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Auslaßventil für eine Tropfbewässerung
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Die Erfindung betrifft ein Auslaßventil für eine Tropfbewässerung,
mit einem in ein Ventilgehäuse führenden Flüssigkeitseinlaß sowie einem aus dem
Gehäuse herausführenden Flüssigkeitsauslaß, wobei das Ventilgehäuse einen vorzugsweise
als Kugel ausgebildeten Verschlußkörper aufweist, der durch die Flüssigkeit bewegbar
und durch den Flüssigkeitsdruck gegen einen Ventilsitz anpreßbar ist, der eine kanalartige
Ausnehmung zur Bildung eines kleinen Durchlasses bei aufsitzendem Verschlußkörper
aufweist.
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Ventile dieser Art werden insbesondere bei einer Tropfbewässerung
verwendet. Sie haben den Vorteil, daß der Ventilkörper durch die ausströmende Flüssigkeit
selbst bewegt wird. Wird zunächst Flüssigkeit angelegt, ist das Ventil anfangs offen
und es erfolgt ein Freispülen des Ventiles.
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Bei anliegendem Flüssigkeitsdruck wird der Verschlußkörper auf den
Ventilsitz gedrückt, so daß nur noch Flüssigkeit durch die kleine Ausnehmung austreten
kann. Der Ventilsitz und/oder der Verschlußkörper kann aus elastischem Material
bestehen, so daß bei stärkerem Flüssigkeitsdruck durch eine Verformung eine Verringerung
des Querschnitts der Ausnehmung auftritt.
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Bei einem bekannten Auslaßventil dieser Art (US-PS 37 27 635) ist
der Ventil sitz nachträglich in das Ventilgehäuse eingesetzt und liegt an einer
Schulter des Ventilgehäuses an.
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Die innere Begrenzungsfläche des Ventilsitzes liegt in einer senkrecht
zur Strömungsrichtung verlaufenden Ebene, so daß die Kugel längs des inneren Randes
aufliegt. Die Ausnehmung verläuft quer zur Kante und ist relativ kurz. Bei diesem
bekannten Ventil muß auf die Außenseite des Ventilgehäuses eine Kappe aufgeschraubt
werden, wobei das Wasser dann durch Längsnuten quer durch das Gewinde der Kappe
ausströmt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Auslaßventil der eingangs
genannten Art zu schaffen, das bei möglichst einfachem Aufbau eine möglichst exakt
arbeitende Tropfbewässerung zur Verfügung stellt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß stromab
der Ausnehmung ein Prallelement zur Flüssigkeitsablenkung angeordnet ist. Es hat
sich herausgestellt, daß bei einer einfachen Ausnehmung sich dennoch ein Strahl
bilden kann, der erst durch zusätzliche Einrichtungen, beispielsweise die Abdeckkappe
am äußeren Ende, abgebremst werden muß.
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Mit den Maßnahmen nach der Erfindung ist eine derartige Abdeckkappe
nicht mehr erforderlich, das Prallelement selbst führt zu einer starken Ablenkung
und damit Abbremsung des Strahl es, so daß tatsächlich die Flüssigkeit sehr langsam
aus dem Ventil austritt. Dadurch bilden sich die geforderten Tropfen.
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In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß der Ventilsitz einstückig
als Kegelfläche des Ventilgehäuses ausgebildet ist. Dies führt nicht nur zu einem
einfacheren Aufbau des Ventils, sondern auch zu einer besser beherrschbaren Ventilgeometrie,
da die Ausnehmung länger sein kann.
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In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß sich auslaßseitig an den
Ventilsitz ein Rohransatz anschließt. Der durch das Prallelement abgelenkte Strahl
verläuft dann etwa tangential zu dem Rohransatz unter einem flachen Winkel, so daß
er sich im Inneren des Rohransatzes totlaufen kann und mit geringer Geschwindigkeit
austritt. Dadurch wird es möglich, wie von der Erfindung weiterhin vorgeschlagen,
daß das Ende des Rohransatzes ins Freie mündet. Die Flüssigkeit hat eine derart
geringe Geschwindigkeit erhalten, daß keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich
sind, um die Flüssigkeit als einzelne Tropfen austreten zu lassen. Das Prallelement
kann mit Vorteil am auslaßseitigen Ende der Ausnehmung angeordnet sein.
