DE19918337A1 - Zweiwegeventil für ein flüssigkeitsführendes Haushaltsgerät - Google Patents

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Zweiwegeventil für eine Flüssigkeit 9 weist ein Gehäuse 1 mit einem Flüssigkeitseinlaß 6 und zwei Flüssigkeitsauslässen 7, 8 auf. In dem Gehäuse 1 ist freibeweglich ein kugelförmiger Ventilkörper 3 angeordnet, der von der Flüssigkeit 9 insbesondere durch Auftriebskraft infolge einer geringeren Dichte in eine von zwei Vorschlußstellungen B, C bewegt werden kann, in denen er jeweils einen der zwei Flüssigkeitsauslässe 7, 8 verschließt. Die Bewegung des Ventilkörpers 3 wird durch ein Stellelement 5 mit einem bewrglichen Stößel 4 gelenkt, das zu diesem Zweck insbesondere so eingerichtet ist, dass es den Zugang des Ventilkörpers 3 zu einer bestimmten Verschlußstellung B, C mittels des Stößels 4 versperren kann, so daß er von der Flüssigkeit 9 in die jeweils andere Verschlußstellung B, C bewegt wird und diese verschließt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweiwegeventil für ein eine Flüssigkeit führendes Haushaltsgerät, mit einem Flüssigkeitseinlaß, zwei Flüssigkeitsauslässen und einem Ventilkörper, der von der Flüssigkeit in eine von zwei Verschlußstellungen bewegt werden kann, in denen er je­ weils einen Flüssigkeitsauslaß verschließt.

Zweiwegeventile zum wahlweisen Anströmen zweier Flüssigkeitsleitungen können beispiels­ weise bei Waschmaschinen beziehungsweise Waschtrocknern eingesetzt werden, um zum Beispiel die verschiedenen Waschmittelkammern einer Einspülschale auszuspülen oder um Waschlauge oder Spülflüssigkeit zu unterschiedlichen Betriebsphasen im Kreislauf umzu­ wälzen beziehungsweise durch eine Abflußleitung abzuführen. Weiterhin kann ein Zweiwe­ geventil auch bei Geschirrspülmaschinen eingesetzt werden, um einen Flüssigkeitsstrom zu verschiedenen Sprüharmen oder -düsen zu leiten.

Durch die EP 0 237 994 A2 ist ein Zweiwegeventil für eine Geschirrspülmaschine bekannt, bei dem sich ein Ventilkörper frei beweglich in einem Ventilgehäuse mit zwei Flüssigkeits­ auslässen befindet und von der Flüssigkeitsströmung abhängig von der Ausgangsstellung des Ventilkörpers innerhalb des Ventilgehäuses zu dem einen oder dem anderen Flüssig­ keitsauslaß bewegt werden kann, um diesen zu verschließen. Es sind in diesem Ventil zwei Ausgangsstellungen vorgesehen, von denen eine instabil ist und von dem Ventilkörper nur eingenommen wird, solange bei abgeschalteter Pumpe eine sich vorher gebildete Flüssig­ keitssäule aus einer der Ausgangsleitungen des Ventils infolge der Schwerkraft in entgegen­ gesetzter Richtung durch das Ventil zurückströmt. Andernfalls nimmt der Ventilkörper die andere, stabile Ausgangsstellung ein. Um bei eingeschalteter Pumpe in der betreffenden Ausgangsleitung die zur Erreichung der instabilen Ausgangsstellung nötige Flüssigkeits­ säule zu erreichen, ist jedoch nachteiligerweise ein Bypass zu dieser Ausgangsleitung nötig, durch den auch bei verschlossener Ausgangsleitung etwas Flüssigkeit hineingelangen kann, so daß diese Ausgangsleitung niemals vollständig verschlossen ist. Darüber hinaus kann der Ventilkörper nach Abschalten der Pumpe während eines bestimmten Zeitfensters nur in die Verschlußstellung eines bestimmten Auslasses bewegt werden und anschließend nur in die Verschlußstellung des anderen Auslasses. Somit ist zu keinem Zeitpunkt frei wählbar, wel­ che Ausgangsleitung verschlossen werden soll, und läßt sich insbesondere eine der Aus­ gangsleitungen außerhalb des Zeitfensters ohne Wiedereinschalten der Pumpe überhaupt nicht mehr verschließen. Dies kann zu einem erhöhten Verschleiß der Pumpe und/oder ei­ nem Zeitverlust führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zweiwegeventil der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem durch einfache, zuverlässige und insbesondere kostengünstige Mittel der Flüssigkeitsstrom unabhängig vom Zeitpunkt frei gesteuert werden kann, wobei die Flüssigkeitsauslässe auch völlig verschließbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zweiwegeventil gelöst, das ein Stellelement aufweist, das die Bewegung des Ventilkörpers in eine der Verschlußstellungen lenken kann.

