DE69203156T2 - Selbsttätiges Entlüftungsventil. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf automatische Entlüftungsventile zur Entlüftung eines Gases von einem unter Druck stehendem Flüssigkeits- Reservoir oder zur Entlüftung einer Flüssigkeit von einem unter Druck stehendem Gas-Reservoir.
• Ein Ventiltyp, der für diesen Zweck verwendet wird, ist in der GB-A-2 188 561 und GB-A-2 203 520 gezeigt. Bei solchen Ventilen ist, bei der Entlüftung eines Gases von einer Flüssigkeit, ein Gehäuse vorgesehen, das einen Durchgang aufweist, der sich zwischen einem Einlaß des Gehäuses und einem Auslaß des Gehäuses erstreckt. Der Durchgang umfaßt eine Bohrting, in die ein Kolben verrutschbar aufgenommen ist, wobei der Kolben eine Kapillare umfaßt, die eine Flüssigkeits-Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß vorsieht. Der Kolben ist in einer oberstromigen Position vorgespannt, in das Gas, das den Einlaß erreicht, durch die Kapillare zu dem Auslaß durchgeführt wird. Falls dennoch Flüssigkeit durch die Kapillare durchtritt, wird der Druckabfall entlang des Kolbens erhöht und der Kolben bewegt sich zu einer stromabwärtigen Position, in der der Kolben den Auslaß schließt, um eine Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß zu unterbinden.
• Im allgemeinen wurde gefunden, daß solche Ventile befriedigend arbeiten. In gewissen Systemen kann das Reservoir dennoch, wenn es erst einmal entlüftet ist und unter Druck steht, zum Beispiel auf Grund einer hohen System-Flußrate teilweise seinen Druck verlieren. Der resultierende Verlust des Drucks kann zum Ergebnis haben, daß sich der Kolben von der unterstromigen Position zurück zu der oberstromigen Position bewegt, wobei im folgenden der Verlust von Flüssigkeit und die Abnahme des Drucks verbunden ist. Obwohl eine solche Abnahme des Drucks von einer vorübergehenden Natur ist, könnte es wiederholt auftreten, bevor das System abgeschaltet ist.
• Gemäß der Erfindung ist ein automatisches Entlüftungsventil zur Entlüftung einer Flüssigkeitskomponente zu einer Entlüftung von einem Reservoir vorgesehen, das eine flüssige Komponente und eine gasförmige Komponente enthält, aufweisend ein Gehäuse, das einen Einlaß aufweist, der mit dem Reservoir verbunden ist und einen Auslaß aufweist, der mit der Entlüftung verbunden ist, eine Kammer, die mit dem Einlaß in Verbindung steht, eine Kammer, die mit dem Auslaß in Verbindung steht, eine Bohrung, die die Kammer verbindet, ein Kolben, der in der Bohrung aufgenommen ist, verrutschbar zwischen oberstromigen und unterstromigen Positionen ist und ein Ende in der Einlaß-Kammer und ein Ende in der Auslaß-Kammer aufweist, Vorspannmittel, die den Kolben zu der oberstromigen Position hin vorspannen, Mittel in dem Kolben, das die Einlaß-Kammer mit der Auslaß-Kammer verbindet, um die entweichende Komponente zu dem Auslaß durchzuleiten, ohne die Kraft des vorspannenden Mittels zu überwinden und eine Kraft auf den Kolben zu erzeugen, die den Kolben zu der unterstromigen Position bewegt, wenn die andere Komponente dort hindurch durchgeleitet wird, um eine Verbindung zwischen dem Kolben-Mittel und dem Auslaß zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einen im allgemeinen zylindrischen Körper aufweist, der in der Bohrung verrutschbar ist und ein ringförmiger Kopf, der mit dem Körper verbunden ist und sich in der Auslaß-Kammer befindet, einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser des Kolbenkörpers und durch die andere Komponente betätigt wird, wenn die andere Komponente durch das Kolben- Verbindungs-Mittel durchgeleitet wurde und wenn der Kolben in der unterstromigen Position ist, um eine Kraft zu erzeugen, die den Kolben in die unterstromige Position drängt.
• Somit sieht die größere Fläche des Kolbens eine erhöhte Kraft vor, die den Kolben in der Position hält, in der der Auslaß geschlossen ist. Bei einer Reduzierung des Druckes der anderen Flüssigkeit wird das Ventil somit eine verringerte Neigung dahingehend aufweisen, sich zu öffnen und den Druck im Reservoir zu vermindern.
• Im folgenden wird eine noch detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gegeben und dies über Beispiele, wobei Bezug genommen wird auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
