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Sperrventil für Leitungsanlagen, insbesondere für Abdränungs-
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anlagen für unreine Flüssigkeiten wie zum Beispiel Gülle.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil insbesondere für Leitungen
für unreine Flüssigkeiten wie zum Beispiel Gülle und derart, der ein röhrenförmiges
Ventilhaus aufweisst, in welchem ein Ventilkörper zwischen zwei Stellungen auf jeder
Seite eines Anschlusses für eine Zweigleitung des Ventilhauses axial verschiebbar
ist. Eine solche Konstruktion wird unmittelbar ein Umschalterventil sein und kann
ja auch wie ein solches verwendet werden. In Verbindung mit Abdränungsanlagen z.B.
für Gülle ist es aber gewöhnlich, dass das Ventilhaus in senkrechter Stellung mit
einer von oben zugänglichen Bedienungseinrichtung für den Ventilkörper angebracht
wird, indem in dieser Weise das Ventil die Aufgabe hat, die Flüssigkeitsabströmung
vom Zweigrohr durch das untere Ende des Ventilhauses zu öffnen besw. zu schliessen.
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Betreffend insbesondere Gülleventile hat es sich dringend notwendig
gezeigt, dass beim Schliessen des Ventils einen hohen Grad von Sicherheit für ein
wirklich dichtes Schliessen erreicht wird, und hierbei ist es ein Problem, dass
normalerweise mit ziemlich grossen Leitungsquerschnitten gearbeitet wird, wobei
ein übliches Absperrschieberkörper auf Schwierigkeiten bietet, um die notwendige
Dichtigkeit zu sichern, wenn im übrigen eine einfache Konstruktion angestrebt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Ventilkonstruktion zu
beschaffen, die mit einer sehr einfachen Einrichtung einen hohen Grad von Dichtigkeit
aufweisen kann, auch wo stark verunreinigte Durchströmungsmedium in der Rede sind.
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Dies wird gemässder Erfindung dadurch erreicht, dass der Ventilkörper
aus einer Scheibe von Elastomer-Material besteht,
das längs seines
Umkreis in montiertem Zustand im röhrenförmigen Ventilhaus einen solchen auswärtsgehenden
Druck auf der inneren Seite des Rohrs ausübt, dass die Scheibe dazu neigen wird,
eine gewölbte Stellung im Roht einzunehmen, welche Scheibe mittels einer Bedienungsstange
verschiebbar ist, die an der Scheibe zentral befestigt ist und derart angeordnet
ist, dass sie für Umstellung des Ventils den zentralen Bereich der Scheibe ein wenig
an der Schlussposition der Scheibe vorbei bewegen kann und danach in eine fixierte
Haltestellung ein wenig zurückführbar ist. Wenn die Ventilscheibe in dieser Weise
mit Ubergrosse auftritt und die Gelegenheit gegeben wird, sich zu wölben, dann wird
sie während der Umstellungsbewegung einen ziemlich kräftigen, radialen Anlagedruch
gegen das Ventilhaus ausüben können, wobei sie eine gute Schabewirkung aufweist,
aber jedoch einen derart moderaten Druck, dass die Scheibe mit mässiger Verschiebungskraft
überhaupt beweglich ist.
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In der Schlussposition wird die genannte kurze Zurückführungsbewegung
des zentralen Scheibebereiches bewirken, dass die Scheibe mehr oder weniger von
der gewölbte Stellung ausgerichtet wird, wobei der Anlagedruck am Umkreis der Scheibe
wesentlich vergrössert wird, eventuell so viel, dass die Scheibe danach derart festspannend
ist, dass sie als eine verschiebbare Scheibe nicht mehr auftritt. In dieser Weise
wird einen sehr hohen Anlagedruck in der betrachteten Schlussstellung erreicht,
ohne dass dieser Druck während der Umstellungsbewegung der Scheibe existiert. Die
Zurückführung der Scheibe in die gegenüberstehende äussere Stellung ist in einfacher
Weise dadurch auswirkbar, dass der zentrale Bereich zur Zurückführung mittels der
Bedienungsstange beeinflusst wird, wobei der Scheibe zunächst in eine entgegensetzte
Wölbung kippen wird und danach verhältnismässig leicht zurückverschiebbar ist.
