DE3437054A1

DE3437054A1 - Ventil fuer sauganlagen

Info

Publication number: DE3437054A1
Application number: DE19843437054
Authority: DE
Inventors: Leif Urshult Ernryd
Original assignee: Sweden Recycling AB
Current assignee: Sweden Recycling AB
Priority date: 1983-10-10
Filing date: 1984-10-09
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DK164300C; DK482384A; FI78542B; NO164259C; SE8305560L; FI843954L; NO164259B; FI843954A0; NO844038L; US4589442A; FI78542C; SE8305560D0; DK164300B; DK482384D0

Description

Ventil für Sauganlagen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil vorzugsweise für den Einsatz in einer Saugleitung zum Absaugen einer Flüssigkeit, die Feststoffe in Teilchenform mitführen kann. Das Ventil weist eine Membraneinrichtung auf, die bei Fehlen abzuführender Flüssigkeit unter der Saugkraft aus der Saugleitung die Öffnungen eines durch das Ventil verlaufenden Auslaßkanals dicht abschließt, während sie beim Vorhandensein abzuführender Flüssigkeit die Öffnungen freigibt, so daß Flüssigkeit vom Ventileinlaß zum Auslaßkanal fließen kann.

Für Saugsysteme, in denen dem System intermittierend zugeführte Flüssigkeit abgesaugt werden soll, besteht oft Bedarf an einem Ventil, das bei vorhandener Flüssigkeitsströmung

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öffnet, bei fehlender Flüssigkeitsströmung jedoch durch den vorliegenden Saugzug geschlossen gehalten wird. Diese selbsttätige Unterbrechung des Saugzugs auf der Einlaßseite des Ventils kann aus mehreren Gründen vorteilhaft sein. So soll eine Gaseinströmung in die Sauganlage verhindert werden, desgleichen auch das vom Unterdruck verursachte Sauggeräusch. Das Beseitigen dieser störenden Sauggeräusche ist besonders wichtig auf dem Gebiet der Zahnbehandlung. Daher soll die Erfindung an dieser Anwendung speziell beschrieben werden, obgleich sie auch auf anderen Gebieten der Technik mit Vorteil einsetzbar ist.

Für die üblichen Zahnbehandlungseinheiten ist es heute erwünscht (und in einigen Ländern sogar gesetzlich vorgeschrieben) , daß sämtliche Abfluß- und Ablaßeinrichtungen beispielsweise von Speibecken und Sauganlagen vor dem Anschluß an die Kanalisation durch einen Amalgam-Abscheider geführt sein müssen. Da in Zahnbehandlungszentren oft mehrere Behandlungseinrichtungen mit mehreren Kanalisationsanschlüssen eingerichtet sind, ist es aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen sinnvoll, die Saugpumpe, den Amalgam-und den Flüssigkeitsabscheider abgesetzt zentral - beispielsweise in einem Kellerraum - anzuordnen. Bedient eine solche Zentralanlage mehrere Zahnbehandlungseinheiten, ist es nicht mehr praktikabel, die Saugpumpe am Behandlungsstuhl,

wenn der Zahnarzt die Flüssigkeitszufuhr beispielsweise des Spülwassers sperrt, zum Eliminieren der störenden Sauggeräusche aus beispielsweise dem Speibecken von Hand ein- und auszuschalten. Handbetätigte Ventile mit einer EIN-Stellung zum Absaugen von Flüssigkeit und einer AUS-Stellung zum Unterdrücken der Sauggeräusche sind ebenfalls nicht annehmbar, da Flüssigkeit so oft zugeführt wird, daß das Ventil sehr oft betätigt werden muß, um ein Überfüllen mit Flüssigkeit zu vermeiden; alternativ muß man störende Sauggeräusche auf der Einlaßseite des Ventils, d.h. am Speibecken, hinnehmen.

Daher verwendet man heute automatisch arbeitende Ventile, um die Sauggeräusche zu verhindern. Hierzu dienen beispielsweise Ventile mit flüssigkeits- oder luftdruckgesteuerten Membranen, die ihrerseits auf einen Ventilkörper wirken, der sich dann relativ zu einem Ventilsitz bewegt. Eine Schwierigkeit bei solchen Ventilen ist jedoch die Abgabe ausreichender Steuersignale von vorhandenen Zahnbehandlungseinheiten aus. Weiterhin besteht die Gefahr von Undichtigkeiten an der Membran und den sich daraus ergebenden Funktionsstörungen. Selbst wo diese Störungen oder die Steuersignalprobleme nicht auftreten, sind diese Ventile entweder vollständig geschlossen oder vollständig offen und erlauben daher kein selbsttätiges Einstellen der durchgehenden Strömung. In der Praxis treten auch immer noch Sauggeräusche auf, wenn die Flüssigkeitsströmung aufgehört und das Steuersignal das Ventil noch nicht

- 9 geschlossen hat.

