DE112022000810T5

DE112022000810T5 - Vakuum-abwassersysteme mit rückschlagventilen und rückschlag-ventile für vakuum-abwassersysteme

Info

Publication number: DE112022000810T5
Application number: DE112022000810.5T
Authority: DE
Inventors: Troy E. Blocher
Original assignee: Aqseptence Group Inc
Current assignee: Aqseptence Group Inc
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2023-12-07
Also published as: AU2022213300A9; WO2022164766A2; AU2022213300A1; US20220235873A1; WO2022164766A3

Abstract

Ein Vakuum-Abwassersystem weist ein Rückschlagventil mit einem Körper, ein Dichtungselement und eine Abdeckung auf. Der Körper weist ein Gehäuse auf. Das Dichtungselement weist einen ersten Abschnitt und einen mit dem ersten Abschnitt verbundenen mittleren Abschnitt auf. Der mittlere Abschnitt weist eine Dichtfläche auf. Die Abdeckung weist eine Innenkammer, einen Anschluss mit einem in Verbindung mit der Innenkammer stehenden Durchlass und eine Vorderwand mit einem mittleren Abschnitt auf. Der mittlere Abschnitt der Vorderwand weist eine Dichtfläche auf. Der mittlere Abschnitt des Dichtungselements von einer ersten Position, in welcher die Dichtfläche in Kontakt mit der Dichtfläche des mittleren Abschnitts der Vorderwand der Abdeckung ist, zu einer zweiten Position bewegbar, in welcher die Dichtfläche des mittleren Abschnitts des Dichtungselements von der Dichtfläche des mittleren Abschnitts der Vorderwand der Abdeckung beabstandet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Abwassersysteme, welche Differenzdrücke verwenden, um einen Abwassertransport durch das System zu erzeugen, und welche im Allgemeinen als „Vakuum-Abwassersysteme“ bezeichnet werden, und insbesondere Vakuum-Abwassersysteme mit einem Rückschlagventil und Rückschlagventile für Vakuum-Abwassersysteme.
HINTERGRUND UND ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Vakuum-Abwassersysteme verwenden üblicherweise ein Ventil und eine Steuerung, die das Ventil unter bestimmten Betriebsbedingungen öffnet, um das angesammelte Abwasser über das Ventil aus einem Sammelbehälter und über eine Abflussleitung zu einer Sammelstation auszulassen. Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann ein Gegendruck entstehen, der das Abwasser aus der Abflussleitung in die Steuerung drückt. Bestimmte bekannte Systeme verwenden Rückschlagventile, um zu verhindern, dass Abwasser unter derartigen Gegendruckbedingungen aus der Abflussleitung in die Steuerung gedrückt wird. Ein Beispiel für ein derartiges Rückschlagventil ist im US-Patent 4,171,853 gezeigt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Rückschlagventil für ein Vakuum-Abwassersystem einen Körper, ein Dichtungselement, eine Abdeckung und ein Rückhalteelement auf. Der Körper weist einen Schaft und ein Gehäuse auf. Der Schaft weist ein erstes Ende, ein zweites Ende, und einen sich von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende erstreckenden Durchlass auf. Das Gehäuse weist eine Nut, ein offenes Ende, einen Flansch, der um das offene Ende herum angeordnet ist und einen Vorsprung aufweist, ein geschlossenes Ende und eine Kammer auf, die in Fluidverbindung mit dem Schaftdurchlass ist. Die Kammer weist einen Boden, der in einem Winkel zum Schaftdurchlass angeordnet ist, eine erste Dichtfläche und eine zweite Dichtfläche auf. Das Dichtungselement weist eine Vorderseite, einen ersten Abschnitt mit einem Vorsprung, einen zweiten Abschnitt, der sich vom ersten Abschnitt erstreckt, einen dritten Abschnitt, der sich von dem zweiten Abschnitt erstreckt, einen gebogenen Abschnitt, der mit dem dritten Abschnitt verbunden ist und mindestens eine Öffnung aufweist, und einen mittleren Abschnitt auf, der mit dem gebogenen Abschnitt verbunden ist. Der mittlere Abschnitt des Dichtungselements weist eine Dichtfläche auf. Die Abdeckung weist ein offenes Ende, eine Seitenwand mit einem Vorsprung, einer abgeschrägten Kante und einer Innenfläche, eine Vorderwand mit einem mittleren Abschnitt mit einer Dichtfläche, eine Innenkammer, eine innere Nut, und einen sich von der Vorderwand erstreckenden Anschluss auf. Der Anschluss weist einen Durchlass in Verbindung mit der Innenkammer auf. Das Rückhalteelement ist in der Nut des Gehäuses angeordnet und befestigt die Abdeckung an dem Gehäuse. Das Rückhalteelement weist ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Öffnung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende auf. Der Flansch des Gehäuses ist in der inneren Nut der Abdeckung angeordnet. Der zweite Abschnitt des Dichtungselements befindet sich zwischen der ersten Dichtfläche der Gehäusekammer und der Vorderwand der Abdeckung. Der zweite Abschnitt des Dichtungselements ist der zweiten Dichtfläche der Gehäusekammer benachbart. Der Vorsprung des Dichtungselements befindet sich in dem Vorsprung des Gehäuses. Der Vorsprung des Dichtungselements und der Vorsprung des Gehäuseflanschs befinden sich in dem Vorsprung der Abdeckung.
In einer Ausführungsform ist zumindest ein Teil des Bodens des Kammergehäuses von dem offenen Ende in Richtung des Schaftdurchlasses nach unten abgewinkelt.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mittlere Abschnitt des Dichtungselements von einer ersten Position, in welcher die Dichtfläche des Dichtungselements in Kontakt mit der Dichtfläche des mittleren Abschnitts der Vorderwand der Abdeckung ist, zu einer zweiten Position bewegbar, in welcher die Dichtfläche des mittleren Abschnitts des Dichtungselements von der Dichtfläche des mittleren Abschnitts der Vorderwand der Abdeckung beabstandet ist. In bestimmten Ausführungsformen schließt die Dichtfläche des mittleren Abschnitts des Dichtungselements ein Ende des Anschlussdurchlasses, wenn sich der mittlere Abschnitt des Dichtungselements in der ersten Position befindet. In einer weiteren Ausführungsform ist ein ringförmiger Raum um den mittleren Abschnitt der Vorderwand der Abdeckung und zwischen dem gebogenen Abschnitt des Dichtungselements und der Vorderwand der Abdeckung gebildet, wenn sich der mittlere Abschnitt des Dichtungselements in der ersten Position befindet.
In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung ist die mindestens eine Öffnung in dem Dichtungselement größer als der kleinste Querschnitt des Anschlussdurchlasses. In einer weiteren Ausführungsform ist der kleinste Querschnitt des Schaftdurchlasses größer als der kleinste Querschnitt des Anschlussdurchlasses. In bestimmten Ausführungsformen sind die mindestens eine Öffnung in dem Dichtungselement und der kleinste Querschnitt des Schaftdurchlasses jeweils größer als der kleinste Querschnitt des Anschlussdurchlasses.
In anderen Ausführungsformen bringt das Rückhalteelement eine auswärts gerichtete Kraft auf die Innenfläche der Seitenwand der Abdeckung auf.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse außerdem einen Port für den Anschluss an eine elektronische Lufteinlasssteuerung auf. In einer Ausführungsform weist das Gehäuse ferner einen Anschluss für eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustands des Vakuum-Abwassersystems auf.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Rückschlagventil für ein Vakuum-Abwassersystem einen Körper und ein Dichtungselement und eine Abdeckung auf. Der Körper weist ein Gehäuse auf. Das Dichtungselement weist einen ersten Abschnitt und einen mit dem ersten Abschnitt verbundenen mittleren Abschnitt auf. Der mittlere Abschnitt des Dichtungselements weist eine Dichtfläche auf. Der Abdeckung weist eine Innenkammer, einen Anschluss mit einem in Verbindung mit der Innenkammer stehenden Durchlass, und eine Vorderwand mit einem mittleren Abschnitt auf. Der mittlere Abschnitt der Vorderwand weist eine Dichtfläche auf. Der mittlere Abschnitt des Dichtungselements von einer ersten Position, in welcher die Dichtfläche des Dichtungselements in Kontakt mit der Dichtfläche des mittleren Abschnitts der Vorderwand der Abdeckung ist, zu einer zweiten Position bewegbar, in welcher die Dichtfläche des mittleren Abschnitts des Dichtungselements von der Dichtfläche des mittleren Abschnitts der Vorderwand der Abdeckung beabstandet ist.
