CH641539A5

CH641539A5 - Control device for a switching element, the said control device being actuable by means of a pressure pulse and having a delayed return action

Info

Publication number: CH641539A5
Application number: CH1148979A
Authority: CH
Inventors: Peter Oliver Honegger
Original assignee: Huba Control Ag
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1984-02-29
Also published as: DE3046084A1; FR2472684B1; AT385333B; DE3046084C2; SE8009006L; SE443030B; FR2472684A1; ATA626380A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Eine solche Steuervorrichtung kann dazu dienen, durch Betätigung eines Drückers ein Wasserventil für eine vorbestimmte Zeit zu öffnen und danach selbsttätig wieder zu schliessen. Ein Anwendungsgebiet sind beispielsweise Sanitärinstallationen für Duschen und Spüleinrichtungen in Toilettenanlagen.

Bei einer aus der DE-OS 27.13.204 bekannten Steuervorrichtung der genannten Art ist jede der beiden Kammern als Zylinderbohrung ausgebildet, in denen je ein Kolben verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben in der ersten Kammer ist mit einem Druckknopf verbunden, so dass bei Eindrücken desselben von Hand das Steuermedium durch das Rückschlagventil in die zweite Kammer verdrängt wird und dort den als Abschlusswand dienenden mit dem Betätigungsglied verbundenen zweiten Kolben gegen die Kraft der Rückstellfeder bewegt.

Der Schliesskörper des Rückschlagventils ist bei dieser bekannten Steuervorrichtung als Kolben ausgebildet, der in einer weiteren Zylinderbohrung geführt und in Schliessrich-tung durch die Kraft einer weiteren Feder beaufschlagt ist. Als Drosselöffnung weist dieser Kolben eine koaxial angeordnete Drosselbohrung auf, durch welche der Rück-fluss des Steuermediums verzögert erfolgt, so dass das zu betätigende Schaltorgan verzögert zurückgestellt wird. Bei dieser bekannten Steuervorrichtung ist ferner eine über Ausgleichsbohrungen mit der ersten Kammer verbundene Ausgleichskammer erforderlich, welche mit einer Entlüftungsöffnung versehen ist. Als Steuermedium dient üblicherweise eine Flüssigkeit, beispielsweise ein dünnflüssiges Mineralöl.

Durch die Anordnung von insgesamt drei Kolben einschliesslich des Schliesskörpers des Rückschlagventils, von denen jeder Kolben mit einer Rückstellfeder verbunden ist, ergeben sich beim Betätigen dieser bekannten Steuervorrichtung Reibungswiderstände an den Zylinderwänden, zu deren Überwindung eine zusätzlich Kraft aufgebracht werden muss und durch welche Abweichung von der vorgesehenen Verzögerungszeit verursacht werden können. Ferner sind die Kolben mit Dichtungen ausgerüstet, welche die Reibung an den Zylinderwänden noch erhöhen und welche einer Abnutzung unterworfen sind. Sodann ist es erforderlich, dass die Zylinderbohrungen zumindest einigermassen genau bearbeitet werden müssen, wodurch sich ein entsprechender Aufwand bei der Herstellung der Steuervorrichtung ergibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die möglichst einfach im Aufbau ist, eine grosse Lebensdauer aufweist und eine genügende Stabilität in der Einhaltung der Verzögerungszeit gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe lässt sich erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale lösen.

