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Die Erfindung betrifft ein Füllventil für einen Toiletten- oder Urinal-Spülkasten, mit einem Wasseranschluss, einem Ventilgehäuse und einer an dem Ventilgehäuse angeschlossenen Füllleitung, wobei in dem Ventilgehäuse ein beweglicher Ventilabsperrkörper angeordnet ist, der mit einem Stellantrieb gekoppelt ist. Gleichzeitig betrifft die Erfindung einen Toiletten- oder Urinal-Spülkasten mit einem solchen Füllventil.
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Füllventile für Spülkästen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Bekannt sind gattungsgemäße Füllventile, die als Kolbenventil (Direktschließventil) ausgeführt sind, sowie Füllventile, die als Membran-Servoventil ausgeführt sind.
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Bekannte Spülkasten-Füllventile, die als Kolbenventil (Direktschließventil) ausgeführt sind, sind mit einem Wasseranschluss versehen, über den sie an eine Wasserleitung angeschlossen werden. Sie besitzen eine Ventilöffnung, über die der Spülkasten direkt befüllt wird. Der im Spülkasten ansteigende Füllpegel (Wasserpegel) wirkt dabei auf einen Auftriebsschwimmer, der über einen Hebelmechanismus die Ventilöffnung mit einem beweglichen Ventilabsperrkörper (Dichtkolben) direkt verschließt.
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Diese Füllventile (Direktschließventile) sind relativ störungssicher und zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer aus. Aufgrund ihrer freien Ventilöffnung sind diese Füllventile verschmutzungsunempfindlich. Sie erfordern dabei keine hohe Bauteilpräzision. Ferner zeichnen sich diese Füllventile dadurch aus, dass bei ihrem Schließen keine anschlussdruckabhängigen Druckstöße in der angeschlossenen Wasserleitung auftreten.
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Nachteilig bei Direktschließventilen ist jedoch, dass sie bei unterschiedlichen Anschlussdrücken relativ große Füllpegelschwankungen zeigen, weil ihre Ventilschließkraft sehr anschlussdruckabhängig ist. Ferner erzeugen als Direktschließventil ausgeführte Füllventile aufgrund ihres kleinen, durch die Schwimmerauftriebskraft direkt zu schließenden Ventilquerschnitts relativ hohe Füllgeräusche. Des Weiteren ist bei bekannten Direktschließventilen von Nachteil, dass sie eine relativ hohe Schließkraft benötigen und daher einen relativ großen Schwimmerquerschnitt sowie großen Schwimmerhub erfordern.
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Bekannte Spülkasten-Füllventile, die als Membran-Servoventil ausgeführt sind, weisen ebenfalls einen Anschlussnippel zum Anschluss an einer Wasserleitung auf. Sie besitzen eine Hauptventilöffnung, die durch eine wasseranschlussdruckbeaufschlagte Membran verschlossen wird. Die Membran begrenzt dabei eine Druckkammer. Des Weiteren besitzen derartige Füllventile eine auf der Druckkammerseite mündende Düsenbohrung, die Teil eines Servohilfsventils ist. Um das Füllventil zu öffnen, wird das der Düsenbohrung zugeordnete Servohilfsventil geöffnet. Die Membran wird dadurch druckentlastet und öffnet die Hauptventilöffnung, wodurch der Spülkasten befüllt wird. Ist ein bestimmter Füllpegel erreicht, so schließt ein Auftriebsschwimmer über einen Hebelmechanismus das Servohilfsventil. Dadurch wird die Membran auf der Druckkammerseite wieder druckbelastet und schließt die Hauptventilöffnung.
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Im Unterschied zu Füllventilen, die als Direktschließventil ausgeführt sind, ergeben sich bei als Membran-Servoventil ausgeführten Füllventile geringe Füllpegelschwankungen bei unterschiedlichen Anschlussdrücken, weil ihre Ventilschließkraft nur gering anschlussdruckabhängig ist. Vorteilhaft ist bei Membran-Servoventilen zudem, dass sie eine geringe Schließkraft benötigen, weshalb bei ihnen der Schwimmerquerschnitt und der Schwimmerhub entsprechend klein dimensioniert werden können. Ferner sind als Membran-Servoventil ausgeführte Füllventile insoweit relativ leise, als dass sie typischerweise nur geringe Füllgeräusche erzeugen.
