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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Begrenzung
der Flüssigkeitsfüllhöhe in einem
Behälter,
insbesondere einer Badewanne.
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Die
Befüllung
von Badewannen erfolgt in der Regel manuell durch Öffnen einer
der Badewanne zugeordneten Einlaufarmatur und Schließen derselben
bei Erreichen der gewünschten
Füllwassermenge
bzw. des gewünschten
Wasserniveaus. Dies hat häufig
zur Folge, dass zuviel Wasser in die Wanne eingefüllt wird,
welches beim Einstieg in die Wanne über einen Wannerüberlauf
ungenutzt aus der Wanne abfließt.
Ferner muss der Füllvorgang
durch den Benutzer überwacht
werden, um einen Überlauf
bereits während
des Füllvorganges
zu vermeiden.
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Eine
Vorrichtung zur automatischen Begrenzung der Flüssigkeitsfüllhöhe in einem Behälter wird beispielhaft
in der
DE 195 08 258
A1 angesprochen. Hier wird beim Erreichen einer bestimmten
Flüssigkeitsfüllhöhe selbsttätig eine
Leitung abgesperrt. Dazu ist ein Schwimmer vorgesehen, welcher entsprechend
einem Füllstandsniveau
eine Ventildurchgangsöffnung öffnet und
schließt.
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Darüber hinaus
kennt man durch die
DE
20 2004 011 291 U1 eine Überlaufabschaltung. Zu diesem
Zweck befindet sich in oder im Ablauf des Badewannenüberlaufs
ein Wassersensor, welcher einen Stromimpuls an einen Wassermelder
weitergibt.
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Die
DE 28 32 804 B2 beschäftigt sich
mit einer Steuervorrichtung für
die Wasserversorgung einer Badewanne. Zu diesem Zweck ist eine Wasserdruckkammer
realisiert, in welcher der Wasserdruck dem Füllstand der Wanne entspricht.
Außerdem
findet sich eine Betätigungseinrichtung
zum Ab sperren eines Zulaufventils in Abhängigkeit von dem Druck in der
Wasserdruckkammer.
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Das
Gebrauchsmuster
DE
78 14 171 U1 betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der
Füllhöhe des Wassers
in Badewannen. Dazu ist im Bereich der Außenseite einer Seitenwand eine
in der Höhe
wahlweise verstellbare Sonde angeordnet, welche die Absperrung eines
Zuflusses und/oder die Auslösung
einer Warneinrichtung veranlasst.
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Die
US 2 696 829 beschäftigt sich
schließlich mit
einem flüssigkeitsbetätigtem Ventilmechanismus. Auch
in diesem Fall ist ein Schwimmer zur Betätigungsauslösung realisiert.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine zu hohe Befüllung eines
Behälters, insbesondere
einer Badewanne, zuverlässig
zu vermeiden.
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Gegenstand
der Erfindung zur Lösung
dieser technischen Problemstellung ist eine Vorrichtung zur automatischen
Begrenzung der Flüssigkeitsfüllhöhe in einem
Behälter,
insbesondere einer Badewanne, mit
einem in eine Flüssigkeitszuführleitung
des Behälters integrierten
Absperrventil,
einer mit dem Bodenbereich des Behälters über eine Leitung
verbundenen Röhre,
einer
in die Röhre
eingesetzten Betätigungseinrichtung
und
einem zwischen Röhre
und Absperrventil angeordneten, mit der Röhre über einen Strömungskanal
verbundenen Zwischenraum,
wobei das Absperrventil eine Absperreinrichtung
aufweist, die einerseits von dem in der Flüssigkeitszuführleitung
herrschenden Druck und andererseits von dem im Zwischenraum herrschenden
Druck beaufschlagt ist und die die Flüssigkeitszuführleitung
freigibt, sofern der Druck in dieser Leitung den Druck im Zwischenraum
um einen bestimmten Betrag überschreitet,
wobei das Absperrventil eine Öffnung
aufweist, durch die in der Flüssigkeitszuführleitung
befindliche Flüssigkeit
in den Zwischenraum einströmen
kann, wobei im Strömungskanal
ein über
die Betätigungseinrichtung
schaltbarer Durchflussverhinderer angeordnet ist, der bei Kontakt
mit der Betätigungseinrichtung
den Strömungskanal
für einen Flüssigkeitsdurchfluss
vom Zwischenraum zum Röhre
freigibt und andernfalls absperrt, und wobei beim Erreichen der
gewünschten
Flüssigkeitsfüllhöhe im Behälter aufgrund
der Auftriebskraft der in der Röhre befindlichen
Flüssigkeit
die Betätigungseinrichtung sich
von dem Durchflussverhinderer abhebt.
