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Druckspüler
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Die Erfindung betrifft einen Druckspüler mit einem relativ zu einem
Ventilsitz in eine Offen- und eine Schließstellung bewegbaren Kolben, einer das
andere Kolbenende aufnehmenden Entlastungskammer und einem eine Ausgleichsdüse aufweisenden
Ausgleichskanal zwischen dem Eingangsstutzen und der Entlastungskammer.
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Es hat sich bei Druckspülern herausgestellt, daß insbesondere dann,
wenn die Ventilsitze relativ groß sind, im Augenblick der Schließung des Ventiles
hohe Druckspitzen in der Versorgungsleitung auftreten können, da auf den Kolben
in der Endphase seiner Schließbewegung in Schließrichtung zusätzliche hydraulische
Kräfte angreifen, die darauf gerichtet sind, den Kolben beschleunigt gegen den Ventilsitz
zu drücken. In der Schließphase der Armatur tritt nämlich zwischen dem Eingangsstutzen
und dem Entlastungsraum durch die zunehmende Schließung der Ventilöffnung eine relativ
hohe Druckdifferenz auf, die die Strömung durch die Ausgleichsdüse hindurch in den
Entlastungsraum zu verstärken trachtet und somit zu dieser Beschleunigung der Schließbewegung
des Kolbens führt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen
Druckspüler zu schaffen, der praktisch mit einer rückschlagfreien Schließphase des
Kolbens arbeitet.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht im wesentlichen in einer bei einer
vorbestimmten Druckdifferenz zwischen den beiden Enden des Ausgleichskanales ansprechenden
und im Sinne einer Querschnittsverringerung der Ausgleichsdüse bewegbaren Drosseleinrichtung.
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Eine derartige Drosseleinrichtung bewirkt, daß bei Erreichen einer
vorbestimmten Druckdifferenz, wie sie in der Schließphase der Kolbenbewegung auftritt,
die Ausgleichsdüse, die die Schließgeschwindigkeit des Kolbens bestimmt, noch gedrosselt
wird und damit die Kolbengeschwindigkeit in seiner Schließphase besonders abgebremst
wird, so daß hierdurch ein Druckschlag in der Versorgungsleitung vermieden wird.
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Weitere besondere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung
näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Druckspüler in seinem prinzipiellen Aufbau
in schematischer Darstellung, Fig. 2 den Kolben eines Druckspülers gemäß der Erfindung
im Längsschnitt, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Kolben gemäß Schnittlinie III
- III der Fig. 2, Fig. 4 den Kolben nach Fig. 2 in Seitenansicht.
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Wie in dem Prinzipschema nach Fig. 1 dargestellt, bewegt sich in dem
Gehäuse 1 des Druckspülers, das einen Eingangsstutzen
2 und einen
Abgangsstutzen 3 aufweist, in einem zylindrischen Abschnitt ein Kolben 4, der an
seinem unteren Ende als Ventilstück ausgebildet ist und sich mit diesem Ende in
eine Schließ- und eine Offenstellung auf einen Ventilsitz 5 zu und von ihm fort
bewegt. Mit seinem anderen Ende bewegt sich der Kolben 4 in einer Entlastungskammer
6. Die Entlastungskammer 6 ist mittels einer Ausgleichsleitung 7, die eine Ausgleichsdüse
8 aufweist, mit dem Eingangsstutzen 2 verbunden.
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Die Entlastungskammer 6 ist ferner über eine Entlastungsleitung 9,
in der sich ein Entlastungsventil 10 befindet, mit dem Abgangsstutzen 3 verbunden.
Wird nun im Betrieb des Drückspülers das Entlastungsventil 10 geöffnet, fließt das
Wasser aus der Entlastungskammer 4 in den Abgangsstutzen 3 ab, so daß sich aufgrund
des sich dann einstellenden Druckverhältnisses der Kolben 4 vom Ventilsitz 5 abhebt
und die Spülung beginnt. Nach Schließen des Entlastungsventiles 10 wird der Kolben
4 durch die angreifenden Strömungskräfte und evtl. eine zusätzliche Druckfeder wieder
in Schließrichtung bewegt. Es ist dabei darauf zu verweisen, daß die Kolbenfläche
des Kolbens 4, die sich der Entlastungskammer 6 darbietet, größer ist als die Querschnittsfläche
des Ventilsitzes 5. Die Schließbewegung des Kolbens 4 erfolgt dabei verzögert, da
die Ausgleichsdüse 8 in der Ausgleichsleitung 7 nur ein langsames Auffüllen der
Entlastungskammer 6 zuläßt.