• Fig. 1 ein schematischer Querschnitt eines automatischen Entlüftungsventils zur Entlüftung eines Gases von einer Flüssigkeit ist und einen Kolben des Ventils in einer Position zeigt, in der das Ventil geschlossen ist,
• Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 ist, aber wobei das Ventil in einer offenen, nicht druckbeaufschlagten Position ist, und
• Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 ist, aber wobei ein automatisches Entlüftungsventil zur Entlüftung einer Flüssigkeit von einem Gas gezeigt ist und ein Kolben des Ventils in einer Position gezeigt ist, in der das Ventil geschlossen ist.
• Unter Bezugnahme auf die Fign. 1 und 2 umfaßt das Entlüftungsventil zur Entlüftung eines Gases von einer Flüssigkeit ein Gehäuse 10, das einen Einlaß 11 und einen Einlaß 12 aufweist. Eine Durchführung 13 erstreckt sich zwischen dem Einlaß 11 und dem Auslaß 12 und ist mit einer Einlaß-Kammer 14, einer Bohrung 15 und einer Auslaß-Kammer 16 ausgebildet.
• Ein Kolben 17 innerhalb des Gehäuses ist von grundsätzlich zylindrischer Form und weist einen Kolbenkörper 18 auf, der zur verrutschbaren Bewegung in der Bohrung 15 aufgenommen ist. Eine Dichtung 19 erstreckt sich rund um die äußere Oberfläche des Kolbenkörpers 18, um zu verhindern, daß Flüssigkeit zwischen dem Kolbenkörper 18 und der Bohrung 15 durchgeführt wird.
• Das oberstromige Ende des Kolbens 17 (d.h. der Abschnitt des Kolbens 17 der am nächsten zum Einlaß 11 liegt) erstreckt sich in die Einlaß- Kammer 14. Dieser Teil des Kolbens 17 umfaßt einen sich axial erstreckenden, peripheren Vorsprung 20, der mit einer ringförmigen Dichtung 21 ausgerichtet ist, die um eine Stufe 22 herum zwischen der Einlaß-Kammer 14 und dem Einlaß 11 vorgesehen ist.
• Eine Kapillare 23 erstreckt sich zwischen einem Punkt auf der äußeren Oberfläche des Kolbens 17 innerhalb der Einlaß-Kammer 14 benachbart zu dem oberstromigen Ende des Kolben zu einem Punkt auf der äußeren Oberfläche des Kolbens, der sich in der Auslaß-Kammer 16 befindet.
• Das stromabwärtige Ende des Kolbens 17 (d.h. der Abschnitt des Kolbens, der an den Auslaß 12 angrenzt) ist mit einem im allgemeinen ringförmig ausgebildeten Kopf 24 versehen, der einen größeren Durchmesser als der Durchmesser des Kolbenkörpers 18 aufweist und ist mit dem Kolbenkörper 18 durch eine ringförmige, sich radial erstreckende Oberfläche 39 verbunden. Das freie Ende des Kopfes 25 ist mit einer kegelstumpf-förmigen äußeren Oberfläche 25 versehen, die eine ringförmige Dichtung 26 trägt. Das Zentrum des Kopfes umfaßt eine Ausnehmung, die mit der allgemeinen Achse der Bohrung 15 und dem Kolben 17 ausgerichtet ist und die ein Ende einer Druckfeder 28 aufnimmt. Das andere Ende der Druckfeder stützt sich gegen einen ringförmigen Sitz 30 ab, der um den Auslaß 12 herum angeordnet ist.
• Die Auslaß-Kammer 16 weist einen im allgemeinen zylindrischen Abschnitt 30 auf, der benachbart zur Bohrung 15 ist, gefolgt von einem konvegierenden kegelstumpf-förmigen Abschnitt 31, der in dem Sitz 30 benachbart zu dem Auslaß 12 endet. Der konische Winkel des kegelstumpf-förmigen Abschnittes 31 ist im allgemeinen der gleiche wie der konische Winkel der kegelstumpf-artigen äußeren Oberfläche 25 auf dem Kopf 24.
• Eine Öffnung 32 ist in dem Auslaß zu einem Zweck vorgesehen, der weiter unten beschrieben werden wird.
• Bei Benutzung ist das Ventil mit einem Reservoir verbunden, das eine sich unter Druck befindende Flüssigkeit enthält. Das Reservoir enthält auch unerwünschtes Gas.
• Wenn es nicht unter Druck steht, befindet sich das Ventil in einer Position, (gezeigt in Fig. 2) in der der Kolben 17 durch die Druckfeder 28 in eine oberstromige Richtung gedrängt wird, bis der Vorsprung 20 mit der Dichtung 21 in Eingriff steht, wobei der Kopf 24 des Kolbens 17 von der inneren Oberfläche der Auslaß-Kammer 16 räumlich getrennt angeordnet ist. Wenn anfänglich unter Druck gesetzt, hebt Gas von dem Reservoir 33 den Kolben 17 gegen die Spannkraft der Feder 28 und führt in die Einlaß-Kammer 14 und durch die Kapillare 23 in die Auslaß-Kammer 16, von wo aus es zu dem Auslaß 12 durchgeführt wird, der auf einem niedrigeren Druck als der Druck in dem Reservoir liegt. Der Abfall des Drucks entlang des Kolbens 17, der durch die Durchführung des Gases durch die Kapillare 23 verursacht wird, ist minimal, so daß die Vorsprünge 20 sehr nahe bei der Dichtung 19 verbleiben als Ergebnis der Kraft, die durch die Druckfeder 28 zur Verfügung gestellt wird. Zusätzlich reduziert der Abfall des Drucks in dem Gasfluß, der durch die Anwesenheit der Öffnung 33 verursacht wird, weiter den Verlust des Druckes entlang des Kolbens 17.
