DE2608166A1

DE2608166A1 - Fluidsteuersystem

Info

Publication number: DE2608166A1
Application number: DE19762608166
Authority: DE
Inventors: Edwin T Badders
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-27
Filing date: 1976-02-27
Publication date: 1976-09-09
Also published as: DE2608166B2; US3994029A; CA1097853A; JPS51139155A; JPS562174B2; DE2660453C2; DE2608166C3

Description

S/B 72-1

DR. WOLFGANG MÜLLER-BOr6 (PATENTANWAUTVON 1927-1975) HANS W. GROENING, DIPL.-ING. DR. PAUL DEUFEL, DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN, DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.

EDWIN L. BADDERS
Pomona, Kalifornien 91766, USA

Fluidsteuersystem

Die Erfindung betrifft ein Fluidsteuersystem und insbesondere ein solches System für die Verwendung bei einem Spülmechanismus für Toiletten mit Spülkasten.

Das System hat ein druckknopfbetätigbares Ventil, welches eine Druckdifferenz zur Steuerung eines Ventilmechanismus für die Strömungsrichtung erzeugt. Der Ventilmechanismus für die Strömungsrichtung leitet bei Betätigung das unter Leitungsdruck zuströmende Wasser in einen Hubmechanismus, der an dem Spülkastenverschluß befestigt ist, der in dem Abfluß des Senkkastens sitzt. Der Hubmechanismus hebt unter dem Einfluß der Kraft des einströmenden Wassers den Senkkastenverschlußkörper schnell von dem Abfluß ab, was zu dem Spülvorgang führt. Nachdem der Kasten entleert ist, führt der Hubmechanismus den Verschlußkörper langsam und genau auf den Abfluß zurück, so daß man einen wasserdichten Verschluß erhält und der Kasten sich wieder füllt.

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Die üblicherweise in Häusern öder Wohnungen installierten Toiletten oder WCs der Spülkastenbauweise sind mit einem einfachen Spülmechanismus versehen, der im allgemeinen eine Reihe von mechanischen Verbindungen bzw. Gestängen aufweist, die so wirken, daß der Verschlußkorper von dem Kasten- oder Behälterabfluß mittels einer Verbindungskette bei Drehung eines schwenkbar angebrachten äußeren Handgriffs gezogen wird. Wenn der Kasten entleert ist, fällt der Verschlußkörper auf den Abfluß zurück und der Kasten wird wieder gefüllt. Obwohl dieser Mechanismus sehr einfach ist, hat er mehrere Nachteile. So ist der SpülVorgang ziemlich laut, was im allgemeinen unangenehm ist. Außerdem treten oft Schwierigkeiten beim Drehen des Spülhandgriffs auf, was oft zu einem Verlust'eines Teils des Wassers führt, der in dem Kasten enthalten ist, wodurch die Toilettenschüssel schlechter gespült wird. Dies ergibt sich daraus, daß der Verschlußkörper anfänglich nur teilweise von dem Abfluß abgehoben wird, so daß Wasser vor dem vollständigen Spülen der Schüssel durch ihn austreten kann. Wenn der Verschlußkorper dann vollständig von dem Abfluß abgehoben wird und gespült wird, steht sehr viel weniger Wasser zur Durchführung des Spülvorgangs zur Verfügung. Die üblichen Spülmechanismen lassen den Verschlußkorper frei auf den Abfluß zurückfallen, was oft eine unvollständige Abdichtung zwischen dem Verschlußkorper und dem Abfluß ergibt, was zu einer laufenden Toilette führt, bei welcher dauernd Wasser durch die unvollständige Abdichtung ausfließt.

Bei einem Toilettenspülmechanismus soll möglichst das gesamte Wasser bei Betätigung freigegeben werden, da eine größere Wassermenge eine intensivere Spülung der Toilettenschüssel ergibt. Um ein schnelles Abströmen des gesamten Wassers, das in dem Kasten enthalten ist, zu erreichen, ist es erforderlich, den Verschlußkorper schnell von dem Abfluß

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abzuheben, um jeden vorherigen Ausfluß von Wasser zu verhindern, der sich zwangsweise ergeben würde, wenn der Verschlußkörper langsam von dem Abfluß entfernt würde. Zusätzlich zu dem schnellen Anheben des Verschlußkörpers soll ein Toilettenmechanismus den Verschlußkörper langsam und genau auf den Abfluß nach dem Spülen absenken, um den richtigen Sitz des Verschlußkörpers zu gewährleisten, um einen wasserdichten Abschluß zu erhalten und dadurch das als Belästigung empfundene Auslaufen in den Abfluß zu verhindern. Ein Toilettenspülmechanxsmus, bei welchem ein schnelles Abheben und ein langsames und genaues Rückführen des Verschlußkörpers vorliegt, sollte zusätzlich relativ ruhig bei der Betätigung sein und für die Verwendung bei gegenwärtig vorhandenen Spülka'stentoiletten geeignet sein.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein genaues, durch Druck betätigbares Fluidsteuersystem zu schaffen, bei welchem die vorstehend genannten Nachteile nicht mehr auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein druckaktiviertes Fluidsteuersystem gelöst, welches insbesondere für die Verwendung bei einem Spülmechanismus für Toiletten der Spülkastenbauweise geeignet ist. Dieses System hat eine druckknopfbetätigte Nadelventilanordnung, die in der Verschlußstellung gegen einen beweglichen Ventilsitz drückt, ein druckbetätigtes Ventil für die Strömungsrichtung bzw. ein Richtungssteuerventil und einen Hubmechanismus für den Spülkastenverschlußkörper. Das Richtungssteuerventil steht in Fluidverbindung mit der Nadelventilanordnung und hat einen schwimmenden Kolben, der bei Betätigung des Nadelventils das unter Leitungsdruck zuströmende Wasser zu dem Hubmechanismus gelangen läßt, das Anheben eines Hubkolbens und das Abheben des Verschlußkörpers von dem Abfluß ermöglicht. Der Verschlußkörper hängt an einem Kolben, der in

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einem mit Wasser gefüllten unteren Zylinder angeordnet ist und beim Entleeren des Kasten folgt, so daß der Verschlußkörper langsam und genau auf den Abfluß zurückkehrt, wenn das Wasser unter dem Kolbenkopf in dem unteren Zylinder von dem Zylinder durch ein Rückschlagventil geht, das um die Kolbenstange herum angeordnet ist. Mit dem Nadelventil ist ein Schwimmer verbunden, um das Ventil beim erneuten Füllen des Kastens zu schließen und um zu verhindern, daß weiteres Fluid zum Hubmechanismus strömt.