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Bei der Erfindung ist es von besonderer Bedeutung gefunden, dass die
Ubergrösse der Ventilscheibe durch axialer Zusammenspannung des zentralen Bereiches
der Scheibe beschaffen werden kann, ohne dass die Scheibe an sich notwendigerweise
von
Ubergrosse werden soll. Durch die Zusammenspannung wird eine nach aussen verlaufende
Radialkraft und ein zugehöriges elastisches Hinausdrucken gebildet, das sich als
eine elastische Streckung des Platteumkreis selbst äussert, wodurch die Platte eine
eingebaute Wölbungstendenz bekommt.
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Ausserdem ist es vorteilhaft, dass der Platteumkreis doppelkonisch
mit einem hervorstehenden Zwischenrand ausgeführt ist, der einen hohen Anlagedruck
ausüben wird, jedoch in lokaldeformierbarer Weise, wenn kleinere Unreinigkeiten
um die Scheibe herum in ihrer Schlussstellung vorkommen sollten.
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Nachfolgend soll die Erfindung näher an Hand der Zeichnung erläutert
werden. Es zeigen Fig. 1 ein perspektivisches Schnittbild eines Ventiles gemäss
der Erfindung, Fig. 2 ein Seitenbild der Ventilscheibe in unmontiertem Zustand,
Fig. 3 ein entsprechendes Bild, teilweise in Schnitt, der Ventilscheibe in zentral
zusammengepresstem Zustand, und Fig. 4 vier Seitenschnittbilder der montierten Ventilscheibe
in verschiedenen operativen Zuständen.
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In Fig. 1 ist ein aus einem senkrechten Ventilrohr 2 bestehendes Ventil
gezeigt, welches Rohr eine Zweigleitung 4 mit einem Einmündungsloch 6 im Rohr 2
aufweist. Im oberen Ende des Rohrs 2 ist eine feste Steuerplatte 8 für eine zentrale
Bedienungsstange 10 angebracht, die sich durch ein Loch 12 in der Platte 8 erstreckt
und mit einem oberen Bedienungshandgriff 14 versehen ist, mittels welches die Stange
19 auf- und abwärts geschoben werden kann.
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Unten ist die Stange 10 mit einer waagerechten Ventilscheibe 16 aus
Gummi verbunden. Das untere Ende der Stange ist gewindegeschnitten, und die Scheibe
16 ist mittels zwei Mutter
18 und eines Paar Federscheiben 20 festgehalten,
die ziemlich weit ausserhalb der Mutter herausragen.
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In der in Fig. 1 gezeigten Stellung der Ventilscheibe 16 schliesst
diese für die Verbindung zwischen der Zweigleitung 4 und dem unteren Ende des Ventilrohrs
2, während diese Verbindung geöffnet wird, wenn die Stange 10 im Handgriff 14 hinaufgezogen
wird, bis in dieser Weise die Ventilscheibe die Zweigöffnung 6 passiert hat und
z.B.
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die punktiert angedeutete Stellung erreicht hat. Die Stange 10 ist
mit einer rundgehenden Rille 22 ausgestaltet, die in der oberen Stellung in gleicher
Ebene mit der Steuerplatte 8 liegt, und das Führungsloch 12 dieser Platte hat eine
verengerte Radialeinschnitt 24, die durch eine leichte Seitenverschiebung der Stange
10 in Verriegelungseingriff mit der Rille 22 gebracht werden kann, wobei die Stange
in einfacher Weise axialfixierbar ist.
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Eine entsprechende Rille 22 ist in der Stange an der Stelle ausgestaltet,
die der Lage der Steuerplatte 8 in der gezeigten unteren Stellung der Stange 10
und der Ventilscheibe 16 entspricht; als aber die Stange 10 an der betreffenden
Stelle weggeschnitten gezeigt ist, ist diese obere Rille in Fig. 1 nicht ersichtlich.
Es versteht sich jedoch, dass die Stange 10 hierbei in der gezeigten Stellung auslösbar
festgehalten ist.
