CH648394A5 - Ventil zur verhinderung eines unterdruckes in einer rohrleitung. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zum Anschluss an eine Rohrleitung, in der die Entstehung eines Unterdruckes dadurch weitgehend verhindert werden soll, dass Umgebungsluft durch das Ventil in die Rohrleitung gelangt, wobei das Ventil eine ringförmige, verstellbare Ventilplatte aus federndem Material aufweist, auf deren einen Seite im Betrieb ein Betriebsdruck wirkt, der in einer zylindrischen Ventilkammer entsteht, die über die Öffnung in der Mitte der Ventilplatte mit der Rohrleitung in Verbindung steht, und auf deren anderen Seite Atmosphärendruck wirkt, um einer aus dem Betriebsdruck resultierenden Kraft entgegenzuwirken, die die Ventilplatte gegen einen Ventilsitz verstellt, wobei diese andere Seite der Ventilplatte beim Anliegen am Ventilsitz eine Einlassöffnung für Umgebungsluft verschliesst. Das Ventil ist hauptsächlich dafür bestimmt, selbsttätig geöffnet zu werden, um Luft in ein Abwas-ser-System eintreten zu lassen, um darin das Entstehen eines Unterdruckes zu vermeiden und bei nicht vorhandenem Unterdruck vollständig geschlossen zu sein.

Bei Abwasserleitungen strömt das Wasser durch nicht vollständig mit Wasser gefüllte Leitungen und führt dabei Luft mit sich, weshalb Abwassersysteme mit Lufteinlässen versehen sein müssen, um zufriedenstellend funktionieren zu können. Ohne einen Lufteinlass würde im Abwassersystem ein Unterdruck erzeugt, der so gross werden kann, dass das Wasserschloss bzw. die Dichtungen undicht werden können und die von dem im Abwasser mitgeführten Abfall freigegebenen Gase in die Umgebung entweichen können. Bei bisher üblichen Abwassersystemen ist der Lufteinlass in einer Belüftungsleitung angeordnet, die über das Dach des Hauses hinausgeführt ist, in dem das Abwassersystem installiert ist. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass im Winter durch die Belüftungsleitung strömender Wasserdampf kondensiert und der Auslass der Belüftungsleitung zeitweise durch Eis verschlossen wird und in die Belüftungsleitung keine Luft gelangen kann. Dies kann zwar dadurch verhindert werden, dass die Belüftungsleitung innerhalb des Gebäudes durch ein automatisches Ventil begrenzt wird, was jedoch ein zuverlässig arbeitendes Ventil voraussetzt. Endet die Belüftungsleitung innerhalb des Gebäudes, so müssen hohe Kosten aufgewendet werden, um zwar einerseits die Installation der Rohrleitung und die damit verbundenen Arbeiten vereinfachen zu können, andererseits jedoch auch die Gefahr von Undichtigkeiten im Dachbereich zu vermeiden.

Normalerweise soll das Belüftungsventil geschlossen sein und nur dann öffnen, wenn der Unterdruck im Abwassersystem einen bestimmten Wert unterschreitet, beispielsweise 5 mm Dampfdruck. Das Ventil muss ein grosses Schluckvermögen haben, selbst bei geringem Unterdruck, um auch für Abwassersysteme geeignet zu sein, bei denen Wasserschlösser oder Dichtungen mit einem Schliessweg von 50 mm geschützt werden sollen. Die beim Spülen im Abwassersystem geförderte Luftmenge kann das dreissigfache der dabei verwendeten Wassermenge betragen und angesichts einer Druckdifferenz von nicht mehr als 50 mm Dampfdruck ist es verständlich, dass das Belüftungsventil den Strömungsquerschnitt nicht einengen darf.

Ein ähnliches Problem tritt bei Wasserleitungssystemen auf, bei denen ein verringerter Druck in der Hauptleitung zur Rückführung von Schmutzwasser in die Hauptleitung führen kann, beispielsweise bei Toiletten oder Wasch- bzw. Geschirrspülmaschinen. Um ein solches Rückströmen von Schmutzwasser zu vermeiden, sind sogenannte Unterdruckventile im Gebrauch, die üblicherweise zum Zusammenwirken mit der Toilette bzw. Spül- oder Waschmaschine bestimmt und diesen zugeordnet sind.

