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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leitungssystem zum Transport von Flüssigkeiten mit einer ersten Leitung und einer zweiten Leitung und einer beide Leitungen abwechselnd öffnenden und sperrenden Ventileinrichtung, die als Schiebeventil mit Wechselfunktion ausgebildet ist, das einen zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung hin- und herbewegbaren Schieber aufweist.
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Es gibt Fälle, in denen zwei Leitungen zum Transport von Flüssigkeiten abwechselnd gesperrt und geöffnet werden sollen, d. h. wenn die eine Leitung geöffnet wird, soll die andere Leitung gesperrt werden und umgekehrt. Ein solcher Fall ist beispielsweise dann gegeben, wenn eine Kaltwasserleitung und eine Heißwasserleitung abwechselnd gesperrt und geöffnet werden sollen. Ein entsprechendes Beispiel ist in der
EP-A 2146011 beschrieben, die eine Duscheinrichtung betrifft, mit der wechselweise Warmwasser oder Kaltwasser abgegeben werden soll. Diese Duscheinrichtung besitzt ein Leitungssystem, das die eingangs beschriebenen Merkmale aufweist.
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Bei dem bekannten Leitungssystem weist das Schiebeventil der Ventileinrichtung ein Betätigungselement auf, mit dem das Ventil in einen eine Leitung sperrenden oder öffnenden Zustand bringbar ist. Ein solches Betätigungselement kann beispielsweise ein Elektromagnet sein.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leitungssystem der angegebenen Art zu schaffen, dessen Schiebeventil mit Wechselfunktion eine besondere einfache und energiesparende Funktionsweise besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Leitungssystem der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass der Schieber beidseitig je einen Steuerraum aufweist, der vom sich in der jeweils gesperrten Leitung aufbauenden Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird, welcher nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne bei Erreichen eines Grenzdrucks den Schieber in die die andere Leitung sperrende Position bewegt.
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Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Leitungssystem wird somit kein besonderes Betätigungselement zur Betätigung des Schiebeventils benötigt, sondern dieses wird vom Flüssigkeitsdruck in den Leitungen betätigt. Hierbei beaufschlagt der Flüssigkeitsdruck in der jeweils gesperrten Leitung einen Steuerraum des Schiebers, wobei bei Erreichen eines Grenzdrucks der Schieber bewegt wird. Dieser wird dann so bewegt, dass er in eine die andere Leitung sperrende Position gelangt. In dieser Position befindet sich die ursprünglich gesperrte Leitung in einem offenen Zustand. In der nunmehr gesperrten Leitung baut sich ein Flüssigkeitsdruck auf, der nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne bis zu einem Grenzdruck im zugehörigen Steuerraum ansteigt, welcher wiederum zu einer Bewegung des Schiebers zurück in die ursprüngliche Position führt. Auf diese Weise wird der Schieber hin- und herbewegt und sperrt und öffnet abwechselnd die beiden Leitungen.
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Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind die erste Leitung und die zweite Leitung Zweigleitungen, die sich in Strömungsrichtung in oder nach der Ventileinrichtung zu einer Hauptleitung vereinigen. Bei dieser Ausführungsform wird daher die Hauptleitung abwechselnd mit Flüssigkeit aus der ersten und zweiten Leitung gespeist.
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Die Zeitspanne bis zum Erreichen des Grenzdrucks ist vorzugsweise durch Einstellung der Flüssigkeitszufuhr zur Beaufschlagung des jeweiligen Steuerraumes regulierbar. Dabei ist insbesondere für die Regulierung der Flüssigkeitszufuhr ein verstellbares Ventil vorgesehen. Durch Einstellung bzw. Verstellung des zugehörigen Ventils kann somit die Zeitspanne eingestellt werden, über die eine Leitung gesperrt bzw. die andere Leitung geöffnet wird. Wird die Flüssigkeitszufuhr bzw. die Durchflussmenge pro Zeiteinheit auf einen hohen Wert eingestellt, erfolgt ein rasches Erreichen des Grenzdrucks und damit eine relativ kurze Sperrphase bzw. Öffnungsphase der jeweiligen Leitung. Mit anderen Worten, die Ventileinrichtung arbeitet mit einer hohen Frequenz. Wird demgegenüber eine geringe Flüssigkeitszufuhr bzw. geringe Durchflussmenge pro Zeiteinheit eingestellt, wird eine längere Zeitspanne bis zum Erreichen des Grenzdrucks benötigt, so dass die Ventileinrichtung mit einer geringeren Frequenz arbeitet.
