DE3613658A1 - Selbstschlussventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Selbstschlußventil gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruches 1. Derartige Selbstschlußventile, die beispiels­ weise bei Toilette-Spülern, Duscharmaturen und dergleichen, ins­ besondere also im Bereich der Sanitärarmaturen Verwendung finden, tragen üblicherweise an ihrem Ventilkolben für dessen möglichst leichtgängige Bewegung eine reibungsarme Kolbendichtung, üblicher­ weise in Form einer in den Ventilkolben eingesetzten Topfmanschette, wobei die Dichtkante der Dichtlippe der Topfmanschette unter leichter Vorspannung elastisch an demjenigen Teil der Ventil­ gehäusewandung, der die Wandung der von dem Ventilkolben definierten Entlastungskammer bildet, anliegt und hier geführt ist.

Es ist nun nicht immer mit der erforderlichen Sicherheit auszu­ schließen, daß in die Entlastungskammer Schmutzpartikel, beispiels­ weise durch eine nicht ganz sachgerechte Montage feine Messingspäne und dergleichen gelangen können, die insbesondere bei waagerechtem Einbau auf dem dann unten liegenden Wandungsbereich der Entlastungs­ kammer liegen. Durch die Relativbewegung des Ventilkolbens können diese Schmutzpartikel in den Dichtungsbereich der Kolbendichtung gelangen und dort Leckage-Strömungen verursachen, die wiederum die Strömungsbilanz der Entlastungskammer negativ beeinflussen und gerade bei den Selbstschlußarmaturen, bei denen üblicherweise nach dem Betätigungsimpuls eine längere Laufzeit gegeben ist, Laufzeitabweichungen hervorrufen oder gar Fehlfunktionen hervorrufen könnten. Eine vergleichbare Problematik kann jedoch auch ohne weiteres bei einem senkrechten Ventileinbau, insbesondere bei nach unten weisender Schließrichtung des Ventilkolbens, auftreten. Der Versuch, dem Problem durch die Anordnung einer zweiten Kolben-Manschette abzuhelfen, deren Dicht­ richtung derjenigen der ersten entgegengesetzt wäre, erscheint unzweckmäßig. Abgesehen vom zusätzlichen Aufwand und Platzbedarf würde die zweite Kolben-Manschette in sehr nachteiliger Weise die Reibung erhöhen. Die Schmutzpartikel würden in jedem Fall auch in der Entlastungskammer verbleiben und dies könnte im Laufe der Zeit infolge der häufigen Kolbenbewegungen zu Riefenbildungen führen.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Selbstschluß­ ventil der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das unter Beibehalt einer möglichst geringen Reibung der Kolbendichtung deren Schmutz­ empfindlichkeit mit den vorstehend aufgeführten Folgen beseitigt.

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

Die vorgesehene Abstreif- und Rückhalteeinrichtung für bei der Schließbewegung des Kolbens von der Kolbendichtung mitgeführte Schmutzpartikel, die zwischen der Kolbendichtung und der Kammer­ wand wirkt, gewährleistet, daß bei der Schließbewegung des Kolbens gegebenenfalls von der Kolben-Manschette infolge ihrer relativ hohen Reibung gegenüber den Partikeln mitgenommene Partikel zunächst zuverlässig abgestreift, durch die Rückhaltung bei der Öffnungsbewegung des Kolbens von der Kolbendichtung aber nicht wieder mitgenommen werden können. Sie werden damit dem Gefähr­ dungsbereich entzogen. Es besteht die Möglichkeit, die abge­ streiften und zurückbehaltenen Schmutzpartikel im Bereich der Rückhaltung zu deponieren. Besonders zweckmäßig ist jedoch eine weitere Ausgestaltung, bei der die Abstreif- und Rückhalteein­ richtung in einer bei der Öffnungsbewegung des Ventilkolbens gegenüber der Fluidströmung zugänglich werdenden Zone vorgesehen ist. Bei dieser Ausgestaltung kann der Schmutz von der Fluid­ strömung fortgeschwemmt werden.

Zusätzlich macht sich die erfindungsgemäße Anordnung die bei derartigen Selbstschlußventilen gegebene relativ hohe Druck­ differenz zwischen Einlaß und Entlastungskammer während der Öffnungs- und Schließphase des Kolbens zu Nutze. Diese Differenzdrücke führen nämlich zu einer stärkeren Anpressung der Dichtlippe der Kolben- Manschette an die Wandung und damit eben auch an die Abstreifung, so daß die Schmutzpartikel besonders zuverlässig abgestreift werden.

Bevorzugte weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Selbst­ schlußventiles sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele derartiger Selbstschlußventile werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematisierte Schnittdarstellung eines derartigen Selbstschlußventiles,

Fig. 2 in vergrößerter Teilschnittdarstellung die zwischen Kolbendichtung und Kammerwand wirksame Abstreif- und Rückhalteeinrichtung des Selbstschlußventiles nach Fig. 1.