Ein speziell für den Einsatz in Zahnbehandlungsanlagen konstruiertes Ventil zum Sperren des Saugluftstroms beruht auf dem Prinzip, eine dünne Membran über ein Flächenelement mit zwei Öffnungen zu legen, wobei Flüssigkeit durch eine Öffnung aufwärts angesaugt wird und zwischen der Membran und dem Flächenelement hindurch zur anderen Öffnung strömt. Da die Flüssigkeit jedoch Teilchen bis zu mehreren Millimetern Größe mitführen kann, besteht offensichtlich die Gefahr, daß diese sich in dem Strömungskanal entlang der Membran festsetzen und die Abschlußfunktion der Membran im Schließzustand des Ventils beeinträchtigen.- Damit dieses Ventil weiterhin wie gewünscht arbeitet, muß sich auf seiner Einlaßseite erst eine Flüssigkeitssäule aufbauen, so daß es im Sockelkasten der Behandlungseinheit angeordnet werden muß; desgleichen erfordern Funktionsfehler des Ventils im allgemeinen den Zugriff auf ausgebildetes Wartungspersonal.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Ventil anzugeben, das genau dann und nur dann selbsttätig öffnet, wenn Flüssigkeit durch die Saugleitung strömen soll, ohne dabei störende Sauggeräusche zu erzeugen, und das gegen eine Beeinträchtigung der Abschlußfunktion infolge von Fremdteilchen, die sich entlang der Membranabschlußfläche festsetzen, gesichert ist. Dabei soll dieses Ventil so einfach aufgebaut und so leicht zugang-

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lieh sein, daß keine Notwendigkeit einer Wartung durch Fachpersonal mehr besteht.

Dieses Ziel läßt sich erreichen mit einem Ventil der eingangs erwähnten Art, bei dem weiterhin der Einlaß mit einer Absetzkammer in Strömungsverbindung steht, in der von der Flüssigkeit mitgeführte Teilchen sich absetzen können, und das ein Schwimmerelement in einem Schwimmergehäuse aufweist, das mit der Absetzkammer in Strömungsverbindung steht. Das Schwimmerelement ist dabei so mit der Membraneinrichtung verbunden, daß letztere bei einem bestimmten Flüssigkeitsspiegel im Schwimmergehäuse in eine Lage gebracht wird, in der Flüssigkeit zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Ventils strömen kann.

Die Kombination einer Teilchenabsetzkammer mit einer schwimmergesteuerten Membran eliminiert die Gefahr von Ströungen der Abschlußfunktion. Gleichzeitig steht der auf die Membraneinrichtung wirkende Öffnungsimpuls im Zusammenhang mit der Geschwindigkeit, mit der der Flüssigkeitsspiegel im Schwimmergehäuse ansteigt, so daß der Öffnungsvorgang sich der Flüssigkeitsströmung anpaßt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erhält man ein äußerst gleichmäßiges allmähliches öffnen des Ven-

tils, indem man die Membraneinrichtung mit dem Schwimmerelement so verbindet, daß die von der Membraneinrichtung verschlossene Fläche des Auslaßkanals allmählich freigelegt bzw. geöffnet wird, wenn das Schwimmerelement im Schwimmergehäuse eine bestimmte Strecke aufwärts sich bewegt. Dieses allmähliche Freilegen bzw. öffnen der gesamten Verschlußfläche eliminiert die typische und im vorliegenden Zusammenhang unerwünschte EIN/AUS-Charakteristik, die man hinnehmen muß, wenn der Öffnungsvorgang erst beginnen kann; wenn auf die Membraneinrichtung eine Öffnungskraft wirkt, die die gesamte über die Öffnungsfläche wirkende Saugkraft ausgleicht.