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Zur Beaufschlagung des Steuerraumes mit dem Druck einer Leitung ist speziell eine von dieser Leitung abzweigende Steuerleitung vorgesehen, die in den Steuerraum mündet. Die Flüssigkeitszufuhr über diese Steuerleitung ist, wie erwähnt, vorzugsweise über ein verstellbares Ventil regulierbar bzw. einstellbar.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist in Strömungsrichtung vor der Ventileinrichtung in der ersten und/oder zweiten Leitung ein Absperrventil vorgesehen. Mithilfe eines solchen Absperrventils lassen sich eine Leitung oder beide Leitungen sperren, um die Ventileinrichtung außer Betrieb zu setzen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Leitungssystem kann die erste Leitung eine Heißwasser/Warmwasserleitung und die zweite Leitung eine Kaltwasserleitung oder umgekehrt sein. Mit einer solchen Konstellation kann daher, wenn beide Leitungen in eine gemeinsame Hauptleitung münden, abwechselnd Heißwasser/Warmwasser und Kaltwasser durch die Hauptleitung geführt werden.
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Bei einer speziellen Ausführungsform ist hierbei in der ersten Leitung in Strömungsrichtung vor der Ventileinrichtung ein mit der als Kaltwasserleitung ausgebildeten zweiten Leitung in Verbindung stehender Mischer angeordnet, den die zweite Leitung als Bypassleitung ansonsten umgeht. Bei dieser Ausführungsform wird im Mischer Heißwasser und Kaltwasser zu Warmwasser gemischt, beispielsweise mit einem üblichen Thermostatmischer, und die nachfolgende Ventileinrichtung mit Wechselfunktion bewirkt abwechselnd die Abgabe von Warmwasser und Kaltwasser über die Hauptleitung. Da bei dieser Ausführungsform infolge der Abzweigung einer Kaltwasserleitung zum Mischer der Druck in der Kaltwasserleitung geringer ist als der in der Warmwasserleitung, ist hier vorzugsweise im entsprechenden Steuerraum für den Schieber zusätzlich eine Feder vorgesehen, die für einen entsprechenden Druckausgleich sorgt.
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Das hier beschriebene Leitungssystem kommt insbesondere bei einer Ausführungsform zur Anwendung, bei der es als Teil einer Wechseldusche ausgebildet ist, bei der die Warmwasser- und Kaltwasserintervalle durch Einstellung der Flüssigkeitszufuhr zur Beaufschlagung des jeweiligen Steuerraumes regulierbar sind. Eine derartige Wechseldusche ist beispielsweise in der vorstehend erwähnten
EP-A 2146011 beschrieben. Einzelheiten einer solchen Wechseldusche müssen daher hier nicht mehr aufgeführt werden.
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Bei einer speziellen Ausführungsform ist der Schieber mit je einem im Steuerraum angeordneten Steuerkolben verbunden. Bei dieser Ausführungsform wird daher der Schieber nicht selbst vom Leitungsdruck beaufschlagt, der die Verschiebung des Schiebers bewirkt, sondern es sind hierfür zwei Steuerkolben vorgesehen, die jeweils in einem Steuerraum angeordnet sind. Die Verbindung zwischen dem Schieber und dem Steuerkolben erfolgt hierbei beispielsweise über einen stangenförmigen Abschnitt.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Schieber zwei gegenüber einem Mittelabschnitt radial erweiterte Randabschnitte auf, die jeweils einen einen Steuerraum begrenzenden Steuerkolben bilden. Bei dieser Ausführungsform sind somit zwei Steuerkolben in den Schieber integriert, d. h. Schieber und Steuerkolben bilden eine Einheit, die in einer einheitlich ausgebildeten Kammer angeordnet ist. Der Schieber weist hierbei vorzugsweise zwei axial angeordnete Anschlagabschnitte auf, die von den jeweiligen Steuerkolbenabschnitten ausgehen und durch Anschlag an die Stirnseite der Kammer die eine und die andere Endstellung (Sperrstellung) des Schiebers festlegen. Dabei zweigt die Hauptleitung von der Kammer in einem Bereich ab, der dem Mittelabschnitt des Schiebers mit geringerem Durchmesser gegenüber liegt.
