Schwimmerventil

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Schwimmerventil, ein Druckluftsystem mit einem Schwimmerven til und einen Trockner für ein Druckluftsystem mit einem Schwimmerventil.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Schwimmerventile werden häufig zum Ablassen von Flüssigkeiten verwendet, beispiels weise von Kondensat aus einem Druckluftsystem. Dabei weist das Schwimmerventil in der Regel einen Ventilsitz auf, der eine Ventilöffnung ausbildet. Zum Schalten des Ventils ist ferner häufig ein bewegliches Verschlusselement vorgesehen, welches mit dem Ventilsitz zusammenarbeitet und die Ventilöffnung freigibt oder dichtend schließt. Ein Schwimmer steuert dazu über verschiedenste Arten von Steuermechanismen das Verschlusselement an. Der Schwimmer kann dabei zusammen mit den anderen Ventilkomponenten in einem Ge häuse angeordnet sein. Er kann aber auch außerhalb eines solchen Gehäuses in einem Sammelbehälter oder dgl., wie beispielsweise bei dem Kasten einer Toilettenspülung, an geordnet sein und von seiner dortigen Position über einen entsprechenden Steuermecha nismus auf das Verschlusselement wirken. Durch das Ansammeln von Flüssigkeit wirkt auf den Schwimmer eine Auftriebskraft, die dem Steuermechanismus zur Verfügung steht, um das Verschlusselement vom Ventilsitz abzuheben. Bei Druckluftsystemen ist es jedoch so, dass eine relativ hohe Öffnungskraft zum Öffnen des Verschlusselements benötigt wird. Denn der im Druckluftsystem anstehende Über druck sorgt an dem Verschlusselement bzw. im Bereich der Ventilöffnung des Verschlus selements für eine meist nicht unerhebliche Druckdifferenz. Als Folge müssten sehr große Schwimmer vorgesehen werden, die eine ausreichende Auftriebskraft erzeugen.

Bisher werden daher bei im Stand der Technik für derartige Druckluftsystem insbesondere im medizinischen Bereich und vor allem auch im dentalmedizinischen Bereich, Steuerme chanismen verwendet, welche beispielsweise mit einer Hebelmechanik die Auftriebskraft stark übersetzen, um die notwendige Öffnungskraft auf das Verschlusselement auszuüben. Derartige Schwimmerventile haben jedoch den Nachteil, dass viele Bauteile benötigt wer den, die präzise aufeinander abgestimmt sein müssen. Zudem ist ein langer Bewegungs weg des Schwimmers notwendig, der je nach Einbausituation im Druckluftsystem nicht zur Verfügung gestellt werden kann.

Eine andere Lösung im Stand der Technik umfasst einen Steuermechanismus mit einer pneumatischen Vorsteuerung, bei welcher zunächst ein kleines Vorsteuerventil geöffnet wird, um Druckluft aus dem Druckluftsystem zur Steuerung des eigentlichen Verschlus selements zu verwenden.

Außer der aufwändigen Herstellung eines solchen Schwimmerventils hat diese Vorsteue rung den Nachteil, dass das kleine Vorsteuerventil anfällig für Verstopfungen durch kleine Partikel ist, wodurch das Schwimmerventil je nach Ort des Partikeleinschlusses dauerhaft öffnet oder gar nicht mehr öffnet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schwimmerventil anzugeben, welches den obigen Überlegungen zum Stand der Technik Rechnung trägt und insbesondere einen einfache- ren Aufbau aufweist als die im Stand der Technik bekannten Schwimmerventile. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schwimmerventil, insbesondere zum Ablassen von Kondensat in einem medizinischen Druckluftsystem, umfassend: a) einen Schwimmer; b) einen Ventilsitz, der eine Ventilöffnung mit einer Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A definiert; und c) ein Verschlusselement zum Freigeben und Verschließen der Ventilöffnungsquer schnittsfläche q _A der Ventilöffnung, wobei das Verschlusselement mittels des Schwimmers zwischen einer vollständig freigegebenen Position X und einer voll ständig geschlossenen Position Y steuerbar ist. Erfindungsgemäß ist das Verschlusselement elastisch und Teil eines Teilöffnungsmechanis mus, der dazu eingerichtet ist, aufgrund der Elastizität des Verschlusselements die Ventil öffnungsquerschnittsfläche q _A der Ventilöffnung zwischen der vollständig geschlossenen Position Y und der vollständigen freigegebenen Position X sukzessive freizugeben.

Die Erfinder haben erkannt, dass es durch die Elastizität des Verschlusselements und durch den Teilöffnungsmechanismus möglich ist, dass beim Freigeben der Ventilöffnung nicht schlagartig die gesamte Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A freigegeben wird. Stattdessen wird durch die Elastizität des Verschlusselements und durch den Teilöffnungsmechanismus die Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A der Ventilöffnung sukzessive, d.h. nach und nach, freigegeben. Das elastische Verschlusselement wird somit in einer "abschälenden" Bewe- gung vom Ventilsitz abgehoben.

Dies hat den Vorteil, dass die Öffnungskräfte, die zum Freigeben der Ventilöffnung aufge bracht werden müssen, gegenüber dem sofortigen Freigeben der gesamten Ventilöff nungsquerschnittsfläche q _A reduziert sind.

Da die zum Öffnen der Ventilöffnung erforderliche Öffnungskraft nach

F = Dr * A vor allem durch die Druckdifferenz am Verschlusselement und der zu öffnenden Fläche bestimmt werden, ist eine kleinere zu öffnende Fläche vorteilhaft, um trotz hoher Druck differenz bereits mit geringen Öffnungskräften das Verschlusselement zu öffnen.

