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Entleerungsventil mit selbsttätigem Gasverschluß
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Die Erfindung betrifft ein Entleerungsventil für einen Behälter mit
einem Anschluß für ein Druckgas zum Ausdrücken der insbesondere chemisch aggreesiven
Behälterflüssigkett.
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Mit ätzenden oder giftigen Flüssigkeiten gefüllte Behälter werden
häufig dadurch geleert, daß Druckluft in den BehRlter eingeleitet wird, der dadurch
unter Überdruck gesetzt wird, so daß die Flüssigkeit entsprechend schnell durch
einen am Behälterboden angeschlossenen Ablauf ausströmt, nachdem ein dem Ablauf
zugeordnetes Absperrventil geöffnet wurde. Auf diese Weise kann eine Pumpe eingespart
werden, die infolge der Berührung mit der aggressiven Flüssigkeit in aufwendiger
Weise ausgebildet sein müßte.
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Bei der Entleerung des Behälters mittels Druckluft ist es Jedoch bisher
unvermeidbar, daß am Ende des Entleerungsvorgangs Druckluft in die dem Auslauf nachfolgenden
Rohrleitungen strömt, bis eine Bedienungsperson die Absperrarmatur am Behälterauslauf
schließt. Die in die nachfolgenden Rohrleitungen eingedrungene Druckluft muß entfernt
und wegen ihrer Verunreinigung durch die giftige oder ätzende
Flüssigkeit
in komplizierter Weise gewaschen werden.
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Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Entleerungsventil
zu schaffen, durch das die Behdlterflüssigkeit eusströmen kenn, das Jedoch selbsttätig
ein Ausströmen des Druckgases aus dem Behälter verhindert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventilorgan
als Schwimmkörper ausgebildet ist, der durch die Auftriebskraft der Flüssigkeit
in einer Offenstellung über dem Ventilsitz gehalten ist und sich bei im wesentlichen
geleertem Behälter unter Schwerkraftwirkung auf den Ventilsitz auflegt.
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Ein solches Entleerungsventil ist besonders einfach ausgebildet, da
eine Betätigungseinrichtung entfällt. Allerdings ist dem Entleerungsventil normalerweise
noch eine von Hand betätigbare Absperrarmatur nachgeordnet, damit ein unerwünschtes
Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Dehälter verhindert werden kann. Es ist ohne
weiteres ersichtlich, daß am Ende des Entleerungsvorgangs, also vor dem Ausströmen
von Druckluft durch den Ventilsitzring die Auftriebswirkung auf den das bewegliche
Ventilorgan bildenden Schwimmkörper nachläßt, so daß dieser sich ohne Einwirkung
von außen auf den Ventilsitz legt, wobei der Gasdruck im Behälter den Schwimmkörper
auf seinen Sitz niederdrückt. Daher wird ein Ausströmen des Druckgases stets rechtzeitig
und wirksam verhindert.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen. Die kugelförmige Ausbildung des Schwimmkörpers siohert eine von
der Schwimmkörperorientierung unabhängige Abdichtung. Die hohle Ausbildung des Schwimmkörpers
schafft die Möglichkeit, die gewünschten
bzw. erforderlichen Auftriebskräfte
auch bei Verwendung eines schwereren Werkstoffs für den Schwimmkörper zu erzielen.
Die Maßnahmen der Anspreiche 4 und 5 begrenzen die Bewegungsstrecke des Schwimmkörpers
zwsichen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung, wobei der Schwimmkörper
stets in einer auf den Ventilsitz ausgerichteten Lage verbleibt, und es wird verhindert,
daß die ausströmende Behälterflüssigkeit im Schließsinn auf den Schwimmkörper einwirkt.
