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Die
Erfindung betrifft ein Selbstschlussventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Ein
solches Selbstschlussventil umfasst einen Grundkörper und eine mit dem Grundkörper zusammenwirkende
und relativ zum Grundkörper
beweglich angeordnete Betätigungseinrichtung
zum Einschalten eines geöffneten
Zustandes für
das in einem Flüssigkeit
führenden
System integrierte Selbstschlussventil.
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In öffentlichen
Einrichtungen werden in Flüssigkeit
führenden
Systemen für
Trinkwasser beispielsweise Wasserhähne aus Gründen der Wassereinsparung mit
Vorrichtungen versehen, die den Wasserdurchfluss nach einstellbarer
Zeit selbsttätig unterbrechen
(Selbstschlussventile).
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Eine
der technischen Lösungen
beinhaltet eine Betätigungseinrichtung
mit einem hydraulisch betriebenen Funktionskörper. Dieser Funktionskörper umfasst
ein Trägerelement
und eine Gummikappe, wobei die Gummikappe die eine Begrenzungsfläche eines
Ringspaltes ausbildet. Dieser Ringspalt füllt sich in einem Wasser führenden
System mit Wasser, welches durch nachfolgende Betätigungen des Selbstschlussventils
nicht wesentlich oder nur stark verzögert gegen Wasser ausgetauscht
wird, das das Selbstschlussventil im geöffneten Zustand durchfließt. Folglich
bildet der Ringspalt eine Stagnationszone für die hier in Form von Wasser
vorliegende Flüssigkeit
des Flüssigkeit
führenden
Systems.
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Als
Stagnationszonen für
die durch das Selbstschlussventil fließende Flüssigkeit gelten all solche
Bereiche, für
die ein im Wesentlichen vollständiger
Austausch der in der Stagnationszone vorhandenen Flüssigkeit
erst durch eine mehr als 10fache, insbesondere durch eine mehr als
25fache Betätigung
des Selbstschlussventils stattfindet. Dieser Anhaftswert gilt für Ventil-Öffnungszeiten
von mindestens einigen Sekunden.
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Aus
dem Stand der Technik bekannte Selbstschlussventile umfassen mindestens
eine solche Stagnationszone, die sich beim Betrieb des Selbstschlussventils
im Flüssigkeit
führenden
System zumindest teilweise mit Flüssigkeit füllt.
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Infolge
der Stagnation können
bei Trinkwassersystemen mit dem Wasser eingetragene Mikroorganismen
an den wasserbenetzten Oberflächen
der Stagnationszone, die beispielsweise vom vorangehend genannten
Stützkörper und
Gummimanschette gebildet werden, zu einem Biofilm aufwachsen. Es
ist nicht vermeidbar, dass dieser Biofilm auch von pathogenen Keimen
besiedelt wird, die bei der Betätigung des
Selbstschlussventils an das fließende Wasser abgegeben werden.
Das betrifft insbesondere in ihrer gesundheitsschädlichen
Wirkung hinreichend bekannte wassergängige Bakterien wie Legionellen, Pseudomonaden
usw.
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Im
Zusammenhang mit Trinkwasser führenden
Installationen und deren Bestandteilen (Rohre, Fittinge, Armaturen
usw.) sind Dekontaminations- und Präventionsmaßnahmen durch verschiedene technische
Lösungen
beschrieben. Beispielsweise aus der
DE 10 2004 014 126 B3 ist
ein Selbstschlussventil bekannt, das für eine thermische Dekontamination
optimiert ist. Eine solche technische Lösung setzt jedoch in struktureller
und funktionaler Hinsicht entsprechend ausgebildete Bauelemente
voraus. Dadurch ist der Aufbau eines solchen Selbstschlussventils
aufwändiger
und folglich auch teurer.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Selbstschlussventil
zu schaffen, das einfacher und preiswerter herstellbar ist, gleichzeitig
aber auch sicher stellt, dass das Selbstschlussventil keine wesentliche
mikrobielle Kontamination der durch das Selbstschlussventil strömenden Flüssigkeit
verursacht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Selbstschlussventil mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass das Selbstschlussventil anti-mikrobiell wirkende Mittel aufweist,
die im Bereich der Stagnationszone wirken.
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Durch
die anti-mikrobiell wirkenden Mittel ist sicher gestellt, dass zumindest
im Bereich der Stagnationszone des Selbstschlussventils kein Biofilm gedeihen
kann oder in seinem Wachstum derart gehindert ist, dass dadurch
keine wesentliche anti-mikrobielle Belastung der durchströmenden Flüssigkeit entsteht.