In einer Ausführungsform schließt die Dichtfläche des mittleren Abschnitts des Dichtungselements ein Ende des Anschlussdurchlasses, wenn sich der mittlere Abschnitt des Dichtungselements in der ersten Position befindet.
In einer anderen Ausführungsform ist ein ringförmiger Raum um den mittleren Abschnitt der Vorderwand der Abdeckung und zwischen dem ersten Abschnitt des Dichtungselements und der Vorderwand der Abdeckung gebildet, wenn sich der mittlere Abschnitt des Dichtungselements in der ersten Position befindet.
In bestimmten Ausführungsformen weist das Dichtungselement mindestens eine Öffnung auf. In einer Ausführungsform befindet sich die mindestens eine Öffnung in dem ersten Abschnitt des Dichtungselements. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Öffnung in dem Dichtungselement größer als der kleinste Querschnitt des Anschlussdurchlasses. In einer weiteren Ausführungsform ist die Öffnung in dem Dichtungselement in Fluidverbindung mit dem ringförmigen Raum.
In anderen Ausführungsformen weist das Gehäuse ein offenes Ende und eine Kammer auf, und der Körper weist ferner einen Schaft mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einem Durchlass auf, der in Fluidverbindung mit der Kammer ist und sich von dem ersten Endes des Schafts zu dem zweiten Ende des Schafts erstreckt. In bestimmten Ausführungsformen weist die Kammer einen Boden auf, wobei zumindest ein Teil des Bodens von dem offenen Ende in Richtung des Schaftdurchlasses nach unten abgewinkelt ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Rückschlagventil für ein Vakuum-Abwassersystem einen Körper, eine Abdeckung und ein Dichtungselement auf. Der Körper weist ein Gehäuse auf. Die Abdeckung weist eine Innenkammer, einen Anschluss mit einem in Verbindung mit der Innenkammer stehenden Durchlass, und eine Vorderwand mit einem mittleren Abschnitt auf. Der mittlere Abschnitt der Vorderwand weist eine Dichtfläche auf. Das Dichtungselement weist einen ersten Abschnitt und einen mit dem ersten Abschnitt verbundenen mittleren Abschnitt auf. Der mittlere Abschnitt des Dichtungselements weist eine Dichtfläche auf, die der Vorderwand der Abdeckung zugewandt ist. Das Rückschlagventil weist ferner eine Einrichtung zum Erleichtern des Fluiddurchtritts von einer Position zwischen dem Dichtungselement und der Vorderwand der Abdeckung zu der gegenüberliegenden Seite des Dichtungselements auf.
In einer Ausführungsform weist die Einrichtung zum Erleichtern des Fluiddurchtritts mindestens eine Öffnung in dem Dichtungselement auf.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Vakuum-Abwassersystem eine Steuerung, eine Vakuumpumpe zum Bereitstellen eines Vakuums für das Vakuum-Abwassersystem und die Steuerung, und ein Rückschlagventil auf. Das Rückschlagventil weist einen Öffnungsdruck auf, der ausreichend gering ist, um beim Öffnen des Rückschlagventils keine Verringerung der Vakuumversorgung der Steuerung zu bewirken.
In einer Ausführungsform ist der Öffnungsdruck geringer als 1 Inch Quecksilbervakuum. In anderen Ausführungsformen wird die Steuerung bei einem Vakuumdruck von 5 Inch Quecksilbervakuum betätigt.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Luftdurchflussrate durch das Rückschlagventil größer als die Luftdurchflussrate durch die Steuerung.
Diese und oder andere Merkmale der vorliegenden Erfindung wird für den Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung und den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Vakuum-Abwassersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A ist eine perspektivische Seitenansicht einer Steuerung, welche ein Bauteil des in 1 dargestellten Vakuum-Abwassersystems ist.
2B ist eine perspektivische Unteransicht der in 2A dargestellten Steuerung.
2C ist eine Endansicht der in 1 dargestellten Steuerung.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 2C, welche die Steuerung im Bereitschaftszustand zeigt.
3A ist eine vergrößerte Ansicht des Details 3A in 3.
3B ist eine vergrößerte Ansicht des Details 3B in 3.
3C ist eine vergrößerte Ansicht des Details 3C in 3.
3D ist eine vergrößerte Ansicht des Details 3D in 3.
3E ist eine vergrößerte Ansicht des Details 3E in 3.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 in 3.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 in 3.
6 ist eine vergrößerte Ansicht des Details 6 in 3.
7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 2A, welche die Steuerung im aktivierten Zustand zeigt.
7A ist eine vergrößerte Ansicht des Details 7A in 7.
7B ist eine vergrößerte Ansicht des Details 7B in 7.
7C ist eine vergrößerte Ansicht des Details 7C in 7.
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Rückschlagventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Bauteil des in Figure 1 dargestellten Vakuum-Abwassersystems ist.
9 ist eine Vorderansicht des in 8 dargestellten Rückschlagventils.
10 ist eine Draufsicht auf das in 8 dargestellte Rückschlagventil.
11 ist eine Querschnittsansicht des in 8 dargestellten Rückschlagventils im Bereitschaftszustand.
12 ist eine Querschnittsansicht des in 8 dargestellten Rückschlagventils im aktivierten Zustand.
13 ist eine vergrößerte Ansicht des im Bereich 13 in 11 dargestellten Details.
14 ist ein Aufriss einer Sammelstation, die ein Bauteil eines Vakuum-Abwassersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt ein Vakuum-Abwassersystem 10 mit einem Rückschlagventil 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 10 weist Schwerkraftabwasserleitungen 20 unter atmosphärischem Druck, welche von einer Abwasserentstehungsstelle, beispielsweise einer Toilette, abführen. Die Leitungen 20 transportieren Abwasser zu einem Haltetank 30, der unter atmosphärischem Druck gehalten wird. Ein Sensorrohr 40 und eine Abflussleitung 50 erstrecken sich in den Tank 30. Ein erstes Ende 41 des Rohrs 40 erstreckt sich nach unten in den Tank 30 zu einem oberhalb der Einlassöffnung 51 einer Abflussleitung 50 liegenden Punkt. Das zweite Ende 42 des Rohrs 40 erstreckt sich in einen Ventilschacht 60.
Die Abflussleitung 50 erstreckt sich in den Ventilschacht 60 zu einem Ventil 70. Zahlreiche Arten von Ventilen 70 sind in der Industrie bekannt. Ein Beispiel für ein Ventil 70, das mit dem System 10 verwendet werden kann, ist in dem US-Patent 4,171,853 offenbart. Das Ventil 70 wird durch eine Steuerung 80 betätigt, welche nachfolgend näher beschrieben wird. Der Abschnitt der Abflussleitung 50 stromabwärts des Ventils 70 wird durch eine Quelle eines angelegten Vakuums, beispielsweise eine oder mehrere Vakuumpumpen VP, die sich in einer Sammelstation CS befinden können, auf einem Vakuum oder einem Unterdruck gehalten. (14) Die Vakuumpumpen VP werden zyklisch ein- und ausgeschaltet, um das Vakuum-Abwassersystem auf dem gewünschten Vakuumniveau für den ordnungsgemäßen Systembetrieb zu halten. Die Sammelstation CS weist ferner einen Sammeltank CT, eine oder mehrere Abwasserpumpen SP und eine Abwasserabflussleitung SDC auf. Die Vakuumpumpen VP erzeugen ein Vakuum in dem Sammeltank CT und durch die Abflussleitungen 50. Die Abwasserpumpen SP führen Abwasser aus dem Sammeltank CT durch die Abwasserabflussleitung SDC zu einer (nicht dargestellten) Abwasseraufbereitungsanlage. Sammelstationen, die zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind beispielsweise in dem US-Patent 4,179,371 und dem US-Patent 10,316,504 offenbart.