Das erfindungsgemäße System bzw. die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß man einen Spülmechanismus für Toiletten der Spülkastenbauweise erhält, der den bisher verfügbaren Mechanismen überlegen ist. Außerdem ist dieser Spülkastenmechanismus beim Betrieb sehr ruhig und sorgt für ein schnelles Abheben des Verschlußkörpers von dem Abfluß. Bei dem Spülmechanismus ist das Auslaufen von Wasser aus dem Abfluß stark verringert, so daß der gewünschte Wasserspiegel in dem Spülkasten aufrechterhalten werden kann. Das Fluidsteuerventil bzw. das Flüssigkeitssteuerventil wirkt als Zwangsverschluß, so daß keine Undichtheit auftritt.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht durch einen Spülkasten eine Ausführungsform eines Spülmechanismus.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht des druckknopfbetätigten Nadelventils, des Steuerschwimmers und des Strömungsrichtungs-Steuermechanismus.

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Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des Hubmechanismus und des Verschlußkörpers.

Fig. 4 zeigt in einer Schnittansicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Steuersystem ist ein Spülmechanismus für Toiletten der Spülkastenbauweise. Der Spülmechanismus besteht im wesentlichen aus einem Druckknopf-Steuerventil 14, einem Strömungsrichtungssteuer-Ventilmechanismus 16 und aus einer Hubanordnung Das in Fig. 2 im einzelnen gezeigte Steuerventil 14 ist ein Nadelventil und hat einen Stützrahmen 19, ein Nadelventil 2o, einen schwebenden bzw. "'bewegbaren Ventilsitz 22, Scherenarme 24 und 26 und einen Betätigungsknopf 27. Das Nadelventil 2o ist schwenkbar an seinem hinteren Ende an den Scherenarmen 24 und 26 durch einen Zapfen 28 befestigt. Der Scherenarm 24 ist an seinem anderen Ende an dem oberen Abschnitt des Ventilrahmens durch einen Zapfen 3o, der Scherenarm 26 an einem Ventilsteuerhebel 32 mittels eines Zapfen 34 angelenkt. Der Ventilsteuerhebel 32 ist seinerseits an dem Ventilabstützrahmen 19 mittels eines Zapfens 36 angelenkt und um den Zapfen 36 so verschwenkbar, daß das Nadelventil 2o in der später beschriebenen Weise betätigt wird.

Das Steuerventil 14 sitzt auf einer Wand 38 des Toilettenkastens oder -behälters 4o mittels eines mit Gewinde versehenen Ansatzes 42, der ein Stück mit dem Basisabschnitt 44 des Rahmens 19 bildet. Der ein Gewinde aufweisende Ansatz ist durch eine öffnung 46 in die Wand 38 des Toilettenkastens eingeführt. Um den vorstehenden Abschnitt des Ansatzes 42 ist, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, eine mit Gewinde versehene Befestigungseinrichtung 48 festgelegt, um das Steuerventil an dem Wandabschnitt des Toilettenkastens zu befestigen. In dem Basisabschnitt des Rahmens

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und des Ansatzes 42 ist gleitend verschiebbar ein Betätigungsstab 5o angeordnet, der sich, durch, den Basisabschnitt des Rahmens und den Ansatz 42 erstreckt. Das hintere Ende 52 des Stabs 5o hat ein Gewinde 54 für die Befestigung des Stabs an dem Betätigungsknopf 27. Das vordere Ende 56 des Betätigungsstabs 5o liegt an einer Nocken— fläche 58 des Steuerhebels 32 an. Der Betätigungsstab 5o hat eine Anschlageinrichtung 6o, die verhindert, daß der Stab durch den Basisabschnitt des Ventilrahmens gezogen wird. Wenn der Betätigungsknopf 27 gedrückt wird, bewegt sich der Betätigungsstab 5o nach vorn längs der Nockenfläche des Steuerhebels 32, wodurch der Hebel im Uhrzeigersinn um den Zapfen 36 verschwenkt wird. Diese Bewegung des Hebels führt dazu, daß die Scherenarme* 24 und 26 das Nadelventil

von dem Ventilsitz 22 wegziehen, wodurch das Steuerventil 14 betätigt oder geöffnet wird. In der Vorderseite des Betätigungsknopfes 27 ist ein ausgesparter Bereich 62 für die Aufnahme des hinteren Abschnittes des mit Gewinde versehenen Ansatzes 42 vorgesehen, wenn der Knopf zum öffnen des Steuerventils gedrückt wird.

