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Gegenstand der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue Art von Sperrventil,
das für
die Verwendung mit einer Entlüftungseinrichtung
zum Entleeren des Inhalts eines Behälters in einen anderen Behälter gedacht
ist.
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Technischer Hintergrund
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Entlüftungseinrichtungen
sind hinreichend bekannte Geräte,
die eine Trennung eines Gas-Flüssigkeitsgemisches
und insbesondere eines Öl-Luftgemisches in
einer ganzen Reihe von Anwendungen wie insbesondere bei der Wiedergewinnung
von Schmieröl
durch besondere Pumpen ermöglichen. Das
Ziel besteht somit darin, ein Öl
erneut bereit zu stellen, dass wenn nicht sogar rein, sauber und
frei von Luftblasen, auf jeden Fall erneut in verwendungsfähigem Zustand
bereit gestellt wird.
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Bei
anderen Anwendungsbereichen handelt es sich um hydraulische Regelkreise
für verschiedene
Geräte,
wie z.B. die Hydraulikkreisläufe
für Sammelbehälter, wie
sie in Maschinen wie z.B. dem Airbus A340 verwendet werden.
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Bei
solchen Anwendungen ist es erforderlich, einen Behälter in
einen anderen Behälter
entleeren zu können.
In bestimmten Fällen
besteht ab dem Zeitpunkt, in dem der erste Behälter vollständig entleert ist, das Risiko,
dass in den zweiten Behälter
Luft eindringen kann – eine
teilweise katastrophale Situation, die in jedem Fall vermieden werden
muss.
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Vor
dem Hintergrund dieser Zielsetzung werden zwischen den beiden Behältern Entlüftungseinrichtungen
angebracht, die teilweise auch mit spezifischen Sperrventilen ausgestattet
sind. Solche Entlüftungseinrichtungen
bestehen aus einem im Wesentlichen zylindrischen Hohlraum, in dessen
Inneren das Öl-Luftgemisch tangential
zugeführt
wird, sodass im Inneren des besagten Hohlraums eine Rotationsbewegung
erzeugt wird. Aufgrund dieser Rotationsbewegung lagert sich das Öl entlang
der Wände
im unteren Bereich an, während
die Luft in der Mitte des oberen Bereichs verbleibt. In der Mitte
der Vorrichtung ist eine Öffnung
zum Austreten der Luft vorgesehen, um die im mittleren Bereich angesammelte
Luft ableiten zu können,
während
das Öl üblicherweise durch Öffnungen
im unteren Teil der Wand abgeleitet wird.
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In
dem besonderen Fall der vorgenannten Anwendungen, bei denen man
einen Behälter
in einen anderen Entleeren möchte,
ist es erforderlich, jedes Eindringen von Luft in den zweiten Behälter zu vermeiden.
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Das
Dokument US-A-5 565 970 beschreibt ein Gerät zur Steuerung von Bewässerungsabläufen, das
einen dichten Abschluss des Systems ermöglicht. Dieses Gerät verfügt über ein
Bewässerungsventil,
das in einem Bewässerungskanal
angeordnet ist; das Öffnen
und Schließen
des Systems hängt vom
Flüssigkeitsniveau
in Relation zum besagten Ventil ab. Wenn dieses Flüssigkeitsniveau
sich oberhalb des Ventilsitzes befindet, schwimmt die Kugel auf
der Oberfläche
der Flüssigkeit
und das Ventil ist geöffnet.
Befindet sich das Flüssigkeitsniveau
jedoch unterhalb des Ventilsitzes, so versperrt die Kugel den Ventilsitz
und das Ventil wird hierdurch verschlossen. Diese Art von Ventil
zeichnet sich durch mehrere Nachteile aus: Es handelt sich hierbei
um ein "Einmal-" Ventil, d.h. nachdem
es einmal durch mangelnde Flüssigkeit
geschlossen wurde, bleibt es geschlossen, auch wenn das Flüssigkeitsniveau
wieder auf eine Höhe
oberhalb des Ventilsitzes ansteigt. Ferner wurde es spezifisch für die Steuerung
eines Flüssigkeitsdurchgangs
konzipiert und ist daher nicht geeignet, das System luftdicht abzuschließen. Darüber hinaus
ist dieses System nicht für
einen beträchtlichen
Flüssigkeitsdurchgang
geeignet, da die Kugel in ihrem Sitz verbleiben kann, während die
Flüssigkeit
wieder auf ein Niveau oberhalb des Ventilsitzes ansteigt.