Vor allem bei einem Druckluftsystem kann sich die Druckdifferenz im Wesentlich als Diffe- renz zwischen dem Druck, der in der Strömungsleitung anliegt, die stromab von dem Ver schlusselement angeordnet ist, und dem Druck ergeben, der unmittelbar von der abzulas senden Flüssigkeit, beispielsweise Kondensat, in der Regel von oben auf das Verschlus selement wirkt. Ein solcher Fall liegt bei medizinischen Druckluftsystemen vor, bei welchen darüber hinaus das Schwimmerventil noch den strengen Hygienevorschriften (z.B. gerin- gere Anzahl an Partikel und geringerer Ölgehalt in der Druckluft) entsprechen muss, so- dass sich komplexe Mechaniken, die evtl einen Schmiermittelbedarf haben, verbieten.

Zusätzlich wirkt in den meisten Fällen auch die Gewichtskraft des Schwimmers, der bevor zugt aus einem geschäumten Material, beispielsweise einem Partikelschaum, gefertigt sein kann, und des Verschlusselements der Öffnung des Verschlusselements entgegen, da der Schwimmer und das Verschlusselement im geschlossenen Zustand des Schwimmerventils in der Regel im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind und zumindest mit einer vertikalen Öffnungsrichtungskomponente geöffnet werden.

Der Druck in der dem Verschlusselement stromab liegenden Strömungsleitung entspricht im geschlossenen Zustand der Ventilöffnung im Wesentlichen dem Umgebungsdruck. Der unmittelbar von der abzulassenden Flüssigkeit auf das Verschlusselement wirkende Druck umfasst zum einen den hydraulischen Druck der abzulassenden Flüssigkeit, die durch die Höhe der an dem Verschlusselement herrschenden Wassersäule bestimmt wird. Zum anderen wirkt aber auch der über der abzulassenden Flüssigkeit anstehende Druck. Dieser Druck liegt in einem üblichen Druckluftsystem mit etwa 5 bar bis etwa 10 bar in der Regel wesentlich über dem Umgebungsdruck, da der Bereich über dem Flüssigkeitsspiegel in der Regel mittelbar oder unmittelbar mit einer Druckleitung des Drucksystems verbun den ist. Die erläuterte Druckdifferenz, unter Berücksichtigung der maßgeblichen Flächen des Ver schlusselements, ergibt die Verschlusskraft, die im geschlossenen Zustand des Schwim merventils auf das Verschlusselement wirkt. Die Ventilöffnungskraft ist wiederum die Kraft, die auf das Verschlusselement ausgeübt werden muss, um die erläuterte Verschlusskraft zu überwinden.

Wird, wie durch die Erfindung vorgesehen, in einem Moment nur ein Teilbereich der Ven tilöffnungsquerschnittsfläche q _A geöffnet, so muss nur ein Teil der gesamten Ventilöff nungskraft auf das Verschlusselement ausgeübt werden, um diesen Teilbereich der Ventil öffnungsquerschnittsfläche q _A freizugeben. Sobald ein im Verhältnis zur gesamten Ventil- Öffnungsquerschnittsfläche kleinerer Teilbereich der Ventilöffnungsquerschnittsfläche frei gegeben wurde, strömt bereits die abzulassende Flüssigkeit über diesen Teilbereich der Ventilöffnungsquerschnittsfläche ab.

Der daraus resultierende teilweise Druckausgleich über den geöffneten Teilbereich der Ventilöffnung kann die Druckdifferenz reduzieren, wodurch die zum Freigeben der übri- gen Ventilöffnungsquerschnittsfläche erforderliche Öffnungskraft weiter reduziert wird.

In drucklosen Systemen wirkt im Wesentlichen nur der hydraulische Druck der abzulassen den Flüssigkeit, beispielsweise Kondensat, auf das Verschlusselement. Zusätzlich wirkt, wie bereits beschrieben, die Gewichtskraft des Schwimmers und des Verschlusselements der Öffnung des Verschlusselements entgegen. Somit sind die aufzubringenden Ventilöff- nungskräfte zum Öffnen des Verschlusselements in drucklosen Systemen geringer als in Drucksystemen. Das erfindungsgemäße Schwimmerventil funktioniert jedoch für beide Systeme.

Die geringeren Öffnungskräfte zum Öffnen des Verschlusselements ermöglichen des Wei teren eine Vergrößerung der Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A unter Verwendung eines üblichen aus dem Stand der Technik bekannten Schwimmers. Eine größere Ventilöffnungs querschnittsfläche q _A hat den Vorteil, dass diese unempfindlicher gegenüber möglicher weise in das Ventil eindringenden Partikeln ist. Unter elastisch ist im Allgemeinen die Eigenschaft eines Werkstoffes zu verstehen, die es ermöglicht, Verformungen des Werkstoffes, beispielsweise Verbiegungen oder Verkrüm mungen, durch Aufbringen von Kräften, beispielsweise durch Drücken oder Ziehen, zuzu lassen und nach Wegfall der Kräfte im Wesentlichen seinen ursprünglichen Zustand wieder einzunehmen.

Für die vorliegende Erfindung ermöglicht die Elastizität des Verschlusselements vor allem, dass während des Öffnens des Verschlusselements, das Verschlusselement derart verform bar ist, dass Bereiche des Verschlusselements abweichend von den übrigen Bereichen des Verschlusselements beweglich sind. Insbesondere soll die Elastizität so gewählt sein, dass ein Bereich des Verschlusselements bereits vom Ventilsitz abgehoben werden kann, um einen Teilbereiche der Ventilquerschnittsfläche zu öffnen, während ein anderer Bereich noch einen anderen Teil der Ventilquerschnittsfläche verschließt. Vorzugsweise kann ein Bereich des Verschlusselements in einer Ebene abweichend von den übrigen Bereichen des Verschlusselements bewegt werden. Denkbar ist jedoch auch, eine überlagerte Bewe gung des Bereichs des Verschlusselements in mehreren Ebenen durchzuführen.