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In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß das Prallelement in kurzem
radialem Abstand vor der Kugel endet. Wenn die Kugel daher auf dem Ventilsitz aufsitzt,
kann praktisch keine Flüssigkeit zwischen dem Prallel-ement und der Kugel austreten,
sondern die Flüssigkeit muß tatsächlich durch das Prallelement umgelenkt seitlich
von diesem austreten.
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Es kann vorgesehen sein, daß das Prallelement mindestens einen seitlichen
Durchgang für die Flüssigkeit freiläßt.
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Der seitliche Durchgang hat insbesondere mit dem Merkmal des Rohransatzes
den Vorteil, daß die Flüssigkeit sich zunächst längs einer Schraubenlinie an der
Wandung des Rohransatzes bewegt, was zu einer starken Abbremsung führt.
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Insbesondere dann, wenn nach einem weiteren Merkmal das Prallelement
mittig bzgl. der Quererstreckung der Ausnehmung angeordnet ist und zwei seitliche
Durchgänge frei läßt, wird eine besonders günstige und starke Abbremsung erreicht.
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Der Strahl wird in zwei Hälften aufgeteilt, die in umgekehrtem Drehsinn
längs Schraubenlinien austreten und sich dabei gegenseitig so stören, daß eine sehr
starke Abbremsung erreicht wird.
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Es ist jedoch ebenfalls möglich, daß das Prallelement eine quer zur
Ausnehmung und tangential zur Kugel verlaufende Barriere ist. Die geradlinige Oberkante
der Barriere verläuft tangential zur gekrümmten Kugeloberfläche, so daß sich an
beiden Seiten keilartige Durchgänge ergeben.
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Es ist ebenfalls möglich, daß das Prallelement sich seitlich bis zur
Berührungslinie der Kugel mit dem Ventilsitz erstreckt und dadurch nur eine einzige
seitlich angeordnete Öffnung bildet, so daß der Flüssigkeitsstrahl nur in eine Richtung
abgelenkt wird. Besonders günstig ist es, wenn das Prallelement eine Kante im Flüssigkeitsauslaß,
beispielsweise an der Innenseite des Rohransatzes ist. Dabei kann die Kante mit
Vorteil an einer umlaufenden Rippe gebildet sein, die an der Innenseite des Rohransatzes
einstückig angeformt ist. Die Verlängerung der Ausnehmung verläuft zweckmäßigerweise
exzentrisch zur Längsachse des Ventils.
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Zur Verbesserung des Tropfverhaltens kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, daß der Rohransatz an seiner Außenseite Umfangsrippen aufweist. Diese Umfangsrippen
verhindern, daß das zum Auslaß geströmte Wasser an der Außenseite des Rohransatzes
zurückfließt. Die Umfangsrippen vergrößern zusätzlich die Oberfläche, so daß nach
Abstellen der Tropfbewässerung die angesammelten Tropfen aufgrund der vergrößerten
Oberfläche leichter verdunsten.
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Besonders günstig ist es, wenn zwischen dem freien Ende des Rohransatzes
und der letzten Umfangsrippe ein gewisser Abstand frei bleibt. Hier schlägt die
Erfindung vor, daß der Rohransatz zwischen dieser seinem freien Ende nächsten Umfangsrippe
und seinem freien Ende Längsrippen aufweisen kann. Diese Längsrippen führen nochmals
zu einer Vergrößerung der Oberfläche und dienen dazu, aufgrund ihrer Kapillarwirkung
das
Wasser aus dem freien Ende des Rohransatzes herauszuziehen. Die Kombination von
Längs- und Umfangsrippen ist für das Ablösen von einzelnen Tropfen besonders günstig.
