DE69912382T2

DE69912382T2 - Ventilanordnung für schwingpumpe

Info

Publication number: DE69912382T2
Application number: DE1999612382
Authority: DE
Inventors: Calogero Di Benedetto
Original assignee: Ulka SpA
Current assignee: Ceme SpA Mailand/milano It
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: EP1003997B1; HK1031910A1; ITMI980419U1; US6382929B1; DE69912382D1; EP1003997A1; WO1999066269A1; CN100400946C; IT244069Y1; PT1003997E; TR200000409T1; TW382052B; CN1272913A; ES2207947T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil, das mehrere Funktionen erfüllen kann und auf Systeme anwendbar ist, die intensiven Druckveränderungen unterliegen, wie Kessel, die häufigen Abschaltungen mit Abkühlen unterworfen sind, und stellt eine Verbesserung der Vorrichtung zur Selbstansaugung von Vibrationspumpen unter Rückdruckbedingungen dar, die von dem Industry Utility Model 0 215 741, eingereicht am 03.03.1989 im Namen der Anmelderin der vorliegenden Erfindung, gedeckt ist.
Die oben angegebene Erfindung hat sich als sehr wirksam erwiesen für wiederansaugende Vibrationspumpen unter Überdruckbedingungen, aber sie kann ein neues Problem, das auftritt, wenn Vibrationspumpen zum Füllen von großen Kesseln, wie Mehrfach-Dampfgeneratoren für Dampfreiniger und Bügeleisen, verwendet werden, nicht zufriedenstellend lösen. Was tatsächlich eintritt ist, daß wenn diese Kessel nach dem Arbeitszyklus abkühlen können, der Druck in dem geschlossenen Raum oberhalb des Wasserspiegels, der den Dampf aufnehmen soll, von einem Ventil mit wesentlich (um einige Bar) höherem Druck als Atmosphärendruck zu einem Ventil mit einem niedrigeren Druck als Atmosphärendruck strömt, d. h. in diesem Raum ein negativer Druck (d. h. Vakuum) entsteht. Da die Geräte, die diese Kessel enthalten, im allgemeinen mit Ventilen versehen sind, die ein Austreten des Dampfes verhindern, außer wenn dies von dem Betreiber gewünscht ist, ist es nicht möglich, Ausgleichsluft aus der Umgebung anzusaugen. Folglich saugt, wenn ein Kessel im Zufuhrkreislauf mit einer selbstansaugenden Pumpvorrichtung versehen ist, wie es in dem oben erwähnten Utility Model beschrieben ist, der negative Druck im Inneren des Kessels Wasser aus dem hydraulischen Zufuhrkreislauf bis zu dem Punkt an, wo es den Kessel vollständig ausfüllt, was zu einer ernsthaften Fehlfunktion des Kessels bei der anschließenden Anwendung führt, da der Kessel, statt sofort trockenen Dampf zu erzeugen, zunächst Gemische aus Wasser und Dampf ausstößt, die schädlich oder gefährlich sein können.
Es ist daher erforderlich, ein Ventil anzuwenden, das so wirkt, daß es nicht nur Luft abläßt, um die Pumpe zum Wiederansaugen zu bringen, sondern es auch ermöglicht, daß nach und nach Luft in den Kessel zugeführt wird, wenn dieser abkühlt und ein negativer Druck entsteht.
