DE2533707C3 - Selbstregelndes Flüssigkeitsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstregelndes Flüssigkeitsventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art

Bei Waschmaschinen erfolgt die Einstellung der Wasserzufuhr üblicherweise mittels eines von einem Solenoid gesteuerten Ventils. Es ist daher erforderlich, zwischen dem Wasserhahn und dem Solenoid einen Druckschlauch zu verwenden, der den von der zentralen Wasserversorgung gelieferten relativ hohen Druck auszuhalten vermag. Gleiches gilt für andere Geräte wie Waschbürsten zum Waschen eines Kraftfahrzeugs oder Gartenschläuche.

Bei einem bekannten selbstregelnden Flüssigkeitsventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs I genannten Art (DE-OS 19 66 571) wirkt der Ventilverschlußteil gegen einen nahe der Einlaßöffnung ausgebildeten Ventilsitz, und der Ventilkörper erstreckt sich vom Ventilverschlußteil aus stromabwärts und wird bei seiner Auf- und Abbewegung ausschließlich durch das Zusammenwirken seiner Außenflächen mit den Innenflächen des Ventilgehäuses geführt Der Wasserstrom durchsetzt den Ventilkörper im wesentlichen entlang seiner gesamten Länge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein

ίο selbstregelndes Flüssigkeitsventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß eine möglichst sichere und störungsfreie Führung des Ventilkörpers erhalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden

is Teil des Patentanspruchs 1 angebenen Merkmale gelöst bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsventil wird

der Ventilkörper sowohl innen, nämlich auf dem

Rohrabschnitt als auch außen, nämlich an den Gehäuseinnenwänden, geführt; es wird dadurch eine

glatte und gute Führung erhalten, die wesentlich ist um die bei der Bewegung des Ventilkörpers auftretenden Reibungskräfte möglichst gering zu halten und damit eine gute Ansprechempfindlichkeit des Ventils zu gewährleisten. Wenn z. B. das erfindungsgemäße Ventil zwischen dem Wasserhahn und einem zu einer Waschbürste führenden Schlauch angeordnet ist so arbeitet das Ventil bei versehentlichem oder absichtlichem Verschließen des Schlauches in der Weise, daß es die Wasserzufuhr sofort unterbricht so daß der Schlauch nicht durch zu hohen Druck beschädigt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Flüssigkeitsventil,

Fig.2 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1 verwendeten Ventilkörpers,
Fig.3 und 4 schematische Darstellungen eines wesentlichen Teils des Ventils von F i g. f,

F i g. 5 einen Querschnitt durch den Verschlußteil des in F i g. 2 gezeigten Ventilkörpers,

Fig.6 bis 8 weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsventils,

Fig.9 die beispielsweise Anordnung eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsventils in der Wasserzuführungsleitung einer Waschmaschine und

Fig. 10 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Flüssigksitsventils.

Es wird zunächst auf die eine Anwendung des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsventils darstellende F i g. 3 Bezug genommen.
Eine Waschmaschine 12 ist mittels eines Hahnes 14 und eines Schlauches 16 an die Wasserleitung angeschlossen. Ein Solenoidventil 18 ist an der Waschmaschine 12 vorgesehen, an der das eine Ende des Schlauches 18 angeschlossen ist Das Solenoidventil 18 wird elektrisch gesteuert durch Steuerkreise, die in

μ an sich bekannter Weise in der Waschmaschine 12 vorgesehen sind. Ein selbstregelndes Flüssigkeitsventil 20 gemäß der Erfindung ist zwischen dem anderen Ende des Schlauches 16 und dem Hahn 14 vorgesehen.

Das selbstregelnde Flüssigkeitsventil 20 ist geöffnet

μ unter dem Einfluß des Wasserdruckes, wenn das Solenoidventil 18 geöffnet ist. Das Flüssigkeitsventil 20 wird geschlossen, wenn bei Schließen des Solenoidventils 18 der Druck auf der Ausgangsseite ansteigt. Die

Wasserzufuhr in der Nähe des Hahnes 14 wird entsprechend dem Zustand des Solenoidventils 18 gesteuert, und daher kann der Schlauch 16 ein normaler Schlauch sein, braucht also nicht ein Druckschlauch zu sein.

