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Die
Erfindung betrifft ein Gasablaßventil
für mit
Biomasse füllbare
Silos mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
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Ein
bekanntes Ventil dieser Art (
DE 42 32 318 A1 ) ist als sogenanntes Wasserschloß ausgebildet.
Ein nach oben offenes Behältnis
enthält
im Betriebszustand eine Flüssigkeit,
beispielsweise mit Gefrierschutzmittel versetztes Wasser. Ein als
Ventileinlaßvorrichtung
dienender Schlauch ist mit seinem einen Ventileinlaßstutzen
bildenden Ende von oben her in die Flüssigkeit eingetaucht. Sein
anderes Ende mündet
in den Silo. Da der Innenraum des Schlauches durch die Flüssigkeit
von der Öffnung
des Behältnisses
getrennt ist, können
Gase, welche durch den Schlauch aus dem Silo entweichen, nur entgegen
dem Flüssigkeitsdruck
das Ventil durchströmen. Dieser
Druck ist durch die Höhe
des Flüssigkeitsspiegels
regulierbar. Von Nachteil ist, daß bei Entstehen eines Unterdruckes
im Silo die Flüssigkeit
vollständig durch
den Schlauch hindurch angesaugt werden kann, wodurch eine direkte
Verbindung zwischen dem Innenraum des Silos und der umgebenden Atmosphäre entsteht.
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Aus
der
DE 111 145 A ist
ein Gaseinlaßventil für einen
Geruchsverschluß für Abflußleitungen
bekannt. Die Abdichtung erfolgt durch Eintauchen des Ventilkörpers in
eine mit Wasser gefüllte
und durch Umbördeln
eines Randes nach innen gebildete Rinne. Das Ventil öffnet sich
durch Anheben des Ventilkörpers.
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Die
Flüssigkeitsdichtung
bildet einen vollständigen
Ersatz für
die Anlage des Ventilkörpers
an einem (bei dem Gaseinlaßventil
nicht vorhandenen) Ventilsitz.
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Die
DE 816 044 B zeigt
ein Membranventil für
eine Brause, wobei die Membran durch einen Ventildruckstempel kraftbelastet
in Anlage an ein Ende eines Rohres gehalten ist und dieses dadurch abschließt.
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Die
DE 1 833 480 U zeigt
ein Sicherheitsventil für
Druckgefäße, bei
dem der Ansprechdruck durch die Masse des Belastungsgewichtes eingestellt
wird.
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Die
DE 122 830 A zeigt
ein Gasabsperrventil für
einen Dampfwasserableiter, wobei eine unmittelbar mit der Schwimmglocke
verbundene, auf dem Mündungsstück des Ausflußrohres
gleitende Hülse beim
Heben der Schwimmglocke gegen einen über dem Mündungsstück als Ventilsitz angebrachten
Deckel abdichtet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gasablaßventil
für mit
Biomasse füllbare
Silos zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Gasablaßventil
mit den Merkmalen des Anspruches 1.
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Dadurch,
daß die
Ventileinlaßvorrichtung eine
Glocke aufweist, die in wenigstens einer Stellung den Innenraum
des Ventileinlaßstutzens
mit der Flüssigkeit
in Verbindung setzt, kann das dem Silo entweichende Gas über die
Flüssigkeit
kontrolliert abgelassen werden. Der vom Gas ausgeübte Druck wirkt
dabei entgegen der Kraftbelastung der Glocke. Dadurch, daß die als
Ventilkörper
ausgebildete Glocke in wenigstens einer anderen Stellung den als Ventilsitz
ausgebildeten Ventileinlaßstutzen
dicht verschließt,
wenn der Druck des Gases zu klein gegenüber der Kraftbelastung der
Glocke ist, ist verhindert, daß das
Gasablaßventil
durch Entweichen der Flüssigkeit
seine Kontrollfunktion verliert. Das erfindungsgemäße Gasablaßventil
ist somit als Rückschlagventil
ausgebildet.
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Für große Durchmesser
des Ventileinlaßstutzen
und einen niedrigen Öffnungsdruck
eignet sich eine Kraftbelastung der Glocke, die so ausgeführt ist, daß eine Glockenhalterung
einen Doppelarmhebel aufweist, an dessen einem Arm die Glocke befestigt ist
und dessen anderer Arm ein Gewicht aufweist. Handelsübliche Rückschlagventile
erfordern einen höheren Öffnungsdruck
und weisen einen geringeren Durchmesser auf.
