DE2852006C2 - Selbstschlußarmatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Selbstschlußarmatur entsprechend dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1. Bei einer bekannten Selbstschlußarmatur der gattungsgemäßen Art (DE-PS 5 51 976) ist mit mechanischen Mitteln dafür Sorge getragen, daß sich der Ventilkolben der Armatur in einer langsamen öffnungsbewegung selbst hält. Eine Möglichkeit, im Bedarfsfall die in Selbsthaltung erfolgende verzögerte Öffnungsbewegung des Ventilkolbens zu unterbrechen und somit die Armatur vorzeitig in eine schnelle Schließbewegung zu überführen, ist dort nicht vorgesehen.

ίο Es ist andererseits aus der DE-OS 24 16 286 eine gattungsgemäß abweichende Selbstschlußarmatur bekannt, bei der mittels eines gesonderten, vom Betätigungsknopf für die Öffnungsbewegung des Ventiles unabhängigen Betätigungsknopfes die Armatur auf einen vorzeitigen Rücklauf umschaltbar ist. Das dortige Bau- und Funktionsprinzip besteht dabei darin, daß nach Betätigen des Betätigungsventiles der Ventilkolben relativ schnell nach oben läuft, wahrend er relativ langsam, von einer einstellbaren Düse gesteuert, verzögert in die Schließstellung zurückläuft. Schaltet man somit in die vorzeitige Schließung, geschieht dies bei geringem Bedienungskomfort über den zweiten Betätigungsknopf. Nach der Schließbetätigung läuft dabei der Ventilkolben schnell in die Schließstellung. Ein Kurzschluß zwisehen dem Wassereinlauf und der Entlastungskammer ist bis auf die üblichen Widerstände in dem entsprechenden Verbindungskanal ungedrosselt.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Selbstschlußarmatur der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der der langsame Öffnungsvorgang bedienungsbequem während der Öffnungsbewegung unterbrochen und eine schnelle Schließbewegung herbeigeführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

Dadurch, daß der Strömungsquerschnitt im Strömungsdurchgang vom Einlaß zur Entlastungskammer relativ groß ist, kann bei entsprechender Schaltstellung ein schneller Rücklauf des Ventilkolbens erreicht werden. Die vorgesehene, dem Einschaltglied für die Öffnungsbewegung des Ventilkolbens zugeordnete Einrichtung gewährleistet dabei, daß die Umschaltung auf das vorzeitige Schließen des Betätigungsventiles durch die neuerliche Betätigung eben dieses einen Einschaltgliedes erfolgen kann, also hierzu nicht etwa ein weiteres gesondertes Betätigungselement erforderlich ist. Es genügt bei dieser Selbstschlußarmatur praktisch, das eine Einschaltglied kurz anzutippen, um die öffnung der Armatur in Gang zu setzen. Sie hält sich dann selbst in ihrer langsamen Öffnungsbewegung. Soll die voreingestellte Laufzeit vorzeitig unterbrochen werden, wird das eine Einschaltglied erneut kurz angetippt. Durch das Vorhandensein nur eines einzigen Einschaltgliedes baut eine derartige Selbstschlußarmatur auch kompakt und raumsparend, was insbesondere dann von erheblicher Bedeutung ist, wenn das Armaturengehäuse selbst als drehbares Teil nochmals in einem weiteren Gehäuse angeordnet ist, wie es beispielsweise bei Mischarmaturen die Regel ist. Dabei ist auch die Möglichkeit der vorzeitigen Ausschaltung der Armatur gerade wieder bei Mischarmaturen wichtig, weil hier erhebliche Ersparnisse an Warmwasser und damit Energie erzielt werden können.

Der Unteranspruch 2 kennzeichnet eine besondere bauliche Ausgestaltung einer derartigen Selbstschlußarmatur. Die in ihm aufgeführten Merkmale bewirken eine rein hydraulische Selbsthaltung und tragen zu einem besonders einfachen und kompakten Aufbau der Arma-

tür bei.

Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Selbstschlußarmatur wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisierte Teilschnitte durch eine Selbstschlußarmatur gemäß der Erfindung in zwei unterschiedlichen Stellungen,

F i g. 2 zwei weitere schematisierte Teilschnitte durch die Selbstschlußarmatur nach F i g. 1 in zwei weiteren verschiedenen Stellungen, F i g. 3 einen Schnitt gemäß IH-III der F i g. 2.

