DE3613658C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Selbstschlußventil gemäß Gattungs­ begriff des Patentanspruches 1. Derartige Selbstschlußventile, die insbesondere im Bereich der Sanitärarmaturen Verwendung finden, tragen an ihrem Ventilkolben für dessen möglichst leichtgängige Bewegung eine reibungsarme, an der Kammerwan­ dung der Entlastungskammer gleitende Kolbendichtung, die üblicherweise die Form einer in den Ventilkolben eingesetzten Topfmanschette hat, wobei die Dichtkante der Dichtlippe der Topfmanschette unter leichter Vorspannung elastisch an der Kammerwandung liegt.

Gelangen in die Entlastungskammer Schmutzpartikel, beispiels­ weise feine Messingspäne infolge einer nicht ganz sachgerechten Montage, können sowohl bei einem waagerechten wie auch bei einem senkrechten Ventileinbau durch die Relativbewegung des Ventilkolbens diese Schmutzpartikel in den von der Kolben­ dichtung überstrichenen Dichtungsbereich gelangen und Leckage-Strömungen verursachen, die bei entsprechender Größe die Strömungsbilanz der Entlastungskammer negativ beeinflussen und gerade bei Selbstschlußarmaturen, denen nach dem Betäti­ gungsimpuls eine längere Laufzeit gegeben ist, Laufzeitabwei­ chungen oder gar Fehlfunktionen hervorrufen können.

Die Anordnung einer weiteren Kolbendichtung mit einer Dicht­ richtung entgegengesetzt derjenigen der ersten Kolbendichtung ist unzweckmäßig, da durch die zweite Kolbendichtung in sehr nachteiliger Weise die Reibung erhöht würde. Die Schmutz­ partikel würden in jedem Fall auch in der Entlastungskammer verbleiben, so daß im Laufe der Zeit infolge der häufigen Kolbenbewegungen eine Riefenbildung auftreten kann.

Es ist bei gattungsmäßig abweichenden Absperrventilen (DE-OS 27 53 682) und einen Kolben aufweisenden Flüssigkeits­ druckapparaten (DE-PS 8 34 305) bekannt, eine gegebenenfalls auch sägezahnartig ausgebildete Abstreifeinrichtung zwischen hin- und hergehenden Teilen vorzusehen. Es handelt sich dabei um elastische Abstreifer, die die Aufgabe haben, von außen eindringende Schmutzpartikel von glatten metallischen Flächen abzustreifen. Ein Abstreifen von beispielsweise aus dem Inneren einer Kammer stammenden Schmutzpartikeln von einer Kolben­ dichtung ist mit den bekannten Anordnungen nicht möglich, da ferner die Schmutzpartikel zu den elastischen Abstreifern bei den vorbekannten Anordnungen eine hohe Haftneigung haben. Es sind etwa von derartigen Abstreifern rückgehaltene Schmutzpar­ tikel im normalen Funktionsablauf von dort nicht zu entfernen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Selbst­ schlußventil der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das es bei weiterhin reibungsarmer Kolbendichtung ermöglicht, diese zuver­ lässig von etwaigen Schmutzpartikeln zu befreien.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß an der Kammer­ wandung eine Abstreif- und Rückhalteeinrichtung für von der Kolbendichtung mitgenommene und an ihr haftende Schmutz­ partikel vorgesehen ist. In Abkehr von bisherigen Abstreif­ anordnungen ist hier somit die Abstreifvorrichtung der Kammerwandung zugeordnet, und zwar derart, daß bei der Kolbenbewegung die Kolbendichtung sich relativ zur Abstreif­ vorrichtung bewegt und damit eventuell an der Kolbendichtung anhaftende Schmutzpartikel zuverlässig von dieser entfernt werden. Werden somit bei der Schließbewegung des Kolbens gegebenenfalls von der Kolbendichtung in Folge ihrer relativ hohen Reibung gegenüber den Schmutzpartikeln mitgenommene Schmutzpartikel in den Bereich der Abstreif- und Rückhalte­ einrichtung verbracht, werden sie von dieser zuverlässig abgestreift, durch die Rückhaltefunktion bei der Öffnungs­ bewegung des Kolbens von der Kolbendichtung aber nicht wieder mitgenommen. Sie werden damit zuverlässig dem Gefährdungs­ bereich entzogen.

