DE4139815B4

DE4139815B4 - Umschaltventil

Info

Publication number: DE4139815B4
Application number: DE19914139815
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. Pawelzik; Fred Hannemann
Original assignee: Grohe Water Technology AG and Co KG
Current assignee: Grohe Water Technology AG and Co KG
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: DE4139815A1

Abstract

Umschaltventil für sanitäre Wasserarmaturen mit einem in einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Zu- und Abführung des Wassers vorgesehenen Drehschieber, der mit einer eine Zuströmöffnung aufweisenden, drehfest im Gehäuse gehaltenen Ventilsitzscheibe dichtend zusammenwirkt, die konzentrisch zur Drehachse des Drehschiebers auf einem Lochkreis angeordnete Auslassöffnungen aufweist, wobei der Drehschieber eine von einem Mitnehmer und einer Steuerscheibe begrenzte Überströmkammer aufweist, die mit Durchtrittsöffnungen in der Steuerscheibe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Zuströmöffnung (20) in der Ventilsitzscheibe (2) auf dem Lochkreis (301) angeordnet ist und zu beiden Seiten der einen Zuströmöffnung (20) jeweils eine Auslassöffnung (21, 22) mit einem Abstand von mehr als der lichten Weite der Zuströmöffnung (20) ausgebildet ist, wobei in der Steuerscheibe (30) des Drehschiebers (3) auf dem Lochkreis (301) zwei Durchtrittsöffnungen (31) vorgesehen sind, deren Abstand zueinander so bemessen ist, dass mit der einen der Durchtrittsquerschnitt von der Zuströmöffnung (20) in die Überströmkammer (320) und mit der...

Description

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil für sanitäre Wasserarmaturen mit einem in einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Zu- und Abführung des Wassers vorgesehenen Drehschieber, der mit einer eine Zuströmöffnung aufweisenden, drehfest im Gehäuse gehaltenen Ventilsitzscheibe dichtend zusammenwirkt, die konzentrisch zur Drehachse des Drehschiebers auf einem Lochkreis angeordnete Auslaßöffnungen aufweist, wobei der Drehschieber eine von einem Mitnehmer und einer Steuerscheibe begrenzte Überströmkammer aufweist, die mit Durchtrittsöffnungen in der Steuerscheibe verbunden ist.

Ein derartiges Ventil ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 28 41 998 A bekannt.

Aus der Druckschrift US 2 990 853 ist ferner ein Drehventil für die Steuerung einer mit Hydraulikflüssigkeit betriebenen Einrichtung bekannt. Das Drehventil wird hierbei einerseits von der Hochdruckhydraulikflüssigkeit und andererseits von der von der Hydraulikeinrichtung abgegebenen zurückfließenden Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Hierzu sind zwei getrennte Kanäle in dem Drehglied vorgesehen, so daß immer der Durchfluß einer Hochdruckflüssigkeit und einer Niederdruckflüssigkeit parallel gesteuert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Umschaltventil zu verbessern und insbesondere so auszubilden, daß ein fließgeräuscharmer, sicherer Betrieb über einen relativ langen Zeitraum gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Ventil dadurch gelöst, daß die eine Zuströmöffnung in der Ventilsitzscheibe auf dem Lochkreis angeordnet ist und zu beiden Seiten der einen Zuströmöffnung jeweils eine Auslaßöffnung mit einem Abstand von mehr als der lichten Weite der Zuströmöffnung ausgebildet ist, wobei in der Steuerscheibe des Drehschiebers auf dem Lochkreis zwei Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind, deren Abstand zueinander so bemessen ist, daß mit der einen der Durchtrittsquerschnitt von der Zuströmöffnung in die Überströmkammer und mit der anderen der Durchtrittsquerschnitt von der Überströmkammer in eine der beiden Auslassöffnungen in Abhängigkeit von der Drehstellung des Drehschiebers bestimmbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den zweifachen Absperr- und Drosselvorgang eine besonders hohe Absperrsicherheit gewährleistet wird.

Außerdem wird durch die räumlich getrennten beiden Drossel- und Absperrquerschnitte erreicht, daß zwei Widerstände bzw. Drosseln in Strömungsrichtung hintereinander geschaltet sind, so daß hiermit die Fließgeräuschbildung in dem Umschaltventil erheblich reduziert werden kann.