Das Gehäuse 1 der Selbstschlußarmatur hat einen Wassereinlaß 2 sowie einen Wasserauslaß 3. In dem Gehäuse 1 ist in dessen oberen Bereich ein Ventilkolben 4 geführt, der mittels einer Dichtung 5 mit dem gehäuseseitig vorgesehenen Ventilsitz 5a zwischen dem Wassereinlaß 2 und dem Wasserauslaß 3 zusammenwirkt. Der Ventilkolben 4 trägt ferner eine Manschettendichtung 6, die eine Abdichtung der oberhalb des \ entilkolbens 4 befindlichen Entlastungskammer 7 darsteift.

Mittig in dem Ventilkolben 4 ist, axial beweglich zu ihm, ein Steuerstößel 8 gelagert, der oberseitig im Sinne der Bildung des Betätigungsventils der Selbstschlußarmatur mittels einer Schulter 11 mit einem vom Ventilkolben 4 getragenen O-Ring 10 zusammenwirkt, dergestalt, daß er, wenn er in der Schließstellung der Armatur durch eine Druckfeder 9 in seine untere Stellung gedrückt ist, den Entlastungsraum 7 gegenüber dem Wasserauslaß 3 abdichtet. In dieser Schließstellung drückt der Steuerstößel 8 mit seinem oberseitigen Flansch auch einen Ventilstößel 12 gegen die Kraft einer diesen beaufschlagenden Druckfeder 13 in eine Offenstellung, so daß, wie aus dem linken Teil der Fig. 1 ersichtlich, in dieser Schließstellung der Armatur die Entlastungskammer 7 zum Wassereinlaß 2 hin offen ist.

Der Steuerstößel 8 trägt an seinem unteren Ende eine Drosselmanschette 14, die mil dem Außenrand der Lippe in der den Durchmesser d aufweisenden Innenbohrung einer Steuerhülse 15 auf- und abbeweglich angeordnet ist.

Die Steuerhülse 15 weist am Ende ihres oberen zylindrischen Abschnittes einen Bund 17 auf, von dem ab sie sich nach unten in Form von vier kreuzförmig angeordneten Stegen 17a verlängert, die in entsprechenden gehäuseseitig vorgesehenen Aussparungen geführt sind (siehe F i g. 3) und die zwischen sich fensterartige Durchbrechungen definieren, durch die bei entsprechender Betriebssiellung der Armatur das Wasser zum Wasserauslaß 3 strömen kann. Am unteren Ende der Steuerhülse 15 vereinigen sich die Stege 17a zu einer Bodenplatte, von der ausgehend ein Druckknopf 17b aus dem Gehäuse 1 herausgeführt ist. Der Druckknopf 176 wird dabei von einer am anderen Ende an Gehäuse abgestützten Druckfeder 16 beaufschlagt, die normalerweise den Bund 17 der Steuerhülse 15 gegen eine gehäuseseitig vorgesehene Sitzkontur 22 angedrückt hält.

Die Stege 17a sind innenseitig mit Vorsprüngen 18 versehen, mit denen das untere Ende des Steuerstößels 8 beaufschlagbar ist. Die Drosselmanschette 14 gleitet über einen ersten Wegbereich ausgehend von der Hubbewegung des Steuerstößels 8 einerseits längs der Stege 17a, andererseits, bis zum Erreichen der gehäuseseitigen Sitzkontur 22, am Gehäuse.

Der Steuerstößel 8 trägt in einem Bereich unterhalb des Ventilkolbens 4, aber oberhalb der Steuerhülse 15 einen axial flexiblen Dichtungsteller 19, der einen Außendurchmesser D definiert. Ferner weist der Steuerstößel 8 im Bereich einer von der Schulter 11 aus nach innen verlaufenden Einschnürung 21 eine kleine Nut 20 auf.

Die Funktionsweise der Selbstschlußarmatur wird nachfolgend im Zusammenhang beschrieben. Ausgegangen wird dabei von der linken Teilschnittdarstellung der Fig. 1, die die Selbstschlußarmatur in geschlossenem Zustand zeigt. Dabei liegt die Dichtung 5 des Ventilkolbens 4 auf dem gehäuseseitigen Ventilsitz 5a dichtend auf, so daß der Wassereinlaß gegenüber dem Wasserauslaß abgedichtet ist Der statische Druck des Durchflußmediums sorgt dabei für die entsprechende Dichtkraft. Der Ventilstößel 12 steht in seiner Offenstellung, so daß der Wassereinlaß 2 und die Entlastungskammer 7 miteinander verbunden sind. In dieser Stellung drückt auch die Druckfeder 9 den Steuerstößel 8 in seine untere Stellung, in der das aus dem O-Ring 10 und der Schulter 11 gebildete Betätigungsventil geschlossen ist Die Drosselmanschette 14 des Steuerstößels 8 befindet sich dabei in einer Lage deutlich unterhalb der Sitzkontur 22 des Gehäuses, auf der auch der Bund 17 der Steuerhülse 15 aufsitzt.