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Das gezeigte Ventil ist typisch ein Abströmungsventil in einer Anlage
für Wegleitung von Gülle aus einem Stall zu einem Gülletank, obwohl auch andere
Verwendungen möglich sind. Das wesentliche für die gezeigte Konstruktion ist, dass
die Ventilscheibe 16 ein effektives Schliessen des Rohrs 2 in der gezeigten unteren
Stellung der Ventilscheibe auswirkt, und dass diese Scheibe jedoch zwischen die
obere und untere Stellung ziemlich leicht verschiebbar ist.
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In Fig. 2 ist es gezeigt, dass die Ventilscheibe 16 durch Einspannung
eines zentrales Bereiches zwischen die Spannungsscheiben 20 auf die Stange 10 montiert
wird, und Fig. 3
zeigt, dass hierbei das zentrale Bereich der Scheibe
zu einer ausgesprochenen Reduktion der Dicke der aus Gummi bestehenden Scheibe 16
zusammengespannt wird. Durch diese Bespannung wird die Scheibe ihren äusseren Durchmesser
vergrössern, und wie punktiert angedeutet wird sie tendieren sich hierdurch zu wölben,
weil die zugehörige Ausdehnung des Scheibeumkreis den ebenen Zustand der Scheibe
unstabil macht.
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Ausserdem ist es in Fig. 2 und 3 gezeigt, dass die Aussenkantfläche
der Scheibe 16 mit einer breiten oberen Fläche 26 und einer schmalen unteren Fläche
28 doppelkonisch gestaltet ist, indem der scharfe Aussenkantbereich zwischen diesen
Flächen mit 30 bezeichnet ist. Als in dieser Weise der Kantverlauf um die Mittelebene
unsymmetrisch ist, kann die Wölbungstendenz der Scheibe mehr ausgesprochen in einer
Richtung als in der anderen Richtung sein, aber die Scheibe lässt sich jedoch durch
den ebenen Zustand für Auswölbung an die entgegengesetzte Seite deformieren.
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Wenn die Scheibe gegen ihrer untere Schlussstellung niedergedruckt
wird, wird die Situation wie in Fig. 4A gezeigt sein. Die Scheibe 16 wird bei ihrer
Mitte aktiv niedergedruckt und wird in entsprechender gewölbter Form am Ventilrohr
2 entlang mit einem gewissen Dichtungs- oder Schabdruck gegen dieses Rohr niederabgleiten,
indem die schmale Kantfläche 28 als eine Gleite fläche gegen die Rohrwand wirken
wird. Wenn die Bodenstellung der Platte erreicht wird, wird die Stange 10 ein wenig
nach oben gezogen, so dass das zentrale Bereich der Scheibe wie in Fig. 4B gezeigt
in eine Stellung gehoben wird, in welcher die gewölbte Scheibe fast ausgerichtet
ist, und die Stange 10 wird in dieser Stellung mittels des Schlosseinschnittes 24
in der Steuerplatte 8 geschlossen. Es ist hierbei eine Bedingung, dass die Scheibe
16 schon in der in Fig. 4A gezeigten Stellung so fest:gegen die Innenseite des Rohrs
2 druckt, dass die Scheibe darin selbsthaltend ist, wenn die Stange 10 beim
Ende
der Bewegung des genannte Bisschen nach oben zurückgeführt wird, auch wenn das Ventil
eine schmierende Flüssigkeit führt. Während der kurzen aufwärtsgehenden Bewegung
der Stange 10 in die Stellung 4B, wird der Druck der Scheibe gegen das Rohr beträchtlich
vergrössert t und die untere Kantfläche 28 wird ein wenig nach unten gedreht, so
dass der grösste Druck gegen das Rohr genau beim schmalen Kantbereich 30 entstehen
wird, d.h. an einem Bereich, der relativ leicht deformierbar ist and damit eine
gute Dichtung aufrechterhalten kann, auch wenn feste Partikeln am Umkreis der Scheibe
in der Klamme sein sollten.
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Somit wird ein grosser Dichtungdruck erreicht, ohne dass die Ventilscheibe
in die geschlossene Stellung entsprechend schwierig zu bewegen gewesen ist, und
der meist effektiven Dichtungsteil, nämlich der schmalen Kantteil 30 der Scheibe,
ist immerhin verhältnismässig leicht deformierbar, um Fremdkörper im Dichtungsbereich
umschliessen zu können, ohne dass derselbe schmale Dichtungsteil während der Niederführungsbewegung
der Scheibe an etwas Strapazierendes ausgesetzt wird, weil er während der Bewegung
druckentlastet sein wird.
