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Hintergrund – Fachgebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Ventilvorrichtungen und insbesondere
einen Schwimmkörper in
einem Doppeltrichter, der in Anlagen zur Flüssigkeitsversorgung und zur
Flüssigkeitsbeseitigung
eine Dichtverbindung an einem oberen Punkt einer Trichtertülle eines
Doppeltrichter-Schwimmerventils herstellen kann.
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Hintergrund – Stand
der Technik
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In
Anlagen sowohl zur Flüssigkeitsversorgung
als auch zur Flüssigkeitsbeseitigung
werden unterschiedliche Durchflusskontrollmechanismen eingesetzt,
um Geschwindigkeit, Menge und Richtung der zirkulierenden Flüssigkeit
zu regulieren.
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Gegenwärtig wird
eine Reihe von Vorrichtungen als Ventile eingesetzt, die den Luft-,
Flüssigkeits- oder
Gasstrom lediglich in eine Richtung steuern. Geruchsverschlüsse werden
häufig
in Beseitigungsanlagen eingesetzt und sind im Stand der Technik
gewöhnlich
U- oder S-förmige
Abflussrohre oder Abfluss-Bauteile, welche die Flüssigkeit
so aufnehmen, dass keine unangenehmen Gerüche in den Abfluss gelangen
können.
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Die
US-Patentschrift 2,627,868 ist als nächstliegender Stand der Technik
anzusehen und beschreibt ein hydraulisches Belüftungsventil mit einem hohlen
Ventilelement, das in einem Hohlraum angeordnet ist. Die Ventilsitze
an den Endbereichen der Vertiefung sind trichterförmig ausgebildet.
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Die
US-Patentschrift 5,662,138 beschreibt eine Wasserabflussstruktur
mit einer schwimmenden Steuerungskugel, welche ein unteres Abflussloch
abdichten kann, wodurch sie das Eindringen von Geruch verhindern
kann, und welche ein oberes Zuflussloch verschließt und dadurch
den Rückfluss
von Abwasser verhindert.
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Aufgaben und
Vorteile der Erfindung
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- 1) Indem der Schwimmkörper in Form einer Kugel bzw.
eines Schiffchens leichter ist als die Flüssigkeit, hebt er sich und
ermöglicht
so ein unidirektionales Durchströmen
der Flüssigkeit
durch das Ventil, verschließt
jedoch den oberen Trichter bei Über-
oder Rückfließen.
- 2) Eine Abwandlung des Ventils, bei dem sich ständig Flüssigkeit
im Doppeltrichter befindet und die schwimmende Kugel oder das Schiffchen
in der Normalposition den oberen Trichter verschließt, erfüllt auch
die Funktion einer Fußklappe oder
eines Ventils zum Verhindern von Rückfluss.
- 3) Eine weitere Variante ist vorgesehen, bei der ein Ansaugschiffchen
mit einer in dem Schiffchen angebrachten Luftansaugvorrichtung vorgesehen ist,
das im Fall einer abrupten oder schnellen Dränage als Entlüfter agiert.
- 4) Gewicht und Größe des Kugel-
oder Schiffchenschwimmers können
angepasst werden, um bei bestimmten Drücken zu Sicherheitszwecken das
Entweichen von Luft und/oder Gas zu ermöglichen.
- 5) Die Ausführung
ermöglicht
eine kostengünstige und
dauerhafte Herstellung und Wartung.
- 6) Größe und Aufbau
des Ventils sind so ausgeführt,
dass es problemlos in bereits vorhandene Rohrleitungen, Abflüsse oder
Anlagen zur Flüssigkeitsversorgung
eingebaut werden kann.
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Weitere
Aufgaben und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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1 ist
eine Schnittdarstellung eines Doppeltrichter-Schwimmerventils, das nicht Teil der
Erfindung ist.
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2 zeigt
eine Schnittdarstellung einer Flüssigkeitsversorgungspumpe
und einer Rohrleitung, welche die vorliegende Erfindung mit einem
gewichteten ovalen Schiffchen verkörpert, welches als Ventil zur
Verhinderung von Rückfluss
dient.
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Ausführungsform in einer Flüssigkeitsentsorgungsanlage,
wobei der Einsatz eines Ansaugschiffchens zur Entlüftung dargestellt
ist.