Die Längsrippen können dabei sich vom freien Ende weg erweitern, so daß ihre Außenseiten
auf einer Kegelfläche liegen. Zur Verbesserung des Abtropfverhaltens kann vorgesehen
sein, daß die letzte, d.h. die dem freien Ende des Ansatzes nächstliegende Umfangsrippe
scharfkantig ausgebildet ist. Zusätzlich kann die Innenkante des freien Endes des
Rohransatzes angefast sein. Alle diese Maßnahmen dienen dazu, das Wasser aus dem
Rohransatz an seine Außenseite herauszuziehen und dort zur verbesserten Tropfenbildung
beizutragen. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Tropfbewässerung abgestellt
wird. Dann sammelt sich das Wasser nämlich an der Außenseite zwischen den Rippen
und verdunstet dort, so daß Kalkablagerungen im wesentlichen an der Außenseite auftreten
und nicht im Inneren des Gehäuses oder am Ventilsitz. Dies führt jedoch zu einer
gleichmäßigen Aufrechterhaltung der Charakteristik des Auslaßventils.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß das Ventilgehäuse eine Schulter
zur Anlage des freien Endes eines Schlauches aufweisen kann. Durch diese Schulter
wird sichergestellt, daß beim Aufschieben des Schlauches, der zur Wasserzuführung
zu dem Ventil dient, der Bereich der außenliegenden Rippen nicht gestört wird, so
daß das freie Abtropfen weiterhin gewährleistet bleibt.
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Weitere Einzelheiten, Vorzüge und Merkmale, die jeweils für sich als
auch in beliebigen Kombinationen miteinander gelten sollen, der Erfindung ergeben
sich aus den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
sowie anhand der Zeichnung.
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Hierbei zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines von der Erfindung
vorgeschlagenen Auslaßventils; Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Ventil; Fig.
3 eine Ansicht von oben in Fig. 1; Fig. 4 eine Ansicht des Ventiles von unten in
Fig. 1; Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt längs Linie V-V in Fig. 2; Fig. 6 eine
der Fig. 4 entsprechende Ansicht einer geänderten Ausführungsform; Fig. 7 einen
Längsschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 6; Fig. 8 eine stark vereinfachte
Darstellung des Ventilsitzes; Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt durch die Ausführungsform
nach Fig. 8; Fig. 10 eine der Fig. 8 entsprechende Darstellung einer geänderten
Ausführungsform; Fig. 11 einen vergrößerten Schnitt durch die Ausführungsform nach
Fig. 10; Fig. 12 eine abgebrochene Darstellung des einlaßseitigen Endes des Ventils
nach eingesetztem Ventilkörper;
Fig. 13 eine Ansicht der Ausführungsform
nach Fig. 12 von unten.
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Fig. 14 einen der die Fig. 2 und 7 entsprechenden Längsschnitt durch
eine weitere Ausführungsform; Fig. 15 eine Ansicht der Ausführungsform nach Fig.
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14 von unten; Fig. 16 einen der Fig. 14 entsprechenden Längsschnitt
durch eine nochmals weitere Ausführungsforni; Fig. 17 eine Ansicht der Ausführungsform
nach Fig.
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16 von unten.
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Fig. 18 bis 20 eine weitere Ausführungsform Das in Fig. 1 und 2 dargestellte
Auslaßventil enthält ein einstückiges Ventilgehäuse 11, das etwa rohrföriig ausgebildet
ist. Es enthält einen ersten zylindrischen Abschnitt 12, über den ein in den Figuren
nicht dargestellter lasserschlauch aufgeschoben werden kann, bis sein frei es Ende
zur Anlage an der Schulter 13 gelangt, die an einer urnlaufenden Rippe 14 gebildet
ist. Im Bereich seines Einlaßendes 15 enthält der Abschnitt 12 eine Kante 16, die
zum freien Ende 15 hin abgeschrägt verläuft. Die Kante 16 dient zum Erleichtern
des Aufschiebens und zum Festhalten des Schlauches.
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An den zylindrischen Abschnitt 12 schließt sich ein Ventilsitz 17
an, der etwa die Form eines Kegel stumpfes aufweist.