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Zielsetzungen der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung vorzuschlagen,
die eine Lösung
der Probleme durch den heutigen Stand der Technik vorsieht und es
insbesondere ermöglicht,
das Eindringen von Luft in einen Behälter zu vermeiden, in den man
einen anderen Behälter
entleert.
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Die
vorliegende Erfindung zielt darüber
hinaus darauf ab, eine Lösung
vorzuschlagen, die einen luftdichten Abschluss bei gleichzeitigem
schnellen und sogar sehr schnellen Entleeren der Flüssigkeit ermöglicht,
wie dies z.B. bei einem Bruch im Hydraulikleitungsnetz erforderlich
ist.
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Die
vorliegende Erfindung zielt ferner darauf ab, ein besonders einfaches
und für
jede Art von Hydraulikanlage leicht umzusetzendes Konzept vorzuschlagen.
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Kennzeichnende Hauptmerkmale
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sperrventil für die schnelle
Entleerung von einem ersten in einen zweiten Behälter, das insbesondere dazu
dient, auf einer Entlüftungseinrichtung,
die zwischen den beiden Behältern
liegt, gemäß dem Vorwort
des Anspruchs 1 angebracht zu werden. Die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Kugel über
eine Dichte verfügt,
die mindestens um ein Drittel geringer als die der Flüssigkeit
ist.
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Bei
der besagten Flüssigkeit
kann es sich z.B. um Öl,
Wasser oder jede ähnliche
Flüssigkeit handeln.
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Die
Dichte der besagten Kugel beträgt
vorzugsweise ungefähr
die Hälfte
der Dichte der Flüssigkeit.
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Die
Wahl der Dichte der Kugel wird vorzugsweise an die Funktion des
Sperrventils angepasst; diese Funktion besteht hier vorzugsweise
darin, einen luftdichten Abschluss des Systems zur Verfügung zu
stellen.
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Ferner
ist besagtes Sperrventil vorzugsweise in der Lage, abhängig von
der Durchflussmenge im Inneren des Sperrventils eine offene und
eine geschlossene Position einzunehmen.
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Die
offene Position entspricht einer Position, in der sich das Niveau
der durch die Öffnung(en)
eindringenden Flüssigkeit
oberhalb des Bodens befindet, in dem das Sperrventil sitzt und bei
der die Kugel auf der Oberfläche
der Flüssigkeit
schwimmt.
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Die
geschlossene Position entspricht einer Position, in der sich das
Niveau der durch die Öffnung(en)
eindringenden Flüssigkeit
unterhalb des Bodens befindet, in dem das Sperrventil sitzt und
bei der die Kugel den Boden bzw. den Sitz des Sperrventils und somit
den Zugang zur Entlüftungseinrichtung versperrt.
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Die
Abmessungen der Kugel sind vorteilhafter Weise so ausgelegt, dass
sie sich frei im Inneren des Sperrventils bewegen, jedoch nicht
aus ihm heraustreten kann.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
wird die Kugel aus einem Material wie z.B. rostfreiem Stahl gefertigt,
das gegen aggressive Flüssigkeiten beständig ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird die Kugel aus einem Kunststoffmaterial oder einem anderem Material
gefertigt, wenn die Vorrichtung im Zusammenhang mit nicht aggressiven
Flüssigkeiten verwendet
werden soll.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Kugel hohl.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich gleichermaßen auf eine mit einem Sperrventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestattete Entlüftungseinrichtung.
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Kurze Beschreibung der
Abbildungen
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Die 1, 2 und 3 beschreiben das
Prinzip, bei dem ein erster Behälter über eine
mit einem Sperrventil gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestatteten Entlüftungseinrichtung
in einen zweiten Behälter
entleert wird.