Der Ventilsitz 22 sitzt auf einem Halteschaft 64. Er weist einen aus einer üblichen Kautschukverbindung oder aus einem anderen geeigneten Material bestehenden Ring auf. Der Sitz 22 ist an dem hinteren Abschnitt des Halteschaftes so befestigt, daß er axial zu dem Nadelventil 2o fluchtet, so daß dann, wenn sich das Nadelventil in der vorderen Stellung befindet, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist, der Ventilsitz sich damit in einem abdichtenden Eingriff befindet. Der Halteschaft 64 ist in einem langgestreckten Kanal 66 gleitend verschiebbar, der in dem Ventilschaftgehäuse 68 zentral angeordnet ist. Der hintere Abschnitt des Ventilschaftes hat einen verringerten Durchmesser, so daß um ihn herum eine Ringkammer 7o gebildet wird. In dieser Ringkammer ist eine Schraubenfeder 72 angeordnet. Mittels eines durch Gewindeeingriff befestigten Stopfens

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wird eine Ringmembran 74 mit ihrem äußeren ümfangsabschnitt in dem Ventilschaftgehäuse 68 gehalten. Die Membran erstreckt sich zwischen dem Ventilschaftgehäuse und dem Ventilsitz-Halteschaft und ist an dem Ventilschaft mit ihrem Innenumfangsabschnitt befestigt. Die Membran 74 steuert zusammen mit der Schraubenfeder 72 die Bewegung des Ventilsitz-Halteschaftes und des Ventilsitzes in dem langgestreckten Kanal, was noch erläutert wird. Zum Befestigen des Ventilsitzes an dem Ventilhalteschaft 64 wird ein durch Gewindeeingriff festlegbarer Ventilschafteinsatz 78 verwendet.

Das Steuerventil 14 steht mit einem genormten Wassereinlaß 82 über eine Leitung 84 und einen Strömungsrichtungs-Steuerventilmechanismus 16 in Verbindung. Der Ventilmechanismus 16 ist im Boden 86 des Toilettenkastens angeordnet und abdichtend damit durch ein aufgeschraubtes Befestigungselement 88 und eine kompressible Ringdichtung 9o befestigt. Im unteren Ende des Umleitmechanismus ist eine Kammer 92 vorgesehen, die mittels eines Gewindepaßstückes 94 und einer kompressiblen Ringdichtung 96 in Verbindung mit dem Wassereinlaß gehalten ist. Das durchströmte Richtungssteuerventil 16 hat eine obere Kammer 98, die in Fluidverbindung mit der unteren Kammer 92 durch eine öffnung 1oo steht. In der oberen Kammer ist gleitend verschiebbar ein Ventilkolben 1o2 angeordnet, der mit L-förmigen oberen und unteren Lippendichtungen 1o4 und 1o5 versehen ist, um eine fluiddichte Beziehung zwischen dem Kolben und den Wänden der oberen Kammer aufrechtzuerhalten, wenn sich der Kolben darin bewegt. In dem Kolben ist ein Mittelkanal 1o6 für eine Verbindung der unteren Kammer 92 mit dem oberen Abschnitt 1o8 der Kammer 98 vorgesehen. In einem zylindrischen An'schlag 1o1 , der an dem Kolben in dessen angehobener Stellung anliegt, ist eine Vielzahl von Druckfreigabeschlitzen 99 für das Durchströmen von

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Fluid angeordnet. Durch den Kanal 1o6 erstreckt sich ein Offenhalte-Zapfen 1o9, der das Zusetzen mit Fremdstoff verhindert. Man sieht, daß das unter Leitungsdruck aus dem Wassereinlaß 82 kommende Wasser durch das Steuerventil über die untere Kammer 92, den Kanal 1o6 in den Kolben und in die Leitung 84 durch eine Mittelbohrung 11o in dem Umlenkraechanismusstopfen 112 strömt. Die Leitung 84 ist an dem Stopfen mittels eines Gewindepaßstückes 114 befestigt.

Die OBerseite 116 des Kolbens 1o2 hat eine größere Fläche als die Unterseite 118, so daß bei geschlossenem Steuerventil der auf die Oberseite 116 des Kolbens ausgeübte Druck größer ist als der von dem zuströmenden Wasser "auf die untere Fläche 118 des Kolbens ausgeübte, was dazu führt, daß der Kolben in der in Fig. 2 gezeigten unteren Stellung bleibt. Die untere Seite des Kolbens ist mit einem Ringdichtungselement 12o versehen, welches verhindert, daß Fluid um die Unterseite des Kolbens herum ausleckt, wenn der Kolben sich in der abgesenkten Stellung befindet. In der Seitenwand des Umlenk- bzw. Umsteuermechanismus ist ein Wasserauslaß 122 vorgesehen, der mit einer Leitung 124 im unteren Abschnitt der oberen Kammer 98 in Verbindung steht. Wenn der Kolben 1o2 in der unteren Stellung infolge der Druckdifferenz gehalten wird, die durch die reduzierte Fläche der Unterseite des Kolbens geschaffen wird, kann das ankommende Wasser nicht in die Leitung 124 über den Auslaß 122 eintreten, sondern nur durch den Kolben und die Leitung 84 in das vordere Ende 126 des langgestreckten Kanals 66 in dem Ventilschaftgehäuse des Steuerventils 14 strömen. Der durch dieses zuströmende Wasser erzeugte Druck drückt den Ventilschaft und den dadurch getragenen Ventilsitz gegen das sich verjüngende Ende des Nadelventils 2o, wodurch das Steuerventil in der Schließstellung gehalten wird, während eine geringe Verformung der Membran. 74 und eine Kompression der Schraubenfeder 72 stattfindet.

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Zur Betätigung des Spülmechanismus wird der Knopf 27 gedrückt, was dazu führt, daß sich der Steuerhebel 32 im Uhrzeigersinn dreht und das Nadelventil 2o von dem Ventilsitz 22 wegzieht. Durch das Abheben des Nadelventils wird die Abdichtung mit dem Ventilsitz 22 aufgehoben, so daß Wasser unter Leitungsdruck durch das offene Ventil strömen kann und in den Kasten durch die öffnung 126 ausfließt, die stromab von dem Ventilsitz 22 angeordnet ist. Das öffnen des Steuerventils gibt den Druck frei, der bisher den Ventilsitz gegen das Nadelventil drückt. Der Ventilsitz und der Ventilschaft springen in der langgestreckten Kammer unter der Kraft der Membran 74 und der Schraubenfeder 72 sofort nach vorn. Die Doppelwirkung des Nadelventils und des Ventilsitzes ergeben ein extremes Ansprechvermögen des Steuerventils. Beim öffnen des Steuerventils wird der Kolben 1o2 in der oberen Kammer 98 des Umleitmechanismus 16 durch den Druck des hochströmenden Wassers auf die Unterseite und die Freigabe des Drucks an der KoI-benoberseite schnell in die angehobene oder Offenstellung getrieben. Das Wasser strömt dann durch die öffnung 122 in der Seitenwand der oberen Kammer und in die Leitung 124, die mit der Hubanordnung 18 in Verbindung steht, die im einzelnen in Fig. 3 gezeigt ist.

