用于在过压和负压情况下通过重力作用排出液体的阀构造的制作方法

专利名称：用于在过压和负压情况下通过重力作用排出液体的阀构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将液体介质从相对于外界环境压力衰减的空间排到外界环 境中的装置。在此，压力衰减的空间理解为完全地、然而至少基本上相对于外界环境封闭的空 间，然而所述空间还能够具有可闭合的开口，例如在火车车厢中的门和窗户。在本申请中， 压力衰减理解为，至少在短时间内能够在压力衰减的空间与外界环境之间出现压力差。
背景技术：
在前述种类的装置中，在压力衰减的空间和外界环境之间存在压力差的情况下， 经常在液体排出管道的区域中出现问题。如果压力衰减的空间例如为高速火车车厢，典型 地在驶入隧道时或者在火车相遇时出现短时间的压力差。由此，例如当在外界环境中存在 相对于压力衰减的空间的气体过压时，能够导致排出的液体介质回流到压力衰减的空间 中，或者当在压力衰减的空间中存在相对于外界环境的气体过压时，导致吸出效应。已知的是，为了避免上述问题，使用具有相当于相应的水柱的压力差的高度的虹 吸管。在上述的驶入隧道和火车相遇的示例中，所述压力差例如能够直至达到约士 9kPa，这 相当于900mm的水柱。然而，经常没有足够的结构空间用于具有900mm的安装高度的相应 尺寸的虹吸管。尤其是应用于火车车厢中时，很难实现这样的安装尺寸。另一个问题在于，在虹吸管的低点处能够积聚杂质，并且能够导致阻塞。例如在通 过装置清除食物残渣时，尤其是存在该危险。另一个问题是，这样的系统不能够被清空。当车厢暂时停用时，例如必须清空处于 火车的管道系统中的水。

发明内容
因此，本发明的目的是避免或者克服一个或者多个上述缺点。根据本发明，所述目的通过一种用于将液体介质从相对于外界环境压力衰减的空 间排到外界环境中的阀构造得以实现，其包括入口，所述入口在安装位置中与压力衰减的 空间处于气压连接；出口，所述出口在安装位置中沿重力方向位于入口下方，并且在安装位 置中与外界环境处于气压连接；连接通道，所述连接通道将入口与出口相连接；止回阀，所 述止回阀构成为，用于允许液体介质在重力作用下从入口流向出口，并且当超过存在于外 界环境中的相对于压力衰减的空间的预先确定的气体过压时关闭；截止阀，所述截止阀构 成为，用于允许液体介质在重力作用下从入口流向出口，并且当超过存在于压力衰减的空 间中的相对于外界环境的预先确定的气体过压时关闭。此外，根据本发明的阀构造的特点在于，根据在压力衰减的空间中和在外界环境 中的压力关系，在两个方向上使得液体介质流过连接通道或者阻止液体介质流过连接通道。外界环境表示位于压力衰减的空间以外的区域。在此也为在所述外界环境中隔开的空间，例如废水收集容器。液体介质通过重力通过阀构造排出，也就是说，在阀构造的安装位置中，待排出的 液体介质经过阀构造从上边的压力衰减的空间向下流入外界环境中。因此，有关阀构造的 元件的位置的接下来的叙述涉及根据本发明的阀构造的安装位置，在所述阀构造中重力方 向指向下。在所述安装位置中，根据本发明的阀构造具有连接通道，所述连接通道将上边的 入口与下边的出口相连接。在此，入口通入压力衰减的空间，并且出口通入外界环境中，或 者通入例如设置在外界环境中的废水收集容器中。连接通道能够为常见的由不同的具有例 如圆形的横截面的材料组成的管道。入口例如能够为洗手池或者清洗池的排水口，从所述排水口应该能够清除积累的 污水。连接管道最好基本上竖直向下地从所述水池开始延伸。然而，连接通道还能够倾斜 地延伸，只要可以以重力作用的方式排出液体介质。如果存在于外界环境中的气压高于在压力衰减的空间中的气压，那么这能够导 致，介质反向于重力方向进入阀构造中。根据本发明的阀构造具有止回阀，借助于所述止回 阀能够避免在这样的情况下介质反向于重力方向从出口回流到入口。如果外界环境中的气压等于或者小于压力衰减的空间中的气压，那么液体介质在 重力作用下从上到下经过止回阀。止回阀能够构成为在流体技术中常见的旁通阀，所述旁通阀自动阻止介质在流动 方向上从出口流向入口。这样的阀还称为单向阀。此外，根据本发明的阀构造具有止回阀，所述止回阀能够阻止介质在流动方向上 从入口流向出口。如果在压力衰减的空间中的气压与存在于外界环境中的气压相同，那么液体介质 不仅沿着从入口到出口的方向，而且还反向地流过连接通道。然而，如果在压力衰减的空间 中的气压大于在外界环境中的气压，止回阀能够至少在短时间内阻断连接通道，以使得液 体介质不经过连接通道。因此，当外界环境中的气压高于压力衰减的空间中的气压时和在外界环境中的气 压低于压力衰减的空间中的气压时，那么根据本发明的阀构造能够阻止液体介质流过阀构 造。最好当外界环境中的气压相对于压力衰减的空间更高时，止回阀关闭并且当压力衰减 的空间中的气压相对于外界环境更高时截止阀关闭。当在压力衰减的空间中与在外界环境 中压力关系基本上相同时确保流通。因此，根据本发明的阀构造通过过压截止或者负压截止避免了在压力差的情况下 出现的问题。一旦压力差平衡，根据本发明的阀构造再次允许液体介质通过连接通道从入 口流向出口。因此还确保了，当压力衰减的空间和外界环境的压力关系平衡时，自动清空构造。此外，根据本发明的阀构造具有以下优点，即该构造仅具有低的结构高度并且具 有小的结构空间需求，因为例如不必提供相当于出现的压力差的水柱。由于止回阀截止阀的引导介质的通道最好由弹性材料制成，也尤其是能够改善根 据本发明的阀构造的污物排出和异物排出的特性。此外，根据本发明的阀构造具有以下优点，即所述阀构造能够成本低地制造和装