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Nachteilig bei Membran-Servoventilen ist jedoch, dass sie mitunter stark anschlussdruckabhängige Schließdruckstöße verursachen. Ferner sind sie aufgrund ihrer prinzipbedingt kleinen inneren Düsenquerschnitte verschmutzungsempfindlich und damit störempfindlich. Zudem weisen sie einen relativ komplexen Ventilaufbau auf und erfordern eine hohe Bauteilpräzision.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Füllventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das möglichst viele der positiven Eigenschaften der Direktschließventile sowie der Membran-Servoventile aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Füllventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Füllventils sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Füllventil umfasst einen Wasseranschluss, ein Ventilgehäuse und eine an dem Ventilgehäuse angeschlossene Füllleitung. In dem Ventilgehäuse ist ein beweglicher Ventilabsperrkörper angeordnet, der mit einem Stellantrieb gekoppelt ist. Das erfindungsgemäße Füllventil ist dadurch gekennzeichnet, dass dessen beweglicher Ventilabsperrkörper eine Durchgangsöffnung definiert oder aufweist und an einem festgelegten Ventilabsperrkörper anliegt, der ebenfalls eine Durchgangsöffnung aufweist, wobei der bewegliche Ventilabsperrkörper mittels des Stellantriebes relativ zu dem festgelegten Ventilabsperrkörper in dichtendem Kontakt mit demselben aus einer Ventilschließstellung geradlinig oder entlang einer gekrümmten ungeraden Linie in eine Ventiloffenstellung und umgekehrt bewegbar ist, so dass sich die Durchgangsöffnungen in der Ventiloffenstellung in gegenseitiger Überdeckung befinden und in der Ventilschließstellung ohne gegenseitige Überdeckung zueinander versetzt sind, und wobei die einander dichtend berührenden Kontaktflächen des beweglichen Ventilabsperrkörpers und des festgelegten Ventilabsperrkörpers im Falle der geradlinigen Bewegung eben oder im Falle der Bewegung entlang einer gekrümmten ungeraden Linie sphärisch oder zylindrisch ausgebildet sind.
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Das erfindungsgemäße Füllventil ist verschmutzungsunempfindlich bzw. störungsunanfällig. Es bietet eine hohe Betriebssicherheit sowie lange Lebensdauer. Beim Schließen des erfindungsgemäßen Füllventils treten keine anschlussdruckabhängigen Druckstöße auf. Zudem erzeugt das erfindungsgemäße Füllventil lediglich geringe Füllgeräusche. Bei unterschiedlichen Anschlussdrücken ergeben sich mit dem erfindungsgemäßen Füllventil nur geringe Füllpegelschwankungen. Darüber hinaus zeichnet sich das erfindungsgemäße Füllventil durch einen kostengünstigen Konstruktionsaufbau aus.
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Ein kostengünstiger Konstruktionsaufbau ergibt sich insbesondere dann, wenn nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füllventils die einander dichtend berührenden Kontaktflächen des beweglichen Ventilabsperrkörpers und des festgelegten Ventilabsperrkörpers im Wesentlichen eben ausgebildet sind. Der bewegliche Ventilabsperrkörper wird in diesem Fall linear, d. h. im Wesentlichen geradlinig bewegt.
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Nach einer alternativen, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füllventils können die einander dichtend berührenden Kontaktflächen des beweglichen Ventilabsperrkörpers und des festgelegten Ventilabsperrkörpers auch sphärisch oder zylindrisch ausgebildet sein. Auch diese Ausgestaltung lässt sich relativ kostengünstig realisieren. Insbesondere lässt sich mit sphärisch oder zylindrisch ausgebildeten Kontakt- bzw. Dichtflächen relativ einfach und zuverlässig eine sehr gute Dichtwirkung erzielen.
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Um eine besonders zuverlässige Dichtwirkung zu erzielen, sind der festgelegte Ventilabsperrkörper und der bewegliche Ventilabsperrkörper vorzugsweise mittels eines federnden oder elastischen Elements gegeneinander gepresst.
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Um die erforderliche Schließkraft des erfindungsgemäßen Füllventils zu minimieren, sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass der bewegliche Ventilabsperrkörper an seiner dem festgelegten Ventilabsperrkörper abgewandten Seite mit einem Gleitkörper oder einer Gleitbeschichtung versehen und an einem in dem Ventilgehäuse angeordneten Stützkörper abgestützt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füllventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Ventilabsperrkörper und der festgelegte Ventilabsperrkörper in einem patronenartigen Gehäuse angeordnet sind, das seinerseits in dem Ventilgehäuse eingesetzt ist. Hierdurch wird bei zuverlässiger Funktion ein einfacher Zusammenbau des erfindungsgemäßen Füllventils ermöglicht. Vorzugsweise sind dabei der Wasseranschluss und das Ventilgehäuse durch eine Schraub- oder Bajonettverbindung miteinander lösbar verbunden, wobei das in das Ventilgehäuse eingesetzte patronenartige Gehäuse mittels des Wasseranschlusses im Ventilgehäuse axial festlegbar ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füllventils ist vorgesehen, dass das patronenartige Gehäuse und der Wasseranschluss zusammen als einteilige Einheit ausgebildet sind.
