-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Realisierung von Schaltfunktionen für ein Füllventil und ist anwendbar zum Überlaufschutz von Flüssigkeiten in Behältern, beispielsweise zum Überlaufschutz beim Wasserzulauf in Badewannen.
-
Die Funktion von Füllventilen ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Eine klassische Variante einer Füllventilfunktion ist der Spülkasten von Toiletten. Der Spülkasten wird über ein Füllventil innerhalb kurzer Zeit mit Wasser gefüllt. Das nunmehr im Spülkasten gesammelte Wasser wird nach dem Auslösen der Spülgarnitur freigegeben, wobei es sich in die Toilettenschüssel ergießt.
-
Das Funktionsprinzip eines bekannten Spülkastens ist wie folgt:
-
Durch Betätigung eines Auslösehebels wird ein Verschlussventil geöffnet und das Wasser strömt in das Toilettenbecken. Mit dem Wasserspiegel sinkt ein im Spülkasten angeordneter Schwimmer und betätigt ein Zulaufventil, welches den Wasserzufluss auslöst. Hierdurch wird der Spülkasten mit Wasser gefüllt, bis der mit dem Wasserspiegel ansteigende Schwimmer das Zulaufventil schließt.
-
Aus der
DE 20 2008 010 400 U1 ist eine Vorrichtung für Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für Badewannen bekannt, die es ermöglicht, ein Ventil oder einen Wasserhahn unter Nutzung der Auftriebskraft eines Schwimmers automatisch zu schließen. Dabei kann eine gewünschte Füllhöhe in Flüssigkeitsbehältern eingestellt werden, bei der die Flüssigkeitszufuhr gestoppt werden soll.
-
Bei der vorliegenden Lösung wird die Auftriebskraft des Schwimmers erst ab einem bestimmten Betrag direkt auf das Ventil übertragen, damit sich dieses mit einem Male rückartig schließt. Dieses ruckartige Schließen wird durch die Anordnung von Magneten erreicht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche einen zuverlässigen Überlaufschutz gewährleisten, Ressourcen einsparen und auf einer einfachen und kostengünstig herstellbaren Konstruktion basieren.
-
Die
DE 3435726 A1 offenbart ein Füllventil für die Steuerung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter und ist gekennzeichnet durch eine Ventilkopfanordnung, Einlass- und Auslassrohre, die sich im Wesentlichen parallel zueinander von der Ventilkopfanordnung hinweg erstrecken, einen Höheneinsteller mit einem zur Anbringung an einer-Wand des Behälters vorgesehenen und mit einem Flüssigkeitszulauf verbundenen Schaftteil, wobei der Höheneinsteller einen mit dem Schaftteil verbundenen Einlassteil, eine Auslassöffnung und einen mit der Auslassöffnung verbundenen Auslassteil enthält.
-
Die
DE 9421034 U1 beschreibt eine Spülvorrichtung für ein Wasserklosett mit einem an eine Wasserversorgungsleitung anzuschließenden Einlauf und mit zwei Wasserausläufen, wobei ein Auslauf zum Spülen einer Klosettschüssel an einen Rand dieser Klosettschüssel und der andere Auslauf an einen Bogen eines Geruchsverschlusses der Klosettschüssel anzuschließen ist und mit einer Betätigungsvorrichtung zum Auslösen einer Spülung sowie einem Spülwasserbehälter, wobei der an den Bogen anzuschließende Auslauf mit Mitteln verbunden ist, mit denen eine Teilmenge einer im Spülwasserbehälter befindlichen Spülwassermenge während des Spülvorgangs unter Druck setzbar und an diesen Auslauf abgebbar ist.
-
Mit der
DE 3321453 A1 wird ein WC-Spülkasten mit einem mittels eines Schwimmers gesteuerten Zuflussventil und/oder mit einem Abflussventil zum Ablassen von einer oder zwei unterschiedlichen vorbestimmten Flüssigkeitsmengen bekannt, wobei die Bewegung des Schwimmers und/oder des Abflussventils mit Hilfe von Permanentmagneten zusätzlich gesteuert wird.
