DE3046084A1 - Durch einen druckimpuls betaetigbare, verzoegert rueckstellende steuervorrichtung fuer ein schaltorgan - Google Patents
Durch einen druckimpuls betaetigbare, verzoegert rueckstellende steuervorrichtung fuer ein schaltorganInfo
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Description
Huba Control AG, 8116 Würenlos/Schweiz
"Durch einen Druckimpuls betätigbare, verzögert rückstellende
Steuervorrichtung für ein Schaltorgan"
Durch einen Druckimpuls betätigbare, verzögert rückstellende Steuervorrichtung für ein Schaltorgan.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Eine solche Steuervorrichtung kann dazu dienen, durch Betätigung eines Drückers ein Wasserventil für eine vorbestimmte
Zeit zu öffnen und danach selbsttätig wieder zu schliessen. Ein Anwendungsgebiet sind beispielsweise Sanitärinstallationen
für Duschen und Spüleinrichtungen in Toilettenanlagen.
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Bei einer aus der DE-OS 27.13.204 bekannten Steuervorrichtung der genannten Art ist jede der beiden Kammern als
Zylinderbohrung ausgebildet, in denen je ein Kolben verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben in der ersten Kammer
ist mit einem Druckknopf verbunden, so dass bei Eindrücken desselben von Hand das Steuermedium durch das Rückschlagventil
in die zweite Kammer verdrängt wird und dort den als Abschlusswand dienenden mit dem Betätigungsglied verbundenen
zweiten Kolben gegen die Kraft der Rückstellfeder
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bewegt.
Der Schliesskörper des Rückschlagventils ist bei dieser
bekannten Steuervorrichtung als Kolben ausgebildet, der in
einer weiteren Zylinderbohrung geführt und in Schliessrichtuny durch die Kraft einer weiteren Feder beaufschlagt ist.
Als Drosselöffnung weist dieser Kolben eine koaxial angeordnete Drosselbohrung auf, durch welche der Rückfluss des
Steuermediums verzögert erfolgt, so dass das zu betätigenden Schaltorgan verzögert zurückgestellt wird. Bei dieser
bekannten Steuervorrichtung ist ferner eine über Ausgleichsbohrungen mit der ersten Kammer verbundene Ausgleichskammer
erforderlich, welche mit einer Entlüftungsöffnung versehen ist. Als Steuermedium dient üblicherweise eine Flüssigkeit,
beispielsweise ein dünnflüssiges Mineralöl.
Durch die Anordnung von insgesamt drei Kolben einschliesslich
des Schliesskörpers des Rückschlagventils, von denen jeder Kolben mit einer Rückstellfeder verbunden ist, ergeben
sich beim Betätigen dieser bekannten Steuervorrichtung Reibungswiderstände an den Zylinderwänden, zu deren
Ueberwindung eine zusätzliche Kraft aufgebracht werden muss und durch welche Abweichungen von der vorgesehenen Verzögerungszeit
verursacht werden können. Ferner sind die Kolben mit Dichtungen ausgerüstet, welche die Reibung an den Zylinderwänden
noch erhöhen und welche einer Abnutzung unterworfen sind. Sodann ist es erforderlich, dass die Zylinderbohrungen
zumindest einigermassen genau bearbeitet werden müssen, wodurch sich ein entsprechender Aufwand bei der Herstellung
der Steuervorrichtungen ergibt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die möglichst einfach im Aufbau ist, eine grosse Lebensdauer
aufweist und eine genügende Stabilität in der Einhaltung der Verzögerungszeit gewährleistet.
Die gestellte Aufgabe lässt sich erfindungsgemäss durch die
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale lösen.
Die als Schliessteil des Rückschlagventils dienende Membran vereinigt gleich mehrere Vorteile in sich. Erstens weist
sie keine Reibung an irgendwelchen Wänden auf, zweitens kann das Steuermedium in Oeffnungsrichtung an einer relativ
grossen Fläche der Schliessmembran angreifen, so dass bereits ein geringer Druckanstieg in der ersten Kammer genügt,
um die Schliessmembran zum Oeffnen des Rückschlagventiles von der Trennwand wegzurücken,und drittens ist keine Rückstellfeder
für die Schliessmembran erforderlich, da die Membran in sich selbst bereits eine Vorspannung aufweist,
welche zusammen mit dem in der zweiten Kammer hervorgerufenen Rückstelldruck zum sicheren Schliessen genügt.
Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform kann die Schliessmembran
einen ihre Durchlassöffnung umgebenden Dichtwulst mit kreisförmiger Dichtlinie aufweisen. Eine solche Ausführung
ergibt eine relativ kleine Dichtfläche in Sperrichtung, auf welche demnach eine entsprechend hohe spezifische Dichtkraft
einwirkt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die
Durchlassöffnung in der Trennwand durch einen den Dichtwulst
umgebenden Kranz von Bohrungen gebildet sein. Da der in der ersten Kammer beim Betätigen entstehende Druckanstieg
durch diesen Kranz von Bohrungen auf die Schliessmembran einwirkt, wird auf die Schliessmembran ein Druck ausgeübt,
der gleichmässig um ihre Durchlassöffnung verteilt ist.
Diese Verteilung gewährleistet ein gleichmässiges Abheben der Schliessmembran von der Trennwand, insbesondere dann,
wenn die Durchlassöffnung in der Schliessmembran zentral angeordnet ist.
Gemäss weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die erste
Kammer durch eine Steuermembran und die zweite Kammer durch eine Betätigungsmembran abgeschlossen sein. Durch
eine derartige Ausführung sind die Kammern beidseitig durch Membranen abgeschlossen, so dass in der ganzen Steuervorrichtung
beim Betätigen keine Reibung an irgendwelchen Kammerwänden auftreten kann, wie eine solche bei in Zylinderbohrungen
geführten Kolben üblich ist. Ferner ist durch den dichten Abschluss ein Verlust an Steuermedium nicht
möglich.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Steuervorrichtung im Längsschnitt nach der Linie I - I in der Fig. 2 und
Fig. 2 Die Steuervorrichtung im Querschnitt nach
der Linie II - II in der Fig. 1
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Die Fig. 1 zeigt die in einem dreiteiligen Gehäuse untergebrachte Steuervorrichtung. Das dreiteilige Gehäuse weist
einen Deckel 10, ein Mittelteil 12 und ein Anschlussteil
14 auf. In diesem Gehäuse sind eine erste Kammer 16 und eine zweite Kammer 18 angeordnet, welche Kammern durch eine
Trennwand 20 voneinander getrennt und mit einem fliessfähigen Steuermedium, beispielsweise einem OeI, gefüllt
sind.
Die erste Kammer 16 ist nach aussen durch eine Steuermembran 22 abgeschlossen. Zwischen der Steuermembran 22 und
dem Deckel 10 des Gehäuses befindet sich eine Vorkammer 24, welche durch eine Schlauchleitung 26 mit einem Taster
28 verbunden ist.
In der zweiten Kammer 18 ist eine die Trennwand 20 überspannende Schliessmembran 30 angeordnet. Diese Schliessmembran
weist in ihrem Zentrum eine Durchlassöffnung 32 auf, die von einem Dichtwulst 34 mit kreisförmiger Dichtlinie
umgeben ist. Der Dichtwulst 34 liegt dichtend an der Trennwand 20 an. In der Trennwand 20 ist ein den Dichtwulst
34 umgebender Kranz von Bohrungen 36 angeordnet. Diese Bohrungen 36 bilden zusammen eine in der Trennwand 20
angeordnete Durchlassöffnung. Diese aus den Bohrungen 36 bestehende Durchlassöffnung in der Trennwand 20 sowie die
Schliessmembran 30 mit ihrer zentral angeordneten Durchlassöffnung 32 bilden zusammen ein Rückschlagventil.
Die zweite Kammer 18 ist nach aussen durch eine Betätigungsmembran
38 abgeschlossen. Diese Betätigungsmembran 38 ist durch eine Platte 40 aus einem steifen Material, beispiels-
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weise aus Metall, verstärkt. An der Platte 40 greift eine ortsfest abgestützte Rückstellfeder 42 an, um diese Platte
4 0 zusammen mit der Betätigungsmembran 38 im Ruhezustand der Steuervorrichtung gegen eine am Mittelteil 12 des Gehäuses
angeordnete Anschlagfläche 44 zu halten.