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Vom Ventilsitz 17 durch eine zentrale Bohrung 18 getrennt schließt
sich ein rohrartiger Ansatz 19 an, der sich zylindrisch bis zu seinem freien Ende
erstreckt. Der Rohransatz 19 hat eine glatte Innenwand.
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An der Außenseite des Rohransatzes 19 sind insgesamt: drei längs des
Umfanges verlaufende Rippen 21, 22 angeordnet, wobei die letzte Umfangsrippe 22,
d.h. die dem freien Ende 20 am nächsten liegende Rippe schmaler ausgebildet ist
und einen scharfkantigen Umfang aufweist. Zwischen der letzten Umfangsrippe 22 und
dem freien Ende 20 des Rohransatzes 19 sind insgesamt acht in Längsrichtung verlaufende
Rippen 23 ausgebildet, die in Richtung auf das freie Ende 20 des Rohransatzes 19
konvergieren. Die Außenflächen 24 der Längsrippen 23 liegen daher auf einer Kegelfläche.
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Die Innenkante des Rohransatzes 19 im Bereich seines freien Endes
20 ist leicht angefast. Der Ventilsitz 17 enthält eine etwa in Längsrichtung des
Ventilgehäuses verlaufende Ausnehmung 25, siehe Fig. 2 und 5. Am Ende der Längsausnehmung
25 ist ein Prallelement 26 angeordnet, das sich radial nach innen erstreckt.
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Fig. 3 zeigt die Ansicht des Ventiles von oben in Fig. 1.
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Durch die Austrittsöffnung 27 des Ventilgehäuses ist das Prall element
26 zu sehen, das zu seinen beiden Seiten jeweils einen Durchgang 28 für die strömende
Flüssigkeit bildet.
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Dieses Prallelement 26 und die beidseitig geschaffenen Durchgänge
28 sind ebenfalls aus der Ansicht der Fig. 4 zu entnehmen.
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Wird in das Innere des Ventilgehäuses, d.h. in das Innere des zylindrischen
Abschnittes 12 eine Kugel eingesetzt, so liegt diese längs einer Umfangslinie auf
dem Ventilsitz 17 an, so daß die Flüssigkeit nur noch durch den Querschnitt der
Ausnehmung 25, siehe beispielsweise Fig. 5, austreten
kann. Die
dann durch die Ausnehmung 25 tretende Flüssigkeit wird an dem Prallelement 26 umgelenkt,
beispielsweise nach rechts und links, und verläuft dann längs zweier Schraubenlinien
an der glatten Innenwandung des Rohransatzes 19 zu dessen freiem Ende 20. Dabei
verlangsamt und verwirbelt sich die Strömung, so daß die Austrittsgeschwindigkeit
wesentlich verringert wird. Damit wird sichergestellt, daß am Ausgang tatsächlich
Tropfen austreten.
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Fig. 6 zeigt eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform.
Am Ende der Ausnehmung 25 ist ein einzelnes Prallelement 26 angeordnet, das auf
beiden Seiten je einen schmalen Durchgang läßt, so daß sich die Flüssigkeit in Richtung
der Pfeile 29 tangential zu dem Querschnitt des Rohransatzes 19 weiterbewegt.
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Fig. 7 zeigt das Aufliegen der Ventilverschlußkugel 30 auf dem Ventilsitz
17. Das Prallelement erstreckt sich bis fast an die Oberfläche der Kugel 30, so
daß das Wasser gezwungen ist, zu beiden Seiten des Prallelementes 26 vorbeizuströmen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 8, die eine stark vereinfachte Ansicht
des Ventilsitzes 17 in Richtung des strömenden Wassers darstellt, verläuft das Prallelement
als Barriere 31 quer zur Ausnehmung 25, wobei aufgrund der geradlinigen Kante 32
die Barriere tangential zur gestrichelt dargestellten Kugel 30 in Fig. 9 verläuft.