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4 zeigt
eine Schnittdarstellung eines geschlossenen Tank-Flüssigkeitsverteilungssystems, bei
dem alle drei Arten des Schwimmventils mit Doppeltrichter eingesetzt
werden.
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- 10
- Doppeltrichter-Schwimmerventil
- 12
- Doppeltrichter
- 14
- Schwimmkugel
- 16
- gewichteter
ovales Schwimmkörper
- 18
- Zulauftülle
- 20
- Abflusstülle
- 22
- Saugschiffchen
- 24
- Saugloch
- 26
- gewichteter
unterer Teil des Schwimmkörpers
- 28
- oberer
hohler Teil des Schwimmkörpers
- 30
- Kunststoffkern
- 32
- Luftloch
- 34
- Entlüftungskerbe
- 36
- Pumpe
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schwimmerventilvorrichtung,
die zusätzlich
zu dem bei Anlagen zur Flüssigkeitsversorgung
und Flüssigkeitsbeseitigung üblicherweise
verwendeten Durchflusskontrollmechanismus auch als Sicherheitsmaßnahme zur
Verhinderung von Rückfluss
dient. In einer weiteren strukturellen Funktion dient die Vorrichtung
als Geruchsverschluss, um auch ohne das Vorhandensein von Flüssigkeit
den Durchgang von unangenehmen Gerüchen und Gasen durch das Doppeltrichterventil
zu vermeiden.
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Dies
wird durch die Bereitstellung eines einzigen beweglichen Bauteils
erreicht, nämlich
durch einen Körper,
der in der Flüssigkeit
schwimmt, die durch das Ventilgehäuse mit entgegengesetztem Doppeltrichter
durchtritt. Befindet sich keine Flüssigkeit im System, so verbleibt
der Schwimmkörper
in der Abflusstülle
des unteren Trichters, wobei er durch die Trichterform in diese
Lage gebracht und durch die Schwerkraft an Ort und Stelle gehalten
wird. Die Form und das spezifische Gewicht des Schwimmkörpers werden
vorzugsweise so gewählt,
dass er immer in Relation an dem Abfluss festgehalten wird.
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Eine
Flüssigkeit,
die entweder durch den Zulauf oder den Abfluss in das Ventil fließt, hebt
den Schwimmkörper
von der Abflusstülle
des unteren Trichters ab, wodurch ein Abfließen durch die untere Abflusstülle des
Trichters ermöglicht,
je doch ein überfließen oder
Rückfließen verhindert
wird, indem die obere Trichter-Zulauftülle den Schwimmkörper in eine
Dichtverbindung führt,
wenn der Flüssigkeitspegel
den Dichtpunkt des oberen Trichterzulaufs erreicht, wodurch die
Flüssigkeit
nach unten in den Abfluss fließen
kann.
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Die
Funktionen sowohl des Ventils als auch des Geruchsverschlusses werden
so ohne mechanische Mittel und ohne die Notwendigkeit äußerer Krafteinwirkung
zur Verfügung
gestellt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
eine Schnittdarstellung des Doppeltrichter-Schwimmerventils 10. Das Ventil/der
Geruchsverschluss besteht aus zwei Teilen: einem hohlen, an den
Enden kegelförmig
zulaufenden Rohr, das folglich die Form eines Doppeltrichters 12 hat, sowie
eine schwimmende Kugel 14 oder einem gewichteten ovalen
Schwimmkörper 16,
der sich in dem Doppeltrichtergehäuse befindet.
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Das
Doppeltrichterrohr kann aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein
und nach dem Einbringen der Kugel oder des ovalen Schwimmkörpers durch eine
Dichtung und einen herkömmlichen
luftdichten Schraubflansch zusammengebaut werden. Dies ermöglicht eine
einfache Wartung und den unkomplizierten Austausch des Schwimmkörpers bei
Bedarf. Die Enden des Trichterrohrs, die Zulauftülle 18 und die Abflusstülle 20,
sind mit rotierenden Kopplungsmuttern versehen, um einen Anschluss
des Ventils an die Standardabflussleitungen bzw. die Flüssigkeitsversorgung
mit industriellen Standardgrößen und
-gewinden zu ermöglichen.