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Zur axialen Sicherung insbesondere des beweglichen Ventilabsperrkörpers in dem patronenartigen Gehäuse ist vorzugsweise ein Sicherungsring vorgesehen. Der Sicherungsring kann in eine am Innenumfang des patronenartigen Gehäuses ausgebildete Nut, beispielsweise eine Ringnut, formschlüssig eingesetzt werden. Alternativ können in dem patronenartigen Gehäuse auch mehrere Taschen oder Ausnehmungen ausgebildet sein, wobei dann der Sicherungsring einstückig angeformte, radial nach außen gerichtete Vorsprünge aufweist, mit denen er formschlüssig in die Taschen oder Ausnehmungen des patronenartigen Gehäuses eingreift.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füllventils ist dadurch gekennzeichnet, dass das patronenartige Gehäuse eine axiale Eingangsöffnung aufweist, in der eine gummielastische, ringförmige Dichtung angeordnet ist, welche an dem festgelegten Ventilabsperrkörper und dem Wasseranschluss dichtend anliegt und über die der Wasseranschlussnippel mit der Durchgangsöffnung des festgelegten Ventilabsperrkörpers kommuniziert, wobei ein am Wasseranschluss anliegender Wasserdruck über den Durchmesser der Dichtung eine wirksame druckabhängige Axialkraft auf den beweglichen Ventilabsperrkörper generiert, die zusammen mit der Vorspannung durch das federnde oder elastische Element eine Reibkraft zwischen dem beweglichen Ventilabsperrkörper und dem Stützkörper bildet, welche beim Betätigen des Füllventils überwunden werden muss. Durch diese Ausgestaltung wird eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Wasseranschluss und dem festgelegten Ventilabsperrkörper erreicht, wobei die gummielastische, ringförmige Dichtung gegebenenfalls auch Fertigungstoleranzen zwischen dem Wasseranschluss und dem festgelegten Ventilabsperrkörper ausgleichen kann.
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Der Stellantrieb des erfindungsgemäßen Füllventils kann einen Auftriebsschwimmer aufweisen, um eine Ventilbetätigung in Abhängigkeit des Füllpegels des zugeordneten Spülkastens auszulösen. Falls das erfindungsgemäße Füllventil einen Auftriebsschwimmer aufweist, kann dieser nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung mit einer Kammer oder Schale versehen sein, die der Aufnahme von aus dem Füllventil gezielt abgezweigtem Leckagewasser als Wasservorlage dient und in deren Boden eine Ablauföffnung ausgebildet ist. Das in der Kammer oder Schale aufgefangene Leckagewasser erhöht temporär das Gewicht des Auftriebsschwimmers, so dass dieser bei gefülltem Spülkasten noch relativ tief in das dort gesammelte Wasser eintaucht. Wenn das durch den Auftriebsschwimmer betätigte Füllventil geschlossen wird, entleert sich die als Wasservorlage dienende Kammer bzw. Schale durch die in ihrem Boden ausgebildete Ablauföffnung. Der Auftriebsschwimmer wird dadurch entsprechend leichter und schwimmt weiter auf, d. h. er ragt weiter aus dem im Spülkasten gesammelten Wasser vor. Dies bedeutet einen Zuwachs an Schließkraft. Diese Ausgestaltung des Auftriebsschwimmers sorgt somit für eine besonders hohe Schließsicherheit des Füllventils.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füllventils sieht vor, dass dessen Füllleitung eine oberhalb des Auftriebsschwimmers angeordnete Durchgangsöffnung aufweist, welche zur Verhinderung einer Rücksaugung von Wasser aus dem Spülkasten dient.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füllventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Auftriebsschwimmer eine oder mehrere Spülwasser aufnehmende Taschen aufweist, welche sich, wenn sich der Auftriebsschwimmer im wasserbefüllten Spülkasten befindet, abtriebsneutral verhalten, und bei entleertem Spülkasten durch das aufgenommene Wasser eine Gewichtskraft zur Unterstützung des Öffnens des Füllventils bilden. Hierdurch wird die Gewichtskraft (Abtriebskraft) des Auftriebsschwimmers während des durch Öffnen des Spülkasten-Ablaufventils eingeleiteten Spülvorgangs vorteilhaft erhöht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Füllventils ist der Auftriebsschwimmer mit einer Halterung versehen, an der eine Verstellspindel zur Höhenverstellung des Auftriebsschwimmers angebunden ist. Die Halterung weist hierzu beispielsweise eine Gewindebohrung oder eine kreisrunde Durchgangsöffnung auf, in welche die Verstellspindel form- und reibschlüssig eingedreht ist. Mittels der Verstellspindel lässt sich die Füllventilbetätigung optimal an die jeweiligen Einsatzbedingungen des Füllventils, insbesondere an die beim Spülvorgang gewünschte Spülwassermenge anpassen.
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Zur Übertragung der Auslösekräfte kann der Stellantrieb des erfindungsgemäßen Füllventils vorzugsweise einen Hebelmechanismus aufweisen, über den der Auftriebsschwimmer mit dem beweglichen Ventilabsperrkörper gekoppelt ist. Durch den Hebelmechanismus lassen sich relativ hohe Ventilschließkräfte erzeugen, wodurch wiederum auf einfache Weise eine hohe Funktionssicherheit des Füllventils erzielt wird. Vorzugsweise ist dabei auch die zuvor erwähnte Verstellspindel zur Höhenverstellung des Auftriebsschwimmers vorhanden.
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Der Hebelmechanismus lässt sich bei günstigen Kraftübertragungsverhältnissen relativ kompakt ausführen, wenn er nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung einen Hubhebel und einen damit gelenkig verbundenen Ventilhebel umfasst, wobei der Ventilhebel mit dem beweglichen Ventilabsperrkörper gekoppelt ist.