Wird nun der Druckknopf 17i> gegen die Kraft der Feder 16 betätigt, wird hierdurch die Steuerhülse 15 nach oben gedruckt und drückt dabei ihrerseits über die Vorsprürige 18 auch den Steuerstößel 8 nach oben, so daß der i.xial flexible Dichtungsteller 19 abdichtend gegen die Unterseite des Ventilkolbens 4 gedruckt wird. Die Schulter 11 des Steuerstößels 8 verschiebt sich dabei relativ zum O-Ring 10, so daß die kleine, düsenartig wirkende Nut 20 Wasser aus der Entlastungskammer 7 entweichen läßt. Da diese Nut sehr klein ist und im Hinblick auf die nachfolgend beschriebene langsame Öffnungsbewegung der Armatur unter hydraulischer Selbsthaltung auch sein muß, andererseits diese Druckentlastung hierdurch aber für die Einleitung der Aufwärtsbewegung des Ventilkolbens 4 zu langsam ist, kann im Hinblick auf die Axialflexibilität des Dichtungstellers 19 der Steuerstößel 8 noch weiter hochgedrückt werden, und zwar derart, daß die Einschnürung 21 dem Wasser aus der Entlastungskammer 7 einen größeren Durchflußquerschnitt freigibt, wie aus dem rechten Teilschnkt der F i g. 1 ersichtlich.

Das in dieser Stellung des Steuerstößels aus der Entlastungskammer 7 entweichen de Wasser kann im Hinblick auf die nunmehr durch die Druckfeder 13 bewirkte Schließlage des Ventilstößels 12 (rechte Teiischnittdarsteilung der Fig. 1) nicht ergänzt werden, so daß der sich auf der Unterseite des Ventilkolbens 4 auswirkende Druck aus dem Wassereinlaß 2 den Ventilkolben 4 vom Ventilsitz abhebt, wobei der Kolbendurchmesser in seinem oberen Bereich größer ist als der entsprechende Durchmesser im Bereich des Ventilsitzes.

In dieser Anfangsphase der Abhebebewegung des Ventilkolbens 4 — der rechte Teilschnitt der Fig. 1 zeigt die Selbstschlußarmatur unmittelbar vor dem Abheben des Ventilkolbens 4 — liegt aber die Drosselmanschette 14 noch unterhalb der Sitzkontur 22, dergestalt, daß das Wasser aus dem Wassereinlaß 2 nicht ungedrosselt und ungehindert in den Wasserauslaß 3 gelangen kann, obwohl in dieser Phase der Bund 17 der Steuerhülse 15 von der Sitzkontur 22 nach oben abgehoben ist. In dieser Phase kann vielmehr das Wasser nur unter entsp. echender Verformung der Außenkante der Drosselmanschette 14 an dieser entlang gelangen. Es baut sich somit ein Druckgefälle zwischen dem Wassereinlaß 2 und dem Wasserauslaß 3 auf, das nach oben auf den Dichtungüteller 19 und nach unten auf die Drosselmanschette 14 übertragen wird. Die unterschiedlichen

Durchmesser D (Außendurchmesser des Dichtungstellers 19) und d (Innendurchmesser der Steuerhülse 15) haben im Zusammenwirken mit der Druckdifferenz zwischen der Oberseite der Tellerdichtung 19 und deren Unterseite zur Folge, daß der Steuerstößel 8 über seinen Dichtungsteller 19 gegen die Kraft der Druckfeder 9 nach oben gedrückt wird!.

Die Drosselwirkung der Drosselmanschette 14 ist nun so groß gewählt, daß der Steuerstößel 8 zwar gegen die Druckfeder 9 angehoben, jedoch nicht in seiner vollständig angehobenen Stellung bleibt, wie im rechten Teilschnitt der Fig. 1 dargestellt, sondern sich in eine teilweise angehobene Stellung bewegt, wie im linken Teilschnitt der F i g. 2 dargestellt, so daß nach der geschilderten Anfangsphase der öffnung die Entlastungskammer 7 nicht etwa im bisherigen Maße nach unten freigegeben bleibt, sondern vielmehr die Entlastungskarnrner 7 nur noch über die kleine düsenartig wirkende Nut 20 geleert werden kann. Dieses führt zu einer verzögerten, aufwärts gerichteten Öffnungsbewegung des Ventilkolbens 4. Da zwischenzeitlich nach Loslassen des Druckknopfes 7b dieser von der Druckfeder 16 wieder zurückgedrückt worden ist und dadurch der Bund 17 der Steuerhülse 15 wieder auf der gehäuseseitigen Sitzkonturkante 22 aufsitzt, wie im linken Teilschnitt der F i g. 2 dargestellt, kainn auch weiterhin das Wasser nur längs der Drosselmanschette 14 zum Wasserauslaß 3 gelangen, so daß das genannte, den Dichtungsteller 19 nach oben drückende Druckgefälle bzw. die Druckdifferenz, die die Drossel manschette 14 bildet, bei der nun erfolgenden langsamen weiteren Aufwärtsbewegung des Kolbens erhalten bleibt, wie sich auch aus der Anschauung des linken Teilschnitts der Fig.2 ergibt. Es ergibt sich somit eine hydraulische Selbsthaltung des Dichtungstellers 19. Die langsame Öffnungsbewegung des Ventilkolbens 4 stellt das eigentliche Zeitglied der Armatur dar.