Das elastische Verschlusselement kann bevorzugt aus einem Elastomer gefertigt sein. Je doch ist auch denkbar, dass das elastische Verschlusselement aus einem anderen Werk stoff wie z.B. einem Thermoplast oder einem dünnen Blech aus Federstahl gefertigt ist.

Das Verschlusselement kann bevorzugt unmittelbar mit dem Schwimmer verbunden sein. Dabei kann das Verschlusselement bevorzugt stoffschlüssig, beispielsweise als auf dem Schwimmer vulkanisierte oder geklebte elastische Schicht, mit dem Schwimmer verbunden sein. Alternativ kann das Verschlusselement auch mittels zumindest eines an dem Schwim mer oder an einem weiteren dazwischen geschalteten Element befestigten Haltelements kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Schwimmer verbunden sein. Somit kann das Verschlusselement auch unmittelbar mit dem Schwimmer Zusammenwirken, um den Teil öffnungsmechanismus auszubilden.

Alternativ kann das Verschlusselement über weitere Bauelemente mittelbar mit dem Schwimmer verbunden sein und mit dem Schwimmer Zusammenwirken. Denkbar wäre beispielsweise ein federndes blechartiges Element, an dem das Verschlusselement befes tigt ist. Durch federnde blechartige Element können Schwingungen des Schwimmers bes ser abgefedert werden.

Unter einer vollständig freigegebenen Position X ist eine Position des Verschlusselements zu verstehen, in der das Verschlusselement im Wesentlichen keinen, oder zumindest im Vergleich zu den weiteren Strömungswiderständen geringeren, Strömungswiderstand für die abzulassende Flüssigkeit darstellt.

Unter einer vollständig geschlossenen Position Y ist eine Position des Verschlusselements zu verstehen, in der die Ventilöffnung im Wesentlichen mittels des Verschlusselements dicht abgeschlossen ist, sodass zwischen der Umgebung und dem freizugebenden Me dium im Wesentlichen kein Mediumaustausch stattfindet.

Unter Sukzessivem Freigeben der Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A der Ventilöffnung wird ein mit dem Bewegen des Verschlusselements zwischen der vollständig geschlosse nen Position Y und der vollständig freigegebenen Position X größer werdender Teilquer- schnitt der Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A der Ventilöffnung verstanden während ein anderer Teilquerschnitt der Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A noch nicht freigegeben ist.

Vorzugsweise kann die Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A dabei zwei Teilquerschnitte aufweisen, einen ersten freigegebenen Teilquerschnitt und einen zweiten nicht freigege benen Teilquerschnitt. Beim Bewegen des Verschlusselements zwischen der vollständig geschlossenen Position Y und der vollständig freigegebenen Position X wird der erste Teil querschnitt größer während der zweite Teilquerschnitt kleiner wird.

Weitere Aspekte der Erfindung gehen aus den nachfolgend erläuterten Unteransprüchen hervor.

Vorzugsweise kann das elastische Verschlusselement zumindest bereichsweise ein Band zum Freigeben und Verschließen der Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A der Ventilöff nung aufweisen, wobei das Band dazu eingerichtet ist, zwischen der vollständig geschlos- senen Position Y und der vollständigen freigegebenen Position X schälend von der Ventil öffnung entfernt zu werden, um durch das schälende Entfernen die Ventilöffnungsquer schnittsfläche q _A der Ventilöffnung sukzessive freizugeben.

Hierbei umfasst der oben genannte Teilöffnungsmechanismus das Band und das Band ist zugleich das Verschlusselement. Das Band kann dazu wie eine Schlaufe zweifach über die Ventilöffnung gelegt sein, wodurch sich bei einem Ziehen des in der Schlaufe liegenden oberen Teils des Bandes automatisch die abschälenden Art und Weise des Entfernens des Bands zum sukzessiven Freigeben der Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A der Ventilöff nung ergibt. Vorzugsweise ist das Band in der vollständig geschlossenen Position Y und in der vollstän digen freigegebenen Position X im Wesentlichen konzentrisch zur Ventilöffnung angeord net. Alternative kann jedoch das Band in der vollständig geschlossenen Position Y und in der vollständigen freigegebenen Position X auch exzentrisch zur Ventilöffnung angeordnet sein. Denkbar wäre ebenfalls eine Anordnung des Bands derart, dass das Band in der voll- ständig geschlossenen Position Y im Wesentlichen konzentrisch zur Ventilöffnung und in der vollständigen freigegebenen Position X exzentrisch zur Ventilöffnung angeordnet ist oder umgekehrt.

Das Band kann vorzugsweise derart konstruiert sein, dass das Band federnde Eigenschaf ten aufweist, um somit Schwingungen des Schwimmers auch ohne die Hilfe von zusätzli- chen Dämpfungselemente abzufedern. Dadurch wird ein sanftes Öffnen und Schließen des Schwimmerventils ermöglicht. Dies wiederum reduziert Geräusche und mechanische Be lastungen in dem Schwimmerventil.

Des Weiteren bewirken die federnden Eigenschaften des Bands eine zumindest teilweise Kompensierung der Gewichtskraft des Schwimmers. Damit wird die erforderliche Ventilöff- nungskraft zum Öffnen des Verschlusselements weiter reduziert. Dadurch kann das Schwimmerventil auch bei niedrigeren Flüssigkeitsspiegeln bzw. kleineren Schwimmern geöffnet werden. Das Band kann dabei eine Banddicke aufweisen, die gleich groß oder größer ist als ein Durchmesser der Ventilöffnung, um in der vollständig geschlossenen Position Y zumindest die gesamte Ventilöffnung zu bedecken und zu verschließen.

Ein weiterer Vorteil des Bands liegt darin, dass das Band mögliche Toleranzen zwischen dem Ventilsitz und dem Schwimmer ausgleichen kann. Somit kann auf eine exakte Füh rung des Schwimmers und des Verschlusselement verzichtet werden. Dadurch wird die Konstruktion des Schwimmerventils noch weiter vereinfacht.

