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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vakuumventil zur
Verwendung in einem Abwassersammelsystem.
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Abwassersammelsysteme enthalten ein
Vakuumabwassersammelsystem, in dem von einem Haus ausgegebenes Abwasser unter
Vakuum durch ein Rohr zu einer Vakuumstation gesaugt und dann zu
einer Abwasserbehandlungsanlage ausgegeben wird.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Vakuumabwassersammelsystems.
Allgemein fließt von einem Haus abgegebenes Abwasser durch
ein Einlaßrohr 100 abwärts. Das Abwasser wird vorübergehend
in einer Vakuumventileinheit 102 aufgenommen. Eine
Vakuumstation 104 enthält einen Vakuumerzeuger 106 zum Erzeugen eines
Vakuums. Das Abwasser in der Vakuumventileinheit 102 wird
somit durch ein Rohr 108 zu der Vakuumstation 104 gesaugt.
Das Abwasser wird dann von einer Pumpe zu einer
Abwasserbehandlungsanlage ausgegeben.
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Die Vakuumventileinheit 102 umfaßt einen Abwassertank 110,
ein Vakuumventil 112 und eine Steuereinrichtung 114. Wenn die
Steuereinrichtung 114 erfaßt, daß das Abwasser in dem
Abwassertank 110 auf einen gegebenen Pegel angestiegen ist, wird
das Vakuumventil 112 gesffnet, damit das Abwasser zu dem Rohr
108 gesaugt werden kann.
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Figuren 3A und 3B zeigen diesen herkömmlichen Typ des
Vakuumventils. Zu Fig. 3A. Ein Vakuumventil 115 enthält ein
Einlaßrohr 116, ein Auslaßrohr 118, ein Ventilelement 120, einen
Ventilsitz 122, auf dem das Ventilelement 120 aufsitzt, und
einen Ventilantrieb 123. Ein subatmosphärischer Druck wird
von der Vakuumstation 104 zu dem Auslaßrohr 118 übertragen.
Eine flexible Membrane ist in dem Ventilantrieb 123
angebracht, um
eine Druckkammer zu begrenzen. Das Ventilelement
120 hat eine mit der Membrane verbundene Ventilstange 124.
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Wenn in dem Vakuumventil 115 Abwasser in dem Abwassertank 110
einen gegebenen Pegel erreicht, wird die Steuereinrichtung
114 betätigt, um von dem Auslaßrohr 118 durch einen
Einlaßdurchgang 126 zu der Druckkammer in dem Ventilantrieb 123
einen subatmosphärischen Druck auszugeben. Dies hat zur
Folge, daß der subatmosphärische Druck von dem Auslaßrohr 118
und von der Druckkammer in entgegengesetzte Richtungen auf
das Ventilelement 120 einwirkt. Wenn jedoch die Fläche der
Membrane größer ist als die des Ventilelements 120, wird das
Ventilelement 120 von dem Ventilsitz 122 getrennt, so daß
sich eine Verbindung zwischen dem Einlaßrohr 116 und dem
Auslaßrohr 118 ergibt. Das Abwasser wird dann zu der
Vakuumstation 104 gesaugt. Wenn das Abwasser in dem Abwassertank 110
auf einen gegebenen Pegel gesunken ist, wird Atmosphärendruck
zu der Druckkammer eingeführt, um das Ventilelement 120 zu
schließen.
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In dem Vakuumventil 115 ist das Ventilelement 120 zur
Rohrleitung, die aus dem Einlaßrohr 116 und dem Auslaßrohr 118
zusammengesetzt ist, schräg angeordnet. Hierbei steht ein
Teil des Rohrs nach innen vor, zur Bildung des Ventilsitzes
122. Das Rohr ist somit an dem Ventilsitz 122 gedrosselt.
Dies hemmt den Abwasserfluß.
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Fig. 3B zeigt ein anderes Vakuumventil 128. Während an der
Innenfläche eines Endes des Einlaßrohrs 116 ein Ventilsitz
gebildet ist, ist ein Teil 130 des Auslaßrohrs 118 nach unten
hin vergrößert, um jede Drosselung des Rohrs zu verhindern.