Das Selbstschlußventil hat ein bei waagerechtem Einbau waagerecht liegendes Gehäuse 1 mit einem Einlaß 2 sowie einem Abgang 3 für das Strömungsmedium, im Sanitärbereich also für das Wasser. Das Gehäuse 1 definiert zwischen dem Einlaß 2 und dem Abgang 3 einen Sitz 4, mit dem mit seiner einen Seite ein Ventil­ kolben 5 zusammenwirkt, der mit seiner dem Ventilsitz 4 gegen­ überliegenden Seite in dem Gehäuse 1 eine Entlastungs­ kammer 6 definiert, die über Strömungskanäle mit dem Einlaß 2 und dem Abgang 3 verbunden ist. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel werden die Strömungskanäle einerseits durch eine in der Wandung des Ventilkolbens 5 vorgesehene Steuerdüse 7 sowie einen zwischen der Entlastungskammer 6 und dem Abgang 3 vorgesehenen Oberströmkanal 8 gebildet, in dem ein Hilfsventil 9 angeordnet ist.

Der Ventilkolben 5 ist gegenüber der Entlastungskammer 6 mittels einer im dargestellten Ausführungsbeispiel als Topfmanschette ausgebildeten Kolbendichtung 10 abgedichtet, deren Dichtlippe 11 mit ihrer Dichtkante, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, unter leichter Vorspannung an dem die Kammerwandung 1 a bildenden Abschnitt des Ventilgehäuses 1 anliegt und bei der Ventilkolben­ bewegung daran geführt ist.

Bei geschlossenem Hilfsventil 9 wird der Ventilkolben 5 durch den in der Entlastungskammer 6 herrschenden Druck in seiner in Fig. 1 dargestellten Dichtlage gehalten. Durch Öffnen des Hilfsventiles 9 und Druckentlastung der Entlastungskammer 6 wird der Ventilkolben 5 durch den unter der Kolbendichtung 10, 11 herrschenden Druck in seine Öffnungsstellung bewegt, so daß das durch den Einlaß 2 zugeführte Wasser in den Abgang 3 gelangen kann. Dabei ist im dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem in den Abgang 3 hineinragenden Schaft 12 des Ventilkolbens 5 eine als Drosselorgan wirkende gummielastische Manschette 13 angeordnet, deren in der Ruhestellung des Ventils gegen die Innenwand des Abganges 3 liegender Rand nach unten weist. Das aus dem Einlaß 2 strömende Wasser übt auf die Manschette 13 eine ihrer radialen Vorspannung entsprechende hydraulische Kraft aus, die die sichere Schließbewegung des Ventilkolbens 5 gewährleistet.

Wenn auf der Wandung der Entlastungskammer Schmutzpartikel 14 liegen, werden diese durch die Relativbewegung des Ventil­ kolbens 5 in den Bereich der Kolbenmanschette 10, 11 gelangen und können dann an letzterer aufgrund des relativ hohen Reib­ koeffizienten - derartige Kolben-Manschetten bestehen vielfach aus gummielastischem Material - haften bleiben und werden von ihr mitgeschleppt. Es ist nun eine zwischen der Kolbendichtung 10, 11 und der Kammerwandung 1 a wirksame Abstreif- und Rückhalteein­ richtung für diese bei der Schließbewegung des Ventilkolbens 5 der Dichtlippe 11 der Kolbendichtung 10 mitgeführten Schmutz­ partikel vorgesehen, wobei diese Einrichtung gemäß einer ersten, in Fig. 2 illustrierten Ausführungsform durch eine in einem Abschnitt der Kammerwandung 1 a vorgesehene Sägezahnverzahnung 15 gebildet ist, über deren Spitzen bei entsprechender Ventilkolben­ bewegung die Dichtlippe 11 läuft. Dabei sind gemäß einer bevor­ zugten Ausgestaltung die flachen Flanken 15 a der Sägeverzahnung 15 in Richtung der Schließbewegung des Ventilkolbens 5 orientiert, während die steilen Flanken 15 b der Sägeverzahnung 15 der Öffnungs­ bewegungsrichtung des Ventilkolbens 5 entgegenstehen. Auf diese Weise können die von der Dichtlippe 11 mitgeführten Schmutzpartikel gegen die flachen Flanken 15 a laufen und werden insoweit von diesen nicht gebremst. Bewegt sich der Ventilkolben 5 dagegen in seiner Öffnungsrichtung, bleiben die Schmutzpartikel im Sinne der Rück­ haltung an den steilen Flanken 15 b hängen und können sich in den von den Zahnlücken definierten Nuten niederlegen, wie in Fig. 2 illustriert.

In zweckmäßiger Ausgestaltung ist die Abstreif- und Rückhalte­ einrichtung in der Zone der Kammerwandung 1 a vorgesehen, in der sich die Dichtlippe 11 in geschlossenem Zustand des Ventilkolbens 5 be­ findet und die bei der Öffnungsbewegung des Ventilkolbens 5 gegen­ über dem Fluidstrom zugänglich wird. Auf diese Weise können die Schmutzpartikel in der Öffnungsphase des Ventilkolbens 5 vom Fluidstrom aus dem Selbst­ schlußventil fortgeschwemmt werden. In Fig. 2 ist in gepunkteter Linie angedeutet, wie die relativ hohen Differenzdrücke zwischen dem Einlaß 2 und der Entlastungskammer 6 während der Öffnungs- und Schließphase des Ventilkolbens 5 die Dichtlippe 11 der Kolben-Manschette 10 stärker an die Kammerwandung 1 a und damit hier in dieser Zone an die Sägeverzahnung 15 anpressen, so daß die Schmutzpartikel 14 beson­ ders zuverlässig von der Sägeverzahnung 15 abgestreift werden können.