Die vorliegende Erfindung ist für diesen Zweck vorgesehen und besteht aus einer Vorrichtung, die auf eine einen Kessel speisende Vibrationspumpe anwendbar ist und die mehrere Funktionen erfüllt, indem sie die Selbstansaugung der Pumpe durchführt, einen Unterdruck im Kessel, wenn dieser sich im abgekühlten Zustand befindet, ausgleicht und den Kessel vor Überdruck schützt, bestehend aus:
einem Rückflußverhinderer oder einer Rückschlagarmatur;
einem vor dem Rückflußverhinderer angeordneten Entlüftungsventil zur Ermöglichung der Selbstansaugfunktion der Pumpe, indem ein Luftstrom während des Ansaugens der Pumpe zugelassen, jedoch auch verhindert wird, daß nach dem Ansaugen und nachdem die Pumpe mit Wasser gefüllt ist, Wasser nach außen strömen kann;
einer Austrittsleitung, die das Entlüftungsventil mit dem Wasserbehälter verbindet;
die dadurch gekennzeichnet ist, daß
das Entlüftungsventil parallel mit einem nach dem Rückflußverhinderer angeordneten Sicherheitsventil verbunden ist, welches Wasser und/oder Dampf aus dem Kessel, wenn sich der Kessel in einem Überdruckzustand befindet, über die Austrittsleitung in den Wasserbehälter ableitet,
das Entlüftungsventil, das ebenfalls dazu dient, den Eintritt von Luft in den Kessel zu ermöglichen, aus einem Absperrkörper besteht, der mit einer einem nach außen führenden Hohlraum zugewandten konisch zulaufenden Spitze und einem nach innen gerichteten Hohlraum versehen ist, wobei der Absperrkörper konzentrisch in einem zylindrischen Hohlraum des besagten Ventils angeordnet ist und zwischen dem Absperrkörper und dem Hohlraum ein Freiraum vorhanden ist, durch den Luft aus dem Inneren des Ventils nach außen und umgekehrt strömen kann, wobei jedoch im wesentlichen das Einströmen von Wasser aufgrund des Ansaugens der Pumpe in den Hohlraum verhindert und der Absperrkörper mit der konisch zulaufenden Spitze gegen den Hohlraum gepreßt wird,
die Austrittsleitung oberhalb der Oberfläche der in einem Behälter befindlichen und als Reserve dienenden Wassermenge endet.
Vorzugsweise ist das Sicherheitsventil als zylindrischer Hohlraum ausgebildet, der zur Verbindung mit dem hinter dem Rückflußverhinderer befindlichen Bereich mit einer engen Öffnung versehen und durch ein Kugel, die mittels einer entsprechend dem Sicherheitsdruck eingestellten Feder gegen besagte Öffnung gepreßt wird, verschlossen.
Insbesondere ist der Hohlraum des Absperrkörpers zylindrisch ausgeformt und verläuft konzentrisch zum Absperrkörper, d. h. er weist eine Achse auf, deren Lage und Verlauf mit der Längsachse des Absperrkörpers übereinstimmen, und zumindest mit einer Ausnehmung versehen ist, über die der Hohlraum mit der Peripherie des Absperrkörpers verbunden wird.
Vorzugsweise ist der zylindrische Hohlraum mit zwei Ausnehmungen versehen. Insbesondere ist der zylindrische Hohlraum mit drei Ausnehmungen versehen.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden besonders in den Ansprüchen, die den entscheidenden Teil der Beschreibung darstellen, definiert.
Andere Merkmale und Vorteile davon gehen jedoch aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten aber nicht einschränkenden Ausführungsform davon hervor, unter Bezug auf die folgenden Zeichnungen, bei denen
1 einen seitlichen Querschnitt durch eine Ausführungsform nach der Erfindung zeigt,
2 eine perspektivische Ansicht eines Absperrkörpers, der in dem Ventil zur Entlüftung und zur Kompensation des negativen Drucks in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorhanden ist, zeigt,
3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der 2 zeigt und
4 ein Beispiel einer möglichen Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für einen großen Kessel zur Dampferzeugung im Haushalt zeigt.