In dem Vakuumventil 128 fließt jedoch das Abwasser an diesem
vergrößerten Abschnitt 130 entlang, wobei sich der
Strömungswiderstand erhöht und die Neigung besteht, daß es in dem
vergrößerten Abschnitt 130 verbleibt. Das Abwasser in dem
vergrößerten Abschnitt 130 kann vereisen, insbesondere im Winter
oder in kalten Gebieten. Dies ergibt einen Anstieg des
Abwasservolumens
und verursacht einen unvollständigen Verschluß
des Ventilelements 120 oder ein Verstopfen des Rohrs, wenn
große Materialien durch einen engen Fließweg fließen. Erde
und andere Fremdstoffe können sich ebenfalls in dem
vergrößerten Abschnitt 130 fangen. Wenn dies passiert, reduziert
sich der Querschnitt, in dem das Abwasser fließt. Auch kann
das Ventilelement 120 aufgrund von Erde und anderen
Substanzen nicht vollständig verschließen oder kann sogar beschädigt
werden.
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Ein Vakuumventil der in Fig. 38 gezeigten Bauart ist in der
US-A-4,171,853 offenbart.
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Diese Probleme lassen sich natürlich lösen, indem man den
Durchmesser des Ventilelements 120 vergrößert. In diesem Fall
ist es jedoch erforderlich, die Fläche der Membrane zu
vergrößern, an die Druck angelegt wird. Dies ergibt eine
Vergrößerung der Abmessung des Vakuumventils.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehenden
Probleme zu lösen und ein Vakuumventil anzugeben, das einen
glattgängigen Abwasserfluß und ein leichtgängiges Öffnen und
Schließen eines Ventilelements erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird ein Vakuumventil angegeben, welches
umfaßt: Einlaß- und Auslaßrohre, die zur Bildung einer
Rohrleitung verbunden sind, durch das Abwasser fließt, ein
Ventilelement, das zu der Rohrleitung schräg angeordnet ist und
eine wahlweise Verbindung zwischen den Einlaß- und
Auslaßrohren ergibt, und eine flexible oder bewegliche Trennwand, die
zur Bildung einer Druckkammer angebracht und mit dem
Ventilelement verbunden ist, wobei das Ventilelement in Antwort auf
Druckdifferenz zwischen der Druckkammer und dem Inneren des
Auslaßrohrs schräg bewegt wird, wobei das Auslaßrohr eine
Achse aufweist, die relativ zu der entsprechenden Achse des
Einlaßrohrs in Richtung von dem Ventilelement weg versetzt
ist.
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Die sich bei dem herkömmlichen Vakuumventil ergebenden
Probleme resultieren aus der Tatsache, daß die Achse des
Einlaßrohrs mit der Achse des Auslaßrohrs fluchtet. Erfindungsgemäß
ist die Achse des Auslaßrohrs von der des Einlaßrohrs
versetzt. Diese Anordnung verhindert eine örtliche Drosselung
der Rohrleitung, die sich bei Bildung des Ventilsitzes
ergeben könnte, und beseitigt den Bedarf nach dem vergrößerten
Abschnitt. Dies erlaubt einen glattgängigen Fluß einer
wesentlichen Menge von Abwasser und verhindert die Probleme
aufgrund von Wasser und Fremdstoffen, die in dem vergrößerten
Abschnitt enthalten sind, wie bei dem herkömmlichen
Vakuumventil.
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Ferner erlaubt die vorliegende Erfindung einen vollständigen
Verschluß des Ventilelements und beseitigt Beschädigung des
Ventilelements durch Fremdstoffe zwischen dem Ventilelement
und dem Ventilsitz.
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Eine Ausführung der Erfindung wird nun beispielshalber und
unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
worin:
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Fig. 1 ist eine Vertikalschnittansicht eines Vakuumventils
gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 zeigt ein Vakuumabwassersammelsystem; und
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Fig. 3A und 3B zeigen herkömmliche Vakuumventile.
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In Fig. 1 sind Einlaß- und Auslaßrohre mit 10 und 12
bezeichnet und haben gleiche Durchmesser. Ein Ventilelement ist mit
14 bezeichnet und ergibt eine wahlweise Verbindung zwischen
dem Einlaßrohr 10 und dem Auslaßrohr 12. Das Einlaßrohr 10
und das Auslaßrohr 12 sind durch eine Verbindung 11
verbunden. Das Einlaßrohr 10 und das Auslaßrohr 12 bilden zusammen
eine Rohrleitung. Das Ventilelement 14 erstreckt sich von der
Rohrleitung nach oben und ist mit einem Winkel von angenähert
45ºC
geneigt.