Ein bekanntes Belüftungsventil der beschriebenen Art ist in der schwedischen Patentschrift 325237 beschrieben. Bei diesem bekannten Ventil weist das verstellbare Ventilglied eine flexible, ringförmige Scheibe auf, die mit ihrem äusseren Rand dichtend an einer Deckplatte des Ventiles anliegt und deren innerer Rand normalerweise an der oberen Kante eines Belüftungsmundstük-kes anliegt, die vorzugsweise als Schneide ausgebildet ist. Die Scheibe wird normalerweise an dem Belüftungsmundstück mit einem Gewicht in Anlage gehalten. Für ein ordnungsgemässes Arbeiten des Ventiles ist wesentlich, dass die Ventilscheibe gut zentriert und eingestellt ist, was jedoch bei der bekannten Lösung Schwierigkeiten bereitet, unter anderem vor allem deswegen, weil die Ventilscheibe nach dem Zusammen- und Einbau des Ventiles nicht mehr zugänglich ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösung ist der geringe freie Querschnitt zwischen der Scheibe und dem Belüftungsmundstück, auch wenn das Ventil in radialer Richtung relativ gross bemessen ist.

Andere bekannte Belüftungsventile sind mit einer federbelasteten Ventilplatte oder -klappe versehen, die schwenkbar angelenkt ist und in ihrer Ausgangsstellung am Ventilsitz in Anlage gehalten ist. Um ein dichtendes Widerlager zu haben, ist die Ventilplatte mit einer elastischen Dichtung versehen. Dabei lässt es sich jedoch nicht vermeiden, dass im Laufe der Zeit die Ventilplatte verschlissen wird oder sich schräg stellt, so dass die notwendigerweise geringe Kraft der auf die Ventilplatte wirkenden Feder nicht mehr in der Lage ist, die Dichtung der Ventilplatte zuverlässig dichtend an dem Ventilsitz anzulegen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile der bekannten Ventile, wurde bereits ein weiteres Ventil vorgeschlagen, bei dem einziges bewegtes Teil eine ringförmige Platte in einem im wesentlichen ringzylindrischen Gehäuse mit kreisförmigem Einlass ist. Das Spiel in radialer Richtung der Ventilplatte muss dabei sehr klein sein, wenn sich die Ventilplatte in ihrer Schliessstellung befindet. Ist das radiale Spiel nicht sehr klein bemessen, so kann die Ventilplatte den Einlass nicht verschliessen, falls die Ventilplatte mit einem Teil ihres äusseren Umfanges an der Innenwand des Ventilgehäuses anstossen sollte. Darüberhinaus muss der Durchmesser dieser Innenwand des Ventilgehäuses vom Ventil2

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sitz aus nach oben abnehmen, so dass bei einer Schrägstellung der Ventilplatte diese nicht in dieser Schrägstellung verharren und sich an der Innenwand des Ventilgehäuses anlehnen kann. Das hat zur Folge, dass bei einer Schrägstellung der Ventilplatte sich diese am niedrigsten Punkt ihrer Aussenkante an der nach innen geneigten Wand des Ventilgehäuses verklemmen kann, so dass das Ventil in seiner Öffnungsstellung blockiert wird. Ein weiteres Risiko, dass die Ventilplatte in der Öffnungsstellung festgeklemmt wird, ergibt sich daraus, dass zur Erlangung eines relativ grossen Öffnungshubes für die Ventilplatte der Durchmesser der Innenwand des Ventilgehäuses in dessen Deckelbereich etwa gleich dem Aussendurchmesser der Ventilplatte ist, was insbesondere deshalb die Gefahr des Klemmens der Ventilplatte mit sich bringt, weil die ringförmige Ventilplatte unrund werden kann, was das Klemmen bzw. Festsitzen der Ventilplatte erleichtern kann. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn das Ventil vor seinem Einbau längere Zeit gelagert wurde und dabei unverändert auf einer Seite lag, wodurch der elastische Dichtungsring dauerhaft verformt wird, d. h. dauerhaft eine unrunde Form erhält.

Hauptsächliche Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Ventiles gemäss dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1, das in seinem Aufbau einfacher als die bisher bekannten Ventile dieser Art ist, das aber trotzdem zuverlässiger und betriebssicherer als diese ist und das nicht der Gefahr der geschilderten Fehlfunktion ausgesetzt ist, wenn das verstellbare Ventilglied oder der Ventilsitz geringfügig beschädigt oder verdreht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruches gelöst.

Infolge der axial sich erstreckenden Führung ist die Druckplatte daran gehindert, sich an der Innenwand des Ventilgehäuses zu verhaken, was ohne weiteres geschehen kann, wenn die Druckplatte wie bei den bekannten Lösungen nicht mit einer erfindungsgemässen Führung versehen ist und sich bei der Bewegung relativ zum Ventilsitz auch nur geringfügig schief stellt.

