-
Selbsttätiges Ablaßventil für in Druckgasleitungen angeordnete Abscheidebehälter
Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Vorrichtung zum Ablassen von aus einem
unter Druck durch eine Leitung strömenden Gas ausgeschiedener Flüssigkeit mit einem
Abscheidebehälter, in welchem ein um eine mit dem Verschlußstück des Ablaßventils
fest verbundene hohle Spindel angeordneter Schwimmer mit einem Hilfsventil zusammenwirkt
und die Spindel des Ablaßventils mit einem Stellglied verbunden ist, das vom Mediumstrom
in das Ablaßventil schließendem Sinne beaufschlagt wird.
-
Es sind schwimmerbetätigte Ventile bekannt, bei denen der Schwimmer
über ein Hilfsventil den Druck auf eine Membrane steuert, die ihrerseits das Hauptventil
betätigt. Auch ist es bei Hochdrucksicherheitsventilen bekannt, Membranen zu benutzen,
die zunächst nur auf einer beschränkten Fläche vom Druckmedium beaufschlagt werden
und erst nach Überwindung eines durch einen Kolben ausgeübten Gegendruckes eine
größere Fläche dem Mediumd'ruck freigegeben wird, so daß sich das Ventil dann schlagartig
öffnet. Bei einer anderen bekannten, als Dampfwasserableiter dienenden Vorrichtung,
von der die Erfindung ausgeht, wird ein Stellglied in Form eines mit der hohlen
Spindel fest verbundenen Differentialkolbens verwendet, dessen Querschnitt größer
als der des Ablaßventils sein muß. In diesem Kolben ist ein mit dem Schwimmer verbundenes
Hilfsventil gelagert, das eine durch die Hohlspindel zur Außenatmosphäre führende
Leitung steuert.
-
Bei dieser Anordnung muß das an der dem Inneren des Abscheidebehälters
abgekehrten Seite des Kolbens gelagerte Hilfsventil mittels enge Führungsöffnungen
durchdringenden Führungsstangen gelagert sein. Eine solche Anordnung ist störanfällig
und kann beispielsweise bei ihre Lage häufig ändernden Abscheidebehältern, die in
Fahrzeugen oder Flugzeugen angeordnet sind, nicht verwendet werden.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, auch für in Fahrzeugen
und in Flugzeugen angeordnete Gasleitungen verwendbare Ablaßvorrichtungen zu schaffen,
welche ohne ein den Kolben durchdringendes Hilfsventil arbeiten.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Stellglied eine
in einem Ventilgehäuse eingespannte Membrane dient, auf deren dem Ablaßventil zugewandten
Seite im Ventilgehäuse konzentrisch zueinander eine Ringnut, ein ringförmiger Sitz
und eine ringförmige Ausnehmung und auf der entgegengesetzten Seite der Membran
ein durch den Gasdruck die Membran gegen den Sitz drückender, glockenförmiger Kolben
angeordnet ist, wobei die Ringnut durch im Ventilgehäuse vorgesehene Kanäle mit
dem Inneren des Abscheidebehälters verbunden ist, und das Hilfsventil diese Kanäle
öffnet oder schließt.
-
Durch die Erfindung ist ein selbsttätiges Ablaßsystem geschaffen,
das sowohl unter statischen als auch dynamischen Betriebsverhältnissen einwandfrei
arbeitet, d. h. das Ablaßventil entleert die angesammelte Flüssigkeit, wenn in der
Anlage Druck herrscht, aber kein Gas in der Anlage strömt, ebensogut, als wenn in
der Anlage das Gas strömt. Diese Arbeitsweise ist besonders dann von Vorteil, wenn
eine Druckgasanlage während eines gewissen Zeitraumes unbenutzt ist, aber unter
Druck gehalten wird. Bei Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung in eine derartige
Druckanlage wird die angesammelte Kondensflüssigkeit während der Betriebsruhe entleert,
so daß die Anlage für eine sofortige Benutzung stets bereit ist.
-
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung ist Fig. 1 ein lotrechter Schnitt durch
die Mittellinie einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 ein vergrößerter Schnitt
der Ventilantriebsvorrichtungen nach Fig. 1.
-
Die in eine Druckgasleitung einbaubare Vorrichtung 12 besteht aus
einem oberen Ventilkörper 11 mit Einlaß 13, 16 und Auslaß 14. In eine mittlere,
mit dem Auslaß kommunizierende Bohrung 28 ist ein An-
Satz 21 eines
haubenförmigen Prallkörpers 19 eingeschraubt, dessen äußerer Rand zur Abstützung
eines zylindrischen Filters 18 dient, durch welches das durch den Einlaß 13, 16
eintretende Druckgas in eine Wirbelkammer 20 eintritt, die von einem sich an die
Unterseite des Ventilkörpers 11 anschließenden Gehäuseteil 17 umgeben ist. Die in
der Wirbelkammer 20 aus dem Druckgas abgeschiedene Flüssigkeit gelangt in einen
mit dem unteren Ende des Gehäuses 17 verbundenen Abscheidebehälter 34.