• Wenn das Gas aus dem Reservoir 33 entlüftet wurde betritt Flüssigkeit den Einlaß 11 und die Einlaß-Kammer 14 und beginnt durch die Kapillare 23 durchzutreten. Auf Grund seiner erhöhten Viskosität erzeugt dies einen merklichen Druckabfall entlang des Kolbens 17, der hoch genug ist, um die Vorspannkraft, die von der Druckfeder 28 kommt, zu überkommen. Der Kolben 17 bewegt sich somit zu der Position, die in Fig. 1 gezeigt ist, in der die kegelstumpf-artige Oberfläche 25 auf dem Kopf 24 in Eingriff mit dem kegelstumpf-artigen Abschnitt 31 der Auslaß-Kammer 16 steht. Dieses in Eingriff stehen und die Kompression der ringförmigen Dichtung 29 zwischen diesen Teilen, schließt den Auslaß 12 und verhindert so, daß Flüssigkeit von dem Ventil entlüftet wird.
• Die Flüssigkeit wird aber fortgesetzt die Auslaß-Kammer 16 betreten. Da die Querschnittsfläche der Oberfläche 39 des Kopfes 24 wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche des Kolbenkörpers 18, sieht der Druck der Flüssigkeit, der auf die Oberfläche 39 wirkt, eine zusätzliche Kraft vor, die den Kolben 17 in der unterstromigen Position, die in der Zeichnung gezeigt ist, zurückhält.
• Somit haben Fluktuationen des Druckes in der Flüssigkeit in dem Reservoir 33 einen kleinen oder gar keinen Einfluß auf das Schließen des Ausgangs 12. Auf diese Weise kann zwischenzeitlicher Druckverlust des Reservoirs 33 verringert oder gar verhindert werden.
• Es ist natürlich für jedermann klar ersichtlich, daß es mehrere Abwandlungen gibt, die in der Anordnung, die oben beschrieben wurde, gemacht werden können. Die Druckfeder 28 muß nicht so plaziert sein wie es gezeigt ist, sie könnte angeordnet sein um zwischen dem Gehäuse 10 und dem Kolben 17 an einem anderen Punkt zu wirken. Die Oberflächen, die den Auslaß 12 abschließen, müssen nicht kegelstumpf-förmig sein, sie könnten auch eine andere Form aufweisen. Es wird eben so für jedermann klar ersichtlich, daß der Anteil der Fläche des Kolbenkörpers 18 und des Kopfes 24 so angeordnet werden kann, daß die erwarteten Durchgangsdruck-Verringerungen angepaßt werden können. Der Abfall im Druck muß nicht durch eine Kapillare verursacht werden; er könnte eben so durch ein beliebiges geeignetes Mittel erzeugt werden, der eine äquivalente Wirkung aufweist.
• Es ist eben so für jedermann klar ersichtlich, daß der Kolbenkörper 18 und der Kolbenkopf 24 nicht zusammen ausgebildet sein müssen. Sie könnten ebenfalls einzeln ausgebildet sein wobei die Bewegung des einen auf den anderen übertragen wird. Die Fläche, auf die die Flüssigkeit wirkt, muß nicht in der Auslaß-Kammer 16 sein, sie könnte auch in der Einlaß-Kammer 14 sein.
• Auch wenn das Ventil, das hier mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben wurde, zum Entlüften von Gas aus einer Flüssigkeit geeignet ist, könnte es ebenso für die Entlüftung einer Flüssigkeit aus einem Gasbehälter mit einer Umkehr der Teile verwendet werden. In einem solchen Fall, wie in Fig. 3 gesehen werden kann, ist der Kolben 17 so angeordnet, daß er einen Durchgang 40 bereit stellt, der nicht eine Kapillare ist und der eine Öffnung 41 enthält. Der Auslaß 13 hat keine Öffnung aber umfaßt eine Kapillare 52. Sobald Flüssigkeit durch den Durchgang 14 hindurch geführt wird gibt es einen kleinen Druckabfall entlang des Kolbens 17 aber es gibt einen großen Druckabfall entlang der Kapillare 42. Wenn Gas durch die Durchführung 40 durchgeführt wird, wird der Abfall des Druckes durch die Öffnung 41 erhöht, so daß sich der Kolben 17 gegen die vorgespannte Feder bewegt um das Ventil zu schließen, wobei das Gas auf den Kopf 24 wirkt, um die verschließende Kraft zu erhöhen.