Liegt das erfindungsgemäss ausgestaltete Ventil beim Lagern längere Zeit auf einer Seite, so wird trotzdem die elastische Ventilplatte nicht deformiert und unrund. Sie behält vielmehr ihre flache und runde Kontur, weil sie von der Druckplatte daran gehindert wird, sich auf einer Seite mehr als insbesondere an der gegenüberliegenden Seite am Ventilgehäuse abzustützen. Die Führung der Druckplatte hält Druckplatte und Ventilplatte absolut parallel und achsgleich zum Ventilsitz.

Ein besonderer Vorteil einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils ist insbesondere noch dadurch gegeben, dass die Ventilplatte sehr leicht ausgebildet werden kann. Folgt auf einen kurz andauernden Unterdruck wieder ein Überdruck, so werden sowohl die Druckplatte als auch die Ventilplatte zunächst zu einer Aufwärtsbewegung veranlasst, obwohl zu Beginn der Wirkung des Überdruckes die Ventilplatte viel schneller als die mit grösserer Masse behaftete Druckplatte in ihre Schliessstellung zurückkehren möchte. Obwohl die Ventilplatte infolge ihres geringen Gewichtes im ersten Augenblick keine volle Dichtwirkung erbringt, so wird unter allen Umständen eine zuverlässige Dichtung erreicht, wenn die Druckplatte auf die Ventilplatte herunter fällt und die Ventilplatte mit ihrem Gewicht zuverlässig an den Ventilsitz anlegt.

Bei den bekannten Lösungen mit nur einer ringförmigen Ventilplatte wird eine schräg stehende Ventilplatte zunächst eine Wälzbewegung ausführen, wenn sie in ihre Schliessstellung bewegt wird, was die Schliessbewegung erheblich verzögert. Dieser Nachteil ist bei einem erfindungsgemässen Ventil nicht gegeben, weil die Druckplatte eine Schrägstellung der Ventilplatte verhindert. In diesem Fall führt die begrenzte Möglichkeit der Bewegung der Ventilplatte nicht notwendigerweise zu einer Verengung des Durchflussquerschnittes, weil diese Bewegung ohne Schwierigkeit praktisch jede Grösse haben kann. Der Durchflussquerschnitt wird durch den Bereich zwischen den konzentrischen Ringen des Ventilsitzes bestimmt, der praktisch

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jede Grösse haben kann, sofern sie nicht dem Ventil eine unverhältnismässige Abmessung gibt. Darüberhinaus kann die aus elastischem Material bestehende Ventilplatte wegen dieses elastischen Materiales so angeordnet werden, dass sie von der geführten Druckplatte belastet wird und etwaige geringfügige Verdrehungen oder Verkantungen die Funktionsfähigkeit der Ventilplatte nicht wesentlich beeinträchtigen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Belüftungsventiles gemäss der Erfindung dargestellt. In der linken Hälfte der Zeichnung sind das Ventilglied und die Druckplatte in einer Ansicht bei in Längsrichtung geschnittenem Gehäuse dargestellt, in der rechten Hälfte sind zusätzlich das Ventilglied und die Druckplatte im Schnitt dargestellt.

Das dargestellte Belüftungsventil weist einen unteren Rohran-schluss 1 auf, dessen oberes Ende als innerer Ventilsitz 2 ausgebildet ist. Konzen trisch zum Rohranschluss list ein Zylinder 3 mit grösserem Querschnitt als Ventilgehäuse angeordnet, der einen äusseren Ventilsitz 4 bildet und über Radialrippen 5 mit dem Rohranschluss verbunden ist. Der Freiraum zwischen dem Rohranschluss und dem äusseren Ventilsitz 4 bildet einen ringförmigen Lufteinlass 6 für Umgebungsluft. Der Zylinder 3 des Ventiles ist an seinem oberen Ende mit einem Deckel 7 versehen, der bei einigen Ausführungsmöglichkeiten eine Ventilkammer 8 nach oben abschliesst, der bei der dargestellten Ausführungsform jedoch mit einer Öffnung 9 versehen ist, an die sich ein oberer Rohranschluss 10 anschliesst. Das Ventil kann mittels der Rohranschlüsse 1 und 10 als Belüftungsventil an ein nicht dargestelltes Wasserleitungssystem angeschlossen werden. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform weist das verstellbare Ventilglied des Ventiles zwei separate Teile auf, eine Ventilplatte 11 mit relativ geringem Gewicht und aus federndem Material und eine Druckplatte 12 mit einem axial sich erstreckenden äusseren Rand 13 aus starrem Material. Strömt eine Flüssigkeit durch das Ventil oder nimmt das Ventil eine Flüssigkeit auf, so wird die Druckplatte 12 mit ihrer an der Ventilplatte 11 anliegenden Fläche an die Ventilplatte 11 angepresst und klebt an der Ventilplatte 11 an, um zu verhindern, dass Flüssigkeit auf die Oberseite der Ventilplatte gelangt und diese einem überhöhten Deformationsdruck aussetzt. Gegebenenfalls können Ventilplatte und Druckplatte auch auf andere Weise dauerhaft miteinander verbunden sein. Der Rand 13 kann undurchlässig sein oder, wie dargestellt, mit Fenstern 14 versehen sein, um Material zu sparen und das Gewicht zu verringern. Am zweckmässigsten ist es, den Rand 13 so auszubilden, dass nur ein oberer umlaufender Ring stehen bleibt, der durch Axialstege 15 mit der Druckplatte 12 verbunden ist.