Das tangentiale Verlaufen bedeutet jedoch, daß auf beiden Seiten des Berührungspunktes
keilartige Öffnungen vorhanden sind, die eine ähnliche Flüssigkeitsführung bewirken
wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6.
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In Fig. 9 ist die Ebene, in der die Kugel 30 den Ventilsitz 17 berührt,
durch die strichpunktierte Linie 33 angedeutet.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 ist das Prallelement als einseitige
Barriere 34 ausgebildet. Es erstreckt sich seitlich über die Ausnehmung 25 hinweg
bis zur Ebene 33, in der die Kugel 30 den Ventilsitz 17 berührt. Dadurch wird verhindert,
daß die Flüssigkeit auf der in Fig. 10 rechten Seite an der Barriere 34 vorbeiströmt,
während sie links an der Barriere 34 vorbeiströmen kann. Auch hierdurch wird eine
starke tangentiale Umlenkung der Flüssigkeitsströmung erreicht, die aufgrund des
rohrartigen Ansatzes 19 immer stärker abgebremst wird.
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Die Kugel 30 kann aus einem elastischen Material bestehen, so daß
sie bei stärkerem Flüssigkeitsdruck deformiert wird und dadurch teilweise in die
Ausnehmung 25 eindringt. Dadurch wird ein stärkeres Abschließen der Ausnehmung 25
erreicht. Die Kugel selbst wird in das Innere des Ventilgehäuses durch die Öffnung
an dem Einlaßende 15 eingesetzt, worauf anschließend dieses Ende 15 beidseitig verquetscht
wird. Diese Verquetschung ergibt sich aus Fig. 12, aus der zu entnehmen ist, daß
die Seitenwand auf beiden Seiten etwa in Form eines Kreisbogens 35 gestaucht wird.
Diese Stauchung führt zu einer Verdickung der Seitenwand in zwei Bereichen, siehe
Fig. 13, so daß die Öffnung 36 am einlaßseitigen Ende des Ventilgehäuses verkleinert
wird. Dadurch wird die Kugel 30 im Inneren des Ventilgehäuses festgehalten.
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Das in Fig. 14 dargestellte Ventilgehäuse 11 ist ähnlich aufgebaut
wie die Ventilgehäuse 11 nach den vorhergehenden Ausführungsformen. Die Außenseite
ist identisch zu den anderen Ausführungsformen. In den kegelstumpfförmigen Ventilsitz
17 ist eine Ausnehmung 37 eingeformt, deren Boden im Längsschnitt der Fig. 14 auf
einer gebogenen Linie liegt. Die Krümmung dieses Bogens ist so gewählt, daß die
Ausnehmung im Bereich der Seitenwand 38 des breiteren Abschnittes 12 des Ventilgehäuses
11 tangential zu dieser verläuft, und
zwar im Längsschnitt der
Fig. 14, während sich die Ausnehmung dann allmählich soweit krümmt, daß ihr auslaßseitiges
Ende 39 etwa senkrecht zur Mittelachse 40 des Ventilgehäuses 11 verläuft.
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Stromab der Ausnehmung 37 ist an der Innenseite 41 des Rohransatzes
19 eine umlaufende Rippe 42 einstückig angeformt, deren der Ausnehmung 37 bzw. dem
Ventil sitz 17 zugewandte Vorderseite 43 in einer senkrecht auf der Mittelachse
40 des Ventilgehäuses stehenden Ebene liegt. Die nach innen gerichtete Begrenzungsfläche
44 der Rippe 42 liegt auf einem Zylindermantel. Dadurch ist an der Trennstelle der
beiden Flächen 43, 44 eine vorzugsweise scharfe Kante 45 gebildet.
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Die Rippe 42 bildet das Prallelement. Die Rippe 42 ist derart angeordnet,
daß aus der Ausnehmung 37 bei aufsitzendem Verschlußkörper austretendes Wasser praktisch
genau auf die Kante 45 zielt.
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Die von dem Ventilsitz 17 abgewandte Hinterseite 46 der Rippe 42 verläuft
etwa unter einem Winkel von 45°, so daß an dieser Stelle keine scharfe Kante gebildet
zu sein braucht.