Die genannte Möglichkeit der Fortschwemmung der Schmutzpartikel 14 durch den Fluidstrom ist immer dann gewährleistet, wenn, wie vorge­ sehen, die Sägeverzahnung 15 in dem dem Ventilsitz 4 zugewandten Endbereich der Kammerwand 1 a vorgesehen ist. Es besteht nun auch die Möglichkeit, das die Dichtkante aufweisende Ende der Dicht­ lippe 11 so im Verhältnis zu der Sägeverzahnung 15 und diese wiederum so zum Mündungsende der Kammerwand 1 a gegenüber dem Einlaß 2 anzuordnen, daß in der Schließstellung des Ventilkolbens 5 das genannte die Dichtkante beinhaltende Ende der Dichtlippe 11 über den zuletzt liegenden Sägezahn hinaussteht. Auf diese Weise kann die im Einlaß 2 herrschende Wasserströmung eventuell dort anhaftende Schmutzpartikel leicht erfassen und fortschwemmen. Diese Relativ­ stellung der betroffenen Teile in der Schließstellung des Ventil­ kolbens 5 ist in Fig. 2, bezogen auf das genannte Ende der Dicht­ lippe 11, strichpunktiert illustriert.

Die zuletzt geschilderte Ausgestaltung kann auch zu einer gesonderten Ausführungsform für eine derartige Abstreif- und Rückhalteeinrichtung genutzt werden. Würde man die Endkante der Kammerwandung 1 a gegenüber dem Einlaß 2 scharfkantig ausgestalten, im übrigen aber ohne Säge­ verzahnung belassen, und würde man dann in der geschilderten Weise in der Schließstellung des Ventilkolbens das die Dichtkante bein­ haltende Ende der Dichtlippe 11 über dieses scharfkantige Ende, wie in Fig. 2 illustriert, vorstehen lassen, ergäbe auch dies bereits eine erhebliche Verbesserung der Schmutzempfindlichkeit derartiger Ventile bei besonders einfachem konstruktiven Aufbau, da diese scharfe Endkante praktisch wie ein einzelner Sägezahn arbeiten könnte und die hier einlaufende Begrenzungswand des Einlasses 2 dann im Sinne einer Rückhaltung wirken kann.

Claims (6)

1. Selbstschlußventil mit einem Ventilkolben (5), der mit einem Sitz (4) zwischen einem Einlaß (2) und einem Abgang (3) zusammenwirkt und der mit seiner dem Sitz (4) abgewandten Seite eine strömungstechnisch mit dem Einlaß (2) und dem Abgang (3) verbundene Entlastungskammer (6) definiert, gegenüber der er mittels einer reibungsarmen, an der Kammer­ wandung (1 a) geführten Kolbendichtung (10, 11) abgedichtet ist, gekennzeichnet durch eine zwischen der Kolbendichtung (10, 11) und der Kammerwand (1 a) wirksame Abstreif- und Rückhalteeinrichtung (15, 15 a, 15 b) für bei der Schließbewegung des Ventilkolbens (5) von der Kolbendichtung (10, 11) mitgeführte Schmutzpartikel (14).

2. Selbstschlußventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreif- und Rückhalteeinrichtung (15, 15 a, 15 b) in einer bei der Öffnungsbewegung des Ventilkolbens (5) gegenüber der Fluidströmung zugänglich werdenden Zone vorgesehen ist.

3. Selbstschlußventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstreif- und Rückhalteeinrichtung eine in einem Abschnitt der Kammerwandung (1 a) vorgesehene Säge­ verzahnung (15) aufweist, auf deren Spitzen die Dichtlippe (11) der Kolbendichtung (10, 11) läuft.

4. Selbstschlußventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Flanken (15 a) der Sägeverzahnung (15) in Richtung der Schließbewegung des Ventilkolbens (5) orientiert sind, während die steilen Flanken (15 b) der Öffnungsbewegungs­ richtung des Ventilkolbens (5) entgegenstehen.

5. Selbstschlußventil nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sägeverzahnung (15) in dem dem Sitz (4) zugewandten Endbereich der Kammerwandung (1 a) vorgesehen ist.

6. Selbstschlußventil nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kammerwandung (1 a) an ihrem dem Sitz (4) zugewandten, zum Eingang (2) führenden Ende eine scharfe Endkante aufweist und die Kolbendichtung (10, 11) im Verhält­ nis dazu derart angeordnet ist, daß das die Dichtkante bein­ haltende Ende ihrer Dichtlippe (11) in der Schließstellung des Ventilkolbens (5) über diese Endkante hinaus vorsteht.