Aus den 1 bis 3 ist zu ersehen, daß eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 aus einem zentralen Körper 12 besteht, der darin ausgebildet zwei zylindrische Hohlräume 14 und 16 umfaßt, die konzentrisch sind aber unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der zylindrische Hohlraum 14, der einen geringeren Durchmesser aufweist, ist direkt mit der Austrittsöffnung einer Pumpe (beispielhaft in 4 gezeigt) verbunden, während der Hohlraum 16, der einen größeren Durchmesser aufweist, mit einer Austrittsleitung verbunden ist, die z. B. in einen Kessel führt, wie in 4 gezeigt. Die beiden zylindrischen Hohlräume 14 und 16 sind über einen Rückflußverhinderer 18 miteinander verbunden. Der Rückflußverhinderer 18 besteht aus einem pilzförmigen Absperrkörper 20, dessen halbkugelförmiger Bodenteil auf einem Sitz in dem oberen Ende des zylindrischen Hohlraums 14 mit dem geringeren Durchmesser ruht. Im Inneren des Bodenteils des zylindrischen Hohlraums 16 mit dem größeren Durchmesser ist ein Rückflußverhinderer 22 angeordnet, gegen den von unten eine Feder 24 des Ventils 18 drückt, wobei die Feder den pilzförmigen Absperrkörper 20 gegen seinen Sitz preßt. Der zylindrische Hohlraum 14, der einen kleineren Durchmesser aufweist, steht mit einem Ventil 26 in Verbindung, das quer dazu angeordnet ist und aus zwei zylindrischen Hohlräumen 28 und 30 mit unterschiedlichen Durchmessern besteht, die in Reihe miteinander verbunden sind und wobei der größere 28 von ihnen einen Absperrkörper 32 umfaßt, der darin gleitet, und gegenüber eine Feder 34, die auf dem Boden des größeren Hohlraums 28 aufsitzt. Der Absperrkörper 32 endet am äußeren Ende in einer konisch zulaufenden Spitze 36 und an dem inneren Ende in einem Hohlraum 38, der extern über drei Ausnehmungen 40a, 40b und 40c verbunden ist. Der zylindrische Hohlraum 16 mit dem größeren Durchmesser steht mit einem seitlichen zylindrischen Hohlraum 42 in Verbindung, bestehend aus zwei zylindrischen Hohlräumen 44 und 46, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen die in Reihe miteinander verbunden sind und wobei der größere 44 von ihnen ein Sicherheitsventil 48 enthält, das durch ein Kugel 50 gebildet wird, die durch eine Feder 52 gegen eine Öffnung 54 gepreßt wird, die mit dem Hohlraum 16 in Verbindung steht. Der kleinere zylindrische Hohlraum 46 dient als Austritt für das Sicherheitsventil 48. Die beiden zylindrischen Hohlräume 30 und 46 sind zu einem einzigen Verbindungsstück 56 geformt, das mit einer Leitung verbunden wird, die in 4 gezeigt ist.
Betrachtet man nun die 4, die ein System 60 zeigt, umfassend einen großen Kessel 62, der durch eine Vibrationspumpe 64 mit Wasser versorgt wird, an deren Auslaßöffnung sich die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 befindet. Der Kessel 62 ist vom üblichen Typ, mit einer Widerstandsheizung 66 versehen, die mit Hilfe eines der üblichen Thermostaten mit einer elektrischen Stromzufuhr vom Netz 68 verbunden ist, die es ermöglichen, die Temperatur des Wassers im Inneren des Kessels 62 auf einem stabilen Wert zu halten. Die Pumpe 64 ist ebenfalls mit der gleichen elektrischen Stromzufuhr vom Netz 68 mit Hilfe eines Druckschalters oder Indikators für das Füssigkeitsniveau verbunden, die ebenfalls üblich sind. Die Pumpe 64 saugt über eine Leitung 70 Wasser aus einem Behälter 72, der einen Wasservorrat für den Kessel 62 enthält, und führt es mit Hilfe einer Zufuhrleitung 74 in den Kessel 62. Eine Leitung 76 zweigt ebenfalls von der Vorrichtung 10 ab und greift über eine Abdeckung 78 in das Verbindungsstück 56 ein, das in 1 zu sehen ist, und nimmt die austretenden Mengen aus den Hohlräumen 30 und 46 auf.
Die Arbeitsweise nach der Erfindung ist an Hand aller Figuren leicht verständlich.