Die Hubanordnung 18 hat einen oberen Hubzylinder 13o und einen unteren statischen bzw. Ausgleichzylinder 132. Um das untere Ende des Hubzylinders 13o herum ist ein Paßstück 134 angeordnet, das in seinem unteren Abschnitt eine öffnung 136 aufweist. Die Leitung 124 steht mit dem unteren Abschnitt des Hubzylinders durch eine öffnung 126 in Verbindung und ist daran durch eine verschraubte Befestigungseinrichtung 138 festgelegt. In dem Hubzylinder 13o ist ein Hubkolben 14o angeordnet. Von dem Kolben aus erstreckt sich eine Kolbenstange 142 nach unten durch eine öffnung 144 in dem unteren Abschnitt des Paßstücks 136. Die

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Kolbenstange 142 ist durch eine Befestigungseinrichtung 146 am oberen Abschnitt des unteren AusgleichsZylinders 132 festgelegt. Zwischen der Kolbenstange 142 und den die Öffnung 144 bildenden Wänden ist ein diametrales Spiel von etwa o,o25 bis o,127 mm (O/Oo1 bis o,oo5") vorgesehen. Das Spiel zwischen dem Kolben 14o und der Wand des Hubzylinders beträgt etwa o,38 bis o,64 mm (o,o15 bis 0,025"). über der Befestigungseinrichtung 146 des Zylinders ist eine Dämpfungseinrichtung 147 angeordnet, um einen Kontakt zwischen dem Hubzylinder und dem unteren Augleichszylinder zu verhindern und dadurch für einen ruhigeren Betrieb zu sorgen. In dem unteren Ausgleichszylinder 132 ist ein zweiter Kolben 148 angeordnet, der auf einer Kolbenstange 15o sitzt. Die Kolbenstange 15o erstreckt ,-sich durch die Unterseite des AusgleichsZylinders 132 und trägt den Verschlußkörper 152. Die Unterseite des unteren Ausgleichszylinders ist an einem Paßstück 156 befestigt, welches die Bodenwand des AusgleichsZylinders bildet. Der untere Abschnitt des Paßstücks 156 bildet einen Ringflansch 158, der ein Rückschlagventil 16o trägt. Das Rückschlagventil hat eine öffnung 162, durch welche die Kolbenstange 15o hindurchgeht. Zwischen der Kolbenstange 15o und den die öffnung bildenden Wänden in dem Rückschlagventil 16o beträgt das diametrale Spiel etwa o,127 bis o,381 mm (o,oo5 bis ο,οΐδ"), während das Spiel zwischen dem Kolben 148 und der Wand des Ausgleichszylinders bei etwa o,2o bis o,3o mm (o,oo8 bis o,o12") liegt. Um das Rückschlagventil während des Betriebs des Spülmechanismus an Ort und Stelle zu halten, sind Anschläge 164 vorgesehen, wobei diese Anschläge dem Rückschlagventil eine freie Bewegung von etwa 1,6 mm (1/16") in dem Boden des AusgleichsZylinders erlauben. Der Hubzylinder 13o ist mit einem oberen Paßstück 166 versehen, welches die Oberseite des Hubzylinders bildet und die Antisiphonleitung 168 trägt, die mit einem genormten überlaufrohr 17o in Verbindung steht, das von einem Träger 172 gehalten ist. Das Paßstück 166 hat

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weiterhin einen Auslaß für die Kastenfülleitung 174, die an dem Paßstück durch ein verschraubtes Befestigungselement 176 festgelegt ist und durch welche der Toilettenkasten nach dem Spülen wieder gefüllt wird.

Wenn in Betrieb das Steuerventil 14 durch Drücken des Betätigungsknopfes 27 geöffnet wird, wodurch das Nadelventil 2o von dem Ventilsitz ^Sq, abgehoben wird, wird der stromauf herrschende Druck gegen den gleitend verschiebbaren Ventilsitz 64 verringert, so daß die Halterung und der davon getragene Ventilsitz 22 unter der Kraft der Membran 74 und der Schraubenfeder 72 nach vorn springen, wodurch ein sicheres und schnelles öffnen des Steuerventils zur Betätigung des Spülmechanismus gewährleistet ist. Der Druck gegen die Oberseite 116 des Kolbens 1o2 in dem Umleitmechanismus 16 fällt unmittelbar auf null, so daß der Kolben schnell gegen die Oberseite der Kammer 98 gedrückt wird, wodurch nahezu verzögerungsfrei Wasser durch die Leitung 124 zum Hubmechanismus 18 strömen kann. Das Wasser tritt in den Hubzylinder 130 unter Leitungsdruck ein und hebt sofort den Kolben 14o in die obere Stellung an, die in Fig. 3 strichpunktiert gezeigt ist. Wenn sich der Kolben nach oben bewegt, hebt er dementsprechend den unteren Ausgleichszylinder 132. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der untere Ausgleichszylinder unter dem Wasserspiegel 178 in dem Spülkasten angeordnet. Da der Ausgleichszylinder eine obere öffnung 18o und ein diametrales Spiel zwischen dem Rückschlagventil 16o und der Kolbenstange 15o an seinem unteren Ende hat, ist er mit Wasser gefüllt. Wenn der Augleichszylinder schnell angehoben wird, werden der Kolben 148 und demzufolge der Verschlußkörper 152 nach oben gezogen, weil unter dem Kolben 148 das statische bzw. ruhende bzw. ausgleichende Wasser vorhanden ist, so daß das Wasser in dem Kasten durch den Ablauf nach unten strömen kann. Der Hubmechanismus arbeitet auch, wenn der untere Ausgleichszylinder

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nur etwa ein Drittel unter dem Wasserspiegel in dem Kasten untertaucht. Dieser hydraulische Spülvorgang ist auf eine glatte bzw. störungsfreie und schnelle Weise erreichbar, wobei nur etwa eine viertel Sekunde zwischen dem auslösenden Drücken des Betätigungsknopfes und dem Anheben des Verschlußkörpers von dem Abfluß vergeht.