6配。而且存在的用于将液体介质从相对于外界环境压力衰减的空间排到外界环境中的装置 能够借助根据本发明的阀构造来简单地并且成本低地改装。本发明优选如下改进，即截止阀在安装位置中沿重力方向设置在止回阀的下方。所述改进形式具有的优点是，止回阀能够设置为靠近入口，以使得还能够基本上 阻止存在于连接通道中的介质的回流。当阀构造例如用于将污水从洗手池或者清洁池排出 时，这尤其是有利的。如果止回阀设置在截止阀的上方，则阻止了存在于阀构造中的污水向 上回流到池中，所述回流能够导致污染该池的区域。本发明还能够如下改进，即止回阀构成为鸭嘴阀，所述鸭嘴阀具有输入端；扁 嘴，所述扁嘴在安装位置中沿重力方向从输入端指向下且沿该方向逐渐变细，并且具有两 个由弹性材料组成的侧壁；输出端，所述输出端在安装位置中沿重力方向从输入端指向下。 扁嘴在其内部形成位于输入端与输出端之间的引导介质的第一通道，并且侧壁预加负载， 使得在第一位置中，侧壁至少局部地彼此挤压。因此，当没有介质经过输入端流入鸭嘴阀中 或者当介质从输出端撞到鸭嘴阀上时，引导介质的第一通道在该第一位置中至少局部地封 闭。在第二位置中，侧壁至少局部地彼此分开。因此，当介质经过输入端流入鸭嘴阀中时， 引导介质的第一通道在所述第二位置中至少部分地打开。鸭嘴阀是一种阀，所述阀的引导介质的元件基本上由弹性材料制成，最好由弹性 的塑料材料制成。鸭嘴阀的弹性材料形成通道的壁，介质必须经过所述通道从输入端流向 输出端。所述引导介质的通道设置在连接通道内，并且典型地具有比连接通道小的横截面。阀的输入端能够与连接通道的形状相一致，所述连接通道能够为带有圆形横截面 的管道。构成为扁嘴的端部最好具有压扁的形状。在此，两个侧壁优选基本上彼此相对。最 好造成弹性材料的预加负载，以使得侧壁以压扁的形式彼此紧靠。介质能够沿重力方向从输入端流入沿输出端方向逐渐变细的引导介质的通道中， 到达预加负载的侧壁之间并且克服预加负载，以使得压扁的部分能够至少部分地打开并且 介质能够流过鸭嘴阀。引导介质的通道最好在输出端上彼此预加负载，以使得介质不能够从输出端到达 引导介质的通道中。所述彼此紧靠通过出口侧的过压来增强。因此阻止介质的由于在输出 端上的相对于输入端的过压造成的从输出端沿输入端的方向的回流。因为根据本发明的阀构造最好设置为，使得介质沿重力方向流动，所以当存在于 外界环境中的气压超过存在于压力衰减的空间中的气压，并且因此介质反向于重力方向从 输出端向回沿输入端的方向被挤压时，尤其是止回阀的阻断作用起作用。除了预加负载，从 输出端侧撞到鸭嘴阀的下端上，并且因此撞到引导介质的通道的侧壁的外侧上的介质能够 增强鸭嘴阀的闭合力，以使得当介质反向于重力方向从下面撞到鸭嘴阀上时，阀可靠地闭
I=I O此外，鸭嘴阀具有的优点是，基本上没有易积累污物沉淀的死区，而在介质中的污 物和杂质能够良好地通过鸭嘴阀。因此能够避免或者减少沉淀物和阻塞物。本发明的优选的改进方案的特征在于，截止阀构成为软管阀，所述软管阀具有输 入端和在安装位置中沿重力方向设置在输入端下方的输出端，以及在连接通道内在输入端 和输出端之间延伸的由弹性材料组成的引导介质的第二通道，其中充气的间隙构成在截止 阀的位于引导介质的第二通道与连接通道之间的区域中，以使得当构成在充气的间隙中的气压超过存在于引导介质的第二通道中的气压时，引导介质的第二通道至少局部地压紧， 并且因此截止阀关闭。构成为软管阀的截止阀具有引导介质的第二通道，所述通道最好具有小于连接通 道的横截面，并且所述通道基本上与所述连接通道同心，并且在所述连接通道内延伸。截止 阀的引导介质的通道最好在截止阀的输入端和输出端之间延伸。截止阀的输入端和输出端 最好分别以流体密封的方式与连接通道连接。因此在连接通道与截止阀的引导介质的通道 之间，大概在连接通道的从截止阀的输入端到输出端的长度上产生长形的、略微环形的间 隙。所述间隙最好为充气的，并且能够压紧引导介质的弹性通道，以使得当在间隙中的气压 超过存在于引导介质的第二通道中的气压时，阻止介质流过截止阀。引导介质的通道能够 具有任意的、例如圆形的或者压扁的横截面，所述横截面能够根据阀的流量和位置，尤其是 根据在引导介质的通道中和在间隙中构成的气压变化。