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Bevorzugt
sind die anti-mikrobiell wirkenden Mittel derart angeordnet, dass
diese zumindest teilweise mit in der Stagnationszone befindlicher
Flüssigkeit
in Kontakt gelangen. Dadurch kann die Flüssigkeit als Medium für die anti-mikrobielle
Funktion der anti-mikrobiellen Mittel fungieren. Auf diese Weise
ist folglich sicher gestellt, dass die anti-mikrobiellen Mittel
nicht notwendigerweise in der gesamten Stagnationszone angeordnet
sein müssen,
um in der gesamten Stagnationszone ihre anti-mikrobielle Wirkung
auszuüben.
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Eine
vorteilhafte Variante sieht vor, am Grundkörper und/oder an der Betätigungseinrichtung im
Bereich der Stagnationszone anti-mikrobielle Mittel in Form einer
Oberflächenbeschichtung
des Grundkörpers
und/oder der Betätigungseinrichtung vorzusehen.
Dadurch lässt
sich die anti-mikrobielle Wirkung durch eine gesonderte Oberflächenbehandlung
des Grundkörpers
und/oder der Betätigungseinrichtung
realisieren. Die Montage eines separaten Bauelementes ist dadurch
nicht erforderlich. Für
die Realisierung von Oberflächenbeschichtungen
eignen sich insbesondere Verfahren zur Abscheidung von Dünnschichten,
wie z.B. plasma-unterstützte
CVD (Chemical Vapor Deposition) oder Sputter-Verfahren. Auch elektro-chemische
Verfahren zur Abscheidung von metallischen Dünnschichten sind geeignet.
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Eine
weitere Variante des Selbstschlussventils, die kein zusätzliches
Bauelement erfordert, sieht vor, dass der Grundkörper und/oder die Betätigungseinrichtung
zumindest im Bereich der Stagnationszone aus einem anti-mikrobiell
wirkenden Werkstoff gefertigt sind und somit als anti-mikrobielle
Mittel wirken. Hier ist die antimikrobielle Wirkung durch die eingesetzten
Werkstoffe selbst gegeben.
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Eine
weitere Variante des Selbstschlussventils sieht vor, dass die anti-mikrobiellen
Mittel im Bereich der Stagnationszone ein separates, anti-mikrobiell
wirkendes Bauelement aufweisen. Dieses anti-mikrobiell wirkende
Bauelement lässt
sich dabei selbstverständlich
alternativ oder kumulativ zu anti-mikrobiell wirkenden Oberflächenbeschichtungen und/oder
Werkstoffen von Grundkörper
und Betätigungseinrichtung
vorsehen.
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Das
anti-mikrobiell wirkende Bauelement ist bevorzugt am Grundkörper und/oder
an der Betätigungseinrichtung
fixiert. Die Fixierung ist derart realisiert, dass die anti-mikrobielle
Wirkung im Bereich der mindestens einen Stagnationszone gewährleistet ist
und die Funktionalität
des Selbstschlussmechanismus' unbeeinflusst
bleibt.
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Bevorzugt
ist das anti-mikrobiell wirkende Bauelement in Form eines textilen
Elementes aus einem textilen Flächengebilde
aufgebaut. Diese Variante umfasst sämtliche denkbaren Varianten
textiler Flächengebilde,
insbesondere Gewebe, Gestricke, Gewirke, Geflechte und Gelege, beispielsweise Vliesstoffe.
Diese lassen sich mittels der vielfältigen Freiheitsgrade der technischen
Textiltechnik besonders flexibel und kostengünstig herstellen und an die räumlichen
Gegebenheiten der Einbausituation anpassen.
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Dabei
umfasst das beispielsweise aus einem textilen Flächengebilde aufgebaute textile
Element mindestens ein anti-mikrobiell wirkendes oligodynamisch
aktives Metall und/oder Metallsalz. Hier handelt es sich insbesondere
um die Metalle Platin, Gold, Silber, Kupfer, Zinn und Eisen sowie
deren Legierungen und deren Salze. Diese oligodynamischen Elemente
und Verbindungen lassen sich in vielen Varianten an mono- und multifilen Fadensystemen
dauerhaft fixieren. Dazu ist einerseits eine der Herstellung nachgeordnete
Veredelung der Fadensysteme beispielsweise durch eine Beschichtung
möglich. Zum
anderen lassen sich insbesondere bei synthetischen Fadensystemen
Zusatzstoffe mit anti-mikrobieller Wirkung bei der Herstellung der
Fadensysteme einsetzen. Ebenso ist denkbar, Metallfäden zu verwenden,
die vollständig
aus oligodynamischen Metallen oder deren Legierungen aufgebaut sind.