Nach dem Entleeren des Spülkastens 4o wird dieser durch die Kastenfülleitung 174 wieder gefüllt. Dies beginnt, sobald der Kolben 14o die Hochstellung in dem Hubkolben 13o erreicht, worauf das in den Hubzylinder über die Leitung 124 eintretende Wasser in Verbindung mit der Fülleitung 174 über eine öffnung 184 in Paßstück 166 steht. Infolge des Spiels zwischen dem Rückschlagventil 16o und der Kolbenstange 15o in dem unteren Ausgleichszylinder beginnt das in dem Zylinder gehaltene Wasser durch den Spielraum hindurchzuströmen, sobald der Wasserspiegel in dem Spülkasten unter den Kolben 48 absinkt. Wenn das Wasser aus dem unteren Ausgleichszylinder ausläuft, kehrt der Verschlußkörper langsam und genau zum Abfluß 182 zurück und bildet damit die gewünschte Abdichtung. Gleichzeitig mit dem nach unten gehenden Kolben 15o in dem Ausgleichszylinder beginnt der Kolben 14o sich in dem Hubzylinder nach unten zu bewegen, wenn das Wasser darin vom unteren Ende des Zylinders durch den diametralen Spielraum um die Kolbenstange 142 herum austritt. Wenn der Kolben 14o nach unten geht, wird der untere Ausgleichszylinder in seine nicht wirkende Stellung zurückgeführt, die in Fig. 3 gezeigt ist. Das Rückschlagventil 6o bewegt sich um etwa 1,6 mm (1/16") nach oben und der Zylinder beginnt sich wieder mit Wasser zu füllen, so daß er für die erneute Betätigung bereit ist. Diese Aufwärtsbewegung des Rückschlagventils wird durch einen Arretierring 163 begrenzt. Der Zeitraum, der erforderlich ist, ehe der Spülmechanismus wieder wirksam ist, hängt nur von dem Leitungsdruck ab, der den Mengenstrom bestimmt, mit welchem der Spülkasten gefüllt wird.

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Wenn das Wasser in dem Spülkasten weiter ansteigt, bewegt ein Schwimmer 19o, der an dem Steuerhebel 32 des Steuerventils 14 mittels einer Stange 192, eines Halteblocks 193 und eines Jochs 194 angelenkt ist, den Steuerhebel im Gegenuhrzeigersinn. Diese Drehung des Steuerhebels im Gegenuhrzeigersinn führt dazu, daß das Nadelventil 2o sich nach vorn zum Ventilsitz 22 bewegt. Wenn das sich verjüngende Ende des Nadelventils sich dem Ventilsitz nähert und den Bereich zwischen dem Sitz und dem Nadelventil verengt, bildet sich ein stromaufseitiger Druck aus, der größer wird als die Kraft, die von der Membran 74 und der Schraubenfeder 72 ausgeübt wird, so daß die gleitend verschiebbare Halterung zwangsweise nach hinten bewegt wird, wodurch der Ventilsitz 22 gegen das sich verjüngende Ende des Nadelventils 2o gedrückt und das Steuerventil 14 geschlossen wird. Sobald das Steuerventil geschlossen ist, wird ein Druck im oberen Abschnitt der Kammer 94 in dem Umleitmechanismus 16 aufgebaut, wodurch der Kolben 1o2 nach unten bewegt wird und die Leitung 124 abdichtet, so daß ein weiteres Strömen zum oberen Hubzylinder 13o verhindert ist.

Zusätzlich dazu, daß für ein schnelles und ruhiges Entleeren des Spülkastens gesorgt wird, hat der Spülmechanismus auch einen Wasserrückgewinnmechanismus im Falle der Entstehung eines Lecks. Wenn der Wasserspiegel in dem Kasten fällt, wird der Schwimmer 19o entsprechend abgesenkt, was zu einer leichten Drehung des Steuerhebels 32 im Uhrzeigersinn führt. Dies bewirkt ein momentanes Zurückziehen des Nadelventils 2o von dem Dichtungseingriff mit dem Ventilsitz 22, so daß Wasser hindurch und in den Kasten über den Auslaß 126 treten kann. Dieses öffnen des Steuerventils 14 reicht jedoch nicht aus, um den Kolben 1o2 in dem Umleitmechanxsmus anzuheben und um das Wasser in dem Kasten zu entleeren, da die öffnung des Steuerventils 14 sehr gering ist und der erforderliche Druckabfall nicht erzeugt

