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Ventilvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung
zum Umsteuern mindestens eines Fluidums, vorzugsweise einer Plttssigkeit, in unterschiedliche
Abflußkanäle, insbesondere zum Umsteuern des Wasserzulaufes bei Wäschebehandlungsmaschinen,
mit einem Mehrwegeventil, das eine Ventilkammer hat, in die mindestens eine ZuflußöfFnung
und eine Mehrzahl von Abflußöffnungen mUnden, wobei gegenüber der die Abflußöffnungen
aufweisenden Wand der Ventilkammer ein drehbares Ventilglied angeordnet ist, das
mindestens eine Durchflußöffnung aufweist und relativ zu den Abflußöfftiungen zu
deren wablweisen Offnen und Schließen in mindestens zwei unterschiedliche Steuerstellungen
umgeschaltet werden kann.
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Der Erfindung liegt in der Hauptsache die Aufgabe zugrunde, eine
Umsteuerventilvorrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, bei der das Ventilglied
des Mehrwegeventils in der Jeweils eingestellten Steuerstellung die abzusperrenden
Abflußafftungen vollkommen dicht absperrt und das mit geringen Stelikräften umgeschaltet
werden kann, so daß es beispielsweise bei von einer Programmst euervorri ohtung
gesteuerten Wäschebehandlungsinaschienen von der Programmsteuervorrichtung direkt
ohne Zuhilfenahme zusätzlicher Energiequellen umgeschaltet werden kann. Eine vollkommen
dichte Absperrung ist zum Beispiel ebenfalls bei Wäschebehandlungemasohine besonders
wichtig, da hier ein solches Umsteuerventil das von ihm gesteuerte wasser im Ablauf
des Programms aufeinanderfolgend in unterschiedliche Einspülabteile, die Wäschebehandlungsmittel
enthalten, einleitet. Wenn keine vollatledige Abdichtung der abzusperrenden Abflußöffnung
erreicht wird, kann vorzeitig Wasser in das betreffende
Einspülabteil
gelangen und das darin befindliche Wäschebehandlungemittel zum Teil herausspülen
oder bei pulverförmigen Wäschebehandlungemitteln dieses verklumpen und unter Umständen
unbrauchbar machen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Ventilvorrichtung der
vorgenannten Art zu schaffen, die eine besonders einfache und betriebssichere Bauart
aufweist, leicht und billig herzustellen ist und deren mit dem umzusteuernden Fluidu
in Berührung kommende Teile zumindest im wesentlichen mit Vorteil aus Kunststoff
oder ähnlichen billigen, korrosionsfesten Materialien hergestellt werden können,
und die auch sonstige Vorteile hat.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Ventilvorrichtung der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Ventilglied als Rüokschlagventilglied
ausgebildet ist, das bei gebfftetem Zufluß durch den seine Rückseite beaufschlagenden
Fluidumsdruck des zwischen der Zuflußöffnung und der Durchflußöffnung des Ventilgliedes
befindlichen Pluidums an die zugeordnete Dichtungsfläche der Ventilkannier angepreßt
wird, wogegen bei abgesperrtem Zufluß infolge der hierbei eintretenden Druckentlastung
seiner Rtlckseite sich sein Sitz an der Dichtungsfläche lockert, so daß es mit geringen
Stellkräften umgeschaltet werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungeform ist vorgesehen, daß das Yentilglied
parallel zur Richtung seiner Drehachse besohränkt beweglich gelagert und vorzugsweise
in von der zugeordneten Dichtungsfläche der Ventilkanerwand wegführender Richtung
federbelastet ist.