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Durch
die Aufwärtsbewegung
der Betätigungseinrichtung
wird der Strömungskanal
geschlossen und hierdurch ein Einströmen von Flüssigkeit vom Zwischenraum in
die Röhre
unterbunden, wobei sich hierdurch im Zwischenraum ein Druck aufbaut, der
zu der Absperrung des Absperrventils führt. Nach dem Start des Füllvorganges
strömt
eine geringe Flüssigkeitsmenge
durch die Öffnung
im Absperrventil kontinuierlich über
den Zwischenraum und die Röhre
in den Innenraum des Behälters.
Aufgrund des gegenüber
dem Zwischenraum erhöhten
Druckes in der Flüssigkeitszuführleitung
gibt das Absperrventil diese Leitung für die Wannenbefüllung frei.
Wegen der strömungstechnischen
Verbindung zwischen Röhre
und Behälterboden
steigt der Flüssigkeitsstand
während
des Füllvorganges
in der Röhre
kontinuierlich an. Dieser Effekt ist auch als das Prinzip der kommunizierenden
Röhren
bekannt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass sie ohne jeglichen Einsatz von elektrischem
Strom betrieben werden kann. Durch die automatische Begrenzung der
Flüssigkeitsfüllhöhe wird
eine zu hohe Befüllung
und damit eine Verschwendung von Flüssigkeit sicher vermieden.
Im Falle einer Badewanne mit verstopfter Abwasserleitung kann ferner
ein Überlaufen
der Wanne sicher unterbunden werden. Die Vorrichtung erlaubt auch
eine automatische bedarfsgerechte Befüllung von Badewannen, welche
insbesondere beim Baden von Kleinkindern oder aber auch von pflegebedürftigen
Personen von Bedeutung ist. Erfindungsgemäß ist keine manuelle Überwachung
des Füllvorganges mehr
erforderlich. Insbesondere im Hotel- oder Krankenhausbereich, sowie
beim Betrieb öffentlicher
Einrichtungen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einer beträchtlichen
Einsparung der Betriebskosten über
den reduzierten Wasserverbrauch führen. Alternativ kann die Vorrichtung
beispielsweise auch für
Waschbecken genutzt werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Vorrichtung werden in den Ansprüchen 2 bis
7 beschrieben.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlich
erläutert.
Es zeigen schematisch:
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1, 1a eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
in Schnittdarstellung,
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2 eine
weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in dreidimensionaler Darstellung,
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3a-3d eine
Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
und
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4a-4d, 5 Detaildarstellungen von
Ausführungsvarianten
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die 1 und 1a zeigt
eine Vorrichtung zur automatischen Begrenzung der Flüssigkeitsfüllhöhe in einen
Behälter 1,
insbesondere einer Badewanne. Die Vorrichtung ist im Ausführungsbeispiel am
oberen umlaufenden Rand der Badewanne 1 befestigt. Sie
kann auf gleichem Niveau auch an anderer Stelle im nahen Umfeld
zur Wanne angeordnet werden. Während
in 1 die Begrenzung aktiviert ist, ermöglicht der
Zustand in 1a einen Flüssigkeitszufluss in den Behälter 1.
Die Vorrichtung weist ein in eine Flüssigkeitszuführleitung 2 des
Behälters 1 integriertes
Absperrventil 3, eine mit dem Bodenbereich des Innenraums
des Behälters 1 über eine
Leitung 4 verbundene Röhre 5 (vgl. 3a bis
d), eine in die Röhre 5 eingesetzte
Betätigungseinrichtung 6 sowie
einen zwischen Röhre 5 und
Absperrventil 3 angeordneten, mit der Röhre 5 über einen
Strömungskanal 7 verbundenen
Zwischenraum 8 auf. Im Ausführungsbeispiel ist die Leitung 4 an
eine Abflusseinrichtung 31 der Wanne 1 angeschlossen.
Alternativ kann die Leitung 4 auch an eine Bohrung im unteren
Bereich der Wanne 1, wie z. B. auch für die Bodendüse einer
Whirleinrichtung benutzt werden kann, angeschlossen sein. Das Absperrventil 3 besitzt
eine Absperreinrichtung 9, die einerseits von dem in der
Flüssigkeitszuführleitung 2 herrschenden Druck
P1 und andererseits von dem im Zwischenraum 8 herrschenden
Druck P2 beaufschlagt ist. Die Absperreinrichtung 9 gibt
die Flüssigkeitszuführleitung 2 frei,
sofern der Druck P1 in dieser Leitung 2 den
Druck P2 im Zwischenraum 8 um einen
bestimmten Betrag P1 überschreitet (1a).
