DE4424575A1 - Entgasungsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Entgasungsventil für einen Flüssigkeitsbehälter, das einen Schwimmer aufweist, der beim Aufschwimmen mittels eines Verschlußkörpers eine Entgasungsöffnung schließt und beim Absinken wieder öffnet. Solche Ventile sind überall dort notwendig, wo in einem Flüssigkeitsbehälter Gase entstehen oder sich von der Flüssigkeit trennen. Die Gase sammeln sich im oberen Bereich des Behälters an und können bei trockenliegendem Schwimmer entweichen. Ist das Gas aber weitgehend entwichen und steigt dementsprechend der Flüssigkeitsspiegel an, so hebt sich der Schwimmer und verschließt die Öffnung.

Nun gibt es Anwendungsfälle, bei denen es darauf ankommt, das Gas extrem sauber von der Flüssigkeit zu trennen. So z. B. in der Trinkwasseraufbereitung, wo in einem Filterbehälter verschiedene Filterstoffe aufgeschichtet sind (Mehrschichtfilter) und mit ozonhaltiger Luft vermischtes Wasser, welches im oberen Bereich des Behälters einströmt, durch die Filterschichten gedrückt wird und den Behälter im Bodenbereich wieder verläßt. Die abgasende Prozeßluft, die Restozon enthält, wird zur Nachdesinfektion des gereinigten Trinkwasser wiederverwendet. In diesem Fall kommt es darauf an, daß kein Tröpfchen des Wassers, das möglicherweise Schmutzstoffe enthält, von der abströmenden Prozeßluft mitgerissen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Entgasungsventil vorzuschlagen, das z. B. für diesen Einsatzfall geeignet ist und gewährleistet, daß kein Spritzwasser in das abströmende Gas gelangt.

Diese Aufgabe wird bei einem Entgasungsventil der einleitend bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Während es bekannt ist, den Schwimmer entweder allseitig großflächig zugänglich in einem Korb zu haltern oder ihn in einer seitlich geschlossenen Kammer ausschließlich von unten anzuströmen, liegt der Grundgedanke der Erfindung darin, einer mit einer Bodenöffnung versehenen Schwimmerkammer eine weitere Kammer zuzuordnen, die über definierte Bodenöffnungen ebenfalls mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden ist und mit der Schwimmerkammer ein kommunizierendes System bildet. Die Kammern sind also durch Querkanäle miteinander verbunden, die sich vorzugsweise im unteren Bereich in der Nähe der Kammerböden befinden. Die Bodenöffnungen der zweiten, im folgenden als Vorflutkammer bezeichneten Kammer sind in der Summe ihrer Querschnitte wesentlich größer als die Bodenöffnung der Schwimmerkammer.

Mit einem derartigen Entgasungsventil werden Turbulenzen, die sich zwangsweise ergeben, wenn Luft durch Wasser hochblubbert, von dem Schwimmer abgehalten. Außerdem kann kein Wasser zur Entgasungsleitung durchdringen, wenn bei der Erstfüllung des Flüssigkeitsbehälters die Flüssigkeit in einem Schwall stoßartig hochquillt.

Es hat sich gezeigt, daß der Schwung der hochspritzenden oder hochsteigenden Flüssigkeit in die Vorflutkammer abgeleitet wird und dadurch in der Schwimmerkammer sehr viel schwächer zur Wirkung kommt und somit nicht mehr am Schwimmer entlang hochspritzt. Die Flüssigkeit ergießt sich vielmehr in die Vorflutkammer hinein und steigt darin hoch, wobei sich im ersten Augenblick an den Querkanälen eher eine Sogwirkung aus der Schwimmerkammer heraus ergibt.

Es ist zweckmäßig, auch im oberen Bereich der beiden Kammern einen Druckausgleich zu schaffen, indem auch hier Querkanäle vorgesehen sind. Dabei muß allerdings vermieden werden, daß das bei einem Schwall in der Vorflutkammer hochspritzende Wasser durch diese oberen, in der Nähe der Entlüftungsöffnung mündenden Querkanäle in die Schwimmerkammer übertreten kann. Deshalb ist vorgesehen, zwischen dem oberen und unteren Bereich der Vorflutkammer eine Einschnürungszone vorzusehen, in welcher sich der Querschnitt der Vorflutkammer stark verengt.

Die Vorflutkammer kann an sich eine beliebige Form haben und neben der Schwimmerkammer angeordnet sein. Als besonders zweckmäßig wird vorgeschlagen, daß die Vorflutkammer als Ringkammer ausgebildet ist und die Schwimmerkammer umschließt, wobei die Querkanäle als Öffnungen in der gemeinsamen Trennwand vorgesehen sind. Die vorher erwähnte Einschnürung des Vorflutkammer-Querschnitts kann in diesem Fall als Ringwulst ausgebildet sein, der sich an einer Wand der Ringkammer erstreckt und nur einen schmalen Spalt zwischen deren oberem und unterem Bereich freiläßt.

Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Schwimmer an seiner Bodenunterseite eine flache Vertiefung aufweist, so daß diese vertiefte Fläche beim Auftreten von Druck an der Bodenöffnung der Schwimmerkammer beaufschlagt wird und den Schwimmer vorlaufend hoch trägt, so daß die Entlüftungsöffnung geschlossen wird.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß in der Vorflutkammer eine Flüssigkeitssonde angeordnet ist, mit deren Hilfe das Auftreten von Flüssigkeit in dieser Kammer festgestellt und damit das ordnungsgemäße Arbeiten des Entgasungsventils selbsttätig überwacht werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt einen Axialschnitt eines Schwimmer-Entgasungsventils, das auf dem Flansch eines Rohrstutzens montiert ist, der am Deckel eines Filterbehälters einer Trinkwasseraufbereitungsanlage angeschweißt ist und zur Abgasung von Prozeßluft mit Restozon aus dem Behälter dient.

Das gezeigte Entgasungsventil umfaßt im wesentlichen einen Boden 1, einen äußeren Zylinder 2, einen inneren Zylinder 3 und ein Oberteil 4. Alle diese Teile sind aus einem Kunststoff gefertigt. Die Zylinder sind zwischen dem Boden und dem Oberteil eingesetzt und mit Hilfe mehrerer am Außenumfang angeordneter Schrauben 5 zusammengespannt und gleichzeitig am Flansch 6 des Behälterstutzens befestigt. Entsprechende Ringschultern am Boden 1 und am Oberteil 4 gewährleisten die konzentrische Anordnung der Zylinder. Der äußere Zylinder 2 ist mit seinen ebenen Stirnflächen durch O- Ringe 7, die in entsprechende Ringnuten eingefügt sind, gegenüber dem Boden 1 und dem Oberteil 4 abgedichtet. Außerdem dichtet ein O-Ring 6a den Boden 1 gegenüber dem Flansch 6 ab.

Der innere Zylinder 3 umgrenzt eine Schwimmerkammer 8 und der äußere Zylinder 2 eine als Vorflutkammer dienende Ringkammer 9. In der Schwimmerkammer 8 ist ein zylindrischer Schwimmer 10 auf und ab beweglich angeordnet. Er hat oben einen Verschlußkörper 11, dessen Spitze beim Aufschwimmen eine Entgasungsöffnung 12 schließt. Letztere ist eine Bohrung in einer Scheibe 13 aus einem geeigneten Kunststoff, welcher einen langfristigen dichten Sitz garantiert und mittels eines auf das Oberteil 4 aufgeschraubten Anschlußteils 14 in eine entsprechende Aufnahmevertiefung eingepreßt ist. An die Entgasungsöffnung 12 schließt sich eine Winkelbohrung des Anschlußteils 14 an, die ein Rückschlagventil enthalten kann und sich dann in einer nicht dargestellten Entgasungsleitung in Form eines PE-Schlauchs von 12 mm Durchmesser fortsetzt. Zum Anschluß des Schlauches ist ein Nippel 14a mit zugehöriger Rändelmutter vorgesehen.

Der Boden 1 hat in der Mitte eine Öffnung 15 und unter der Ringkammer 9 eine Reihe weiterer Öffnungen 16. Der innere Zylinder 3, der die Wand der Schwimmerkammer 8 bildet, hat nahe am Boden einen Kranz unterer Wandöffnungen 17 und oben nahe dem Oberteil einen Kranz weiterer Wandöffnungen 18. Damit aber das Wasser in der Ringkammer 9 nicht bis zu diesen oberen Öffnungen 18 hochschlagen kann, ist eine Einschnürungszone der Ringkammer in der Weise vorgesehen, daß das Oberteil 4 an der Stelle, wo der innere Zylinder 3 den äußeren Zylinder 2 überragt einen nach innen vorstehenden Ringbund 19 mit scharfer Kante aufweist, welche Kante sich unter Freilassung eines ganz schmalen Spaltes von z. B. 0,2 mm an die äußere Mantelfläche des Zylinders 3 anlegt. Dadurch ist ein Druckausgleich zwischen dem oberen, durch die Einschnürungszone abgetrennten Bereich 20 der Ringkammer und deren unterem Bereich gewährleistet, obwohl Schwallwasser nach oben nicht durchschlagen kann.

Der Schwimmer 10 hat einen flach konischen, in der Mitte nach unten vorstehenden Boden 21. Er hat an der Unterseite eine zentrisch angeordnete flache Vertiefung 22, so daß der Schwimmer 10 bei Abwesenheit von Wasser mit der Ringkante, die sich am Rand der Vertiefung ergibt, auf dem Boden 1 aufsteht.

Schließlich ist zur Überwachung des ordnungsgemäßen Betriebes des Entgasungsventils eine Metallsonde 23 vorgesehen, welche von oben her in die Ringkammer 9 hineinragt. Das Oberteil 4 hat zu diesem Zweck eine Gewindebohrung, in welche ein kurzer Gewindeschaft 24 der Sonde eingeschraubt ist. Auch das obere Ende der Sonde 23 ist als Gewindeschaft 25 zum Anschluß einer elektrischen Leitung ausgebildet. Zwischen der Sonde 23 und dem metallischen Filterbehälter, an dem das Entgasungsventil angebaut ist, wird eine Spannung angelegt, so daß, wenn die Sonde benetzt wird, ein Strom fließt. Dieser wird elektronisch überwacht.