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Eine baulich besonders einfache Ausbildung des Ventilgliedsa wird
erfindungsgemäß dadurch geschaffen, daß zumindest die mit der Dichtungsfläche der
Ventillammerwand zusammenwirkenden Teile des Ventdlgliedes in sich flexibel ausgebildet
sind und die hierdurch bewirkte Beweglichkeit des Ventilgliedes das Lockern seines
Sitzes bei druckentlasteter Rückseite allein bewirkt. Ein besondere leichtes Lockern
des Ventilgliedes nach vorangehender Anpressung an die Dichtungsfläche der Ventilkammer
läßt sich dadurch erzielen, daß das Ventilglied scheibenförmig ausgebildet ist und
die Dichtungsfläche der Ventilkammer einer Stirnseite des Ventilgliedes gegenUberliegt
und daß vorzugsweise die zur Anlage an die Dichtungsfläche kommenden Teile des Ventilgliedes
aue elastischem Material bestehen. Auch hat diese Bauart unter anderem den Vorteil
einfacher und billiger Herstellung, wobei relativ große Pertigungstoleranzen zugelassen
werden können.
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Um die beim Umschalten erforderliche Drnckentlastung des Ventilgliedes
herbeisuführen, muß der Zufluß in die Ventilkammer abgesperrt werden. Dies kann
mittels <1blicher Absperrventile erfolgen, vorzugsweise mittels Magnetventilen.
Zweckmäßig ist hierbei vorgesehen, daß das betreffende Absperrventil an das Nehrwegeventil
angeschlossen ist, vorzugsweise mit diesem eine kompakte Baugruppe bildet. Um hierbei
auf Abdichtungsstellen zwischen dem gehrweg- und Absperrventil verzichten su könnefl
und auch die Herstellung nu vereinfachen, kann mit Vorteil vorgeschen sein, daß
die Dichtungsfläche der Ventilkammer eben ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung,
den UnteransprUchen und der Zeichnung beschrieben bzw. dargestellt, wobei es sich
versteht, daß die Erfindung in zahlreichen -weiteren Ausftihrungsformen verwirklicht
werden kann.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig.I eine Seitenansicht einer neuartigen Ventilvorrichtung, die mit
einem ausschnittsweise dargestellten Einspülbehälter einer Was chmaschiene zu einer
Baugruppe zusammengebaut ist, in teilweise längageschnittener Darstellung, Fig.2
einen Schnitt durch Fig.1 gesehen entlang der Schnittlinie II-II, Fig. 3 eine Variante
des Mehrwegeventils der neuartigen Ventilvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 in Iängsgeschnittener
Darstellung.
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In der Zeichnung sind sich entsprechende- Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Ventilvorrichtung dient der Umsteuerung
des Wasserzuflusses bei einer nicht nä-' her dargestellten, üblichen Waschmaschine,
die mittels einer Programmsteuervorrichtung programmgesteuert wird.
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Diese im ganzen mit 10 bezeichnete Ventilvorrichtung weist ein als
Absperrventil dienendes Magnetventil 11 und
ein nachgeschaltetes
Mehrwageventil 12, das vier Abflußkanäle 13 bis 16 hat, von denen die Abflußkanäle
13 bis 15 in getrennte Abteile eines in ausschnittsweiser Seitenansicht dargestellten
Einspülbehälters 16'der betref-Senden Waschmaschine führen, auf.
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Das mittels eines Zuflußstutzens 21 an eins Waseerleitung anschließbare
Magnetventil 11 weist irgendeine an sich bekannte Bauart auf und ist deshalb nicht
in allen Einzelheiten dargestellt. Neuartig an ihm ist Jedoch, daß sein aus Kunststoff
gespritztes Gehäusehauptteil 17 zusammen mit dem Verbindungerohr 19 und der linken
Stirnwand 20 des mehrwegeventilgehäuses als einstückiges Formteil ausgebildet ist.
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Das Mehrwegeventil 12 weist ein aus dem Teil 20 und einem topfförmigen
Hauptteil 22 bestehendes Kunststoffgehäuse 31, das eine Ventilkammer 29 enthält,
und ein fest auf einer drehbaren Stellwelle 23 angeordnetes, kreisscheibenförmiges
Ventilglied 24 auf. Die Stellwelle 23 ist durch die in bezug auf Pig.1 rechte Stirnwand
30 diesss Gehäuses nach außen herausgeführt und trägt an ihrem freien Ende ein Ritzel
26, welches mit eimer Zahnstange 27 einer nicht näher dargestellten Programmsteuervorrichtung
kämmt. Die Zahnatange ist in nicht näher dargestellter Weise senkrecht zur Bildebene
geradegeführt und liegt mit ihrem einen Ende an einer auf der Steuerwelle der Programmsteuervorrichtung
angeordneten Kurve unter Federdruck an, so daß die Zahnstange das Ritzel zum Um
schalten des Mehrwegeventils in der gemäß dem gepeicherten Programm e'rforderltchen
Weise bei ihrer Hin- und Herbewegung entsprechend schwenkt.