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Vorteilhafterweise
umschließt
im Betriebszustand des Ventils die Glocke in jeder Stellung den Ventileinlaßstutzen
wenigstens auf einem Teil seiner Länge und taucht in jeder Stellung
wenigstens mit der ihre Öffnung
begrenzenden Randzone in die Flüssigkeit
ein. Damit erübrigen
sich gesonderte Führungselemente
für ein
sicheres Verschließen
des Ventileinlaßstutzens,
und die Ventileinlaßvorrichtung
ist in der einen Strömrichtung
des Gases immer durch die Flüssigkeit
abge schlossen.
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Weist
das Behältnis
eine Einfüllvorrichtung für die Flüssigkeit
auf, so kann auf einfache Weise die für die Einstellung des Flüssigkeitsdrucks
notwendige Flüssigkeit
zugeführt
werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist auf der Außenseite
des Behältnisses
ein Schaurohr angeordnet, welches mit dem Inneren des Behältnisses über kommunizierende
Röhren
in Verbindung steht und wenigstens in einem Teilbereich durchsichtig
ist. Mit einem solchen Schaurohr kann von außen der Flüssigkeitsspiegel und damit
der Flüssigkeitsdruck
kontrolliert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schaurohr
zugleich als Einfüllvorrichtung
für die
Flüssigkeit
ausgebildet ist, da dann auch der Einfüllvorgang überwachbar ist.
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Für eine einfache
Verbindung des Ventils mit dem Silo auf der einen Seite des Ventils
oder mit einem Kamin oder einer Gasauffangvorrichtung auf der anderen
Seite des Ventils ist es von Vorteil, wenn der Ventileinlaßstutzen
und/oder die Auslaßöffnung jeweils
auf den vom Ventil abgewandten Seiten Anschlüsse aufweisen, welche an entsprechende
Anschlüsse
kuppelbar sind.
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Für leichtere
Reinigungen und eventuelle Reparaturen ist es von Vorteil, wenn
das Behältnis
einen lösbaren
Deckel aufweist.
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Um
den Betrieb des Gasablaßventiles
in einem großen
Temperaturbereich sicherzustellen, ist die Flüssigkeit vorteilhafterweise
mit Gefrierschutzmittel versehen.
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Im
folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es
zeigt.
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1 eine
teilweise in Draufsicht und teilweise geschnitten dargestellte Seitenansicht
des Ausführungsbeispiels,
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2 einen
Schnitt nach der Linie II-II in 1 durch
das Ausführungsbeispiel,
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3 eine
Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
in Richtung des Pfeiles III in 1.
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Das
als Ganzes mit 1 bezeichnetes Gasablaßventil für mit Biomasse füllbare Silos
weist ein vorzugsweise kreiszylindrisches Behältnis 3 auf, das im Betriebszustand
des Gasablaßventils 1 teilweise
mit einer Flüssigkeit 5 gefüllt ist.
Diese Flüssigkeit 5 ist
im Ausführungsbeispiel
Wasser, das mit einem Gefrierschutzmittel, beispielsweise Glykol,
versetzt ist. Die eingefüllte
Flüssigkeit 5 definiert
die Ober-und die Unterseite
des Behältnisses 3.
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Durch
eine Öffnung
in der Unterseite des Behältnisses 3 ist
ein Ventileinlaßstutzen 7 in
das Innere des Behältnisses 3 geführt. Der
Ventileinlaßstutzen 7 ist
vorzugsweise als zylindrisches Rohr mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet.
Seine Mittelachse verläuft
parallel zu derjenigen des Behältnisses 3.
Mit dem größten Teil
seiner Länge
ragt der Ventileinlaßstutzen 7 in
das Behältnis 3 hinein,
während
der restliche Teil über
die Unterseite des Behältnisses 3 nach unten
hinausragt. Im Bereich der Öffnung,
durch die der Ventileinlaßstutzen 7 in
das Innere des Behältnisses 3 geführt ist,
sind das Behältnis 3 und
der Ventileinlaßstutzen 7 dicht
miteinander verbunden. An dem Ende des Ventileinlaßstutzens 7,
mit dem dieser über
die Unterseite des Behältnisses 3 nach
unten ragt, weist der Ventileinlaßstutzen 7 ein Anschlußelement 7' auf. Dieses
Anschlußelement 7' ist kuppelbar an
eine in der Zeichnung nicht dargestellte Leitung, beispielsweise
einen Schlauch, der das Gasablaßventil 1 mit
dem Inneren des Silos in Verbindung setzt.