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In
der 4 ist eine Detailansicht des Sperrventils der
Entlüftungseinrichtung,
wie in den 1 bis 3 gezeigt,
dargestellt.
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Beschreibung der verschiedenen
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung
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Die 1 bis 3 beschreiben
die Verwendungsbedingungen einer mit einem Sperrventil gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestatteten Entlüftungseinrichtung.
Eine mit einem solchen Sperrventil ausgestattete Entlüftungseinrichtung kann,
gemäß einer
bevorzugten Anwendungsart, für das
Entleeren eines ersten Behälters 1 in
einen zweiten Behälter 2 verwendet
werden; beide Behälter werden
hierbei durch Sperren 3 getrennt.
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Der
Durchgang der im Behälter 1 vorliegenden
Flüssigkeit
in den Behälter 2 muss über eine
Entlüftungseinrichtung 4 erfolgen,
die mit einem Eingangssperrventil 5 ausgestattet ist. Dieses
Sperrventil wird detaillierter in der 4 beschrieben.
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Die 1 illustriert
die Funktionsweise des Sperrventils beim Entleeren des Behälters 1 in
Behälter 2 mit
relativ geringer Geschwindigkeit.
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Das
Sperrventil wird so ausgeführt,
dass die Flüssigkeit
in das Ventil eintritt und durch den Boden bzw. Sitz des Sperrventils
zum Eingang der Entlüftungseinrichtung
gelangt.
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Üblicherweise
ermöglicht
die Entlüftungseinrichtung
das Trennen eines Gas-Flüssigkeitsgemisches,
z.B. Öl-Luftgemisch – im Wesentlichen,
indem im Inneren der besagten Entlüftungseinrichtung eine Rotationsbewegung
des Gemisches erzeugt wird, sodass die Flüssigkeit und insbesondere das Öl sich entlang
der Wände
im unteren Teil absetzt, während die
Luft in der Mitte verbleibt und durch das besagte Sperrventil entweichen
kann. Mit dieser Zielsetzung wird das Sperrventil als Ablassventil
eingesetzt.
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Die
Flüssigkeit
wird anschließend
durch einen Ansaugöffnung 10 angesaugt,
die sich im unteren Teil des Behälters 2 befindet.
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Die 2 zeigt
die Funktionsweise des Sperrventils für den Fall einer anormalen
Schnellentleerung des Behälters 1 in
den Behälter 2.
Diese Situation kann im Fall eines Unfalls entstehen, z. B. bei einem
Bruch des dem Behälter 2 vorgelagerten
Leitungsnetzes.
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Das
Sperrventil 5 der Entlüftungseinrichtung 4 ermöglicht den
Durchgang der Flüssigkeit
zum Eingang der Entlüftungseinrichtung 4 und
anschließend zur
Ansaugvorrichtung 10, indem gleichermaßen der Luftdurchgang zur freien
Oberfläche
ermöglicht
wird, die durch das Niveau 11 im ersten Behälter dargestellt
ist. Die in der Entlüftungseinrichtung
vorhandene Kugel bleibt auch im Fall einer Schnellentleerung in
ihrer erhöhten
Position und versperrt nicht den Ausgang des Sperrventils.
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Die 3 zeigt
die Funktionsweise des Sperrventils im Falle eines schnellen Entleerens
von Behälter 1 in
Behälter 2,
wenn das Flüssigkeitsniveau unterhalb
dem Eingangsniveau der Entlüftungseinrichtung
liegt.
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Die
auf der Flüssigkeit
schwimmende Kugel des Sperrventils nimmt somit eine neue Position
im unteren Bereich ein und schließt hierdurch besagtes Sperrventil.
Somit wird das Einströmen
von Luft beim Entleeren von Behälter 1 in
Behälter 2 vermieden.
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In
der 4 ist das in der Erfindung verwendete Sperrventil
der Entlüftungseinrichtung
detailliert dargestellt. Dieses Sperrventil liegt im Wesentlichen
in Form eines Zylinders bzw. eines Quaders 50 vor, der
mit einer oder mehreren seitlichen Öffnung(en) 52 versehen
ist, die den Durchgang der Flüssigkeit
vom zu entleerenden Behälter 1 zum
Behälter 2 ermöglicht/ermöglichen.
