AUTOMATIC VENTING AND AERATING VALVE

Abstract: 1. Automatic air intake and venting valve for liquids in pipes and containers, comprising a principal valve (14, 15) for rapid air intake or venting and an auxiliary valve (25, 26) for operational venting which are both controlled by a common float (9) comprising a cylindrical shell (10) and a rounded-off cone base (11), which is axially located within a fixedly-housed cylindrical guiding case (4) screening the float (9) off against the flow downwards and laterally and comprising a funnel base (7) and a funnel inflow opening (8), a separate valve head (14) displaceable by the float (9) against the cone seat (15) of the principal valve (14, 15), which carries an upwardly extending guiding pin (19) which slides in a guiding sleeve (21) fixedly installed in the valve outlet (20), being situated above the float (9), characterized in that the valve head of the principal valve is constructed as a spherical cap (14) and the float carries an upwardly projecting locating tube (13) whose cavity (17) has engaged in it the outer rim (16) of the spherical cap (14) curved towards the float (9), the float (9) being closed off in upward direction by a conical cover (12) projecting into the internal volume (18) of the spherical cap (14).

Description: Selbsttätiges Be- und Entlüftungsventil Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätiges Be- und Entlüftungsventil f'ür Flüssigkeiten in Rohrleitungen und Benältern, mit einem Hauptventil für die Schnellbe- oder -entlüftung und einem Hilfsventil für die Betriebsentlüftung, die beide von einem gemeinsamen Schwimmer mit Zylindermantel und abgerundetem Kegelboden gesteuert werden, der in einer gehäusefesten, den Schwimmer nach unten und seitlich gegen die Strömung abschirmenden zylindrischen Leitschale mit Trichterboden und Trichter einströmöt'nung axial geführt ist, wobei sich oberhalb des Schwimmers ein separater, vom Schwimmer gegen den Kegelsitz des Hauptventils bewegbarer Ventilteller be rindet, der einen sich nach oben erstreckenden Führungs- zapfen trägt, welcher in einer fest am Ventilauslass sitzenden Führungsbuchse gleitet. Bei einem solchen aus der DE-PS 22 52 057 bekannten Beund Entlüftungsventil wird durch die den Schwimmer nach unten und seitlich gegen die Strömung abschirmende gehäusefeste Leitschale verhindert, dass der Schwimmer beim Entlüften der Rohrleitung direkt der Luf'tströmung ausgesetzt ist und dadurch ungewollt von er Strömungsenergie zusammen mit dem Ventilteller vorzeitig nach oben in die Ventilschliessstellung gerissen wird. Der Hauptluftstrom strömt somit durch den Ringraum zwischen Leitschale und Ventilgehäuse zum Ventilaustritt, während ein kleinerer Nebenstrom über die Trichtereinströmöffnung der Leitschale zwischen Leitschale und Schwimmer zum Ventilaustritt strömt. Dieser Nebenstrom muss durch entsprechend grossen Querschnitt der Tichtereinströmöffnung der Leitschale einerseits so gross sein, dass der Schwimmer beim Ansteigen des Wasserspiegels im Ventilgehäuse den Ventilteller schnell genug nach oben bis in die Ventilschliessstellung bewegen kann, bevor das hauptsächlich in dem Ringraum zwischen Leitschale und Ventilgehäuse aufsteigende Wasser den Ventilsitz erreicht hat. Geht nämlich die Luftströmung am Ventilauslass bereits in eine Wasserströmung über, so kann der Schwimmer den Ventilteller infolge der wesentlich grösseren Massenkräfte des ausströmenden Wassers gegenüber Luft nicht mehr selbsttätig in die Ventilschliessstellung bringen, so dass das Ventil offen bleibt. Andererseits darf die Trichtereinströmöffnung in der Leitschale nicht so gross sein, dass beim Entlüften der Rohrleitung, bei dem extrem hohe Luftausströmgeschwindigkeiten