Je kleiner die düsenartige Nut 20 gewählt wird und je größer der zur Verfugung stehende Öffnungshub des Kolbens ist, umso größer ist die vorgegebene Laufzeit der Armatur.

Der Öffnungshub des Ventilkolbens 4 ist durch einen einstellbaren Anschlag 23 am oberen Ende der Entlastungskammer 7 begrenzbar. Läuft im Normalbetrieb der Selbstschlußarmatur der Flansch des Steuerstößels 8 gegen den Anschlag 23, wird der Steuerstößel 8 relativ zum Ventilkolben 4 nach unten gedrückt, wodurch sich der Dichtungsteller 19 von der unteren Fläche des Ventilkolbens 4 abhebt. Damit ist aber die selbsthaltende Druckdifferenz zwischen den beiden Flächen des Dichtungstellers 19 aufgehoben. Der Steuerstößel 8 schaltet somit vollends in seine untere Lage zurück. Hierdurch wird auch der Ventilstößel 12 gegen die Kraft der Druckfeder 13 in seine Offenstellung gedrückt, so daß eine Verbindung relativ großen Durchflußquerschnitts zwischen dem Wassereinlaß 2 und der Entlastungskammer 7 geöffnet ist, die sich üchnell füllt, so daß die Armatur sich in einer relativ schnellen Schließbewegung entsprechend einer relativ schnellen Abwärtsbewegung des Ventilkolbens 4 schließt. An sich bekannte und nicht dargestellte Vorrichtungen tragen dabei dafür Sorge, daß die Schließbewegung kurz vor ihrem Abschluß ausreichend gedämpft wird, um hydraulische Rückschläge in der zuführenden Leitung zu verhindern.

Der zuletzt geschilderte Betriebszustand der Armatur ist im rechten Teilschnitt der Fig. 2 im oberen Bereich dargestellt.

Es besteht nun aber auch die Möglichkeit, die vorgegebene Laufzeit der Armatur zu unterbrechen und während der eingangs geschilderten langsamen Öffnungsbewegung des Ventilkolbens 4 diesen auf eine schnelle vorzeitige Rücklaufbewegung im Sinne der Schließung der Armatur umzuschalten. Hierzu genügt es, während der langsamen Öffnungsbewegung des Ventilkolbens 4, entsprechend der linken Teilschnittdarstellung der F i g. 2, den Druckknopf 17ö, mit dem zugleich auch der Lauf der Selbstschlußarmatur in Gang gesetzt wurde, erneut zu betätigen. Geschieht dies nämlich, wird, nachdem die Drosselmanschette 14 nun ja die gehäuseseitige Sitzkontur 22 nach oben überlaufen hat, in Überbrükkung der Drosselmanschette 14 eine By-Pass-Strömung hergestellt, die über den Ringkanal zwischen dem Armaturengehäuse 1 und dem Außenmantel der Steuerhüls·;; 55 durch die nunmehr offenliegenden Fenster zwischen den Stegen 17a erfolgt, soweit sich diese Fenster jetzt zwischen dem Bund 17 bei über den Druckknopf 176 eingedrückter Steuerhülse 15 einerseits und der Sitzkontur 22 andererseits erstrecken. Dieses ist aus der rechten Teilschnittdarstellung der F i g. 2 in deren unterem Teil ersichtlich. Die Ausschaltung der Wirkung der Drosselmanschette 14 führt auch zu einem Zusammenbruch der die Selbsthaltung bewirkenden Druckdifferenz auf den beiden Flächen des Dichtungstellers 19, so daß jetzt der Steuerstößel 8 vorzeitig nach unten durchschaltet und in der vorstehend beschriebenen Weise der Ventilkolben 4 in einer schnellen Schließbewegung zurückläuft.