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Die Stellwelle 23 ist zur Lagerung des Ventilgliedes 24 als Rückschlagventilglied
beschränkt axial verschiebbargelagert, , wobei eine an dem Gehäuseteil 22 sich abstützende
und auf das Ventilglied 24 drückende Feder 25 die Stellwelle und damit das Ventilglied
in die dargesteflte Normalstellung überführt, in welcher es sich im Abstand von
der die Innenwand der bezogen auf Fig..1 re¢hten Stirnwand 30 des Gehäuses 31 bildenden
ebenen Dichtung,sfläche 34 der Ventilkammer 29 befindet, so daQ das Ventilglied
sich in dieser axialen Stellung zu seinem Umschalten leicht drahen läßt. Bei geöffnetem
Wasserzufluß wird es dagegen durch den auf seine Rückseite 50 einwirkenden Wasserdruck
axial in Richtung des Pfeiles 51 verschoben und an die zugeordnete ebene Dichtungsfläche
34 angepreßt.
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Das Ventilglied 24 weist ein topfförmiges, starres Stützglied 32
aus Kunststoff auf, in dessen kreisaylindrischer Ausnehmung eine Scheibe 33 aus
eine elastischen Material, vorzugsweise aus nmmi, eingesetzt ist, die über das'
Stützglied 32 in Richtung auf die Dichtungsfläche 34 zu übersteht und deren ebene,
freie Stirnseite mit der kreieringförmigen Diohtungsfläche 34 sur Abdichtung der
ewe ils abzusperrenden Abflußöffnungen der Abflußkanäle 13 bis 16 zusammenwirkt.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Ventilglied 24 eine einzige
kreissylindrische Durchflußöffnung 36 vorgesehen, die aohsparallel su der Stellwelle
ist' und durch Verdrehen des Ventilgiledes wahlweise in Fluchtung mit jeder der
alm Abflußöffdienenden
Eintrittsöffnungen der Abflußkanäle 13 bis
16 gebracht werden kann, so daß das Wasser durch diese Durchflußöffnung und die
betreffende 4bflußdffnung aus der Durchflußkammer 39 der Ventilkammer abfließen
kann.
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Die Zuflußöffnung 40 des Xehrwegeventils ist in einem dem Ventilglied
24 zugerichteten, zylindrischen Vorsprung 41 der Innenwand der Stirnwand 20 koaxial
mit der Drehachse des Ventilgliedes 24 angeordnet tind weist einen erheblich kleineren
Durchmesser als der Vor-Sprung, 41 auf. Das Stützglied 32 weist einen der Zuflußöffnung
40 zugerichteten, kreiszy'lindrischen Vorsprung 42 auf, dessen Durchmesser dem Durchmesser
des Vorsprunges 41 entspricht, so daß disse beiden VorsprUnge durch einen in Umfangsrichtung
offenen Spalt 43 getrennt sind und das aus der Zuflußöffnung ausströmende Wasser
nach Umlenkung um 900 radial durch den relativ schmalen, rotationssymetrischenSpalt
in eine kreisringförmige Erweiterung des Durchflußraumes 39 einströmen kann. Die
parallel zur Spaltweite gemessene Breite des erweiterten Durchflußraumbereiches
ist erheblich größer als die Spaltw.ite. Wie dargestellt erweitert sich hierbei
der Durchflußraum von der Austrittsöffnung des Spaltes aus nach beiden Seiten.