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Die
Schwimmkugel 14 ist eine glatte Kugel, die aus Kunststoff
und einem Zusatzmaterial besteht, das die Anpassung des Gewichts
in einem Bereich erlaubt, der schwerer als Luft und leichter als
die durch das Ventil/den Geruchsverschluss flie ßende Flüssigkeit ist. Die Schwimmkugel 14 sollte
größer als
die Zulauf- und die Abflusstülle
sein, jedoch kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses. Die Härte der
Kugel sollte geringer sein als die des Gehäusematerials.
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Der
gewichtete ovale Schwimmkörper 16 ist im
unteren Teil des Ovals schwerer als im oberen Teil, um eine bessere
Positionierung in dem Doppeltrichterrohr zu ermöglichen, wobei der Schwimmkörper aber
immer noch obenauf schwimmen soll. Der Schwimmkörper besteht vorzugsweise aus
Kunststoff. Die Kunststoffteile sollen vorzugsweise antibakterielles
Material enthalten.
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Das
Doppeltrichter-Schwimmventil 10 sollte in einer vertikalen
Position in das Rohrsystem eingebaut werden, da der Schwimmkörper in
der oberen Zulauftülle
sitzt und vom Flüssigkeitspegel
in Position gehalten wird und durch Schwerkrafteinwirkung die Abflusstülle 20 des
unteren Trichters abdichtet, weshalb die obere und die untere Tülle senkrecht
angeordnet sein müssen,
um eine Dichtverbindung herzustellen.
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2 zeigt
eine Schnittdarstellung eines Flüssigkeitsversorgungssystems
mit einer Pumpe 36 und einer Rohrleitung, das die Erfindung
mit einem gewichteten ovalen Schwimmkörper 16 verkörpert, der
als Ventil zur Vermeidung von Rückfluss
dient. In dieser Ausführungsform
ist der gewichtete ovale Schwimmkörper 16 mit Kerben
in der Außenfläche hergestellt,
die den Durchtritt von Wasser an dem gewichteten ovalen Schwimmkörper 16 vorbei
und durch die untere Abflusstülle 20 leiten,
wenn der gepumpte Druck der Flüssigkeit
den Schwimmkörper 16 gegen
die untere Abflusstülle 20 drückt. Die
Kerben müssen
eine ausreichende Größe haben,
damit ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen
durch die untere Abflusstülle 20 entweichen
kann.
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3 ist
eine Schnittdarstellung der Erfindung in einer Flüssigkeitsbeseitigungsanlage
und verkörpert
die Erfindung als Geruchsverschluss mit einem birnenförmigen Saugschiffchen 22.
Das Saugschiffchen 22 besteht aus Kunststoff und hat eine glatte
Außenfläche am größeren oberen
Ende, die geeignet ist, eine Dichtverbindung mit der oberen Trichterzulauftülle 18 herzustellen,
um einen Rückfluss
von Flüssigkeit
zu vermeiden. Der kleinere untere Teil des Schwimmkörpers umfasst
ein Saugloch 24 am unteren Mittelpunkt und ist so gewichtet,
dass er beim Schwimmen in der Flüssigkeit
eine senkrechte Ausrichtung behält.
Das Saugloch reicht durch das massive, gewichtete untere Ende 26 des
Schwimmkörpers
und mündet
in den oberen Hohlbereich 28 des Schwimmkörpers. Im
gewichteten unteren Teil 26 des Schwimmkörpers sind
auch zwei Entlüftungskerben 34 ausgebildet.
Ein Kunststoffkern 30 verläuft durch die Mitte des Inneren
des birnenförmigen Saugschiffchens 24,
trägt zum
strukturellen Halt bei und weist Luftlöcher 32 im Hohlbereich
auf, um den Druckausgleich zu erleichtern. Der obere Hohlinnenraum
des Schiffchens 28, der unter Teilvakuumbedingungen als
Saugvorrichtung dient, umfasst kollabierbare Seiten, die selbst
ein Teilvakuum erzeugen, wenn sie nach einer schnellen Dränage zur
normalen Birnenform des Saugschiffchens 22 zurückkehren und
den oberen hohlen Innenraum des Schiffchens 28 wieder aufblasen.
