DE3004970C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil der im Oberbegriff in Anspruch 1 erläuterten Art.

Ein derartiges Ventil ist aus der DE-PS 22 64 961 bekannt. Bei neuen Wasserleitungsinstallationen mit diesem oder mit anderen bekannten Ventilen befinden sich sehr häufig im Rohrsystem Späne, die beim Schneiden von Rohrgewinden an­ fallen oder Lötmaterialtropfen, die vor der Inbetriebnahme des Wasserleitungssystems aus den Rohren nicht entfernt wurden. Normalerweise wird der Klempner nach Fertigstellung der Installation sämtliche Wasserhähne im Wassersystem betätigen, um ihre richtige Funktion zu untersuchen. Dabei werden jedoch die im Rohrsystem vorhandenen Gewinde­ schneidspäne, Lötmaterialtropfen oder andere Fremdkörper wie beispielsweise Steine, Nägel, Holzspäne und dergleichen, zu den Wasserhähnen gespült. Beim Betätigen der Wasserhähne, was für die Funktionsprüfung gewöhnlich durch ein rasches Öffnen und Schließen geschieht, können diese Fremdkörper in der Einlaßöffnung des beweglichen Ventilelementes einge­ fangen werden. Wenn das Ventil nachfolgend rasch geöffnet und geschlossen wird, können die Dichtungselemente des Ventils soweit durchschnitten werden, daß der Wasserhahn tropft, sobald der Hauseigentümer das Wassersystem in Gebrauch nimmt. Da gewöhnlich Klempner keine Zeit haben, um ein Wassersystem vor Betätigen der Wasserhähne vollständig zu durchspülen, tritt nicht selten der Fall auf, daß die Ventile und Wasserhähne nach der Installation durch­ schnittene Dichtungen aufweisen, so daß die Ventile lecken und der Klempner erneut gerufen werden muß, um die Dichtungen und/oder den gesamten Wasserhahn auszutauschen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Ventil derart auszugestalten, daß es selbstreinigend wirkt, d. h. daß das Eindringen von Fremdkörpern oder ihr bis zum Durchschneiden der Dichtungen führendes Festsetzen verhindert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Durch das Scherelement und die Relativbewegung zwischen Einlaßöffnung und Scherelement beim Betätigen des beweglichen Ventilelementes wird erreicht, daß eingedrungene Fremdkörper zerquetscht oder zerschnitten werden, bevor sie zu Schäden an den Dichtungen führen können.

Vorteilhafte Weiterbildungen, insbesondere zur Anpassung der erfindungsgemäßen Ausgestaltung an verschiedene Ventiltypen, sind den Unteransprüchen 2 bis 12 zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäß aufgebautes Mischventil,

Fig. 2 den Schnitt durch 2-2 aus Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Scher­ element,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Scherelementes,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Teils des Ventilelementes,

Fig. 6 den Schnitt 6-6 aus Fig. 5,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Ventils,

Fig. 8 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Ventils,

Fig. 9 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Ventils,

Fig. 10 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Ventils, und

Fig. 11 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Ventils.

Das in Fig. 1 bis 6 gezeigte Mischventil hat gewisse Ähnlichkeit mit dem Ventil nach der US-Patentschrift 38 40 048 und ebenfalls mit der Ventilkonstruktion, die in der US-Patentanmeldung Ser. No. 9 25 538 beschrieben wird.

Ein zylindrisches Ventilgehäuse trägt das allgemeine Bezugs­ zeichen 10 und kann ein geschlossenes unteres Ende 12 sowie Heiß- und Kaltwassereinlaßöffnungen 14 und 16 aufweisen. Die Auslaßöffnung für das Gehäuse ist bei 17 gezeigt. In dem Gehäuse 10 befindet sich eine Ventilkonstruktion, die in Gestalt einer Patrone ausgebildet sein kann, wie dies in einer Vielzahl von älteren Patentschriften gezeigt ist. Die Ventil­ konstruktion umfaßt eine Hülse 18 und einen beweglichen Stössel oder ein Ventilelement 20.

Die Hülse mit zylindrischer Gestalt besitzt einen inneren Hülsen­ abschnitt 22 mit einem offenen unteren Ende und einen äußeren Hülsenabschnitt 24 mit einer Vielzahl von Auslaßöffnungen 26.