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Der Schieber oder ein Steuerkolben kann von einer im zugehörigen Steuerraum angeordneten Feder beaufschlagt sein. Diese Feder kann auf der nicht vom Flüssigkeitsdruck beaufschlagten Seite oder auf der vom Flüssigkeitsdruck beaufschlagten Seite des Kolbens bzw. Schiebers angeordnet sein. Sie kann insbesondere zu Druckausgleichszwecken dienen, wenn beispielsweise unterschiedliche Flüssigkeitsdrücke in beiden Leitungen anstehen.
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Was die zur Beaufschlagung des Steuerraumes dienende Steuerleitung anbetrifft, so weist diese vorzugsweise eine zusätzliche abzweigende Leitung zur Beaufschlagung auf. Diese Leitung kann beispielsweise so angeordnet sein, dass sie die Kammer, in der sich ein als Kolben ausgebildete Steuerelement befindet, seitlich beaufschlagt, während die Hauptsteuerleitung die Kammer stirnseitig beaufschlagt. Der Kolben kann bei dieser Ausführungsform auf seiner Seite, die vom Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird, radial außen eine ringförmige Abtreppung besitzen, auf die die abzweigende Leitung der Steuerleitung gerichtet ist, wenn sich der Kolben in seiner drucklosen Endstellung in der Kammer befindet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform eines mit einer Ventileinrichtung versehenen Leitungssystems in schematischer Darstellung;
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2 eine zweite Ausführungsform eines Leitungssystems mit Ventileinrichtung in schematischer Darstellung für eine Wechseldusche; und
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3 eine dritte Ausführungsform eines Leitungssystems in zwei verschiedenen Ventilstellungen.
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Das in 1 schematisch dargestellte Leitungssystem besitzt eine erste Leitung 2 und eine zweite Leitung 3, bei denen es sich um wasserführende Leitungen handelt. Beide Leitungen vereinigen sich zu einer Hauptleitung 1. Die Strömungsrichtung ist durch Pfeile dargestellt. Bei der ersten Leitung 2 handelt es sich um eine heißwasserführende Leitung, während die zweite Leitung 3 eine kaltwasserführende Leitung ist. In beiden Leitungen ist jeweils ein Absperrventil 4, 5 vorgesehen.
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Beiden Leitungen 2, 3 ist eine Ventileinrichtung 6 zugeordnet, bei der es sich um ein Schiebeventil mit Wechselfunktion handelt. Die Ventileinrichtung 6 weist einen Schieber 7 auf, der in einem beide Leitungen 2, 3 kreuzenden Raum hin- und herbewegbar ist und dabei zwei Endstellungen einnehmen kann, in denen er den Durchfluss durch die erste Leitung 2 und den Durchfluss durch die zweite Leitung 3 sperrt. In 1 ist der Schieber in der die erste Leitung 2 sperrenden Position dargestellt. Beidseitig ist der Schieber 7 mit je einem in einem Steuerraum 10, 11 angeordneten Steuerelement verbunden, das als Kolben 8, 9 ausgebildet ist, welcher im jeweiligen Steuerraum (Druckkammer) 10, 11 angeordnet ist. Der Kolben 8 wird über eine Steuerleitung 12 mit dem Wasserdruck der Leitung 2 beaufschlagt, wobei die Wasserzufuhr in der Steuerleitung 12 über ein Ventil 14 regelbar ist. Der Steuerraum 11 ist über eine Steuerleitung 13, die von der Leitung 3 abzweigt, mit Wasserdruck beaufschlagbar, wobei auch hier ein Stellventil 15 zur Regulierung der Wasserzufuhr vorgesehen ist.