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Senkrecht
zur Verbindungsebene der Mittelachsen des Behält nisses 3 und des
Ventileinlaßstutzens 7 weist
das Behältnis 3 als
Teil einer Glockenhalterung eine Schiene 9 auf, welche
ungefähr
entlang eines Durchmessers des Behältnisses 3 verläuft, im
Ausführungsbeispiel
für eine
bessere Balance etwas vom Ventileinlaßstutzen 7 weg versetzt
ist und an beiden Enden jeweils am Mantel des Behältnisses 3 befestigt
ist. Die Schiene 9 hat ein nach unten offenes U-Profil.
Auf ihrer Oberseite weist die Schiene 9 ein Lager für einen
in der Verbindungsebene der Mittelachsen des Behältnisses 3 und des
Ventileinlaßstutzens 7 drehbaren
Doppelarmhebel 11 auf, welcher einen weiteren Teil der
Glockenhalterung bildet. Im Ausführungsbeispiel
besteht der Doppelarmhebel 11 aus zwei parallelen, durch
Stege distanzierten Flachschienen mit drei Bohrungen, jeweils an
den beiden Enden und in der Mitte. Die mittlere Bohrung nimmt die
Lagerachse auf.
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An
dem zum Ventileinlaßstutzen 7 hin
gewandten Ende des Doppelarmhebels 11 ist eine Glocke 13 angelenkt.
Die Glocke 13 hat die Form eines zur einen Stirnseite hin
offenen Kreiszylinders. Auf der Außenseite der geschlossenen
Stirnseite, vorzugsweise in deren Mitte, weist die Glocke 13 einen mit
einer Querbohrung versehenen Stab 13' für die gelenkige Verbindung
mit dem Doppelarmhebel 11 auf. Die Glocke 13 ist
also relativ zum Doppelarmhebel 11 drehbar innerhalb der
Verbindungsebene der Mittelachsen des Behältnisses 3 und des
Ventileinlaßstutzens 7 und
starr in die Richtung quer dazu am Dopelarmhebel 11 gelagert.
Die Glocke 13 hängt
so am Doppelarmhebel 11, daß die offene Seite nach unten
weist. Die Anordnung der Glocke 13 innerhalb des Behältnisses 3 ist
so gewählt,
daß die
Glocke 13 den in das Innere des Behältnisses 3 ragenden
Teil des Ventileinlaßstutzens 7 auf
einem Teil seiner Länge
umschließt.
Dabei fallen die Mittelachsen des Ventileinlaßstutzens 7 und der
Glocke 13, die zusammen die Ventileinlaßvorrichtung bilden, zumindest näherungsweise
zusammen.
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Der
Durchmesser der Glocke 13 ist deutlich größer als
derje nige des Ventileinlaßstutzens 7.
Im Ausführungsbeispiel
haben die Innendurchmesser ein Verhältnis von 2:1. Durch die unterschiedlichen Durchmesser
existiert ein Zwischenraum zwischen der Innenseite der Glocke 13 und
der Außenseite
des Ventileinlaßstutzens 7.
Im Bereich der die Öffnung der
Glocke 13 begrenzenden Randzone weist die Glocke 13 entlang
ihrer Innenseite im gleichen Winkelabstand zueinander drei gleiche
Abstandsnasen 15 auf. Durch die nicht an der Glocke 13 befestigten Enden
der Abstandsnasen 15 wird ein Kreis definiert, dessen Durchmesser
wenig größer ist
als der Außendurchmesser
des Ventileinlaßstutzens 7.
Durch diese Abstandsnasen 15 werden die Amplituden von Schwingbewegungen
der Glocke 13 relativ zum Ventileinlaßstutzen 7 klein gehalten.
Statt genau drei Abstandsnasen 15 könnte auch eine andere Anzahl
gewählt
werden.
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Durch
die Befestigung und Anordnung relativ zum Hebelarm 11 und
durch die Abstandnasen 15 kann die Glocke 13 eine
Bewegung ungefähr
entlang der Mittelachse des Ventileinlaßstutzens 7 ausführen. In
ihrer tiefsten Stellung sitzt die Glocke 13 mit ihrer eine
kreisscheibenförmige
Dichtung 17 aufweisenden Innenseite ihrer Stirnfläche auf
dem Ende des Ventileinlaßstutzens 7 dicht
auf. Durch eine Bewegung des Doppelarmhebels 11 kann die
Glocke 13 weitere Stellungen relativ zum Ventileinlaßstutzen 7 einnehmen,
in denen sie aber nicht auf diesem dicht aufsitzt. Die Menge der
Flüssigkeit 5 ist
so gewählt, daß die Glocke 13 in
jeder Stellung wenigstens mit ihrer die Öffnung begrenzenden Randzone
in die Flüssigkeit 5 ständig eintaucht.