Der innere und der äußere Hülsenabschnitt können aus einem geeigneten Kunststoffmaterial bestehen und werden durch eine Schnappverbindung zusammengehalten. Die Schnappverbindung umfaßt nach innen abstehende Vorsprünge 28 am äußeren Hülsenelement 24 und verriegelnde nach außen abstehende Vorsprünge 30 am inneren Hülsenelement 22. Die Vorsprünge 31 haben eine Aussparung 32, in die ein nach außen abstehender Federkeil 34 an dem Eingriffsbereich des äußeren Hülsen­ elementes 24 eingreift. Die beiden Hülsenabschnitt können daher ineinander geschoben werden, wobei die Aussparungen 32 und Federkeile 34 eine feste Verriegelung vorsehen. Obgleich die Hülse aus Abschnitten besteht, wird sie nachfolgend als einstückige Konstruktion aus Gründen einer einfacheren Be­ schreibung angesehen.

Die Hülse kann gegenüberliegend beabstandete Einlaßöffnungen 36 aufweisen, die zu den Gehäuseöffnungen 14 und 16 ausgerichtet sind, und an jeder Einlaßöffnung kann eine Gummidichtungsan­ ordnung 38 vorgesehen sein. Die Dichtung ist an der Hülse befestigt und besitzt einen nach innen durch die Öffnung gerichteten Dichtungsbereich 40, der an dem beweglichen Ventilelement in dichtender Berührung anliegt.

Die Hülse wird durch einen inneren Dichtring 42 komplettiert, der in einer Nut 44 gehalten ist und in dichtender Berührung mit der Hülse und dem Gehäuse steht. Ebenfalls wird von einer Nut 48 in der Hülse ein äußerer Dichtring 46 gehalten, der wieder in dichtender Berührung mit Gehäuse und Hülse steht.

Der Ventilstößel oder das bewegliche Ventilelement ist sowohl hin- und herbeweglich als auch relativ zur Hülse drehbeweglich, um sowohl Volumen als auch Temperatur des durch das Ventil strömenden Wassers zu steuern. Ventilelement und Hülse sind, wie bei 50 angedeutet, in der Art und Weise miteinander ver­ keilt, um eine genaue Ausrichtung der Ein- und Auslaßöffnungen zu erhalten. Das Ventilelement umfaßt einen in einer Nut 54 angeordneten Dichtring 52, der in dichtender Berührung mit sowohl der Hülse als auch dem Ventilelement steht und einen Leckaustritt des Wassers aus dem Ventil verhindert. Am inneren Ende des Ventilelementes befindet sich ein Kolben, der aus Edelstahl bestehen kann und bei 56 gezeigt ist. Der Kolben 56 hat einen nach innen weisenden Bereich 58, der mit einem Absatz 60 und einem Halteelement 62 am Ventil­ element zusammen mit einem Dichtring 64 dergestalt zusammen­ wirkt, daß der Kolbenbereich am Hauptteil des Ventilelementes sicher gehalten ist. Der Kolben 56 weist, wie deutlich in Fig. 5 und 6 zu sehen ist, beabstandete Einlaßöffnungen 66 auf, die in einer ausgerichteten Lage zu den Einlaß­ öffnungen 36 an der Hülse bewegt werden können, um das Volumen und die Temperatur des in das Ventilelement strömenden Wassers zu steuern.

Wie insbesondere in Fig. 1 gezeigt, ist ein zylindrisches Scherelement 68 z. B. aus Edelstahl direkt nahe bei und in­ seitig des Kolbens 56 angeordnet, so daß die Bewegung des Ventilelementes eine Bewegung des Kolbens zwischen dem Scherelement und der inneren Oberfläche der Hülse hervorruft. Das Scherelement 68 hat Einlaßöffnungen 70, die zu den hülsenseitigen Einlaßöffnungen ausgerichtet liegen, sowie einen nach innen weisenden Absatz 72, der der Befestigung des Scherelementes an der Hülse dient. Der Absatz 72 hat Einkerbungen 74, so daß, wenn der Absatz auf einem Absatz 76 am inneren Hülsenelement 20 aufsitzt, keine Beeinträchti­ gung zu den vorbeschriebenen Vorsprüngen vorliegt, die die Aufgabe haben, die beiden Hülsenabschnitte zusammenzuhalten.