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wird, wie es sich ergibt, wenn der Betätigungsknopf 27 gedrückt wird.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein einstellbares Klemmelement 196 vorgesehen, mit welchem der Schwimmer I9o längs der Stange 192 vertikal positioniert werden kann, so daß man in dem Spülkasten einen gewünschten Wasserspiegel aufrechterhält. Schließlich kann am oberen Abschnitt des Steuerventilgehäuses 19 eine Anzeige 195 vorgesehen werden, um die Stellung des Steuerhebels 32 auf den Leitungsdruck vor dem Gebrauch einzustellen. Dies wird erreicht durch Drehen des Ventilsitzgehäuses 68 bezüglich des Rahmens, wobei infolge des Gewindeeingriffs zwischen dem Rahmen und dem Ventilsitzgehäuse der Ventilsitz 22 und dementsprechend das Nadelventil 2o linear verschoben werden, was wiederum eine geringe Verschwenkung des Steuerhebels 32 bewirkt. Wenn eine Anzeige 199 am oberen Ende des Steuerhebels unter der Anzeigeeinrichtung 198 angeordnet ist, hat der Steuerhebel 32 einen vertikalen Bogenhub von etwa 9,5 mm (3/8") , was sich als ideal für den Betrieb des Steuerventils 14 erwiesen hat und wodurch das Ventil bei allen sich ändernden Leitungsdrucken arbeiten kann, einschließlich bei so niedrigen Überdrucken von o,o7 kp/cm (1psi). Eine solche Einstellung ist im allgemeinen für den Betrieb des Ventils nicht_inotwendig, kann jedoch bei sich ändernden Leitungsdrucken benutzt werden, um die Wirkungsweise des Ventils zu optimieren. ;

Die in Fig. 4 gezeigte weitere Ausführungsform betrifft ein abgedichtetes Hebelsteuerventil, das speziell für die Aufrechterhaltung eines gewünschten Spiegels eines Fluids, wie Petroleumprodukten oder radioaktivem Abfall, in einem Tank oder dergleichen ausgelegt ist. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, entspricht das Steuerventil 2oo in etwa dem Steuerventil 14 der Figuren 1 bis 3. Das Steuerventil 2oo

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hat einen Rahmen 2o2, ein Nadelventil 2o4, Scherenarme 2o6 und 2o7, die an dem Rahmen bzw. an dem Steuerhebel 248 durch Zapfen 2o8 und 21ο angelenkt sind, ein Ventilsitzgehäuse 212 und einen bewegbaren Ventilsitz 214. Der Ventilsitz ist genauso aufgebaut und in gleicher Weise schwebend bzw. bewegbar gehalten, wie dies bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 3 der Fall ist. Der Ventilrahmen 2o2 hat eine Einlaßöffnung 216, die über ein Paßstück 218 mit einer Druckleitung in Verbindung steht, was durch den Pfeil 22o angedeutet ist. Die Druckleitung verbindet das Gehäuse mit der aus einem Gas oder einer Flüssigkeit bestehenden Druckquelle. Auf dem Ventilrahmen 2o2 sitzt durch Befestigungseinrichtungen 224 und 216 festgelegt ein abgedichtetes Betätigungsgehäuse 222. Das Gehäuse 222 hat eine Leitung 228, die mit dem Einlaß 216 in dem Ventilrahmen in Verbindung steht. Die Leitung wird gegenüber dem Innenraum des Gehäuses durch eine Membran 23o getrennt. Unter der Membran ist ein Kolben 232 angeordnet, der von einer Vorspannfeder 234 positioniert und getragen wird. Die Feder stützt sich an ihrem unteren Ende am Ventilgehäuse ab. Am Gehäuse 222 ist eine Haltestange 236 angelenkt, die gleitend verschiebbar an einem Zapfen 238 angreift, der an dem Kolben 232 sitzt. Wenn unter Druck stehendes Fluid oder Gas in das Gehäuse 222 durch die Leitung 228 eingeführt wird, wird der Kolben 232 unter der Kraft des Gases oder der Flüssigkeit, die auf die Membran 23o wirkt, nach unten gedrückt. Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, wird die Feder 234 zusammengedrückt und die Haltestange 236 wird im Gegenuhrzeigersinn in eine Stellung gedreht, die in Fig. 4 strichpunktiert eingezeichnet ist.

Das FluidPegel-Steuerventil 2oo trägt weiterhin einen Schwimmer 24o, der auf der Oberfläche des Fluids 242 in dem Tank schwimmt. Der Schwimmer ist an dem Ventil mittels eines Jochs 244 befestigt, das sich um und über das fortgesetzte Ende der Haltestange 236 erstreckt. Das Joch ist durch einen Zapfen 246 ah einem Steuerhebel 248 angelenkt,

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der in seiner Funktion dem Steuerhebel 32 der Ausführungsform der Figuren 1 bis 3 entspricht. Der Steuerhebel ist einerseits an dem Rahmen 2o2 mittels eines Zapfens 246 derart angelenkt, daß eine Drehung bzw. Verschwenkung des Steuerhebels um den Zapfen 246 im Uhrzeigersinn den Scherenarm 2o6 so auslenkt, daß das Nadelventil 2o4 von dem Ventilsitz 214 abgezogen wird.

In Betrieb kann Druck an den Kolben 232 über die.Leitung 22o und durch die Leitung 228 angelegt werden, so daß der Kolben die Feder 234 zusammendrückt und den Betätigungsarm 236 im Gegenuhrzeigersinn gegen den Querstab 248 des Jochs 244 dreht, wie dies in Fig. 4 strichpunktiert gezeigt ist. Dabei wird das Steuerventil 2oo in der Schließlage gehalten, in welcher verhindert wird, daß Fluid durch die Einlaßleitung 25o in den Tank unabhängig vom Fluidpegel in dem Tank eintritt, da der Schwimmer durch den Betätigungsarm 236 davon abgehalten wird, mit dem Fluidpegel zu fallen. Wenn der Druck in der Leitung 22o verringert wird und der Betätigungsarm in seine normale untere Stellung zurückkehrt, wird die Wirkung des Steuerventils von der Anordnung des Schwimmers gesteuert. Wenn sich der Fluidpegel in dem Tank absenkt, fällt der Schwimmer 24o dementsprechend, was eine Drehung des Steuerhebels 248 im Uhrzeigersinn ergibt. Diese Bewegung des Steuerhebels wirkt so., daß das Nadelventil 2o4 vom Ventilsitz 214 abgehoben wird, wodurch das Ventil geöffnet wird und Fluid durch das Einlaßrohr 25o, am Ventilsitz 214 vorbei und in den Tank durch den Auslaß 252 strömen kann, der in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet ist und dem Auslaß 126 der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform entspricht. Auf diese Weise arbeitet das Ventil 2oo so, daß ein gewünschter Fluidpegel in einem Tank automatisch aufrechterhalten wird. Dieser Pegel kann durch die Positionierung des Schwimmers 24o längs der Stange 244 festgelegt werden. Der Kolben, die Membran und die Betätigungsstangenanordnung bilden einen Sicherheitsverschluß, der

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das Ventil in der Schließlage unabhängig von Änderungen des Ventilpegels in dem Tank hält.