Vorzugsweise kann an dem Schwimmer und/oder an dem Ventilsitz jeweils ein Haltemittel vorgesehen sein, mittels dem das Band an dem Schwimmer und/oder an dem Ventilsitz befestigbar ist.

Dadurch kann das Band präziser an dem Ventilsitz insbesondere beim Schließen des Ver schlusselements positioniert werden, um die Schließfunktion und somit die Dichtigkeit des Verschlusselements am Ventilsitz zu verbessern. An das Band kann ein entsprechendes Gegenhaltemittel angeformt sein. Das Haltemittel kann konzentrisch zur Ventilöffnung angeordnet sein, beispielsweise mittig in einer kreisrunden Ventilöffnung. In diesem Fall kann das Haltemittel mittels eines Stegs oder mittels mehrerer Stege mit dem Werkstoff des Ventilsitzes verbunden sein.

Alternativ kann das Haltemittel exzentrisch zur Ventilöffnung angeordnet sein, beispiels weise in einem Abstand von weniger als etwa 5 cm von der Mitte der Ventilöffnung. In diesem Zusammenhang umfasst der Begriff 'an dem Ventilsitz' auch die unmittelbare Nachbarschaft des Ventilsitzes, beispielsweise in einem Abstand von etwa 3 cm von dem äußeren Rand des Ventilöffnung.

Das Haltmittel kann auch nur an dem Schwimmer vorgesehen werden. In diesem Fall ist der dem Ventilsitz zugewandten Bereich des Bandes frei und kann demzufolge und unab- hängig von dem Ventilsitz bewegt werden.

Das Haltemittel kann vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung zu dem Band bilden, beispielsweise als ringförmiges Element, welches das Band formschlüssig aufnimmt. Das Halteelement kann jedoch auch ein Haltemittel sein, das kein zusätzliches Bauteil voraus setzt, sondern durch das Band, den Schwimmer oder den Ventilsitz, oder eine Kombina tion aus diesen drei Bauteilen, gebildet wird. Beispielsweise kann das Band auf den Ventil sitz und/oder auf den Schwimmer aufgeschmolzen werden und somit eine stoffschlüssige Verbindung zu dem Ventilsitz und/oder zu dem Schwimmer bewirken.

Vorzugsweise ist das Band ein geschlossenes Band.

Dabei kann das Band vorzugsweise einen einheitlichen Querschnitt aufweisen. Denkbar ist jedoch auch ein uneinheitlicher Querschnitt. Die Uneinheitlichkeit kann beispielsweise da rin bestehen, dass das Band Versteifungsbereiche oder Bereiche zum Befestigen des Bands aufweist, die im Hinblick auf den Querschnitt von den übrigen Bereichen abweichen. Der artige Versteifungsbereiche oder Bereiche zum Befestigen des Bands können insbeson dere in der Nähe des Schwimmers und/oder in der Nähe des Ventilsitzes vorgesehen wer den.

Insgesamt ist zum bandförmigen Verschlusselement anzumerken, dass das bandförmige Verschlusselement durch seine Form, seine Materialeigenschaft und/oder seine Befesti gung dazu eingerichtet sein kann, als Feder zu wirken. Beispielsweise kann dadurch das Schwimmerventil unempfindlicher gegenüber Schwankungen des Flüssigkeitspegels ge macht werden. Es kann aber auf diese Weise auch gewährleistet werden, dass ab einer vorgegebenen unteren Position des Schwimmers das Schwimmerventil auf jeden Fall ge- schlossen bleibt, wenn das Band eine solche Federwirkung hat, dass ab dieser Position ge gen den Ventilsitz drückt.

In einem Ausführungsbeispiel ist das Verschlusselement zumindest in der vollständig ge schlossenen Position Y exzentrisch zur Ventilöffnung positionierbar und derart ungleich mäßig an dem Schwimmer befestigbar, dass beim Steuern des Verschlusselements zwi- sehen der vollständig geschlossenen Position Y und der vollständigen freigegebenen Posi tion X das Verschlusselement schälend von der Ventilöffnung entfernt wird und durch das schälende Entfernen die Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A der Ventilöffnung sukzessive freigeben werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird der oben genannte Teilöffnungsmechanismus maß geblich durch die ungleichmäßige Befestigungsweise des elastischen Verschlusselements an dem Schwimmer ausgebildet. Eine ungleichmäßige Befestigung des elastischen Ver schlusselements an dem Schwimmer ist eine bereichsweise Befestigung des elastischen Verschlusselements an dem Schwimmer, wobei der übrige Bereich des elastischen Ver schlusselements nicht an dem Schwimmer befestigt ist.

Dadurch wirkt die Öffnungskraft des Verschlusselements, die durch die Auftriebskraft der abzulassenden Flüssigkeit auf den Schwimmer bewirkt wird, nur auf die befestigten Berei che des Verschlusselements ausgeübt. Der übrige Bereich erfährt keine, oder zumindest geringere, Öffnungskräfte als der befestigte Bereich.

Somit wird zu Beginn des Öffnungsvorgangs nur der Teilbereich der Ventilöffnungsquer schnittsfläche, der im verschlossenen Zustand des Verschlusselements von dem befestig ten Bereich des Verschlusselements verschlossen wird, freigegeben. Der übrige unbefes tigte Bereich bleibt zunächst geschlossen und wird erst im Laufe des weiteren Öffnungs- Vorgangs freigegeben. Dadurch wird die Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A erfindungs gemäß sukzessive geöffnet.

Die exzentrische Positionierung des Verschlusselements zur Ventilöffnung reduziert weiter die notwendige Öffnungskraft.

Die Befestigung kann auch an mehreren Bereichen des Verschlusselements vorhanden sein.