Im Gebrauch wird das Abwasser durch die Leitung 20 in den Tank 30 abgelassen. Bei vorgewählten Druckverhältnissen im Tank 30 (d.h. wenn der Abwasserinhalt des Tanks 30 so groß ist, dass ein Auslasszyklus erforderlich ist), wir das Ventil 70 durch die Steuerung 80 geöffnet. Das Öffnen des Ventils 70 erzeugt eine Druckdifferenz zwischen dem stromabwärts des Ventils 70 gelegenen Teil der Abwasserleitung 50 mit relativ geringem Druck oder Vakuum und dem stromaufwärts des Ventils 70 gelegenen Teil der Abwasserleitung 50 mit relativ höherem oder atmosphärischem Druck. Diese Druckdifferenz verursacht das Abfließen des Abwassers im Tank 30 durch die Einlassöffnung 51 der Abflussleitung 50, an dem Ventil 70 vorbei, durch den Bereich der Abflussleitung 50 stromabwärts des Ventils 70 und schließlich zu der Sammelstation CT. Nach Beendigung des Abfließens des Abwassers aus dem Tank 30 durch die Abflussleitung 50, wird das Ventil 70 automatisch geschlossen und das erfindungsgemäße Vakuum-Abwassertrabsportsystem wird in den Bereitschaftszustand zurückversetzt.
Die Steuerung 80 (2A und B) ist an dem Ventil 70 durch einen oder mehrere Halterungen 100 oder andere geeignete Mittel angebracht. Die Steuerung 80 weist ein Gehäuse 81 auf, das aus einer Anordnung von allgemein zylindrischen und axial ausgebrichteten Abschnitten 110, 120, 120A, 130, 140 und 150 gebildet ist. Die Abschnitte können durch eine Reihe von Bolzen oder anderen (nicht dargestellten) Befestigungseinrichtungen miteinander verbunden sein. Dichtungen S befinden sich zwischen benachbarten Abschnitten.
Eine Drucksensorleitung 43 ist an einem ihrer Enden in Druckverbindung mit dem Rohr 40 angeordnet und an ihrem entgegengesetzten Ende mit dem Drucksensorport 111 des Abschnitts 110 gekoppelt. Der Port 111 mündet in eine erste Kammer 113, welche durch eine Wand 114 des Abschnitts 110 und eine flexible Membran 160 begrenzt ist. Eine zweite Kammer 121 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Membran 160 und ist durch die Membran 160 und eine Wand 122 des Abschnitts 120A begrenzt. Die Kammer 121 ist normalerweise über einen Port 123 (3 und 3A) entlüftet. Ein Port 124 erstreckt sich durch die Wand 122 und bildet einen Luftströmungsweg zwischen den Kammern 121 und 125 (3B).
Eine Ventil- und Aktuatoranordnung 170 (3 und 3B) befindet sich in der zweiten Kammer 121 und dient dazu, selektiv eine Strömung zwischen den Kammern 121 und 125 zu ermöglichen. Die Ventil- und Aktuatoranordnung 170 weist ein Dichtungselement 171, einen Betätigungshebel 172, einen Dichtungssitz 173, eine Vorspanneinrichtung 174 und einen Halter 175 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung 174 eine Feder. Das Dichtungselement 171 in der dargestellten Ausführungsform weist einen Kopfbereich 171A mit einem sich von einer gerundeten Fläche 171D erstreckenden Schaft 171B auf. Eine Öffnung 171C erstreckt sich durch das freie Ende des Schafts 171B. Der Hebel 172 weist ein erstes Ende 172A und ein zweites Ende 172B auf. Der Dichtungssitz 173 ist in dem Port 124 angeordnet. Das Dichtungselement 171 und der Hebel 172 befinden sich in der Kammer 121 auf einer Seite der Wand 122. Der Schaft 171B erstreckt sich durch den Dichtungssitz 173. Es sei darauf hingewiesen, dass die gerundete Fläche 171D des Dichtungselements 171 selbstzentrierend auf dem Dichtungssitz 173 sitzt. Die Vorspanneinrichtung 174 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Wand 122 und um den Schaft 171B herum angeordnet. Der Schaft 171B erstreckt sich durch den Halter 175 und ist durch das Einführen eines Schafts 175A durch die Öffnung 171C in dem Schaft 171B gesichert.
Eine dritte Kammer 125 ist durch die Wand 122 und eine Membran 161 gebildet. Ein Port 126 (3 und 3C) erstreckt sich zwischen den Abschnitten 120A und 120 der Steuerung 80 und ist mit der Kammer 125 verbunden.
Eine vierte Kammer 127 ist durch die Membran 161 und eine Wand 131 des Abschnitts 130 gebildet. Eine allgemein zylindrische Stange 180 liegt an der Membran 161 an und erstreckt sich seitlich von dieser durch eine Öffnung 181 in der Wand 131 und durch eine Dichtung 182, die in der Öffnung 181 angeordnet ist, um ein Austreten von Fluid oder Druck aus der Kammer 127 zu verhindern. Eine Vorspanneinrichtung 183 (welche in der dargestellten Ausführungsform eine Feder ist) ist zwischen der Membran 161 und einer Wand 131 angeordnet, um die Membran 161 in der in 3 dargestellten Bereitschaftsposition zu halten.
Eine fünfte Kammer 141 befindet sich auf der der Kammer 127 gegenüberliegenden Seite der Wand 131 und ist durch die Wand 131 und eine Wand 142 des Abschnitts 140 begrenzt. Ein Vakuumport 143 erstreckt sich von dem Abschnitt 140 und ist mit einer Vakuumleitung, welche über das Rückschlagventil 500 mit der Vakuumseite der Abflussleitung 50 kommuniziert, verbunden, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben. Ein sich verjüngender Schaft 184 erstreckt sich von dem Schaft 180 gegenüber der Membran 161. In der in 3 dargestellten Bereitschaftsposition befindet sich der sich verjüngende Schaft 184 vollständig in der Kammer 141, um das Austreten von Vakuum oder Unterdruck zu verhindern.
Eine sechste Kammer 151 ist durch die Wand 142 und eine Wand 152 des Abschnitts 150 begrenzt. Ein Atmosphärendruckport 153 erstreckt sich von der Wand 152 und ist mit der Kammer 151 verbunden. Ein Ventilanschlussport 154 erstreckt sich ebenfalls von dem Abschnitt 150.
Ein Dichtungselement 185 (3 und 3D) mit einer ersten Dichtungsseite 185A und einer zweiten Dichtungsseite 185B ist an einem Ende des Schafts 184 angebracht. Ein erster Ventilsitz 186A befindet sich in einer Öffnung 142a in der Wand 142, durch welche sich der Schaft 184 erstreckt. Ein zweiter Ventilsitz 186B befindet sich nahe der Öffnung zum Port 153. Wenn sich die Steuerung im Bereitschaftszustand gemäß den 3 und 3D befindet, greift die Seite 185A des Dichtungselements 185 an dem Ventilsitz 186A an, um eine Vakuumverbindung von der Kammer 141 zu der Kammer 151 und dem Ventilanschlussport 154 zu verhindern. In dieser Position stehen die Kammer 151 und der Ventilanschlussport 154 infolge der Verbindung mit dem Atmosphärendruckport 153 unter Atmosphärendruck.
