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Ventil für Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft Ventile für strömende
Flüssigkeiten, insbesondere Ventile, die zur Steuerung des Zuflusses von Wasser
in den Spülbehälter eines Wasserklosetts verwendet werden und einen ringförmigen
Ventilsitz besitzen, der mit einem Ventilorgan zusammenwirkt, das zu dem Sitz hin
und von ihm weg bewegbar ist. Das Ventilorgan hat eine solche Form, daß in der Offenstellung
des Ventils die Flüssigkeitsströmung in bezug auf die Mittellinie des Sitzes radial
auswärts abgelenkt wird. Die Erfindung ist jedoch allgemein auf Ventile aller Art
für Flüssigkeiten in allen Fällen anwendbar; in denen es zweckmäßig oder notwendig
ist, eine wirksame Geräuschunterdrückung zu erzielen.
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Das vorstehend angeführte Problem der Geräuscherzeugung ist bisher
auf verschiedene Weise bekämpft worden. Dabei ging man stets von der Annahme aus;
daß das störtuende Geräusch infolge der großen dynamischen Energie der aus dem Ventil
austretenden Wasserstörmung erzeugt wird. Auf Grund dieser Überlegung wurde die
Geschwindigkeit des Wassers durch die Verwendung von Anordnungen herab= gesetzt,
die bewirken, daß die Strömung ein- oder mehrmals beträchtlich abgelenkt und im
allgemeinen vollständig umgelenkt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Anordnungen
keine vollständige Lösung des Geräuschproblems ergaben, das wie folgt erläutert
werden kann. Aus Zweckmäßigkeits- und Konstruktionsgründen befindet sich die kleinste
Querschnittsfläche der Wasserströmung in der Regel am Ventilsitz. Wenn das weiterströmende
Wasser die vorstehend erwähnten Kanäle erreicht, die seine Strömungsrichtung ändern,
wird daher der zur Verfügung stehende Querschnitt vergrößert. An der Stelle des
kleinsten Querschnitts ist auch der statische Druck minimal, während der dynamische
Druck seinen höchsten Wert erreicht. Wenn der Querschnitt dann größer wird, muß
das Verhältnis zwischen den beiden Drücken im entgegengesetzten Sinn verändert werden,
d. h., daß der statische Druck zunimmt und der dynamische Druck abnimmt. Dem entspricht
eine Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit. Die Zunahme des statischen Drucks
wird durch eine Erhöhung des Strömungswiderstandes infolge von Reibungs- und Prellverlusten
verursacht. Wenn eine solche Veränderung des Druckverhältnisses aus irgendeinem
Grund nicht erfolgt, wird der zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt nicht
vollständig ausgefüllt, so daß in der Flüssigkeitsströmung Kavitationserscheinungen
auftreten. Die entsprechenden Hohlräume führen zur Bildung von Dampfbläschen. Wenn
der statische Druck schließlich erhöht wird, werden diese Dampfbläschen mit der
Flüssigkeit gefüllt. Es wird angenommen. daß durch diesen Vorgang das Geräusch erzeugt
wird. Dieses wird in die Umgebung vor allem auf zwei Wegen übertragen, nämlich einerseits
direkt durch die eigentliche Geräuschquelle -umgebende Luft und anderersetis durch
die Fortleitung des Schalls in dem Rohrsystem od. dgl., in dem das Ventil angeordnet
ist. Es ist dem Fachmann bekannt, daß die letztgenannte übertragung oft zur Erzeugung
von störenden Geräuschen an Stellen führt; die von der Einbaustelle des Ventils
beträchtlich entfernt sind. Diese Übertragung wird dadurch ermöglicht, daß die Flüssigkeitsströmung
vom Austritt des Ventils zu der Stelle, an der die Kavitation auftritt; kontinuierlich
ist. Der rückwärts zu dem Ventil gerichtete, erste Teil der Geräuschübertragung
erfolgt daher durch die Flüssigkeit selbst. Schließlich sei darauf hingewiesen,
daß die sich längs des Rohrsystems rückwärts fortpflanzenden Schallwellen in manchen
Fällen durch Resonanzerscheinungen verstärkt werden können, beispielsweise in einem
bestimmten Rohrstück oder in einem Teil der in dem Rohrsystem eingebauten Einrichtungen.
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Die Erfindung beruht nun auf einem Gedanken, der von der vorstehend
ausgeführten Theorie vollständig abgeht. Anstatt wie bisher die dynamische Energie
oder den dynamischen Druck der das Ventil verlassenden Flüssigkeit herabzusetzen,
werden erfindungsgemäß Maßnahmen getroffen, die eine rückwärts gerichtete Geräuschfortpflanzun
in der Flüssigkeitsströmung verhindern. Dementsprechend ist Gegenstand
der
Erfindung ein schwimmerbetätigtes Zulaufventil für Klosettspülkästen mit einem ringförmigen
Ventilsitz und einem von diesem abhebbaren Ventilkörper solcher Gestaltung, daß
in der Offenstellung des Ventils die Flüssigkeitsströmung in bezug auf die Mittellinie
des Ventilsitzes radial nach außen abgelenkt wird, gekennzeichnet durch die Vereinigung
folgender Merkmale: a) Der Ventilsitz ist in an sich bekannter Weise von einem Flüssigkeitsfreien
Raum umgeben; b) der flüssigkeitsfreie Raum hat solch große Abmessungen, daß die
Flüssigkeitsströmung beim Durchgang durch diesen Raum in Tropfen aufgelöst wird.