Das Verschlusselement kann bevorzugt kraftschlüssig, beispielsweise mittels einer Presspassung, oder formschlüssig, beispielsweise durch Kleben oder Aufschmelzen, an dem Schwimmer befestigt sein. Ferner kann das Verschlusselement mittelbar, das heißt nicht direkt, oder unmittelbar an dem Schwimmer befestigt sein. In einem Ausführungsbeispiel weist die Ventilöffnung jeweils mehrere unterschiedlich große Ouerschnittsbereiche auf, wobei das Verschlusselement in eine Richtung von der Ventilöffnung abschälbar ist, in der das Verschlusselement zuerst von dem kleinsten Quer- schnittsbereich der Ventilöffnung abschälbar ist. Das Abschälen des Verschlusselements an dem kleinsten Querschnittsbereich ermöglicht zunächst ein Abströmen der abzulassenden Flüssigkeit und erfordert dabei eine geringe Ventilöffnungskraft. Durch den eingangs beschrieben Druckausgleich, der durch das Aus strömen der Flüssigkeit durch den freigegebenen Teilquerschnitt der Ventilöffnungsquer- schnittsfläche q _A bewirkt wird, kann die Ventilöffnungskraft für den übrigen freizugeben den größeren Teilquerschnitt der Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A reduziert werden.

Unter unterschiedlich großen Querschnittsbereichen sind zunächst Bereiche mit unter schiedlichen Querschnittsflächen zu verstehen. Das Vorhandensein von unterschiedlichen Querschnittsbereichen per se wird dadurch definiert, dass damit Querschnittsbereiche ge- meint sind, die geometrisch uneinheitlich und somit nicht als eine Einheit mit üblichen ge ometrischen Formen beschrieben werden können.

Derartige unterschiedlich große Querschnittsbereiche können beispielweise als eine Schlüssellochform ausgebildet sein.

Die Querschnittsfläche der Ventilöffnung wird zwar bevorzugt eine Kreisform aufweisen. Jedoch sind auch weitere geometrische Formen der Ventilöffnung denkbar, beispielsweise mehreckige oder elliptische Formen. Ferner kann die Ventilöffnung auch geometrisch un- typische Formen aufweisen, die beispielsweise ein derartiges Profil aufweisen, dass die Öffnungskraft des Verschlusselements beim sukzessiven Freigeben der Ventilöffnungs querschnittsfläche q _A der Ventilöffnung den geringsten Kraftverlauf über den gesamten Öffnungsweg des Verschlusselements ermöglicht. Insbesondere kann die Querschnitts form ausgehend von einem ersten Öffnungspunkt entlang einer Abschälrichtung, entlang derer die Ventilöffnungsquerschnittsfläche freigegeben wird, sich zumindest in einem ers ten Teilbereich weniger verbreitern als ein vergleichbarer Kreisquerschnitt einer kreisförmi gen Ventilöffnung. In einem Ausführungsbeispiel weist das Schwimmerventil mehrere Ventilöffnungen auf und die Ventilöffnungen können von einem gemeinsamen Verschlusselement verschlos sen und freigeben werden. Das Vorsehen von mehreren Ventilöffnungen hat den Vorteil, dass eine Redundanz gege ben ist, auch wenn eine Öffnung der mehreren Ventilöffnungen verstopft ist, beispiels weise aufgrund von Partikeln. Somit ist die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls des Schwim merventils geringer als bei einer Ausführung mit nur einer Ventilöffnung. In Schwimmerventilen aus dem Stand der Technik sind dazu mehrere Verschlusselemente notwendig, um für jede Ventilöffnung ein Verschlusselement zu haben. Erfindungsgemäß können jedoch alle Verschlusselemente mittels eines Verschlusselements verschlossen und freigegeben werden, um die Konstruktion des Schwimmerventils trotz mehrerer Ventilöff nungen einfacher zu gestalten. Des Weiteren kann es konstruktiv durch das Sukzessive Freigeben der Ventilöffnungsquer schnittsfläche q _A der einzelnen Ventilöffnungen ermöglich werden, die für das Öffnen mehrerer Ventilöffnungen erforderliche Ventilöffnungskraft im Vergleich zum Öffnen einer einzelnen Ventilöffnung nicht zu erhöhen. Dies kann beispielsweise durch eine linienför mige Anordnung der einzelnen Ventilöffnungen, die seriell nacheinander geöffnet werden, erreicht werden.

Vorzugsweise steuert der Schwimmer direkt ohne Zuhilfenahme eines Vorsteuerventils, das Verschlusselement.

Aufgrund der durch die Erfindung erreichten geringeren erforderlichen Öffnungskräfte kann auf Vorsteuerungen, wie in den eingangs genannten Schwimmerventilen aus dem Stand der Technik, verzichtet werden. Das Verschlusselement kann somit ausschließlich mittels des Schwimmers gesteuert werden und die mit einer Vorsteuerung verbundenen Nachteile werden vermieden.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Druckluftsystem, insbesondere zum Bereitstel len von Druckluft für den Druckluftbetrieb von zahnmedizinischen Geräten, mit einem der vorhergehenden erfindungsgemäßen Schwimmerventile.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Trockner für ein Druckluftsystem mit einem der vorhergehenden erfindungsgemäßen Schwimmerventile. Das erfindungsgemäße Schwimmerventil kann auch in weiteren Anwendungen, bei denen ein Ablass zweitweise verschlossen und zweitweise geöffnet werden sollen, eingesetzt werden. Beispielsweise trifft dies für eine Spüleinheit zu.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßem Schwimmerven tils in einer vollständig geschlossenen Position Y gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel;

Figur 2 eine schematische Darstellung des Schwimmerventils aus Figur 1 in der vollstän- dig geschlossenen Position Y;

Figur 3 eine schematische Darstellung des Schwimmerventils aus den Figuren 1 und 2 in einer vollständig freigegebenen Position X;