Der Port 123 ist mit dem Port 153 durch einen Strömungsweg 123A und zwei Ports 123B (3) verbunden. Ein Luftfilter 123C und ein Entenschnabelventil 123D (3 und 3E) befinden sich in einem Strömungsweg 123A zwischen dem Port 123 und dem Port 123B. Es sei darauf hingewiesen, dass das Entenschnabelventil 123D einen Port 123E aufweist, durch welchen Luft mit Atmosphärendruck strömen kann, selbst wenn die Öffnung 123D geschlossen ist, wie in den 3 und 3E da rgestel lt.
Die Geschwindigkeit der Luftströmung durch und der Druckausgleich zwischen den Kammern 121, 125, 127 und 141 werden durch den Port 126 und eine Reihe von Öffnungen, Ventilen und Kammern gesteuert. Die Kammer 125 ist mit der Kammer 126A durch den Port 126 und die verstellbare Öffnung 200 (3 und 4) verbunden. Die verstellbare Öffnung 200 weist ein gekerbtes Element 201 mit mehreren Öffnungen 202 unterschiedlicher Größe auf, welche sich durch dieses erstrecken. Das Element 201 ist auf einer drehbaren Welle 201A in dem Abschnitt 120 nahe der Wand 122 angebracht. Ein Bereich 203 des Abschnitts 120 hält das Element 201 in der Steuerung 80. Ein Hebel 201B kann zum Drehen des Elements 201 verwendet werden, um die Öffnung 202 mit der gewünschten Größe derart auszurichten, dass sie mit dem Port 126 in Verbindung ist, wie in den 4 und 5 gezeigt. Ein Rastelement DM ist neben dem Element 201 vorgesehen. In einer Ausführungsform ist das Rastelement DM ein zusammendrückbares Element, das in aufeinanderfolgende Ausnehmungen des gekerbten Elements 201 eingreift, wenn es gedreht wird, wodurch das Ausrichten aufeinanderfolgender Öffnungen 202 mit dem Port 126 angezeigt wird.
Die Kammer 126A kann mit den Kammern 127 und 141 durch die Öffnungen 300A und B und das Rückschlagventil 400 kommunizieren (3 und 6). Das Rückschlagventil 400 befindet sich in der offenen Position, wenn sich die Steuerung 80 im Bereitschaftszustand befindet. Dies dient dazu, über den Vakuumport 143, die Ports 126 und die Öffnungen 200, 300A und 300B während der Bereitschaft den ausgeglichenen Druck in den Kammern 125, 127 und 141 auf dem niedrigen oder Vakuumdruck des stromabwärts des Ventils 70 befindlichen Abschnitts der Leitung 50 zu halten. Die Fluidverbindung zwischen den Kammern 125, 127 und 141 wird durch diese Reihe von Ports, Öffnungen und Ventile erreicht und gesteuert, wie im Folgenden näher beschrieben.
Der Steuerung 80 wird Vakuum über eine Vakuumleitung 143A zugeführt, welche in bekannter Weise an einem Ende mit dem Vakuumport 143 verbunden ist, wie in US-Patent 4,171,853 offenbart, und an dem entgegengesetzten Ende mit dem Rückschlagventil 500 verbunden ist. Die Vakuumleitung 143A kommuniziert über das Rückschlagventil 500 mit dem stromabwärts des Ventils 70 gelegenen Abschnitt der Abflussleitung 50 und führt dadurch einen konstanten geringen Druck oder Vakuum an die Steuerung über die Vakuumleitung 143A und den Vakuumport 143. Im Bereitschaftszustand wird die Kammer 151 über eine (nichtdargestellte) Entlüftungseinrichtung, welche in bekannter Weise mit dem Port 153 kommuniziert, auf Atmosphärendruck gehalten. Die Steuerung kommuniziert mit dem Ventil 70 durch den Ventilanschlussport 154, der in Druckverbindung mit dem oberen Ende 71 des Ventils 70 steht.
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Rückschlagventils 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Rückschlagventil 500 weist allgemein einen Hauptkörper 510, ein Halteelement 520, ein Dichtungselement 530 und eine Abdeckung 540 auf.
Bezug nehmend auf die 8, 11 und 12, weist der Hauptkörper 510 bei der dargestellten Ausführungsform einen Schaft 511 mit einem ersten Ende 512 und einem zweiten Ende 513 auf. Das erste Ende 512 weist Gewinde 512A auf. Das Gewinde 512A greift mit einem entsprechenden Gewinde in einer (nicht dargestellten) Gewindeöffnung in dem Ventil 70 zusammen, um den Hauptkörper 510 an dem Ventil 70 zu befestigen. Der Schaft 511 weist einen inneren Durchlass 514 auf, der sich von dem ersten Ende 512 zum zweiten Ende 513 erstreckt. Der Hauptkörper 510 weist ferner ein Gehäuse 515 mit einer Innenkammer 516, einem geschlossenen Ende 517 und einem offenen Ende 518 auf. Die Kammer 516 ist in Fluidverbindung mit dem Durchlass 514 des Schafts 511 und weist eine Unterseite oder Boden 516A, eine ersten Dichtfläche 516B und eine zweite Dichtfläche 516C auf. Das offene Ende 518 weist einen Umfangsflansch 518A mit einem vergrößerten oder vorstehenden Abschnitt 518A auf. Das Gehäuse 515 ist derart in Bezug auf den Schaft 511 angeordnet, dass der Boden 516A der Kammer 516 nach unten in Richtung des inneren Durchlasses 514 des Schafts 511 abgewinkelt ist. Das Gehäuse 515 weist ferner eine Umfangsnut 518C auf, die zwischen dem geschlossenen Ende 517 und dem offenen Ende 518 angeordnet ist. Das Gehäuse 515 weist auch einen Port 519A für die elektronische Luftzufuhrsteuerung (EAAC) und einen Überwachungsanschluss 519B auf. Der Port 519A kann zum Anschließen einer EAAC bekannter Art an das Rückschlagventil 500 verwendet werden. Die EEAC kann zum selektiven Einleiten von Luft in das Vakuum-Abwassersystem 10 verwendet werden, wie auf diesem Gebiet bekannt. Der Anschluss 519B kann zum Anschließen von Überwachungsgeräten an das Rückschlagventil 500 verendet werden, um Daten zu erhalten und den Betriebszustand des Vakuum-Abwassersystems 10 zu melden.
Das Halteelement 520 ist ein im Wesentlichen ringförmiges Element mit einem ersten Ende 521, einem zweiten Ende 522 und einer Öffnung 523. Das erste Ende 521 weist einen vergrößerten Abschnitt oder Vorsprung 524 auf, und auch das zweite Ende 522 weist einen vergrößerten Abschnitt oder Vorsprung 525 auf. Das Halteelement 520 ist ein flexibles oder zusammendrückbares elastisches Element. Auf das erste Ende 521 und/oder das zweite Ende 522 kann Kraft aufgebracht werden, um das erste Ende 521 und das zweite Ende 522 näher zueinander oder weiter voneinander weg zu bewegen, wodurch die Größe der Öffnung 523 vergrößert oder verringert wird. Wenn die Kraft aufgehoben wird, kehren das erste Ende 521 und das zweite Ende 522 zu den in 8 gezeigten Positionen zurück, wodurch die Größe der Öffnung 523 auf die in 8 gezeigte Größe zurückgestellt wird.
Das Dichtungselement 530 ist ein scheibenartiges Element mit einer Vorderseite 531, einem ersten Abschnitt oder Flansch 532, einem zweiten Abschnitt 533, der sich von dem ersten Abschnitt 532 erstreckt, einem dritten Abschnitt 534, der sich von dem zweiten Abschnitt 533 erstreckt, einem gebogenen oder wellenförmigen Abschnitt 535, der mit dem dritten Abschnitt 534 verbunden ist, und einem mittleren oder Dichtungsabschnitt 536, der mit dem gebogenen Abschnitt 535 verbunden ist. Die Dichtfläche 536 weist eine Dichtfläche 536A auf. Der gebogene Abschnitt 535 weist mehreren Öffnungen 537 auf, die um den mittleren oder Dichtungsabschnitt 536 beabstandet angeordnet sind. Die Umfangswand 532 weist einen vergrößerten oder vorstehenden Abschnitt 532A auf. Das Dichtungselement 530 besteht aus einem elastischen und flexiblen Material, das für die Ausführung der hier beschriebenen Funktionen geeignet ist. Beispielsweise kann das Dichtungselement 530 aus Gummi gebildet sein.