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Eine zuverlässige Kraftübertragung auf den beweglichen Ventilabsperrkörper wird dabei insbesondere dann erreicht, wenn der Ventilhebel an seinem mit dem beweglichen Ventilabsperrkörper gekoppelten Ende eine kugelkopfförmige Kontur aufweist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Hebelmechanismus mit einer in die Ventiloffenstellung vorgespannten Schenkelfeder versehen. Auch durch eine solche Feder wird die Gewichtskraft (Abtriebskraft) des Auftriebsschwimmers während des durch Öffnen des Spülkasten-Ablaufventils eingeleiteten Spülvorgangs vorteilhaft unterstützt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Hebelmechanismus vorzugsweise mit einer bistabilen Kippfeder versehen, die den Hebelmechanismus in seiner angehobenen Stellung unterstützt und ein direkteres Öffnen und Schließen des Füllventils bewirkt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Stellantrieb des erfindungsgemäßen Füllventils anstelle eines Hebelmechanismus auch vorteilhaft ein mit dem beweglichen Ventilabsperrkörper gekoppeltes Zahnradgetriebe und eine Zahnstange aufweisen, wobei das Zahnradgetriebe über die Zahnstange mit dem Auftriebsschwimmer gekoppelt ist. Auch durch eine Zahnstange lassen sich in Kombination mit einem Zahnradgetriebe relativ hohe Ventilschließkräfte erzeugen, wodurch wiederum eine hohe Funktionssicherheit des Füllventils erzielt wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stellantrieb als elektrischer Antrieb ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich das erfindungsgemäße Füllventil besonders kompakt ausführen, wobei insbesondere auf dem relativ viel Bauraum beanspruchenden Auftriebsschwimmer verzichtet werden kann. Alternativ kann der Stellantrieb aber auch als pneumatischer Antrieb ausgebildet sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllventils, in perspektivischer Ansicht;
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2 das Füllventil der 1 in einer weiteren perspektivischen Ansicht;
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3 bis 5 das Füllventil der 1 in verschiedenen Funktionszuständen, jeweils in Vertikalschnittansicht;
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6 einen oberen Abschnitt des Füllventils der 1 in der in 5 dargestellten Schließstellung, in vergrößerter Vertikalschnittansicht;
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7 das Ventilgehäuse des Füllventils der 1 mit darin eingesetzter Schließeinheit und Wasseranschlussnippel, in perspektivischer Ansicht;
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8 die Schließeinheit des Füllventils der 1 in perspektivischer Explosionsdarstellung;
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9a und 9b einen festgelegten scheibenförmigen Ventilabsperrkörper mit einem beweglichen scheibenförmigen Ventilabsperrkörper eines erfindungsgemäßen Füllventils in Offen- bzw. Schließstellung, jeweils in Schnittansicht;
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10a und 10b einen festgelegten und einen beweglichen Ventilabsperrkörper eines erfindungsgemäßen Füllventils, die sphärische oder zylindrische, dichtend aneinanderliegende Kontaktflächen aufweisen, in Offen- bzw. Schließstellung, jeweils in Schnittansicht;
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11 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllventils, in perspektivischer Ansicht;
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12 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllventils, in perspektivischer Ansicht;
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13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines patronenartigen Gehäuses für ein erfindungsgemäßes Füllventil, in perspektivischer Ansicht;
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14 eine Stirnseitenansicht des patronenartigen Gehäuses der 13;
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15 und 16 Schnittansichten des Gehäuses entlang der Schnittlinien A-A bzw. B-B in 14;
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17 und 18 einen Sicherungsring für das Gehäuse der 13, in perspektivischer Ansicht bzw. Draufsicht; und
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19 bis 21 ein patronenartiges Gehäuse mit einem einstückig angeformten Wasseranschluss für ein erfindungsgemäßes Füllventil, in perspektivischer Ansicht, Längsschnittansicht und Längsseitenansicht.
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Das in der Zeichnung dargestellte Füllventil 1 dient dem Wiederbefüllen eines sanitären Spülkastens (nicht gezeigt), zum Beispiel Toiletten- oder Urinal-Spülkastens, nach Auslösung eines Spülvorgangs.
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Das Füllventil 1 weist ein Ventilgehäuse 1.1 auf, das eingangsseitig mit einem Wasseranschluss 1.2 und ausgangsseitig mit einer Füllleitung 1.3 versehen ist. Die Füllleitung 1.3 ist dabei vorzugsweise als Rohr bzw. Füllrohr ausgebildet. Der Wasseranschluss 1.2 kann beispielsweise in Form eines Wasseranschlussnippels ausgebildet sein.
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In dem Ventilgehäuse 1.1 ist ein beweglich gelagerter Ventilabsperrkörper 2 angeordnet, der mit einem Stellantrieb 4, 4', 4'' gekoppelt ist. Der Ventilabsperrkörper 2 definiert eine Durchgangsöffnung 2.1. Die Durchgangsöffnung 2.1 kann als Bohrung oder – wie in 6 gezeigt – als Aussparung ausgeführt sein. Der bewegliche Ventilabsperrkörper 2 liegt dichtend an einem festgelegten Ventilabsperrkörper 3 an, der eine Durchgangsöffnung 3.1 aufweist. Die Durchgangsöffnung 3.1 des im Ventilgehäuse 1.1 lagefixierten Ventilabsperrkörpers 3 ist beispielsweise als Bohrung ausgebildet.