截止阀的打开和关闭最好依据压力衰减的空间与外界环境的压力比，并且最好按 照在压力衰减的空间与外界环境之间通常出现的压力差来设计。尤其优选的是，当在充气 的间隙中和在压力衰减的空间中的气压高于在外界环境中的气压时，关闭截止阀。在此有利的是，充气的间隙与另一个空间或者装置相连接，以使得能够改变在充 气的间隙中的气压。当间隙与另一个空间相连接时，在充气的间隙中的气压取决于在所述 另一个空间中构成的气压。当充气的间隙与用于调节压力的装置相连接时，能够控制在充 气的间隙中构成的气压。在这样的构造中有利的是，充气的间隙的气压控制与在压力衰减 的空间中和在外界环境中的当前的压力关系有关。所述根据本发明的改进方案具有的优点是，当在压力衰减的空间中的气压高于在 外界环境中的气压时，能够阻断截止阀。通过根据在压力衰减的空间和在外界环境中的压 力关系来激活充气的间隙的阻断作用，能够实现简单的和极其有效的阀控制。此外，上述根据本发明的改进方案具有的优点是，介质的污物和异物能够沿重力 方向容易地经过软管阀向下排出，因为软管阀在引导介质的通道中不具有能够积聚沉淀物 的死区。因此能够避免或者减少阀的污物沉淀物和阻塞物。本发明最好如下改进，即充气的间隙通过旁路压力管道与压力衰减的空间处于气 压连接。充气的间隙最好以引导压力的方式与压力减小的空间连接，以使得在充气的间隙 中的气压相当于在压力衰减的空间中的气压。这最好通过在连接通道外延伸的旁路压力管 道实现。充气的间隙和引导介质的弹性通道的尺寸最好确定为，使得当压力衰减的空间中 的气压——并且因此还有在充气的间隙中的气压——超过在外界环境中的气压时，压紧引 导介质的通道，并且因此关闭截止阀。这样的通过旁路压力管道的气压连接以简单的方式 实现了，截止阀的闭合机构与在压力衰减的空间和外界环境中的压力关系有关。优选的改进形式提出，截止阀构成为双鸭嘴阀。在这种情况下，引导介质的第二通 道构成为在安装位置中沿重力方向从输入端指向下且沿所述方向逐渐变细的第一扁嘴， 所述第一扁嘴具有由弹性材料组成的两个第一侧壁和在安装位置中沿重力方向从输入端 指向下的端部；在安装位置中沿重力方向从输出端指向上且沿所述方向逐渐变细的第二扁 嘴，所述第二扁嘴具有由弹性材料组成的两个第二侧壁和在安装位置中沿重力方向从输出 端指向上的端部，所述第一扁嘴和第二扁嘴的端部以流体密封的方式彼此相连接。
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此外优选的是，第一和/或第二扁嘴的侧壁预加负载，以使得当没有介质流过双 鸭嘴阀时，所述侧壁在第一位置中至少局部地彼此挤压，并且因此引导介质的第二通道至 少局部地闭合，并且当介质流过双鸭嘴阀时，所述侧壁在第二位置中至少局部地彼此分开， 并且因此引导介质的第二通道至少部分地打开。构成为双鸭嘴阀的截止阀能够基本上由两个上述的鸭嘴阀组成，所述鸭嘴阀在其 压扁的端部上以流体密封的方式彼此相连接，或者构成为一体，以使得引导介质的通道构 成在双鸭嘴阀的内部。在此优选的是，双鸭嘴阀的弹性材料预加负载，以使得在截止阀的第一中立位置 中，当没有介质流过连接通道时，引导介质的通道至少局部地闭合，也就是说至少一个、最 好两个扁嘴的侧壁彼此紧靠。在此，第一和/或第二扁嘴的两个侧壁分别优选基本上彼此 相对。首先通过流过连接通道的介质克服预加负载，并且使引导介质的通道处于打开的第 二位置中，在所述第二位置中引导介质的通道至少部分地打开，以使得介质能够经过截止 阀。可替代的优选改进形式提出，截止阀具有中间存储器；设置在中间存储器中的 截止球，所述截止球的密度小于介质的密度；可封闭的开口，所述开口位于中间存储器的在 安装位置中沿重力方向的下端部上，并且所述开口的直径小于截止球的直径，其中截止球、 中间存储器和可封闭的开口设置成并且它们的尺寸确定为，使得在截止阀的闭合位置中， 截止球在重力作用下与开口配合并且封闭所述开口，并且在截止阀的打开位置中，介质的 体积能够积聚在中间存储器中，以使得浮力使在介质中的截止球反向于重力方向浮起，并 且使介质流过开口。在所述改进变型方案中，截止阀构成为，使得截止球在闭合的阀位置中设置在开 口上，并且因为截止球的直径大于开口的直径，所以将所述开口封闭。当没有介质流过连接 通道时，因为截止球由于重力位于开口上，所以阀处于所述状态中。截止球的直径、材料和 重力与待排出的介质相一致。截止球例如还能够构成为空心球。当介质经过入口流入连接通道中并且到达中间存储器时，因为开口由截止球封 闭，所以介质首先积聚在中间存储器中。因为截止球的密度小于介质的密度，所以由于积聚 的介质反向于重力作用的浮力作用在所述截止球上，当浮力超过重力作用时，所述浮力使 截止球浮起。通过截止球在介质中浮起，开口打开，并且因此允许介质沿重力方向流过截止 阀。当在压力衰减的空间中的气压大于外界环境中的气压时，所述较大的气压通过连 接通道还作用在截止球上，并且增大重力作用，以使得截止球能够压在开口上并且能够关 闭截止阀。