Die als Schliessteil des Rückschlagventils dienende Membran vereinigt gleich mehrere Vorteile in sich. Erstens weist sie keine Reibung an irgendwelchen Wänden auf, zweitens kann das Steuermedium in Öffnungsrichtung an einer relativ grossen Fläche der Schliessmembran angreifen, so dass bereits ein geringer Druckanstieg in der ersten Kammer genügt, um die Schliessmembran zum Öffnen des Rück-schlagventiles von der Trennwand wegzurücken, und drittens ist keine Rückstellfeder für die Schliessmembran erforderlich, da die Membran in sich selbst bereits eine Vorspannung aufweist, welche zusammen mit dem in der zweiten Kammer hervorgerufenen Rückstelldruck zum sicheren Schliessen genügt.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform kann die Schliessmembran einen ihre Durchlassöffnung umgebenden Dichtwulst mit kreisförmiger Dichtlinie aufweisen. Eine solche Ausführung ergibt eine relativ kleine Dichtfläche in Sperrichtung, auf welche demnach eine entsprechend hohe spezifische Dichtkraft einwirkt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Durchlassöffnung in der Trennwand durch einen den Dichtwulst umgebenden Kranz von Bohrungen gebildet sein. Da der in der ersten Kammer beim Betätigen entstehende Druckanstieg durch diesen Kranz von Bohrungen auf die Schliessmembran einwirkt, wird auf die Schliessmembran ein Druck ausgeübt, der gleichmässig um ihre Durchlassöffnung verteilt ist. Diese Verteilung gewährleistet ein gleichmässiges

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Abheben der Schliessmembran von der Trennwand, insbesondere dann, wenn die Durchlassöffnung in der Schliessmembran zentral angeordnet ist.

Gemäss weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die erste Kammer durch eine Steuermembran und die zweite Kammer durch eine Betätigungsmembran abgeschlossen sein. Durch eine derartige Ausführung sind die Kammern beidseitig durch Membranen abgeschlossen, so dass in der ganzen Steuervorrichtung beim Betätigen keine Reibung an irgendwelchen Kammerwänden auftreten kann, wie eine solche bei in Zylinderbohrungen geführten Kolben üblich ist. Ferner ist durch den dichten Abschluss ein Verlust an Steuermedium nicht möglich.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Steuervorrichtung im Längsschnitt nach der Linie I-I in der Fig. 2 und

Fig. 2 die Steuervorrichtung im Querschnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt die in einem dreiteiligen Gehäuse untergebrachte Steuervorrichtung. Das dreiteilige Gehäuse weist einen Deckel 10, einen Mittelteil 12 und ein Anschlussteil 14 auf. In diesem Gehäuse sind eine erste Kammer 16 und eine zweite Kammer 18 angeordnet, welche Kammern durch eine Trennwand 20 voneinander getrennt und mit einem fliessfähigen Steuermedium, beispielsweise einem Öl, gefüllt sind.

Die erste Kammer 16 ist nach aussen durch eine Steuermembran 22 abgeschlossen. Zwischen der Steuermembran 22 und dem Deckel 10 des Gehäuses befindet sich eine Vorkammer 24, welche durch eine Schlauchleitung 26 mit einem Taster 28 verbunden ist.

In der zweiten Kammer 18 ist eine die Trennwand 20 überspannende Schliessmembran 30 angeordnet. Diese Schliessmembran weist in ihrem Zentrum eine Durchlassöffnung 32 auf, die von einem Dichtwulst 34 mit kreisförmiger Dichtlinie umgeben ist. Der Dichtwulst 34 liegt dichtend an der Trennwand 20 an. In der Trennwand 20 ist ein den Dichtwulst 34 umgebender Kranz von Bohrungen 36 angeordnet. Diese Bohrungen 36 bilden zusammen eine in der Trennwand 20 angeordnete Durchlassöffnung. Diese aus den Bohrungen 36 bestehende Durchlassöffnung in der Trennwand 20 sowie die Schliessmembran 30 mit ihrer zentral angeordneten Durchlassöffnung 32 bilden zusammen ein Rückschlagventil.

Die zweite Kammer 18 ist nach aussen durch eine Betätigungsmembran 38 abgeschlossen. Diese Betätigungsmembran 38 ist durch eine Platte 40 aus einem steifen Material, beispielsweise aus Metall, verstärkt. An der Platte 40 greift eine ortsfest abgestützte Rückstellfeder 42 an, um diese Platte 40 zusammen mit der Betätigungsmembran 38 im Ruhezustand der Steuervorrichtung gegen eine am Mittelteil 12 des Gehäuses angeordnete Anschlagfläche 44 zu halten.