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Der bewegliche Ventilabsperrkörper 2 kann mittels des Stellantriebes 4, 4', 4'' relativ zu dem festgelegten Ventilabsperrkörper 3 in dichtendem Kontakt mit demselben aus einer Ventilschließstellung in eine Ventiloffenstellung und umgekehrt bewegt werden. In der Ventiloffenstellung befinden sich die Durchgangsöffnungen 2.1, 3.1 in gegenseitiger Überdeckung, wohingegen sie in der Ventilschließstellung soweit voneinander versetzt sind, dass sie keine Überdeckung aufweisen.
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In dem in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die einander dichtend berührenden Kontaktflächen 2.2, 3.2 des beweglichen Ventilabsperrkörpers 2 und des festgelegten Ventilabsperrkörpers 3 im Wesentlichen eben ausgebildet. Der bewegliche Ventilabsperrkörper 2 und der festgelegte Ventilabsperrkörper 3 können dabei im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sein, so wie dies zum Beispiel schematisch in den 9a und 9b dargestellt ist. Es ist allerdings auch möglich, die beiden Ventilabsperrkörper 2, 3, insbesondere den beweglichen Ventilabsperrkörper 2, in einer mehr einem Klotz als einer Scheibe entsprechenden Form auszubilden, wobei jedoch die einander dichtend berührenden Kontaktflächen 2.2, 3.2 wiederum im Wesentlichen eben ausgeführt werden (vgl. 6 und 8).
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Alternativ können die einander dichtend berührenden Kontaktflächen 2.2, 3.2 des beweglichen Ventilabsperrkörpers 2 und des festgelegten Ventilabsperrkörpers 3 aber auch – wie in den 10a und 10b schematisch dargestellt – sphärisch oder zylindrisch ausgebildet sein.
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Die Ventilabsperrkörper 2, 3 sind beispielsweise aus Metall, Kunststoff, Elastomer, Keramik, Glas, Naturstein (Mineral), Sinterwerkstoff, Karbon oder einem Verbundwerkstoff hergestellt.
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Der bewegliche Ventilabsperrkörper 2 und der lagefixierte Ventilabsperrkörper 3 sind vorzugsweise in einem patronenartigen Gehäuse 5 angeordnet, das seinerseits in dem Ventilgehäuse 1.1 eingesetzt ist. Der lagefixierte Ventilabsperrkörper 3 ist bei dem in den 1 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel scheibenförmig ausgebildet und weist vorzugsweise zwei parallel zueinander verlaufende Kanten 3.3 auf (vgl. 8). Der bewegliche Ventilabsperrkörper 2 ist dagegen erheblich dicker bzw. etwas klotzförmig ausgebildet. Er weist zwei ebene, parallel zueinander verlaufende Seitenflächen 2.3 auf, deren Abstand voneinander größer oder gleich dem Abstand der parallel zueinander verlaufenden Kanten 3.3 des lagefixierten Ventilabsperrkörpers 3 ist. Die ebenen, parallel zueinander verlaufenden Seitenflächen 2.3 sind entsprechenden Führungsflächen an der Innenseite des patronenartigen Gehäuses 5 zugeordnet und dienen der Führung des beweglichen Ventilabsperrkörpers 2 innerhalb des Füllventils 1.
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Zur axialen Sicherung der Ventilabsperrkörper 2, 3 weist das patronenartige Gehäuse 5 eine dem Wasseranschluss 1.2 zugewandte Stirnwand 5.1 auf. In der Stirnwand 5.1 ist eine axiale Eingangsöffnung ausgebildet, in der eine gummielastische, ringförmige Dichtung 5.2 angeordnet ist. Die Dichtung 5.2 liegt dichtend an dem festgelegten Ventilabsperrkörper 3 und dem Wasseranschluss 1.2 an. Die Dichtung 5.2 ist an einem Absatz bzw. radialen Vorsprung der Eingangöffnung in Richtung Wasseranschluss 1.2 axial gesichert. Innerhalb der Dichtung 5.2 ist ein Stützring 5.3 angeordnet. Die Dichtung 5.2 weist an ihren Stirnseiten umlaufende Lippen auf, die den Stützring 5.3 formschlüssig einfassen (vgl. 6). Die Längsmittelachse des Wasseranschlussnippels 1.2 fluchtet mit der Eingangsöffnung des patronenartigen Gehäuses 5 bzw. dem Stützring 5.3 sowie der Durchgangsöffnung 3.1 des festgelegten Ventilabsperrkörpers. Der Wasseranschluss 1.2 kommuniziert somit über die Dichtung 5.2 mit der Durchgangsöffnung 3.1 des festgelegten Ventilabsperrkörpers 3.