Wenn die Pumpe 64 nicht angesaugt ist, führt eine Aktivierung davon zu einem Ausstoßen der Luft daraus mit einem Druck, der ausreicht, die Kraft der Feder 34 teilweise zu überwinden, so daß der Absperrkörper 32 von dem Boden des Hohlraums 28 weggeschoben wird, wodurch es möglich wird, daß die Luft aus dem Hohlraum 30 in die Leitung 76 austritt, deren Austrittsöffnung sich innerhalb des Behälters 72 über der Oberfläche des darin enthaltenen Wassers befindet. Sobald die Pumpe angesaugt wird, erreicht das Wasser den zylindrischen Hohlraum 14 und gelangt dann in den Hohlraum 28, wo es, aufgrund seiner Viskosität, den Absperrkörper 32 mitzieht, was dazu führt, daß die Kraft der Feder 34 überwunden wird bis ihre konische Spitze 36 die durchgehende Öffnung des Hohlraums 30 verschließt, wodurch der Druck des Wassers bis zu dem Punkt ansteigen kann, an dem er die Kraft des Absperrkörpers 20 des Rückflußverhinderers 18 zu überwinden beginnt, insbesondere aufgrund des Druckes im Inneren des Kessels, sowie der Feder 24, was dazu führt, daß Wasser in den Kessel 62 gelangt. Diese Wirkung ist genau die gleiche wie diejenige nach der Erfindung nach dem Stand der Technik, wie sie in dem oben angegebenen Utility Model 0 215 741 angeben ist. Wenn der Kessel auf den Punkt abkühlt, wo in dem oberen Bereich 82 ein negativer Druck entsteht, führt dieser negative Druck leicht dazu, daß Wasser aus dem Behälter 72 gesaugt wird, wobei das Wasser auf einem Niveau 80 zum Stehen kommt, das durch die Möglichkeit des Lufteintritts aus der Leitung 76 gesteuert wird, die um den Absperrkörper 32 herum fließt, begünstigt durch das Vorhandensein des Hohlraums 38 und der Ausnehmungen 40a–40c. Die Luft tritt weiter in den Kessel 62 ein, wie durch die Blasen 84 gezeigt, sammelt sich in der Zone 82 an, bis der negative Druck vollständig kompensiert ist. Zu diesem Zeitpunkt steht der Druck im Inneren des Kessels 62 vollständig im Gleichgewicht mit dem Atmosphärendruck.
Der Bedarf an Wasser im Inneren des Kessels 62 wird durch die Pumpe 64 zugeführt, die das Entlüftungs- und Ausgleichventil 26 verschließt, was eine Öffnung des Rückflußverhinderers 18 und den Strom von Wasser in den Kessel 62 ermöglicht.
Die Erfindung stützt sich auf die Anwendung des Sicherheitsventils 48, das nahe dem Entlüftungsventil 26 angeordnet und mit dem Behälter 72 über die Austragleitung 76 verbunden ist, aus zwei Gründen:
zunächst aus einem mit den Kosten und den Raumerfordernissen zusammenhängenden Grund, da sie ermöglicht, daß das Sicherheitsventil 48 in die gleiche Vorrichtung 10 eingebaut wird, ohne daß ein Sicherheitsventil an einer anderen Stelle eingebaut werden muß, was extra Arbeit und Raumbedarf erfordern würde;
zweitens, weil aller Dampf, der aufgrund der Wirkung des Sicherheitsventils abgegeben wird, in der Wassermasse in dem Behälter 72 abkühlt, was zu einer Verringerung seiner Temperatur und der damit verbundenen Gefahren führt.
Das oben Gesagte stellt nur eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar und es können äquivalente Lösungen und Variationen beim Lesen der Beschreibung für den Fachmann offensichtlich werden, die ebenfalls unter den Rahmen der folgenden Ansprüche fallen.
Z. B. kann die Anzahl der Ausnehmungen 40a–c, um den Hohlraum 38 herum kleiner oder größer sein als in den 2 und 3 gezeigt. Das Sicherheitsventil 42 könnte eine Austrittsleitung neben der Leitung 76 umfassen, die ebenfalls das Entlüftungs- und Ausgleichventil 26 bedient. Ferner kann offensichtlich das Sicherheitsventil 42 statt einer Kugel 50, die in dem Hohlraum 44 sitzt, auch ein anderes bekanntes Verschlußelement als eine Kugel umfassen, die in dem entsprechenden Hohlraum sitzt. Schließlich ist es möglich, anstelle des Wasserbehälters 72 eine Verbindung zu einer Wasserzufuhr anzuwenden, wobei in diesem Falle die Pumpe 64 auch weggelassen werden könnte wobei die Leitung 76 in eine einfache Entlüftungskammer führen könnte, die mit der äußeren Atmosphäre verbunden ist.