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Wenn die Verbindung zwischen der Zweigleitung 4 und dem unteren Ende
des Ventilrohrs 2 wiedergeöffnet werden soll, wird die Stange 10 nach Auslösung
aus dem Schlosseinschnit 24 bloss nach oben gezogen. Hierbei wird die im Rohr stramm
festgehaltene Scheibe 16 zu Ausrichtung beeinflusst und danach zu Wölbung an die
entgegensetzte Seite, vgl. Fig. 4C, wobei ihr Umkreisdruck bedeutend geschwächt
wird, so dass die Scheibe danach nach der oberen Schlussstellung oberhalb der Einmündung
6 der weigleitung 4 verhältnismäsig leicht aufwärtsbeweglich ist.
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Während dieser Bewegung wird die obere Kantfläche 26 der Scheibe in
Gleitanlage gegen das Rohr 2 sein und wird wegen ihrer Dicke eine effektive Schabkante
ausmachen, die für grössere oder kleinere Unreinigkeiten an der Rohrwand nicht
weichen
wird. Noch einmal gilt es, dass der dünne Kantbereich 30 vor dem Strapazieren geschont
wird, weil er während der Bewegung druckentlastet sein wird.
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Wenn die obere Schluss stellung der Ventilscheibe erreicht worden
ist, kann die Stange 10 durch Einschiebung der Rille 22 in den Schlosseinschnitt
24 verschlossen werden, als es selten ein Bedarf von besonders dicker Sperrung des
Rohrs 2 oberhalb des Zweigrohrs 4 gibt. Um aber eine stabil verschlossene Stellung
der Stange 10 zu sichern, ist es zweckmäsig, dass man sowie bevor in der Bodenstellung
eine kurze Zurückführung der Stange 10 auswirkt, bevor sie verschlossen wird, wobei
die Scheibe 16 in die in Fig. 40 gezeigte Stellung gebracht wird. In dieser Stellung
wird zwar eine ausgezeichnete Dichtung erreicht, es wird aber zugleich erreicht,
dass die Scheibe 16 suchen wird, sich von der Stellung mehr aufwärts zu wölben,
wobei sie einen permanent aufwärtsgehenden Druck auf die Stange 10 ausüben wird,
so dass dabei dieser gegen unbezweckte Auslösung aus dem Schlosseingriff mit dem
Schlosseinschnitt24 festgehalten wird.
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Wenn die Ventilscheibe 16 wieder in seine Bodenstellung geführt werden
soll, wird die Stange 10 nach Ausziehen vom Schlosseinschnitt 24 bloss nach unten
gedruckt, wobei die Scheibe 16 ausgerichtet wird und danach in dem in Fig. 4A gezeigten
Zustand nach unten geführt.
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Weil die Scheibe 16 während ihrer Umstellungsbewegungen nur ein moderater
Druck am Rohr 2 ausübt, wird es keine besondere Probleme verursachen, dass die Scheibe
die Kante der Einmündung 6 im Rohr 2 passieren soll.
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Es wird im übrigen verständlich werden, dass der Anlagedruck der Scheibe
16 gegen das Rohr 2 mittels der Spannungsmutter 18 feinjustierbar ist.
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In gewisse Anlage, z.B. Gülleanlage, kann unter gewissen Umständen
ein heftiger Zug im Abgangsraum unterhalb der in der Bodenstellung geschlossenen
Ventilscheibe 16 vorkommen,
z.B. wenn das Ventil geschlossen wird
während der hastigen Bewegung einer grossen Menge von Flüssigkeit in der Abzugsanlage,
die dem unteren Ende des Ventilrohrs 2 angeschlossen ist. Hierbei kann in schlagartiger
Weise ein Vakuum in der Abzugsanlage gebildet werden, und in der Praxis gibt es
mehrere Beispiele der Tatsache, dass.das Rohrsystem, das oftmals aus breiten Kunststoffrohren
gebaut ist, hierdurch zusammengeklappt und beschädigt worden ist, was im übrigen
davon unabhängig ist, ob das oder die verwendete Ventile der aus anderen Grunden
erwünschte, sehr hohe Dictungsgrad in der Schliessstellung aufweist.