im Ventil auftreten können, der Schwimmer mit dem Ventilteller bereits von der Luftströmung in der Leitschale vorzeitig mit nach oben gerissen wird und dadurch die weitere Entlüftung blockiert. Das bekannte Be- und Entlüftungsventil besitzt einen zylindrischen Schwimmer mit ebener Oberseite, an der sich ein scheibenförmiger Ventilteller abstützt. Durch diese Scheibenform wird der Ventilteller wegen der erforderlichen Festigkeit relativ dickwandig und auch die ebene Oberseite des aus Blech bestehenden Schwimmers benötigt wegen der notwendigen Steifigkeit eine dickere Wandstärke, wodurch Ventilteller und Schwimmer noch verhältnismässig schwer sind und dadurch höhere Auftriebskräfte mit grossem Schwimmervolun-ien erforderlich machen. Abgesehen hiervon besteht bei diesem Ventil die Gefahr, dass der scheibenförmige Ventilteller in der Ventiloffenstellung von dem in der Leitschale aufsteigenden Luftstrom bei Erreichen einer Grenzgeschwindigkeit vom Schwimmer abgehoben und vorzeitig in die Schliessstellung mitgerissen wird. Auch kann sich die Kegelfläche des Ventiltellers nur bei hoher Passgenauigkeit satt gegen die Kegelfläche des Ventilsitzes legen, so c'ass bereits ein geringes Verkanten zu Undichtheiten führt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Be- und Entlüftungsventil zu schafl'en,bei dem beim Entlüften ein vorzeitiges Nit - reissen des Ventiltellers durch die Luftströmung mit Sicherheit vermieden wird und das ein schnelles Ansprechen und eine sichere Abdichtung bei kompakter Ventilbauweise gewährleistet. Die Lösung dieser Aufgabe wird in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gesehen. Dadurch, dass der Ventilteller des Hauptventils als Kugelkalotte ausgebildet ist und der Schwimmer ein nach oben vorspringendes Leitrohr trägt, in dessen Hohlraum der zum Schwimmer hin gerrur.mte Aussenrand der Kug-lkalotte eingreift, kann der bei geö,'fnetem Hauptventil innerhalb der Leitschale au steigende Luftstrom auch bei hohen Ausströmgeschwindigkeiten nicht mehr unter die Kugelkalotte strömen und diese vorzeitig mitreissen. Vielmehr wird der Luftstrom durch das den Aussenrand der Kugelkalotte nach oben übergreifende Leitrohr sicher vom Aussenrand der Kugelkalotte abgelenkt und auf die Aussenwölbung der Kugelkalotte geleitet, wodurch die Kugelkalotte infolge der von aussen einwirKenden Kraftvektoren der Strömungsenergie auf dem Schwimmer liegen bleibt. Durch die vom Leitrohr des Schwimmers ausgelöste Ablenkung der Luftsströrnung auf die Aussenfläche der Kugelkalotte lässt sich gleichzeitig die Trichtereinströmöffnung am Trichterboden und damit der in der Leitschale aufsteigende Nebenstrom vergrössern, so dass beim Ansteigen des Wasserspiegels auch ein beschleunigtes Anheben des Schwimmers und damit ein schnelleres Verschieben der Kugelkalotte in die Ventilschliessstellung erzielt wird. Abgesehen hiervon erhält der Ventilteller durch seine Ausbildung als Kugelkalotte eine hohe Formsteifigkeit, die es ermöglicht, die Kugelkalotte sehr dünnwandig und damit besonders leicht auszubilden, wodurch die vom Schwimmer aufzubringenden Auftriebskräfte merkbar verringert werden. Auch legt sich die gekrümmte Ober'fläche der Kugelkalotte wesentlich sicherer als eine KegelflGche über den ganzen U:!'anG an den Kegelsitz an un gewährleistet dadurch eine besoeee Ventilabdi2iItung. Da der Schwimmer durch eine in den Innenraum der Kugelkalotte hineinragende Kegelk-.appe nach oben hin abgeschlossen ist, wird der für den Auftrieb massgebende Hohlraum des Schwimmers erheblich erweitert und durch die versteifende Kegelform der Schwimmerkappe wird eine hohe Beulfestigkeit erreicht, die eine dünnere Schwimmerwandung und damit ein leichteres Gewicht