Das Stellelement muß dabei nicht den Flüssigkeitsstrom unterbrechen oder lenken können und daher nicht dichtend sein, da der dichte Verschluß der Flüssigkeitsauslässe durch den Ventilkörper erreicht wird. Es kann also ein sehr einfach aufgebautes Stellelement einge­ setzt werden, das wesentlich kostengünstiger und zuverlässiger ist. Der Ventilkörper kann durch die Strömung der Flüssigkeit innerhalb des Ventilgehäuses und/oder durch seinen Auftrieb in der Flüssigkeit in die Verschlußstellungen bewegt werden, wobei im letzteren Fall die Dichte des Ventilkörpers kleiner als die der Flüssigkeit ist.

Vorteilhafterweise kann das Stellelement die Bewegung des Ventilkörpers in wenigstens eine Verschlußstellung mechanisch versperren. Dazu kann das Stellelement beispielsweise ein einfacher Magnetstößel sein, der sich bei Ansteuerung in den Bewegungsbereich des Ventilkörpers schiebt und daher dessen Bewegung steuert. Dazu kann er die mögliche Be­ wegungsbahn vorgeben beziehungsweise bestimmte Bewegungsmöglichkeiten versperren, so daß der Ventilkörper nur noch einen bestimmten Weg nehmen kann. Dabei kann das Stellelement auch die Bewegung des Ventilkörpers in alle Verschlußstellungen versperren, so daß beide Flüssigkeitswege offen bleiben.

Weiterhin kann der Ventilkörper auch einen magnetischen Stoff enthalten und das Stellele­ ment so eingerichtet sein, daß es eine magnetische Anziehungskraft auf den Ventilkörper ausüben kann. Das Stellelement kann dazu beispielsweise ein Elektromagnet sein, der sich von einer elektrischen oder elektronischen Steuereinrichtung einfach ansteuern läßt und der vorteilhafterweise auch durch ein geschlossenes Ventilgehäuse aus nichtmagnetischem Material hindurch auf den Ventilkörper wirken kann, so daß wegen des Stellelements keine abzudichtenden Öffnungen entstehen. Das Stellelement kann dazu an der Stelle angeordnet sein, an der sich die Bewegungsbahnen des Ventilkörpers zu den zwei Verschlußstellungen verzweigen, und durch einen Impuls die Bewegungsrichtung des Ventilkörpers ändern, so­ bald er von der Flüssigkeit dort vorbeibewegt wird.

Das Zweiwegeventil kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung so eingerichtet sein; daß der Ventilkörper von der Flüssigkeit in eine bevorzugte Verschlußstellung bewegt wird, falls das Stellelement die Bewegung des Ventilkörpers in keine der Verschlußstellungen lenkt. Diese bevorzugte Verschlußstellung wird vorzugsweise so gewählt, daß in ihr der Flüssigkeitsstrom in die mit weniger Gefahren verbundene Richtung fließt, so daß bei Ausfall des Stellele­ ments oder dessen Ansteuerung weniger Schaden entstehen kann und ein Fail-Safe-Verhal­ ten des Ventils erreicht wird. Diese bevorzugte Bewegungsrichtung des Ventilkörpers kann durch die Flüssigkeitsführung innerhalb des Ventilkörpers erreicht werden, indem beispiels­ weise der Flüssigkeitsauslaß mit der bevorzugten Verschlußstellung in Verlängerung des Einströmabschnitts des Ventils liegt, so daß der Ventilkörper von der Flüssigkeitsströmung auf geradem Weg dahin bewegt werden kann. Weiterhin kann eine bevorzugte Verschluß­ stellung auch durch eine Ausgestaltung des Ventilgehäuses erreicht werden, bei der der Großteil der Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsauslaß mit der bevorzugten Verschlußstellung austritt, so daß der Ventilkörper dorthin bewegt wird, wenn er nicht von außen beeinflußt wird. Weiterhin kann Bewegung in die bevorzugte Verschlußstellung durch die Ausrichtung des Ventils erreicht oder unterstützt werden, so daß sich durch die Schwerkraft und die ein­ strömende Flüssigkeit beziehungsweise den ansteigenden Flüssigkeitspegel im Ventilge­ häuse eine Bevorzugung einer Verschlußstellung ergibt. Dies ist insbesondere bei Haushalt­ geräten möglich, da diese in nahezu allen Fällen senkrecht aufgestellt werden, so daß durch den Einbau des Ventils auch eine bestimmte Ausrichtung gewährleistet werden kann.

