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Umschaltventil zur Steuerung des Wasserflusses zwischen
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einer Schlauchbrause und einem weiteren Wasserabgang Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Umschaltventil zur Steuerung des Wasserzuflusses zwischen
einer Schlauchbrause und einem weiteren Wasserabgang. Derartige Umschaltventile
haben einen Ventilkörper, dem im Wasserabgang ein Ventilsitz zugeordnet ist und
mit dem ein Drossel stück verbunden ist, das mit einem Gehäuseabschnitt einen gedrosselten
Strömungsquerschnitt zur Schlauchbrause definiert, wobei in den Gehäuseabschnitt
zwischen dem Drosselstück und dem weiteren Wasserabgang die Wasserzufuhr und auf
der anderen Seite des Drosselstückes die Leitung zur Schlauchbrause mündet. In der
Leitung zur Schlauchbrause ist dabei ein Vorsteuerventil angeordnet.
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Derartige Anordnungen können beispielsweise Teile einer Badewannenarmatur
oder einer Duscharmatur sein, wobei der weitere Wasserabgang dann beispielsweise
den Auslauf zu einer Badewanne bildet, oder aber der weitere Wasserabgang die ortsfeste
Kopfbrause einer Dusche bildet.
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Bei dieser Ausgestaltung wird die Stellung des Ventilkörpers bezüglich
seines Sitzes von dem Vorsteuerventil in der Leitung zur Schlauchbrause beeinflußt.
Bei geöffnetem Vorsteuerventil in der Leitung zur Schlauchbrause stellt sich m Urosselstück
ein Druckgefalle ein, das den Ventilkörper
auf den Ventilsitz drückt,
so daß der weitere Wasserabgang beispielsweise zu einer Kopfbrause geschlossen ist.
Bei geschlossenem Vorsteuerventil kann der Wasserdruck des zuströmenden Wassers
den Ventilkörper vom Sitz abheben, so daß das Wasser dann durch den entsprechenden
Wasserabgang strömen kann. Bei Absperrung der Wasserzufuhr setzt sich der Ventilkörper
durch sein Gewicht und das Gewicht des Drossel stückes wieder schließend auf den
Ventilsitz.
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Tritt jedoch nunmehr in der Zuführungsleitung ein Unterdruck auf,
kann, wenn die Schlauchbrause bei geöffnetem Vorsteuerventil in einem mit Wasser
gefüllten Behälter liegt, eine unzulässige Rücksaugung des Behälterwassers in das
Trinkwassernetz erfolgen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein
Umschaltventil der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das eine derartige unzulässige
Rücksaugung in das Trinkwassernetz verhindert.
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Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil
des Patentanspruches 1.
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Dadurch, daß der Ventilkörper bezüglich seines Ventilsitzes im Wasserabgang
normalerweise offengehalten ist und überhaupt nur während einer normalen Wasserströmung
hin zur Schlauchbrause geschlossen ist, kommt es beim Auftreten von Unterdrücken
im Zuführungsleitungsnetz schon zu einer gewissen Verringerung der Rücksauggefahr
über die Schlauchbrause, weil ja nunmehr durch die entsprechende Stellung des Ventilkörpers
durch den weiteren Wasserabgang Luft angesaugt wird und von daher eine Rücksaugung
über die Schlauchbrause vermindert wird.
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Da jedoch die Strömungswiderstände in der Zuführungsleitung deutlich
niedriger sind als der Strömungswiderstand beispielsweise einer Kopfbrause, ist
die Verringerung der Rücksauggefahr minimal und für die Absicherung des Trinkwassernetzes
unzureichend. Erfindungsgemäß ist daher zusätzlich an der angegebenen Stelle eine
weitere Drossel vorgesehen, die bewirkt, daß es im Bereich dieser Drossel zu einem
starken Druckabbau des Unterdruckes kommt und somit die Schlauchbrause nur noch
mit einem Restunterdruck beaufschlagt wird, der zu einer Rücksaugung des Wassers
aus dem Behälter, in dem die Schlauchbrause liegt, nicht mehr ausreicht.
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Gemäß einer baulich sehr einfachen Ausführungsform ist die Drossel
eine in der Wasserzufuhr angeordnete Drosselscheibe.
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Diese baulich besonders einfache Lösung bewirkt allerdings auch einen
recht hohen Druckabfall bei normaler Strömungsrichtung des Wassers, wodurch sich
der beispielsweise an Brauseausgängen zur Verfügung stehende Druck nicht unbeträchtlich
vermindert.
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Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist daher vorgesehen,
die weitere Drossel als ein nur bei normaler Strömungsrichtung geöffnetes Rückschlagventil
auszubilden.
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Besonders zweckmäßige weitere Ausgestaltungen eines derartigen Rückschlagventiles
für den hier in Frage stehenden Einsatzzweck sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Zwei Ausführungsbeispiele eines Umschaltventiles gemäß der Erfindung
werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.