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Die Maßnahme der Ansprüche 6 und 7 sind für den Fall von Bedeutung,
daß der Behälter einen eigenen Füllanschluß zum Einleiten der Flüssigkeit aufweist,
diese also nicht umgekehrt zur Auslaufströmung durch das Entleerungsventil in den
Behälter einströmt. im letzteren Falle wird nämlich der Schwimmkörper durch die
einströmende Flüssigkeit von seinem Sitz abgehogen und verbleibt infolge der Auftreibswirkung
in der für die nachfolgende Entleerung notwendigen Offenstellung. Bei einer andere
Behälterfüllung besteht jedoch die Gefahr, daß der Schwimmkörper durch den statischen
Flüssigkeitsdruck auf seinem Sitz niedergehalten wird, so daß ein Ausströmen auch
nach dem Öffnen der nachfolgenden Absperrarmatur und dem Einleiten von Druckgas
vehindert wird. hier sorgt nun der vorgesehene Druckausgleichskanal dafür, daß bei
mit Flüssigkeit gefülltem Behälter der Schwimmkörper keinen Druckdifferenzkräften
ausgesetzt ist und sich daher. stets unter Einwirkung der Auftriebskraft in die
Offenstellung verlagert. Natürlich könnte der gleiche Effekt auch durch ein mechanisches
Lüften oder Anstoßen des Schwimmkörpers während oder nach dem Füllen des Behälters
erreicht werden.
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Die Ausbildung des Druckausgleichekanals als Kerbe oder Rille in der
Ventilsitzfiäche ist besonders einfach und
hat auch den Vorteil,
daß die am Ende des Entleerungsvorgangs beim Aufsetzen des Schwimmkörpers auf den
Sitz in der Ventilkammer oberhalb des SLtzes noch vorhandene Restflüssigkeit langsam
ablaufen kann. Im übrigen kann der Druckausg@leichskanal auch durch Vertiefungen
an der Außenfläche des Schwimmkörpers gebildet sein oder sich durch den Schwimmkörper
hindurch erstrecken, und es ist ebenfalls möglich, einen Druckausgleichskanal außerhalb
der ringförmigen Sitzfläche vorzusehen. Zwar kann am Ende des Entlererungsvorgangs
auch das Druckgas durch den Kanal entweichen, dieser Druckgasverlust ist jedoch
im allgemeinen vernachlässigbar, da der Kanalquerschnitt ohne Nachteil flir die
Druckausgleichsfunktion sehr klein gemacht werderl kann.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand
einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Figur 1 ein mit Anschlußflanschen
versehenes Entleerungsventil in einem senkrechten Axialschnitt, Fig. 2 ein zur axialen
Einspannung vorgesehenes Entleerungsventil von kürzerer Baulänge, ebenfalls in einem
senkrechten Axialschnitt und Flg. 3 einen Schnitt längs Linie A-A in Figur 1.
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Das Entleerungsventil gemäß Figur 1 besteht aus einem im wesentlichen
zylindrischen Mittelteil 1 mit einer Stirnflansche aufweisenden Auskeleidung 2,
aus einem Flansche aufweisenden oberen Stutzen 3 mit einer Stirnfläche aufweisen
den Auskieidung 4 und aus einem Flansche aufweisenden unteren Stutzen 5 mit einer
Auakleldung 6, die ebenfall Stirnflansche aufweist. All diese Bauteile sind koaxial
zueinander angeordnet und durch Zugankor 10 miteinander vorspann
die
sich durch Bohrungen in den einander zugewandten inneren Flanschen der beiden Stutzen
3 und 5 erstrecken.
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Die Auskleidungen 2, 4 und 6 bestehen aus einem Fluor-Kunststoff (PFA-FEP-PTFE)
wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen. Die Stirnflansche der mittleren Auskleidung
2 sind mit den anliegenden inneren Stirnflanschen der Auskleie dungen 4 und 6 dicht
verspannt.
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Das Mittelteil 1, das einen etwas größeren Innendurchmesser als die
Stutzen 3 und 5 aufweist, umschließt eine Ventilkammer 17, während der obere Stutzen
3 eine Zulaufkammer 18 und der untere Stutzen 5 eine Ablaufkammer 19 umschließen.