Durch die Abbildung von taschenartigen Einsenkungen und Ausnehmungen der Ventilsitzscheibe kann eine erheblich verbesserte Schmierung an den Dichtflächen der Steuerscheibe und der Ventilsitzscheibe erzielt werden. Vorteilhaft können hierbei zwischen den Zuström- und Auslaßöffnungen der Ventilsitzscheibe in der Dichtfläche drei Ausnehmungen angeordnet werden, wobei die beiden seitlich neben der Zuströmöffnung angeordneten Einsenkungen vom durchströmenden Wasser mit beaufschlagt werden, während die dritte, nicht vom Wasser beaufschlagte Ausnehmung radial offen ausgebildet und mit Schmierstoff, wie Fett, gefüllt werden kann. Der Schmiervorgang kann aber auch allein durch die beiden vom Wasser beaufschlagten, taschenförmigen Einsenkungen erfolgen. Auch kann anstatt der Ausnehmung für die Aufnahme des Fetts in diesem Bereich eine ebenfalls vom Wasser beaufschlagte taschenartige Einsenkung ausgebildet werden.

Schließlich kann zweckmäßig der Drehschieber mit einer Rastung in Form einer federnden Zunge versehen werden, die in der Absperrstellung in eine Nut am Kartuschengehäuse einfaßt, so daß für den Benutzer eine sichere Absperrstellung bequem einstellbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt
1 ein Umschaltventil in voll geöffneter Position in der Schnittebene I der 2;
2 das Umschaltventil gemäß 1 in der Schnittebene II;
3 das Umschaltventil gemäß 1 in der Absperrstellung in der Schnittebene III der 4;
4 das Umschaltventil gemäß 3 in der Schnittebene IV;
5 eine Steuerscheibe gemäß 1 in Draufsicht;
6 die Steuerscheibe gemäß 5 in der Schnittebene V;
7 eine Ventilsitzscheibe gemäß 1 in Draufsicht;
8 die Ventilsitzscheibe gemäß 7 in der Schnittebene VII;
9 die Anordnung der Durchtrittsöffnungen zu den Zuström- und Auslaßöffnungen bei einer Drehung um etwa 15° aus der Absperrstellung in schematischer Darstellung;
10 die Anordnung der Durchtrittsöffnungen zu den Zuström- und Auslaßöffnungen bei einer Drehstellung von etwa 25° aus der Absperrstellung in schematischer Darstellung;
11 die Anordnung der Durchtrittsöffnungen zu den Zuström- und Auslaßöffnungen bei einer Drehung um etwa 35° aus der Absperrstellung in schematischer Darstellung.
Das Umschaltventil ist in einer Kartusche 1 gekapselt angeordnet, derart, daß die Kartusche 1 als Baueinheit in sanitäre Wasserarmaturen eingesetzt werden kann. Die Kartusche 1 wird im wesentlichen von einer etwa zylindrisch gestuften Hülse 11 und einem Boden 12 gebildet. Der Boden 12 kann dabei durch Reibschluß und/oder durch axial begrenzt verschiebbare Schnappzungen etc. in der Stecklage in der Hülse 11 gesichert werden. Außerdem ist der Boden 12 mit Hilfe von Vorsprüngen 121 drehfest mit der Hülse 11 in der Stecklage verbunden.
Auf dem Boden 12 ist eine Ventilsitzscheibe 2 drehfest angeordnet, wobei an der gegenüberliegenden Stirnseite ein Drehschieber 3 mit einer Steuerscheibe 30 angelagert ist. Der Drehschieber 3 ist aus der Steuerscheibe 30 und einem Mitnehmer 32 im wesentlichen gebildet. Der Mitnehmer 32 ist konzentrisch zur Drehachse 10 in einer Öffnung 111 unter Zwischenlage eines Gleitrings 112 drehbar gelagert. Zur Axialsicherung liegt der Mitnehmer 32 an einer Anlageschulter 110 der Hülse 11 an. In dem in der Öffnung 111 zugänglichen Bereich des Mitnehmers ist eine Sackbohrung 323 mit einem Polygonprofil zur drehfesten Verbindung mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Stellglied ausgebildet. Die drehfeste Verbindung zwischen dem Mitnehmer 32 und der Steuerscheibe 30 erfolgt über mehrere Zapfen 322. An der der Steuerscheibe 30 zugekehrten Stirnseite weist der Mitnehmer 32 in Form einer Aussenkung eine Überströmkammer 320 auf, wobei im Randbereich mit Hilfe einer Dichtung 13 die dichte Verbindung mit der Steuerscheibe erfolgt. Im Boden 12 sind Durchbrüche 120 für die Zu- und Abführung des Wassers ausgebildet, wobei zur dichten Überleitung in die Zu- und Ablaufkanäle der Armatur (in der Zeichnung nicht dargestellt) schlauchartige Dichtungen 13 in den Durchbrüchen 120 angeordnet sind.