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4 ist
eine Schnittdarstellung, welche die vorbeschriebenen Ausführungsformen
in einer in einem geschlossenen Tank-Flüssigkeitsverteilungssystem
zeigt. Die Doppeltrichter-Schwimmerventile können unter
Verwendung herkömmlicher
Leitungsverbindungen und -materialien eingebaut werden, mit der
Bedingung, dass ihre Ausrichtung senkrecht ist, so dass die Schwerkraft
und/oder der Flüssigkeitspegel
sowohl für
die Lage im oberen, als auch im unteren Trichter eine Dichtverbindung
des Schwimmkörpers
sicherstellen kann.
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Bevorzugte
Ausführungsform – Betrieb
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In 1 fließt Flüssigkeit
durch einen Abfluss einer Sanitäranlage,
beispielsweise ein Waschbecken, über
eine Rohrleitung in die obere Zulauftülle 18 mit dem umgekehrten
Trichter des Doppeltrichterventils 10. Die Schwerkraft
bewirkt, dass die Flüssigkeit
in die obere trichterförmige
Zulauftülle 18 und hebt
dabei die Schwimmkugel 14, die leichter ist als die Flüssigkeit,
aus ihrer Normalposition, in der sie die untere Trichterabflusstülle 20 aufgrund
der Schwerkraft – da
sie leichter als Luft ist – abdichtet, wodurch
ein weiteres Fließen
der Flüssigkeit
durch das Abflussrohrsystem ermöglicht
wird.
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Läuft die
Flüssigkeit
den Abfluss hinunter, so senkt sich die Schwimmkugel 14 mit
dem Flüssigkeitspegel
und wird durch den kugelförmigen
Trichter in eine Dichtverbindung mit der Trichterabflusstülle 20 geführt, wo
sie durch ihr Gewicht und durch die Schwerkraft an Ort und Stelle
gehalten wird. Die Form und das spezifische Gesicht der Schwimmkugel 14 ist
vorzugsweise so gewählt,
dass sie immer in einer Dichtverbindung mit der Abflusstülle 20 des
unteren Trichters gehalten wird und so als Geruchsverschluss dient,
um das Eindringen von unerwünschten Gasen
in den darüber
liegenden Abfluss zu verhindern.
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Bei
einem Rückfluss
der Flüssigkeit
wird die Schwimmkugel 14 durch den Flüssigkeitspegel angehoben und
durch die Form des oberen Trichters geführt, bis sie anliegt und die
obere Trichterzulauftülle
abdichtet, wodurch sie als Ventil dient und den Rückfluss
von Flüssigkeit
in den darüber
liegenden Abfluss verhindert und lediglich ein Abfließen nach unten
erlaubt.
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2 zeigt
das Doppeltrichter-Schwimmerventil in einer Anlage zur Flüssigkeitsversorgung,
wobei Flüssigkeit
von einer unten liegenden Versorgungsquelle zu einem erhöht angebrach ten
Tank oder Speicherbehälter
gepumpt wird. In dieser alternativen Ausführungsform ist die Normalposition
des Schwimmkörpers,
der in 2 optional als gewichteter ovaler Schwimmkörper 16 dargestellt
ist, eine Dichtverbindung mit der oberen Trichter-Zulauftülle 18.
Da der gewichtete ovale Schwimmkörper
leichter ist als die Flüssigkeit,
wird er durch die Schwerkraft der erhöht liegenden Flüssigkeit
in seiner Position gehalten.
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Ist
die Pumpe 36 in Betrieb, wird der gewichtete ovale Schwimmkörper 16 durch
den erhöhten Druck
der gepumpten Flüssigkeit
aus der Dichtverbindung mit der oberen Trichter-Zulauftülle 18 nach unten
gedrückt,
und die Flüssigkeit
wird in den erhöht angeordneten
Speicherbehälter
gepumpt. Als Sicherheitsmerkmal umfasst die untere Hälfte des
gewichteten ovalen Schwimmkörpers 16 eine
mit Kerben versehende Oberfläche,
die geeignet ist, die Flüssigkeit
auch dann durch die untere Trichter-Abflusstülle 20 zu leiten,
wenn der Druck der gepumpten Flüssigkeit
so ist, dass er den gewichteten ovalen Schwimmkörper 16 gegen die
untere Trichter-Abflusstülle 20 drückt.