Claims

Vorrichtung, die sich auf eine einen Kessel (62) speisende Vibrationspumpe (64) bezieht und die mehrere Funktionen erfüllt, indem sie die Selbstansaugung der Pumpe (64) durchführt, einen Unterdruck im Kessel (62), wenn dieser sich im abgekühlten Zustand befindet, ausgleicht und den Kessel (62) gegen Überdruck schützt, bestehend aus: – einem Rückflußverhinderer oder einer Rückschlagarmatur (18); – einem vor dem Rückflußverhinderer (18) angeordneten Entlüftungsventil (26) zur Ermöglichung der Selbtsansaugfunktion der Pumpe (64), indem ein Luftstrom während des Ansaugens der Pumpe (64) zugelassen, jedoch auch verhindert wird, daß nach dem Ansaugen, und nachdem die Pumpe (64) mit Wasser gefüllt ist, Wasser nach außen strömen kann; – einer Austrittsleitung (76), die das Entlüftungsventil (26) mit dem Wasserbehälter (72) verbindet; dadurch gekennzeichnet, daß: a) das Entlüftungsventil (26) parallel mit einem nach dem Rückflußverhinderer (18) angeordneten Sicherheitsventil (48) verbunden ist, welches Wasser und/oder Dampf aus dem Kessel (62), wenn sich der Kessel (62) in einem Überdruckzustand befindet, über die Austrittsleitung (76) in den Wasserbehälter (72) ableitet, b) das Entlüftungsventil (26), das ebenfalls dazu dient, den Eintritt von Luft in den Kessel (62) zu ermöglichen, aus einem Absperrkörper (32) besteht, der mit einer einem nach außen führenden Hohlraum (30) zugewandten konisch zulaufenden Spitze und einem nach innen gerichteten Hohlraum (38) versehen ist, wobei der Absperrkörper (32) konzentrisch in einem zylindrischen Hohlraum (28) des besagten Ventils (26) angeordnet ist und zwischen dem Absperrkörper (32) und dem Hohlraum (28) ein Freiraum vorhanden ist, durch den Luft aus dem Inneren des Ventils (26) nach außen und umgekehrt strömen kann, wobei jedoch in erster Linie das Einströmen von Wasser aufgrund des Füllens der Pumpe (64) in den Hohlraum (28) verhindert und der Absperrkörper (32) mit der konisch zulaufenden Spitze gegen den Hohlraum (30) gepreßt wird, c) die Austrittsleitung (76) oberhalb der Oberfläche der in einem Behälter (72) befindlichen und als Reserve dienenden Wassermenge endet.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (48) als zylindrischer Hohlraum (42) ausgebildet ist, der zur Verbindung mit dem hinter dem Rückflußverhinderer (18) befindlichen Bereich mit einer engen Öffnung (54) versehen und durch eine Kugel (50), die mittels einer entsprechend dem Sicherheitsdruck eingestellten Feder (52) gegen besagte Öffnung (54) gepreßt wird, verschlossen ist.
Die Vorrichtung gemäß der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (38) des Absperrkörpers (32) zylindrisch ausgeformt und konzentrisch zum Absperrkörper (32) verläuft, d. h., eine Achse aufweist, deren Lage und Verlauf mit der Längsachse des Absperrkörpers (32) übereinstimmt, und zumindest mit einer Ausnehmung (40a) versehen ist, über die der Hohlraum (38) mit der Peripherie des Absperrkörpers (32) verbunden wird.
Die Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Hohlraum (38) mit zwei Ausnehmungen (40a, 40b) versehen ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Hohlraum (38) mit drei Ausnehmungen (40a, 40b, 40c) versehen ist.