Beim Betrieb wird das Ventilelement sowohl gedreht als auch hin- und herbewegt, um das Volumen und die Temperatur des durch das Ventil strömenden Wassers zu regeln. Die Bewegung des Ventilelementes ruft eine Bewegung des Kolbens zwi­ schen Scherelement 68 und innerer Oberfläche der Hülse, mit denen der Kolben in inniger Berührung steht, hervor. Irgend­ welche Fremdpartikel oder Fremdkörper, die von den kolben­ seitigen Einlaßöffnungen 36 festgehalten werden oder sich darin abgesetzt haben, werden entweder beseitigt oder auf­ gebrochen, da der Edelstahlkolben die Bewegung in der vor­ beschriebenen Weise vornimmt. Die Scherwirkung durch die beiden Edelstahlflächen, die aufeinander gleiten, bewirkt, daß die in den Kolbeneinlaßöffnungen befindlichen Partikel zerkleinert, zerstört, aufgebrochen oder durch die Hülse und die Gehäuseeinlaßöffnungen ausgetrieben werden. Die Wirkung der beiden aufeinander gleitenden Edelstahlelemente ist daher eine wirksame Beseitigung der vorbeschriebenen Fremdkörper oder Partikel.

Die übrigen Figuren der Zeichnung betreffen die Anpassung des vorbeschriebenen Scherprinzips auf unterschiedliche Arten von Ventilkonstruktionen. Es versteht sich, daß sämtliche Ventilkonstruktionen nach den Fig. 7 bis 11 nur schematisch wiedergegeben sind, um die Anwendung des Scher­ prinzips auf unterschiedliche Ventilarten erläutern zu können.

Nach Fig. 7 kann ein Gehäuse 80 eine Einlaßöffnung 82 und eine Auslaßöffnung 84 aufweisen. In dem Gehäuse befindet sich eine Ausnehmung 86, und ein Dichtungselement 88 ist in dem Gehäuse an einer Stelle nahe der Ausnehmung und in Verbindung mit der Einlaßöffnung 82 befestigt. Ein beweg­ liches Ventilelement mit zylindrischer Gestalt trägt das Bezugszeichen 90 und ist in der Ausnehmung angeordnet. Das Ventilelement hat einen nach außen sich erstreckenden Stößel 92, mit dem das Ventilelement zur Steuerung der Fluidströmung durch das Gehäuse bewegt wird. Das Ventilelement 90 hat eine Einlaßöffnung 94 und eine Auslaßöffnung 96, die in der dargestellten Position einen Durchfluß des Fluides direkt durch das Gehäuse bewirken. Ein zylindrisches Scherelement 98 ist in dem Ventilelement angeordnet und steht in enger Berührung mit dessen innerer Oberfläche. So­ wohl das Ventilelement als auch das Scherelement können aus einem Metall gefertigt sein, wobei sich Edelstahl als besonders geeignet erwiesen hat. In dem Scherelement ist eine Einkerbung 100 vorgesehen, die mit einem in der Aus­ nehmung ausgebildeten Vorsprung 102 dergestalt zusammen­ wirkt, daß das Scherelement während der Bewegung des Ventilelementes an einer Verdrehung gehindert wird. Das Scherelement hat Öffnungen 104, die zu den Ein- und Auslaß­ öffnungen des Gehäuses ausgerichtet liegen und in eine ausgerichtete Stellung zu den Ein- und Auslaßöffnungen des beweglichen Ventilelementes kommen, wenn dieses die Durch­ laßstellung einnimmt. Das Scherelement arbeitet in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 6, d. h. es vermag wirksam in der Einlaßöffnung des beweglichen Ventilelementes befindliche Partikel zu be­ seitigen.

Fig. 8 zeigt ein sog. Flachmischventil. Ein Gehäuse 106 weist eine Auslaßpassage 107 und Einlaßpassagen 108 und 110 auf, die an Öffnungen enden, welche jeweils ein darin angeordnetes Dichtungselement 112 und 114 enthalten. Die Dichtungselemente stehen in Berührung mit einem grund­ sätzlich flachen beweglichen Ventilelement 116, dessen Stellung durch einen Stößel 118 gesteuert wird, der sich durch ein äußeres Gehäuses 120 nach außen erstreckt. Die Dreh- und Pendelbewegung des Stößels 118 bewirkt eine Be­ wegung des Ventilelementes 116, um das Volumen und die Temperatur des aus den Passagen 108 und 110 stammenden Wassers verändern zu können.