Durch die Platte 40 ist die Betätigungsmembran 38 mit mindestens einem Permanentmagneten 4 6 verbunden. Dieser Permanentmagnet
46 kann beispielsweise kreisringförmig ausgebildet oder aus mehreren Einzelmagneten zusammengesetzt
sein. Die Polarisierung dieses Magneten 46 ist in axialer Richtung zum Gehäuse ausgerichtet.
Der Flansch 48 des Gehäuseanschlussteils 14 ist dazu bestimmt, eine Betätigungsvorrichtung aufzunehmen oder mit
einer solchen verbunden zu werden, wie sie beispielsweise in der CH-PS 588.658 näher beschrieben ist.
Die erste Kammer 16 ist mit der zweiten Kammer 18 durch eine Drosselöffnung verbunden, welche durch einen Kanal 50
und eine Drosselschraube 52 gebildet ist. Die Drosselschraube 52 ist in eine Bohrung 54 eingesetzt, welche das Gehäuse-Mittelteil
12 radial bis in die zweite Kammer 18 durchsetzt. Es ist aber durchaus möglich, diese Bohrung 54 beispielsweise
auch mindestens annähnernd tangential in die zweite Kammer 18 einmünden zu lassen. Mittels einer O-Ring-Dichtung
56 ist die Drosselschraube 52 in der Bohrung 54 nach aussen abgedichtet.
Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den oberen Bereich des
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Gehäuse-Mittelteils 12 sowie durch einen Distanzring 58, welcher zwischen der Trennwand 2 0 und dem Einspannbereicli
der Steuermembran 22 angeordnet ist. Mit der Kreislinie 18'
ist die äussere Begrenzung der zweiten Kammer 18 angedeutet. Aus der Fig. 2 ist auch ersichtlich, wie die die
Durchlassöffnung in der Trennwand 20 bildenden Bohrungen 36 kranzförmig um den Dichtwulst 34 der Schliessmembran
30 angeordnet sind. Ferner ist aus der Fig. 2 die Anordnung der Drosselschraube 52 ersichtlich.
Während die Kammern 16 und 18 sowie die Membranen 22, 30
und 38 rund ausgebildet sind, sind die Gehäuseteile 10, 12 und 14 im Querschnitt quadratisch. In der Fig. 2 sind die
Gehäuseteile durchsetzende Bohrungen 60 dargestellt, um die Gehäuseteile 10, 12 und 14 mittels nicht dargestellter
Schraubenbolzen zusammenzuhalten.
Nachstehend wird anhand der beiden Figuren die Funktionsweise der Steuervorrichtung erläutert. Der Taster 28 kann
beispielsweise zur Hand - oder Fussbetätigung vorgesehen sein. Es kann sich beispielsweise um einen pneumatischen
Taster handeln, bei dessen Betätigung ein Druckimpuls über die Schlauchleitung 26 in die Vorkammer 24 gelangt. Der
Druckanstieg in der Kammer 24 veranlasst die Steuermembran 22, sich in Richtung der Trennwand 20 zu bewegen, so dass
das in der ersten Kammer 16 sich befindende Steuermedium durch die Bohrungen 36 in der Trennwand 20 einen Druck auf
die Oberfläche 30' der Schliessmembran 30 ausübt, bis sich diese von der Trennwand 20 entfernt und dadurch die in ihrem
Zentrum gelegene Durchflussöffnung 32 freigibt. Durch
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diese Freigabe ist das Rückschlagventil geöffnet, so dass
Steuermedium von der ersten Kammer 16 in die zweite Kammer 18 verdrängt wird. Der dadurch erfolgende Druckanstieg
in der zweiten Kammer 18 veranlasst eine Bewegung der Betätigungsmembran 38 entgegen der Kraft der Rückstellfeder
42, welche an einer gehäusefesten Zwischenwand 62 abgestützt ist. Zusammen mit der Betätigungsmembran 38 nähern
sich dabei die Permanentmagnete 46 der Zwischenwand 62. Jenseits der Permanentmagnete 46 wird durch diese eine nicht dargestellte
Betätigungsvorrichtung beeinflusst, durch welche das ebenfalls nicht dargestellte Schaltorgan, beispielsweise
ein Ventil, geöffnet wird. Durch die Permanentmagnete 46 wird eine kippartige Betätigung erzielt.