Claims (9)

1.Automatisches Entlüftungsventil zur Entlüftung eines Ventils einer ersten Komponente von einem Reservoir, das eine flüssige Komponente und eine Gaskomponente enthält, umfassend ein Gehäuse (10), das einen Einlaß (11) aufweist, der mit dem Reservoir verbunden ist und einen Auslaß (12), der mit dem Ventil verbunden ist, eine Kammer (13) die mit dem Einlaß (11) in Verbindung steht, eine Kammer (16) die mit dem Auslaß (12) in Verbindung steht, eine Bohrung (15), die die Kammern (13, 16) verbinden, einen Kolben (17), der in der Bohrung (15) aufgenommen ist, verrutschbar zwischen oberstromigen und unterstromigen Positionen ist und ein Ende in der Einlaß-Kammer (13) und ein Ende in der Auslaß-Kammer (16) aufweist, Vorspannmittel (28), die den Kolben zu der oberstromigen Position hin vorspannen, Mittel (23; 40, 41) in dem Kolben (17), das die Einlaß-Kammer (13) mit der Auslaß-Kammer (16) verbindet, um die entweichende Komponente zu dem Auslaß durchzuleiten ohne die Kraft des vorspannenden Mittels (28) zu überwinden und eine Kraft auf den Kolben (17) zu erzeugen, die den Kolben (17) zu der unterstromigen Position bewegt, wenn die andere Komponente dort hindurch durchgeleitet wird, um eine Verbindung zwischen den Kolben-Verbindungs-Mittel (23; 40, 41) und dem Auslaß (12) zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) einen im allgemeinen zylindrischen Körper (18) aufweist, der in der Bohrung (15) verrutschbar ist und einen ringförmigen Kopf (24), der mit dem Körper verbunden ist und sich in der Auslaß-Kammer (16) befindet, einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser des Kolbenkörpers und durch die andere Komponente betätigt wird, wenn die andere Komponente durch das Kolben-Verbindungs-Mittel (23; 40, 41) durchgeleitet wurde und wenn der Kolben (17) in der unterstromigen Position ist, um eine Kraft zu erzeugen, die den Kolben (17) in die unterstromige Position drängt.