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Des Weiteren ist in das patronenartige Gehäuse 5 eine ringförmige Stützscheibe 5.4 eingesetzt, durch die der bewegliche Ventilabsperrkörper 2 an seiner dem lagefixierten Ventilabsperrkörper 3 abgewandten Stirnseite abgestützt ist. Der bewegliche Ventilabsperrkörper 2 besitzt eine deutlich geringere Höhe als der lagefixierte Ventilabsperrkörper und die Stützscheibe 5.4, so dass er relativ zu beiden radial verschoben werden kann. Die Verschiebestrecke ist dabei so bemessen, dass sich die Durchgangsöffnung 2.1 des beweglichen Ventilabsperrkörpers 2 in einer Endstellung (Ventiloffenstellung) mit der Durchgangsöffnung 3.1 des lagefixierten Ventilabsperrkörpers 3 in Überdeckung befindet, und in der anderen Endstellung (Ventilschließstellung) keine Überdeckung mit der Durchgangsöffnung 3.1 des lagefixierten Ventilabsperrkörpers 3 aufweist.
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Am Innenumfang des patronenartigen Gehäuses 5 ist eine Ringnut ausgebildet, in die ein Sicherungsring 5.5 eingesetzt ist, durch den die Ventilabsperrkörper 2, 3 und die ringförmige Stützscheibe 5.4 axial gesichert sind.
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Des Weiteren kann der bewegliche Ventilabsperrkörper 2 auf seiner dem festgelegten Ventilabsperrkörper 3 abgewandten Seite mit einer Gleitbeschichtung oder einem Gleitkörper 5.6 versehen sein. Der in den 6 sowie 8 gezeigte Gleitkörper 5.6 ist im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet. Er weist an einer Ausnehmung oder Öffnung einen axialen Vorsprung oder Kragen auf, der in eine Sackbohrung oder Ausnehmung 2.4 formschlüssig eingreift, die in der dem lagefixierten Ventilabsperrkörper 3 abgewandten Stirnseite des beweglichen Ventilabsperrkörpers 2 ausgebildet ist.
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Das patronenartige Gehäuse 5 bildet mit den darin angeordneten Komponenten 2, 3, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 und gegebenenfalls 5.6 eine Schließeinheit (Patrone). Die Schließeinheit (Patrone) wird in das hohlzylindrische Ventilgehäuse 1.1 eingesetzt. Das patronenartige Gehäuse 5 weist auf Höhe des beweglichen Ventilabsperrkörpers 2 eine radiale Ausgangsöffnung 5.7 in Richtung Füllleitung 1.3 auf. Die Ausgangsöffnung 5.7 fluchtet mit der Durchgangsöffnung 2.1 des beweglichen Ventilabsperrkörpers 2. Der Ausgangsöffnung 5.7 ist eine damit in Überdeckung bringbare Durchgangsöffnung 1.11 des Ventilgehäuses 1.1 zugeordnet. Ferner weist das patronenartige Gehäuse 5 in seiner Mantelfläche eine Nut 5.8 auf, die an dem dem Wasseranschluss 1.2 abgewandten Ende des Gehäuses 5 mündet und parallel zur Längsmittelachse des Gehäuses 5 verläuft. Die Nut 5.8 dient der Ausrichtung und radialen Festlegung der Schließeinheit (Patrone) innerhalb des Ventilgehäuses 1.1, das an seiner Innenseite einen in die Nut 5.8 eingreifenden Vorsprung 1.12 aufweist. Durch die Nut 5.8 und den zugeordneten Vorsprung 1.12 wird sichergestellt, dass sich die Ausgangsöffnung 5.7 des patronenartigen Gehäuses 5 mit der Durchgangsöffnung 1.11 des Ventilgehäuses 1.1 in Überdeckung befindet.
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Das Ventilgehäuse 1.1 weist eine Stirnwand 1.13 auf, welche die in das Gehäuse 1.1 eingesetzte Schließeinheit (Patrone) axial sichert. An seinem anderen Ende besitzt das Ventilgehäuse 1.1 ein Innengewinde 1.14 zur lösbaren Befestigung des Wasseranschlusses 1.2. Der Wasseranschluss 1.2 ist mit einem entsprechenden Außengewinde versehen. Durch diese Schraubverbindung lässt sich der Wasseranschluss 1.2 lösbar mit dem Ventilgehäuse 1.1 verbinden, wobei das in das Ventilgehäuse eingesetzte patronenartige Gehäuse 5 mittels des Wasseranschlusses 1.2 axial festgelegt wird. Anstelle einer solchen Schraubverbindung kann zur lösbaren Verbindung von Wasseranschluss 1.2 und Ventilgehäuse 1.1 bei dem erfindungsgemäßen Füllventils 1 auch zum Beispiel eine Bajonettverbindung vorgesehen sein (nicht gezeigt). Des Weiteren weist der Wasseranschluss 1.2 in der Mantelfläche seines in das Ventilgehäuse 1.1 eingeschraubten Endes eine Ringnut mit einem darin eingesetzten, an der Innenseite des Ventilgehäuses 1.1 abdichtend anliegenden Dichtrings (O-Rings) 6 auf.
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Unterhalb der Ausgangsöffnung 5.7 des patronenartigen Gehäuses 5 bzw. der Durchgangsöffnung 1.11 des Ventilgehäuses 1.1 ist die Füllleitung bzw. das Füllrohr 1.3 am Ventilgehäuse 1.1 befestigt. Die Befestigung des Füllrohres 1.3 ist vorzugsweise als Rastverbindung ausgeführt.
