DE3811358C2 - Selbstschlußventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Selbstschlußventil mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein derartiges Selbstschlußventil ist aus der Druck­ schrift DE-GM 77 07 893 bekannt, wobei das Selbst­ schlußventil als Ventiloberteil ausgebildet ist, wel­ ches alternativ anstatt eines üblichen Niederschraub­ ventiloberteils in ein genormtes Durchgangsventil ein­ schraubbar ist.

Bei diesen bekannten Ventilen wird die Verzögerungsein­ heit mit dem vom Hauptventil gesteuerten Medium beauf­ schlagt. Dieses ist ungünstig bei Ventileinrichtungen, die zur Steuerung von Wasser im Sanitärbereich einge­ setzt werden und somit Kalk etc. aus dem Wasser in dem relativ empfindlichen Verzögerungsglied ausgeschieden werden, die einen starken Verschleiß oder Funktionsstö­ rungen bewirken können. Dieses wirkt sich besonders nachteilig bei dynamisch belasteten Abdichtungen gegen­ über der Atmosphäre aus.

Außerdem kann in der Regel ein einmal eingeleiteter Öffnungsvorgang bzw. Wasserzapfvorgang nicht innerhalb der Zeitperiode willkürlich unterbrochen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Selbst­ schlußventil zu schaffen, bei dem die vorstehend aufge­ führten Nachteile vermieden werden und die Ventilteile in dem vom Fluid beaufschlagten Bereich des Ventils von außen ohne abzudichtende Öffnungen betätigbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den An­ sprüchen 2 bis 13 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß

• 1. dynamisch belastete Abdichtungen weder bei dem Hauptventil noch bei dem Hilfsventil oder gar bei dem Verzögerungsglied erforderlich sind;
• 2. Ausscheidungen aus dem Fluid, insbesondere Kalk aus dem Wasser, die Funktionstüchtigkeit des Verzöge­ rungsglieds nicht beeinträchtigen kann;
• 3. ein eingeleiteter Fluidzapf- oder Wasserzapfvorgang jeder Zeit willkürlich mit dem Stellorgan unter­ brochen werden kann;
• 4. bei der Inbetriebnahme des Selbstschlußventils eine Entluftung nicht erforderlich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Selbstschlußventil im Längs­ schnitt zur Steuerung des Wasserdurch­ flusses für den Sanitärbereich mit einem kolbenförmigen Hauptventil;

Fig. 2 ein anderes Selbstschlußventil im Längsschnitt mit einer Membran als Hauptventilglied;

Fig. 3 einen Teil des Selbstschlußventils gemäß Fig. 2 mit einer modifizier­ ten Membran als Hauptventilglied.

Der Einfachheit halber sind bei den Ausführungsbeispie­ len in der Zeichnung gleiche oder entsprechende Ele­ mente mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Wasserarmatur 1 ein normgemäßes Ventilgehäuse 11 vorgesehen, bei dem die Wasserdurchströmrichtung nach Norm in Pfeilrichtung erfolgt. Derartige Normventile sind in der Regel mit einem Ventiloberteil versehen, in dem ein mit einer Ventilspindel niederschraubbarer Ven­ tilteller angeordnet ist, der mit einem Ventilsitz 12 im Ventilgehäuse 11 zusammenwirkt. Das Ventiloberteil ist dabei in einem Oberteilgehäuse 21 angeordnet, wel­ ches in einen T-förmig vorkragenden Stutzen des Ventil­ gehäuses 11 dicht einschraubbar ist.