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Die Ventileinrichtung funktioniert in der folgenden Weise:
In der in 1 dargestellten Position sperrt der Schieber 7 die Leitung 2. In diesem Zustand steigt der Wasserdruck in der Leitung 2 sowie der Zweigleitung 12 allmählich an, bis ein Grenzdruck erreicht ist, der eine Verschiebung des Kolbens 8 in der Figur nach rechts bewirkt, während der Druck in den Leitungen 3 und 13 infolge der geöffneten Leitung 3 nicht ansteigt. Der Schieber 7 wird hierdurch in seine zweite Endstellung bewegt, in der er die Leitung 3 sperrt. In diesem Zustand steigt wiederum der Wasserdruck in der Leitung 3 und der Zweigleitung 13 an, bis auch hier ein Grenzdruck erreicht ist, der eine Bewegung des Schiebers 7 zurück in die in 1 dargestellte Ausgangsstellung bewirkt. Auf diese Weise werden beide Leitungen 2, 3 abwechselnd gesperrt und geöffnet, wobei die jeweilige Sperr- bzw. Öffnungsphase durch Einstellung der Wasserzufuhr über die Ventile 14, 15 geregelt werden kann. Es kann somit abwechselnd Heißwasser aus der Leitung 2 und Kaltwasser aus der Leitung 3 in die Hauptleitung 1 abgegeben werden.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Leitungssystems, bei dem dieses Teil einer Wechseldusche bildet. Auch hier sind eine erste Leitung 2 (Heißwasserleitung) und eine zweite Leitung 3 (Kaltwasserleitung) vorgesehen. Die Kaltwasserleitung 3 bildet eine Umgehungsleitung bzw. Bypassleitung für einen in der Heißwasserleitung 2 vorgesehenen Mischer 16, der über ein Thermostatventil 18 regulierbar ist, wobei das Thermostatventil 18 eine von der Kaltwasserleitung 3 zum Mischer 16 abzweigende Kaltwasserleitung 17 reguliert. Die Leitung 2 führt daher nach dem Mischer 16 Warmwasser zu einer Hauptleitung 1, welche in einem Duschkopf (nicht gezeigt) mündet.
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Auch dieses Leitungssystem weist eine Ventileinrichtung 6 auf, die als Schiebeventil mit Wechselfunktion ausgebildet ist und einen Schieber 7 besitzt, der zwischen die Leitung 2 und die Leitung 3 sperrenden Positionen hin- und herbewegbar ist. Der Schieber 7 ist beidseitig mit einem Steuerelement in Form eines Kolbens 8, 9 verbunden. Beide Kolben 8, 9 sind in einem Steuerraum 10, 11 angeordnet, wobei der Kolben 8 über eine von der Leitung 2 abzweigende Steuerleitung 12 und der Kolben 9 über eine von der Leitung 3 abzweigende Steuerleitung 13 mit Wasserdruck beaufschlagbar ist. Die Wasserzufuhr wird über entsprechende Ventile 14, 15 geregelt.
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Bei dieser Ausführungsform ist nur in der Kaltwasserleitung 3 ein zusätzliches Absperrventil 5 vorgesehen. Des Weiteren unterscheidet sich diese Ausführungsform von der der 1 dadurch, dass von der Steuerleitung 12, 13 jeweils eine Leitung 19, 20 zum Ende der Druckkammer 10, 11 abzweigt, mit der eine radial außen im Kolben vorgesehene ringförmige Vertiefung 22 mit Wasserdruck beaufschlagbar ist. Ferner ist bei dieser Ausführungsform in der Druckkammer 11 eine Feder 21 vorgesehen, die den Kolben 9 in der Figur nach links drückt und zum Druckausgleich dient, da hierbei der Kaltwasserdruck geringer ist als der Warmwasserdruck, weil Kaltwasser über die Leitung 17 zum Mischer 16 abgezweigt wird.