des Schwimmers ermöglicht. Durch das geringere Gewicht von Schwimmer und Kugelkalotte kann das Be- und Entlüftungsventil auch kleiner ausgebildet werden. Hierbei wird der Kalotteninnenraum zur Unterbringung des Schwimmeroberteils benutzt, so dass sich insgesamt eine kompakte Ventilbauweise ergibt. Durch ch das husgleichsspiel zwischen dem an der Kugelkalotte sitzenden HWhrungszapfen und der fest am Ventilgehäuse vorgesehenen Führungsbuchse entsprechend Anspruch 2 wird auch bei auftretenden Fertigungstoleranzen eine sichere zentrische Anlage der Kugelaussenfläche des Ventiltellers an den metallischen Kegelsitz gewährleistet. Wird unterhalb des metallischen Kegelsitzes des Hauptventils eine mit übermass an der Kugelkalotte anliegende elastische Dichtscheibe gemäss Anspruch 3 vorgesehen, so wird durch die elastische Verformung des Dichtscheibenwerkstoffes eine die absolute Dichtheit gewährleistende Weichdichtung geschaffen, während der Kegelsitz mit der zentrisch hierin sitzenden Kugelkalotte eine die elastische Verformung der Dichtscheibe begrenzende und die durch den Mediumdruck auftretenden Kräfte aufnehmende metallische Dichtanlage bildet. Eine Weiterentwicklung der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 4 gesehen, wodurch ein besonders einfaches Hilfsventil ür die Betriebsentlüftung geschaffen wird, für das als Verschlusskörper nur eine kleine auf die Schwimmerkappe aufgelegte elastische Dichtscheibe benötigt wird und das wegen der nur bis zur Querbohrung reichenden Ent lüftungsbohrung im Führungszapfen mit einem kurzen, direkt in den Ventilauslass einmündenden Ausblasen arbeitet und von oben nicht verstopfen kann. Es ist zwar aus der DD-PS 72 952 ein Be- und Entlüftungs- ventil bekannt, bei dem ein kegelförmiger Ventilteller für den Kegelsitz des Hauptventils einen in einer Führungsbuchse gleitenden Führungszapfen trägt, der zur Bildung des Hilfsventil mit einer axialen Entlüftungsbohrung versehen ist, die vom Schwimmer geschlossen wird. Bei diesem Ventil zündet jedoch eine lange Entlüftungsbohrung nach oben ins Freie, die leicht verstopfen kann. Ausserdem ist der Schwimmer hier als sperrige Schwimmkugel ausgebildet, die gegenüber dem Zylinderschwimmer ein wesentlich geringeres Schwimmervolumen besitzt. Eine Leitschale für den Schwimmer fehlt hier ganz, so dass die Schwimmkugel beim Entlüften der Rohrleitung leicht von der Luftströmung mitgerissen werden kann. Auch müsste die ganze Schwimmkugeloberfläche mit einer elastischen Auflage versehen werden, wenn man einen elastischen Abschluss für das Hilfsventil erhalten will, und der kegelförmig ausgebildete Ventilteller legt sich bereits bei geringen Fertigungsungenauig- keiten nicht mehr satt an den Kegelsitz des Hauptventils an. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert. Das dargestellte Be- und Entlüftungsventil besteht aus dem Ventilgehäuse i mit Eintrittf'lansch 2 und dem auf dem Ventilgehäuse bet'estigten Gehäusedeckel 3. Im Innern des Ventilgehäuses 1 ist die aus dünnwandigem Blech hergestellte Leitschale 4 eingebaut, die aus einer. Zylindermantel 5 mit einem oberen, zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem Gehäusedeckel 5 eingespannten Rand 6 und einem Trichter boden 7 mit Trichtereinströ;:tffnung 8 besteht. In der zylindrischen Leitschale 4 ist der dünnwsndige Schwimmer 9 axial gei'ührt, aei aus einem Zylinde@mantel lo mit unterem abgerundetem Kegelboden 11 und oberer Kegelkapp 12 ge- bildet wird. Der Schwimmer 9 trägt im Durchmesserbereich seines Zylindermantels lo ein nach oben vorspringendes Leitrohr 13, und der Ventilteller 14 ist als Kugelkalotte ausgebildet, die sich in der Ventilschliessstellung gegen den Kegelsitz 15 des Hauptventils