Die übliche Betriebsstellung des Ventiles ist die geschlossene Stellung, die in der Zeichnung dargestellt ist. Stellt sich in den Rohranschlüssen 1 oder 10 ein Unterdruck ein, der sich dann auch im Ventilgehäuse 8 einstellt, und erreicht dieser Unterdruck einen Wert von etwa 5 mm Dampfdruck, so wird der auf die Gegenseite der Ventilplatte 11 wirkende Atmosphärendruck die Ventilplatte und die Druckplatte 12 anheben, so dass Luft durch den Lufteinlass 6 einströmen kann, um den Unterdruck zu beseitigen. Die Ventilplatte 11 wird durch die Druckplatte 12 in ihrer horizontalen Lage gehalten, deren Rand 13 ein Schrägstellen der Druckplatte 12 verhindert. Wirkt kein Unterdruck mehr oder folgt auf einen Unterdruck ein Überdruck, so kehren die Ventilplatte 11 und die Druckplatte 12 in ihre in der Zeichnung dargestellten Ausgangsstellungen zurück, womit die Ventilplatte 11 in ihre Schliessstellung gelangen kann oder zumindest eine erhebliche Verengung der Öffnung 6 bewirkt, ehe die Druckplatte 12 die dargestellte Stellung erreicht hat.

Wie bereits erwähnt, kann das Ventil als von Gas, vorzugsweise Luft, zu durchströmendes Belüftungsventil oder auch als ein von einer Flüssigkeit durchströmtes Ventil ausgebildet sein, obwohl die Öffnung 9 auch verschlossen sein kann.

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1 Blatt Zeichnungen

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648 394 PATENTANSPRÜCHE

1. Ventil zum Anschluss an eine Rohrleitung, in der die Entstehung eines Unterdruckes dadurch weitgehend verhindert werden soll, dass Umgebungsluft durch das Ventil in die Rohrleitung gelangt, wobei das Ventil eine ringförmige, verstellbare Ventilplatte (11) aus federndem Material aufweist, auf deren einen Seite im Betrieb ein Betriebsdruck wirkt, der in einer zylindrischen Ventilkammer (8) entsteht, die über die Öffnung in der Mitte der Ventilplatte mit der Rohrleitung in Verbindung steht, und auf deren anderen Seite Atmosphärendruck wirkt, um einer aus dem Betriebsdruck resultierenden Kraft entgegenzuwirken, die die Ventilplatte gegen einen Ventilsitz (24) verstellt, wobei diese andere Seite der Ventilplatte beim Anliegen am Ventilsitz eine Einlassöffnung (6) für Umgebungsluft ver-schliesst, gekennzeichnet durch eine starre, ringförmige Druckplatte (12) auf der Oberseite der Ventilplatte (11), wobei zwischen der Druckplatte und der Innenseite der Ventilkammer (8) ein Radialspiel vorhanden ist, und die Druckplatte (12) am Aussenumfang mit einer in axialer Richtung verlaufenden Führungsfläche (13) versehen ist, um ein Schiefstellen der Druckplatte (12) zu verhindern, und welche Führungsfläche in axialer Richtung kürzer ist als die innere Höhe der Ventilkammer.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (11) und die Druckplatte (12) relativ zueinander frei beweglich sind.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axial sich erstreckende Führungsfläche eine zylindrische Wand (13) der Druckplatte (12) ist.

4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sich axial erstreckende Führungsfläche auf axial verlaufende Stege (15) reduziert ist, die an der Innenseite des Ventilgehäuses verlaufen.