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Ein Ventilantrieb ist mit 16 bezeichnet und enthält in einem
Gehäuse eine Membrane 18 als flexible Trennwand. Die Membrane
18 ist zur Bildung einer Druckkammer 20 angebracht. Das
Ventilelement 14 weist eine Ventilstange 22 auf, die mit der
Membrane 18 verbunden ist. Die Membrane 18 wird zur Hin- und
Herbewegung des Ventilelements 14 verschoben. Ein starrer
Topf 23 ist an der Membrane 18 befestigt. Eine Feder 24
drängt den Topf 23 in Richtung nach unten. Die Druckkammer 20
enthält einen Einlaßdurchgang 26. Subatmosphärischer Druck
fließt von einem Durchgang 29 des Auslaßrohrs 12 durch einen
Druckschlauch 32 und eine Steuereinrichtung 34 und durch den
Einlaßdurchgang 26 in die Druckkammer 20.
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Die Achse des Auslaßrohrs 12 ist unter der des Einlaßrohrs 10
angeordnet und von dieser um eine Distanz L versetzt (die
Distanz L liegt bevorzugt in dem Bereich zwischen 15 und
200 mm und besonders bevorzugt zwischen 15 und 50 mm). Ein
Ende des Auslaßrohrs 12 ist ein wenig gekrümmt, zur Bildung
eines gekrümmten Abschnitts 28, der mit dem Einlaßrohr 10
verbunden ist.
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In dem Vakuumventil dieser Ausführung sitzt das Ventilelement
14 auf einem Ende des Einlaßrohrs 10 auf. Das heißt, die
Innenfläche dieses Endes des Einlaßrohrs 10 dient als
Ventilsitz 30. Wenn das Ventilelement 14 auf dem Ventilsitz 30
aufsitzt, ergibt sich keine Verbindung zwischen dem Einlaßrohr
10 und dem Auslaßrohr 12. Somit wirkt keine Saugkraft auf das
Abwasser in dem Einlaßrohr 10. Steigt das Abwasser in dem
Abwassertank auf einen gegebenen Pegel, geht die
Steuereinrichtung in Betrieb, um einen subatmosphärischen Druck an der
Druckkammer 20 anzulegen, und zwar durch den Durchgang 29 des
Auslaßrohrs 12, den Schlauch 32, die Steuereinrichtung 34 und
den Einlaßdurchgang 26. Infolgedessen wirken der
subatmosphärische Druck in dem Auslaßrohr 12 und der in der Druckkammer
20 in entgegengesetzte Richtungen auf das Ventilelement 14.
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Die Fläche der Membrane 18, auf die der Druck wirkt, ist
größer als die des Ventilelements 14. Daher wird die Membrane 18
in Antwort auf Druckdifferenz nach oben verlagert, wenn der
subatmosphärische Druck in die Druckkammer 20 eingeführt
wird. Das Ventilelement 14 wird dann nach oben bewegt und
trennt sich von dem Ventilsitz 30 zur Bildung einer
Verbindung zwischen dem Einlaßrohr 10 und dem Auslaßrohr 12. Das
Abwasser in dem Abwassertank wird unter Vakuum angesaugt und
fließt zu dem Auslaßrohr 12.
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Das Abwasser in dem Abwassertank sinkt, wenn das Abwasser von
dem Einlaßrohr 10 zu dem Auslaßrohr 12 fließt. Wenn das
Abwasser auf einen gegebenen Pegel gesunken ist, dann geht die
Steuereinrichtung 34 in Betrieb, um das Einführen des
subatmosphärischen Drucks in die Druckkammer 20 zu unterbrechen
und stattdessen die Zufuhr von Atmosphärendruck zu
ermöglichen. Das Ventilelement 14 wird dann durch die Feder 24 unter
Druck gesetzt, so daß es auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt.
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In dem Vakuumventil dieser Ausführung ist die Achse des
Auslaßrohrs 12 versetzt, so daß die Innenfläche eines Endes des
Einlaßrohrs 10 als Ventilsitz dienen kann. Diese Anordnung
verhindert ferner die Bildung einer lokalen Ausnehmung in der
Rohrleitung, wie sie zuvor erwähnt ist. Das Vakuumventil
ermöglicht somit, daß Abwasser glattgängig durch die
Rohrleitung fließt, verhindert, daß Abwasser oder Fremdstoffe in der
Ausnehmung verbleiben und beseitigt alle sich daraus
ergebenden Probleme.
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Obwohl eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung
beschrieben wurde, so dient sie nur zur Illustration. In der
vorstehenden Ausführung verläuft das Vakuumventil in
vertikaler Richtung. Alternativ kann das Vakuumventil in
horizontaler Richtung verlaufen.