechung des Förderstromes, also z. B. durch abschalten der Förderpumpe od.
dgl. geschehen kann. Besondere elektrische Schalteinrichtungen zur Betätigung des
Mehrwegeventiles selbst werden vermieden.
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Um eine möglichst sichere Umschaltung des Ventiles mit mUglicht kurzer
Unterbrechungszeit am Einlaß erreichen zu können, sind zweckmäßige Ausgestaltungen
der Strömungswege hinsichtlich ihrer geoietrischen Formen und Maße zweckmäßig.
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Beispielsweise kann hinter d Mündungsbereich der Anschlüsse in den
Auslaß j Jeweils eine uerschnittsverenggng vorgesehen sein. Diese sorgt für eine
Beschleunigung der Strönung in der Auslaufstrecke, wodurch bei der Unterbrechung
u Einlaß in
erwtlnsohter Weise eine entsprechende Beeinflussung
der unterschiedlichen DrUcke auf den verschiedenen Kolbenseiten im Sinne einer schnelleren
und leichteren Verstellbewegung erreicht werden können.
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Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Umschalten eines Ventiles
mit einem DopälkoIben insbesondere der eingangs erwähnten Art. Das erfindungsgemäße
Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß der Zufluß der Flüssigkeit zum Einlaß
kurzzeitig unterbrochen, der Doppelkolben durch die Flüssigkeitssäule im Auslauf
in die andere Endstellung verschoben, insbesondere gesaugt und die Flüssigkeitszufuhr
zum Einlaß wieder eingeschaltet werden. Dieses Verfahren wird vor allem durch die
vorbeschriebenen Maßnahmen ermöglicht, könnte jedoch auch mit anderen Mitteln durchgeführt
werden. Besonders zweckmäßig ist es, wenn zum Unterbrechen des Zuflusses zu dem
Einlaß die für den Zufluß sorgende Fördervorrichtung, insbesondere Pumpe abgeschaltet
wird, was schon als Möglichkeit für eine Fernbedienung erwähnt wurde0 Denkbar wäre
selbstverständlich beispielsweise auch eine kurzzeitige Unterbrechung des Flilssigkeitszuflusses
durch ein an beliebiger Stelle innerhalb dieses Zuflusses angeordnetes Handventil
od. dgl. leicht bedienbares und erreichbares Betätigungsorgan. Die Verwendung der
Fördervorrichtung zur Durchilihrung der Unterbrechung hat jedoch den Vorteil, daß
keine zusätzlichen Teile benötigt werden.
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Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden
Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Mehrwegeventil es mit zugehörigen Anelaufetrecken,
in vergrößertem Maßstab und in etwas schematisierter Darstellung Fig. 2 einen Querschnitt
durch ein derartiges Xehrwegeventil,
Fig. 3 einen Längsschnitt
durch das Mehrwegeventil gemäß der Linie A-B in Fig. 2 und Fig. 4 einen Längsschnitt
durch ein derartiges Mehrwegeventil gemäß der Linie C-D in Fig. 2.
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Ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Xehrwegeventil, im folgenden auch
kurz Ventil 1 genannt, weist einen in Längsrichtung zweier bflußauslässe 2 und 3
hin- und herverschiebbaren, im Ganzen mit 4 bezeichneten Doppelkolben auf. Ferner
ist an dem Ventil 1 ein bei beiden Endstellungen des Doppelkolbens 4 zwischen dessen
Einzelkolben 5 mündender Einlaß 6 vorgesehen. Dieser ist durch die Verschiebung
des Doppelkolbens 4 Jeweils einzeln mit Anschlüssen 7 und 8 verbindbar. In Fig.
3 ist beispielsweise die Verbindung des Einlasses 6 unmittelbar mit dem Anschluß
7 dargestellt, während Fig. 1 die umgekehrte Verbindung des Einlasses 6 mit dem
Anschluß 8 andeutet. Stark schematisiert ist dabei in Fig. 1 noch dargestellt, wie
von den Anschlüssen 7 und 8 Leitungen 9 zu einer Anfbereitungseinrichtung 10 führen,
so daß in Fig. 1 eine Strömung vom Einlaß 6 über den Anschluß 8 zu der Aufbereitungseinrichtung
10 und von dort über den Anschluß 7 zu dem auslaß 3 möglich ist, während bei in
die andere Endstellung verschobenem Doppelkolben 4 die Strömungsrichtung vom Einlaß
6 über den Anschluß 7 zu der Aufbereitungseinrichtung 10 und von dort über den Anschluß
8 zum Auslaß 2 führt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Doppelkolben 4 frei verschieblich
ist, daß für dessen Verschiebung aus der einen in die andere Endstellung der Einlaß
6 in nicht näher dargestellte Weise zumindest kurzzeitig ab schaltbar bzw. unterbrechbar
ist und daß an dem Jeweiligen geöffneten Auslaß, im iusfLLhrungsbeispiel an beiden
Anelässen 2 und 3, zur Bildung einer Verstellkraft auf den dem geöffneten Auslaß
zugewandten Kolben 3 od. dgl. Verschlußorgan eine Anslaufstrecke 11 angeordnet ist.