-
Die
DE 589121 A betrifft eine Sicherheitseinrichtung an Badewannen und sonstigen Flüssigkeitsbehältern zur Verhinderung des Überlaufens, bei welchen in einem außerhalb der Badewanne mittels eines Rohres mit derselben verbundenen Behälter Steuermittel für die Wannenzulaufhähne vorgesehen sind, die beim Erreichen des Höchstwasserstandes geschlossen werden.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Erfindung in den Ansprüchen 1 und 4. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
-
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein über lange Zeiträume einfach und zuverlässig funktionierender Überlaufschutz realisiert wird, indem eine erste Schaltfunktion in Abhängigkeit des Füllstandes außerhalb des Füllventils und eine zweite Schaltfunktion in Abhängigkeit des Druckes innerhalb des Füllventils realisiert wird.
-
Hierbei wird die erste Schaltfunktion dadurch realisiert, dass bei geöffnetem Druckausgleichsventil der Membranschieber durch Druckausgleich in einer oberen Druckkammer und einer unteren Druckkammer den Flüssigkeitsdurchfluss freigibt und bei geschlossenem Druckausgleichsventil der Membranschieber durch unterbrochenen Druckausgleich und ansteigendem Druck in der unteren Druckkammer den Flüssigkeitsdurchfluss unterbricht.
-
Die zweite Schaltfunktion wird durch unterschiedliche Größe der die obere und die untere Druckkammer begrenzenden Kolbenflächen des Membranschiebers realisiert, wobei bei unterbrochenem Druckausgleich zwischen der oberen und der unteren Druckkammer durch eine größere Fläche der die untere Druckkammer begrenzenden Kolbenfläche der Membranschieber nach oben bewegt und die Schließfunktion realisiert wird.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das erfindungsgemäße Füllventil sowohl bei Neuinstallationen eingesetzt werden kann als auch bei der Nachrüstung an bestehenden Anlagen. Die zuverlässige Funktionsweise des erfindungsgemäßen Füllventils wird dadurch gewährleistet, dass zwei Schaltfunktionen realisiert werden.
-
Zur Realisierung der ersten Schaltfunktion weist die untere Druckkammer ein Druckausgleichsventil auf, welches mit einem Hebel mit Torsionsfeder zusammenwirkt, wobei der Hebel über eine Kette mit einem Schwimmer verbunden ist.
-
Zur Realisierung der zweiten Schaltfunktion ist in einem Gehäuse ein Membranschieber mit Membran beweglich angeordnet, und oberhalb der Membran befindet sich eine obere Druckkammer und unterhalb der Membran eine untere Druckkammer. Der Membranschieber weist einen Durchströmkanal auf. Die Schaltfunktion wird durch Veränderung der Druckverhältnisse in der oberen und unteren Druckkammer erreicht. Dabei ist die Druckangriffsfläche am Membranschieber in der unteren Druckkammer größer ausgebildet als der Bereich in der oberen Druckkammer.
-
Die Erfindung soll nachstehend anhand von zumindest teilweise in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 das erfindungsgemäße Füllventil im geöffneten Zustand;
- 2 das erfindungsgemäße Füllventil im geschlossenen Zustand;
- 3 eine Schnittdarstellung längs durch das Füllventil im geöffneten Zustand;
- 4 eine Schnittdarstellung quer durch das Füllventil im geöffneten Zustand.
-
1 zeigt den hydrodynamischen Zustand des erfindungsgemäßen Füllventils, also den geöffneten Zustand, bei welchem das Wasser durch das geöffnete Füllventil hindurch in den Behälter, im vorliegenden Ausführungsbeispiel in eine Badewanne, fließt. Das erfindungsgemäße Füllventil weist ein äußeres Gehäuse 1 auf, in welchem im Einflussbereich ein Feinfiltersieb 10 angeordnet ist. Das Füllventil wird direkt oder über einen entsprechenden Adapter 9 an den Wasserhahn bzw. die Mischbatterie anstelle des Perlators montiert.