Nach dem Entfernen des konventionellen Ventiloberteils, oder unmittelbar bei der fabrikmäßigen Montage kann in den Stutzen des Ventilgehäuses 11 ein Selbstschlußven­ tilglied 2, welches in einem Oberteilgehäuse 21 ange­ ordnet ist, eingeschraubt werden. In dem Oberteilge­ häuse 21 ist in einem unteren, durch eine Stirnwand 211 abgetrennten Bereich eine Gegendruckkammer 23 vorgese­ hen, in der ein Hilfsventil 3 und ein Hauptventil mit einem Kolben 4 angeordnet sind. In dem Kolben 4 ist koaxial zum Ventilteller ein Drosselkanal 41 ausgebil­ det, durch den die Gegendruckkammer 23 mit dem Fluid­ druck der Zuströmseite des Ventils beaufschlagt wird. Außerdem ist in dem Kolben 4 ein Entlastungskanal 42 ausgebildet, der in den stromabwärts gelegenen Teil des Ventils mündet und welcher mit einem Verschlußkörper 31 des Hilfsventils 3 verschließbar ist. Der Verschlußkör­ per 31 ist aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt und tellerförmig ausgebildet, wobei zentral in einer Aufnahmebohrung eine Feder 32 angeordnet ist, die sich an der Stirnwand 211 abstützt. Die Kraft der Feder 32 ist dabei so bemessen, daß sie von einem an der gegen­ überliegenden Seite der Stirnwand 211 angeordneten Per­ manentmagnet 24 überwunden wird, so daß der Verschluß­ körper 31 bei unbeeinflußtem Dauermagnet 24 in Offen­ stellung gehalten wird. Erfolgt dagegen mit einem mag­ netischen Nebenschlußglied 204 eine Beeinflussung des Magnetfeldes, so drückt die Feder 32 den tellerförmig ausgebildeten und lose in der zylindrischen Wandung der Gegendruckkammer 23 geführten Verschlußkörper 31 in seine Schließposition, d. h. der Entlastungskanal 42 wird abgesperrt. Sobald das Nebenschlußglied 204 vom Permanentmagnet 24 entfernt wird, zieht dieser den Ver­ schlußkörper 31 entgegen der Kraft der Feder 32 wieder in Offenstellung. Bei abgesperrtem Entlastungskanal 42 baut sich in der Gegendruckkammer 23 ein Fluiddruck, wie er stromaufwärts im Ventil herrscht, auf und treibt den Kolben 4 gegen den Ventilsitz 12, wobei der Kolben 4 im Querschnitt größer ausgebildet ist als die Durch­ trittsöffnung des Ventilsitzes 12. Wird dagegen der Entlastungskanal 42 geöffnet, wie es in der Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist, so drückt der anstehende Fluiddruck den Kolben 4 in die Gegendruckkammer 23, so daß das Hauptventil in seine Öffnungsposition gebracht wird.

Der vom Fluid oder Medium des Ventils beaufschlagte Raum erstreckt sich lediglich auf das Ventilgehäuse 11 und die Gegendruckkammer 23. Mechanische Stellelemente, die von außen in den vom Medium beaufschlagten Raum eingreifen, sind nicht erforderlich. Vielmehr ist das Stellorgan mit ,einem Verzögerungsglied 22 völlig ge­ trennt angeordnet. Das Stellorgan 20 wird dabei von ei­ nem haubenförmigen Griff 202, einer Spindel 201 mit einem magnetischen Werkstoffbereich 203 sowie dem Ne­ benschlußglied 204 gebildet. Durch eine Axialbewegung des Griffs 202 mit der Spindel 201 und Nebenschlußglied 204 kann somit das Hilfsventil 3 in seine Öffnungs- und Schließposition gebracht werden. Zur automatischen Rückführung in die Schließposition ist die Spindel 201 mit einer Rückstellfeder 26 versehen.

Zur verzögerten Rückstellung in die Schließposition ist koaxial um die Spindel 201 im Bereich des magnetischen Werkstoffbereichs 203 das Verzögerungsglied 22 in Form eines ringförmigen Gehäuses 221 ausgebildet. Der ring­ förmige Hohlraum in dem Gehäuse 221 ist mit einer Flüs­ sigkeit, z. B. Silikonöl, gefüllt, worin ein entspre­ chend ringförmig gestalteter Magnetkörper 222 schwimmt und axial verschiebbar angeordnet ist. An seiner äuße­ ren Mantelfläche trägt der Magnetkörper 222 außerdem eine umlaufende Manschettendichtung 223, deren Dicht­ lippe in der einen Verschieberichtung (Ventilöffnungs­ richtung) den Flüssigkeitsdurchtritt freigibt. Außerdem ist in dem Magnetkörper 222 eine Drosselöffnung vorge­ sehen, so daß bei einer Bewegung in Richtung Ventilab­ schluß die Flüssigkeit nur langsam in dem Gehäuse 221 überströmen kann. Die Kupplung der Spindel 201 mit dem Magnetkörper 222 erfolgt mit Hilfe des magnetischen Werkstoffbereichs 203, der zentral in der Öffnung des hohlringförmigen Gehäuses 221 mit der Spindel 201 be­ wegbar ist.

Zur Einstellung der Öffnungszeitdauer ist schließlich im Bereich der Rückstellfeder 206 ein verstellbarer An­ schlag 205 in Form einer Stellschraube ausgebildet, mit der der Hub bzw. die Zeitdauer des Verzögerungsglieds 22 einstellbar ist.

Das vorstehend beschriebene Selbstschlußventil hat fol­ gende Funktionsweise:
Das in Fig. 1 gezeigte Ventil befindet sich in der Offenstellung, d. h. das Fluid kann in Pfeilrichtung durch das Ventilgehäuse 11 strömen. Wird nun der Griff 202 in Richtung auf das Ventilgehäuse 11 gedrückt, so schließt das magnetische Nebenschlußglied 204 die Feld­ linien des Permanentmagneten 24 kurz. Nunmehr drückt die Feder 32 den Verschlußkörper 31 gegen die Öffnung des Entlastungskanals 42. Innerhalb der Gegendruckkam­ mer 23 baut sich durch den Drosselkanal 41 ein Druck auf, der den Kolben 4 gegen den Ventilsitz 12 drückt und das Ventil absperrt.