Es besteht die Möglichkeit, die abgestreiften und zurück­ behaltenen Schmutzpartikel im Bereich der Rückhaltung zu deponieren. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht jedoch eine weitere sehr zweckmäßige Ausgestaltung, nach der die Abstreif- und Rückhalteeinrichtung in einer bei der Öffnungs­ bewegung des Ventilkolbens für die Fluidströmung zugänglich werdenden Zonen vorgesehen ist. Die Schmutzpartikel können dann von der Fluidströmung fortgeschwemmt werden.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung macht sich bei ihrer Abstreiffunktion auch noch die bei derartigen Selbstschluß­ ventilen gegebene relativ hohe Druckdifferenz zwischen dem Einlaß und der Entlastungskammer während der Öffnungs- und Schließphase des Ventilkolbens zunutze. Diese Differenzdrücke führen nämlich zu einer stärkeren Anpressung der Kolben­ dichtung an die Kammerwandung und damit auch an die Abstreif­ und Rückhalteeinrichtung, so daß die Schmutzpartikel besonders zuverlässig abgestreift werden können. Bevorzugte weitere Aus­ gestaltungen, die insbesondere die detaillierte bauliche Aus­ gestaltung der Abstreif- und Rückhalteeinrichtung betreffen, sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele derartiger Selbstschlußventile werden nach­ stehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematisierte Schnittdarstellung eines derartigen Selbstschlußventiles,

Fig. 2 in vergrößerter Teilschnittdarstellung die zwischen der Kolbendichtung und der Kammerwandung 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 Auslaß 3 für das Strömungsmedium, bei Einsatz im Sanitärbereich also für Wasser.

Das Gehäuse 1 definiert zwischen dem Einlaß 2 und dem Auslaß 3 einen Sitz 4, mit dem an seiner einen Seite ein Ventilkolben 5 zusammenwirkt, der mit seiner dem Sitz 4 gegenüberliegenden Seite in dem Gehäuse 1 eine Entlastungskammer 6 definiert, die über Strömungskanäle mit dem Einlaß 2 und dem Auslaß 3 ver­ bunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel 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 Über­ strömkanal 8 gebildet, in dem ein Hilfsventil 9 angeordnet ist.

Der Ventilkolben 5 ist gegenüber der Entlastungskammer 6 mittels einer im dargestellten Ausführungsbeispiel als Topf­ manschette ausgebildeten Kolbendichtung 10, 11 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 an­ liegt und bei der Ventilkolbenbewegung daran reibungsarm gleitet.

Bei geschlossenem Hilfsventil 9 wird der Ventilkolben 5 durch den in der Entlastungskammer 6 herrschenden Druck in seiner in Fig. 1 dargestellten Schließlage gehalten. Durch das Öffnen des Hilfsventiles 9 und die Druckentlastung der Entlastungs­ kammer 6 wird der Ventilkolben 5 durch den unter der Kolben­ dichtung 10, 11 herrschenden Druck in seine Öffnungsstellung bewegt, so daß das durch den Einlaß zugeführte Wasser in den Auslaß 3 gelangen kann. Dabei ist im dargestellten Ausführungs­ beispiel auf einem in den Auslaß 3 hineinragenden Schaft 12 des Ventilkolbens 5 eine als Drosselorgan wirkende gummi­ elastische Manschette 13 angeordnet, deren in der Ruhestellung des Selbstschlußventiles gegen die Innenwand des Auslasses 3 liegender Rand nach unten weist.

Die aus dem Einlaß 2 kommende Fluidströmung übt auf die Manschette 13 eine ihrer radialen Vorspannung entsprechende hydraulische Kraft aus, die die sichere Schließbewegung des Ventilkolbens 5 gewährleistet.