legt. Der zum Schwimmer 9 hin gekrümmte Aussenrand 16 der Kugelkalotte 14 greift hierbei in den Hohlraum 17 des Leitrohres 13 ein und die Kegelkappe 12 des Schwimmers 9 ist mit ihrem oberen Teil in dem Innenraum 18 der Kugelkalotte 14 untergebracht. Die Kugelkalotte 14 trägt in der Mitte einen sich senkrecht nach oben erstreckenden FUhrungszapfen 19, der in einer fest am Gehäusedeckel 3 im Ventilauslass 20 sitzenden Führungs- buchse 21 gleitet. Der FUhrungszapfen 19 ist mit Spiel in der Führungsbuchse 21 gelagert, das die Fertigungsungenauig- keiten ausgleichen und eine zentrische Anlage der Kugelkalotte 14 an den metallischen Kegelsitz 15 gewährleisten soll. Unterhalb des metallischen Kegelsitzes 15 ist eine elastische Dichtscheibe 22 vorgesehen, die sich mit über mass an der Kugelkalotte 14 anlegt und die Weichdichtung für das Hauptventil 14, 15 bildet. Der Führungszapfen 19 ist mit einer kurzen axialen Bohrung 23 versehen, an die sich eine im Durchmesser grössere Querbohrung 24 anschliesst, die frei in den Ventilauslass 20 mündet. Diese im Führungszapfen 19 vorgesehene Axialbohrung 23 mit Querbohrung 24 bildet die Entlüftungsöffnung für das Hilfsventil, wobei das durch die Kugelkalotte 14 hindurchragende Ende 25 des Führungszapfens 1 an der als Verschlusskörper für das Hilfsventil wirkenden elastischen Dichtscheibe 26 anliegt, die auf einer Abi'lachung 27 der Kegelkappe 12 des Schwimmers tf auswechselbar aufgebracht ist. Die Wirkungsweise des Be- und Entlüftungsventils ist folgende: Bei der Entleerung der nicht näher gezeigten Rohrleitung, auf die das Be- und Entlüftungsventil mit dem Eintrittsr'la:ich 2 aufgesetzt ist, fällt der Wasserspiegel im Ventilgehäuse 1 ganz ab und der Schwimmer 9 bewegt sich durch sein Eigengewicht nach unten. Infolge des sich aufbauenden Unterdrucks und durch das Eigengewicht löst sich auch die Kugelkalotte 14 vom Kegelsitz 15 und bewegt sich nach unten in die Ventiloffenstellung. Dadurch kann die Luft über das Hauptventil 1q, 15 einströmen und die Rohrleitung belürten. Wird die Rohrleitung wieder mit Flüssigkeit gehüllt, so strömt die in der Rohrleitung enthaltene Luft über das offene Hauptventil 14, 15 nach aussen ins Freie, wobei der Hauptstrom zwischen der Leitschale 4 und dem Ventilgehäuse 1 nach oben und über die Austrittsschlitze 28 der Leitschalte durch den Kegelsitz 15 zum Ventilauslass 2o strömt, während der Nebenstrom zwischen Leitschale 4 und Schwimmer 9 nach oben zum Kegelsitz 15 und dann zum Ventilauslass 20 geleitet wird. Ein Mitreissen des Ventiltellers 14 in die Schliessstellung wird hierbei durch die Anordnung der Leitschale 4 und durch die besondere Ausbildung des Schwimmers 9 mit Leitrohr 13 und des Ventiltellers als Kugelkalotte 14, dessen Aussenrand 16 in den Hohlraum 17 des Leitrohres 13 hineinragt, sicher vermieden. Ist die Rohrleitung vollständig entlüftet und steigt der Flüssigkeitsspiegel in dem Ventilgehäuse 1 an, so hebt sich der Schwimmer 9 und drückt die Kugelkalotte 14 in den K-gelsitz 15. Die Anpressung an den Kegelsitz 15 erfolgt beim Aufbau des Mediumdruckes. Haben sich während des Betriebes Lui'tbläschen in der in der Rohrleitung strömenden Flüssigkeit angesammelt, so treten diese in das Ventilgehäuse 1 ein und senken den Flüssigkeitsspiegel. Hierbei wandert der Schwimmer 9 nach unten, so dass die Dichtscheibe 26 die Entlüftungsbohrung 23 des Hilfsventils 1'freigibt und die Luft über diese kleine Ent lüf'tungsbohrung 23 entweichen kann. Die Kugelkalotte 14 fii d hierbei durch den inneren ueberdruck fest auf dem Kegel- sitz 15 gehalten. Steigt der Flüssigkeitsspiegel weder an, hebt sich der Schwimmer 9 und die Dichtscheibe 26 verschliesst die Entlüftungsbohrung 23 des Hilfsventils.