Die Abdeckung 540 in der dargestellten Ausführungsform weist ein offenes Ende 541, eine Umfangsseitenwand 542 und eine Vorderwand 543 auf. Die Seitenwand 542 weist eine abgeschrägte Kante 544 und eine Innenfläche 545 auf. Die Seitenwand 542 und die Vorderwand 543 sind so nageordnet, dass sie eine Innenkammer 546 in der Abdeckung 540 bilden. Der Umfang der Wand 542 ist derart ausgebildet, dass er einen vergrößerten oder vorstehenden Abschnitt 542A aufweist. Die Vorderwand 543 weist einen mittleren Abschnitt 547 mit einer Dichtfläche 547A auf. Eine Dichtung S ist an der Vorderwand 543 von dem mittleren Abschnitt 547 beabstandet und um diesen herum angeordnet. Ein Anschluss 548 erstreckt sich von dem mittleren Abschnitt 547 der Abdeckung 540. Der Anschluss 548 weist Durchlässe 548 in Fluidverbindung mit der Innenkammer 546 der Abdeckung 540 auf. Die Abdeckung 540 weist ferner eine innere Ausnehmung oder Nut 549 zum Aufnehmen des Flanschs 518A des Hauptkörpers 510 auf, wie nachfolgend beschrieben.
Zum Montieren des Rückschlagventils 500 wird das Halteelement 520 in der Nut 518C des Gehäuses 515 positioniert. Das Dichtungselement 530 wird in die Kammer 516 des Gehäuses 515 derart eingesetzt, dass der zweite Abschnitt 533 des Dichtungselements 530 die erste Dichtfläche 516B der Kammer 516 berührt und der dritte Abschnitt 534 des Dichtungselements 530 der zweiten Dichtfläche 516C der Kammer 516 nahe ist. Es sei darauf hingewiesen, dass zum Einsetzen des Dichtungselements 530 in die Kammer 516 das Dichtungselement 530 derart ausgerichtet sein muss, dass der vorstehende Abschnitt 532a mit dem vorstehenden Abschnitt 518B des Flanschs 518 ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann das Dichtungselement 530 nur in einer Ausrichtung in die Kammer 516 eingesetzt werden. Der vorstehende Abschnitt 532A passt in den vorstehenden Abschnitt 518B, wenn das Dichtungselement 530 in die Kammer 516 eingesetzt ist. Nach dem Einsetzen des Dichtungselements 530 in die Kammer 516, wird die Abdeckung 540 über den Flansch 518 des Gehäuses 515 derart geschoben, dass der Flansch 518 mit der Nut 549 positioniert ist und der zweite Abschnitt 533 des Dichtungselements 530 zwischen der ersten Dichtfläche 516B der Kammer 516 und der Vorderwand 543 der Abdeckung 540 angeordnet ist, wie in den 11 und 12 dargestellt. Während die Abdeckung 540 in Richtung des Gehäuses 515 geschoben wird, berührt die abgeschrägte Kante 544 der Abdeckung 540 die vergrößerten Abschnitte 524 und 525 des ersten Endes 521 und des zweiten Endes 522, wodurch das Halteelement 520 nach inne in Richtung der Nut 518C zusammengedrückt wird. Wenn die vergrößerten Abschnitte 524 und 525 die abgeschrägte Kante 524 freigeben, üben sie eine nach außen wirkende Kraft auf die Innenfläche 545 der Seitenwand 542 aus, um die Abdeckung 540 an dem Hauptkörper 510 zu befestigen. Es sei darauf hingewiesen, dass zum Befestigen der Abdeckung 540 an dem Gehäuse 515 die Abdeckung 540 derart ausgerichtet sein muss, dass der vorspringende Abschnitt 542A mit dem vorspringenden Abschnitt 518B des Flanschs 518 und mit dem vorspringenden Abschnitt 532A des Dichtungselements 530 ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann die Abdeckung 540 nur in einer Ausrichtung an dem Gehäuse 515 angeordnet werden, wobei der vorspringende Abschnitt 518B in den vorstehenden Abschnitt 542A der Abdeckung 540 passt.
Wenn das Rückschlagventil 500 wie in den 11 und 12 dargestellt zusammengebaut ist, ist die Dichtung S zwischen der Vorderseite 531 des Dichtungselements 530 und der Vorderwand 543 der Abdeckung 540 geklemmt. Das Dichtungselement 530 ist um seinen gesamten Umfang durch die Positionierung des zweiten Abschnitts 533 des Dichtungselements 530 zwischen der ersten Dichtfläche 516B der Kammer 516 und der Vorderwand 543 der Abdeckung 540 festgeklemmt. Das derartige Befestigen des Dichtungselements 530 in der Kammer 516 hilft bei der Verhinderung von unerwünschten Verformungen des Dichtungselements 530 bei Druckstößen, welche im Betrieb auftreten können, durch das Vorsehen einer größeren Stützfläche des Dichtungselements 530 im Vergleich mit anderen Rückschlagventilausbildungen, wie beispielsweise solchen, die ein mittig auf einem Schaft angebrachtes Dichtungselement verwenden. Die gebogene oder wellenförmige Form des gebogenen Abschnitts 535 des Dichtungselements 530 widersteht ebenfalls einer unerwünschten Verformung und führt zu einem Rückschlagventil mit einem niedrigen Öffnungsdruck. In der vorliegenden Offenbarung bezeichnet „niedriger Öffnungsdruck“ wie er bei den Rückschlagventil 500 verwendet wird, einen Öffnungsdruck, der keine Verringerung des Vakuumzufuhr zu der Steuerung 80 bewirkt, welche die Steuerung 80 an einer Betätigung bei dem gewünschten Druckniveau hindern würde. In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung ist ein niedriger Öffnungsdruck ein solcher, der die Betätigung der Steuerung 80 bei einem Vakuumdruck von 5 Inch Quecksilbervakuum nicht verhindert. In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung ist der Öffnungsdruck geringer als 1 Inch Quecksilbervakuum.
Das Rückschlagventil 500 ist an dem Ventil 70 durch Schrauben des ersten Endes 512 des Schafts 511 in eine entsprechende Gewindeöffnung des Ventils 70 befestigt. Die Vakuumleitung 143A ist an einem Ende mit dem Anschluss 548 der Abdeckung 540 verbunden, und ist an dem entgegengesetzten Ende mit dem Vakuumport 143 der Steuerung 80 verbunden.