Durch die Platte 40 ist die Betätigungsmembran 38 mit mindestens einem Permanentmagneten 46 verbunden. Dieser Permanentmagnet 46 kann beispielsweise kreisringförmig ausgebildet oder aus mehreren Einzelmagneten zusammengesetzt sein. Die Polarisierung dieses Magneten 46 ist in axialer Richtung zum Gehäuse ausgerichtet.

Der Flansch 48 des Gehäuseanschlussteils 14 ist dazu bestimmt, eine Betätigungsvorrichtung aufzunehmen oder mit einer solchen verbunden zu werden, wie sie beispielsweise in der CH-PS 588.658 näher beschrieben ist.

Die erste Kammer 16 ist mit der zweiten Kammer 18 durch eine Drosselöffnung verbunden, welche durch einen Kanal 50 und eine Drosselschraube 52 gebildet ist. Die Drosselschraube 52 ist in eine Bohrung 54 eingesetzt, welche das Gehäuse-Mittelteil 12 radial bis in die zweite Kammer 18

durchsetzt. Es ist aber durchaus möglich, diese Bohrung 54 beispielsweise auch mindestens annähernd tangential in die zweite Kammer 18 einmünden zu lassen. Mittels einer O-Ring-Dichtung 56 ist die Drosselschraube 52 in der Bohrung 54 nach aussen abgedichtet.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den oberen Bereich des Gehäuse-Mittelteils 12 sowie durch einen Distanzring 58, welcher zwischen der Trennwand 20 und dem Einspannbereich der Steuermembran 22 angeordnet ist. Mit der Kreislinie 18' ist die äussere Begrenzung der zweiten Kammer 18 angedeutet. Aus der Fig. 2 ist auch ersichtlich, wie die die Durchlassöffnung in der Trennwand 20 bildenden Bohrungen 36 kranzförmig um den Dichtwulst 34 der Schliessmembran 30 angeordnet sind. Ferner ist aus der Fig. 2 die Anordnung der Drosselschraube 52 ersichtlich.

Während die Kammern 16 und 18 sowie die Membranen 22,30 und 38 rund ausgebildet sind, sind die Gehäuseteile 10, 12 und 14 im Querschnitt quadratisch. In der Fig. 2 sind die Gehäuseteile durchsetzende Bohrungen 60 dargestellt, um die Gehäuseteile 10,12 und 14 mittels nicht dargestellter Schraubenbolzen zusammenzuhalten.

Nachstehend wird anhand der beiden Figuren die Funktionsweise der Steuervorrichtung erläutert. Der Taster 28 kann beispielsweise zur Hand- oder Fussbetätigung vorgesehen sein. Es kann sich beispielsweise um einen pneumatischen Taster handeln, bei dessen Betätigung ein Druckimpuls über die Schlauchleitung 26 in die Vorkammer 24 gelangt. Der Druckanstieg in der Kammer 24 veranlasst die Steuermembran 22, sich in Richtung der Trennwand 20 zu bewegen, so dass das in der ersten Kammer 16 sich befindende Steuermedium durch die Bohrungen 36 in der Trennwand 20 einen Druck auf die Oberfläche 30' der Schliessmembran 30 ausübt, bis sich diese von der Trennwand 20 entfernt und dadurch die in ihrem Zentrum gelegene Durchflussöffnung 32 freigibt. Durch diese Freigabe ist das Rückschlagventil geöffnet, so dass Steuermedium von der ersten Kammer 16 in die zweite Kammer 18 verdrängt wird. Der dadurch erfolgende Druckanstieg in der zweiten Kammer 18 veranlasst eine Bewegung der Betätigungsmembran 38 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 42, welche an einer gehäusefesten Zwischenwand 62 abgestützt ist. Zusammen mit der Betätigungsmembran 38 nähern sich dabei die Permanentmagnete 46 der Zwischenwand 62. Jenseits der Permanentmagnete 46 wird durch diese eine nicht dargestellt Betätigungsvorrichtung beeinflusst, durch welche das ebenfalls nicht dargestellte Schaltorgan, beispielsweise ein Ventil, geöffnet wird. Durch die Permanentmagnete 46 wird eine kippartige Betätigung erzielt.