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Für die Betätigung des Füllventils 1, d. h. die Übertragung der Auslösekräfte an die Schließeinheit, können verschiedene Stellantriebe (Kraftübertragungsvorrichtungen) 4, 4', 4'' verwendet werden. Bei dem in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Stellantrieb 4 einen Auftriebsschwimmer 4.1 und einen Hebelmechanismus 4.2 auf, wobei der Auftriebsschwimmer 4.1 über den Hebelmechanismus 4.2 mit dem beweglichen Ventilabsperrkörper 2 gekoppelt ist. Der Hebelmechanismus 4.2 umfasst einen Hubhebel 4.21 und einen damit gelenkig verbundenen Ventilhebel 4.22, wobei der Ventilhebel 4.22 mit dem beweglichen Ventilabsperrkörper 2 gekoppelt ist. Der Ventilhebel 4.22 weist hierzu an seinem mit dem beweglichen Ventilabsperrkörper 2 gekoppelten Ende eine kugelkopfförmige Kontur 4.221 auf. Das Ende des Ventilhebels 4.22 bzw. dessen kugelkopfförmige Kontur 4.221 greift über eine Öffnung der Stirnwand 1.13 des Ventilgehäuses 1.1 und das Loch 5.41 der ringförmigen Stützscheibe 5.4 in die Ausnehmung 2.4 des beweglichen Ventilabsperrkörpers 2 bzw. in die Ausnehmung oder Öffnung des mit dem Ventilabsperrkörper 2 formschlüssig verbundenen Gleitkörpers 5.6 ein.
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Der Auftriebsschwimmer 4.1 ist vorzugsweise an dem Füllrohr 1.3 geführt. Hierzu weist der Auftriebsschwimmer 4.1 einen Führungskanal 4.11 auf, der von dem Füllrohr 1.3 mit radialem Spiel durchdrungen ist.
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Des Weiteren ist der Auftriebsschwimmer 4.1 mit einer Halterung 4.12 versehen, an der eine Verstellspindel 7 zur Höhenverstellung des Auftriebsschwimmers 4.1 angebunden ist. Die Verstellspindel 7 ist mit dem Hebelmechanismus 4.2 drehbar verbunden. Hierzu ist an dem dem Auftriebsschwimmer 4.1 zugeordneten Ende des Hubhebels 4.21 ein Verbindungsmittel ausgebildet, dass beispielsweise als hülsen- oder buchsenförmige Aufnahme 4.211 ausgeführt ist. Die Verstellspindel 7 besitzt einen Schaft 7.1 und einen Gewindeabschnitt 7.2. Der Schaft 7.1 ist mit einem Bund oder Flansch (Anschlag) 7.11 versehen. Die Drehverbindung von Verstellspindel 7 und Hubhebel 4.21 ist zudem als Rastverbindung ausgeführt. Hierzu ist am Hubhebel 4.21 eine Rastzunge 4.212 ausgebildet, die in eine am oberen Ende des Verstellspindelschaftes 7.1 ausgebildete Ringnut 7.12 eingreift. Die an dem Auftriebsschwimmer, am unteren Ende des Führungskanals 4.11 ausgebildete Halterung 4.12 hat ein Loch 4.121, in das der Gewindeabschnitt 7.2 der Verstellspindel 7 eingedreht ist.
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Der Auftriebsschwimmer 4.1 kann eine Kammer oder Schale 4.13 aufweisen, die der Aufnahme von aus dem Füllventil 1 gezielt abgezweigtem Leckagewasser dient, wobei im Boden 4.14 der Kammer oder Schale (Wasservorlage) 4.13 eine Ablauföffnung (nicht gezeigt) ausgebildet ist. Das Füllrohr 1.3 ist mit oberhalb des Auftriebsschwimmers 4.1 angeordneten Durchgangsöffnungen 1.31 versehen, welche eine Rücksaugung von Wasser aus dem Spülkasten verhindert.
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Anhand der 3 bis 5 wird nun das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Füllventils 1 erläutert.
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3 zeigt eine Situation, in welcher der Wasserpegel W im Spülkasten (nicht gezeigt) aufgrund des geöffneten Spülkasten-Ablaufventils abgesenkt ist. Das Füllventil 1 befindet sich in dieser Situation im geöffneten Zustand. Über den Wasseranschlussnippel 1.2 fließt Wasser in die geöffnete Schließeinheit (Ventilpatrone). Die Öffnungen in dem lagefixierten Ventilabsperrkörper 3 und beweglichen Ventilabsperrkörper 2 befinden sich dabei in Überdeckung, so dass ein freier Durchlauf eingestellt ist. Nach Verlassen des Ventilbereichs strömt das Wasser frei in das Füllrohr 1.3 und schließlich in den Spülkasten. Allmählich wird so der Spülkasten befüllt, wobei der Wasserpegel W steigt. An dem Hubhebel 4.21 ist ein seitlicher Vorsprung 4.213 ausgebildet, der bei abgesenktem Wasserpegel W auf einem am Füllrohr 1.3 ausgebildeten radialen Vorsprung (Anschlag) 1.32 aufliegt. Der Hubhebel 4.21 trägt über die Verstellspindel 7 den Auftriebsschwimmer 4.1. Der Auftriebsschwimmer 4.1 bewegt sich mit steigendem Wasserpegel W aufwärts. Durch die mit dem Auftriebsschwimmer 4.1 verbundene Verstellspindel 7 wird der Hubhebel 4.21 angehoben, der den mit dem beweglichen Ventilabsperrkörper gekoppelten Ventilhebel 4.22 aufwärts schwenkt.