-
Im Ausströmbereich 1b ist das Füllventil durch einen Deckel 2 verschlossen und abgedichdet mit einem O-Ring 2.1. Der Deckel 2 hat eine Öffnung 2a, durch welche eine Kette 12 hindurchgeführt ist. Im Inneren des Füllventils ist weiterhin ein Druckausgleichsventilgehäuse 4 angeordnet. Durch einen oberhalb des Druckausgleichsventilgehäuses 4 angeordneten Membranschieber 5.1 mit Membran 5, Druckkammerhülse 7 und einem Ein- und Ausströmstück 8 wird eine obere Druckkammer 7a und eine untere Druckkammer 7b gebildet. Hierzu wird mittels Flachdichtung 8.1 der Einströmbereich 1a und der Ausströmbereich 1b gegeneinander abgedichtet. Der Membranschieber 5.1 weist eine Druckangriffsfläche 5.1b sowie Rippen 5.1c auf. In der 4 wird sichtbar, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel insgesamt vier Rippen 5.1c angeordnet sind. Die die obere Druckkammer 7a und die untere Druckkammer 7b begrenzenden Querschnittsflächen weisen unterschiedliche Flächendimensionen auf. So ist die die untere Druckkammer 7b begrenzende Fläche 5.1b größer ausgebildet als die die obere Druckkammer 7a begrenzende Fläche 5a. Der Druckschieber 5.1 weist weiterhin einen Durchströmkanal 5.1a auf. Oberhalb des Membranschiebers 5.1 ist das Ein- und Ausströmstück 8 angeordnet, welches zentral eine Ausströmöffnung 8b aufweist. Diese dient gleichzeitig auch als Führung des Membranschiebers 5.1 in Zusammenhang mit dessen Rippen 5.1c. Am Ende der zentralen Ausströmöffnung 8b wird diese durch beidseitig radiale Bohrungen 8d durchbrochen.
-
In der 3 und in der 4 wird sichtbar, dass sich in dem Ein- und Ausströmstück 8 zusätzlich Einströmöffnungen 8a befinden. Die untere Druckkammer 7b wirkt zusammen mit einem Druckausgleichsventil 6, welches im hydrodynamischen Zustand geöffnet ist. Das Druckausgleichsventil 6 ist mit einem Hebel 3 verbunden, welcher eine Torsionsfeder 11 aufweist. Der Hebel 3 wiederum ist verbunden mit der Kette 12, welche mit einem Schwimmer 13 zusammenwirkt. Sobald der Füllstand in der Badewanne den Schwimmer 13 über ein voreingestelltes Niveau anhebt, wird die Torsionsfeder 11 über die Kette 12 entlastet und der Hebel 3 gekippt, wodurch das Druckausgleichsventil 6 geschlossen wird.
-
Das Füllventil befindet sich nunmehr im hydrostatischen Zustand, das heißt, der Zufluss durch das Füllventil ist unterbrochen.
-
Wie in 2 zu ersehen ist, hat sich durch den Druck in der unteren Druckkammer 7b auf Grund der größeren Druckangriffsfläche 5.1b des Membranschiebers 5.1 der Membranschieber nach oben bewegt. Der Membranschieber 5.1 hat sich somit von dem Anschlag 4a des Druckausgleichsventilgehäuses 4 gelöst und die Membran 5 angehoben.
-
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Füllventils soll nachfolgend detailliert erläutert werden.
-
Das Öffnen oder Schließen des Füllventils wird durch einen variabel einstellbaren Schwimmer 13 realisiert. Im hydrodynamischen Zustand ist das Druckausgleichsventil 6 durch das Eigengewicht des Schwimmers 13 in Verbindung mit der Kette 12 und ein daraus resultierendes Umlenken des Hebels 3 geöffnet. Das Wasser strömt durch das Feinfiltersieb 10 und durch das Ein- und Ausströmstück 8 durch im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Öffnungen 8a und in die obere Druckkammer 7a. Hierdurch wird die Membran 5 sowie der Membranschieber 5.1, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Rippen 5.1c aufweist, auf den Anschlag 4a des Druckausgleichsventilgehäuses 4 geschoben. Der Anschlag 4a ist mit einer in der Figur nicht dargestellten Nut zum Durchströmen des Wassers versehen. Durch die Bewegung des Membranschiebers 5.1 auf den Anschlag 4a wird die Ausströmöffnung 8b des Ein- und Ausströmstückes 8 freigegeben. Das Wasser fließt aus der oberen Druckkammer 7a durch den Bereich 8c und nun entlang der Rippen 5.1c vom Membranschieber 5.1 nach oben durch die Ausströffnung 8b in die radialen Bohrungen 8d und von hieraus dann in den Ausströmbereich 1b nach unten durch die Bohrungen 2c in die Wanne.