-
Zwischen dem oberen Ende des Abscheidebehälters 34. und der Wirbelkammer
20 ist ein durch einen Seegerring 32 gehaltenes Ventilgehäuse 31 angeordnet. Eine
federnd nachgiebige Membran 61 schließt die Oberseite des Ventilgehäuses 31 ab und
wird von einer Gehäusekappe 67 festgehalten, die mittels mehrerer auf dem Umfang
der Kappe verteilter Schrauben 63 am Ventilgehäuse 31 befestigt ist. Das eine Ende
eines verlängerten Ventilschaftes 53 ist mittels einer Mutter 74 an der Membran
61 befestigt. Das gegenüberliegende Ende des Ventilschaftes 53 bildet das Ablaßventil
der Vorrichtung, das aus einer Scheibe 56 und einem Ventilteller 57 besteht, der
sich dicht an einen im Boden des Abscheidebehälters 34 befindlichen Sitz 58 anlegt.
Der Sitz 58 wird vom Innenende eines mit der Ablaßbohrung 59 versehenen Zwischenstückes
38, 39 gebildet, das am unteren Ende des Abscheidebehälters 34 befestigt ist.
-
Innerhalb der Gehäusekappe 67 ist ein glockenförmiger Kolben 66 untergebracht.
Dieser Kolben 66 wird in einem Ansatz 62 der Kappe 67 geführt, wobei ein O-Ring
68 als Abdichtung dient. Der Schaft 53 hat einen Kanal 54, so daß die unterhalb
des Kolbens 66 befindliche Kammer ständig unter Außenluftdruck steht. In der Kolbenwand
92 ist eine kleine Ablaßöffnung 94 vorgesehen, die eine Druckbildung in dem zwischen
der Kolbenwand 92 und der Gehäusekappe 67 befindlichen Raum verhütet. Der auf dem
Kolben lastende Druck hält den Kolben dicht an der Membran in Stellung. Der Kolbenmantel
92 erweitert sich nach außen, so daß er auf der Membran 61 unmittelbar oberhalb
des erhöhten Sitzes 71 aufliegt. Der gegen die Membran wirkende Kolbendruck dichtet
eine Ringnut 47 des Ventilgehäuses 31 sicher ab: Ein Schwimmer 52 mit einem Rohreinsatz
51 ist auf der Spindel 53 verschiebbar aufgeschoben. Das Rohr 51 ist im Durchmesser
größer als die Spindel 53, so daß der Schwimmer 52 auf der Spindel 53 frei auf und
ab beweglich ist. Ein von einer Scheibe 48 und einer Dichtung 49 gebildetes Hilfsventil
befindet sich am oberen Ende des Rohres 51. Das Ventilgehäuse 31 hat eine in den
Abscheidebehälter 34 ragende Verlängerung 41; in deren unterem Ende ein Einsatz
42 eingesetzt ist. Mehrere Kanäle 44, 43, 46 führen von dem Einsatz 42 zu
der Ringnut 47, die in dem Körper des Ventilgehäuses 31 unterhalb der Membran 61
liegt. Das Hilfsventil 48, 49 schließt den Kanal 44, wenn der Schwimmer seine untere
nichtschwimmende Stellung einnimmt. Das Hilfsventil ist rund; so daß sich der Schwimmer
frei drehen kann und der am Ende des Kanals 44 vorhandene, seitlich versetzte Ventilsitz
dennoch von dem Hilfsventil stets geschlossen wird. Eine Ringnut 72 im Ventilgehäuse
31 hat einen Rauminhalt, der wesentlich kleiner als der Rauminhalt der Nut
47 ist. Die beiden Ringnuten der Räume werden für gewöhnlich von der an den erhöhten
Sitzflächen 71 und 73 anliegenden Membran 61 begrenzt. Beim Betrieb strömt Luft
in den Einlaß 13,16 in die Filterkammer, in der der Feststoff abgeschieden wird;
so daß er die Ventilvorrichtung nicht erreicht. Luft strömt durch das Filter 18
hindurch nach unten und durch Öffnungen einer Leitscheibe 24 in die Wirbelkammer
20. Die mitgerissene Flüssigkeit wird aus der Luft gegen die Wand 27 der Wirbelkammer
geschleudert, und die gereinigte Luft strömt im Kanal 28 nach oben zum Auslaß 14.