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Am oberen Ende des unteren Stutzens 5 ist ein Ventilsitzring 20 ausgebildet,
über den die Auskleidung 6 unter B dung einer konischen Sitzfläche 21 geformt ist.
Der Sitzfläche 21 ist ein das bewegliche Ventilorgan bildender kugelförmiger Schwimmkörper
7 zugeordnet, der in Figur 1 in der Schließstellung dargestellt ist und im wesentlichen
in der Ventilkammer 17 angeordnet ist.
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In der Ventilkammer 17 ist ferner ein Käfig 8 angeordnet, der an seiner
Unterseite offen ist, einen den Durchmesser des Schwimmkörpers 7 etwas übersteigenden
Innendurchmeeser aufweist und an seiner Oberseite einen dachartigen Schirm 22 mit
einer Verbindungsöffnung 23 zwischen dem Käfiginneren und der Ventilkammer 17 aufweist.
Wie aus Figur 3 zu ersehen ist der Käfig 8 durch drei in Umfangerichtung verteilte
Stege 9, die sich über die gesamte Länge der Ventilkammer 17 zwischen den einander
zugewandten Stirnflanschen der Aunkleidungen 4 und 6 erstrecken, in seiner Stellung
gehalten.
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Der Käfig 8 mit dem dachartigen Schirm 22 bildet einen Anschlag für
den in der angehobenen Offenstellung befindlichen
Schwimmkörper
7 und schirmt dabei den Schwimmkörper 7 vor der beim Entleeren abwärts durch die
Zulaufkammer strömenden Flüssigkeit ab, die beim Eintritt in die Ventilkammer 17
in den Ringraum 16 zwischen dem Käfig 8 und der gegenüberile genden Auskleidung
2 geleitet wird. Die Verbindungsoffnung 23 stellt sicher, daß der SchWimmkörper
7 in einer Offenstellung auch bei abdichtender Anlage am dachartigen Schirm 22 sowohl
an seiner Oberseite wie an seiner Unterseite vom gleichen Druck beaufschlagt ist,
so daß er sich am Ende des Entleerungsvorgangs mit dem Flüssigkeitsspiegel auf die
Sitzfläche2l senkt, ohne im Käfig 8 haften zu bleiben.
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In der Sitzfläche 21 ist ein Druckausgleichskanal 15 in Form einer
Kerbe ausgebildet. Dieser Druckausgleichskanal 15 verbindet auch bei in Schließstellung
befindlichem Schwimmkdrper 7 die Ventilkammer 17 mit der Ablaufkammer 19. Daher
wirken auch in der Schließstellung keine Druckdifferenzkräfte auf den Schwimmkörper
7.
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Die Ausführungsform gemäß Figur 2 entspricht weitgehend der Ausfflhrungsform
gemäß Figur 1, wobei für die gleichen Teile auch gleiche Bezugezeichen verwendet
sind, die daher keiner besonderen Erläuterung bedürfen. Der Unterschied besteht
daimin, daß an Stelle des oberen Stutzens 3 mit seiner Ausklei dung ein ringförmiger
Deckel 11 mit einer entsprechenden Kunststoffauskleidung 12 und an Stelle des unteren
Stutzens 5 mit seiner Auskleidung 6 ein ringscheibenförmiger Boden 13 mit einer
entsprechenden Kunststoffauskleidung 14 vorgesehen sind, welche die Sitzfläche bildet,
die mit dem Druckausgleiohakanal bzw. der Kerbe 15 versehen ist. Das Ventil gemäß
Figur 2 wird zwischen nicht dargestellten Flansohen am Behälterauslauf bzw. an einer
nachfolgenden Armatur oder Rohrleitung eingespannt, so daß auf eigene Zuganker als
Bestandteile des Ventils verzichtet werden kann und eine entepreohend kurze Baulänge
erzielt wird,