-
Parallel findet ein permanenter Druckausgleich über einen kleinen Durchströmkanal 5.1a im Membranschieber 5.1 statt. Hierbei gelangt durch den Durchströmkanal 5.1a das Wasser hinter die Membran 5 und fließt durch einen offenen Ventilkanal, welcher durch das Spiel zwischen Druckausgleichsventil 6 und Druckausgleichsventilgehäuse 4 gebildet wird, in den Raum 2b. Hier entweicht das Wasser dann durch die Öffnung im Deckel 2a, durch die auch die Kette 12 durchgeführt wird.
-
Dieser Zustand hat solange Bestand, bis durch Erreichen des Füllstandes der Schwimmer 13 angehoben wird. Hierdurch wird gleichzeitig die Zugkraft in der Kette 12 aufgehoben und der Hebel 3 mittels der Torsionsfeder 11 im Uhrzeigersinn gekippt. Dadurch wird das Druckausgleichventil 6 nach unten gezogen und geschlossen. Das Spiel zwischen Druckausgleichsventil 6 und Druckausgleichsventilgehäuse 4 entfällt hierdurch. Der Druckausgleich über den Durchströmkanal 5.1a kann nicht mehr stattfinden. Das Wasser sammelt sich nun unter dem Membranschieber 5.1 in der unteren Druckkammer 7b und drückt diesen samt der Membran 5 nach oben, bis die Ausströmöffnung 8b im Ein- und Ausströmstück 8 geschlossen wird. Das Füllventil ist nunmehr geschlossen und befindet sich im hydrostatischen Zustand.
-
Die Gesamtfunktion des erfindungsgemäßen Füllventils basiert somit auf zwei verschiedene Schaltfunktionen. Die erste Schaltfunktion wird realisiert durch Betätigung des Druckausgleichsventils 6 über den Hebel 3 und dem daran befestigten Schwimmer 13 über die Kette 12. Die zweite Schaltfunktion wird realisiert durch den Membranschieber 5.1 im Zusammenwirken mit der Membran 5, wobei der Druck in der unteren Druckkammer 7b und die größere Druckangriffsfläche 5.1b des Membranschiebers 5.1 die Schließfunktion realisiert.
-
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Modifikation und Variation der genannten Mittel, Merkmale und Verfahrensschritte weitere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehäuse
- 1a
- Einströmbereich
- 1b
- Ausströmbereich
- 2
- Deckel
- 2a
- Öffnung im Deckel
- 2b
- Raum
- 2c
- Bohrungen
- 2.1
- O-Ring
- 3
- Hebel
- 4
- Druckausgleichsventilgehäuse
- 4a
- Anschlag
- 5
- Membran
- 5a
- Fläche
- 5.1
- Membranschieber
- 5.1a
- Durchströmkanal
- 5.1b
- Druckangriffsfläche
- 5.1c
- Rippen
- 6
- Druckausgleichsventil
- 7
- Druckkammerhülse
- 7a
- obere Druckkammer
- 7b
- untere Druckkammer
- 8
- Ein- und Ausströmstück
- 8.1
- Dichtung
- 8a
- Öffnungen
- 8b
- Ausströmöffnung
- 8c
- Bereich
- 8d
- radiale Bohrungen
- 9
- Adapter
- 10
- Feinfiltersieb
- 11
- Torsionsfeder
- 12
- Kette
- 13
- Schwimmer