Es ist auch möglich, die Betätigungsmembran 38 bzw. die mit ihr verbundene Platte 40 mit einem Betätigungsglied zu verbinden, welches mechanisch auf das zu steuernde Ventil bzw. auf dessen Betätigungsvorrichtung einwirkt. Ein solches Betätigungsglied kann beispielsweise ein im Zentrum der Rückstellfeder 42 an der Betätigungsmembran 38 angreifender Stössel sein.

Sobald der über den Taster 28 ausgelöste Druckimpuls beendet ist, lässt der auf das Steuermedium in der ersten Kammer 16 ausgeübte Druck nach, so dass nun durch die Kraft der Rückstellfeder 42 verursacht ein Rückfluss des Steuermediums von der zweiten Kammer 18 in die erste Kammer 16 einsetzt. Durch diesen Rückfluss bzw. Druckanstieg in der zweiten Kammer 18 gegenüber der ersten Kammer 16 wird die Schliessmembran 30 mit ihrem Dichtwulst 34 wieder in die in der Fig. 1 dargestellte Lage zurückbewegt. Dabei dichtet der Dichtwulst 34 der Schliessmembran 30 gegen die Trennwand 20 ab und verhindert einen weiteren Rückfluss des Steuermediums durch die Durchflussöffnung 32 und 36. Nun erfolgt ein Rückfluss des Steuerme5

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diums von der zweiten Kammer 18 in die erste Kammer 16 durch die Drosselschraube 52 und den mit ihr verbundenen Kanal 50. Diese durch die Elemente 50 und 52 gebildete Drosselöffnung verzögert den Rückfluss des Steuermediums von der zweiten Kammer 18 in die erste Kammer 16. Durch diese Verzögerung bewegt sich die Betätigungsmembran 38 mit den als Betätigungselementen wirkenden Permanentmagneten 46 auch nur verzögert in ihre ursprüngliche, in der Fig. 1 dargestellte Lage zurück. Das zu betätigende Schaltorgan, wie beispielsweise das Ventil, bleibt dadurch noch für eine Weile geöffnet, bis die Permanentmagneten 46 einen bestimmten Abstand von der Zwischenwand 62 erreicht haben. Sodann wird das zu steuernde Ventil wieder geschlossen. Obwohl die Rückstellung der Betätigungsmembran 38 und der damit verbundenen Magneten 46 kontinuierlich erfolgt, wird das zu steuernde Ventil unmittelbar von seiner offenen in seine geschlossene Stellung betätigt.

An der Drosselschraube 52 lässt sich der Querschnitt der Drosselöffnung verändern, um die Verzögerungszeit für die selbsttätige Rückstellung des zu betätigenden Schaltorgans, wie beispielsweise des erwähnten, jedoch nicht dargestellten Ventils, innerhalb vorbestimmter Grenzen zu verändern.

Durch die Bestückung eines Rückschlagventils mit einer Schliessmembran, wie der in der Fig. 1 dargestellten Schliessmembran 30, ergeben sich ganz besondere Vorteile, da zum Öffnen nur ein geringer Druckanstieg in der ersten Kammer 16 gegenüber der zweiten Kammer 18 und zum Schliessen ebenfalls nur ein geringer Überdruck in der zweiten Kammer 18 gegenüber der ersten Kammer 16 erforderlich ist. In Schliessrichtung wirkt zusätzlich die Rückstellkraft der Schliessmembran 32, so dass keine Rückstellfeder erforderlich ist. Durch die Anordnung des die Durchflussöffnung

32 umgebenden Dichtwulstes 34 ergibt sich eine relativ kleine mit der Trennwand 20 zusammenwirkende Dichtfläche, wodurch eine hohe spezifische Dichtkraft bereits bei einem geringen Druckgefälle zwischen der zweiten Kammer 18 und s der ersten Kammer 16 erzielt wird. Trotz dieser hohen Dichtkraft lässt sich die Schliessmembran 30 ebenfalls bei einem geringen Druckgefälle zwischen der ersten Kammer 16 und der zweiten Kammer 18 leicht öffnen. Ferner weist diese Schliessmembran 30 bei ihrer Betätigung praktisch keine Rei-10 bung auf.

