DE2652878C3 - Membran-Absperrventil fur Unterdruckleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Membran-Absperrventil für Unterdruckleitungen, bestehend aus einer durch die Druckdifferenz an der Leitungswand in Schließstellung und durch einen mit dem Unterdruck aus der Leitung beaufschlagbaren Kolben über ein Gestänge in die Öffnungsstellung bewegbaren Membran.

Ein derartiges Absperrventil ist in der DE-PS 16 09 245 beschrieben und kann u.a. bei Unterdruck-Abwasserleitungen Verwendung finden. Bei dem bekannten Ventil muß der Antrieb des Öffnungsmechanismus verhältnismäßig kräftig ausgebildet werden, um die durch den Unterdruck in der Leitung auf die Membran ständig in Schließrichtung wirkende Kraft überwinden zu können. Wenn der Antrieb eine an das Unterdrucksystem anschließbare Zylinder-Kolben-Einheit ist, muß die Kolbenfläche größer sein als die wirksame Fläche der Membran, d. h., es ergibt sich im Verhältnis zum Leitungsquerschnitt immer eine großvolumige Ventileinheit. Außerdem kann die bei jedem Öffnungsvorgang an der Membran angreifende große Zugkraft, die zum schnellen öffnen erforderlich ist, zu Beschädigungen der Membran an den Befestigungsstellen des Öffnungsmechanismus führen.

Es sind weiterhin Membran-Absperrventile an Überdruckleitungen bekannt, bei denen die Membran zum Schließen entweder auf der Außenseite unmittelbar mit einem Druckfluid höheren Drucks als in der Leitung beaufschlagt wird (DE-OS 19 47 396) oder durch zwei starr verbundene, koaxiale, gleichzeitig mit Druckfluid beaufschlagte Kolben bewegt wird (US-PS 34 51 423). Im letzteren Fall wird dabei im Vergleich zu einem einzigen Betätigungskolben bereits ein kleinerer Kolbendurchmesser erreicht, allerdings unter Inkaufnahme eines zweiten starren Kolbens zusätzlich zu der Membran. Im übrigen sind diese bekannten Membran-Absperrventile an Überdruckleitungen unproblematisch, da man zu ihrer Betätigung nicht auf den Systemdruck angewiesen ist und die Membran keinen starken Zugkräften ausgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Membran-Absperrventil der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, welches nur einen verhältnismäßig schwachen und entsprechend klein dimensionierten Antriebsmechanismus braucht und beim schnellen öffnen des Ventils nur geringe Zugkräfte auf die Membran ausübt, f Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Außenseite der Membran einen wahlweise mit Unterdruck aus der Leitung beaufschlagbaren Hohlraum begrenzt, und daß zum öffnen des Membran-Absperrventils der Unterdruck zunächst den

ίο Hohlraum und dann den Kolben beaufschlagt

Durch die Erfindung wird erreicht, daß beim öffnen des Ventils durch Unterdruck im Hohlraum die Wirkung des Unterdrucks in der Leitung auf die Membran ganz oder teilweise ausbalanciert wird, so daß durch den Kolben und das Gestänge nur noch eine geringe zusätzliche Kraft aufzubringen ist, um die vorhandenen Reibungs- und Verformungskräfte sowie eine evtl. in Schließrichtung wirkende Schwerkraft- oder Federvorbelastung zu überwinden und die Membran in die geöffnete Stellung zu bewegen. Neben der Membran genügt ein einziger, verhältnismäßig kleiner Kolben für die Betätigung des Ventils. Da die durch diesen aufzubringende zusätzliche Kraft weitgehend unabhängig von der Größe der Membran ist kann er in gleicher Größe und Ausführung für Absperrventile an unterschiedlich großen Leitungsquerschnitten verwendet werden, wodurch sich beträchtliche Vorteile für Produktion und Lagerhaltung ergeben.
Durch die vorgeschlagene Maßnahme, daß zum öffnen des Membran-Absperrventils der Unterdruck zunächst den Hohlraum und dann den Kolben beaufschlagt, wird erreicht, daß zunächst die Membran ganz oder teilweise entlastet wird, bevor die durch den Kolben ausgeübte Zugkraft wirksam wird. Inzwischen bleibt das Absperrventil wegen innerer Kräfte und einer evtl. Vorbelastung immer noch geschlossen. Wenn dann der Kolben mit Unterdruck beaufschlagt wird, kann er die schon entlastete Membran ohne starke Beanspruchung und die dadurch verursachte Gefahr von Beschädigungen sehr schnell in die geöffnete Stellung

ziehen. Das schnelle öffnen des Ventils hat den weiteren Vorteil, daß Verstopfungen des Ventils durch feste Bestandteile im Abwasser vermieden werden können.

Die Erfindung ist im wesentlichen unabhängig von der Ausbildung der Membran und des mit ihr zusammenwirkenden Sitzes, der Art des Öffnungsmechanismus und einer evtl. Vorbelastung in Schließrichtung anwendbar. In der von der Unterdruckleitung stromabwärts des Ventils ausgehenden Unterdruck-

)0 Steuerleitung, welche zum Hohlraum und dem Kolben führt, können für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Steuermittel, ζ. B. Handventile oder selbsttätig auf die Füilstandshöhe eines über das Ventil abzusaugenden Flüssigkeitsvorrats ansprechende Steuerventile, wie sie z. B. in der DE-OS 24 55 551 beschrieben sind, angeordnet sein. Eine Verzögerung der Schließbewegung des Ventils, um z. B. jeweils nach der abzusaugenden Flüssigkeit ein bestimmtes Luftvolumen in die Abwasserleitung einzulassen, kann mittels

bo einer beim Schließen des Absperrventils wirksamen Drossel in der Steuerleitung erreicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine Unterdruckleitung 10, z. B.