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Dadurch ist es möglich, zu. U«chalten des Ventiles 1 folgendermaßen
zu
verfahren: Der Zufluß der Flüssigkeit zum Einlaß 6 wird kurzzeitig unterbrochen;
der Doppelkolbon 4 wird durch die Flüssigkeitssäule im Auslauf 11 in die andere
Endstellung verschoben, insbesondere gesaugt; die Flüssigkeitszufuhr zum Einlaß
6 wird wieder eingeschaltet. Die Strömungsrichtung innerhalb einer ufbereitungseinrichtung,
mit welcher das erfindungsgemäß. Ventil 1 besonders vorteilhaft zuammenvirken kann,
ist dadurch umgekehrt. Zum Unterbrechen des Zuflusses zu dem Einlaß 6 wird besonders
zweckmäßig die für den Zufluß sorgende Fördervorrichtung, insbesondere die Förderpumpe
abgeschaltet. Dadurch ist eine Fernbedienung möglich. Außerdem werden besondere
Schaltelemente vermieden0 Besonders vorteilhsfte insbesondere die Strömungsverhältnisse
für die selbsttätige Verschiebung des Doppelkolbens 4 begtinstigende Maßnahmen erkennt
man vor allem anhand der Figuren 2 bis 4 und vor allem anhand der Fig. 3: Hinter
dem Nündungsbereich 12 der Anschlüsse 7 bzw. 8 in den Auslaß 3 bzw. 2 ist jeweils
eine Querschnittsverengung 13 vorgesehen. Der Beginn dieser Querschnittsverengung
13 des jeweiligen Auslasses 2 oder 3 weist dabei gleichzeitig den Endanschlag 14
für die Verschiebebewegung des Doppelkolbens 4 auf. In Fig. 3 liegt der in der Zeichnung
linke Einzelkolben 5 des Doppelkolbens 4 an dem Anschlag 14 im Bereich des Auslasses
3 an, während der Auslaß 2 mit dem Mündungsbereich 12 freigegeben sind, so daß eine
vom Anschluß 8 herkommende Flüssigkeit in den Auslaß 2 und die sich daran anschließende
Anslaufstrecke 11 fließen kann. Auf besonders einfache Weise wird ein solcher Anschlag
14 im Ansführnngs beispiel dadurch hergeßtellt, daß der Beginn der Verengung 13
als Absatz gegenüber der Verschiebestrecke für den Kolben im Inneren des Ventilgehäuses
15 ausgebildet ist.
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Der den Anschlag 14 für die Kolben 5 bildende Absatz ist dabei als
ringförmig umlaufende schneidenartige Dichtkante ausgebildet und hier durch die
innere Stirnseite einer in
den jeweiligen Auslaß 2 bzw. 3 einschraubbaren
Verbindungsbuchse 16 od. dgl. gebildet. Man erkennt vor allem in den Figuren 3 und
4 jeweils diese mit einem Außengewinde in ein Innengewinde an den Enden des Ventilgehäuses
13 eingreifenden Verbindungstuchsen 16, welche ihrerseits einen nach außen gerichteten
Stutzen 16 a mit einem Außengewinde zum Aufschrauben der Auslaufstrecke 11 haben.
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Die stetige Verengung 13 auf den Querschnitt der Auslau£-strecke 11
ist innerhalb der Verbindungsbuchse 16 angeordnet und im Ausführungsbeispiel in
axialer Richtung bereits vor deren Mitte beendet. Diese Verengung wirkt düsenartig
und sorgt für eine Beschleunigung der Flüssigkeitssäule, so daß bei fehlender Flüssigkeit
auf der dem Einlaß zugewandten Seite eines Kolbens 5 auf seine abgewandte Seite
eine entsprechende Saugkraft ausgeübt wird.
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Fig. 3 zeigt weiterhin, daß sich die Mündung 17 der Anschlüsse 7 und
8 jeweils gegen den Ventilkörper hin in dessen Axialrichtung gesehen verjüngt, was
insbesondere in Längsausdeh nung des Ventiles platzsparend ist. In Querrichtung
sind diese Mündungen gemäß Fig. 2 jedoch etwa von gleichbleibender oder gar zunehmender
Breitet so daß der Gesamtquerschnitt im Mündungsbereich kaum verändert wird. Die
maßliche Ausgestaltung der Mündung in Längsrichtung des Ventilen wird später noch
beschrieben.