Falls eine bevorzugte Verschlußstellung des Ventilkörpers vorgesehen ist, kann das Stell­ element so ausgestaltet werden, daß es die Bewegung des Ventilkörpers nur in die nicht bevorzugte Verschlußstellung lenken kann, so daß das Stellelement einfacher ausgestaltet werden kann. In die bevorzugte Verschlußstellung muß das Stellelement den Ventilkörper in diesem Fall nicht lenken können, da er diese Stellung auch ohne äußere Beeinflussung durch das Stellelement einnehmen kann.

Weiterhin kann das Stellelement bei Entregung eine Ruhestellung aufweisen, in der es die Bewegung des Ventilkörpers in die nicht bevorzugte Verschlußstellung lenkt. Dadurch kann auch sichergestellt werden, daß bei einem Versagen des Stellelements oder der Steuerein­ richtung in jedem Fall ein definierter Betriebszustand eingenommen wird. Durch diese Maß­ nahme kann ebenfalls ein Fail-Safe-Verhalten erreicht werden, wenn die im Fehlerfall einge­ nommene Stellung so gewählt wird, daß in ihr kein Schaden entstehen kann.

In einer anderen Ausgestaltung kann das Stellelement so ausgelegt sein, daß es die Bewe­ gung des Ventilkörpers wechselweise in die Verschlußstellungen lenken kann, so daß eine Zwangsführung des Ventilkörpers entsteht und er in jedem Fall sicher in die gewünschte Verschlußstellung bewegt wird. Dazu kann die Bewegung des Ventilkörpers immer in zu­ mindest eine Verschlußstellung versperrt sein, so daß er von der Flüssigkeit sicher in die jeweils freie Verschlußstellung bewegt wird.

Ferner kann das Ventil so eingerichtet sein, daß das Stellelement den Ventilkörper nach dessen Einnahme einer Verschlußstellung innerhalb eines Bereichs halten kann, von dem aus der Ventilkörper von der Flüssigkeit nur in die vorher eingenommene Verschlußstellung bewegt werden kann. Dazu kann das Stellelement den Weg des Ventilkörpers zurück in eine Stellung versperren, von der aus er auch die andere Verschlußstellung erreichen könnte. Ein Magnetstellelement ohne Stößel könnte den Ventilkörper nach Verlassen einer Verschluß­ stellung festhalten und wieder freigeben, sobald er von der Flüssigkeit sicher in Bewegung gesetzt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zweiwegeventils unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Darin zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Zweiwegeventils, wobei sich das Stellelement in der Ruhestellung und der Ventilkörper in einer Verschluß­ stellung befindet und

Fig. 2 eine Schnittansicht des Zweiwegeventils gemäß Fig. 1, wobei sich das Stell­ element im erregten Zustand befindet.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Zweiwegeventil in seiner Einbaustellung in einer Haushaltswaschmaschine dargestellt, in der eine Flüssigkeit 9 in Form von Wasch­ lauge oder Spülflüssigkeit entweder im Kreislauf durch einen Wäschebehandlungsraum oder am Schluß eines Behandlungsvorgangs durch eine Ablaufleitung abgepumpt werden soll. Um nicht mehr als eine Pumpe einsetzen zu müssen, ist dieser das erfindungsgemäße Zweiwegeventil nachgeschaltet, mit dem die Flüssigkeit 9 entweder in den Kreislauf oder zur Ablaufleitung geleitet werden kann.

Das Ventil weist ein Gehäuse 1 auf, das unten einen Flüssigkeitseinlaß 6 und oben zwei Flüssigkeitsauslässe 7 und, 8 besitzt, zu denen hin das Gehäuse 1 sich nach oben in Form einer Gabelung teilt. Durch den Auslaß 7 wird die Flüssigkeit 9 in die Ablaufleitung gepumpt und durch den Auslaß 8 im Kreislauf geführt.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist frei beweglich ein kugelförmiger Ventilkörper 3 mit einer Dichte angeordnet, die kleiner als die der Flüssigkeit 9 ist.