Ein Scherelement, das wiederum wenigstens an den Stellen, die in Berührung mit dem beweglichen Element 116 stehen, eine flache Gestalt hat, ist bei 122 angedeutet und hat ein Paar Öffnungen 124 und 126, die zu den Gehäuseeinlaßöffnungen ausgerichtet liegen und ferner in eine ausgerichtete Stellung zu den Einlaßöffnungen 127 im beweglichen Ventilelement stehen. Das Scherelement 122 weist eine nach oben sich er­ streckende Wand 130 auf, die gekerbt ist, um den nach oben sich erstreckenden Steg 117 des Ventilelementes aufnehmen zu können. Das Scherelement ist wiederum an einer Bewegung durch die zusammenwirkenden Flächen am Gehäuse 106 und am Deckel 120 gehindert. Die Anordnung nach Fig. 8 schafft wiederum eine selbstreinigende Wirkung, indem sie in den Einlaßöffnungen des Ventilelementes befindliche Fremdkörper beseitigt oder entfernt, so daß diese Materialien nicht in die Dichtungs­ elemente 112 und 114 einschneiden oder diese in anderer Weise ruinieren können.

Bei der Anordnung nach Fig. 9 hat ein Gehäuse 132 Einlaßpassagen 134 und 136 und eine Auslaßpassage 138. Dichtungselemente 140 und 142 sind an vergrößerten Bereichen der Einlaßpassagen angeordnet und stehen in Berührung mit einer Fläche von einem im wesentlichen kugelförmigen Ventilelement 144 mit Einlaß­ öffnungen 145. Die Bewegung des Ventilelementes 144 wird durch einen Stößel 146 gesteuert, der sich aus einem oberen Gehäuse oder einem Deckel 148 nach außen erstreckt. Das Ventilelement 144 bewegt sich in einer kugelförmigen Ausnehmung im Gehäuse, und ein Scherelement 150, ebenfalls mit kugelförmiger Gestalt, weist Öffnungen 151 auf, die an der den Dichtungselementen und dem Gehäuse abgewandten Seite des Ventilelementes 144 ange­ ordnet sind. Das Scherelement und das Ventilelement bestehen vorzugsweise aus Metall, wobei sich Edelstahl als besonders geeignetes Material erwiesen hat. Das Scherelement hat nach außen abstehende Vorsprünge 152, die sich durch Einkerbungen im Ventilelement erstrecken und die Aufgabe haben, das Scher­ element an einer gleichzeitigen Bewegung mit dem Ventilelement während dessen Steuerung der Wasserströmung durch das Ventil zu hindern. Wie bekannt, kann der Stößel 146 in zwei Rich­ tungen zur Steuerung der Wasserströmung hin- und hergeschwenkt werden.

Bei der Konstruktion nach Fig. 10 hat ein Gehäuse 160 eine Einlaßpassage 162, die in einer Erweiterung 164 endet, welche einen Dichtring oder ein Dichtungselement 166 aufnimmt. Das Dichtungselement 166 wird durch eine Feder 168 in dichtender Eingriffnahme mit einem drehbeweglichen Ventilelement 170 gedrückt. Das Ventilelement 170 trägt einen nach außen sich erstreckenden Stößel 172, der die Bewegung steuert. Der Stößel ragt dabei durch eine Bohrung 174 in einem Gehäuse­ element 176. Eine Öffnung 178 im Ventilelement ist so angeordnet, daß sie in eine ausgerichtete Stellung zu dem Ende der Passage 162 bewegt werden kann. Ein Scherelement 180 mit einem flachen Abschnitt 182 ist an dem Ventilelement 170 ange­ ordnet und weist einen nach oben sich erstreckenden zylindri­ schen Abschnitt 184 auf, der nahe einem ähnlichen zylindrischen Abschnitt des Ventilelementes angeordnet ist. Ein integral am Scherelement angeformter Vorsprung 186 kann sich in eine Öffnung 188 im Gehäuse und durch einen bogenförmigen Schlitz 190 im Ventilelement erstrecken.

Die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 10 ist die gleiche wie vorbeschrieben. Die eingreifende oder innige Berührung der Metallflächen des Ventilelementes, das sich zwischen dem Scherelement und dem Gehäuse bewegt, beseitigt die Partikel, die durch die Einlaßöffnung 178 des Ventilelementes festgehalten werden. Die Drehung des Ventilelementes bewirkt eine Steuerung der Wasserströmung von der Passage 162 durch die Öffnung 178 im Ventilelement und durch eine ausgerichtete Öffnung 172 im Scherelement, die in Verbindung mit einer Aus­ laßpassage 194 im Gehäuse steht.