如果积聚的介质位于中间存储器中，如果在压力衰减的空间中相对于外界环境 出现过压，那么在截止球设置在开口上之前，在中间存储器中的水首先能够流出。如果介质 重新从上面向下流入中间存储器中，那么截止球能够在积聚的介质中再次浮起。可替代地，球还能够以可弹性变形的方式构成为具有可变的体积。这种球的浮力 可以变化。当在压力衰减的空间中的气压大于在周围环境中的气压并且当积聚的介质位于 中间存储器中时，那么截止球还能够压在开口上并且关闭截止阀，因为如果压力衰减空间 中相对于外界环境出现过压时，可弹性变形的球还能够沉入积聚的介质中。从下面反向于重力方向流动的气体或者介质能够使截止球与开口分开，并且挤入中间存储器中。然而，设置在中间存储器的上端部上或者上方的止回阀阻止气体或者介质 回流到阀构造的入口。所述改进变型方案还提供的优点是，污物和异物能够与介质一起通过开口输送， 以使得尤其通过避免死区来阻止或者减少污物沉淀物和堵塞物。此外，所述改进变型方案 同样仅需要小的结构高度，所述结构因此高度为足够使截止球能够在中间存储器中浮起。 此外，所述球_阀构造也可成本低地制造、装配或者改装。在优选的改进方案中，中间存储器构成为连接通道的横截面扩展部，在这种情况 下，不同的开口具有与连接通道相同的横截面。可替代地或者附加地，可封闭的开口具有比连接通道小的横截面。在这种情况下， 只要所述开口的直径大于可封闭的开口的直径，截止球还能够具有比连接通道小的直径。 在这种情况下，通过足够小的截止球能够浮起，位于可封闭的开口上方的连接通道部分足 够用做中间存储器。本发明能够如下改进，即中间存储器构成为漏斗状，以使得所述中间存储器朝着 设置其在安装位置中沿重力方向的下端部上的开口逐渐变细。中间存储器的通向可封闭的开口的构造能够使在重力作用下截止球在开口上的 定位变得更容易。此外，通过所述改进形式能够改善截止球在开口上的位置稳定性。在另一个改进形式中，截止阀具有设置在中间存储器的在安装位置中沿重力方向 的上端部上的中间存储器输入端，通过所述中间存储器输入端，液体介质能够进入中间存 储器中，并且所述截止阀的特征在于，中间存储器输入端和截止球设置为，使得经过中间存 储器输入端进入截止阀的介质基本上在位于可封闭的开口上的截止球旁边流过，并且/或 者在位于可封闭的开口上的截止球侧面流过。所述改进形式是尤其优选的，以便防止进入的介质直接撞击在截止球上。由于介 质在截止球旁边或者在截止球的侧面上流入中间存储器，因此能够确保截止球根据功能浮 起。为此有利的是，没有将中间存储器输入端和截止球设置在一条直线上。此外，在中间存 储器输入端的下端部上例如能够安装如下装置，该装置使介质的流动方向从垂直指向下的 方向偏离，并且使介质以所述方式从旁边或者侧面撞到截止球上。此外，期望的效果还能够 如下实现，即中间存储器输入端和可封闭的开口不设置在一条直线上，以使得置于开口上 的截止球同样设置为，在侧面上相对于中间存储器输入端偏移。根据本发明的另一个方面，阀构造能够如上所述用于控制液体介质从相对于外界 环境压力衰减的空间排到外界环境中。此外，根据本发明的另一个方面，阀构造能够如上所述用于控制液体介质，尤其是 污水，从相对于外界环境压力衰减的火车车厢，尤其是高速火车车厢中，排到外界环境中。


接下来借助于附图示例性地描述本发明的优选实施形式。附图示出图1示出在没有介质流过时在平衡的压力关系的情况下根据本发明的阀构造的 第一实施形式的纵向剖视图；图2示出图1的阀构造的纵向剖视图的放大视图；图3示出当介质流过图1的阀构造的纵向剖视10
图4示出在外界环境中气体过压时图1的阀构造的纵向剖视图；图5示出在压力衰减的空间中气体过压时图1的阀构造的纵向剖视图；图6示出在火车车厢中根据图1的阀构造的安装变型方案的纵向剖视图；图7示出在火车车厢中根据图1的阀构造的第二安装变型方案的纵向剖视图；图8示出在没有介质流过时在平衡的压力关系的情况下根据本发明的阀构造的 第二实施形式的纵向剖视图；图9示出当介质流过时根据图8的阀构造的纵向剖视图；图10示出在外界环境中气体过压时根据图8的阀构造的纵向剖视图；图11示出在压力衰减的空间中气体过压时根据图8的阀构造的纵向剖视图；图12示出在火车车厢中根据图8的阀构造的第一安装变型方案的纵向剖视图；图13示出在火车车厢中根据图8的阀构造的第二安装变型方案的纵向剖视图；图14示出根据本发明的止回阀的三维示意图；图15示出图14的止回阀的侧视图；图16示出图14的止回阀的横截面图；图17示出图16的细节A ；图18示出图14的止回阀的纵向剖视图；图19示出根据本发明的截止阀的横截面图。