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Der hochschwenkende Ventilhebel 4.22 greift über die Kugelkontur 4.221 in den beweglichen Ventilabsperrkörper 2 und schiebt diesen nach unten, so dass das Füllventil 1 geschlossen und der Wasserdurchlauf unterbrochen wird (vgl. 4 und 5). Die Wasservorlage 4.13, die zuvor durch gezielt abgezweigtes Leckagewasser gefüllt wurde, entleert sich durch die im Boden (Zwischenboden) 4.14 ausgebildete Ablauföffnung. Der Auftriebsschwimmer 4.1 schwimmt dabei weiter auf und sorgt somit für eine Schließsicherheit des Füllventils 1. Der Schließstellung des Füllventils 1 ist in den 5 und 6 gezeigt.
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Wird nun das Spülkasten-Ablaufventil (nicht gezeigt) geöffnet, fällt der Wasserpegel W im Spülkasten. Gleichzeitig bewegt sich der Auftriebsschwimmer 4.1 nach unten. Die Gewichtskraft (Abtriebskraft) des Auftriebsschwimmers 4.1 kann gegebenenfalls durch eine vorgespannte, an den Hebeln 4.21, 4.22 des Hebelmechanismus 4.2 angebrachte Schenkelfeder 8 und/oder im Schwimmer integrierte, Spüllwasser aufnehmende Taschen (nicht gezeigt) unterstützt werden. Bei der Abwärtsbewegung des Auftriebsschwimmers 4.1 wird der Hubhebel 4.21 durch die Verstellspindel 7 nach unten gezogen. Der dadurch nach unten schwenkende Ventilhebel 4.22, der über die Kugelkontur 4.221 in den beweglichen Ventilabsperrkörper 2 greift, schiebt diesen nach oben und öffnet so das Füllventil 1. Der Wasserdurchlauf wird somit geöffnet und das Wasser kann in die geöffnete Schließeinheit (Patrone) bis in das Füllrohr 1.3 einströmen.
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Das in 11 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass der Stellantrieb 4' anstelle eines Hebelmechanismus 4.2 ein mit dem beweglichen Ventilabsperrkörper 2 gekoppeltes Zahnradgetriebe 4.3 und eine Zahnstange 4.4 aufweist. Das Zahnradgetriebe 4.3 ist über die Zahnstange 4.4 mit dem Auftriebsschwimmer 4.1 gekoppelt.
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Das in 12 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Stellantrieb 4'' als elektrischer Hubmagnetantrieb 4.5 ausgebildet ist. Das Füllventil gemäß 12 weist weder einen Auftriebsschwimmer 4.1 noch einen Hebelmechanismus 4.2 auf.
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In den 13 bis 16 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des patronenartigen Gehäuses 5 des erfindungsgemäßen Füllventils 1 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 1 bis gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlich lediglich dadurch, dass in dem patronenartigen Gehäuse 5 mehrere, beispielsweise vier Taschen oder Ausnehmungen 5.9 zur Festlegung eines speziellen Sicherungsrings 5.5' ausgebildet sind. Die Ausnehmungen oder Taschen 5.9 sind vorzugsweise gleichmäßig über den Innenumfang des Gehäuses 5 verteilt ausgebildet. Ein passender bzw. zugehöriger Sicherungsring 5.5' ist in den 17 und 18 dargestellt. Der Sicherungsring 5.5' weist einstückig angeformte, radial nach außen gerichtete Vorsprünge 5.51 auf, mit denen er formschlüssig in die Ausnehmungen oder Taschen 5.9 des patronenartigen Gehäuses 5 eingreift.
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Das patronenartige Gehäuse 5 und der Wasseranschlussnippel 1.2 können auch einteilig ausgebildet sein. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in den 19 bis 21 dargestellt. In den 13, 14 sowie 19 sind auch die den parallel zueinander verlaufenden Seitenflächen 2.3 des beweglichen Ventilabsperrkörpers 2 zugeordneten Führungsflächen 5.10 des patronenartigen Gehäuses 5 zu erkennen.
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Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Varianten möglich, die auch bei von den dargestellten Ausführungsbeispielen abweichender Gestaltung von der in den beiliegenden Ansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen. Beispielsweise liegt es auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die Ventilbetätigung, d. h. die Übertragung der Auslösekraft auf den beweglichen Ventilabsperrkörper 2 mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Zylinders, hydraulischer oder pneumatischer Bälge und/oder Membranen zu realisieren. Alternativ oder ergänzend können hierzu bei dem erfindungsgemäßen Füllventil 1 auch ein servohydraulischer oder servopneumatischer Zylinder, servohydraulische oder servopneumatische Bälge und/oder Membranen zum Einsatz kommen. Insbesondere liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, einzelne oder mehrere Merkmale der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander zu kombinieren.