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An
dem der Glocke 13 abgewandten anderen Arm des Doppelarmhebels 11 ist
das obere Ende eines Gewichthalters 19 angelenkt. An seinem
untere Ende weist der ansonsten stabförmig ausgebildete Gewichthalter 19 eine
kreisförmige
Fußscheibe 19' auf. Abgestützt durch
die Fußscheibe 19' sind auf den
Gewichthalter 19 mehrere ringförmige Massenstücke 21 quer
zum Gewichthalter 19 unverschiebbar aufgefädelt. Hierdurch,
durch gleich lange Hebelarme am Doppelarmhebel sowie durch eine
geringfügig
größere Masse
der Glocke 13 gegenüber
der Masse des aus Gewichthalter 19 mit Massenstücken 21 bestehenden
Gewichtes ist das aus diesen Teilen bestehende System nahezu austariert.
Bereits geringe Kräfte
vermögen
dieses System zu bewegen, die Glocke 13 also in eine andere
Stellung zu bringen. Anstelle der Massenstücke 21 könnte auch
eine sehr schwache Feder die Glocke 13 kraftbelasten.
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Auf
seiner Oberseite weist das Behältnis 3 einen
kreisscheibenförmigen
Deckel 23 auf, der auf einem vom Mantel des Behältnisses 3 abstehenden und
mit letzterem verbundenen Flansch aufliegt und durch Schrauben lösbar verbunden
ist. Der Deckel 23 kann zugleich als Anschlag für den Doppelarmhebel 11 ausgebildet
sein, damit die Glocke 13 in jeder Stellung den Ventileinlaßstutzen 7 umschließt und in die
Flüssigkeit 5 eintaucht.
Auf der vom Behältnis 3 abgewandten,
nach oben zeigenden Seite ist auf eine Öffnung des Deckels 23 aufgesetzt
und dicht mit dem Deckel 23 verbunden ein Ventilauslaßstutzen 25,
welcher als Auslaßöffnung für das Gasablaßventil ausgebildet
ist. An seinem vom Deckel 23 abgewandten Ende weist der
Ventilauslaßstutzen 25 ein Anschlußelement 25' auf, das wie
das Anschlußelement 7' des Ventileinlaßstutzens 7 ausgebildet
ist. Die Mittelachse des ansonsten als Kreiszylindermantel ausgebildeten
Ventilauslaßstutzens 25 fluchtet
im Ausführungsbeispiel
mit der Mittelachse des Ventileinlaßstutzens 7.
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Der
Innenraum des Ventileinlaßstutzens 7 und
der Glocke 13 ist in jeder Stellung der Glocke 13 wenigstens
durch die Flüssigkeit 5 von
dem mit dem Ventilauslaßstutzen 25 als
Auslaßöffnung in
Verbindung stehenden Innenraum des Behältnisses 3 getrennt.
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Im
Betriebszustand des Gasablaßventiles 1 strömt Gas,
welches durch die Gährung
der im Silo eingeführten
Biomasse entsteht, zunächst
in den Innenraum des Ventileinlaßstutzens 7 ein.
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Durch
einen geringen Überdruck
wird die Glocke 13 angehoben. In anderen technischen Gebieten übliche Ventile
würden
einen zu großen Öffnungsdruck
erfordern. Nach Anheben der Glocke 13 strömt das Gas über das
obere Ende des Ventileinlaßstutzen 7 hinweg
in den Zwischenraum zwischen der Innenseite der Glocke 13 und
der Außenseite
des Ventileinlaßstutzens 7 bis
zur Oberfläche
der Flüssigkeit 5.
Reicht der Druck des Gases aus, so strömt dieses entgegen des Druckes
der Flüssigkeitssäule durch
die Flüssigkeit 5 hindurch
um das nach unten offene Ende der Glocke 13 herum und tritt
in den Innenraum des Behältnisses 3 oberhalb
der Oberfläche
der Flüssigkeit 5 ein.
Durch den Ventilauslaßstutzen 25 kann
das Gas dann das Gasablaßventil 1 wieder
verlassen. Durch chemische Prozesse oder witterungsbedingtes Abkühlen kann
der Gasdruck im Inneren des Silos und damit im Innenraum des Ventileinlaßstutzens 7 absinken.