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Es zeigen Figur 1 ein derartiges Umschaltventil in schematischer Darstellung,
Figur
2 eine weitere Ausführungsform eines derartigen Umschaltventiles in schematischer
Darstellung.
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Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel trägt ein zylindrischer
Gehäuseabschnitt 1 oberseitig einen zu einer Kopfbrause führenden Wasserabgang 2.
Unten mündet in den zylindrischen Gehäuseabschnitt 1 die zur Schlauchbrause führende
Leitung 3, in welcher Leitung ein Vorsteuerventil 4 angeordnet ist. Das Umschaltventil
besitzt einen Umschaltkörper 5, der einen oberen Ventilkörper 5a beinhaltet, der
über eine Koppelstange 5b mit einer Drosselscheibe 5c verbunden ist, die mit dem
zylindrischen Gehäuseabschnitt 1 einen ringspaltförmigen gedrosselten Strömungsquerschnitt
zur Schlauchbrause definiert. Der Ventilkörper 5a wirkt mit einem Ventilsitz 6 zusammen,
der im Wasserabgang 2 auf der Oberseite des Gehäuseabschnittes 1 angeordnet ist.
Die Wasserzufuhr 7 mündet oberhalb der Drosselscheibe 5c in den oberen Bereich des
zylindrischen Gehäuseabschnittes 1.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Umschaltkörper derart
von einer Feder 8 beaufschlagt, daß normaler weise der Ventilkörper 5a bezüglich
des Ventilsitzes 6 in seiner Offenstellung steht. Ferner ist in der Wasserzufuhr
7 nahe der Mündung in den zylindrischen Gehäuseabschnitt 1 eine gelochte Drosselscheibe
9 eingesetzt. Die Drossel scheibe ist beispielweise so ausgelegt, daß sie im Vergleich
zu einer Kopfbrause einen ca. fünffach höheren Durchflußwiderstand hat.
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Bei eingeschalteter Wasserzufuhr und geöffnetem Vorsteuerventil 4
bewirkt die Wasserströmung an der Drossel scheibe 5c vorbei in Verbindung mit der
Größe der Fläche der Drosselscheibe 5c eine Schließung des Wasserabganges 2 durch
den Ventilkörper 5a. In allen anderen Strömungsverhältnissen einschließlich der
vollständigen Abschaltung steht der Ventilkörper 5a in seiner Offenstellung.
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Tritt in der Wasserzufuhr 7 bedingt durch Unterdrücke im Trinkwassernetz
ein Unterdruck auf, stellt sich nunmehr in erster Linie über den Wasserabgang 2
und den in der Offenstellung befindlichen Ventilkörper 5a eine zurückfließende Wasser-
und spätere Luftströmung ein. Erfahrungsgemäß liegen Unterdrücke im Trinkwasserleitungsnetz
maximal bei 0,8 bar. Bei der vorstehend genannten Auslegung der Drosselscheibe 9
fallen dann 5/6 Differenzdruck an der Drosselscheibe 9 und nur 1/6 Differenzdruck
im Wasserabgang 2 ab. Dies bedeutet aber, daß im zylindrischen Gehäuseabschnitt
1 nur noch der sechste Teil vom 0,8 bar, also ca. 0,13 bar Unterdruck herrscht.
Mit diesem Unterdruck wird auch die Schlauchbrause beaufschlagt. Da aber im gewählten
Beispiel einer Duscharmatur der zylindrische Gehäuseabschnitt 1 im Brausearm der
Kopfbrause mindestens 1,5 m oberhalb z. B.
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einer gefüllten Wanne oder eines gefüllten Duschbeckens liegt, kann
zwar das Schmutzwasser in der Schlauchbrausenleitung maximal noch um 1,3 m steigen,
nicht mehr aber den zylindrischen Gehäuseabschnitt 1 erreichen. Damit kann auch
keinerlei verschmutztes Wasser mehr in die Wasserzufuhr 4 und das Trinkwassernetz
zurückgesaugt werden.
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Es versteht sich, daß man bei anderen räumlichen Verhältnissen bezüglich
der Lage des oberen Wasserabganges 2 zu einem darunter befindlichen möglicherweise
mit Schmutzwasser gefüllten Behälter andere Widerstandsverhältnisse zu wählen hat.
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Da bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel an der Drosselscheibe
9 ein recht hoher Druckabfall auch bei normaler Strömung auftritt, um den sich der
belspielsweise an Brauseausgängen zur Verfügung stehende Druck vermindert, ist eine
weitere, in Figur 2 dargestellte Ausführungsform vorgesehen, bei der zur Vermeidung
dieses Druckabfalles bei normaler Strömung die weitere Drossel durch ein nur bei
normaler Strömung geöffnetes Rückschlagventil 9a gebildet ist. Ein derartiges Rückschlagventil
hat, unter der Voraussetzung, daß es wirklich völlig dicht schließt, theoretisch
einen unendlich hohen Durchflußwiderstand in Rücksaugrichtung, doch muß für die
Belange der Praxis davon ausgegangen werden, daß auch ein solches Rückschlagventil
nur als ein Drosselelement zu betrachten ist, das einen hohen Durchflußwiderstand
in Rücksaugrichtung hat.