Durch den Abschluss der beiden Kammern 16 und 18 durch die Steuermembran 22 einerseits und die Betätigungsmembran 38 andererseits ist kein Verlust des flüssigen Steuermediums möglich, wie ein solcher beispielsweise bei in Zylin-15 derbohrungen geführten Kolben auftreten kann. Durch die Elastizität der Membranen ist es auch nicht erforderlich, eine Ausgleichskammer für das Steuermedium vorzusehen.

Entgegen der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung ist es auch möglich, die Steuermembran 22 unmittelbar als Taster 20 auszubilden. In einem solchen Fall könnte der Deckel 10 durch einen Klemmring zur Befestigung der Steuermembran ersetzt werden. Die Steuermembran könnte dann beispielsweise als Taster ausgebildet, halbkugelförmig aus einem solchen Klemmring herausragen.

25 Andererseits ist es auch möglich, entgegen der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung die Steuermembran 22 überhaupt wegzulassen, um die erste Kammer 16 über die Leitung 26 durchgehend bis zum Taster 28 zu verbinden. In einem solchen Fall würde das Steuermedium auch die Leitung 26 30 und den Taster 28 füllen. Die das System abschliessende Membran wäre in einem solchen Fall im Taster 28 angeordnet.

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1 Blatt Zeichnungen

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641 539 PATENTANSPRÜCHE

1. Durch einen Druckimpuls betätigbare, verzögert rückstellende Steuervorrichtung für ein Schaltorgan, insbeson- . dere für ein Ventil, mit zwei mit einem fliessfähigen Steuermedium gefüllten Kammern, die durch ein in Richtung der zweiten Kammer öffnendes Rückschlagventil und eine ständig offene Drosselöffnung miteinander verbunden sind, wobei die erste Kammer zur Aufnahme des Druckimpulses eingerichtet ist, während die zweite Kammer durch eine mit einem Betätigungsglied für das Schaltorgan verbundene, gegen die Wirkung einer Rückstellfeder verschiebbare Abschlusswand abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer die erste ( 16) von der zweiten Kammer ( 18) trennende Trennwand (20) eine Durchflussöffnung (36) des Rückschlagventils angeordnet ist, wobei das Schliessteil des Rückschlagventils durch eine in der zweiten Kammer (18) angeordnete, die Trennwand (20) überspannende, mit einer Durchlassöffnung (32) versehene Schliessmembran (30) gebildet ist und die Durchlassöffnung (36) in der Trennwand (20) in bezug auf jene (32) in der Schliessmembran (30) versetzt angeordnet ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliessmembran (30) einen ihre Durchlassöffnung (32) umgebenden Dichtwulst (34) mit kreisförmiger Dichtlinie aufweist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnung in der Trennwand (20) durch einen den Dichtwulst (34) umgebenden Kranz von Bohrungen (36) gebildet ist.

4. Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnung (32) in der Schliessmembran (30) zentral angeordnet ist.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnung ein einstellbares und auswechselbares Drosselelement (52) aufweist.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (16) mit einer den Druckimpuls auf das Steuermedium übertragenden Steuermembran (22) abgeschlossen ist.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermembran (22) als Taster zur Handbetätigung vorgesehen oder mit einem Taster verbunden ist.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (16) über eine Leitung (26) mit einem entfernt angeordneten Taster (28) verbunden ist.

9. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Abschlusswand der zweiten Kammer (18) eine Betätigungsmembran (38) ist.

10. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied mindestens ein auf eine Betätigungsvorrichtung einzuwirken bestimmter Permanentmagnet (46) ist.