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Zweckmäßigerweise beträgt die Länge der uslaufstrecke 11 jeweils etwa
zwei bis vier Meter, um eine genügend lange Flüssigkeitssäule zu erzeugen. Je nach
Ventilgröße sind jedoch auch noch andere Abmessungen einer solchen Auslaufstrecke
denkbar. Die Länge ist vor allem darauf abzustimmen, wie lange etwa die auslaufende
Flüssigkeitssäule auf den Doppelkolben für dessen gesamte Verstellbewegung einwirken
muß, rrm dabei auch dessen Trägheit und Reibung zu überwinden.
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Der Innendurchmesser D des jeweils von den Kolben 5 durchlaufenden
J«indungsbereiches 12 ist zweckmäßigerweise etwa
eineinhalbmal
so groß wie der Innendurchmesser d der Auslaufstrecke 11 hinter deren Verengung
13. Versuche haben gezeigt, daß sich dadurch besonders günstige Strömungsverhältnisse
zur Durchführung einer selbsttätigen Umschaltung des Ventiles 1 durch Unterbrechen
der Zufuhr am Einlaß 6 ergeben. Dabei kann der Innendurchmesser * des Absatzes am
Beginn der Verengung 13 etwa das 1,2-bis 1,4-facho des Innendurohmessere d hinter
der Verengung 13 sein.
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Die Länge c des Verschiebeweges des Doppelkolbens 4 und somit des
jeweils freigegebenen Mündungsbereiches 12 eines Anschlusses zwischen dem in der
jeweiligen Öffnungsrichtung verschobenen Einzelkolben 5 und seinem Anschlag fur
die Schließstellung beträgt zweckmäßigerweise mehr als die Hälfte des Innendurchmessers
d der uslaufstreoke 11 und insbesondere mehr als das O*6-faohe, vorzugsweise etwa
das 0,6-fache zuzüglich ca.
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15 m. Insbesondere bei Kombination dieser Abmessung mit den vorbeechriebenen
Abmessungen ergibt sich eine gute Umlenkung der zur Verschiebung des Doppelkolbens
dienenden Flüssigkeitssäule, wenn der Zufluß zum Einlaß 6 kurzzeitig unterbrochen
wird. Diese Unterbrechung kann dann beispielsweise drei bis fünf Sekunden dauern.
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Der mittlere Abstand der durch eine Stange 18 od. dgl. starr verbundenen
Einzelkolben 5 entspricht im Ausfunrungsbeispiel dem mittleren Abstand a der beiden
Anschlüsse 7 und 8 voneinander und beträgt vorzugsweise mehr als das Anderthalbfache
des Innendurchmessers d der Auslaufstrecke 11, insbesondere das 1,6-fache gegebenenfalls
zuzüglich etwa 40 mm. Diese Dimensionierung trägt ebenfalls zu einer guten Abstimmung
der Strömungsverhältnisse insbesondere beim Unterbrechen des Zuflusses zum Einlaß
6 im Sinne einer Erzeugung einer Verstellkraft auf den Doppelkolben 4 bei. Dabei
sind der Einlaß 6 etwa in der Mitte des Ventilgehäuses 15 und die Anschlüsse 7 und
8 sowie die Auslässe 2 und 3 symmetrisch zu dieser Mitte angeordnet. Der Verschiebeweg
des Doppelkolbens ist somit nach beiden Seiten gleich groß. Auch die übrigen Ab-essungen
sind jeweils gleich, so daß zum Teil für beide Ventilseiten
gleiche
Teile verwendbar sind.
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Die Länge L des Ventilgehäuses 15 sollte mehr als das Dpppelte, vorzugsweise
das 2,2-fache des Innendurchmessers d der Auslaufstrecke 11 iuziiglich etwa 10 cm
betragen0 Es ergeben sich dann besonders vorteilhafte Platzverhältnisse innerhalb
des Ventilgehäuses 15, welche eine Anbringung der Anschlüsse 7 und 8 mit zweckmäßigen
Abständen und genügende Verschiebemöglichkeiten für den Doppelkolben aufweisen und
vor allem die Bildung einer Flüssigkeitssäule zum Verschieben des Doppelkolbens
nach unterbrochenem Einlaß ermöglichen.
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Man erkennt in Fig. 3, daß das Ende der Verengung 13 des jeweiligen
Auslassen etwa mit dem Ende des Ventilgehätses 15 übereinstimmt und die Länge der
sich verengenden Strecke also etwa der Einschraubtiefe der die Verengung 13 aufweisenden
Buchsen 16 in die Endbereiche des Ventilgehäuses entspricht.