Das allmähliche Freilegen der Öffnungsfläche kann theoretisch auf unterschiedliche Weise erfolgen. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Membraneinrichtung am Schwimmerelement so befestigt, daß ein Teil der Membranflache relativ zum Schwimmerelement frei bewegbar ist. Indem man den freien Teil der Membraneinrichtung unmittelbar über den abzuschließenden öffnungen, aber den mit dem Schwimmerelement verbundenen Teil seitlich der Auslaßöffnungen anordnet, erhält man ein allmähliches Abheben des Membranelements und der Verschlußfläche von einer Seite der öffnungen her zur anderen.

Die Erfindung soll nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt

durch ein erfindungsgemäße

Ventil;
Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch das in Fig. 1 gezeigte Ventil.

In der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform weist das Ventil ein zylindrisches Ventilgehäuse 1 auf, das im Betrieb mit vertikaler Mittelachse angeordnet wird. Im unteren Teil des zylindrischen Gehäuses bildet ein Einsatz 2 den Boden sowie einen Ventilsitz 2a für eine Absetzkammer 3, wobei der Ventilsitz 2a mit dem Ventilkörper 4 zum Öffnen und Schließen der Absetzkammer 3 bezüglich eines Auslaß- und Saugleitungsanschlusses 5 im unteren Teil des Ventilgehäuses zusammenwirkt. Der Einsatz 2 weist weiterhin Kanäle 6 in Rohrform auf, die unten durch den unteren Abschluß der Absetzkammer hindurchverlaufen und in Strömungsverbindung mit dem Auslaß 5 stehen und die oben aufwärts durch die Absetzkammer 3 bis über einen Einlaßrohrstutzen 7 verlaufen und zu waagerecht liegenden Öffnungen 8 im oberen Teil des Ventilgehäuses auflaufen, das ein Schwimmergehäuse 9 darstellt.

Der Oberteil des Ventilgehäuses bzw. das Schwimmergehäuse ist mit einem Abschlußelement 10 versehen, das gegen das Ventilgehäuse mit einem O-Ring IT dicht abgeschlossen ist. Vom Abschlußelement 10 steht mittig ein Rohransatz 12 vor, auf den eine Hülse 13 aufgesetzt ist. Ein Zugstab 14 ist durch das Abschlußelement 10 und den Rohransatz 12 geführt und mit seinem unteren Ende am Ventilkörper 4 befestigt, während an seinem oberen Ende über dem Abschlußelement 10 ein Zuggriff 15 angebracht ist. Um den Spalt zwischen dem · Zugstab 14 und dem Abschlußelement 10 zu verschließen, ist in die Hülse 13 anschließend an den Rohransatz 12 ein O-Ring 16 eingesetzt. Eine weitere Hülse 17 ist von unten in die Hülse 13 eingedrückt und sorgt - wie der Rohransatz 12 - für eine kontinuierliche Führung des Zugstabs 14 (mit Spiel). Zwischen einem Flansch 18 am unteren Ende der Hülse 17 und der Hülse 13 ist eine maschen- bzw. netzförmig ausgebildete Ringscheibe 19 festgelegt, die als Filter wirkt, um Teilchen, die sich nicht sofort in der Absetzkammer 3 absetzen und mit der Druckmittelströmung in das Schwimmergehäuse 9 aufsteigen wollen, abzufangen. Um den gesamten Querschnitt des Ventilgehäuses 1 zu sperren, ist ein im Abdeckring 20 unterhalb der Müngungen 8 der Kanäle 6 angeordnet und in der dargestellten Ausführungsform einteilig mit dem Einsatz 2 ausgebildet.

Die zentrale Hülse 13 führt ein hohles zylindrisches Schwim*- merelement 21. An der Unterseite des Schwimmers ist eine Ringmembran 22 mittig mittels eines zentralen Ringansatzes am Schwimmer 21 festgelegt. Der äußere Teil der Membran 22 ist bezüglich des Schwimmers 21 frei bewegbar und liegt über den Mündungen 8 der Kanäle 6. Im oberen Teil des Schwimmergehäuses 9 ist ein Luftauslaß 24 vorgesehen, um den Luftdruck im Schwimmergehäuse bei steigendem oder fallendem Spiegel der dem Schwimmergehäuse durch den Einlaßstutzen 7 zugeführten bzw. durch die Kanäle 7 abfließenden Flüssigkeit auszugleichen.