11 zeigt das Rückschlagventil 500 im Bereitschaftszustand, d.h. dem Zustand des Rückschlagventils 500, in dem sich die Steuerung 80 in dein in 3 dargestellten Bereitschaftszustand befindet. In diesem Zustand ist die Dichtfläche 536A des Dichtungselements 530 in Kontakt mit der Dichtfläche 547A der Abdeckung 540, und ein ringförmiger Raum AS ist zwischen dem gebogenen Abschnitt 535 des Dichtungselements 530 und der Vorderwand 543 der Abdeckung 540 gebildet. Im Bereitschaftszustand hält das Rückschlagventil 500 das bestehende Vakuum in der Steuerung 80 und verhindert ein Rückströmen von Flüssigkeit und Schmutz in die Steuerung 80.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Rückschlagventil 500 eine Anzahl von Merkmalen aufweist, die zum Entfernen von Feuchtigkeit und Schmutz aus dem Rückschlagventil 500 ausgebildet sind. Die Öffnungen 537 in dem Dichtungselement 530 sind größer als der kleinste Querschnitt des Durchlasses 548A des Anschlusses 548. Somit kann jeglicher Schmutz, der groß genug ist, um den Durchlass 548A zu passieren, auch von einer Seite des Dichtungselements 530 durch die Öffnungen 537 auf die entgegengesetzte Seite gelangen. Der kleinste Querschnitt des Durchlasses 514 des Schafts 511 ist ebenfalls größer als der kleinste Querschnitt des Durchlasses 548A. Somit kann jeglicher Schmutz, der den Durchlass 548A passieren kann, auch den Durchlass 514 passieren und aus dem Rückschlagventil 500 austreten. Feuchtigkeit kann ebenfalls von einer Seite des Dichtungselements 530 durch die Öffnungen 537, zu der entgegengesetzten Seite des Dichtungselements 530 und über den Durchlass 514 aus dem Rückschlagventil 500 fließen. Das Anordnen des Bodens 516A der Kammer 516 in einem abwärts gerichteten Winkel zu dem Durchlass 514 unterstützt das Ableiten von Feuchtigkeit und Schmutz aus der Kammer 516 über den Durchlass 514. Das Entfernen von Feuchtigkeit aus dem Rückschlagventil 500 ist unter bestimmten Betriebsbedingungen wünschenswert, beispielsweise in Kaltwetterumgebungen, in welchen Feuchtigkeit, die sich in dem Rückschlagventil 500 ansammelt, frieren und den Betrieb des Rückschlagventils 500 behindern kann.
In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung sind die Öffnungen 537 und der Durchlass 514 derart ausgebildet, dass sie den Luftstrom durch die Steuerung 80 nicht einschränken, was dazu führen könnte, dass die Steuerung 80 nicht wie gewünscht betätigt oder arbeitet. Daher ist in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung die Luftdurchflussrate durch das Rückschlagventil 500 größer als die Luftdurchflussrate durch die Steuerung 80. In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung wird diese höhere Durchflussrate durch das Rückschlagventil 500 erreicht, indem die Öffnungen 537 und der kleinste Querschnitt des Durchlasses 514 größer als der größte Querschnitt der verschiedenen Ports und Luftströmungswege der Steuerung 80 ausgebildet werden, wie beispielsweise der Port 123, der Strömungsweg 123A, die Ports 123B, die Öffnung 123D, der Port 123E, der Port 124, der Port 126, die Öffnung 142A, der Vakuumport 143, die Vakuumleitung 143A, der Atmosphärendruckport 153, der Ventilanschlussport 154, die einstellbare Öffnung 200, die Öffnungen 202, die Öffnung 300A, die Öffnung 300B, und das Rückschlagventil 400.
Im Betrieb beginnt die Steuerung 80 in dem in 3 dargestellten Bereitschaftszustand. In diesem Zustand sitzt der Kopfbereich 171A des Dichtungselements 171 aufgrund der Kraft der Vorspanneinrichtung 174 und der Druckdifferenz zwischen der Kammer 121 (die Atmosphärendruck aufweist) und der Kammer 125 (die niedrigen Druck oder Vakuumdruck aufweist) auf dem Dichtungssitz 173 Das Rückschlagventil 500 befindet sich ebenfalls in dem in 11 dargestellten Bereitschaftszustand.
Die Abwasseransammlung im Tank 30 erzeugt Druck in dem Rohr 40, das über den Drucksensorport 111 und durch die Leitung 43 mit der Kammer 113 verbunden ist. Dieser Druckanstieg drückt die Membran 160 in Richtung der Wand 122, wie in 7 dargestellt. Während sich die Membran 160 in Richtung der Wand 122 bewegt, übt sie Druck auf das erste Ende 172A des Hebels 172 aus. Dies bewirkt wiederum, dass sich das erste Ende 172A in Richtung der Wand 122 bewegt und das zweite Ende 172B von der Wand 122 weg schwenkt. Während das zweite Ende 172B von der Wand 122 weg schwenkt, zieht es den Kopfbereich 171A des Dichtungselements 171 entgegen der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 174 von dem Dichtsitz 173 weg, wie in 7A dargestellt. Dies stellt eine Fluid- und Atmosphärendruckverbindung zwischen den Kammern 121 und 125 her, da atmosphärische Luft von dem Port 153 über den Strömungsweg 123A und über den Port 123 in die Kammer 121 und durch den Port 124 strömt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Luftströmung das Öffnen des Entenschnabelventils 123D bewirkt, wie in 7B dargestellt. Alternativ bewirkt, wenn das Rückschlagventil 600 verwendet wird, die Luftströmung durch die Durchlässe 604 und die Öffnung 150A das Lösen des Flanschs 603 von dem Abschnitt 150 um eine stärkere Luftströmung zu ermöglichen.
Während der niedrige Druck oder der Vakuumdruck in der Kammer 125 durch das Einleiten von Luft unter atmosphärischem Druck erhöht wird, wird die Membran 161 durch die Kombination aus dem erhöhten Druck in der Kammer 125 und dem niedrigen Druck oder dem Vakuumdruck in der Kammer 127 in Richtung der Wand 131 gedrückt. Dies bewirkt, dass sich der Schaft 180 und der sich verjüngende Schaft 184 in Richtung der Wand 152 bewegen. Während dies eintritt, löst sich die erste Dichtungsseite 185A des Dichtungselements 185 von dem Ventilsitz 186A und die zweite Dichtungsseite 185B setzt sich gegen den Ventilsitz 186B, wodurch der Atmosphärendruckport 153 für eine weitere Atmosphärenluftverbindung mit der Kammer 151 und dem Ventilanschlussport 154 geschlossen ist. Während sich die erste Dichtungsseite 185A von dem Ventilsitz 186A weg bewegt, wird eine Fluid- und Druckverbindung zwischen den Kammern 141 und 151 hergestellt, da Luft um das Dichtungselement 155 und den sich verjüngenden Schaft 184 strömt. Hierdurch wird die Kammer 151 niedrigem Druck oder Vakuumdruck aus dem Vakuumport 143 ausgesetzt. Dies erhöht auch den Druck in der Kammer 141 und bewirkt eine Luftströmung durch den Vakuumport 143 in Richtung des Rückschlagventils 500, wodurch bewirkt wird, dass sich die Dichtfläche 536A des Dichtungselements 530 von der Dichtfläche 547A der Abdeckung 540 weg bewegt und von dieser beabstandet ist, wie in 12 dargestellt.
Während der mit dem Ventil 70 über den Ventilanschlussport 154 verbundene Atmosphärendruck unter dem Einfluss des Vakuumdrucks aus der Kammer 141 verringert wird, wird das Ventil 70 in auf diesem Gebiet bekannter Weise aktiviert, wie beispielsweise in der im US-Patent 4,179,371 beschriebenen Weise. Während das Ventil 70 geöffnet wird, wird der stromaufwärtige Teil der Abflussleitung 50 mit niedrigen Druck oder Vakuumdruck beaufschlagt. Da der Tank 30 im Wesentlichen Atmosphärendruck aufweist, bewirkt der niedrige Druck oder der Vakuumdruck in der Abflussleitung 50 das Ablassen des Abwassers in die Abflussleitung 50 und das Transportieren des Abwassers zu der Sammelstation CT.