Wenn auf der Kammerwandung 1 a der Entlastungskammer 6 Schmutz­ partikel 14 liegen, werden diese durch die Relativbewegung des Ventilkolbens 5 in den Bereich der Kolbendichtung 10, 11 ge­ langen und können dann an letzterer aufgrund des relativ hohen Reibkoeffizienten - derartige Kolbendichtungen bestehen vielfach aus gummielastischem Material - haften bleiben und werden von ihr mitgeschleppt. Es ist nun an der Kammerwandung 1 a eine Abstreif­ und Rückhalteeinrichtung für die von der Kolbendichtung 10, 11 bei der Schließbewegung des Ventilkolbens 5 mitgeführten Schmutz­ partikel vorgesehen, wobei diese Abstreif- und Rückhalteeinrich­ tung gemäß der in Fig. 2 illustrierten Ausführungsform durch eine in einem Abschnitt der Kammerwandung 1 a vorgesehene Sägever­ zahnung 15 gebildet ist, auf deren Spitzen bei entsprechender Ventilkolbenbewegung die Dichtlippe 11 der Kolbendichtung 10 läuft. Dabei sind in diesem Ausführungsbeispiel die flachen Flanken 15 a der Sägeverzahnung 15 in Richtung der Schließbe­ wegung des Ventilkolbens 5 orientiert, während die steilen Flanken 15 b der Sägeverzahnung 15 der Öffnungsbewegungsrichtung des Ventilkolbens 5 entgegenstehen. Auf diese Weise können die von der Dichtlippe 11 mitgeführten Schmutzpartikel 14 gegen die flachen Flanken 15 a laufen und werden insoweit von dieser nicht gebremst. Bewegt sich der Ventilkolben 5 dagegen in seiner Öffnungsrichtung, bleiben die Schmutzpartikel 15 im Sinne der Rückhaltung an den steilen Flanken 15 b hängen und können sich in den von den Zahnlücken definierten Nuten niederlegen, wie in Fig. 2 illustriert.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abstreif- und Rückhalteeinrichtung in einer Zone der Kammerwandung 1 a vor­ gesehen, in der sich die Dichtlippe 11 in geschlossenem Zustand des Ventilkolbens 5 befindet und die bei der Öff­ nungsbewegung des Ventilkolbens 5 gegenüber der Fluidströmung zugänglich wird. Auf diese Weise können die Schmutzpartikel 14 in der Öffnungsphase des Ventilkolbens 5 von der Fluid­ strömung aus dem Selbstschlußventil 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 Kolbendichtung 10, 11 stärker an die Kammerwandung 1 a und damit in dieser Zone an die Sägeverzahnung 15 anpressen, so daß die Schmutz­ partikel 14 besonders zuverlässig von der Sägeverzahnung 15 abgestreift werden können.

Die genannte Möglichkeit der Fortschwemmung der Schmutzpartikel 14 durch die Fluidströmung ist immer dann gewährleistet, wenn die Sägeverzahnung 15 in dem dem Sitz 4 zugewandten Endbereich der Kammerwandung 1 a vorgesehen ist. Es besteht nun ferner die Möglichkeit, das die Dichtkante aufweisende Ende der Dicht­ lippe 11 der Kolbendichtung 10, 11 so im Verhältnis zu der Sägeverzahnung 15 und diese wiederum so zum Mündungsende der Kammerwandung 1 a gegenüber dem Einlaß 2 anzuordnen, daß in der Schließstellung des Ventilkolbens 5 dieses die Dichtkante bein­ haltende Ende der Dichtlippe 11 über den zuletzt liegenden Säge­ zahn hinaussteht. Auf diese Weise kann die im Einlaß 2 herrschende Fluidströmung eventuell dort anhaftende Schmutz­ partikel leicht erfassen und fortschwemmen. Diese Relativ­ stellung der betroffenen Teile in der Schließstellung des Ventilkolbens 5 ist in Fig. 2, bezogen auf das die Dicht­ kante aufweisende Ende der Dichtlippe 11, strichpunktiert illustriert.

Die zuletzt geschilderte Ausgestaltung kann auch zu einer weiteren 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 Sägeverzahnung belassen und würde man in der geschilderten Weise in der Schließ­ stellung des Ventilkolbens das die Dichtkante beinhaltende Ende der Dichtlippe 11 der Kolbendichtung 10, 11 über dieses scharfkantige Ende, wie in Fig. 2 illustriert, vorstehen lassen, würde auch dies bereits eine Abstreifung der Schmutz­ partikel von der Dichtlippe ergeben, und zwar bei besonders einfachem konstruktiven Aufbau, da die scharfe Endkante prak­ tisch wie ein einzelner Sägezahn arbeiten könnte und die hier einlaufende Begrenzungswand des Einlasses 2 dann im Sinne der Rückhaltung wirken würde.

Claims (6)

1. Selbstschlußventil mit einem Ventilkolben (5), der mit einem Sitz (4) zwischen einem Einlaß (2) und einem Auslaß (3) zusammenwirkt und der mit seiner dem Sitz (4) abge­ wandten Seite eine mit dem Einlaß (2) und dem Auslaß (3) in Strömungsverbindung stehende Entlastungskammer (6) be­ grenzt, gegenüber der er mittels einer reibungsarmen, an der Kammerwandung (1 a) gleitenden Kolbendichtung (10, 11) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kammerwandung (la) eine Abstreif- und Rückhalte­ einrichtung (15, 15 a, 15 b) für von der Kolbendichtung (10, 11) mitgenommene und an ihr haftende Schmutzpartikel (14) vorgesehen ist.

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) für die 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) orien­ tiert sind, während die steilen Flanken (15 b) der Öffnungs­ bewegungsrichtung 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 Ver­ hältnis dazu derart angeordnet ist, daß das die Dichtkante bildende Ende ihrer Dichtlippe (11) in der Schließstellung des Ventilkolbens (5) über diese Endkante hinaus vorsteht.