Die Fig. 2 zeigt einen Horizontalschnitt durch das Ventilgehäuse auf der Höhe der Mündungsöffnungen 8 der Kanäle 6, die in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt dreieckig sind, wobei ein Scheitelpunkt der Dreiecke jeweils zum Mittelpunkt weist. Auf diese Weise angeordnet, nimmt die Ausdehnung der Müngungen 8 zum Umfang des Ventilgehäuses hin zu, so daß die öffnung zwischen den Mündungen und der Membran 22 sich stetig und allmählich vergrößert. Der Membraninnenteil liegt am Schwimmer fest und macht daher dessen anfängliche Aufwärtsbewegung mit, während der Hauptteil der Membran infolge der Saugwirkung der Kanäle 6 die Mündungen 8 im wesentlichen noch abdeckt.

Die Verwendung und Arbeitsweise des oben beschriebenen Ventils sind wie folgt: Der Einlaßrohrstutzen 7 ist beispielsweise mit dem Auslaß des Speibeckens eines zahnärztlichen Behandlungsgerätesatzes / das Auslaßrohr 5 mit einer Saugleitung verbunden, Schlamm- bzw. Feststoffanteile in der Flüssigkeit aus dem Speibecken - beispielsweise Amalgamteilchen sinken zum Boden der Kammer 3 und setzen sich dort ab. Erreicht der Wasserspiegel den Schwimmer 21, steigt dieser im Schwimmergehäuse 9 und nimmt dabei die Membran 22 mit, die sich stetig von den inneren Enden der Mündungen 8 her von den Saugkanälen 6 abhebt. Bei schwacher Flüssigkeitsströmung wird nur ein kleiner Teil der Mündungen 8 freigelegt, während bei stärkerer Strömung der Schwimmer 9 höher steigt und einen größeren Teil der Mündungsöffnungen freilegt. Dabei erfolgt das Freilegen der Mündungsöffnungen 8 stetig und allmählich, so daß keine Turbulenz erzeugenden Schläge auftreten können. Da schwere und größere Teilchen sich unmittelbar in der Kammer 3 absetzen und Schwebeteilchen vom zentralen Netzelement 19 und der Abdeckung 20 abgefangen werden, kann die Strömung nur noch sehr kleine und für die Abschlußfunktion der Membran 22 gegenüber den Mündungsöffnungen 8 unschädliche Teilchen durch die Kanäle 6 und durch den Auslaß 5 mitführen. Die Teilchen, die sich am Boden der Absetzkammer 3 angesammelt haben, lassen sich gegebenenfalls durch den Auslaß 5 abführen, indem man den Griff 15 des Zugstabs 14 aufwärtszieht. Beim Einsatz

dieses Ventils beispielsweise in einer zahnärztlichen Behandlungseinheit kann ein einmaliges Betätigen des Handgriffs pro Tag bereits ausreichen. Das Abführen der abgesetzten Teilchen sollte zweckmäßigerweise von einer gründlichen Spülung des Speibeckens begleitet sein, damit sie sich nicht in der Saugleitung festsetzen können.

Neben der oben erläuterten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vetnils liegen im Umfang der Patentansprüche zahlreiche alternative Ausführungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann man die Saugkanäle 6 und den Bodenauslaß der Absetzkammer 3 an getrennte Auslaßleitungen führen, um beispielsweise die durch die Kanäle 6 austretende Flüssigkeit direkt in die Gebäudekanalisation, die Teilchen aus der Absetzkammer 3 aber zu einem separaten Tank zuführen. Weiterhin läßt sich der dichte Abschluß zwischen dem vom Schwimmer getragenen Membranelement und den Mündungsöffnungen der Saugleitungen innerhalb des Umfangs der Patentansprüche auch anders ausführen. Falls eine Ringmembran Anwendung findet, kann man die Membran am Schwimmer entlang ihres Umfangs befestigen, während der dichte Abschluß gegen die Saugöffnungen an einem frei bewegbaren inneren Teil der Membran erfolgt. Weiterhin läßt sich eine Anzahl von Saugöffnungen unterschiedlicher Größe in einer Ebene im Zusammenwirken mit der Membran so versehen, daß die Membran sich zuerst von einigen der

kleineren Öffnungen und dann - bei stärkerer Strömung auch von den größeren Öffnungen abhebt.

Die Handbetätigung des Bodenventils der Absetzkammer 3 läßt sich, falls erwünscht, auch durch eine selbsttätige - beispielsweise zeitgesteuerte - Betätigung ersetzen.