Tritt dabei ein Unterdruck auf, so drückt der Luftdruck im Inneren
des Behältnisses 3 die
Glocke 13 gegen den Ventileinlaßstutzen 7 und sorgt
mittels der Dichtung 17 für einen gasdichten Abschluß des Silos.
Deshalb kann die Flüssigkeit 5 nicht
in den Silo hineingesaugt werden. Das Gasablaßventil 1 ist somit
als Rückschlagventil
mit der Glocke 13 als Ventilkörper und dem Ventileinlaßstutzen 7 als
Ventilsitz ausgebildet.
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Solange
die Glocke 13 sich nicht in der Stellung befindet, in der
sie den Ventileinlaßstutzen 7 dicht
abschließt,
wird der Druck, bei dem das aus dem Silo strömende Gas durch das Ventil
abgelassen werden kann, durch die Höhe des Spiegels der Flüssigkeit 5 bestimmt.
Um die Höhe
dieses Flüssigkeitsspiegels
von außen
kontrollieren zu können,
ist auf der Außenseite
des Behältnisses
ein Schaurohr 27 angebracht. Das Schaurohr 27 verläuft parallel
zur Mittelachse des Behältnisses 3.
Ein Mittelabschnitt des Schaurohres 27, der sich im wesentlichen über den
Bereich erstreckt, den der Flüssigkeitsspiegel einnehmen
kann, also von der Höhe,
welche der Unterkante der Glocke 13 in der dicht sitzenden
Stellung entspricht, bis zur Oberkante des Ventileinlaßstutzens 7, ist
das Schaurohr wenigstens teilweise, beim Ausführungsbeispiel vollständig, durchsichtig.
Zur Kontrolle der Höhe
des Flüssigkeitsspiegels
trägt das Schaurohr
eine Skala oder einen Reiter mit Markierungen. Im Ausführungsbeispiel
ist dieser Reiter auf der Außenseite
des Behältnisses 3 befestigt.
Unterhalb einer Höhe,
die der Unterseite des Behältnisses 3 entspricht,
zweigt vom Schaurohr 27 eine untere Röhre 29 ab, welche
auf der Unterseite des Behältnisses 3 in
letzteres mündet
und dicht sowohl mit dem Behältnis 3 als
auch mit dem Schaurohr 27 verbunden ist. Durch die Verbindung
mittels der unteren Röhre 29 bilden
das Behältnis 3 und
das Schaurohr 27 ein System von kommunizierenden Röhren. Am oberen
Ende des Schaurohres, aber noch unterhalb einer Höhe, welche
dem Deckel 23 des Behältnisses 3 entspricht,
zweigt eine obere Röhre 31 vom
Schaurohr ab und mündet
an einer Öffnung
in das Behältnis 3,
wobei diese obere Röhre 31 dicht
mit dem Behältnis 3 und
mit dem Schaurohr 27 verbunden ist. Durch diese obere Röhre 31 ist
sichergestellt, daß im
Inneren des Schaurohres 27 und im Inneren des Behältnisses 3 der
gleiche Luftdruck herrscht.
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An
seinem unteren Ende, vorzugsweise unterhalb der Abzweigung der unteren
Röhre 29,
weist das Schaurohr 27 ein handbetätigbares unteres Ventil 33 auf.
Im geschlossenen Zustand verhindert dieses untere Ventil 33 das
Ablaufen der Flüssigkeit 5 aus
dem Behältnis 3 und
dem Schaurohr 27. Im geöffneten
Zustand kann zum Reinigen des Gasablaßventiles 1 die Flüssigkeit 5 durch
das untere Ventil 33 entnommen werden. Bei Anschluß einer
Druckleitung kann durch das untere Ventil 33 auch die Flüssigkeit 5 in
das Behältnis 3 und
das Schaurohr 27 nachgefüllt werden.
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An
seinem oberen Ende, oberhalb der Abzweigung der oberen Röhre 31,
weist das Schaurohr 27 ein ebenfalls handbetätigbares
oberes Ventil 35 auf, das wie das untere Ventil 33 ausgebildet
ist. Ist das obere Ventil 35 geschlossen, so steht das
Innere des Behältnisses 3 nur über den
Ventilauslaßstut zen 25 mit
der Außenluft
in Verbindung. Im geöffneten Zustand
kann das obere Ventil 35 zum Entlüften oder als alternative Anschlußmöglichkeit
zum Nachfüllen der
Flüssigkeit 5 genutzt
werden. Durch die beiden Ventile 33 und 35 ist
das Schaurohr 27 also zugleich als Einfüllvorrichtung für die Flüssigkeit 5 in
das Behältnis 3 ausgebildet.