Es ist dabei darauf zu verweisen, daß diese vorzeitige Unterbrechung der vorgegebenen Laufzeit der Selbstschlußarmatur erst dann möglich ist, wenn die Drosselmanschette 14 beim Öffnungshub des Ventükolbens 4 nach oben über die Sitzkontur 22 hinausgelaufen ist, da sich sonst eine wirkungsvolle By-Pass-Strömung nicht einstellen kann. Dieser Zustand ist einige Augenblicke nach der Erstbetätigung der Selbstschlußarmatur erreicht. Dies gewährleistet auch, daß die Armatur nicht bei jeder Erstbetätigung etwa sofort von sich aus wieder auf die Aus-Bewegung umschaltet.

Das in den Figuren dargestellte Gehäuse 1 der Selbstschlußarmatur könnte selbst drehbar sein und innerhalb eines weiteren Gehäuses angeordnet sein, wie es für Mischarmaturen bei sanitären Anlagen der Fall ist Das Gehäuse 1 der vorstehend beschriebenen Selbstschlußarmatur könnte dann als drehbare Patrone ausgeführt sein, das als Temperatur-Stellglied in das Innere der Mischarmatur integriert wäre.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Selbstschlußarmatur mit einem in einem Gehäuse geführten Ventilkolben, der mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz zwischen dem Ein- und Auslaß des Gehäuses zusammenwirkt und mit diesem eine Entlastungskammer begrenzt, die mit dem Ein- und Auslaß über Strömungsdurchgänge verbunden ist, mit einem Betätigungsventil in dem die Entlastungskammer mit dem Auslaß verbindenden, einen gedrosselten Strömungsquerschnitt aufweisenden Strömungsdurchgang, sowie mit einem Ventil in dem die Entlastungskammer mit dem Zulauf verbindenden Strömungsdurchgang, das sich schließt bzw. öffnet, wenn das Betätigungsventil durch ein Einschaltglied zum langsamen öffnen des Ventilkolbens geöffnet wird bzw. sich zum Schließen des Ventilkolbens schließt und mit einer Einrichtung, die das Betätigungsventil in seiner Offenstellung halten kann, bis der Ventilkolben die volle Offenstellung erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt im Strömungsdurchgang vom Einlaß (2) zur Entlastungskammer (7) relativ groß ist, und daß eine Einrichtung (8 bis 11,14,15,17,17a, 19, 20) vorhanden ist, die bei erneuter Betätigung des Einschaltgliedes (i7b) während der Öffnungsbewegung des Ventilkolbens ein vorzeitiges Schließen des Betätigungsventils bewirkt.

2. Selbstschlußarmatur nach Anspruch 1, mit einem axial beweglich in dem Ventilkolben gelagerten Steuerstößel für das Betätigungsventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstößel (8) an seinem unteren Ende eine Drosselmanschette (14) trägt, mittels einer Druckfeder (9) an der Unterseite des Ventilkolbens (4) abgestützt ist, unterseitig des Ventilkolbens (4) einen gegen den Ventilkolben (4) drückbaren Dichtungsteller (19) und oberseitig des Ventilkolbens (4) einen Flansch aufweist, über den das Ventil (12,13) in dem die Entlastungskammer (7) mit einem Zulauf verbindenden Strömungsdurchgang betätigbar ist und daß eine Feder (16) einen Bund (17) einer Steuerhülse (15) gegen eine gehäuseseitige Sitzkonturkante (22) drückt, daß der Durchmesser des Dichtungstellers (19) größer ist als der Innendurchmesser der Steuerhülse (15), daß die Steuerhülse (15) von dem Bund (17) ab nach unten in Form von Stegen (17a,/ bis zu einer Bodenplatte verlängert ist, von der ausgehend das Einschaltglied (17tyaus dem Gehäuse herausgeführt ist, daß die Stege (17a^ innere Vorsprünge (18) aufweisen, mit denen die Unterkante des Steuerstößels (8) beaufschlagbar ist und daß die Drosselmanschette (14) mit ihrem Außenrand im oberen Teil ihrer Wegbahn oberhalb der gehäuseseitigen Sitzkonturkante (22) in der Innenbohrung der Steuerhülse (15) und im unteren Teil ihrer Wegbahn unterhalb der gehäuseseitigen Sitzkonturkante (22) an den Stegen (17a^ sowie am Gehäuse der Selbstschlußarmatur derart anliegt, daß nach der ersten Betätigung des Einschaltgliedes (17ty der Durchlaß vom Einlaß (2) zum Auslaß (3) über die Drosselmanschette (14) gedrosselt erfolgt.