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In manchen Ellen ist es erwünscht, den Durchfluß von Wasser durch
das Mehrwegeventil für bestimmte Abflußöffnungen zu drosseln. Zu diesem Zweck ist
die in Fig. 1 geschnitten dargestellte Abflußöffnung 46 mit einer Düso 47 versehen,
die in eine kreissylindrische Einsenkung der Innenseite der rückwärtigen Stimmend
fluchtend mit dem anschließenden Verbindungskanal 14 eingesetet ist.
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Der dargestellte Einspülbehälter 16', die Verbindungskanäle 13 bis
15 und das Behäusehauptteil 22 sind in diesem bevorzugten Ausführungsbe'ispiel als
gemeinsames einstückiges Normteil aus Kunststoff ausgebildet. Der vierte Abflußkanal
16 ist als Abflußstutzen ausgebildet, welcher über eine nicht dargestellte elastische
Verbindungsleitung beispielsweise mit dem Laugenbehälter der zugeordneten waschmaschine
zu seiner direkten Füllung oder mit dem Kühler einer Dampfkondensationsvorrichtung
verbunden werden kann.
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Es sei darauf hingewiesen, daß keine gesonderten Abdichtungsmittel
für die Stellwelle 23 erforderlich sind, da die Abdichtung durch die von ihr durchdrungene
Bohrung des Gehäuses in der Praxis bei Waschmaschinen ausreichend ist. Selbstverständlich
können gegebenenfalls zur zusätzlichten Abdichtung übliche Diohtungsringe oder dergleichen
vorgesehen sein..
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Die Wirkungsweise der in den Fig.1 und 2 dargestellten Vorrichtung
ist wie folgt: Bei abgesperrtem Nagnetventil 11 befindet sich das Ventilglied 24
des Mehrwegeventils 12 in der in Big.1 dargestellten Stellung. Die Durchflußöffnung
36 dea-Ventilgliedes 24 befindet sich in der in Fig.1 dargestellten Stellung gegenüber
der oberen Abflußöffnung 46, so daß sich das Ventilglied in einer Stellung befindet,
in welcher es die Eintritts mündungen (Abflußöffnungen) der Kanäle 13, 15 und 16
absperren kann. Dieses Absperren erfolgt schlagartig und selbsttätig durch den Wasserdruck,
bevor sich eine nennenswerte Wasserströmung ausgebildet hat, wenn das Magnetventil
11 durch ein von der erwähnten
Programmsteuervorrichtung erzeugtes
Signal geöffnet wird.
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Das unter Druck stehende Wasser kann dann durch die Zuflußöffnung
40 und den Spalt 43 in din den Spalt umfassenden erweiterten Durchflußraumbereich
einströmen und von diesem durch die Durchflußöffnung 36 in die Abflußöffnung, 46
und damit in den Kanal 14 und aus diesem in das zugeordnete Abteil des 8Einspülbehälters
einströmen.
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Das Schließen des VEntilgliedes 24 wird infolge des auf seine an den
Durchflußraum angrenzende Rückwand 50 ausgeübten Flüssigkeitsdruckes bewirkt, wobei
das Ventilglied unter Zussmmendrücken der Peder 25 axial in Richtung des Pfeiles
51 verschoben und seine Scheibe 33 mit erheblicher Kraft an die Dichtungsfläche
34 angedrllckt wird, so daß eine äußerst wirksame Abdichtung der abzusperrenden
Abflußöffnungen eintritt, wobei die Elastizität der Gummischeibe 33 des Ventilgliedes
etwa vorhandene Unebenheiten der Dichtungsfläche 34 ausgleicht.
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Durch die dargestellte Strömungsführung des durch die Zuflußöffnung
40 zur Durchflußöffnung 36 strömenden Wassers wird trotz des fortlaufenden Abflueses
dem Wasegrrs erreicht, daß das Ventilglied mit Sicherheit in seine die abzusperrenden
Abflußöffnungen abdichtende Stellung überführt und in dieser Stelluhng bis zum Schließen
des Zuflusses verbleibt. Es kann hierbei zwischen dem Umfang des Ventilgliedes und
der gegenüberliegenden Umfangsinnenwand der Wentilkammer, falls erwUnscht, ein erheblicher
Abstand bestehen, so daß auch bei erheblichen Fertigungstoleranzen das Ventilglied
bei abgesperrtem Zu fluß sich in allseitigem Abstand von d'en benachbart Wänden
des Ventilgehäuses befindet uDa entsprechend leicht verdreht werden kann.