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Das System funktioniert in entsprechender Weise wie das der 1. In der in 2 dargestellten Stellung, in der der Schieber 7 die Warmwasserleitung sperrt, steigt der Wasserdruck in der Leitung 2 und der Steuerleitung 12 an, bis ein Grenzdruck erreicht ist, der ein Verschieben des Schiebers 8 in die die Kaltwasserleitung 3 sperrende Position bewirkt. In dieser Position steigt wiederum der Kaltwasserdruck in den Leitungen 3 und 13 an, bis der entsprechende Grenzdruck erreicht ist, der ein Zurückbewegen des Schiebers in die in 2 dargestellte Position bewirkt. Diese Bewegung wird durch die Feder 21 unterstützt. Ferner werden die entsprechenden Schieberbewegungen durch Druckbeaufschlagung über die abzweigenden Leitungen 19, 20 unterstützt.
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3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform eines Leitungssystems in zwei verschiedenen Stellungen des Schiebers 7. Das Leitungssystem bildet Teil einer Wechseldusche und weist eine erste Leitung 2 als Warmwasserleitung, eine zweite Leitung 3 als Kaltwasserleitung und eine Hauptleitung 1 auf, die abwechselnd Warmwasser und Kaltwasser zu einem Duschkopf (nicht gezeigt) führt. Die linke Darstellung der 3 zeigt das System in einem Zustand, in dem die Warmwasserleitung 2 gesperrt ist und Kaltwasser über die Hauptleitung 1 dem Duschkopf zugeführt wird, während die rechte Darstellung der 3 das System in einem Zustand zeigt, in dem die Kaltwasserleitung 3 gesperrt ist und Warmwasser über die Hauptleitung 1 dem Duschkopf zugeführt wird. Bei dieser Ausführungsform ist der Schieber 7 so ausgebildet, dass er einen mittleren Abschnitt 35 mit geringerem Durchmesser und zwei demgegenüber radial erweiterte Randabschnitte aufweist, die jeweils einen einen Steuerraum begrenzenden Steuerkolben 31, 32 bilden. Ferner ist der Schieber 7 beidseitig mit einem Anschlag 33, 34 versehen. Der Schieber wird durch Wasserdruck, d. h. Druckbeaufschlagung der beiden Steuerkolben 31, 32, in einer Kammer 30 hin- und herbewegt, wobei durch Kontakt der Anschläge 33, 34 mit den Stirnseiten der Kammer die jeweilige Endstellung bzw. Sperrstellung des Schieber festgelegt wird.
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Bei dieser Ausführungsform sind keine Ventile zur Einstellung des Querschnittes der entsprechenden Steuerleitungen 12, 13, die zu den jeweiligen Steuerräumen führen, dargestellt. Solche Ventile sind aber vorhanden.
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Das System funktioniert in der folgenden Weise: In der Schieberposition der linken Darstellung von 3 ist die Warmwasserleitung 2 gesperrt. Dadurch baut sich Druck in der Warmwasserleitung 2 auf, der sich über die Steuerleitung 12 in den zugehörigen Steuerraum der Schieberkammer 30 fortpflanzt. Wenn ein Grenzdruck erreicht ist, wird der Schieber in der Figur nach links verschoben, bis ein linker Steuerkolben 31 mit dem zugehörigen Anschlag 33 gegen die linke Stirnseite der Kammer 30 stößt. Diese Stellung ist in der rechten Darstellung der 3 gezeigt. In dieser Stellung wird die Kaltwasserleitung 3 gesperrt und die Warmwasserleitung 2 freigegeben, so dass Warmwasser über den den mittleren Schieberabschnitt 35 umgebenden Ringspalt in die Hauptleitung 1 gelangen kann. Durch Druckerzeugung in der Kaltwasserleitung 3 erfolgt dann wieder eine Beaufschlagung des linken Steuerraumes, so dass der Schieber wieder in die in der linken Darstellung der 3 gezeigte Stellung verschoben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2146011 A [0002, 0013]