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Die Mitte der Anschlüsse 7 und 8 haben von dem ihnen jeweils näheren
Ende des Ventilgehäuses 15 einen Abstand b, der etwa einem Drittel des Innendurohmessern
d zuzüglich drei bis vier cm entspricht. Daraus ergibt sich bei Kombination mit
der schon vorbesohriebenen Dimensionierung der Gesamtlänge des Ventilgehäuses eine
zweckmäßige Anordnung der Anschlüsse an diesem Ventilgehäuse.
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Es trägt ferner dazu bei, eine gute Abstimmung der Strömungsverhältnisse
vor allem im Auslaßbereich zu erzielen, wenn die Anschlüsse 7 und 8 einen dem Innendurchmesser
d des Auslaufes 11 etwa entsprechenden Innendurohmesser haben, welcher im Ausführungsbeispiel
deshalb ebenfalls mit d bezeichnet ist.
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Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Anschlüsse 7 und 8 sich an ihrer
Mündung 17 vorzugsweise etwa auf die Hälfte dieses Durchmessers d verjüngen. Der
Durchmesser unmittelbar am Eintritt in das Ventilgehäuse ist dabei mit S bezeichnet.
Die Länge der Verjüngung der Anschlüsse 7 und 8 an ihren Mündungen 17 entspricht
etwa der Hälfte ihre Innendurohmessern d, so daß die Verjüngung in diesem Ausfiihrungebeispiel
unter
einem Winkel von 45° zur Mittelachse der Anschlüsse erfolgt.
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Gegebenenfalls ist jedoch auch eine andere Winkelstellung beispielsweise
durch Verlängerung des sich verjüngenden Bereiches oder durch Abwandlung der Durchmesserverhältnisse
möglich.
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Je nach Ventilgröße kann der Innendurchmesser d der Auslaufstrecke
11 hinter der Verengung 13 etwa 25 kis 250 mm t insbesondere 40 bis 200 mi betragen.
Dadurch lassen sich vor allem bei Kombination mit den vorbeschriebenen >faßverhältnissen
Ventile 1 für unterschiedliche Durchflußmengen jeweils in optimaler Weise abstimmen.
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Um eine Kontrolle des jeweiligen Schaltzustandes des Ventiles 1 und
erforderlichenfalls auch einmal eine Handbedienung zu ermöglichen, kann der Doppelkolben
4 und besonders zweckmtiaigerweise seine die Einzelkolben 5 verbindende Kolbenstange
18 mit einem an der Außenseite des Gehäuses 15 angeordneten, vorzugsweise hebelartigen
Zeiger 19 gekuppelt oder verbunden sein. Vor allem Fig. 2 zeigt, daß dabei ein hakenartiger
Vorsprung 20, welcher durch die Verschiebung der Kolbenstange 18 in deren liialrichtung
ebenfalls verschoben wird, gegen einen Schwenkhebel 21 zur Anlage kommt, welcher
auf die Drehwelle 22 des Zeigers 19 wirkt. Bei gabelförmiger Ausbildung eines der
Teile 20 oder 21 und entsprechendem Spiel ist dabei eine Hin-und Herverstellung
des Zeigers 19 um bis zu 180° mögloich. Anstelle der dargestellten Verbindung zwischen
diesem Zeiger und der Kolbenstange sind auch andere Kupplungen und Verbindungen
zwischen diesen Teilen möglich.
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Insbesondere bef Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen
Maßnahmen ergibt sich ein Ventil 1, welches sich vor allem im Zusammenhang mit Aufbereitungseinrichtungen
von Flüssigkeiten einsetzen läßt, in denen periodisch eine Umkehr der Richtung des
Flüssigkeitsflusses notwendig ist. Dies gilt beispielsweise tur Schwimmbadfilter,
Entsalzungsanlagen, Trinkwasseraufbereitungseinrichtungen od. dgl.
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In vorteilhafter Weise werden dabei für ein Umschalten die es Ventiles
keine zusätzlichen Schaltorgane benötigt. Vielmehr kann durch ein kurzes Ausschalten
der Förderpumpe das Ventil umgesteuert und nach einer entsprechenden Spülung der
Aufbereitungsanlage durch ein nochmaliges Anhalten der Pumpe wiederum ein Umschalten
des Ventiles in die Betriebsstellung durchgeführt werden.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprechen und der Zeichnung
dargestellten Merkmale und Konstruktionsdetails können sowohl einzeln als auch in
beliebiger Kombination miteinander wesentliche Bedeutung haben.
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-Ansprüche-