Dadurch, dass textile Flächengebilde
ganz oder teilweise aus derartig anti-mikrobiell wirksamen Fadensystemen
gebildet werden, weisen die textilen Flächengebilde ebenfalls antimikrobielle
Eigenschaften auf. Insbesondere haben sich mit Silber beschichtete und/oder
silber-dotierte synthetische Fadensysteme, beispielsweise auf Polyamid-
oder Polyesterbasis, bewährt.
Auch nach langjährigem
Einsatz in feuchtem Milieu wird das Silber nicht vollständig ausgewaschen
und somit bleibt das Polyamid- oder Polyester- Fadensystem nachhaltig anti-mikrobiell
aktiv. Für Vliesstoffe
können
sowohl längenbegrenzte
als auch Endlosfasern sowohl sortenrein als auch in Mischung angewandt
werden.
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Bevorzugt
ist das textile Element mit anti-mikrobieller Wirkung schlauchförmig als
geflochtener, rund gestrickter oder rund gewebter Schlauch ausgebildet.
Diese Formgebung bietet sich insbesondere für die passende Ausbildung an
im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildete Bauelemente des Selbstschlussventils
an. Ebenso ist denkbar, das textile Element in Form eines Bandes
um Abschnitte von Bauelementen des Selbstschlussventils zu wickeln bzw.
Bandabschnitte im Bereich von Stagnationszonen an Bauelementen des
Selbstschlussventils zu fixieren.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist der anti-mikrobiell wirkende
Schlauch derart ausgebildet, dass sich dieser in einem elastisch
aufgeweiteten Zustand auf einen Abschnitt des Grundkörpers oder
der Betätigungseinrichtung
schieben lässt,
wobei der Schlauch durch eine hinreichende, der Aufweitung entgegen
wirkende Rückstellkraft
am Grundkörper oder
an der Betätigungseinrichtung
fixiert ist. Die erforderliche Elastizität des Schlauches lässt sich
dabei auf verschiedene Weisen erreichen. Zum einen kann eine elastische
Bindung des textilen Flächengebildes
in Form von Maschen eines Gestricks aus einem silberhaltigen Fadensystem
vorgesehen sein. Kumulativ oder alternativ lassen sich elastische
Fadensysteme, beispielsweise mit Elastan oder Gummi in das textile
Flächengebilde
integrieren, um die gewünschten
elastischen Eigenschaften zu erzielen. Auf diese Weise ist eine
gewünschte
Dehnungsfähigkeit
und der Dehnung entgegen wirkende Rückstellkraft des Schlauches
in vielerlei Varianten einstellbar.
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Bevorzugt
ist der anti-mikrobiell wirkende Schlauch regulär verarbeitet und weist Endabschnitte
auf, die derart ausgebildet sind, dass diese ein Auflösen des
textilen Schlauches in seine Fadenbestandteile verhindern. Diese
Endabschnitte lassen als eine aus der Textiltechnologie bekannte
Variante, beispielsweise als gestrickte Bündchen, realisieren. Eine Konfektionierung
des anti-mikrobiell wirkenden Schlauchs, der sich besonders wirtschaftlich
als Endlosschlauch stricken lässt,
ist dadurch auf sehr einfache Weise möglich.
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Bei
einer Ausführungsform
des Selbstschlussventils umfasst der Grundkörper oder die Betätigungseinrichtung
eine flexible Manschette, die die mindestens eine Stagnationszone
zumindest teilweise begrenzt. Dabei übergreift die flexible Manschette den
Grundkörper
in einem Überlappungsabschnitt derart,
dass sich zwischen dem Überlappungsabschnitt
und der flexiblen Manschette mindestens eine Stagnationszone ausbildet.
Diese flexible Manschette ist oftmals aus Gummi ausgebildet. Obgleich
die Gummimanschette durch ihre Flexibilität straff zumindest abschnittsweise
am Grundkörper
anliegt, führt beispielsweise
der Kapillareffekt dazu, dass Wasser in den Überlappungsabschnitt hineingelangt
und dort in einer Stagnationszone stagniert.
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Der
Grundkörper,
der beispielsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet
ist, weist in einer bevorzugten Variante an einem Ende des Überlappungsabschnitts
eine Nut im Grundkörper
auf, in die die flexible Manschette eingreift. Dabei ist es von
Vorteil, die Manschette im Wesentlichen rotationssymmetrisch um
ihre Erstreckungsachse auszubilden und dass die Nut eine den Grundkörper umlaufende
Ringform aufweist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale des Selbstschlussventils mit permanent anti-mikrobieller
Wirkung werden im Zusammenhang mit der Beschreibung der folgenden
Figuren erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Gesamtansicht eines Selbstschlussventils mit permanent antimikrobieller
Wirkung in einer schematischen, teilgeschnittenen Darstellung und
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2 eine
vergrößerte, teilgeschnittene Darstellung
des Selbstschlussventils aus 1 in dessen
rechtem Endbereich.