Die abgeschiedene Flüssigkeit fließt aus der Wirbelkammer 20 über mehrere Öffnungen
36 in den Abscheidebehälter 37. Ist genügend Flüssigkeit in diesem Behälter gesammelt,
dann hebt der Schwimmer 52 das Hilfsventil 48, 49 und öffnet den Kanal 44, so daß
Druckluft in die Nut 47 einströmt. Beim Aufbau eines Druckes in der Nut47 wird die
Membran 61 etwas nach oben gedehnt, so daß Luft auch in die Nut 72 eintreten kann.
Die unter der Membran liegenden vereinigten Flächen der Nuten 47 und 72 sind größer
als die Oberfläche 69 des Kolbens 66, so daß die Membran 61 plötzlich nach oben
ausgedehnt wird, wenn beide Flächen dem in der Nut 47 vorhandenen Druck ausgesetzt
werden. Die sich nach oben ausdehnende Membran nimmt den Ventilschaft 53 mit, der
das Ventil 57, 58 öffnet und Flüssigkeit aus dem Behälter abläßt. Der in dem Abscheidebehälter
vorhandene Luftdruck begünstigt das durch das Ablaßventil 57, 58 hindurch erfolgende
Ablassen der Flüssigkeit, da der Auslaß unter Außenluftdruck steht, während der
Abscheidebehälter dem Leitungsdruck unterworfen ist. Beim Fallen des Flüssigkeitsspiegels
senkt sich der Schwimmer 52 auf seine Stellung und schließt den Kanal 44. Eine kleine
Öffnung 86 läßt die unter der Membran befindliche Luft durch das Ablaßrohr 54 in
die Außenluft entweichen. Wenn der Aufwärtsdruck, der von der unter der Membran
befindlichen Druckluft herrührt, unter den in entgegengesetzter Richtung wirkenden,
von dem Druck auf den Kolben nach unten ausgeübten Druck fällt, wird die Membran
in ihre Normalstellung zurückgeführt und schließt das Ablaßventil. Die Öffnung 86
hält die unterhalb der Membran befindliche Kammer auf Außenluftdruck, ausgenommen
dann, wenn das Hilfsventil 48, 49 offen ist und Druckluft in die Nuten 47, 72 einströmen
läßt. Die Öffnung 86 ist wesentlich kleiner als die Kanäle 44, 43, 46, so daß sich
unterhalb der Membran ein Druck aufbauen kann, der die Membran 61 hebt. Eine an
der Oberseite des Schwimmers 52 befindliche schwache Feder 90 unterstützt die Abwärtsbewegung
des Ablaßventils 57, 58; um ein schnelles Ansprechen zu bewirken, ferner
einen übermäßigen Druckluftverlust durch Ausströmen aus dem Ablaßventil zu verhüten
und ein sicheres Schließen des Ablaßventils beim Betrieb mit geringem Druck zu gewährleisten.
-
Die Nut 47 ist so bemessen, daß sie einen genügend großen Speicherraum
für die Druckluft bildet, die so lange zurückgehalten wird, bis der in der Nut 47
vorhandene Druck so groß ist, daß die auf die Fläche 69 des Kolbens 66 wirkende
Druckkraft überwunden wird. An diesem Zeitpunkt wird die Membran 61 nach oben gedehnt
und hebt sich von der Fläche 71 ab. Die in der Nut 47 vorhandene Druckluft dehnt
sich sofort aus und verteilt sich über einen vergrößerten Flächenabschnitt der Membran
61 zwischen der Sitzfläche 73 und der zwischen dem Ventilgehäuse 31 und der Kappe
67 vorhandenen äußeren Klemmfläche. Der Rauminhalt der Ringnut 72 wird auf einer
Kleinstgröße gehalten, so daß das aus der Ringnut 47
über die vergrößerte
Membranfläche sich ausdehnende Druckgas einen Kleinstraum einzunehmen hat und daher
diesen vergrößerten Raum bei kleinstem Druckabfall füllt. Dieser Druck, der auf
die vergrößerte Membranfläche, d. h. die zwischen der Sitzfläche 73 und die zwischen
dem Ventilgehäuse 31 und der Kappe 67 vorhandene Klemmfläche wirkt, erzeugt eine
nach oben gerichtete Kraft, die wesentlich größer ist als die abwärts gerichtete
Kraft, die von dem Druck auf die Kolbenfläche 69 herrührt. Es erfolgt also sofort
ein plötzliches öffnen des Ventils 57, 58. Der Kolben 66 schließt darauf mit Hilfe
des in der Anlage herrschenden Druckes das Ventil und ermöglicht ein einwandfreies
Arbeiten über einen großen Bereich von Arbeitsdrücken.
-
Die Erfindung kann anderen Betriebsverhältnissen leicht angepaßt werden,
indem ein Kennzeichen oder mehrere der dargestellten Kennzeichen oder diesen Kennzeichen
gleichwertigeBauteile verwendet werden.