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Im Stand der Technik findet sich kein Anhaltspunkt dafür, das Problem
der Herabsetzung der Geräuschbildung bei einem schwimmerbetätigten Zulaufventil
für Klosettspülkästen in der erfindungsgemäßen Weise anzugehen. Vielmehr wurde noch
bis in die jüngste Zeit das Problem der Herabsetzung der Geräuschbildung mittels
eines besonderen Geräuschdämpfers gelöst. Die Erfindung gestattet es nun, dieses
Problem mit sehr viel einfacheren Mitteln zu lösen.
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Die praktische Durchführung der Erfindung geht aus der nachstehenden
Beschreibung an Hand der Zeichnungen hervor, in denen zwei bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt sind.
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F i g. 1 zeigt in Ansicht ein Ventil nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung. Dieses Ventil dient zur Steuerung des Zuflusses von Spülwasser zu
dem Spülbehälter eines Wasserklosetts. Das Ventilorgan ist außerhalb des Ventilgehäuses
angeordnet und senkrecht zu der Richtung bewegbar, in der das Wasser in das Ventilgehäuse
eintritt; F i g. 2 zeigt in einer ähnlichen Darstellung wie F i g.1 ein Ventil,
in dem das Ventilorgan innerhalb des Gehäuses parallel zu der Richtung des in das
Ventilgehäuse eintretenden Wassers bewegbar ist; F i g. 3 zeigt einen Schnitt nach
der Linie IH-111 in F i g. 2.
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In F i g.1 ist mit 1 ein Ventilgehäuse bezeichnet, dessen Teil t an
eine Wasserzuleitung angeschlossen werden kann. Im. Innern der Ventilkammer 3 befindet
sich ein horizontaler Zapfen 4, der einen äußeren Hebelarm 5 und einen inneren Hebelarm
7 trägt. An seinem freien Ende trägt der Arm 5 einen üblichen Kugelschwimmer 6,
während der Arm 7 mit dem Ventilorgan 8 in Wirkungsverbindung steht: Der Schaft
des Organs 8 durchsetzt eine Ausnehmung in der Gehäusewand. Diese Ausnehmung hat
einen Mündungsrand 10, der als Ventilsitz dient. Mit 11 ist ein kolbenartiger
Fortsatz des Ventilorgans bezeichnet. Dieser Fortsatz dient zur Steuerung des Ventilorgans
und ist in einem Zylinder 12 beweglich geführt.
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In der in F i g. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform haben die Bezugsziffern
1 bis 5 und 7 bis 10
dieselben Bedeutungen wie in F i
g.1. In dieser Ausführungsform sind jedoch das Ventilorgan 8 und der Ventilsitz
10 um eine Achse herum angeordnet, die mit der Einströmrichtung des Wassers übereinstimmt.
Außerdem hat das Ventilorgan 8, das in der Ventilkammer 3 angeordnet ist, eine zu
dem Ventilsitz 10
hin konkave Fläche. Der untere und der obere Teil des Ventilgehäuses
1 sind durch drei dünne Stützen 13 miteinander verbunden, die infolge ihres sehr
kleinen Querschnitts und ihrer sich einwärts verjüngenden Form die Strömung kaum
merklich beeinträchtigen.
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Aus der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnung geht deutlich
hervor, daß die Wasserströmung nach dem Durchtritt durch den Ringraum, der sich
zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilorgan befindet und in dem der Strömungsquerschnitt
am kleinsten ist, in einen Raum eintritt, der so groß ist, daß er als vollkommen
frei angesehen werden kann. Auf jeden Fall trifft die wie ein Kegelmantel geformte
Wasserströmung nicht auf feste oder flüssige Flächen auf, bevor sie so dünn geworden
ist, daß sie die Form von Tropfen hat. Die durch die Auflösung in Tropfen bewirkte
Unterbrechung der Wasserströmung verhindert ferner eine Fortleitung von Schall durch
die Strömung. Außerdem erfolgt der Vorgang der Geräuscherzeugung durch Rückumwandlung
des eingeschlossenen Dampfes in Wasser langsamer als in den bekannten Ventilen.
Dadurch wird ebenfalls das Geräusch vermiedet. Praktische Versuche haben gezeigt,
daß die Anwendung der Erfindung eine Herabsetzung des Geräuschpegels auf etwa 50
% des Wertes gestattet, der bei den hinsichtlich der Geräuschherabsetzung besten
bekannten Ventilen erzielt wird.
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Die beiden hier beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen der
Erfindung dienen zur Erläuterung des allgemeinen Erfindungsgedankens, der darin
besteht, daß das Ventil so ausgebildet wird, daß nach dem Durchtritt durch den kleinsten
Querschnitt, der sich allgemein in der ringförmigen Austrittsöffnung zwischen einem
Ventilsitz und einem Ventilorgan befindet, die Flüssigkeitsströmung in einen großen
freien Raum eintritt und vorzugsweise zwangläufig ausgebreitet wird, so daß sie
vor dem Auftreffen auf die nächsten festen oder flüssigen Berührungsflächen in Tropfen
aufgelöst wird. Natürlich braucht die austretende Strömung nicht kreisförmig zu
sein. Es kommt vor allem darauf an, daß sie so stark divergiert, daß sie vor ihrem
Auftreffen in Tropfen aufgelöst wird.