Das Ventil nach Fig. 11 umfaßt ein Gehäuse 200 und eine Einlaßpassage 202. Ein vergrößerter Abschnitt 204 der Passage 202 hält ein Dichtungselement 204, das in Berührung mit einer Seite von einem beweglichen zylinderförmigen Ventilelement 208 steht. Die Bewegung des Ventilelementes wird durch einen sich aus dem Gehäuse nach außen erstreckenden Stößel 210 gesteuert. An der gegenüberliegenden Seite des Ventilelementes befindet sich eine Ausnehmung 212, die eine Auslaßöffnung haben kann. Zweck der gezeigten Ventilkonstruktion ist es, die Fluidströmung von der Passage 202 in die Ausnehmung oder Kammer zu steuern. Ein zylindrisches Scherelement 214 mit einer Öffnung 216, die zu der Passage 202 ausgerichtet liegt, ist nahe und in Berührung mit einem Abschnitt 218 des Ventilelementes 208 angeordnet. An dem Gehäuse ist ein nach oben abstehender Vor­ sprung 220 ausgebildet, der die Aufgabe hat, eine Bewegung des Scherelementes zu verhindern und diese mit dem Gehäuse zu verbinden.

Während der durch den Stößel 210 bewirkten Verdrehung des Ventilelementes steht dieses in enger Berührung mit den an­ liegenden zylindrischen Flächen des Scherelementes und des Gehäuses, um Fremdkörper zu beseitigen, die in der Öffnung 209 des Ventilelementes festgehalten werden.

Claims (12)

1. Ventil mit einem feststehenden Ventilelement mit einer Einlaßeinrichtung, einem beweglichen Ventilelement, das nahe dem feststehenden Ventilelement angeordnet ist und eine Einlaßöffnung aufweist, die in eine ausgerichtete Lage zur Einlaßeinrichtung bewegbar ist, und mit einer Abdichtungseinrichtung, die vom feststehenden Ventil­ element gehalten ist und in dichtender Berührung mit dem beweglichen Ventilelement steht, gekenn­ zeichnet durch ein Scherelement (68, 98, 122, 150, 180, 214), das an der der Abdichtungseinrichtung (38, 88, 112, 114, 140, 142, 166, 206) abgewandten Seite des beweglichen Ventilelementes (20, 90, 116, 144, 170, 208) in inniger Berührung mit diesem stehend angeordnet ist, wobei beim Betätigen des beweglichen Ventilelementes (20, 90, 116, 144, 170, 208) die Einlaßöffnung (66, 94, 127, 145, 178, 209) und das Scherelement (68, 98, 122, 150, 180, 214) gleitend und in Berührung gegeneinander bewegbar sind.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Scherelement (68, 98, 122, 150, 180, 214) eine Einlaßöffnung (70, 124, 126, 151, 152, 216) aufweist, die zu der Einlaßeinrichtung (14, 16, 36, 82, 108, 134, 162, 202) am feststehenden Ventilelement (10, 18, 80, 106, 132, 160, 200) ausgerichtet ist.

3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Scherelement (68, 98, 122, 150, 180, 214) durch das feststehende Ventilelement (18, 80, 106, 132, 160, 200) in einer ortsfesten Stellung gehalten ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventil­ element (144) und das Scherelement (150) wenigstens teil­ weise im wesentlichen kugelförmig ausgebildet sind.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventil­ element (116, 170) und das Scherelement (122, 180) an der Berührungsfläche im wesentlichen flach sind.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventil­ element (20, 90, 208) und das Scherelement ( 68, 98, 214) wenigstens an der Berührungsfläche zylindrisch sind.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das feststehende Ventilelement (10), das bewegliche Ventilelement (20) und das Scherelement (68) sämtlich zylindrisch sind.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventil­ element (20, 116, 144) eine Auslaßeinrichtung (26, 107, 138) und das feststehende Ventilelement (10, 106, 132) beabstandete Einlaßeinrichtungen (14, 16, 108, 110, 134, 136) für kaltes und heißes Wasser aufweist.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem eine Hülse (18) enthaltenden feststehenden Ventilelement die Einlaßöffnung (66) des beweglichen Ventilelements ( 20) in Gleitberührung sowohl mit dem Scherelement (68) als auch mit der Hülse (18) steht.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnt, daß das Scherelement (68) eine im wesentlichen zylindrische Gestalt hat und durch die Hülse (18) lagemäßig gehalten ist.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Scherelement (68) einen sich nach außen erstreckenden, ringförmigen Rand aufweist, der durch die Hülse (18) gehalten ist.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Scherelement (68) eine Einlaß-Öffnungeinrichtung (70) aufweist, die zu einer Hülseneinlaßeinrichtung (36) ausgerichtet ist.