Figur 4 eine perspektivische Mittellinien-Schnittansicht eines Schwimmerventils mit ei ner vorteilhaft geformten Ventilöffnung; Figur 5 eine perspektivische Mittellinien-Schnittansicht eines Schwimmerventils mit ei ner anderweitig ausgestalteten Ventilöffnungsform;

Figur 6 ein erfindungsgemäßes Schwimmerventil in der vollständig geschlossenen Posi tion Y gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Figur 7 ein erfindungsgemäßes Schwimmerventil in der vollständig freigegebenen Posi- tion X gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Figur 1 zeigt zum Ablassen von Flüssigkeiten ein erfindungsgemäßes Schwimmerventil 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Schwimmer 12, der sich entlang einer in der Figur 1 nur schwer erkennbaren Führungsstange 13 bewegen kann, und einem mit dem Schwimmer 12 verbundenen elastischen Verschlusselement, welches gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als Band 14 ausgebildet ist jedoch im Detail auch andere For men aufweisen kann.

Um den Schwimmer 12 beim Bewegen zu führen, weist der Schwimmer 12 eine Führungs- Vorrichtung 7 zur Aufnahme der Führungsstange 13 auf.

In Figur 1 unterhalb des Bandes 14 angeordnet weist das hier gezeigte Schwimmerventil 10 einen Ventilsitz 16 auf, an welchen sich ein Ablassstutzen 4 anschließt. Im Ventilsitz sind hier zwei Ventilöffnungen 18a, 18b ausgebildet, die zusammen eine Ventilöffnungsquer schnittsfläche q _A definieren. Es kann aber auch nur eine Ventilöffnung 18 oder auch meh- rere Ventilsitze vorgesehen sein.

Der Ablassstutzen 4 umfasst eine umlaufende Nut 6 zur Aufnahme einer Dichtungen 8, um den Ablassstutzen 4 beispielsweise gegen ein in der Figur 1 nur gestrichelt dargestellten Trocknergehäuse 3 eines Druckluftsystems abzudichten. Die abzulassende Flüssigkeit kann über den in dem Ablassstutzen 4 ausgebildeten Ablasskanal 9 abgeleitet werden, bei- spielsweise in ein Ablassreservoir oder eine Kanalisation.

Der Ablassstutzen 4 kann aber auch Teil eines in der Figur 1 nicht dargestellten Gehäuses zum Sammeln der abzulassenden Flüssigkeit sein.

Das Verschlusselement ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als geschlossenes Band 14 ausgeführt, welches über an dem Schwimmer 12 und bei dem Ventilsitz 16 befestigte Haltemittel 24, 26 an dem Schwimmer 12 bzw. an dem Ventilsitz 16 befestigt ist.

Die Haltemittel 24, 26 sind von entsprechenden an dem Band 14 angeformten Haltemittel aufnahmen 20, 22 aufgenommen. Alternativ kann das Band 14 auch ohne Halteelement aufnahmen 20, 22 um die Haltemitteln 24, 26 gespannt und somit ebenfalls fixiert werden.

Ferner ist auch eine Variante möglich, bei der das am Ventilsitz 16 gelegene Haltemittel 26 sowie die zugehörige Haltemittelaufnahme 22 nicht vorhanden ist. Entsprechend läuft das Band 14 dann am Ventilsitz 16 quasi gerade durch. Das Schwimmerventil 10 und dessen Funktion werden anhand der schematischen Figuren 2 und 3 näher erläutert.

Das in den Figuren 2 und 3 dargestellte Schwimmerventil 10 lässt Flüssigkeit FL aus einer Atmosphäre A in eine Atmosphäre B ab. In der Atmosphäre B herrscht im Wesentlichen Umgebungsdruck. In der Atmosphäre A herrscht Überdruck, wenn das Schwimmerventil 10 an einem Druckluftsystem verwendet wird. In der Atmosphäre A kann aber auch Umgebungsdruck herrschen, falls das Schwim merventil 10 nicht an einem Druckluftsystem verwendet wird.

Der Ventilsitz 16, der die zwei Ventilöffnungen 18a, 18b mit einer Ventilöffnungsquer- schnittsfläche q _A definiert, ist in einem Trennmaterial 15 ausgebildet. Wie aus Figur 1 er sichtlich, kann das Trennmaterial 15 eine Stirnabdeckung an dem Ablassstutzen 4 sein. Das Trennmaterial 15 kann aber auch eine Wand eines Ventilgehäuses sein, das einen Hohl raum definiert, in dem der Schwimmer 12 und das Band 14 angeordnet sind. Der Hohl raum kann dabei dazu dienen, die abzulassende Flüssigkeit zu sammeln. Wie in den Figuren 2 und 3 ersichtlich, können die beiden Ventilöffnungen 18a, 18b unter schiedliche Ventilöffnungsquerschnittsflächen aufweisen.

Das Band 14 ist in Figur 2 in der vollständig geschlossenen Position Y gezeigt, in der das Band 14 auf dem Ventilsitz 16 aufliegt und somit die gesamte Ventilöffnungsquerschnitts fläche q _A der Ventilöffnungen 18a, 18b verschließt. In der Position Y verhindert das Band 14 zumindest im Hinblick auf Flüssigkeit FL einen Mediumaustausch zwischen der Atmosphäre A und der Atmosphäre B.

Das Schwimmerventil 10 nach den Figuren 2 und 3 weist im Gegensatz zur Darstellung in Figur 1 an dem Schwimmer 12 noch außen anliegende Führungselemente 28 auf, die dazu dienen, das Band 14 bei Bewegungen zu führen und in einer übereinander geschlungenen Form auf den Ventilsitz 16 zu legen. Die Führungselemente 28 können beispielweise nur quer zum Band 14 ausgerichtete Rundstangen (ausgefüllter Kreis in den Figuren 2 und 3) sein. Die Führungselemente 28 können aber auch wie aus den Figuren ersichtlich dem Band 14 über einen ausgedehnteren Bereich eine Außenform vorgeben.