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Zum Umsteuern in eine andere Schaltstellung wird daß Magnetventil
11 abgesperrt und anschließend das Ventilglied 24 in die gewünschte neue Steuerstellung
vorschwenkt, in welche es einer anderen Abflußöffnung gegenübersteht. Wenn in dieser
Stellung das Magnetventil dann anschließend geöffnet wird, spielt sich derselbe
Vorgang wie vorbesohrieben ab.
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Die in Fig.3 dargestellte Variante des Mehrwegeventils kann bis auf
die abgewandelte Ausbildung seines ebenfalls als Rückschlagventilglied ausgebildeten
Ventilgliedes 24' dem Mehrwegeventil nach Fig. 1 entsprechen. Abweichend von Pig.1
weist bei Fig. 3 das Ventilglied eine an sinem Flansch 60 der Stellwelle 23' festgeklebte,
scheibenförmige Membran 61 aus flexiblem Material, vorzugsweise Gummi, auf, die
bei abgesperrtem ZufluB locker an der Dichtungefläche 34' anliegen kann und eine
Durchflußöffnung 36' aufweist. Die Dicke dieser Membran ist so getroffen, daß sie
in den Berei@@@n, in denen sie abzusperrenden Abflußöffnungen gegenüberliegt, durch
den auf ihr lutenden Wasserdruck nicht zu stark verformt wird, sich jedoch, ohne
daß die Stellwelle axiale Bewegungen ausführt, bei geöffnetem Zufluß durch den dann
auf ihre Rtickseite 50' einwirkenden Wasserdruck an die Dichtungsfläche 34' zur
Abdichtung der absusperrenden Abflußöffnungen angepreßt wird und sich hierbei etwaigen
Unebenheiten der Dichtungsfläche infolge ihrer Flexibilität ebenfalls anpassen kann.
Wie erwähnt, braucht bei dieser Ausbildung des Ventilgliedes als Membranrückschlagventilglied
die Stellwelle 232 nicht axial beweglich zu seine, so daß sie ausschließlich drehbar
und nicht axial verschiebbar gelagert ist.
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Ein besonderer Vorteil der dargestellten Mehrwegeventile ist, daß
die Dichtungsflächen und die an sie angrenzenden Flächen der Ventilglieder ebene
Flächen sein können, was unter anderem fertigungstêchnische und funktionsmäßige
Vorteile hat. So lösen sich ebene flächen bei Druclcentlastung ohne Schwierigkeiten
voneinander.
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Die in der Zeichnung dargestellten Mehrwegeventile haben die punktion
von Verteilerveatllen. In dem Ventilglied können gegebenenfalls auch mehrere Durchflußö
ffnungen vorgesehen ein, die in bestimmten Stellungen des Ventilgliedes gleichzeitig
mit zugeordneten Abflußffnungen kommunisieren, wobei in anderen Stellungen des Ventilgliedes
zum Beispiel nur eine Durchflußöffnung mit einer Abflußöffnung kommuniziert, usw.
Wenn mehrere Zuflußöffnungen vorgesehen sind, kann dieses Mehrwegeventil auch als
Nischventil betrieben werden, indem man mehrere Bluiden gleichzeitig in die Durchflußöffnung
einleitet.
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Das Mehrwegeventil ist auch für gasförmige Fluiden geeignet.
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Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung wurde beßonders im Hinblick
auf die bei Wäschebehandlungsmaschinen vorliegenbeg Verhältniese entwickelt und
ist bevorzugt fUr derartige Maschinen vorgesehen. Doch versteht es sich, daß sie
auch andere Anwendungsgebiete haben kann..