Es ist auch möglich, die Betätigungsmembran 38 bezw. die mit ihr verbundene Platte 40 mit einem Betätigungsglied
zu verbinden, welches mechanisch auf das zu steuernde Ventil bzw. auf dessen Betätigungsvorrichtung einwirkt. Ein
solches Betätigungsglied kann beispielsweise ein im Zentrum der Rückstellfeder 42 an der Betätigungsmembran 38
angreifender Stössel sein.
Sobald der über den Taster 28 ausgelöste Druckimpuls beendet ist, lässt der auf das Steuermedium in der ersten
Kammer 16 ausgeübte Druck nach, so dass nun durch die Kraft der Rückstellfeder 4 2 verursacht- ein Rückfluss des Steuermediums
von der zweiten Kammer 18 in die erste Kammer 16 einsetzt. Durch diesen Rückfluss bzw. Druckanstieg in der
zweiten Kammer 18 gegenüber der ersten Kammer 16 wird die Schliessraembran 30 mit ihrem Dichtwulst 34 wieder in die
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in der Fig. 1 dargestellte Lage zurückbewegt. Dabei dichtet der Dichtwulst 34 der Schliessmembran 30 gegen die
Trennwand 20 ab und verhindert einen weiteren Rückfluss des Steuermediums durch die Durchflussöffnunqcn 32 und 36.
Nun erfolgt ein Rückfluss des Steuermediums von der zweiten Kammer 18 in die erste Kammer 16 durch die Drosselschraube
52 und den mit ihr verbundenen Kanal 50. Diese durch die Elemente 50 und 52 gebildete Drossel öffnung verzögert
den Rückfluss des Steuermediums von der zweiten Kammer 18 in die erste Kammer 16. Durch diese Verzögerung bewegt
sich die Betatigungsmembran 38 mit den als Betätigungselementen
wirkenden Permanentmagneten 46 auch nur verzögert in ihre ursprüngliche, in der Fig. 1 dargestellte
Lage zurück. Das zu betätigende Schaltorgan, wie beispielsweise das Ventil, bleibt dadurch noch für eine Weile geöffnet,
bis die Permanentmagneten 46 einen bestimmten Abstand von der Zwischenwand 6 2 erreicht haben. Sodann wird
das zu steuernde Ventil wieder geschlossen. Obwohl die Rückstellung der Betätigungsmembran 38 und der damit verbundenen
Magneten 46 kontinuierlich erfolgt, wird das zu steuernde Ventil unmittelbar von seiner offenen in seine
geschlossene Stellung betätigt.
An der Drosselschraube 52 lässt sich der Querschnitt der Drosselöffnung verändern, um die Verzögerungszeit für die
selbsttätige Rückstellung des zu betätigenden Schaltorgans, wie beispielsweise des erwähnten, jedoch nicht dargestellten
Ventils, innerhalb vorbestimmter Grenzen zu verändern.
Durch die Bestückung eines Rückschlagventils mit einer
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Schlicssmembran, wie der in der Fig. 1 dargestellten
ScItI iossmembran 30, ergeben sich ganz besondere Vorteile,
da zum üeffnen nur ein geringer Druckanstieg in der ersten
Kammer 16 gegenüber der zweiten Kammer 18 und zum Schliessen
ebenfalls nur ein geringer Ueberdruck in der zweiten Kammer 18 gegenüber der ersten Kammer 16 erforderlich ist.
In Schliessrichtung wirkt zusätzlich die Rückstellkraft der Schliessmembran 32, so dass keine Rückstellfeder erforderlich
ist. Durch die Anordnung des die Durchflussöffnung 32
umgebenden Dichtwulstes 34 ergibt sich eine relativ kleine mit der Trennwand 20 zusammenwirkende Dichtfläche, wodurch
eine hohe spezifische Dichtkraft bereits bei einem geringen Druckgefälle zwischen der zweiten Kammer 18 und
der ersten Kammer 16 erzielt wird. Trotz dieser hohen Dichtkraft lässt sich die Schliessmembran 30 ebenfalls bei einem
geringen Druckgefälle zwischen der ersten Kammer 16 und der zweiten Kammer 18 leicht öffnen. Ferner weist diese
Schliessmembran 30 bei ihrer Betätigung praktisch keine Reibung auf.