Der obere Bereich besagten Zylinders bzw. Quaders 50 wird
von einem Stopfen 53 verschlossen, der vollständig dicht
ist.
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In
besagtem Stopfen 54 sind kleine Öffnungen 54 vorgesehen,
um das Ableiten des Gases und somit das Entfernen der in besagtem
Stopfen vorliegenden Lufteinschlüsse
zu verbessern.
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Der
Sitz 56 des Sperrventils ist direkt auf der Entlüftungseinrichtung
befestigt und zu diesem Zwecke mit den geeigneten Mitteln versehen,
z. B. mit einem Gewinde ausgestattet, das es ermöglicht, das Sperrventil auf
der besagten Entlüftungseinrichtung zu
befestigen.
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Gemäß einem
besonders wichtigen Merkmal der Erfindung verfügt das Sperrventil über eine
Kugel 60, die auf der durch die verschiedenen Öffnungen des
Sperrventils eindringenden Flüssigkeit
schwimmen kann. Die Abmessungen des Sperrventils sind so ausgelegt,
dass es sich im Inneren des Sperrventils auf dem Niveau der Flüssigkeit
frei bewegen, nicht aus dem Sperrventil heraustreten und perfekt den
Eingang der Entlüftungseinrichtung
verschließen kann,
der in Form einer runden Öffnung
vorliegt.
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In
besonders vorteilhafter Weise wird diese Kugel aus einem leichten
Material gefertigt, das gegen aggressive Flüssigkeiten beständig ist,
wie z. B. rostfreier Stahl oder Edelstahl. Diese Ausführungsform
kann ganz einfach realisiert werden, indem zwei Halbkugeln aus rostfreiem
Stahl bzw. Edelstahl zusammengefügt
und anschließend
poliert werden.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform kann
diese Kugel aus einem Kunststoffmaterial gefertigt werden, dass
eine ausreichende Beständigkeit gegenüber der
verwendeten Flüssigkeit
aufweist.
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Für das Sperrventil
werden wie bereits erläutert
eine offene und eine geschlossene Position definiert. Die Funktionsweise
des Sperrventils ist derart, dass das Sperrventil sich in der offenen
Position befindet und die Kugel auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmt, wenn ein
Flüssigkeitsdurchgang
vorliegt. Im Gegensatz hierzu ist das Sperrventil geschlossen, wenn
kein Flüssigkeitsdurchgang
und somit nur ein Luftdurchgang besteht; die Kugel versiegelt in
dieser Situation den Sitz 56 des Sperrventils. Auf diese
Weise ermöglicht
das Sperrventil gemäß der Erfindung
einen luftdichten Abschluss des Systems.
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Darüber hinaus
ist die Kugel im vorliegenden Fall, bei dem das Sperrventil einen
luftdichten Abschluss des Systems darstellt, an diese Funktion angepasst;
die Formtoleranz der besagten Kugel ist nur sehr gering, damit sie
sich perfekt an die Form des Sitzes des Sperrventils anpasst und
somit eine maximale Dichtigkeit gewährleistet.
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Ferner
verfügt
die Kugel über
eine Form, die einen Einsatz unter beliebigen Bedingungen im Hinblick
auf den Flüssigkeitsdurchgang
ermöglicht,
d. h. unabhängig
davon, ob dieser Durchgang gering, normal oder beträchtlich
ist. Für
den Fall eines beträchtlichen
Flüssigkeitsdurchgangs
ist die Kugel so ausgelegt, dass sie den erheblichen Widerstandskräften standhält, die
auf sie durch die Flüssigkeit
ausgeübt werden.
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Der
vorhandene Stopfen 53 ermöglicht, die durch die Flüssigkeit
auf die Kugel beim Entleeren ausgeübten Widerstandskräfte zu reduzieren;
dies wäre
bei einer anderen Vorrichtung, wie z. B. einem Gitter nicht der
Fall.