Bei anderen Verwendungen als im Falle von relativ geringen Strömungsverhältnissen wird das Fluidpegel-Steuerventil 2oo vorzugsweise in Verbindung mit einem Strömungsventil eingesetzt, welches eine Druckdifferenz benutzt, beispielsweise in Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Strömungsrichtungssteuerungs-Ventilmechanismus 16. Bei kleineren Volumina für die Fluidsteuerung hat es sich gezeigt, daß das Ventil 2oo ohne die Verwendung der zusätzlichen Ventilsteuerung genügt.

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Fluidsteuersystem, insbesondere für einen Spülraechanismus für Toiletten mit Spülkasten, gekennzeichnet durch eine Steuerventilanordnung (14), durch eine Einrichtung (27) zum Betätigen der Steuerventilanordnung (14), durch eine Einrichtung (18) zum Heben des Verschlußkörpers (152) vom Senkkastenabfluß und durch eine Ventileinrichtung (16), die auf die Steuerventilanordnung (14) anspricht und in Fluidverbindung damit steht, um den Fluidstrom zu der Hubeinrichtung (18) bei Betätigung der Steuerventilanordnung (14) zu richten, wobei der Fluidstrom den Verschlußkörper (152) vom Abfluß abhebt, wodurch der Kasten (4o) entleert wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (16) einen Einlaß (82, 92) für die Aufnahme des Druckfluids, ein Paar von Auslassen (1o8, 11o; 122), von denen der erste (1o8, 11o) mit der Steuerventilanordnung (14) und der zweite (122) mit der Hubeinrichtung (18) in Verbindung steht, und eine auf Druck ansprechende Einrichtung (1o2) für ein Abdichten des zweiten Auslasses (122) gegenüber dem Einlaß (82, 92), wenn die Steuerventilanordnung (14) sich in einer Schließstellung befindet und abwechselnd ein Fluid zu dem zweiten Auslaß (122) bei Betätigung der Steuerventilanordnung (14) strömen läßt, aufweist.

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3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (16) eine Kammer (98) aufweist, mit der der Einlaß (82, 92) und das Paar von Auslässen (1o8, 11o;, 122) in Verbindung steht, und daß die auf Druck ansprechende Einrichtung einen Kolben (1o2) aufweist, der gleitend verschiebbar in der Kammer (98) angeordnet ist und einen sich durch ihn hindurch erstreckenden Kanal (1o6) aufweist, wobei die eine Stirnfläche (118), die dem Einlaß (82, 92) gegenüberliegt, und die andere Stirnfläche (116) des Kolbens (1o2), die dem ersten Auslaß (1o8, 11o) gegenüberliegt, mit der Steuerventilanordnung (14) in Verbindung steht, der zweite Auslaß (122) zwischen dem Einlaß (82, 92) und dem ersten Auslaß (1o8, 11o)'angeordnet ist, die andere Stirnfläche (116) des Kolbens (1o2) eine Fläche hat, die größer ist als die der einen Stirnfläche (118), so daß, wenn die Steuerventilanordnung (14) sich in der Schließlage befindet, der Druck auf die andere Stirnfläche (116) des Kolbens (1o2) größer ist als der Druck auf die eine Stirnfläche (116) wodurch der Kolben (1o2) zum Einlaß (82, 92) gedrückt wird und über den anderen Auslaß (122) mit der Hubeinrichtung (18) in Verbindung steht, wodurch verhindert wird, daß Fluid zur Hubeinrichtung (18) strömt und bei Betätigung der Steuerventileinrichtung (14) der Druck auf die andere Stirnfläche (116) reduziert wird, was dazu führt, daß sich der Kolben (1o2) zum ersten Auslaß (1o8, 11q) bewegt und den Dichtungseingriff mit dem anderen Auslaß (122) freigibt, so daß Fluid zur Hubeinrichtung (18) strömen kann.

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- 2ο -

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung einen Zylinder (13o) mit einem Einlaß (136) auf v/eist, der in Verbindung (124) mit dem Auslaß (122) der Ventileinrichtung (16) steht, daß ein Kolben (14o) in dem Zylinder (13o) angeordnet ist, daß eine von dem Kolben (14o) getragene Kolbenstange (142) sich außerhalb des Zylinders (13o) erstreckt und daß eine Einrichtung (132) zum Verbinden der Kolbenstange (142) mit dem Spülkastenverschlußkörper (152) vorgesehen ist, wodurch nach Eintreten von Fluid in den Zylinder C13o) durch den Einlaß (136) der Kolben (14o) und die Kolbenstange (142) angehoben werden, wodurch der Spülkastenverschlußkörper (152) vom Spülkastenabfluß abgehoben wird.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung einen zweiten Zylinder (132) aufweist, der von der Kolbenstange (142) getragen wird, ein Kolben (148) in dem zweiten Zylinder (132) angeordnet ist, sich eine Kolbenstange (15o) von dem Kolben (148) aus erstreckt und an dem Verschlußkörper

(152) befestigt ist und ein Ventil (16o) im unteren Ende des zweiten Zylinders (132) um die Kolbenstange (15o) herum angeordnet ist, die sich davon ausgehend erstreckt, so daß Fluid hindurchströmen kann und dadurch den Verschlußkörper (152) zum Spülkastenabfluß rückkehren läßt.