Im Ausführungsbeispiel
ist die Absperreinrichtung 9 als elastische Membran ausgebildet,
die auf ihrer einen Seite dem Druck P1 in
der Flüssigkeitszuführleitung 2 und auf
ihrer anderen Seite dem Druck P2 im Zwischenraum 8 ausgesetzt
ist. Das Absperrventil 3 weist eine Öffnung 10 auf, durch
die in der Flüssigkeitszuführleitung 2 befindliche
Flüssigkeit
in den Zwischenraum 8 einströmen kann. In 1, 1a ist
diese Öffnung 10 über eine
einfache Bohrung 11 in einem Oberteil 12 des Absperrventils 3 mit
dem Zwischenraum 8 verbunden. In 2 hingegen
wird eine größere räumliche
Distanz zwischen dem Absperrventil 3 und dem Zwischenraum 8 mittels
einer Schlauchverbindung 13 überbrückt. Die 1, 1a zeigen
ferner, dass in der Membran 9 eine Durchtrittsöffnung 14 angeordnet
ist, um ein Einströmen
von Flüssigkeit
aus der Flüssigkeitszuführleitung 2 durch
die Öffnung 10 des
Absperrventils 3 in den Zwischenraum 8 zu ermöglichen.
Im Strömungskanal 7 ist
ein über
die Schwerkraft der Betätigungseinrichtung 6 schaltbarer Durchflussverhinderer 15 angeordnet,
der bei Kontakt mit der Betätigungseinrichtung 6 den
Strömungskanal 7 für einen
Flüssigkeitsdurchfluss
vom Zwischenraum 8 zur Röhre 5 freigibt (1a)
und andernfalls absperrt (1). Im Ausführungsbeispiel
ist der Durchflussverhinderer 15 als Rückflussverhinderer ausgebildet, der
in eine Aufnahmevorrichtung 16 eingesetzt ist. Der Rückflussverhinderer 15 besitzt eine
Feder 29 und einen Ventilkörper 30, der in 1a durch
die Gewichtskraft der Betätigungseinrichtung 6 gegen
die Federkraft nach unten gedrückt wird
und somit den Strömungsweg
freigibt. Beim Erreichen der gewünschten
Flüssigkeitsfüllhöhe im Behälter hebt
sich die Betätigungseinrichtung 6 aufgrund
der Auftriebskraft der in der Röhre 5 befindlichen
Flüssigkeit
von dem Durchflussverhinderer 15 ab (1).
Hierdurch erfolgt eine Aufwärtsbewegung des
Ventilkörpers 30 bis
zum Anschlag und damit eine Flüssigkeitsabsperrung
zwischen Zwischenraum 8 und Röhre 5, so dass aufgrund
der durch die Öffnung 10 im
Absperrventil 3 nachströmenden
Flüssigkeit
der Druck P2 im Zwischenraum 8 sprunghaft ansteigt.
Als Folge davon fällt
der Differenzdruck P1-P2 zwischen
Flüssigkeitszuführleitung 2 und
Zwischenraum 8 abrupt ab, so dass sich die Membran 9 in
die in 1 dargestellte Position begibt. Hierdurch wird
ein weiterer Zufluss von Flüssigkeit
in den Behälter 1 unterbunden.
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Nach
dem Start des Füllvorganges
(3a) strömt
eine geringe Flüssigkeitsmenge
durch die Öffnung 10 im
Absperrventil 3 kontinuierlich vom Zwischenraum 8 über den
mittels der Betätigungseinrichtung 6 entriegelten
Rückflussverhinderer 15 in
die Röhre 5.
Aufgrund des Druckunterschiedes P1-P2 zwischen Flüssigkeitszuführleitung 2 und
Zwischenraum 8 hebt sich die Membran 9 nach oben
ab und gibt die Flüssigkeitszuführleitung 2 frei
(1a). Diese ist eingangsseitig an ein nicht dargestellts
Mischventil und ausgangsseitig an eine ebenfalls nicht dargestellte
Einlaufarmatur der Badewanne 1 angeschlossen. Hierdurch
ist sichergestellt, dass nur bei geöffnetem Mischventil über die Öffnung 10 im
Absperrventil 3 Flüssigkeit
in den Wanneninnenraum gelangen kann. Während des Füllvorganges steigt der Wasserstand
in der Röhre 5 aufgrund
der Verbindung der Röhre 5 über die
Leitung 4 zum Wanneninnenraum kontinuierlich an (3b).
Da über
die Öffnung 10 im
Absperrventil 3 kontinuierlich Frischwasser in den Zwischenraum 8 eingeleitet
wird, kann während
dieses Vorganges kein Schmutzwasser vom Wanneninnenraum in den Durchflussverhinderer 15,
den Zwischenraum 8 oder das Absperrventil 3 gelangen.