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Wird
die Pumpe 36 abgestellt, so schwimmt der gewichtete ovale
Schwimmkörper 16,
da er leichter als die Flüssigkeit
ist, zu einer Dichtverbindung mit der oberen Trichter-Zulauftülle 18,
wobei er von der Trichterform geführt und von der Schwerkraft
der Flüssigkeit
in Position gehalten wird, und wodurch er die Pumpe 36 durch
seine Funktion als Anti-Rückfluss-Ventil schützt.
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3 zeigt
eine alternative Anwendung des Doppeltrichter-Schwimmerventils 10 in einer
Anlage zur Flüssigkeitsbeseitigung
als Sicherheitsvorrichtung bei plötzlich ansteigendem Luft-,
Gas- oder Flüssigkeitsdruck
innerhalb der Anlage und umgekehrt bei plötzlichem oder unerwartetem
Abfluss, der beispielsweise bei Überflutungsbedingungen
auftreten kann. Hierbei erlaubt die Stromlinienform des gewichteten
birnenförmi gen
Saugschiffchens 22 das Entweichen plötzlicher Luft- oder Gasdruckwellen,
indem das gewichtete Saugschiffchen 22 aus seiner Dichtverbindung
mit der unteren Trichter-Abflusstülle 20 gehoben wird,
wodurch das Entweichen von Luft oder Gas über den darüber liegenden Abfluss ermöglicht wird,
während
gleichzeitig der Rückfluss
von Abwasser verhindert wird. Treten von oben Flutwasser oder übermäßige Abflussmengen
ein, drückt
der zusätzliche
Druck das gewichtete Saugschiffchen 22 aus seiner Dichtverbindung
mit der oberen Trichter-Zulauftülle 18 und
die Flüssigkeit
fließt
den Abfluss hinunter, bis der Oberflächenpegel der Flüssigkeit
das gewichtete Saugschiffchen 22 zur unteren Trichter-Abflusstülle 20 absenkt.
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3 zeigt
außerdem
eine Schnittdarstellung des birnenförmigen Saugschiffchens 22,
das einen hohlen oberen Teil 28 umfasst, mit einem Saugloch 24 am
unteren Mittelpunkt, sowie zwei Entlüftungskerben 34 in
dem massiven gewichteten unteren Teil 26, um eine Entlüftung der
Anlage zu ermöglichen.
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4 zeigt
den Querschnitt einer geschlossenen Tank-Flüssigkeitsverteilungsanlage,
bei dem alle drei oben beschriebenen Ausführungsformen des Schwimmers
umfasst sind. Die runde Schwimmkugel 14 wird als Überlaufventil
verwendet, wobei die Schwimmkugel 14 in ihrer Normalposition
an der Abflusstülle 20 ruht
und das Eindringen einer Verunreinigung in die Tanks verhindert,
sowie das Aufrechterhalten eines Drucks in dem geschlossenen System unterstützt. Das
gewichtete ovale Schiffchen 16 ist innerhalb des Rohrleitungssystems
als Flussregler und Mittel zum Verhindern von Rückfluss in die Tanks gezeigt.
Das schwimmende gewichtete ovale Schiffchen 16 liegt bei
normalem Betrieb an der Zulauftülle 18 an
und wird durch Wasserdruck aus den Tanks aufgedrückt, wenn der Druck an der
Ablauftülle 20 abfällt, dichtet
aber die Zulauftülle
ab, wenn ein Rückflussdruck
auftritt. Das Saugschiffchen 22 wird in die Abflussleitung
oder das Abwassersystem so eingebaut, dass es, wenn keine Flüssigkeiten
abfließen,
in Verbin dung mit der Ablauftülle
steht, und das Eindringen von Gas und Verunreinigungen in die Anlage
verhindert. Bei Überflutung
dichtet das Saugschiffchen 22 die Zblauftülle 18 ab
und verhindert so einen Rückfluss.
Bei plötzlichem
Abfluss dient es außerdem
als Saugvorrichtung.