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Wie sich aus Fig. 15 ergibt, verläuft die Ausnehmung 37 in dieser
Projektion geradlinig und gegenüber einem Radius bzw. Durchmesser versetzt, so daß
sie exzentrisch zu dem ansonsten rotationssymmetrischen Ventilgehäuse 11 verläuft.
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Aus der Ausnehmung 37 austretendes Wasser prallt daher zwar auf die
Kante 45, jedoch schräg von der Seite.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 16 verläuft die Ausnehmung 47 ebenfalls
im Längsschnitt gekrümmt, in ähnlicher Art wie bei der Ausführungsform nach Fig.
14. Das aus der Ausnehmung 47 austretende Wasser trifft an der Innenseite 41 des
Ansatzes 19 auf eine dort angebrachte in Längsrichtung des Ventilgehäuses 11 verlaufende
Rinne 48, die in Richtung auf das auslaßseitige
Ende 20 der Vorrichtung
durch eine Querwand 49 abgeschlossen ist. Auch dieses durch die Rinne 48 und die
Querwand 49 gebildete Prallelement führt zu einem Abbremsen des Wasserstrahl es,
der aus der Ausnehmung 47 austritt. Im übrigen ist das Ventilgehäuse 11 der Ausführungsform
nach Fig. 16 genauso aufgebaut wie die Ventilgehäuse 11 der anderen Ausführungsformen.
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Aus der Ansicht nach Fig. 17 ist zu sehen, daß die Ausnehmung 47 in
ihrer Projektion radial verläuft. Die Rinne 48 ist der Ausnehmung 47 gegenüberliegend
angeordnet.
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Die Ausführungsform nach Fig. 18 bis 20 ist eine Kombination der Ausführungsformen
nach Fig. 14 bis Fig. 17. Die Anordnung der Ausnehmung 37 und der umlaufenden Rippe
42 ist ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 14 und 15, so daß dies nicht
nochmal im Einzelnen beschrieben wird.
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In der in Fig. 19 dargestellten Endansicht einer von der Erfindung
vorgeschlagenen Vorrichtung liegt der Ausnehmung 37 gegenüber eine Rinne 48 wie
bei der Ausführungsform nach Fig. 16 und 17. Aus der Ausnehmung 37 austretendes
Wasser trifft daher in der Rinne 48 auf die gegenüberliegende Seitenwand und wird
von dort reflektiert. Die Rinne 48 liegt in einem radialen Querschnitt entsprechend
der Fig. 19 in Verlängerung der Ausnehmung 37, also ebenfalls exzentrisch bezüglich
der Längsmittelachse. Die Rinne 48 ist so stromab durch eine Endwand bzw. Barriere
50 abgeschlossen.
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Stromab der die Rippe 42 bildenden Querwand 53 erweitert sich das
Innere 54 des Rohransatzes 19 deutlich. An der Innenwand 55 des Rohransatzes 19
sind insgesamt acht Strahlbrechelemente 51 angeordnet, die gleichmäßig über den
umfang
verteilt sind und zwischen denen etwa radial verlaufende
Einschnitte 52 gebildet sind. Die Strahlbrechelemente 51 besitzen sowohl in Längsrichtung,
siehe Fig. 18, also auch in Querrichtung, siehe Fig. 20, Keilform. Fig. 20 zeigt
vereinfacht die Ansicht des Auslaßventiles von der Auslaßseite her, wobei die außerhalb
des Rohransatzes 19 angeordneten Rippen der Einfachheit halber nicht dargestellt
sind. Die Strahlbrechelemente 51 besitzen in dieser Ansicht die Form von Kreissektoren,
deren Spitzen auf einem Kreis liegen, der von dem Umfang der Öffnung 44 gebildet
wird. Die zwischen den Strahlbrechelementen 51 vorhandenen Einschnitte 52 verlaufen
etwa radial, wobei die Begrenzungswände der Einschnitte 52 eben und parallel zueinander
ausgebildet sind.
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