DE8524288U1

DE8524288U1 - Membran-Absperrventil für Unterdruck-Abwasserleitungen

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Publication number: DE8524288U1
Application number: DE19858524288
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-24
Filing date: 1985-08-24
Publication date: 1985-11-14

Description

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Abwasserleitungen

Die Erfindung betrifft ein Membran-Absperrventil für Unter- 1

druck-Abwasserleitungen mit einer durch einen vorbelasteten j

Kolben und die Druckdifferenz an der Leitungswand in Schließ- j

stellung und durch Beaufschlagung eines von ihrer Außenseite i

begrenzten Hohlraums mit Unterdruck in die Öffnungsstellung _i

bewegbaren Membran. 1

Ein derartiges Membran-Absperrventil ist in der DE-OS 26 52 878 j beschrieben und dient normalerweise zur Absperrung und vor- | übergehenden Öffnung eines Hausanschlusses. Es hat einen die Membran in Schließrichtung durch Gewicht belastenden und im Zusammenwirken mit dem Unterdruck im äußeren Hohlraum in die [

geöffnete Stellung ziehenden Membrankolben, dessen Zylinderkammer über Zweigleitungen gleichzeitig mit dem äußeren Hohlraum mit Unterdruck beaufschlagbar ist. *

Das geschilderte Ventil bietet zwar gegenüber einer vorher bekannten Ausführung gemäß DE-PS 1 609 245 den Vorteil, daß die Membran zum Öffnen auf der Außenseite mit Unterdruck beaufschlagt werden kann. Andererseits ist damit der Nachteil verbunden, daß die Kolbenstange durch den dazu erforderlichen äußeren Hohlraum hindurchgeführt und abgedichtet werden mußte. Die gleitende oder bewegliche Dichtung ist unter den

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gegebenen Umständen ein störanfälliges, sehr unerwünschtes Clement, da die in allen an eine Entwässerungsanlage angeschlossenen Häusern vorhandenen Ventile nach Möglichkeit viele Jahre lang wartungsfrei funktionieren sollen.

Eine weitere Störungsquelle war bisher die im Betrieb verhältnismäßig schnell alternde Membran am Membrankolben. Auch an der Hauptmembran des Ventils traten oft Risse 'auf- wenn sie durch den Kolben in Zugrichtung belastet wurde. Eine schadhafte Membran konnte beträchtliche Folgeschäden verursachen, wenn sie nicht durch einen geschlossenen äußeren Hohlraum überdeckt war, weil dann Abwasser austreten konnte.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Membran-Absperrventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches trotz eines äußeren Hohlraums zur Überdeckung und Beaufschlagung der Außenseite der Membran mit Unterdruck nur aus sehr wenigen Teilen besteht, insbesondere nur sehr wenige bewegliche Teile hat und daher wesentlich einfacher, billiger und weniger störanfällig ist.

Vorstehende Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kolben in einem Zylinder verschieblich geführt ist, dessen vorderes Ende in den Hohlraum übergeht und dessen hinteres, an eine Unterdruckleitung angeschlossenes Ende mit dem Hohlraum über eine Drosselöffnung in Verbindung steht.

Für das Verständnis der Funktion des neuen Ventils ist davon auszugehen, daß während des Absaugvorgangs der Unterdruck in der Unterdruck-Abwasserleitung an derjenigen Stelle in Strömungsrichtung hinter dem Ventil, wo er für dessen Betätigungsmechanismus abgezweigt wird (siehe Patentanmeldung P35 25 729.6), etwas größer ist als unmittelbar am geöffneten Ventil. Zu Beginn eines Öffnungsvorgangs wird die Innenseite der Membran noch zum großen Teil durch das davor anstehende,

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abzusaugende Abwasser belastet. Nach dem Unischalten der Steüerliitung des Ventils vom Umgebungsdruck auf Unterdruck mittels einer Steuervorrichtung, wie sie z.B. in der DE-PS 24 62 295 beschrieben ist, wird zunächst die Rückseite des Kolbens mit dem vollen zur Verfügung stehenden Unterdruck beaufschlagt und dadurch der Kolben entgegen seiner federnden oder Gewichtsbelastung in die Öffnungsstellung zurückgezogen. Wenn er mit der Membran verbunden ist, trägt er da*zu bei, diese in die Öffnungsstellung zu ziehen. Besteht dagegen keine feste Verbindung zwischen dem Kolben und der Membran, weil nur deren Druckbelastung im geschlossenen Zustand, aber keine Zugbelastung der Membran erwünscht ist, zieht sich der Kolben in der ersten Phase des Öffnungsvorgangs des Ventils allein zurück und bewegt sich dabei von der Membran fort. Unmittelbar anschließend pflanzt sich aber auch der Unterdruck durch die genannte Drosselöffnung hindurch in den die Membran überdeckenden äußeren Hohlraum hinein fort. Die Drosselöffnung besteht vorzugsweise aus einem verhältnismäßig groß bemessenen Ringspalt zwischen dem Kolben und der Zylinderwand, kann aber auch aus einer Bohrung in Längsrichtung durch den Kolben oder einerLeitungsverbindung am Ventilgehäuse bestehen. Sobald sich auf diesem Wege auf der Außenseite der Membran ein ausreichender Unterdruck aufgebaut hat, was auch durch _B das Zurückziehen des Kolbens unterstützt wird, bewegt sich die Membran in die Offenstellung. Das ist ohne weiteres verständlich, da sie auf der Innenseite etwa zur Hälfte dem Umgebungsdruck oder einem noch höheren Wasserdruck ausgesetzt ist, und der auf die Außenseite der Membran wirkende Unterdruck aus dem oben genannten Grunde stärker ist als der ohnehin nur etwa auf der Hälfte der Innenseite der Membran wirksame Unterdruck. Selbst bei geöffnetem Ventil ist die Druckdifferenz zwischen der Innen- und der Außenseite der Membran groß genug, um den unter Gewichts- und/oder Federbelastung stehenden Kolben nach dem Druckausgleich zwischen dem Zylinder raum und dem äußeren Hohlraum daran zu hindern, die Membran wieder in die Schließstellung zu drücken. Dies geschieht erst