2. Ventil nach Anspruch 1 und zur Entlüftung von Gas von einem Flüssigkeit-Reservoir, bei dem das Kolben-Verbindungs-Mittel eine Kapillare (23) umfaßt, die das Durchführen von Gas dort durch erlaubt, ohne den Kolben (17) von der unterstromigen Position zu bewegen und die eine Kraft auf den Kolben (17) erzeugt, wenn die Flüssigkeit dort hindurch durchgeführt wird, um den Kolben (17) zu der unterstromigen Position zu bewegen.

3. Ventil nach Anspruch 2, bei dem der Auslaß (12) eine Öffnung (32) umfaßt, die einen Druckabfall in einem Gasstrom dort hindurch erzeugt, um den Druckabfall entlang des Kolbens (17) zu reduzieren, wenn das Gas dort hindurch strömt.

4. Ventil nach Anspruch 1, bei dem der Auslaß (12) koaxial mit der gemeinsamen Achse des Kolbens (17) und der Bohrung (15) ist, wobei die Kammer (16) einen kegelstumpfartigen Abschnitt (32) umfaßt, der an den Auslaß angrenzt und dem Kopf, der einen kegelstumpfartigen äußeren Oberflächen-Abschnitt (25) umfaßt, der stromabwärts von der ringförmigen Oberfläche (39) beabstandet ist und der in der unterstromigen Position des Kolbens den kegelstumpfartigen Abschnitt (32) der Kammer (16) betätigt, um den Auslaß (12) zu schließen.

5. Ventil nach Anspruch 4, bei dem eine Dichtung (26) auf dem kegelstumpfartigen Abschnitt (25) des Kopfes vorgesehen ist zum abdichtenden Eingriff mit der kegelstumpfartigen Oberfläche (32) der Kammer in der unterstromigen Position des Kolbens (17).

6. Ventil nach Anspruch 1, bei dem der Auslaß (12) koaxial mit der gemeinsamen Achse des Kolbens (17) und der Bohrung (15) ist, wobei der Kopf (24) einen Einschnitt (27) umfaßt, der sich koaxial mit der gemeinsamen Achse des Kolbens und der Bohrung erstreckt, eine Feder (28), die zwischen dem Einschnitt (27) und dem Gehäuse (10) angeordnet ist, um das Vorspannmittel zu bilden.

7. Ventil nach Anspruch 2, bei dem sich die Kapillare (23) zwischen einem Punkt auf der äußeren Fläche des Kolbens (17) angrenzend an das oberstromige Ende des Kolbens (17) und einem Punkt auf der äußeren Fläche des Kolbens, der in der Kammer (16) ist, wenn der Kolben in der oberstromigen Position ist und der oberstromig von der sich radial erstreckende Fläche (39) ist, erstreckt.

8. Ventil nach Anspruch 1 und zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Gas-Reservoir, bei dem das Kolben-Verbindungs-Mittel einen Durchgang (40) umfaßt, der eine Öffnung (41) umfaßt, die den Durchgang von Flüssigkeit dort hindurch gestattet, ohne daß der Kolben (17) von der oberstromigen Position bewegt wird und die eine Kraft auf den Kolben (17) erzeugt, wenn das Gas dort hindurch passiert, um den Kolben (17) zu der stromabwärtigen Position zu bewegen.

9. Ventil nach Anspruch 8, bei dem der Auslaß (12) eine Kapilar (42) umfaßt, die einen Druckabfall im Fluß von Flüssigkeit dort hindurch erzeugt, um den Druckabfall entlang des Kolbens (17) zu reduzieren, wenn Flüssigkeit dort hindurch fließt.