Claims: Pa tentansprüche 1. Selbsttätiges Be- und Entlüftungsventil für Flüssigkeiten in Rohrleitungen und Behältern, mit einem Hauptventil für die Schnellbe- oder -entlUftung und einem Hilfsventil für die Betriebsentlüftung, die beide von einem gemeinsamen Schwimmer mit Zylindermantel und abgerundetem Kegelboden gesteuert werden, der in einer gehäusefesten, den Schwimmer nach unten und seitlich gegen die Strömung abschirmenden zylindrischen Leitschale mit Trichterboden und Trichtereinströmöffnung axial geführt ist, wobei sich oberhalb des Schwimmers ein separater, vom Schwimmer gegen den Kegelsitz des Hauptventils bewegbarer Ventilteller befindet, der einen sich nach oben erstreckenden Führungszapfen trägt, welcher in einer rest am Ventilauslass sitzenden Führungsbuchse gleitet, d a d u r c h g e k e n n z e i ch n e t, dass der Ventilteller des Hauptventils als Kugelkalotte (14) ausgebildet ist und der Schwimmer (9) ein nach oben vorspringendes Leitrohr (13) trägt, in dessen Hohlraum (17) der zum Schwimmer hin gekrümmte Aussenrand (16) der Kugelkalotte (14) eingreift, wobei der Schwimmer ( 9) durch eine in den Innenraum (18) der Kugelkalotte (14) hineinragende Kegelkappe (12) nach oben hin abgeschlossen ist. 2. Be- und Entlüftungsventil nach Anspruch 1, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der fest an der Kugelkalotte (14) sitzende Führungszapfen (19) mit einem eine zentrische Anlage der Kugelkalotte (14) an den metallischen Kegelsitz (15) des Hauptventils (14, 15) ermöglichenden Ausgleichsspiel in der Führungsbuchse (21) gelagert ist. 3. Be- und Entlüftungsventil nach den Ansprüchen 1 und 2, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass unterhalb des metallischen Kegelsitzes (15) des Hauptventils (14, 15) eine mit Übermass an der der Kugelkalotte (14) anliegende elastische Dichtscheibe (22) vorgesehen ist. 4. be- und Entlüftungsventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der rührungszapfen (19) der Kugelkalotte (14) zur Bildung des Hilfsventils mit einer kurzen axialen und zum Schwimmer (9) hin offenen Entlüftungsbohrung (23) versehen ist, die seitlich über eine im Durchmesser grössere Querbohrung (24) frei in den in Strömungsrichtung hinter dem Hauptventil (14, 15) liegenden Ventilauslass (20) mündet, wobei der Führungszapfen (19) nit seinem die Kugelkalotte (14) durchdringenden Ende ( < .) an einer Abflachung (27) der Schwimmerkappe (12) zur Anlage kommt, welche mit einer auswechselbaren elastischen Dichtscheibe (26) als Verschlusskörper für as Hilfsventil versehen ist.

Inventors: SCHMIDT, MANFRED, ING. GRAD.
Applicants: BOPP & REUTHER GMBH
Application year: 1982
Main classification: F16K24
IPC codes: F16K17, F16K24