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dann, wenn die Steuervorrichtung des Ventils den Vakuumaiischluß zum Zylinderraum schließt und diesen stattdessen belüftet, d.h. mit der Außenatmosphäre in Verbindung bringt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispi<=ils näher erläutert.

Das gezeigte Membran-Absperrventil besteht aus einem an eine vSxtUUüu-rauuWasssrungSiSituny anzusCnxXcuBnusn VentilySnäüse 10, welches in bekannter Weise mit einer Aufwölbung 12 des Bodens mit einer darauf angebrachten Querrippe 14 ausgebildet ist. In eine obere Öffnung des Ventilgehäuses 10 ist mit dichtem Randanschluß eine Membran 16 eingesetzt. In dem dargestellten, geschlossenen Zustand legt sich die Membran 16 teilweise um die Rippe 14, so daß eine gute Dichtwirkung erhalten wird.

Über der oberen Öffnung im Ventilgehäuse 10 ist ein Zylindergehäuse 18 auf dieses aufgesetzt. Dabei ist die Membran 16 fest und dicht zwischen den beiden Gehäuseteilen 10 und 18 eingespannt. Die feste Verbindung dieser Teile kann durch umgreifende Spannklammern, Spannbänder oder durch Verschrauben von Flanschen an den beiden Gehäuseteilen 10 und 18 ge~ währleistet sein.

Das Zylindergehäuse 18 begrenzt im unteren Teil einen die Außenseite der Membran 16 überdeckenden Hohlraum 20 und bildet mit seinem oberen Teil einen Zylinder 22, in welchem mit einem verhältnismäßig großen Radialspiel ein Kolben 24 axial verschieblich geführt ist. Zwischen der oberen Endwand des Zylinders 22 und dem Kolben 24 ist eine Druckfeder 26 eingespannt. Sie hat das Bestreben, eine fest mit dem Kolben 24 verbundene breite kolbenstange 28 mit einem gabelförmig genuteten freien Ende derart gegen die Außenseite der Membran zu drücken, daß sich diese in der gezeigten Weise um die Querrippe 14 legt«

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Das Ventil hat eine einzige Anschlußöffnung 30 in der oberen Endwand des Zylinders 22, der durch eine Steuervorrichtung ■':

mit der Außenatmosphäre verbunden wird, um das Ventil zu ^

schließen und geschlossen zu halten, zum Öffnen des Ventils Xj aber mit einer in Strömungsrichtung mit Abstand hinter dem /

Vsntil liegenden Stelle der Vaikuum-Entwässerungsleitung in i

Verbindung gebracht wird. Sobald dies geschieht, wird der Kolben 24 nach oben gezogen, wobei die Kolbenstange 28 vor- ρ

übergehend von der Membran 16 abhebt. Unmittelbar anschließend | teilt sich der Unterdruck in Zylinder 22 durch den Ringspalt ; zwischen diesem und dem Kolben 24 auch dem Hohlraum 20 mit, ?

welcher sich an den Zylinderraum anschließt. Dadurch kommt es zwar zum Druckausgleich am Kolben 24, so daß sich die gegen die Membran 16 gerichtete Kraft der Feder 26 wieder bemerkbar machen kann, andererseits reicht dann jedoch der Druckunterschied zwischen der Innen- und der Außenseite der Membran 16 aus, um diese trotz der Belastung durch die Feder 26 offen zu halten. Es ergibt sich sogar ein natürlicher Automatismus insofern, als die auf die Membran 16 in Öffnungsrichtung wirkende Kraft solange besonders groß ist, wie eine bestimmte Abwasserportion durch das Ventil hindurch abgesaugt wird. Auch im Falle einer sich anbahnenden Verstopfung an der Engstelle des Ventils bei 14 stellt sich ein besonders großer Druckunterschied an der Membran 16 ein, der zu deren weiterer Öffnung und damit zum Durchlaß der Verstopfungsteile führt. Nach dem Durchfluß des Abwassers spielt es während des Nachströmens von Luft keine Bolle, daß sich die Membran 16 teilweise wieder zur geschlossenen Stellung hin bewegt. Auch dabei ist eine natürliche automatische Regelung wirksam, weil die in Öffnungsrichtung wirkende Druckdifferenz an der Membran umso größer wird, je weiter sich ds- Ventil schließt. Erst wenn der Anschluß 30 mit der Außer. . ^Sphäre in Verbindung gebracht wird, drückt diese den Kolben 24 und die Membran 16 nach unten in dichte Anlage an die Querrippe 14.