Im hier gezeigten Beispiel sind die Führungselemente 28 jeweils über eine Tragstruktur 29 mit dem Schwimmer 12 verbunden, sodass sie sich mit diesem mitbewegen, um stärkere Reibungen des Bandes 14 an den Führungselementen 28 zu vermeiden.

Zusätzlich trägt die Tragstruktur 29 einen Niederhalter 31, der innerhalb des vom Band 14 umschlossenen Bereichs angeordnet ist.

In der Figur 2 befindet sich in der Atmosphäre A nur ein niedriger Flüssigkeitsspiegel der abzulassenden Flüssigkeit FL, weshalb auf den Schwimmer 12 keine hydraulischen Auf- triebskräfte wirken, die eine vertikal nach oben gerichtete Kraft auf den Schwimmer 12 aus üben würden.

Aufgrund der Gewichtskraft des Schwimmers 12 und des Bands 14 sowie der fehlenden hydraulischen Auftriebskraft, die den beiden Gewichtskräften des Schwimmers 12 und des Bands 14 entgegen wirken würden, bleibt das Band 14 in dieser den Ventilsitz 16 verschlie- ßenden Position Y.

Der Niederhalter 31, der über die Tragstruktur 29 im Gegensatz zum Band 14 formstabil mit dem Schwimmer 12 verbunden ist, hält in dieser Position Y zusätzlich das Band 14 nieder, d.h. drückt dieses an den Ventilsitz 16 an. Dadurch wird ein noch sicherer Verschluss ge währleistet, wobei die Verwendung eines Niederhalters 31 nicht zwingend erforderlich ist. Eine weitere alternative oder ergänzende Verbesserung des Verschlusses kann dadurch be wirkt werden, dass der Ventilsitz 16 beispielsweise nach außen leicht abfallend ausgestaltet ist.

In der Figur 3 befindet sich das Schwimmerventil 10 hingegen in der vollständig geöffneten Position X. Dies wird dadurch bewirkt, dass sich im Vergleich zu Figur 2 die Flüssigkeit FL zu einem höheren Flüssigkeitsspiegel angesammelt hat.

Der gestiegene Flüssigkeitspegel wiederum erzeugt am Schwimmer 12 eine vertikal nach oben gerichtete Auftriebskraft. Sobald diese größer ist als die Ventilöffnungskraft, d.h. vor allem die nach unten wirkende Kraft aus Druckdifferenz zwischen Atmosphäre A und Atmo sphäre B sowie die Gewichtskraft des Schwimmers 12 und des Bandes 14, wird der Schwim mer 12 vertikal aufwärts bewegt. Der Schwimmer 12 zieht dadurch am oberen Teil des Ban des 14. Zudem wird der Niederhalter 31 vom Band 14 abgehoben, sodass das Band 14 sei- nen eigenen Bewegungsfreiraum zurück erhält.

Da das Band 14 in einer Schlaufe zweifach über den Ventilsitz gelegt ist, wird das Band 14 durch das Ziehen des in der Schlaufe oben liegenden Teils des Bandes 14 automatisch in einer abschälenden Art und Weise vom Ventilsitz entfernt. Dadurch werden die Ventilöff nungen 18a, 18b sowohl in sich als auch nacheinander sukzessive freigegeben, wodurch auch die Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A sukzessive freigegeben wird, sodass die Flüs sigkeit nach und nach mit geringerem Widerstand im Schwimmerventil 10 abgelassen wird.

Aufgrund des dabei auch auftretenden teilweisen Druckausgleichs zwischen den beiden At mosphären A und B reduziert sich die Druckdifferenz, sodass sich darüber hinaus die Ven tilöffnungskraft verringert. Demensprechend reicht eine beispielsweise durch das Absinken des Flüssigkeitspegels kleiner werdende Auftriebskraft aus, um das Schwimmerventil 10 wei- ter zu öffnen und/oder weiterhin offen zu halten.

Das Band 14 ist in der in der Figur 3 dargestellten vollständig freigegebenen Position X, wenn die gesamte Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A der jeweiligen Ventilöffnungen 18a, 18b vollständig geöffnet ist. In den Figuren 4 und 5 sind hier am Beispiel des Bandes 14 als Verschlusselement unter schiedliche Formen einer Ventilöffnung 18 gezeigt, die anstatt oder auch für die einzelnen Ventilöffnungen 18a, 18b vorgesehen sein können.

So zeigt Figur 4 eine Ventilöffnung 18, deren Querschnittsform in etwa einem etwa abge rundeten Schlüsselloch entspricht. Dabei ist zu erkennen, dass das Schlüsselloch so ausge- richtet ist, dass in Ventilöffnungsrichtung 99 auf einen schmaleren Ausläuferbereich ein brei terer Hauptöffnungsbereich folgt.

In Figur 5 ist eine Variante gezeigt, bei der die Querschnittsform ein abgerundetes Dreieck ist, das ausgehend von einer Ecke sich in Ventilöffnungsrichtung 99 verbreitert. Entscheidend für die beiden gezeigten, gegenüber einer üblichen runden Querschnittsform vorteilhaften Querschnittsformen einer Ventilöffnungen 18 ist, dass ein quer zur Ventilöff nungsrichtung 99 möglichst schmaler Bereich bezüglich der Ventilöffnungsrichtung 99 auf der Seite liegt, von welcher ausgehend das Band 14 bzw. das Verschlusselement vom Ven- tilsitz abgeschält wird. Dadurch kann sich die Ventilöffnungsquerschnittsfläche, die geöffnet wird im dem Maße vergrößern, wie die Ventilöffnungskraft aufgrund des Druckausgleiches zurückgeht.