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1 zeigt
eine mögliche
Ausführungsform eines
Selbstschlussventils mit permanent anti-mikrobieller Wirkung. Ein
Grundkörper 1 ist
im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Erstreckungsachse
A ausgebildet. Dieser Grundkörper 1 kann
beispielsweise aus Kunststoff als auch aus Metall aufgebaut sein.
Zur Montage in einem Flüssigkeit
führenden
System, beispielsweise einem Trinkwassersystem sind am Grundkörper 1 in 1 nicht
gezeigte Gewindeabschnitte vorgesehen. An seinem linken Ende weist
der Grundkörper 1 einen
quer zur Erstreckungsachse A betrachtet sechskantig ausgebildeten
Montageabschnitt auf, an dem sich ein Montagewerkzeug, beispielsweise
in Form eines passenden Maulschlüssels
ansetzen lässt.
Da 1 keinen Längsschnitt
entlang der Erstreckungsachse A zeigt, ist die Funktionsmechanismen
des Selbstschlussventils im Innern des Grundkörpers 1 nicht zu erkennen.
Lediglich an beiden Endabschnitten ragen Bauelemente aus dem Grundkörper 1,
die jeweils zur Betätigungseinrichtung 2 des
Selbstschlussventils gehören.
Die Betätigungseinrichtung 2 umfasst
beispielsweise ein in 1 nicht dargestelltes, einstellbares
Nadelventil, das sich über
eine Bewegung der Betätigungseinrichtung 2 relativ
zum Grundkörper 1 öffnet und
nach einer einstellbaren Zeit selbsttätig schließt.
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Für das vorliegende
Selbstschlussventil ist es unerheblich, ob eine Betätigungseinrichtung
mit hydraulischem oder mit öldruckgesteuertem Öffnungs-
und Schließmechanismus
vorgesehen ist.
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Am
seinem rechten Endabschnitt weist das Selbstschlussventil eine flexible
Manschette 12 beispielsweise aus Gummi auf. Diese haubenförmige und
im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaute Manschette 12 übergreift
den Grundkörper 1 entlang
eines Überlappungsabschnitts 10.
Der Überlappungsabschnitt 10 ist
durch die Mantelfläche
des zylinderförmigen
rechten Endabschnittes des Grundkörpers 1 gegeben. Entsprechend
ist die Manschette 12 auf seiner einen Seite hohlzylindrisch
ausgebildet. Auf seiner anderen Seite verjüngt sich der Durchmesser der
Manschette 12 im Wesentlichen symmetrisch zur Erstreckungsachse
A und schließt
an einem stiftartigen Justageelement 20 der Betätigungseinrichtung 2 ab.
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Die
Manschette 12 ist in einer teilgeschnittenen Ansicht dargestellt.
Dadurch ist erkennbar, dass diese an ihrem dem Grundkörper 1 zugewandten Ende
mit einer Wulst 120 in eine den Grundkörper 1 umlaufende
Ringnut 101 eingreift. Aufgrund seiner elastischen Ausführung klemmt
die Manschette 12 mit seiner Wulst 120 fest in
der Ringnut 101. Auch wenn der Wulst 120 unter
einer gewissen Dehnung auf die Ringnut 101 aufgezogen worden
ist und folglich mit einer entsprechenden Spannkraft auf den Grundkörper 1 aufpresst,
so wird Flüssigkeit,
beispielsweise in Form von Wasser an der Wulst vorbei zwischen die
Manschette 12 und den Grundkörper 1 eindringen.
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Insbesondere
beim Einsatz des Selbstschlussventils in Wasser führenden
Systemen sorgt die vergleichsweise starke Kapillarwirkung des Wassers
dafür,
dass entlang des Überlappungsabschnitts 10 ein
dünner
Wasserfilm vorhanden ist. Das Volumen dieses dünnen Wasserfilms tauscht sich
im laufenden Betrieb des Selbstschlussventils nur langsam aus. Versuche
mit eingefärbtem
Wasser ergaben, dass zirka 20 bis 30 Betätigungszyklen des Selbstschlussventils
erforderlich waren, um das Volumen des Wasserfilms zwischen Manschette 12 und Grundkörper 1 vollständig auszutauschen.