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Es ist ersichtlich, daß bei dem neuen Ventil selbst dann kein äußerer Schaden eintreten kann, wenn die Membran 16 reißt, weil eventuell austretendes Abwasser im Hohlraum 20 zurückgehalten wird. Die Rißgefahr ist allerdings geringer als bei herkömmlichen Membran-Absperrventilen, da keine Zugkraft auf die Membran ausgeübt wird. Der unter Federbelastung 26 oder einer Gewichtsbelastung stehende Kolben 24 dient in bevorzugter Ausführung lediglich dazu, in Schließstellung für dichte Anlage der Membran 16 an der Querrippe 14 zu sorgen.

Es ist weiterhin ersichtlich, daß der Betätigungsmechanismus des Ventils außerordentlich einfach ist. Das in bevorzugter Ausführung vorgeschlagene verhältnismäßig große Radialspiel zwischen dem Kolben 24 und der Zylinderwand 22, welches zur Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum des Zylinders 22 und dem Hohlraum 20 auf der Außenseite der Membran 16 dient, hat im Hinblick auf die sonst einzuhaltenden Fertigungstoleranzen oder die sonst erforderliche Anordnung eines Membrankolbens fertigungstechnische Vorteile und erspart außerdem einen besonderen Leitungs- oder Kanalanschluß für den Hohlraum 20. Außerdem ist das verhältnismäßig große Radialspiel günstig im Hinblick auf Reibung und Verschleiß am Kolben und der Zylinderwand.

Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel könnte zur Verbindung des Innenraums des Zylinders 22 mit dem Hohlraum 20 auch eine Axialbohrung im Kolben 24 vorhanden sein. Eine weitere Alternative wäre z.B. eine äußere Leitungsverbindung zwischen dem oberen Ende des Zylinders 22 und dem unteren Teil des Zylindergehäuses 18 im Bereich des Hohlraums 20. Bei allen diesen Ausführungen sorgt die Drosselwir'-.ung der Verbindung zwischen dem Zylinder 22 und dem Hohlraum 20 dafür, daß bei einer Druckänderung am Anschluß 30 jeweils der Kolben 24 sehr schnell reagiert. Dies ist besonders wichtig beim Schließen des Ventils, weil sich die Membran 16 durch schlagartige Betätigung zuverlässiger in den ange-

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strebten dicht schließenden Sitz bringen läßt/ insbesondere wenn sich Schmutz an der Innenseite der Membran angesetzt hat.

Wenn unter Inkaufnahme der Zugbelastung der Membran auch ein besonders schneller Öffnungsvorgang erwünscht ist, kann die Kolbenstange 28 in bekannter Weise fest mit der Membran verbunden werden. Dann wird diese nicht nur durch den Unterdruck auf ihrer Außenseite, sondern auch durch den Kolben 24 in die geöffnete Stellung gezogen.

Irn Hinblick auf Korrosionsgefahr und die Herstellungskosten bestehen die Gehäuseteile 10 und 18 sowie der Kolben 24 vorzugsweise aus Kunststoff.

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Claims

t t ■ * 1 - 8 ANSPRÜCHE

1. Membran-Absperrventil für Unterdruck-Abwasserleitungen mit einer durch einen vorbelasteten Kolben und die Druckdifferenz an der Leitungswand in Schließstellung und durch Beaufschlagung eines von ihrer Außenseite begrenzten Hohlraums mit Unterdruck in die Öffnungsstellung bewegbaren Membran, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (24) in einem Zylinder (22) verschieblich geführt ist, dessen vorderes Ende in den Hohlraum (20) übergeht und dessen hinteres, an eine Unterdruckleitung (30) anschließbares Ende mit dem Hohlraum (20) über eine Drosselöffnung in Verbindung steht.

2. Membran-AbsperTventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung durch einen Spalt oder eine Nut zwischen Kolben und Zylinder gebildet ist.

3. Membran-Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung durch einen Ringspalt zwischen Kolben (24) und Zylinder (22) gebildet ist.

4. Membran-Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung durch eine sich axial durch den Kolben (24) erstreckende Bohrung gebildet ist.

5. Membran-Absperrventil nach einem der vorhergehenden An-

Sprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kolben (24) relativ zur Membran (16) beweglich ist*

6. Membran-Absperrventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (24) durch eine Feder (26) in Schließstellung (16) vorbelastet ist.