Das erfindungsgemäße selbstregelnde Flüssigkeitsventil kann auch bei einem Gartenschlauch oder einer Bürste zum Waschen eines Kraftfahrzeuges benutzt werden. Wenn ein solches Ventil zwischen dem Hahn und dem Gartenschlauch oder dem zu der Waschbürste führenden Schlauch angeordnet ist und die Bedienungsperson irrtümlicherweise in der Mitte den Schlauch verschließt, so arbeitet das erfindungsgemäße Ventil in der Weise, daß es die Wasserzufuhr unterbricht, so daß der Schlauch nicht durch den hohen Druck beschädigt werden kann.

Bei der ersten Ausführungsform nach F i g. 1 besteht das als Ganzes mit 20 bezeichnete Ventil aus einer Anschlußkupplung 22, die an der oberen Wandung des Ventilgehäuses 24 angeordnet ist; die Kupplung 22 steht mit dem Ausflußrohr 26 eines Wasserhahns in Verbindung und ist an diesem mitteis Schrauben 28 befestigt Eine Packung 30 verhindert den Austritt von Wasser. Ein Rohrabschnitt 32 erstreckt sich in das Innere des Ventilgehäuses 24 und bildet einen Zuflußkanal 34, wobei um den Rohrabschnitt 32 hemm ein verschiebbarer Ventilkörper 36 mit Verschlußteil 38 angeordnet ist Der Verschlußteil 38 kann den Ausfluß des Rohrabschnitts 32 verschließen, wenn der verschiebbare Ventilkörper 36 sich in seiner oberen Stellung befindet O-Ringe 40 und 42 sind an der inneren und äußeren Wandung des verschiebbaren Ventilkörpers 36 vorgesehen, um Austritt von Wasser zu verhindern.

Fig.2 zeigt perspektivisch den verschiebbaren Ventilkörper 36. An dem vorspringenden Teil desselben sind Austrittsöffnungen 44 und Verbindungsöffnungen 46 vorgesehen. Die Austrittsöffnungen 44 befinden sich oberhalb des Verschiußteiis 38, während die Verbindungsöffnungen 46 sich unterhalb desselben zwischen fingerartigen Vorsprängen 48 befinden.

Der Innenraum des Ventilgehäuses 24 wird durch den verschiebbaren Ventilkörper 36 in eine obere Luftkammer 50 und eine untere Wasserkammer 52 unterteilt Die Luftkammer 50 steht mittels kleiner Löcher 54 mit dem Außenraum in Verbindung, so daß sich die Luftkammer 50 auf Atmosphärendruck befindet Eine Feder 56 ist in der Luftkammer 50 vorgesehen und drückt den verschiebbaren Ventilkörper 36 nach unten. Die Wasserkammer 52 hat einen Ausfluß 58 an ihrem Bodenteil, und dort ist eine Kupplung 60 vorgesehen, um in üblicher Weise eine Verbindung mit einem Schlauch 62, beispielsweise aus Vinylkunststoff bestehend, zu bewirken.

F i g. 5 zeigt im einzelnen den Ventilverschlußteil 38. Der Ventilverschlußteil 38 kann den Austritt aus dem Rohrabschnitt 32 verschließen, wenn der verschiebbare Ventilkörper 36 sich in seiner oberen Stellung befindet Um einen dichten Verschluß des Verschlußteils 38 sicherzustellen, ist eine scheibenförmige Packung 64 an der Oberseite des Verschlußteils 38 vorgesehen. Eine ringförmige Nut 66 an der Innenseite des hervorstehenden Teils des verschiebbaren Ventilkörpers 36 in der Nähe des Verschlußteils 38 dien), zur Aufnahme der Packung 64.

Die Packung 64 und die ringförmige Nut 66 smd so konstruiert, daß die nachfolgende Beziehung erfüllt ist:

D₃ > D₁ > D₂ und f, < h.

Hierbei bedeutet D\ den Durchmesser der Packung 64 und D₂ den Durchmesser einer Bohrung in dem vorstehenden Teil des verschiebbaren Ventilkörpers 36 und D₃ den Durchmesser der Nut 66 an deren unterem Ende und t\ die Dicke der Packung 64 und t₂ die Tiefe der Nut 66.