Die Figuren 6 und 7 zeigen ein erfindungsgemäßes Schwimmerventil 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem Schwimmer 12 und einem mit dem Schwimmer 12 verbundenen elastischen Verschlusselement 14 zum Ablassen von Flüssigkeiten aus ei ner Atmosphäre A in eine Atmosphäre B.

Strukturell oder funktionell gleichartige Bauelemente sind dabei mit denselben Bezugszei chen versehen wie in den obigen Ausführungsbeispielen.

Das Schwimmerventil 10 umfasst, wie die vorherigen Ausführungsbeispiele auch, einen an einem Trennmaterial 15 ausgebildeten Ventilsitz 16, der eine Ventilöffnung 18 mit einer Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A definiert.

Im Gegensatz zu den obigen Ausführungsbeispielen, ist das Verschlusselement nicht bandförmig ausgebildet, sondern als ein geometrisch einfaches Element, beispielsweise als im Wesentlichen runde Scheibe 14, welche auf dem Ventilsitz 16 aufliegt. Die Scheibe 14 ist dabei zumindest teilweise so in einer Ausnehmung 33 am unteren Ende des Schwimmers 12 aufgenommen, dass der Schwimmer 12 bei seiner Aufwärtsbewegung die Scheibe 14 mit sich zieht. Dazu weist die Scheibe 14 einen angeformten Knüppel 20 als Haltemittelaufnahme auf, der in ein Loch 24 als Haltemittel am Boden der Ausnehmung 33 eingeklipst ist. Der Knüppel 20 ist dabei an einem ersten Abschnitt 34 der Scheibe 14 so angeordnet, dass er vom Zentrum des Ventilsitzes 16 exzentrisch abliegt, wodurch die Wirkachse 95 der Auftriebskraft des Schwimmers 12 nicht mit der Wirkachse 97 einer Kraft zusammenfällt, welche das Schwimmerventil 10 am Ventilsitz 16 geschlossen hält. Dies wird am einfachs ten dadurch erreicht, dass der Knüppel 20 und der Ventilsitz 16 parallel zueinander ver setzt sind, wobei die Positionierung der Scheibe 14 über dem Ventilsitz über ein Gehäuse 17 erfolgen kann, in welchem der Schwimmer 12 geführt ist. An einem bezüglich des Ventilsitzes 16 gegenüberliegenden Abschnitt 36 der Scheibe 14 ist dieses hier unbefestigt gezeigt, obwohl auch eine Befestigung denkbar wäre. Entschei dend ist, dass aufgrund der Elastizität der Scheibe 14 der Abschnitt 34 unabhängig vom Abschnitt 36 beweglich ist, insbesondere vom Ventilsitz 16 abgehoben werden kann wäh rend der Abschnitt 36 noch am Ventilsitz 16 anliegt. Ferner weist die Ventilöffnung 18 einen expandierenden Strömungsquerschnitt in Strö mungsrichtung von Atmosphäre A zu Atmosphäre B mit Strömungsbereichen 38, 40 auf, wobei der Strömungsbereich 38 in Strömungsrichtung vor dem Strömungsbereich 40 liegt und einen kleineren Querschnitt aufweist als der Querschnitt des Strömungsbereichs 40. Der Strömungsbereich 38 geht konisch in den Strömungsbereich 40 über. Ein einheitlicher Querschnitt über beide Strömungsbereiche 38, 40 ist jedoch ebenso denkbar wie eine Ver jüngung von der Atmosphäre A zur Atmosphäre B.

Die maßgebliche Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A , die von der Scheibe 14 verschlossen und freigegeben wird, ist an der Einmündungsstelle unmittelbar an dem Ventilsitz 16 an geordnet. Demzufolge entspricht die Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A im Wesentlichen dem Querschnitt des Strömungsbereichs 38.

Der Ventilsitz 16 steht im Ausführungsbeispiel der Figuren 6 und 7 am T rennmaterial 15 hervor. Demzufolge liegt die Scheibe 14 in der geschlossenen Position Y nur an dem her vorstehenden Ventilsitz 16 an, nicht jedoch an den übrigen Abschnitten des Trennmateri als 15. Eine plane Fläche ohne hervorstehenden Abschnitt des Ventilsitzes 16 ist jedoch auch denkbar.

Im Gegensatz zur Figur 6, hat sich in der Figur 7 die Flüssigkeit FL wieder zu einem höheren Flüssigkeitsspiegel angesammelt. Wie zur Figur 3 beschrieben, wird dadurch eine vertikal aufwärts gerichtete Auftriebskraft auf den Schwimmer 12 ausgeübt, wodurch sich der Schwimmer 12 und somit auch die Scheibe 14 vertikal aufwärts bewegen.

Aufgrund des zum Ventilsitz 16 exzentrischen Angriffspunkts der Auftriebskraft, wird zu nächst der beim Knüppel 12 liegende Abschnitt 34 der Scheibe 14 angehoben. Die Ventil- Öffnungsquerschnittsfläche q _A wird dabei sukzessive freigegeben, wodurch die angesam melte Flüssigkeit über die nach und nach größere werdende geöffnete Querschnittsbereich der Ventilöffnungsquerschnittsfläche q _A abgegeben werden kann.

Wie oben bereits erläutert sinkt dann aufgrund des teilweisen Druckausgleichs die benö tigte Ventilöffnungskraft und die Scheibe 14 wird nach und nach vom Abschnitt 34 aus zum Abschnitt 36 hin vom Ventilsitz 16 abgehoben. Auf diese Weise bewegt sich auch hier die Scheibe 14 als beispielhaftes Verschlusselement des Schwimmerventils 10 von der vollstän dig geschlossenen Position Y in die vollständig freigegebene Position X, ohne dass wie bei einem starren Verschlusselement auf einmal die gesamte, maximale Ventilöffnungskraft auf zuwenden ist.