Wenn nunmehr der Griff 202 aus dem Ventilgehäuse 11 herausgezogen wird, öffnet sich der magnetische Neben­ schluß durch das Nebenschlußglied 204. Die Feldlinien des Permanentmagneten 24 gehen nunmehr durch den Ver­ schlußkörper 31 und heben diesen an. Dadurch wird der Entlastungskanal 32 freigegeben, so daß danach der Kol­ ben 4 durch den anstehenden Druck angehoben wird und das Ventil in die Öffnungsposition gebracht wird. Beim Herausziehen des Griffs 202 nimmt der in der Spin­ del 201 integrierte magnetische Werkstoffbereich 203 den Magnetkörper 222 nach dem Prinzip einer magneti­ schen Kupplung mit. Beim Herausziehen des Griffs 202 gibt die Manschettendichtung 223 den Überströmweg frei, während bei der Rückführung in die Schließposition die Flüssigkeit lediglich über einen Drosselkanal überströ­ men kann. Die Rückstellfeder 206 drückt somit nach ei­ nem Herausziehen des Griffs 202 und der Spindel 201 diese verzögert in die Schließstellung zurück. Wenn die Spindel 201 einen vorgegebenen Weg zurückgelegt hat, wird das magnetische Nebenschlußglied 204 von dem Per­ manentmagneten 24 angezogen. Damit wird dann der oben beschriebene Schließvorgang erneut eingeleitet. Soll das Selbstschlußventil vor Ablauf der eingestell­ ten Zeit geschlossen werden, so kann der Griff 202 von Hand in das Ventil zurückgedrückt werden. Die Bremswir­ kung der Verzögerungseinheit wird dabei umgangen und das Nebenschlußglied 204 hält dann die Spindel 201 mit dem Griff 202 in der Schließstellung fest.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Das Stellorgan 20 entspricht dabei völlig dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel. An­ statt eines Kolbens ist das Hauptventil dagegen mit einem als Membran 5 ausgebildeten Verschlußkörper ver­ sehen. Die topfartig ausgebildete Membran 5 ist dabei mit ihrer Wandung an einem zylindrischen Vorsprung des Oberteilgehäuses 21 mit einem Spannring 51 dicht befe­ stigt. Außerdem ist die Gegendruckkammer 23 zweiteilig ausgebildet und wird von einer Stirnwand 212 durch­ trennt. Die Membran 5 trägt außerdem einen etwa stern­ förmig ausgebildeten Führungskörper 52, mit dem sie in dem Ventilsitz 12 radial geführt ist, so daß lediglich eine axiale Bewegung des Bodens der topfartigen Membran 5 ermöglicht ist. Durch den Führungskörper 52 der Mem­ bran 5 und der Stirnwand 212 ist ebenfalls ein Drossel­ kanal 41 ausgebildet, so daß in der Gegendruckkammer 23 sich in allen Bereichen ein entsprechender Druck für den Abschluß des Hauptventils aufbauen kann. Im übrigen entspricht der Aufbau und die Funktionsweise dem in Fig. 1 dargestellten Selbstschlußventil.

In Fig. 3 ist eine andere Befestigung der Membran 5 an dem Oberteilgehäuse 21 gezeigt. Die Membran 5 ist hier­ bei mit einem Ringwulst in der Stirnfläche des Ober­ teilgehäuses 21 befestigt.

Anstatt des geschlossenen, mit Flüssigkeit gefüllten Verzögerungsglieds 22 kann auch ein mit der Atmosphäre in Verbindung stehender Drosselzylinder vorgesehen wer­ den, in dem ein mit der Spindel koppelbarer Kolben nach Art einer Luftpumpe zusammenwirkt, wobei die während der Schließbewegung zusammengepreßte Luft dosiert über eine Drosselöffnung entweichen kann.

Claims (13)

1. Selbstschlußventil mit einem Hauptventil zum Steuern des Durchflusses und einem über ein in Schließstellung ge­ drücktes Stellorgan zum Betätigen des Hilfsventils zur Steuerung der Druckbelastung einer Gegendruckkammer, die über einen Drosselkanal mit dem Ventilzulauf ständig in Verbindung steht, und die an einer Seite wenigstens in einem Teil von einem axial verschiebbaren Hauptventil­ verschlußglied begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (20) mit einem vom Durchflußmedium des Ventils unabhängigen fluidischen Verzögerungsglied (22) gekoppelt ist und das Hilfsventil (3) in der Gegendruck­ kammer (23) von außen mit Hilfe eines Magnetfeldes betä­ tigbar ist.

2. Selbstschlußventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Verzögerungsglied (22) ein hohl­ ringförmiges, mit Flüssigkeit gefülltes Gehäuse (221) vorgesehen ist, in dem ein entsprechend ring­ förmig gestalteter Magnetkörper (222) axial ver­ schiebbar angeordnet und mit einer an der äußeren Mantelfläche umlaufenden Manschettendichtung (223) ausgestattet ist, deren Dichtlippe in der einen Verschieberichtung den Flüssigkeitsdurchfluß frei­ gibt, wobei das Stellorgan (20) mit einer Spindel (201) im offenen Zentrum des ringförmigen Gehäuses (221) hindurchgeführt und mit einem, an der Spindel (201) angeordneten magnetischen Werkstoffbereich (203) über das Magnetfeld mit dem Magnetkörper (222) gekoppelt ist.

3. Selbstschlußventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Verzögerungsglied (22) ein mit der Atmosphäre in Verbindung stehender Zylinderraum vorgesehen ist, durch den die axial verschiebbare Spindel gedichtet hindurchgeführt ist, wobei an der Spindel ein Kolben mit einer an der Zylinderwandung anliegenden Manschettendichtung und einer Drossel­ öffnung, durch die die vom Kolben im Zylinder bei der Schließbewegung zusammengepreßte Luft dosiert entweichen kann, ausgebildet ist.

4. Selbstschlußventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsventil (3) von einem aus magnetischem Werkstoff hergestellten Verschlußkörper (31) in der Gegendruckkammer (23) gebildet und von einer Feder (32) in Schließstel­ lung gestrammt ist, wobei mit einem außerhalb der Gegendruckkammer (23) vorgesehenen Permanentmagne­ ten (24) entgegen der Kraft der Feder (32) der Ver­ schlußkörper (31) in Offenstellung bewegbar ist.

5. Selbstschlußventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verschlußkörper (31) tellerförmig ausgebildet und lose mit seinem Außenrand in der zylindrisch geformten Gegendruckkammer (23) geführt ist, wobei die Feder (32) in einer zentralen Auf­ nahmebohrung angeordnet und der Verschlußkörper (31) in der Offenstellung mit einem Ringbereich an der von der Ventilöffnung abgekehrten Stirnseite der Gegendruckkammer (23) anliegt.

6. Selbstschlußventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (24) an der Außenseite der Stirnwand (211) angeord­ net ist und die Spindel (201) des Stellorgans (20) am inneren Endbereich ein magnetisches Nebenschluß­ glied (204) hat, mit dem die Feldlinien des Perma­ nentmagneten (24) in der eingeschobenen Stellung hinreichend ablenkbar sind, so daß in dieser Stel­ lung der Verschlußkörper (31) von der Feder (32) in Schließstellung gerückt ist.

7. Selbstschlußventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventil mit einem in der Stirnwand (212) des Oberteilgehäuses (21) gedichtet axial verschiebbaren Kolben (4) ver­ sehen ist, in dem der Drosselkanal (41) zum Ventil­ zulauf und ein über den Verschlußkörper (31) ab­ sperrbarer Entlastungskanal (42) angeordnet sind, und der mit dem Ventilsitz (12) des Ventilgehäuses (11) zusammenwirkt.

8. Selbstschlußventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventil mit einer topfartig ausgebildeten Membran (5) mit dem Ventilsitz (12) des Ventilgehäuses (11) zusammen­ wirkt, wobei etwa zentral im Ventilsitz (12) in der Membran (5) der Drosselkanal (41) ausgebildet ist und der absperrbare Entlastungskanal (42) seitlich aus dem Oberteilgehäuse (21) herausgeführt ist.

9. Selbstschlußventil nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gegendruckkammer (23) aus einer im wesentlichen von einer Membran (5) gebildeten Kammer und einer im Oberteilgehäuse (21) ausgebil­ deten Kammer besteht, wobei die beiden Kammern durch den in einer Stirnwand (212) hindurchgeführ­ ten Drosselkanal (41) verbunden sind, und der Ver­ schlußkörper (31) des Hilfsventils (3) mit einem in der Stirnwand (212) ausgebildeten Entlastungskanal (42) zusammenwirkt.

10. Selbstschlußventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Membran (5) mit einem Spannring (51) an der Seitenwandung des Oberteilgehäuses (21) befestigt ist.

11. Selbstschlußventil, nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Membran (5) in der Stirnfläche des Oberteilgehäuses (21) befestigt ist.

12. Selbstschlußventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (20) mit einem veränderbaren Anschlag (205) versehen ist, so daß die Zeitdauer der Selbstschließung ein­ stellbar ist.

13. Selbstschlußventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verzöge­ rungsglied (22) Silikonöl angeordnet ist.