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Hierbei ist einerseits daran zu denken, daß sich im Laufe einer längeren
Betriebsdauer Verunreinigungen, Verkalkungen und dergleichen einem dichten Schließen
des Rückschlagventiles widersetzen. Diese Tatsache führt sogar dazu, daß beispielsweise
bei behördlichen Prüfungen der Rücksaugsicherheit dieser Zustand durch Zwischenlegung
eines Drahtstückes oder dergleichen simuliert wird. Auch in diesem Fall muß jedoch
die Rücksaugung des Schmutzwassers durch die Schlauchbrause zuverlässig vermieden
werden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 mündet die Wasserzufuhr
4 über axial gerichtete Uffnungen 13 in den zylindrischen Gehäuseabschnitt 1. Das
Rückschlagventil 9a ist dort von einer losen, flexiblen Gummischeibe 10 gebildet,
die von der Drossel scheibe 5c über auf ihrer Oberseite verlaufende radiale Stege
5d getragen wird und die im Ruhezustand durch die Druckfeder 8 gegen die Uffnungen
13 gedrückt wird. Die Flexibilität der Gummi scheibe bewirkt dabei eine möglichst
geringe Funktionsbeeinträchtigung durch Schmutzpartikel und dergleichen, so daß
in Rücksaug-
richtung auch im dann nicht zu vermeidenden Verschmutzungsfall
der erforderliche hohe Strömungswiderstand gewährleistet bleibt.
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In weiterer Ausgestaltung ist ferner unterhalb der Drosselscheibe
5c eine Topfmanschette 11 angeordnet. Diese Topfmanschette stellt einen weiteren
Rückflußverhinderer im Strömungsweg zur Schlauchbrause dar. Die Topfmanschette bietet
ferner zwei weitere Vorteile. Bei einer Rücksaugung wirkt eine zusätzlich nach oben
gerichtete Kraft auf den Umschaltkörper 5. Sollte demzufolge die Druckfeder 8 in
Folge einer möglichen Klemmung den Umschaltkörper nicht nach oben bewegt haben,
wird dies mit wesentlich höherer Wahrscheinlichkeit nunmehr im Rücksaugfall eintreten.
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Darüberhinaus ermöglicht die Topfmanschette das sichere Ansprechen
des Umschaltventiles auch bei geringen Strömungen.
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Im Betrieb senkt sich mit Einsetzen der Strömung der Umschaltkörper
5 und mit ihm die Gummischeibe 10. Bei offenem Vorsteuerventil 4 ist der Senkhub
so groß, daß der Ventilkörper 5a den Wasserabgang 2 schließt. Bei geschlossenem
Vorsteuerventil 7 bewegt sich der Umschaltkörper 5 lediglich in eine Mittelstellung,
in der der Ventilkörper 5a noch geöffnet bleibt und die Strömung des Wassers durch
den Wasserabgang 2 nicht behindert.
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Da die Senkbewegung des Umschaltkörpers 5 bei geschlossenem Vorsteuerventil
4 durch die Topfmanschette 11 behindert wird, weil diese das Wasservolumen in der
nachgeschalteten Leitung 3 zur Schlauchbrause nicht komprimieren kann, ist für eine
sichere Funktion eine Bypass-Uffnung vorgesehen, die die durch die Topfmanschette
11 quasi im Gehäuseabschnitt 1 gebildeten Kammern miteinander verbindet. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel ist eine solche Bypass-Öffnunql?
im Bodenbereich
der Topfmanschette 11 vorgesehen. In dieser Ausgestaltung entspricht sie einem Rückflußverhinderer,
der bei geöffnetem Vorsteuerventil 4 schließt und damit die Ansprechfunktion des
Umschaltventiles nicht beeinträchtigt. Ist dagegen das Vorsteuerventil 4 geschlossen,
biegt sich der Boden der Topfmanschette 11 relativ zum Umschaltkörper 5 nach oben
durch, so daß die Bypass-Uffnung 12 dann nicht mehr verschlossen ist.
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Es versteht sich, daß abweichend von den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen die Offenhaltung des Ventilkörpers 5a bezüglich seines Ventilsitzes
6 im Wasserabgang 2 auch auf andere Weise als durch die Druckfeder 8 erreicht werden
kann. So könnte beispielsweise eine kopfstehende Anordnung die Offenhaltung durch
Eigengewicht eines entsprechenden Umschaltkörpers bewirken.
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