Vor diesem Hintergrund bildet der schmale Bereich zwischen Manschette 12 und
Grundkörper 1 insbesondere
im Bereich des Überlappungsabschnittes 10 eine
Stagnationszone 3 aus. Ein Selbstschlussventil im praktischen
Einsatz durchläuft
nicht regelmäßig 20 bis
30 Betätigungszyklen
pro Tag. Bis diese Anzahl von Betätigungszyklen erreicht wird,
kann es mitunter Tage oder teilweise auch Wochen dauern. Folglich
stagniert der Wasserfilm in der Stagnationszone 3 entsprechend
lange.
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In
Selbstschlussventilen sind zwangsläufig Stagnationszonen vorhanden.
Diese Stagnationszonen bieten gute Voraussetzungen für das Wachstum von
Mikroorganismen, was auch pathogene Keime umfasst. Aus diesem Grund
sind im Bereich der Stagnationszone 3 anti-mikrobiell wirkende
Mittel 4 vorgesehen. Eine Variante für die Ausbildung der anti-mikrobiellen
Mittel 4 sieht vor, diese als Oberflächenbeschichtung 40 der
Manschette 12 oder des Grundkörpers 1 im Überlappungsbereich 10 auszubilden.
Ebenso ist denkbar, als Material der Manschette 12 und/oder
des Grundkörpers 10 zumindest im Überlappungsbereich 10 einen
solchen Werkstoff vorzusehen, der insbesondere in Kontakt mit einem flüssigen Medium,
beispielsweise in Form von Wasser, anti-mikrobielle Eigenschaften
aufweist.
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Alternativ
oder kumulativ weisen die anti-mikrobiellen Mittel 4 auch
ein separates Bauelement 41 auf, das zumindest abschnittsweise
im Stagnationsbereich 3 vorgesehen ist.
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Dies
ist in 2 näher
dargestellt. Dort ist eine Manschette 12 entsprechend 1 in
einer perspektivischen, teilgeschnittenen Ansicht gezeigt. Gleiche
Bauelemente sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass auch
auf die vorangehenden Ausführungen
verwiesen werden kann. Der zwischen Grundkörper 1 und Manschette 12 vorhandene
Wasserfilm ist zur besseren Erkennbarkeit nicht maßstäblich dargestellt
und gestrichelt hervorgehoben. Es ist erkennbar, wie sich die Stagnationszone 3 nicht
nur im Überlappungsbereich 10 sondern
auch in dem sich zu den Elementen der Betätigungseinrichtung 2 hin
verengenden Bereich der Manschette 12 erstreckt.
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Entlang
des Überlappungsbereichs 10 sind anti-mikrobielle
Mittel 4 in Form eines strumpfförmigen textilen Flächengebildes 41 angeordnet.
Wegen der teilgeschnittenen Darstellung erstreckt sich der Strumpf 41 in 2 nicht
entlang des gesamten Umfangs des Grundkörpers 1. Dieses schlauchförmige textile
Flächengebilde 41 ist
bevorzugt als regulär ausgebildeter
Endlosschlauch ausgeführt.
Bei der Herstellung des Endlosschlauches werden in passenden Abständen Endabschnitte 411 eingearbeitet, die
eine unkomplizierte Konfektionierung des Schlauches 41 erlauben.
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Damit
der Schlauch 41 anti-mikrobiell wirkt, weist dieser mindestens
ein Fadensystem mit anti-mikrobiell wirkenden oligodynamischen Metallen und/oder
Metallsalzen auf. Im feuchten Milieu geben die auf diese Weise anti-mikrobiell
ausgestatteten Fadensysteme Metallionen frei, die auch dafür sorgen,
dass auf den Grenzflächen
der angrenzenden Bereiche der Stagnationszone 3, in denen
der Schlauch 41 nicht angeordnet ist, keine Mikroorganismen
zu Biofilmen aufwachsen können.
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Abschließend bleibt
zu betonen, dass die 1 und 2 nur ein
einziges einer Vielzahl möglicher
Ausführungsformen
des Selbstschlussventils mit anti-mikrobiellen Eigenschaften aufweist.
So bietet insbesondere die Variante, anti-mikrobielle Mittel 4 in
Form textiler Flächengebilde
vorzusehen eine Reihe von Vorteilen. Die textilen Flächengebilde
lassen sich nahezu an sämtliche
Einbausituationen in Selbstschlussventilen anpassen und sind als
technische Textilien einfach und kostengünstig herstellbar. Vor dem
Hintergrund der großen
Zahl unterschiedlich ausgebildeter Stagnationszonen in Selbstschlussventilen
ist die Möglichkeit
der optimalen Anpassung anti-mikrobieller Mittel in textiler Form
von wirtschaftlich großer
Bedeutung.