Das Ablassen von Abwasser aus dem Tank 30 bewirkt einen nahezu sofortigen Abfall des mit der Membran 160 in Verbindung stehenden Drucks über das Rohr 40, wodurch der Druck in der Kammer 113 verringert wird. Dies zieht die Membran 160 von der Wand 122 und dem ersten Ende 172A des Hebels 172 weg. Infolgedessen wird der Kopfbereich 171A des Dichtungselements 171 unter dem Einfluss der Vorspanneinrichtung 174 gegen den Dichtungssitz 173 gedrückt, wodurch eine Strömung von der Kammer 121 zu der Kammer 125 durch den Port 124 verhindert ist. Dies bewirkt ein Abfallen des Vakuums in den Kammern 141 und 151, was zum Schließen des Rückschlagventils 400 führt, während der Druck in den Kammern 125 und 127 beginnt, sich auszugleichen. Die Ausgleichsgeschwindigkeit wird durch die Größe der Öffnungen 200, 300A und 300B und durch die Größe der Kammer 126A geregelt. Beispielsweise gilt, dass der Druckausgleich zwischen den verschiedenen Kammern umso langsamer ist, je kleiner die Öffnungen sind. Gleichermaßen gilt, dass die Ausgleichszeit zwischen den verschiedenen Kammern umso länger ist, je größer das Volumen der Kammer 126A ist, da die größeren Reservoire ein größeres auszugleichendes Volumen aufweisen. Die Verwendung größerer Volumina ermöglicht die Verwendung größerer Öffnungen, was wiederum den Durchtritt von Feuchtigkeit durch die Steuerung 80 ermöglicht, bevor das Systemvakuum erschöpft ist. Dadurch entfällt auch die Notwendigkeit von Tauchrohren.
Während sich die Druckdifferenzen in den Kammern 125 und 127 ausgleichen, bewegt sich die Membran 161 in Richtung der Wand 122 und zieht die erste Dichtungsseite 185A zurück gegen den Ventilsitz 186A. Dies öffnet den Atmosphärendruckport 153. Der Atmosphärenluftdruck ist über den Ventilanschlussport 154 wieder verbunden und die resultierende Druckänderung schließt das Ventil 70. Die Bewegung des Dichtungselements 185 verhindert ebenfalls das Weiterleiten von niedrigem Druck oder Vakuumdruck von der Kammer 141 zu der Kammer 151. Tritt dies ein, nimmt das Rückschlagventil 400 seine normalerweise offene Position ein, und der Druck über die Kammern 125, 127 und 141 wird auf den Vakuumleitungsdruck der Leitung 50 ausgeglichen.
Während die Steuerung 80 in den Bereitschaftszustand zurückkehrt, kehrt auch das Rückschlagventil 500 in den Bereitschaftszustand gemäß 11 zurück. Bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Dichtfläche 536A des Dichtungselements 530 die Dichtfläche 547a der Abdeckung 540 berührt, wird der Steuerung 80 Vakuum über den Durchlass 514 des Schafts 511, die Kammer 516 des Gehäuses 515, die Öffnungen 537 des Dichtungselements 530, den Durchlass 548A des Anschlusses 548, die Vakuumleitung 143A und den Vakuumport 143 zugeführt.
Wie zuvor angemerkt, kann während des Betriebs des Vakuum-Abwassersystems 10 manchmal Gegendruck auftreten. Dieser Gegendruck kann Abwasser aus der Abflussleitung 50 über den Vakuumport 143 in die Steuerung 80 drücken. Bei Vakuum-Abwassersystemen gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch drückt ein Gegendruck über den Durchlass 514 und die Kammer 516 den mittleren Abschnitt 536 des Dichtungselements 530 in Richtung des mittleren Abschnitts 547 der Vorderwand 543 der Abdeckung 540, so dass die Dichtfläche 536A des Dichtungselements 530 gegen die Dichtfläche 547A abdichtet, wie in 11 dargestellt, wodurch der Zugang zu dem Durchlass 548A des Anschlusses 548 verschlossen und das Eindringen von Abwasser in die Steuerung 80 verhindert wird. Abwasser und Feuchtigkeit, die sich unter derartigen Gegendruckbedingungen in dem ringförmigen Raum AS angesammelt haben können, können über die Öffnungen 537 ablaufen und aus dem Rückschlagventil 500 abfließen.
Wie zuvor angemerkt, werden die Vakuumpumpen VP zyklisch ein- und ausgeschaltet, um das richtige Vakuumniveau in dem Vakuum-Abwassersystem, einschließlich der Steuerung 80, aufrechtzuerhalten. Das Rückschlagventil 500 wird aktiviert, wenn die Vakuumpumpen VP eingeschaltet werden, während sich das Rückschlagventil 500 im Bereitschaftszustand befindet. Genauer gesagt bewirkt das Aktivieren der Vakuumpumpen VP, wenn sich das Rückschlagventil 500 im Bereitschaftszustand befindet, dass sich das Dichtungselement 530 in Richtung des geschlossenen Endes 517 des Hauptkörpers 510 bewegt, wodurch die Dichtfläche 536A des Dichtungselements 530 von der Dichtfläche 547A der Abdeckung 540 weg bewegt wird, wie in 12 dargestellt. Wenn sich das Dichtungselement 530 in dieser Position befindet, wird der Steuerung 80 über den Durchlass 514 des Schafts 511, die Kammer 516 des Gehäuses 515, die Öffnungen 537 des Dichtungselements 530, dien Durchlass 548A des Anschlusses 548, die Vakuumleitung 143A und den Vakuumport 143 Vakuum zugeführt. Das Rückschlagventil 500 kehrt nach dem Abschalten der Vakuumpumpen VP in den Bereitschaftszustand nach 11 zurück.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung im Detail dargestellt und beschrieben, jedoch ist dies nur beispielhaft und stellt keine Begrenzung des Rahmens der vorliegenden Erfindung dar. Zahlreiche Modifizierungen können an den dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann, obwohl das Rückschlagventil 500 in Verbindung mit dem Verhindern von Abwasserrückfluss in die Steuerung 80 durch die Vakuumleitung 143A beschrieben wurde, das Rückschlagventil 500 auch an anderen Stellen im Vakuum-Abwassersystem 10 verwendet werden, an denen ein Rückfluss verhindert werden soll. Das Halteelement 520 könnte entfallen und die verbleibenden Bauteile des Rückschlagventils 500 könnten durch alternative Mittel miteinander verbunden werden, beispielsweise indem der Hauptkörper 510 und die Abdeckung 540 derart ausgebildet werden, dass sie zusammengreifen oder schnappend verbunden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4171853 [0002, 0021, 0034]
US 4179371 [0021, 0049]
US 10316504 [0021]

Claims

Rückschlagventil für ein Vakuum-Abwassersystem, mit: einem Körper, wobei der Körper einen Schaft und ein Gehäuse aufweist, wobei der Schaft ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen sich von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende erstreckenden Durchlass aufweist, wobei das Gehäuse eine Nut, ein offenes Ende, einen Flansch, der um das offene Ende angeordnet ist und einen Vorsprung aufweist, ein geschlossenes Ende und eine Kammer in Fluidverbindung mit dem Schaftdurchlass aufweist, wobei die Kammer einen Boden, der unter einem Winkel zu dem Schaftdurchlass angeordnet ist, eine erste Dichtfläche und eine zweite Dichtfläche aufweist; einem Dichtungselement, wobei das Dichtungselement eine Vorderseite, einen ersten Abschnitt mit einem Vorsprung, einen sich von dem ersten Abschnitt erstreckenden zweiten Abschnitt, einen sich von dem zweiten Abschnitt erstreckenden dritten Abschnitt, einen gebogenen Abschnitt, der mit dem dritten Abschnitt verbunden ist und mindestens eine Öffnung aufweist, und einen mittleren Abschnitt, der mit dem gebogenen Abschnitt verbunden ist, aufweist, wobei der mittlere Abschnitt eine Dichtfläche aufweist; einer Abdeckung, wobei die Abdeckung ein offenes Ende, eine Seitenwand mit einem Vorsprung, einer abgeschrägten Kante und einer Innenfläche, eine Vorderwand mit einem mittleren Abschnitt mit einer Dichtfläche, eine Innenkammer, eine innere Nut, und einen sich von der Vorderwand erstreckenden Anschluss aufweist, wobei der Anschluss einen mit der Innenkammer stehenden Durchlass aufweist; einem Halteelement zum Befestigen der Abdeckung an dem Gehäuse des Hauptkörpers, wobei das Halteelement in der Nut des Hauptkörpers angeordnet ist und ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Öffnung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende aufweist; und wobei der Flansch des Gehäuses in der inneren Nut der Abdeckung angeordnet ist, der zweite Abschnitt des Dichtungselements zwischen der ersten Dichtfläche der Gehäusekammer und der Vorderwand der Abdeckung angeordnet ist, der zweite Abschnitt des Dichtungselements nahe der zweiten Dichtfläche der Gehäusekammer angeordnet ist, der Vorsprung des Dichtungselements in dem Vorsprung des Gehäuses angeordnet ist, und der Vorsprung des Dichtungselements und der Vorsprung des Gehäuseflanschs in dem Vorsprung der Abdeckung angeordnet sind.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, bei welchem zumindest ein Teil des Bodens des Kammergehäuses von dem offenen Ende in Richtung des Schaftdurchlasses nach unten abgewinkelt ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, bei welchem der mittlere Abschnitt des Dichtungselements von einer ersten Position, in welcher die Dichtfläche des Dichtungselements in Kontakt mit der Dichtfläche des mittleren Abschnitts der Vorderwand der Abdeckung ist, zu einer zweiten Position bewegbar ist, in welcher die Dichtfläche des mittleren Abschnitts des Dichtungselements von der Dichtfläche des mittleren Abschnitts der Vorderwand der Abdeckung beabstandet ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 3, bei welchem die Dichtfläche des mittleren Abschnitts des Dichtungselements ein Ende des Anschlussdurchlasses schließt, wenn sich der mittlere Abschnitt des Dichtungselements in der ersten Position befindet.