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Bei einer vorgezogenen Ausführung des Ventils nach der Erfindung wird
keinerlei axiale Anlage zwischen der Ventilscheibe 16 und dem Rohr 2 verwendet,
indem das Rohr 2 auch bei der untere Schliessstellung der Ventilscheibe einfach
glattwändig ist, und die Konstruktion wird deshalb genau den Vorteil aufweisen,
dass die Ventilscheibe in der Schiessstellung (Fig. 4B) gegen das Weichen im Falle
eines extremen Unterdruck unterhalb der Ventilscheibe (oder zwar eines extremen
Uberdruck auf ihren Oberseite) nicht mechanisch gesperrt sein wird, weil hierbei
die Scheibe trotz ihrer festgehaltenen Mittelpartei ausserhalb dieser deformiert
werden kann und somit dazu beeinflusst werden kann, in die in Fig.
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4C gezeigte Stellung zu kippen, in welcher Stellung die Scheibe gegen
eine von unten wirkende grosse Saugkraft nicht dichten wird. Trotz der guten Eigenschaften
des Ventils mit Bezug auf ein maximal dichtes Schliessen unter normalen Verhältnisse,
wird das Ventil in dieser Weise zusätzlich die wesentliche Funktion aufweisen, dass
es als ein effektives Sicherheitsventil im Falle abnormer Druckverhältnisse wirkt,
die sonst dem ganzen Rohrsystem schaden könnten. Es ist hierbei von besonderer Bedeutung,
dass die Sperrwirkung des Ventils ganz genau mittels der Mutter 18, d.h. auf ganz
einfacher Weise, justiert - und nachjustiert - werden kann.
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Die Erfindung ist zu der auf der Zeichnung gezeigten Ausführung nicht
beschränkt. So kann natürlich die Stange 10 oder
eine entsprechende
Bedienungseinrichtung kraftbetrieben statt manuel getrieben sein, und die Zweigleitung
4 kann gebogen statt gerade sein. Auch das Rohr 2 kann eventuell gekrümmt oder konisch
sein, und es kann mehr als eine Zweigleitung und eventuell mehr als eine Ventilscheibe
aufweisen.
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Die Ventilscheibe selbst kann die gewünschte Ubergrösse im Verhältniss
zum Rohr 2 aufweisen, ohne notwendigerweise eine einfach ebene Scheibe zu sein,
die auf der Mitte zusammengespannt ist; wenn eine natürliche Wölbungstendenz gewünscht
ist, kann dieser eventuell dadurch erreicht werden, dass in einer Umfangsnut auf
der Scheibe ein Spannband eingelegt wird, das künstlich reduzierend auf dem Durchmesser
der Scheibe wirkt. Der Durchmesser der Ventilscheibe kann mit mehr als einer einzelnen
hervorstehenden Dichtungskante versehen werden.
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Ausserdem kann das Ventil nach der Erfindung zur selektiver Sperrung
eines durchgehenden Zweigrohrs 2 verwendet werden, ohne dass diese notwendigerweise
an eine Zweigleitung 4 geschlossen ist, indem die Ventilscheibe 16 zwischen zwei
Stellungen bewegbar ist, von welchen eine der Stellungen (Fig.
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4B) eine ausgesprochene Sperrungsstellung ist, obwohl eventuell mit
Weichenmöglichkeit unter extremen Verhältnissen, während die andere Stellung (Fig.
4C)eine ineffektive Sperrungsstellung ist, nämlich im Falle eines vorkommenden moderaten
Mediumdtuckunterschieds zwischen den zwei Seiten der Ventilscheibe.
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Um die Bedienung des Ventils zu erleichtern, wenn dies manuell bedient
wird, kann auf der Stange 10 eine Anschlagsbrust beziehungsweise ein wenig oberhalb
und ein wenig unterhalb der zwei Rillen 22 angebracht sein, so dass bei der Umstellung
die Stange nur soweit bewegt werden soll bis der betreffende Anschlag auf die Ober-
oder Unterseite der Steuerplatte 8 stösst, wonach die korrekte Schliessstellung
der Ventilscheibe erreicht wird, wenn die Stange ein wenig in der anderen Richtung
zum Eingriff mit der Rille 22 im Schliesseinschnitt 24 geführt wird.
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