Am Flüssigkeitseinlaß 6 und den Flüssigkeitsauslässen 7 und 8 ist je ein rohrförmiges An­ schlußstück 2 angebracht, das jeweils mit einem Ende im Gehäuse 1 befestigt ist und an dessen freie Enden Flüssigkeitsleitungen angeschlossen werden können. Der Innendurch­ messer der Anschlußstücke 2 ist kleiner als der Durchmesser des Ventilkörpers 3, so daß dieser nicht aus dem Gehäuse 1 entweichen kann. Weiterhin bilden die in das Gehäuse 1 gerichteten Mündungen der Anschlußstücke 2 Ventilsitze für den Ventilkörper 3, so daß er bei Anliegen an einem Anschlußstück 2 dieses verschließt. Vorteilhafterweise ist entweder der Ventilkörper 3 zumindest an seiner Oberfläche oder sind die Anschlußstücke 2 zumin­ dest an ihren Berührungsbereichen mit dem Ventilkörper 3 aus elastischem Material, um eine bessere Abdichtung zu erreichen.

Der Ventilkörper 3 kann drei unterschiedliche Endlagen A, B und C an den drei Anschluß­ stücken 2 einnehmen, wobei sich die Stellung A am Flüssigkeitseinlaß 6 befindet und einge­ nommen wird, wenn sich keine Flüssigkeit 9 im Gehäuse 1 befindet und der Ventilkörper 3 aufgrund seiner Gewichtskraft nach unten gezogen wird. Die Stellung B befindet sich am Flüssigkeitsauslaß 7 und die Stellung C am Flüssigkeitsauslaß 8. Die Strömung der Flüssig­ keit 9 im Bereich des Einlasses oder der Auslässe ist in beiden Figuren durch Pfeile ange­ geben.

Links am Gehäuse 1 ist an der Stelle, an der sich das Gehäuse 1 zu den zwei Flüssigkeits­ auslässen 7 und 8 verzweigt, ein elektromagnetisches Stellelement 5 mit einem Stößel 4 angebracht. Der Stößel 4 ragt dabei in der Ruhestellung des Stellelements 5 schräg nach oben in das Gehäuse 1 hinein, so daß er dem Ventilkörper 3 den Zugang zur Stellung C versperrt. Bei Erregung des Stellelements 5 wird der Stößel 4 zurückgezogen und gibt den Zugang zur Stellung C frei. Der Zugang zur Stellung B wird durch den Stößel 4 in keiner Stellung versperrt.

In Fig. 1 ist das Stellelement 5 in seiner Ruhestellung gezeigt, in der der Stößel 4 in das Gehäuse 1 hineinragt. Sobald Flüssigkeit 9 durch den Flüssigkeitseinlaß 6 von unten in das Gehäuse 1 tritt, wird der Ventilkörper 3 durch seinen Auftrieb in der ansteigenden Flüssig­ keit 9 aus der Stellung A angehoben. Sobald der Ventilkörper 3 auf den Stößel 4 trifft, wird er nach rechts in den Abschnitt des Gehäuses 1 abgelenkt, der zum Flüssigkeitsauslaß 7 führt, und wird oben in der Stellung B an das dortige Anschlußstück 2 gepreßt, worauf er den Flüssigkeitsauslaß 7 versperrt. Die Flüssigkeit 9 strömt in diesem Zustand ausschließ­ lich durch den Auslaß 8 aus dem Ventil und wird daher im Kreislauf durch den Wäschebe­ handlungsraum geführt. Dieser Zustand wird bei Entregung des Stellelements 5 eingenom­ men, so daß durch den Auslaß 7 bei einem Fehler des Stellelements 5 oder einer Steuerein­ richtung für das Stellelement 5 in keinem Fall Flüssigkeit 9 entweichen kann. Bei einem Feh­ ler wird somit die Flüssigkeit 9 im Kreislauf in der Haushaltswaschmaschine gehalten und kann nicht unbeabsichtigt entweichen und zu Schäden führen.

In Fig. 2 ist das Stellelement 5 im erregten Zustand dargestellt, in dem der Stößel 4 zurück­ gezogen ist und den Zugang zur Stellung C freigibt. Wenn der Ventilkörper 3 in dieser Stel­ lung des Stößels 4 durch die einströmende Flüssigkeit 9 angehoben wird, gelangt er in die Stellung C und verschließt den Auslaß 8, so daß die Flüssigkeit 9 durch den Auslaß 7 zu der Ablaufleitung gepumpt werden kann. Dies wird durch die Neigung des Gehäuses 1 und die senkrecht nach oben gerichteten Auftriebskraft bewirkt, so daß sich der Ventilkörper 3 auf seinem Weg nach oben an der schräg über ihm befindlichen linken Wandung des Gehäu­ ses 1 entlang bewegt und nicht in den nach rechts zum Auslaß 7 führenden Abschnitt des Gehäuses gelangt.