Die Betätigungseinrichtung 6 weist
eine Stange 17 mit daran verschiebbar angeordnetem Schwimmer 18 auf.
An das untere Ende der Stange 17 ist ein Stift 19 zur
Betätigung
des Durchflussverhinderers 15 angeschlossen. Der Stift 19 besitzt
einen mit Bohrungen 20 versehenden Kranz 21 zur Führung der
Stange 17 innerhalb der Röhre 5. Sofern der
Wasserstand innerhalb der Röhre 5 den
Schwimmer 18 erreicht (s. 3c), hebt
sich die Betätigungseinrichtung 6 vom
Durchflussverhinderer 15 ab (1), so dass
der Zwischenraum 8 von der Röhre 5 abgesperrt wird
und der bereits erläuterte
abrupte Druckanstieg im Zwischenraum 8 erfolgt.
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Das
Absperrventil 3 besteht aus einem handelsüblichen
2/2-Wegeventil, welches normalerweise mittels einer Magnetspule
betätigt
wird. Das Oberteil 12 des 2/2-Wegeventils 3 ist
für den
erfindungsgemäßen Einsatz
modifiziert worden und ermöglicht
eine direkte Verbindung des Ventils 3 mit dem Zwischenraum 8.
Die Betätigungseinrichtung 6 kann
manuell vollständig
aus der Röhre 5 herausgezogen
werden. Die Lage des Schwimmers 18 kann hierdurch individuell
auf der Stange 17 verschoben werden, um das gewünschte Abschaltniveau
einzustellen (vgl. 3c und 3d).
Die Stange 17 ist an ihrem oberen Ende in einer offenen
Hülse 22 geführt, so
dass die Position der Stange 17 in der Röhre 5 von
außen sichtbar
ist (1). An die Stange 17 ist ein Hubbegrenzer 23 angeschlossen,
wobei die Unterseite der Hülse 22 als
Anschlag für
den Hubbegrenzer 23 dient. An das obere Ende der Stange 17 ist
eine Anzeigekappe 24 angeschlossen, deren Oberkante bei Kontakt
von Stift 19 und Durchflussverhinderer 15 mit der
Oberkante der Hülse 22 abschließt (3a,
b). Durch den Hubbegrenzer 23 wird die Hubbewegung der
sichtbaren Anzeigekappe 24 auf ca. 5 mm begrenzt (1).
Die Betätigungseinrichtung 6 verharrt in
der angehobenen Position, sofern das Wasser aus der Badewanne 1 abgelassen
wird. Aufgrund der somit weiterhin bestehenden Absperrung des Zwischenraumes 8 durch
den Durchflussverhinderer 15 wird beim Abfließen des
Wassers aus der Badewanne 1 ein automatisches Nachströmen von
Wasser bei geöffnetem
Mischventil, also eine automatische Wiederaktivierung des Füllvorganges,
vermieden. Beim Baden ist jedoch durch ein Herunterdrücken der
Anzeigekappe 24 durch den Benutzer ein gewünschtes Nachfüllen der
Badewanne 1 möglich.
Zu diesem Zweck kann die Anzeigekappe 24 einen Griff 25 zur Arretierung
der Betätigungseinrichtung 6 aufweisen (vgl. 4a-4d).
Durch eine Drehung des Griffes 25 kann der Benutzer einstellen,
ob eine automatische Begrenzung der Flüssigkeitsfüllhöhe gewünscht wird ("Automatik"-Position 4a,
b, d) oder nicht ("Lock"-Position 4c).
In der "Lock"-Position befindet
sich die Betätigungseinrichtung 6 in
einem Eingriff mit einem vertikalen Anschlag, welcher einen permanenten
Kontakt zwischen Betätigungseinrichtung 6 und
Durchflussverhinderer 15 gewährleistet. Der Durchflussverhinderer 15 kann
bei einer Entnahme der Betätigungseinrichtung 6 über einen Steckschlüssel, beispielsweise
für Wartungszwecke, entnommen
werden.
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Die 5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Hierbei ist die Hülse 22 drehbeweglich
ausgebildet, wobei über
eine Drehbewegung der Hülse 22 die
Abflusseinrichtung 31 des Behälters 1 ansteuerbar
ist. Im Ausführungsbeispiel
ist die Hülse 22 mit
einem Ritzel 26 verbunden, welches mit einer an einen Kabelzug 27 angeschlossenen
Zahnstange 28 zusammenwirkt, wobei über den Kabelzug 27 die
Position eines Ventilkegels der Abflusseinrichtung 31 angesteuert
wird. Hierdurch wird auf elegante Weise die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit der ohnehin erforderlichen Einrichtung zur Betätigung der
Abflusseinrichtung 31 kombiniert.