Wenn beim Betrieb des Entgasungsventils in dem Behälterstutzen ein Wasserschwall ansteigt, so trifft er einerseits auf die zentrale Bodenöffnung 15 und andererseits auf die ringförmig angeordneten Bodenöffnungen 16. Dabei entlädt sich der größte Teil dieses Schwalls durch die Bodenöffnungen 16 in die Ringkammer 9 hinein und steigt in dieser hoch. Nur ein kleiner Teil dieses Wassers dringt durch die zentrale Bodenöffnung 15 und beginnt den Schwimmer anzuheben, wobei infolge der Vertiefung 22 an der Unterseite des Schwimmers 10 die wirksame Fläche vergrößert ist. Die Turbulenz des Wassers in der Schwimmerkammer 8 ist aber gering, zumal die Bodenöffnung 15 einen kleineren Querschnitt als jede der Bodenöffnungen 16 hat und der Rand der Vertiefung 22 die Seitwärtsbewegung dieses Wasserschwalls in der Schwimmerkammer 8 bremst. Andererseits strömt Wasser aus der Ringkammer 9 erst beim Zurückfallen durch die Wandöffnungen 17 in die Schwimmerkammer 8 ein, während anfänglich an diesen Öffnungen 17 eher ein Sog aus der Schwimmerkammer 8 in die Ringkammer 9 auftritt. Somit steigt das Wasser in der Schwimmerkammer 8 langsam und ohne Turbulenzen an, obwohl der Schwimmer 10 die Entgasungsöffnung 12 schnell schließt. Auf diese Weise ist es ausgeschlossen, daß Wasserspritzer in die Entgasungsleitung hinein gelangen können.

Die Betriebsüberwachung mit Hilfe der Sonde 23 ist so ausgelegt, daß ein Alarm gegeben wird, wenn innerhalb einer Stunde nach Inbetriebnahme des Trinkwasserfilters die Sonde nicht benetzt worden ist. In diesem Fall muß ein Fehler im Entgasungsventil vorliegen. Beispielsweise kann die Leitung verstopft sein. Auf diese Weise kann der Filter trocken laufen und dadurch die Wasseraufbereitung nachhaltig gestört sein. Der Alarm erfolgt ebenso, wenn während des Betriebes über eine längere Zeit hinweg die Sonde 23 nicht benetzt wird.

Bezugszeichenliste

1 Boden
2 äußerer Zylinder
3 innerer Zylinder
4 Oberteil
5 Schraube
6 Flansch
6a O-Ringe
7 O-Ringe
8 Schwimmerkammer
9 Ringkammer
10 Schwimmer
11 Verschlußkörper
12 Entgasungsöffnung
13 Scheibe
14 Anschlußteil
14a Schlauchnippel
15 Bodenöffnung
16 Bodenöffnung
17 Wandöffnung
18 Wandöffnung
19 Ringbund
20 oberer Bereich
21 Boden
22 Vertiefung
23 Metallsonde
24 Gewindeschaft
25 Gewindeschaft

Claims (6)

1. Entgasungsventil für einen Flüssigkeitsbehälter, das einen Schwimmer (10) aufweist, der beim Aufschwimmen mittels eines Verschlußkörpers (11) eine Entgasungsöffnung (12) schließt und beim Absinken wieder öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (10) in einer Schwimmerkammer (8) auf und ab beweglich geführt ist, die über eine Bodenöffnung (15) mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden ist und oben die Entgasungsöffnung (12) aufweist, und daß die Schwimmerkammer (8) mit einer etwa in gleicher Höhe angeordneten Vorflutkammer über Querkanäle verbunden ist, wobei die Vorflutkammer ebenfalls mit dem Flüssigkeitsbehälter über Bodenöffnungen (16) verbunden ist, die insgesamt einen wesentlich größeren Querschnitt als die Bodenöffnung (15) der Schwimmerkammer (8) haben.

2. Entgasungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkanäle im unteren Bereich der beiden Kammern vorgesehen sind.

3. Entgasungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Querkanäle auch im oberen Bereich der Kammern vorgesehen sind und daß zwischen dem oberen und unteren Bereich der Vorflutkammer eine Einschnürungszone (19) vorgesehen ist, in welcher sich der Querschnitt dieser Kammer verengt.

4. Entgasungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorflutkammer als Ringkammer (9) die Schwimmerkammer (8) umschließt und die Querkanäle Öffnungen (17, 18) in der Trennwand (3) sind.

5. Entgasungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (10) an der Bodenunterseite eine flache Vertiefung (22) aufweist.

6. Entgasungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeitssonde (23) in der Vorflutkammer angeordnet ist.