Die Wirkungsweise des sich selbst regelnden Flüssigkeitsventils gemäß der Erfindung ergibt sich unter Bezugnahme auf die F i g. 1,3 und 9 wie folgt:

Während des Waschbetriebes der Waschmaschine 12 ist der Hahn 14 geöffnet Wenn das Solenoidventil 18 geöffnet ist, so wird das sich selbst regelnde Flüssigkeitsventil 20 in seine Öffnungsstellung gesteuert F i g. 3 zeigt, wie das Wasser durch das geöffnete Ventil 20 strömt

Wenn nämlich das Solenoidventil 18 geöffnet wird, so wird der Ventilkörper 36 des Ventils 20 durch die von der Feder 56 ausgeübte Kraft und durch den auf die obere Fläche des Ventilverschlußteils 38 wirkende Kraft nach unten bewegt Daher steht das Austrittsende des Rohrabschnitts 32 mit den Austritt',ydhungen 44 in Verbindung und es ist eine Strömung möglich. Die Wasserzufuhr erfolgt durch den Rohrabschnitt 32, die Austrittsöffnungen 44, die Verbindungsöffnungen 46 und den Austrittskanal 58 der F ig. 3.

Wenn '»as Solenoidventil 18 geschlossen wird, um die Wasserzufuhr abzustellen, oder wenn der Schlauch 16 in seinem mittleren Teil versehentlich verschlossen wird, steigt der statische Druck in dem Schlauch 16 an und es wird der verschiebbare Ventilkörper Ü6 nach oben gegen die Kraft der Feder 56 durch den Wasserdruck gedruckt Es wird das Austrittsende des Rohrabschnitts 32 durch die Packung 64, die an der oberen Seite des Verschlußteils 38 vorgesehen ist, verschlossen, wenn der verschiebbare Ventiikörper 36 seine oberste Stellung einnimmt

In F i g. 4 stellen sich die Verhältnisse wie folgt dar:
Wenn auf der Packung 64 der Flüssigkeitsdruck P\ an der Eintrittsseite, und zwar auf der Räche A\, Iastev und die Fläche des verschiebbaren Ventilkörpers 36, die dem statischen Druck P₂ an der Austrittsseite oder am Schlauch 16 unterworfen ist, gleich A₂ ist, so kann die nach aufwärts gerichtete, auf den verschiebbaren Ventilkörper 36 wirkende Kraft ausgedrückt werden zu

« A₂ · Pi, während die abwärts gerichtete Kraft sich wie folgt darstellt:

F+ R + A₁ ■ Pu

wobei Fdie Kraft der Feder 56, R die Reibungskraft der so O-Ringe 40 und 42 und P\ und Pi die Überdruckwerke, bezogen auf Atmosphärendruck, darstellen.

Im vorangehenden wurde das Gewicht des verschiebbaren Ventilkörpers 36 und der Feder 56 der Einfachheit haiber - ei nachlässigt.

Wenn die aufwärts gerichtete Kraft Aj ■ P₂ größer als die abwärts gerichtete Kraft

F+ R + A_t ■ P₁

ist bewegt sich der verschiebbare Ventilkörper 36 nach oben und verschließt das Austrittsende des Rohrabschnitts 32, wenn er seine oberste Stellung erreicht.

Wenn die Differenz der Flächen Ai und A₂ hinreichend groß ist, so spricht das selbstregelnde Ventil 20 auf eine geringe Zunahme des statischen Druckes P₂ μ in dem Schlauch 16 ar. und daher kann der Schlauch 16 nicht hohen Drücken unterworfen werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit der Verwendung eines normalen Schlauches an Stelle eines Hochdruckschiau-

Die Flußgeschwindigkeit durch das Venlil 20 kann vergrößert werden durch die Anwendung der Feder 56. Die Öffnungsfläche der Austrittsöffnungen 44 wird durch die Kraft der Feder 56 vergrößert, wenn sich das Ventil 20 in der Öffnungsstellung befindet. F i g. 10 zeigt die Beziehung zwischen dem Wasserdruck (Abszisse) und der Durchflußgeschwindigkeit durch das Ventil 20 (Ordinate). Durch Anwendung der Feder 56 läßt sich die Durchflußgeschwindigkeit vergrößern, wie die obere Kurve im Verhältnis zur unteren Kurve zeigt.