具体实施例方式图1示出根据本发明的阀构造100的第一实施形式的纵向剖视图，所述阀构造100 用于将液体介质从相对于外界环境102压力衰减的空间101排到外界环境102中。阀构造 100具有入口 103和出口 104。通过例如火车车厢的底部的隔板140，将压力衰减的空间101 与外界环境102隔开。压力衰减的空间101中的气压相当于外界环境102中的气压。入口 103通过连接管道110与出口 104连接。在入口 103上存在与在外界环境 102中的气压相同的气压。阀构造100安装成，使得液体介质能够沿重力方向从入口 103流 向出口 104。阀构造100具有止回阀120和截止阀130。截止阀130设置在止回阀120的下方。图2示出根据图1的阀构造的放大视图。止回阀120构成为鸭嘴阀，并且具有输 入端121、输出端123和在输入端和输出端之间构成的由弹性材料组成的引导介质的通道 124。引导介质的通道124由两个侧壁122a、b限界，所述侧壁122a、b由弹性材料组成 并且具有沿输出端的方向逐渐变细的扁嘴的形状。扁嘴的侧壁122a、b在部分125中预加 负载并且彼此挤压，以使得鸭嘴阀在图1和2中所示的在压力衰减的空间101与外界环境 102之间的平衡的压力关系的状态下闭合。鸭嘴阀的上端部具有凸缘状的连接元件129，所述连接元件129固定在连接通道 110的凸缘111上。此外，阀构造100具有构成为双鸭嘴阀的截止阀130。双鸭嘴阀130具有在构成为 鸭嘴阀的鸭嘴阀120的方向上对齐的输入端和指向下的输出端132。在所述输入端和输出 端132之间，引导介质的第二通道134由弹性材料构成。双鸭嘴阀由两个扁嘴构成，所述两个扁嘴分别具有两个由弹性材料组成的侧壁136a、b和137a、b，所述侧壁136a、b和137a、 b的端部在区域135中相连接。侧壁136a、b和137a、b预加负载，使得所述侧壁136a、b和 137a、b在区域135中彼此挤压并且封闭连接通道110。在形成第二介质通道134的侧壁136a、b和137a、b与连接通道110之间构成充气 的间隙133。充气的间隙133通过旁路压力管道138与压力衰减的空间101相连接，以使得 在充气的间隙133中存在与在压力衰减的空间中的气压相同的气压。图3同样示出图1和2的中的在压力衰减的空间101中的气压相当于在外界环境 102中的气压的状态下的阀构造。不同于图1和2，在图3中的阀构造100由液体介质，在这 里所示的实施例中为水，尤其是污水，沿箭头A的方向流过。弹性的侧壁136a、b和137a、b 的尺寸及其预加负载的大小确定为，使得沿重力方向流动的水能够克服预应力。在图3中 可以看出，鸭嘴阀120和双鸭嘴阀130的预加负载的区域125和135是打开的，并且介质能 够经过阀构造100从入口 103流向出口 104。图4示出图1中的在外界环境102中的气压大于压力衰减的空间101中的气压的 情况下的阀构造。通过所述压力差，水能够反向于重力方向从出口 104沿箭头B的方向到 达阀构造中。从输出端流入引导介质通道134中的水也能够克服侧壁136a、b和137a、b的预应 力，并且从双鸭嘴阀输出端132经过双鸭嘴阀130，通过引导介质的第二通道134直到鸭嘴 阀120的下端部123。然后，水撞到鸭嘴阀120的侧壁122a、b的外侧上，因为侧壁122a、b在部分125的 区域中由于它们的预应力而闭合，并且没有为从下方流过来的介质提供能够克服预应力打 开鸭嘴阀120的作用面。因此当水在图4中所示的情况下能够经过双鸭嘴阀130期间，鸭 嘴阀120在图4中所示的情况下闭合，以使得防止水回流到阀构造的入口 103。图5示出根据图1的在压力衰减的空间101中的气压高于外界环境102中的气压 的情况下的阀构造。沿重力方向流动的水能够经过鸭嘴阀120，如已经针对图3所述，并且 撞在双鸭嘴阀130上。在压力衰减的空间101中升高的气压通过旁路管道138也传递到充气的间隙133 上。由于在充气的间隙133中的所述较高的气压，双鸭嘴阀130的预加负载的侧壁136a、b 和137a、b的闭合力在区域135内沿箭头C的方向增强。双鸭嘴阀130的尺寸确定为，使得 通过沿重力方向穿过入口 103进入的水不能够沿箭头C的方向克服通过在充气的间隙133 中提高的气压而增强的闭合力。因此在图5中所示的情况下，双鸭嘴阀130闭合并且阻止水从阀构造100的入口 103流向出口 104。当在图4和图5中所示的压力关系再次平衡时，阀构造100依据介质是否流动占 据根据图1或3的位置。图6示出在火车车厢150中的处于安装状态的阀构造100。压力衰减的空间101 构成在火车车厢150内，例如构成为洗手间。连接通道110将通到洗手池160中的入口 103 与同外界环境102处于气压连接的出口 104连接。在图6所示的安装变型方案中，连接通 道110具有比在洗手池160与火车车厢150的下端之间的距离更长的部分110a，以使得鸭 嘴阀和双鸭嘴阀设置在火车车厢下方。然而，双鸭嘴阀130的充气的间隙133通过旁路压力管道138与压力衰减的空间101处于气压连接。