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Claims

Patentansprüche

1. Ventil vorzugsweise für den Einsatz in einer Saugleitung zum Absaugen einer Flüssigkeit, die Teilchen mitführen kann, mit einer Membraneinrichtung, die beim Fehlen einer abzuführenden Flüssigkeit von der Saugkraft aus der Saugleitung dicht auf die öffnungen von durch das Ventil verlaufenden Auslaßkanälen gedrückt wird und beim Vorhandensein abzuführender Flüssigkeit öffnet, um diese vom Ventileinlaß zum Auslaßkanal durchzulassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (7) mit einer Absatzkammer (3) in Strömungsverbindung steht, in der die von der Flüssigkeit mitgeführten

Teilchen sich absetzen können, und daß ein Schwimitierelement (21) in einem mit der Absetzkammer (3) in Strömungsverbindung stehenden Schwimmergehäuse (9) angeordnet und mit der Membraneinrichtung (22) so verbunden ist, daß bei einem bestimmten Flüssigkeitsspiegel im Schwimmergehäuse (9) die Membraneinrichtung (22) in eine Lage gebracht wird, in der Flüssigkeit vom Einlaß (7) zum Auslaßkanal (6) fließen kann.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membraneinrichtung (22) so am Schwimmerelement (21) befestigt ist, daß die Auslaßfläche der Öffnungen (8), die die Membraneinrichtung (22) abschließt, bei der Aufwärtsbewegung des Schwimmerelements um eine bestimmte Strecke zunehmend freigelegt wird.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (22) am Schwimmerelement (21) so angebracht ist, daß die Membraneinrichtung auf den Kanten der Öffnungen (8) des Auslaßkanals (6) aufliegt, wenn das Schwimmerelement (21) sich in seiner untersten Lage befindet, und daß das Membranelement (22) am Schwimmerelement (21) nur entlang eines Teils der Membranfläche befestigt ist, der nicht auf den Öffnungen aufliegt, während ein weiterer Teil der Membranfläche, der so liegt, daß er die Öffnungen verschließen kann, bezüglich des Schwimmerelements (21) frei bewegbar ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Öffnungen (7) mit dem Abstand von dem am Schwimmerelement (21) befestigten Teil des Membranelements (22) zunimmt.

5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmerelement (21) sich in einem zylindrischen Schwimmergehäuse (1) befindet, das Bodenteile (2, 6), die die unterste Lage des Schwimmerelements bestimmen, und Öffnungen (8) in einer bestimmten Entfernung von der Mittelachse des Schwimmergehäuses aufweist, und daß die Membraneinrichtung (22) am Schwimmerelement (21) einwärts der Öffnungen (8) befestigt ist und über den Öffnungen bezüglich des Schwimmerelements freiliegt.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membraneinrichtung aus einer kreis- oder ringförmigen Membran

(22) besteht, die am Schwimmerelement (21) mit ihrem Innenteil festgelegt ist, während ihr Umfangs- bzw. Außenteil, der mit den Öffnungen (8) zusammenwirkt, bezüglich des Schwimmerelements frei bewegbar ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Absetzkammer (3) ein hand- oder signalbetätigbares Bodenventil (2a, 4) vorgesehen ist und in Abständen geöffnet werden kann, um Teilchen, die sich dort

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angesanunelt haben, abzulassen.

8. Ventil nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenventil (2a, 4) einen handbetätigbaren Ventilkörper (4) aufweist, der mit einer Auslaßöffnung (2a) im Boden der Absetzkammer (3) zusammenwirkt, und daß der Ventilkörper (4) mit einem Betätigungselement (14, 15) verbunden ist, das durch das Ventilgehäuse hinaus vorsteht, so daß das Bodenventil von Hand betätigt werden kann, um die angesammelten Teilchen durch die Auslaßöffnung zu entfernen.

9. Ventil nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein durch das Schwimmergehäuse (9) verlaufendes vertikales Rohrelement (12, 13, 17), in dem das Betätigungselement (14) bewegbar und durch mindestens einen im Rohrelement festgelegten Dichtring

(19) geführt ist, wobei das Rohrelement gleichzeitig als Führung für das Schwimmerelement (21) dient, dasmit einer zentralen Durchgangsöffnung auf das Rohrelement (12, 13, 17) aufgesetzt ist.

TO. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (2a) zum Abführen der in der Absetzkammer (3) enthaltenen Teilchen sowie die öffnungen (8), die mit der Membraneinrxchtung (22) zum Ablassen der teilchen

freien Flüssigkeit zusammenwirken, mit einem an die Saugleitung angeschlossenen gemeinsamen Ventilauslaß in Strömungsverbindung stehen.