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6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventilanordnung (14) eine Ventilhalteeinrxchtung (19), ein von der Halteeinrichtung (19) getragene Nadelventil (2o), ein Ventilsitzgehäuse (68) , einen Ventilschaft (64), der in dem Gehäuse (68) gleitend verschiebbar ist, einen Ventilsitz (22), der von dem Schaft (64) getragen wird und in axialer Beziehung mit dem Nadelventil (2o) steht, eine Einrichtung (32, 24, 26) zum Bewegen des Nadelventils (2o)vom Ventilsitz (22) weg und darauf zu und eine Ventileinlaßeinrichtung (126, 84) aufweist, die in dem Gehäuse (68) für die Verbindung des Ventilsitzes (22) mit der ansprechenden Ventileinrichtung (16) angeordnet ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bewegen des Nadelventils (2o) einen Steuerhebel (32), der an der Ventilhalteeinrxchtung (19) angelenkt ist und eine Nockenfläche (58) hat, ein Paar von Armen (24, 26), die an einem Ende an dem Nadelventil (2o) angelenkt sind, wobei einer der Arme (24) mit seinem anderen Ende an der Ventilhalteeinrxchtung (19) schwenkbar angeschlossen ist und der andere Arm (26) mit seinem anderen Ende an dem Steuerhebel (32) angelenkt ist, wodurch eine Drehung des Steuerhebels (32) dazu führt, daß das Nadelventil (2o) eine geradlinige Bewegung bezüglich des Ventilsitzes (22) ausführt, und eine Folgestange (5o) aufweist, die an der Nockenfläche (58) anliegt und dem Steuerhebel (32) eine Drehbewegung erteilt.

8. System nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch Einrichtungen (72, 74) zuj Bewegen des Ventilsitzes

(22) von dem Nadelventil (2o), nachdem das Nadelventil (2o) von dem Ventilsitz (22) bewegt worden ist.

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9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Schwimmerelement (19o), das von dem Steuerhebel (32) getragen wird, um darauf eine Drehbewegung auszuüben, die dazu führt, daß das Nadelventil (2o) sich zum Ventilsitz (22) bewegt, wenn das Schwimmerelement (19o) durch den steigenden Wasserspiegel in dem Spülkasten (4o) während des erneuten Füllens angehoben wird.

10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bewegen des Ventilsitzes (22) eine Membran (74) , die sich zwischen dem Ventilsitzgehäuse (68) und dem Ventilschaft (64) erstreckt, und eine Schraubenfeder (72) aufweist, die in dem Ventilsitzgehäuse (68) um den Ventilschaft (64) herum angeordnet ist.

11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerventilanordnung (14) mit einer Ventilhalteeinrichtung (19), einem Nadelventil (2o), das von der Halteeinrichtung (19) getragen wird, einem Ventilsitzgehäuse (68) , einem Ventilsitz (22), der gleitend verschiebbar in dem Gehäuse (68) axial fluchtend zu dem Nadelventil (2o) angeordnet ist, und mit einer Einrichtung (32, 24, 26) zum Bewegen des Nadelventils (2o) vom Ventilsitz (22) weg und darauf hin, durch eine Einrichtung (27) zum Betätigen der Einrichtung (32) zum Bewegen der Ventilnadel, durch eine Einrichtung (18) zum Abheben des Verschlußkörpers (152) vom Spülkastenabfluß und durch eine Einrichtung, die auf die Steuerventilanordnung (14) anspricht und einen Fluidstrom bei Betätigung der Steuerventilanordnung (14) zur Hubeinrichtung (18) richtet, wobei diese Einrichtung eine Kammer (98) mit einem

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Einlaß (82, 92) für die Aufnahme eines Druckfluids und ein Paar von Auslassen (1o8, 11o; 122) aufweist, wobei der erste Auslaß (1o8, 11o) mit der Steuerventilanordnung (14) und der andere Auslaß (122) mit der Hubeinrichtung (18) in Verbindung steht und zwischen dem Einlaß (82, 92) und dem ersten Auslaß (1o8, 11o) angeordnet ist, wobei ein auf Druck ansprechender Kolben (1o2) gleitend verschiebbar in dem Kanal für ein abwechselndes Abdichten und in Verbindung Setzen des zweiten Auslasses (122) mit dem Einlaß (82, 92) angeordnet ist.

12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Verwendung als Fluidpegelsteuersystem für den Einsatz bei Fluidspeichertanks, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (212), einen Ventilsitz (214), der gleitend verschiebbar in dem Gehäuse (212) angeordnet ist, ein Nadelventil (2o4), das axial fluchtend zu dem Ventilsitz (214) ausgerichtet ist, eine Ventileinlaßexnrichtung (25o), die in dem Gehäuse (212) für die Verbindung des Ventilsitzes (214) mit der Fluidzufuhr angeordnet ist, eine Schwimmereinrichtung (24o) zum Bewegen des Nadelventils (2o4) auf den Ventilsitz (214) zu und davon weg beim Anheben und Absenken des Fluidpegels in dem Tank und durch eine auf Druck ansprechende Einrichtung (22o, 228, 23o, 234, 236), um das Nadelventil (2o4) im Dichtungseingriff mit dem Ventilsitz (214) zu halten, um dadurch zu verhindern, daß Fluid durch den Ventilsitz (214) in den Tank strömt.

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13. System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Ventilhalteeinrichtung (2o2) und durch einen Steuerhebel (248) , der an der Ventilhalteeinrichtung C2o2) mit seinem einen Ende angelenkt ist, wobei das Nadelventil (2o4) an der Ventilhalteeinrichtung (2o2) und an dem Steuerhebel (248) derart verschwenkbar befestigt ist, daß eine Drehung des Hebels (248) dazu führt, daß das Nadelventil (2o4) einer geradlinigen Bewegung bezüglich des Ventilsitzes C214) unterliegt, wobei die Schwimmereinrichtung (24o) vom anderen Ende des Hebels (248) getragen wird, um die Drehung des Hebels (148) beim Heben und Absenken des Fluidpegels (242) in dem Tank herbeizuführen.

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