与此相反，图7示出与图6类似的安装状态，但是区别在于，鸭嘴阀120和双鸭嘴 阀130设置在火车车厢150内部。两种构造具有根据本发明的阀构造的相同的工作原理。图8至11示出根据本发明的阀构造的第二实施形式，其具有入口 203，所述入口 与压力衰减的空间201处于气压连接；连接通道210，所述连接通道将入口 203与同外界环 境202处于气压连接的出口 204连接。作为止回阀的鸭嘴阀220设置在连接通道210中， 所述鸭嘴阀220相当于在图1至7中所示的鸭嘴阀120。在图8至11中所示的实施形式与在图1至7中所示的第一实施形式的区别在于 截止阀的构造。在图8至11中所示的实施形式示出中间存储器231，所述中间存储器231 构成为连接通道210的横截面扩展部。中间存储器231在其上端部上具有中间存储器输入 端231a，鸭嘴阀220设置在中间存储器输入端231a中。中间存储器231在其下部区域231a 中构成为漏斗状，以使得中间存储器在区域231a中朝着可封闭的开口 233逐渐变细。截止 球232设置在中间存储器中。截止球232的直径大于可封闭的开口 233的直径。在图8中示出在压力衰减的空间201中的气压相当于外界环境202中的气压的情 况下的根据本发明的阀构造。此外，在图8所示的情况下，没有介质流过阀构造。在所述情 况下，在中间存储器231的下端部上的截止球232通过重力作用置于可闭合的开口 233上， 并且封闭开口 233。图9示出同样在具有压力衰减的空间201中和在外界环境202中的平衡的压力关 系的情况下的阀构造，但是在图9中，水沿箭头D的方向流过阀构造200。参照图1至7所 述，构成为止回阀的鸭嘴阀220在流入的水的作用下打开。因此水到达中间存储器231中。 因为首先通过截止球232将可封闭的开口 233封闭(如图8所示)，所以水聚集到中间存储 器231的下部区域中。截止球232的密度小于介质的密度，所述介质在这里所述的实施例 中为水。截止球232从在中间存储器231中确定的水位开始浮起，如在图9中所示。因此 可封闭的开口 233打开，并且水能够通过开口 233并且通过出口 204离开阀构造。当不再 有水通过开口 203流入阀构造200中，并且水从中间存储器231通过开口 233和出口 204 流走时，截止球232在重力作用下再次置于开口 233上并且封闭所述开口 233，如在图8中 所示。倘若如在图10中所示，在外界环境202中的气压超过在压力衰减的空间201中的 气压，那么水能够通过出口 204沿箭头E的方向上升到阀构造200中。在所述情况下，由于 通过开口 232流入的水，截止球232从其在中间存储器231的下端部上的位置分开，以使得 在中间存储器231中的水能够反向于重力方向进入。但是在所述方向上，水不能够经过鸭 嘴阀220，如前面参照图1至7所述。因此，当在外界环境202中的气压超过压力衰减的空 间201中的气压时，根据本发明的阀构造200阻止水反向于重力方向流过。图11示出的情况是，在压力衰减的空间201中的气压超过在外界环境202中的气 压。在空的中间存储器中，存在于压力衰减的空间201中的气体过压沿重力的方向作用在 截止球131上，并且增强作用在所述截止球131上的力。当水沿箭头F的方向通过入口 203流入阀构造200时，水能够沿重力方向经过鸭 嘴阀220，如上所述。因为截止球232将开口 233封闭，也在图11中所示的情况下，水首先积聚在中间存储器231中。当水上升到某一水位，在所述水位上截止球232的浮力足够用 于将截止球与开口 233分开，水能够通过开口 233沿出口 204的方向从中间存储器中流走。在图8至11中示出的本发明的阀构造的第二实施形式能够同样与在图1至5中 所示的第一实施形式一样以不同替代形式设置在火车车厢中。图12和13示出第二实施形 式的阀构造的设置，其类似于在图6和7中所示的第一实施形式的阀构造的设置。在此，在 图12和13中所示的阀构造200用于将水从设置在火车车厢250内的洗手池260排到外界 环境202中。在此，火车车厢的或者例如洗手间的内部为压力衰减的空间201。在此，第二 实施形式的根据本发明的阀构造能够设置在火车车厢下方，如在图12中所示，或者设置在 火车车厢内，如在图13中所示。根据第二实施形式的阀构造的工作原理在两种安装变型方 案中相同。图14至18示出根据本发明的鸭嘴阀320，所述鸭嘴阀320例如能够在根据本发 明的阀构造的在前述附图中所示出的两个实施形式中作为止回阀使用。鸭嘴阀320具有输 入端321和输出端323。在所述输入端321和输出端323之间构成有引导介质的通道324。 在输入端321上构成有环形的凸缘329，所述凸缘329能够用于将鸭嘴阀320固定在连接通 道(未示出)中。环形凸缘329具有外半径329a和内半径329b，如在图16中可看出。最好由弹性材料组成的侧面元件322a、b和327连接在所述环形的凸缘329上。