Rückschlagventil nach Anspruch 3, bei welchem ein ringförmiger Raum um den mittleren Abschnitt der Vorderwand der Abdeckung und zwischen dem gebogenen Abschnitt des Dichtungselements und der Vorderwand der Abdeckung gebildet ist, wenn sich der mittlere Abschnitt des Dichtungselements in der ersten Position befindet.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, bei welchem die mindestens eine Öffnung in dem Dichtungselement größer als der kleinste Querschnitt des Anschlussdurchlasses ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, bei welchem der kleinste Querschnitt des Schaftdurchlasses größer als der kleinste Querschnitt des Anschlussdurchlasses ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, bei welchem die mindestens eine Öffnung in dem Dichtungselement und der kleinste Querschnitt des Schaftdurchlasses jeweils größer als der kleinste Querschnitt des Anschlussdurchlasses sind.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, bei welchem das Rückhalteelement eine auswärts gerichtete Kraft auf die Innenfläche der Seitenwand der Abdeckung aufbringt.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, bei welchem das Gehäuse außerdem einen Port für den Anschluss an eine elektronische Lufteinlasssteuerung aufweist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, bei welchem das Gehäuse ferner einen Anschluss für eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustands des Vakuum-Abwassersystems aufweist.
Rückschlagventil für ein Vakuum-Abwassersystem, mit: einem Körper, wobei der Körper ein Gehäuse aufweist; einem Dichtungselement, wobei das Dichtungselement einen ersten Abschnitt und einen mit dem ersten Abschnitt verbundenen mittleren Abschnitt aufweist, wobei der mittlere Abschnitt des Dichtungselements eine Dichtfläche aufweist; einer Abdeckung, wobei die Abdeckung eine Innenkammer, einen Anschluss mit einem in Verbindung mit der Innenkammer stehenden Durchlass, und eine Vorderwand mit einem mittleren Abschnitt aufweist, wobei der mittlere Abschnitt der Vorderwand eine Dichtfläche aufweist; und wobei der mittlere Abschnitt des Dichtungselements von einer ersten Position, in welcher die Dichtfläche des Dichtungselements in Kontakt mit der Dichtfläche des mittleren Abschnitts der Vorderwand der Abdeckung ist, zu einer zweiten Position bewegbar, in welcher die Dichtfläche des mittleren Abschnitts des Dichtungselements von der Dichtfläche des mittleren Abschnitts der Vorderwand der Abdeckung beabstandet ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 12, bei welchem die Dichtfläche des mittleren Abschnitts des Dichtungselements ein Ende des Anschlussdurchlasses schließt, wenn sich der mittlere Abschnitt des Dichtungselements in der ersten Position befindet.
Rückschlagventil nach Anspruch 12, bei welchem ein ringförmiger Raum um den mittleren Abschnitt der Vorderwand der Abdeckung und zwischen dem ersten Abschnitt des Dichtungselements und der Vorderwand der Abdeckung gebildet ist, wenn sich der mittlere Abschnitt des Dichtungselements in der ersten Position befindet.
Rückschlagventil nach Anspruch 12, ferner mit mindestens einer Öffnung in dem Dichtungselement.
Rückschlagventil nach Anspruch 15, bei welchem sich die mindestens eine Öffnung in dem ersten Abschnitt des Dichtungselements befindet.
Rückschlagventil nach Anspruch 15, bei welchem die mindestens eine Öffnung in dem Dichtungselement größer als der kleinste Querschnitt des Anschlussdurchlasses ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 14, ferner mit mindestens einer Öffnung in dem Dichtungselement, die in Fluidverbindung mit dem ringförmigen Raum steht.
Rückschlagventil nach Anspruch 12, bei welchem das Gehäuse ein offenes Ende und eine Kammer aufweist, und der Körper ferner einen Schaft mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einem Durchlass aufweist, der in Fluidverbindung mit der Kammer ist und sich von dem ersten Endes des Schafts zu dem zweiten Ende des Schafts erstreckt.
Rückschlagventil nach Anspruch 19, bei welchem die Kammer einen Boden aufweist, wobei zumindest ein Teil des Bodens von dem offenen Ende in Richtung des Schaftdurchlasses nach unten abgewinkelt ist.
Rückschlagventil für ein Vakuum-Abwassersystem, mit: einem Körper, wobei der Körper ein Gehäuse aufweist; einer Abdeckung, wobei die Abdeckung eine Innenkammer, einen Anschluss mit einem in Verbindung mit der Innenkammer stehenden Durchlass, und eine Vorderwand mit einem mittleren Abschnitt aufweist, wobei der mittlere Abschnitt der Vorderwand eine Dichtfläche aufweist; und einem Dichtungselement, wobei das Dichtungselement einen ersten Abschnitt und einen mit dem ersten Abschnitt verbundenen mittleren Abschnitt aufweist, wobei der mittlere Abschnitt des Dichtungselements eine Dichtfläche aufweist, welche der Vorderwand der Abdeckung zugewandt ist; und einer Einrichtung zum Erleichtern des Fluiddurchtritts von einer Position zwischen dem Dichtungselement und der Vorderwand der Abdeckung zu der gegenüberliegenden Seite des Dichtungselements.
Rückschlagventil nach Anspruch 21, bei welchem die Einrichtung zum Erleichtern des Fluiddurchtritts mindestens eine Öffnung in dem Dichtungselement aufweist.
Vakuum-Abwassersystem mit: einer Steuerung; einer Vakuumpumpe zum Bereitstellen eines Vakuums für das Vakuum-Abwassersystem und die Steuerung; und einem Rückschlagventil, wobei das Rückschlagventil einen Öffnungsdruck aufweist, der ausreichend gering ist, um beim Öffnen des Rückschlagventils keine Verringerung der Vakuumversorgung der Steuerung zu bewirken.
Vakuum-Abwassersystem nach Anspruch 23, bei welchem der Öffnungsdruck geringer als 1 Inch Quecksilbervakuum ist.
Vakuum-Abwassersystem nach Anspruch 23, bei welchem die Steuerung bei einem Vakuumdruck von 5 Inch Quecksilbervakuum betätigt wird.
Vakuum-Abwassersystem nach Anspruch 23, bei welchem die Luftdurchflussrate durch das Rückschlagventil größer als die Luftdurchflussrate durch die Steuerung ist.