Um den Ventilkörper 3 aus einer Verschlußstellung B oder C in die andere zu bewegen, muß er durch Verringern der Strömung oder des Pegels der Flüssigkeit 9 im Gehäuse 1 in eine Stellung unterhalb der Gabelung beziehungsweise des Eingriffsorts des Stößels 4 und vor­ zugsweise bis zurück in Stellung A gebracht werden. Daraufhin wird mittels des Stellele­ ments 5 der Stößel 4 in die andere Stellung gebracht. Außerdem wird der Ventilkörper 3 durch Erhöhen der Strömung oder des Pegels der Flüssigkeit 9 im Gehäuse 1 zu einer der anderen Verschlußstellungen B und C bewegt. Die Beeinflussung der Strömung oder des Pegels der Flüssigkeit 9 kann durch die Ansteuerung der Pumpe oder durch ein zwischen Pumpe und Zweiwegeventil geschaltetes Verschlußventil erreicht werden, wobei sich mit dem zwischengeschalteten Ventil in der Regel eine schnellere Erhöhung oder Verringerung der Flüssigkeitsströmung erreichen lassen wird.

Ein Anheben des Ventilkörpers 3 durch rasch einströmende Luft vor dem eigentlichen Flüs­ sigkeitseintritt kann beim Betrieb des Zweiwegeventils jedoch möglicherweise auch bei zu­ rückgezogenem Stößel 4 ein Ablenken des Ventilkörpers 3 in Richtung zu der Stellung B verursachen, da die Strömungskraft der Luft nach rechts oben gerichtet ist und mit der senk­ recht nach unten gerichteten Gewichtskraft zusammenwirkt. Um dies zu verhindern, kann die Steuerung der Pumpe so eingerichtet sein, daß eine zu hohe Luftströmung verhindert wird, oder kann zwischen dem Ventilkörper 3 und dem Gehäuse 1 genügend Abstand vor­ gesehen werden, um ein Mitreißen des Ventilkörpers durch einen Luftstrom zu verhindern. Weiterhin kann der Ventilkörper 3, eine Dichte größer als die der Flüssigkeit 9 vorausge­ setzt, besonders schwer ausgestaltet werden.

In einer weiterführenden Ausbildung kann das Ventil auch mehr als zwei Auslässe aufwei­ sen, wobei das Stellelement den Ventilkörper entweder in eine der Verschlußstellungen lei­ ten kann, die in der Anzahl der Auslässe vorgesehen sind, oder wobei das Stellelement die Bewegung des Ventilkörpers in wenigstens eine dieser Verschlußstellungen versperren kann.

Claims (8)

1. Zweiwegeventil für ein eine Flüssigkeit (9) führendes Haushaltsgerät, mit einem Flüs­ sigkeitseinlaß (6), zwei Flüssigkeitsauslässen (7, 8) und einem Ventilkörper (3), der von der Flüssigkeit (9) in eine von zwei Verschlußstellungen (B, C) bewegt werden kann, in denen er jeweils einen Flüssigkeitsauslaß (7, 8) verschließt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zweiwegeventil ein Stellelement (4) aufweist, das die Bewe­ gung des Ventilkörpers (3) in eine der Verschlußstellungen (B, C) lenken kann.

2. Zweiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (4) die Bewegung des Ventilkörpers (3) in wenigstens eine Verschlußstellung mecha­ nisch versperren kann.

3. Zweiwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) einen magnetischen Stoff enthält und das Stellelement (4) eine magnetische Anzie­ hungskraft auf den Ventilkörper (3) ausüben kann.

4. Zweiwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) von der Flüssigkeit (9) in eine bevorzugte Verschlußstellung (C) be­ wegt wird, falls das Stellelement (4) die Bewegung des Ventilkörpers (3) in keine der Verschlußstellungen (B, C) lenkt.

5. Zweiwegeventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (4) die Bewegung des Ventilkörpers (3) nur in die nicht bevorzugte Verschlußstellung (B) lenken kann.

6. Zweiwegeventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellele­ ment (4) bei Entregung eine Ruhestellung aufweist, in der es die Bewegung des Ventilkörpers (3) in die nicht bevorzugte Verschlußstellung (C) lenkt.

7. Zweiwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (4) die Bewegung des Ventilkörpers (3) wechselweise in die Verschluß­ stellungen (B, C) lenken kann.

8. Zweiwegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (4) den Ventilkörper (3) nach dessen Einnahme einer Verschlußstellung (B, C) innerhalb eines Bereichs halten kann, von dem aus der Ventilkörper (3) von der Flüssigkeit (9) nur in die vorher eingenommene Verschlußstellung (B, C) bewegt werden kann.