侧 面元件327逐渐变细，以使得两个彼此相对的侧壁322a、b在鸭嘴阀320的下部的压扁的区 域325中彼此紧靠。最好通过侧壁322a、b的弹性材料的预加负载来实现在鸭嘴阀320的 区域325中的压扁。所述预加负载的大小最好确定为，使得引导介质的通道324能够由通 过输入端321进入鸭嘴阀320的介质至少部分地打开，以致介质再次能够在鸭嘴阀320的 出口端323上溢出。在图16的横截面图中可看出，两个侧壁322a、b基本上彼此紧靠。图 16的在图17中示出的细节A阐明了位于侧壁322a、b之间的狭缝的构造，当水流过时，在 打开的状态下，在所述侧壁322a、b之间构成引导介质的通道324。图18示出鸭嘴阀320的纵向剖视图。在此尤其能够看出鸭嘴阀320的压扁的区 域325的下部325a，在所述鸭嘴阀320中，侧壁322a、b紧靠在一起，以使得阻止介质通过 输出端323沿输入端321的方向流入。图19示出双鸭嘴阀，所述双鸭嘴阀例如在根据本发明的阀构造的在图1至13中 示出的实施形式中作为止回阀使用。双鸭嘴阀430能够由两个鸭嘴阀组成，如在图14至18中示出，所述两个鸭嘴阀在 它们的两个压扁的端部上连接成，使得两个输出端323以流体密封的方式彼此相连接。双鸭嘴阀具有输入端431和输出端432，所述输入端431和输出端432通过引导介 质的通道434相连接。两个扁嘴的分别彼此相对的侧壁436a、b和437a、b最好由弹性材料 组成并且预加负载，以使得所述侧壁436a、b和437a、b在部分435中彼此紧靠，并且封闭双 鸭嘴阀430。在输入端431和输出端432上分别构成有环形凸缘439、439a，以用于将双鸭嘴阀 例如固定在连接通道中。侧壁436a、b和437a、b的预加负载的大小最好确定为，以使得通过输入端431或 者输出端432流入引导介质的通道434的介质能够克服预加负载，并且能够至少部分地打 开和经过区域435。] 如果充气的空间433在引导介质的通道外构成，那么双鸭嘴阀430能够防止介质 流过引导介质的通道434，并且在所述充气的空间中的气压增强侧壁436、b和437a、b的闭 合力，使得通过输入端431或者输出端432进入引导介质的连接通道434的介质不能够克 服充气的空间433的预应力和附加地作用的压力打开区域435，并且因此不能够经过双鸭 嘴阀。
权利要求
一种用于将液体介质从相对于外界环境压力衰减的空间(101、201)排到所述外界环境(102、202)中的装置(100、200)，包括 入口(103、203)，所述入口(103、203)在安装位置中与所述压力衰减的空间处于气压连接； 出口(104、204)，所述出口(104、204)在安装位置中沿重力方向位于所述入口下方，并且在安装位置中与所述外界环境处于气压连接； 连接通道(110、210)，所述连接通道(110、210)将所述入口与所述出口相连接； 止回阀(120、220)，所述止回阀(120、220)构成为，用于i.允许所述液体介质在重力作用下从所述入口流向所述出口，并且ii.当超过存在于所述外界环境中的相对于所述压力衰减的空间的预先确定的气体过压时关闭； 截止阀(130、230)，所述截止阀(130、230)构成为，用于i.允许所述液体介质在重力作用下从所述入口流向所述出口，并且ii.当超过存在于所述压力衰减的空间中的相对于所述外界环境的预先确定的气体过压时关闭。
2.根据前一项权利要求所述的阀构造，其特征在于，所述截止阀在安装位置中沿重力 方向设置在所述止回阀下方。
3.根据前述权利要求中任一项所述的阀构造，其特征在于，所述止回阀构成为鸭嘴阀， 所述鸭嘴阀具有-输入端(121、321)；_扁嘴，所述扁嘴在安装位置中沿重力方向从所述输入端指向下且沿所述方向逐渐变 细，并且具有两个由弹性材料组成的侧壁(122a、b，322a、b)；以及-输出端(123、323)，所述输出端(123、323)在安装位置中沿重力方向从所述输入端指 向下，其中所述扁嘴在其内部形成位于所述输入端与所述输出端之间的引导介质的第一通 道(124、324)，并且所述侧壁预加负载，使得-在第一位置中，所述侧壁至少局部地彼此挤压，并且因此当没有介质经过所述输入端 流入所述鸭嘴阀中或者当介质从所述输入端撞到所述鸭嘴阀上时，所述引导介质的第一通 道至少局部地封闭，并且，-在第二位置中，所述侧壁至少局部地彼此分开，并且因此当介质经过所述输入端流入 所述鸭嘴阀中时，所述引导介质的第一通道至少部分地打开。
4.根据前述权利要求中任一项所述的阀构造，其特征在于，所述截止阀构成为软管阀， 所述软管阀具有-输入端和在安装位置中沿重力方向设置在所述输入端下方的输出端(132)，以及 -在所述连接通道内在所述输入端和所述输出端之间延伸的由弹性材料组成的引导介 质的第二通道(134)，其中在所述截止阀的位于所述引导介质的第二通道与所述连接通道之间的区域中构 成有充气的间隙(133)，以使得当构成在所述充气的间隙中的气压超过存在于所述引导介 质的第二通道中的气压时，所述引导介质的第二通道至少局部压紧，并且因此所述截止阀关闭。