F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Dort sind Federn 68 in der Wasserkammer 52 unterhalb des verschiebbaren Ventilkörpers 36 vorgesehen. Beide F.nden der Federn 68 sind an dem verschiebbaren Ventilkörper 36 bzw. an Schrauben 70 befestigt, welche sich von unten in das Gehäuse 24 hineinerstrecken. Durch die Schrauben 70 läßt sich die Kraft der Federn einstellen. Die Ausführungsform nach F i g. 6 ist deswegen besonders zweckmäßig, weii eine Einstellung der Federkräfte erforderlich ist, wenn der Wasserdruck P₁ des Wasserversorgungssystems Schwankungen unterworfen ist.

In F i g. 7 und 8 sind weitere Ausführungsformen der Erfindung wiedergegeben.

In diesen Figuren sind Bälge 72 in der Wasserkammer 52 vorgesehen. Beide Enden der Bälge 72 sind an der Außenfläche des kreisförmigen Teils des verschiebbaren Ventilkörpers 36 bzw. der Innenwandung des Gehäuses 24 befestigt. Die Bälge liegen zweckmäßiger-

ίο weise in dem Gehäuse 24 in solcher Weise, daß die Federkraft der Bälge selbst den verschiebbaren Ventilteil 36 nach unten druckt.

Ein weiterer Balg 74 ist in Fig. 8 an der oberen Wandung des Gehäuses 24 und der Innenwandung des verschiebbaren Ventilkörpers Ϊ6 vorgesehen, um zu verhindern, daß Wasser nach außen austritt.

Die Reibungskraft der O-Ringe 40 und 42 der F i g. I wird in F i g. 7 und 8 verringert bzw. kompensiert Daher wird die Ansprechzeit des Ventils gering, und die

Μ DurchfiuBgeschwindigkeh wird entsprechend vergrößert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Selbstregelndes Flüssigkeitsventil, bestehend aus einem Ventilgehäuse mit einer Einlaßöffnung an der oberen Seite und einer Auslaßöffnung an der unteren Seite und einem verschiebbaren Ventilkörper, der das Gehäuseinnere in eine Luftkammer und eine mit der Auslaßöffnung in Verbindung stehende Wasserkammer unterteilt, einem damit verbundenen Ventilverschlußteil zum Verschließen des Einlasses, wenn der verschiebbare Ventilkörper sich in seiner obersten Stellung befindet, und mit Federmitteln, die den Ventilkörper in die Offen-Stellung vorspannen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrabschnitt (32) sich von der Einlaßöffnung (34) in das Innere des Ventilgehäuses (24) erstreckt, daß der Ventilkörper (36) gleitend rings um den Rohrabschnitt (32) angeordnet ist, daß der mit dem Ventilkörper (36) fest verbundene Ventilverschlußteil (38) in der obersten Stellung des Ventilkörpers (36) an dem Ausiaßende des Rohrabschnitts (32) anliegt und daß vom unteren Teil des Ventilkörpers (36) fingerartige Vorsprünge (48) vorstehen, die in der untersten Stellung des Ventilkörpers (36) diesen im Abstand von der Auslaßöffnung (58) halten.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (56) in der Luftkammer (50) angeordnet sind.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (58) innerhalb der Wasserkammer (52) vorgesehen sind und daß zu ihrer Einstellung die Wacdung d~r Wasserkammer (52) durchsetzende Schrauben (70) vorgesehen sind.

4. Ventil nach einem der vGrangebenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (24) mindestens eine seitliche kleine öffnung (54) aufweist, die von der Außenatmosphäre zu der Luftkammer (50) fuhrt

5. Ventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein federnder Balg (72) mit seinen Enden mit dem verschiebbaren Ventilkörper (36) bzw. mit der Wandung der Wasserkammer (52) abdichtend verbunden ist

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer federnder Balg (74) mit seinen Enden mit dem verschiebbaren Ventilkörper (36) bzw. mit der Wandung der Luftkammer (50) abdichtend verbunden ist