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Da in der Schließphase infolge der sich schließenden Ventilöffnung
eine relativ hohe Druckdifferenz zwischen dem Eingangsstutzen 2 und der Entlastungskammer
6, also an den beiden Enden des Ausgleichskanales 7, auftritt derart, daß hierdurch
die Strömung durch die Ausgleichsdüse 8 hindurch verstärkt werden würde und damit
der Kolben 4 in seiner Schließbewegung beschleunigt werden würde, ist erfindungsgemäß
der Ausgleichsdüse 8 eine besondere Drosseleinrichtung zugeordnet, die zur Verdeutlichung
des
Funktionsprinzipes in der schematischen Darstellung nach Fig. 1 in Form eines von
einer Feder 11 abgestützten Steuerkolbens 12 gezeigt ist, der einen Drosselstift
13 trägt, mit dem der Querschnitt der Ausgleichsdüse 8 im Sinne einer Drosselung
verringert werden kann. Dem Steuerkolben 12 sind dabei bezüglich des Wasserdurchtrittes
entsprechende düsenartige Drosselquerschnitte 14 zugeordnet. Die Feder 11 stellt
dabei das Symbol für ein Glied dar, das bei einer vorbestimmten Druckdifferenz anspricht
und dann eine Bewegung der eigentlichen Drossel im Sinne einer Querschnittsverringerung
der Ausgleichsdüse 8 ermöglicht. Bei diesem System baut sich die Druckdifferenz
im Prinzip aus dem Druckabfall an der Ausgleichsdüse 8 und an den Drosselquerschnitten
14 am Steuerkolben 12 auf. Die durch die Strömung bewirkte Kraft zur Bewegung des
Steuerkolbens unter Überwindung der vorgegebenen Kraft der Feder 11 stellt sich
dabei als das Produkt aus dem am Drosselquerschnitt 14 gegebenen Druckabfall und
der Fläche des Steuerkolbens 12 dar. Je größer man den Drosselquerschnitt 14 im
Verhältnis zum Querschnitt der Ausgleichsdüse 8 wählt, um so geringer ist am Drosselquerschnitt
der Druckabfall, verbunden mit entsprechend geringer Kraft für die Steuerkolbenbewegung.
Die konische Ausgestaltung des Drosselendes des Drosselstiftes 13 in der schematischen
Darstellung nach Fig. 1 soll eine Steuercharateristik symbolisieren, die es ermöglicht,
bei zunehmenden Differenzdrücken den Querschnitt der Ausgleichsdüse 8 sogar überproportional
zu verengen.
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Aus Vorstehendem ergibt sich, daß unter Umständen nur relativ geringe
Kräfte für die Bewegung des Steuergliedes der Drosseleinrichtung zur Verfügung stehen.
Bevorzugt ist daher eine Ausgestaltung, die ein feinfühliges Ansprechen auch auf
relativ geringe Kräfte ermöglicht.
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Bei der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist ein
Kolben 4' eines Druckspülers vorgesehen,
der in einer eingearbeiteten
Ringnut 15 eine Gummihülse 16 trägt, die eine Sackbohrung 17 bis auf ein kleines
Reststück entsprechend einem Drosselquerschnitt 14' am oberen Ende des Sackloches
17 überdeckt. Gegenüberliegend am unteren Ende des Sackloches 17 befindet sich eine
Ausgleichsdüse 8', die das Sackloch 17 mit einem Hohlraum 18 in dem Kolben 4' verbindet.
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Die Tiefe des Sackloches 17 ist so bemessen, daß der Lochgrund um
eine definierte Strecke a hinter den Kolbenumfang einspringt.
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Bei der Schließbewegung des Kolbens 4', an dem die in Frage stehende
Druckdifferenz von außen nach innen wirkend auftritt, wird bei einer bestimmten
Druckdifferenz, die sich aus den Elastizitätseigenschaften der Gummihülse 16 ergeben,
die Gummihülse 16 im Bereich des Sackloches 17 radial nach innen gezogen und verengt
dabei den Z ittsquerschnitt zur Ausgleichsdüse 8'. Dieser Zutrittsquerschnitt kann
dabei nie vollständig verschlossen werden, da über das Tiefenmaß a der Sackbohrung
17 stets zwei zur Ausgleichsdüse 8' führende dreieckige Strömungskanäle offen bleiben
werden, wie die Anschauung der in den Fig. 2 und 3 gestrichelt angedeuteten Verformungslinien
zeigt. Bei zunehmenden Druckdifferenzen werden die Querschnitte infolge der Elastizität
des Gummimateriales der Gummihülse 16 entsprechend stärker verengt, was zu einer
entsprechenden Drosselung und damit zu der gewünschten besonderen Verzögerung der
Schließbewegung des Kolbens 4' in der Endphase seiner Schließbewegung führt.
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Das hier dargestellte, unter der Gummihülse 16 liegende Sackloch 17
kann geometrisch anderer Art sein, wenn sichergestellt ist, daß bei relativ nicht
nach innen gezogener Gummihülse 16 ein unverengter Zuström-Querschnitt zur Düse
8' und bei nach innen gezogener Gummihülse 16 ein entsprechend verengter Zuström-Querschnitt
gebildet wird.