5.根据前一项权利要求所述的阀构造，其特征在于，所述充气的间隙(133)通过旁路 压力管道(138)与所述压力衰减的空间处于气压连接。
6.根据前两项权利要求中任一项所述的阀构造，其特征在于，所述截止阀构成为双鸭 嘴阀(130、430)，其中所述引导介质的第二通道(134、434)构成为-在安装位置中沿重力方向从所述输入端指向下且沿所述方向逐渐变细的第一扁嘴， 所述第一扁嘴具有由弹性材料组成的两个第一侧壁(136a、b，436a、b)和在安装位置中沿 重力方向从所述输入端指向下的端部，以及-在安装位置中沿重力方向从所述输出端指向上且沿所述方向逐渐变细的第二扁嘴， 所述第二扁嘴具有由弹性材料组成的两个第二侧壁(137a、b，437a、b)和在安装位置中沿 重力方向从输出端指向上的端部，-所述第一扁嘴和第二扁嘴的端部以流体密封的方式彼此相连接。
7.根据前一项权利要求所述的阀构造，其特征在于，所述第一和/或第二扁嘴的侧壁 (136a、b，137a、b，436a、b，437a、b)预加负载，使得当没有介质流过所述双鸭嘴阀时，所述 侧壁在第一位置中至少局部地彼此挤压，并且因此所述引导介质的第二通道至少局部地闭 合，并且当介质流过所述双鸭嘴阀时，所述侧壁在第二位置中至少局部地彼此分开，并且因 此所述引导介质的第二通道至少部分地打开。
8.根据前述权利要求1至3中任一项所述的阀构造，其特征在于，所述截止阀具有-中间存储器(231)；-设置在所述中间存储器中的截止球(232)，所述截止球(232)的密度小于所述介质的 密度；以及-能够封闭的开口(233)，所述开口(233)位于所述中间存储器的在安装位置中沿重力 方向的下端部上，并且所述开口(233)的直径小于截止球的直径，其中所述截止球(232)、所述中间存储器(231)和所述能够封闭的开口(233)设置成并 且它们的尺寸确定为，使得-在所述截止阀的闭合的第一位置中，所述截止球在重力作用下与开口配合并且封闭 所述开口，并且-在截止阀的打开的第二位置中，所述介质的体积能够积聚在所述中间存储器中，以 使得浮力使在所述介质中的所述截止球反向于重力方向浮起，并且使所述介质流过所述开
9.根据前一项权利要求所述的阀构造，其特征在于，所述中间存储器构成为所述连接 通道的横截面扩展部。
10.根据前两项权利要求中任一项所述的阀构造，其特征在于，所述能够封闭的开口构 成为所述连接通道的横截面收缩部。
11.根据前三项权利要求中任一项所述的阀构造，其特征在于，所述中间存储器构成为 漏斗状，以使得所述中间存储器朝着设置其在安装位置中沿重力方向的下端部(231a)上 的所述开口逐渐变细。
12.根据前述权利要求8至11中任一项所述的阀构造，其特征在于，所述截止阀具有设 置在所述中间存储器的在安装位置中沿重力方向的上端部上的中间存储器输入端，通过所述中间存储器输入端，所述液体介质能够进入所述中间存储器中，其特征在于，所述中间存储器输入端和所述能够封闭的开口设置为，使得经过所述中 间存储器输入端进入所述截止阀的所述介质基本上在位于所述能够封闭的开口上的所述 截止球旁边流过，并且/或者在位于所述能够封闭的开口上的所述截止球侧面流过。
13.一种根据前述权利要求中任一项所述的阀构造的应用，用于控制液体介质从相对 于外界环境压力衰减的空间排到所述外界环境中。
14.一种根据前述权利要求1至12中任一项所述的阀构造的应用，用于控制液体介质， 尤其是污水，从相对于外界环境压力衰减的火车车厢(150、250)，尤其是高速火车车厢中， 排到所述外界环境中。
全文摘要
本发明涉及一种用于将液体介质从相对于外界环境压力衰减的空间(101)排到所述外界环境(102)中的装置。根据本发明的用于将液体介质从相对于所述外界环境压力衰减的空间排到所述外界环境中的阀构造包括入口(103)，所述入口在安装位置中与所述压力衰减的空间处于气压连接；出口(104)，所述出口在安装位置中沿重力方向位于所述入口下方，并且在安装位置中与所述外界环境处于气压连接；连接通道(110)，所述连接通道将所述入口与所述出口相连接；止回阀(120)，所述止回阀构成为用于允许所述液体介质在重力作用下从所述入口流向所述出口，并且当超过存在于所述外界环境中的相对于所述压力衰减的空间的预先确定的气体过压时关闭；截止阀(130)，所述截止阀构成为，用于允许所述液体介质在重力作用下从所述入口流向所述出口，并且当超过存在于所述压力衰减的空间中的相对于所述外界环境的预先确定的气体过压时关闭。
文档编号B61D35/00GK101980910SQ200980111221
公开日2011年2月23日 申请日期2009年2月5日 优先权日2008年2月5日
发明者托比亚斯·霍恩 申请人:埃瓦克有限公司