Durch den Abschluss der beiden Kammern 16 und 18 durch die Steuermembran 22 einerseits und die Betätigungsmembran 38
andererseits ist kein Verlust des flüssigen Steuermediums möglich, wie ein solcher beispielsweise bei in Zylinderbohrungen
geführten Kolben auftreten kann. Durch die Elastizität der Membranen ist es auch nicht erforderlich, eine
Ausgleichskammer für das Steuermedium vorzusehen.
Entgegen der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung ist es auch möglich, die Steuermembran 22 unmittelbar als Taster
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auszubilden. In einem solchen Fall könnte der Deckel 10 durch einen Klemmring zur Befestigung der Steuermembran
ersetzt werden. Die Steucrmenibran könnte dann beispielsweise
als Taster ausgebildet, halbkugelförmig aus einem solchen Klemmring herausragen.
Andererseits ist es auch möglich, entgegen der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung die Steuermembran 22 überhaupt
wegzulassen, um die erste Kammer 16 über die Leitung 26 durchgehend bis zum Taster 28 zu verbinden. In einem solchen
Fall würde das Steuermedium auch die Leitung 26 und den Taster 28 füllen. Die das System abschliessende Membran
wäre in einem solchen Fall im Taster 28 angeordnet.
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Claims (1)
- b ■ 'Il.J'ATFNTANWALTBDIPIjOMIN' .UiIEURB *\ f) λ fi Q 8 UW. GOLLWtTZi :\ - P-V/. MOLL gVHVVV1LANDAU IN DER PFALZ
POSTFACH 20804. Dezember 1980Huba Control AG, 8116 Würenlos/Schweiz"Durch einen Druckimpuls betätigbare, verzögert rückstellende Steuervorrichtung für ein Schaltorgan "PATENTANSPRUECHEDurch einen Druckimpuls betätigbare, verzögerte rückstellende Steuervorrichtung für ein Schaltorgan, insbesondere für ein Ventil, mit zwei mit einem fliessfähigen Steuermedium gefüllten Kammern, die durch ein in Richtung der zweiten Kammer öffnendes Rückschlagventil und eine ständig offene Drosselöffnung miteinander verbunden sind, wobei die erste Kammer zur Aufnahme des Druckimpulses eingerichtet ist, während die zweite Kammer durch eine mit einem Betätigungsglied für das Schaltorgan verbundene, gegen die Wirkung einer Rückstellfeder verschiebbaren Abschlusswand abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer die erste (16) von der zweiten Kammer (18) trennenden Trennwand (20) eine Durchflussöffnung (36) des Rückschlagventils angeordnet ist, wobei das Schliessteil des Rückschlagventils durch eine in der zweiten Kammer (18) angeordnete, die Trennwand (20) überspannende, mit einer Durchlassöffnung (32) versehene Schliessmembran (30) ge-15.12.1979 A 3297 CHHJN:vm130035/054/;ORIGINAL INSPECTED'ft.bildet ist und die Durchlassöffnung (35) in der Trennwand (20) in bezug auf jene (32) in der Schliessmembran (30) versetzt angeordnet ist.2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliessmembran (30) einen ihre Durchlassöffnung (32) umgebenden Dichtwulst (34) mit kreisförmiger Dichtlinie aufweist.3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnung in der Trennwand (20) durch einen den Dichtwulst (34) umgebenden Kranz von Bohrungen (36) gebildet ist.4. Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnung (32) in der Schliessmembran (30) zentral angeordnet ist.5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnung ein einstellbares und auswechselbares Drosselelement (52) aufweist.6. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (16) mit einer den Druckimpuls auf das Steuermedium übertragenden Steuermembran (22) abgeschlossen ist.7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermembran (22) als Taster zur Handbetätigung vorgesehen oder mit einem Taster verbunden ist.130035/05448. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die. erste Kammer (16) über eine Leitung (26) mit einem entfernt angeordneten Taster (28) verbunden ist.9. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Abschlusswand der zweiten Kammer (18) eine Betätigungsmembran (38) ist.10. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied mindestens ein auf eine Betätigungsvorrichtung einwirkender Permanentmagnet (46) ist.130035/0544
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