μ eine Abwasserleitung, dargestellt, die an ihren äußeren Anschlüssen, z. B. Klosettbecken oder Abwassersammelstellen an Hausanschlüssen, durch ein Absperrventil normalerweise geschlossen gehalten werden muß. Das

Absperrventil wird durch einen geeigneten Steuermechanismus jeweils kurzzeitig geöffnet, um das Abwasser, welches sich am Anschluß angesammelt hat, sowie bei jedem Absaugvorgang auch eine bestimmte Luftmenge, in die Unterdruckleitung einzusaugen.

Für derartige Aufgaben sind Membranventile vorteilhaft Bei ihnen wird die in der Zeichnung mit 12 bezeichnete Membran durch den Unterdruck in der Leitung 10 sicher in Schließstellung gehalten. Zum Öffnen des Membranventils bedarf es eines Kraftantriebs, für den der Unterdruck in der Leitung 10 herangezogen wird. Er beaufschlagt eine Zylinder-Kolben-Einheit 14, weiche in diesem Fall aus einem fest abgestützten Zylinder 16 und einem mit diesem über eine Membran 18 verbundenen beweglichen Kolben 20 besteht Letzterer kann, wie m Beispielsfall, durch ein Gewicht 22 oder eine Feder in Schließrichtung belastet sein. Über eine Kolbenstange 24 und geeignete Befestigungsmittel 26 ist der Kolben 20 mit der Membran 12 fest verbunden.

Wenn der Kolben 20 die gesamte zum Umstellen der Membran 12 in die geöffnete Stellung erforderliche Kraft aufzubringen hätte, müßte er verhältnismäßig groß sein. Bei dem dargestellten Absperrventil genügt hingegen ein im Vergleich sehr viel kleinerer Antriebskolben 20, da die Außenseite der Membran 12 einen Hohlraum 28 begrenzt, der durch eine äußere Wand 30 zur Außenatmosphäre hin dicht abgeschlossen ist und mit Unterdruck beaufschlagt werden kann. Auf dieie Weise wird die durch den Unterdruck in der Leitung 10 auf die Membran 12 in Schließrichtung wirkende Kraft im wesentlichen ausgeglichen.

Zur Abdichtung zwischen der Wand 30 und der Kolbenstange 24 zeigt die Zeichnung zwei verschiedene Ausführungsmöglichkeiten. Auf der linken Seite ist eine Lippendichtung 32 angedeutet, bei der eine Gleitbewegung an der Kolbenstange 24 stattfindet. Die rechte Seite zeigt dagegen eine Membrandichtung 34, welche in der gezeigten Anwendung eine möglichst kleine Fläche haben sollte.

Bei der gezeigten Ausführung sind der Zylinder 16 und der Hohlraum 28 über Zweigleitungen 36, 38 an eine gemeinsame Unterdruck-Steuerleitung 40, die ein Steuerventil 42 enthält, angeschlossen. In der dargestellten Lage verbindet das letztere den Zylinder 16 und den Hohlraum 28 mit einem Anschluß 44 zur Außenatmosphäre, so daß durch den Unterdruck in der Leitung 10 das Absperrventil in der gezeigten geschlossenen Stellung gehalten wird. Dreht man hingegen den Drehschieber des Steuerventils 42 im Beispielsfall um etwa 45° im Uhrzeigersinn, so werden der Zylinder 16 und der Hohlraum 28 über die Steuerleitung 40 mit dem Unterdruck in des Leitung 10 in Verbindung gebracht und dadurch das Ventil geöffnet. Dabei wird die Anordnung so getroffen, daß zunächst nur der Hohlraum 28 mit dem Unterdruck der Leitung 10 in Verbindung gebracht wird, wobei das Absperrventil wegen der Vorbelastung 22 und sonstiger innerer Kräfte immer noch geschlossen bleibt. Wird dann danach der Antriebskolben 20 mit Unterdruck beaufschlagt, so kann er die Membran 12 sehr schnell in die geöffnete Stellung ziehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Membran-Absperrventil für Unterdruckleitungen, bestehend aus einer durch die Druckdifferenz an der Leitungswand in Schließstellung und durch einen mit dem Unterdruck aus der Leitung beaufschlagbaren Kolben über ein Gestänge in die Öffnungsstellung bewegbaren Membran, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Membran (12) einen wahlweise mit Unterdruck aus der Leitung (10) beaufschlagbaren Hohlraum (28) begrenzt, und daß zum öffnen des Membran-Absperrventils der Unterdruck zunächst den Hohlraum (28) und dann den Kolben (20) beaufschlagt

2. Membran-Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Hohlraum und/oder den Zylinder (16) des Kolbens (20) mit der Außenatmosphäre verbindende Leitung (36, 38, 44) eine während der Schließbewegung der Membran wirksame Drosselstelle aufweisen.

3. Membran-Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle einstellbar ist.