Die Ventilsitzscheibe 2 weist konzentrisch zur Drehachse 10 einen Lochkreis 301 auf, auf dem eine Zuströmöffnung 20 ausgebildet ist. Jeweils um 120° versetzt zu der Zuströmöffnung 20 ist jeweils eine Auslaßöffnung 21, 22 ausgebildet. Zwischen der Zuströmöffnung 20 und der Auslaßöffnung 21 oder 22 ist jeweils eine taschenartige Einsenkung 24 ausgebildet. Die Zuström- und Auslaßöffnungen 20, 21, 22 und die beiden taschenartigen Einsenkungen 24 weisen etwa den gleichen Querschnitt auf und haben die Form eines Kreisflächensegments, wobei die Ecken verrundet sind. Zwischen den Kreisflächensegmenten ist jeweils eine Dichtfläche 23 angeordnet, die eine sichere Abtrennung der verschiedenen Kreisflächensegmente ermöglicht. Außerdem ist auf der der Zuströmöffnung 20 gegenüberliegenden Seite der Ventilsitzscheibe eine Ausnehmung 25 ausgebildet, die auch den Bereich der Drehachse 10 mit umfaßt. Die Ausnehmung 25 ist radial offen ausgebildet und zur Aufnahme von Schmiermitteln, insbesondere Fett, gedacht, um die Anlageflächen von Ventilsitzscheibe 2 und Steuerscheibe 30 leichtgängig zu halten.
In der Steuerscheibe 30 sind, wie es insbesondere aus 5 und 6 zu entnehmen ist, zwei Durchtrittsöffnungen 31 auf dem Lochkreis 301 angeordnet. Die beiden Durchtrittsöffnungen 31 sind dabei um einen mittleren Abstandswinkel (310) von 120° zueinander versetzt auf dem Lochkreis 301 angeordnet und weisen einen zu den Zuström- und Auslaßöffnungen 20, 21, 22 entsprechenden lichten Querschnitt auf.
Um für den Benutzer die exakte Schließstellung zu markieren, ist außerdem an der Seitenwandung des Mitnehmers 32 eine Verrastung 321 in Form von federnden Zungen ausgebildet, die in der Absperrstellung jeweils in eine Nut 14 an der inneren Seitenwandung der Hülse 11 einfassen.
Das Umschaltventil hat folgende Funktionsweise:
Bei der in 3 und 4 gezeigten Stellung des Drehschiebers 3 nimmt die Steuerscheibe 30 eine Absperrstellung zur Zuströmöffnung 20 und den beiden Auslaßöffnungen 21, 22 ein, wie es insbesondere aus 4 zu entnehmen ist. Die Abdichtung erfolgt hierbei mit den Dichtflächen 23. Der Mitnehmer 32 greift in dieser Stellung mit seiner Verrastung 321 in die Nuten 14 ein. Wird nun die Steuerscheibe 30 mit dem Drehschieber 3 um etwa 15° verdreht, so ergibt sich eine Stellung von der Ventilsitzscheibe 20 zur Steuerscheibe 30, in der eine Durchtrittsöffnung 31 die Zuströmöffnung 20 mit einem Bereich überlagert, wobei ein etwa dreieckig geformter Durchtrittsquerschnitt, in der Zeichnung schraffiert dargestellt, entsteht. Ein gleicher, in der Zeichnung schraffierter Querschnitt entsteht bei der anderen Durchtrittsöffnung 31 zu der Auslaßöffnung 21, so daß das durchströmende Wasser zwei räumlich getrennte, den gleichen Querschnitt aufweisende Drosselstellen passiert, womit eine stufenweise Druckentspannung erfolgt, was eine äußerst günstige Fließgeräuschreduzierung bewirkt. Wie es aus den 10 und 11 ersichtlich ist, wird bei weiterer Drehung, z.B. um 25° oder 35°, der schraffierte Drosselquerschnitt an beiden Drosselstellen im Bereich der Zuströmöffnung 20 und der Auslaßöffnung 21 zunehmend synchron größer bis die Position gemäß 1 und 2 der Zeichnung erreicht ist. In dieser Stellung gelangt der Mitnehmer 32 mit einer Anschlagkante (in der Zeichnung nicht dargestellt) an der Hülse 11 an einem Anschlag zur Anlage, so daß eine Zuführung von Wasser in die Ausnehmung 25 verhindert ist. Das in der Ausnehmung 25 deponierte Fett wird bei der Drehbewegung von der Steuerscheibe 30 mitgenommen und auf die Dichtflächen 23 gebracht. Außerdem werden die taschenartigen Einsenkungen 24 über die Durchtrittsöffnungen 31 mit dem in der Überströmkammer 320 vorhandenen Wasser gefüllt, so daß neben der Fettschmierung die Dichtflächen auch mit Wasser als Schmiermittel versorgt werden.
Soll anstatt der Auslaßöffnung 21 die Auslaßöffnung 22 mit Wasser zunehmend versorgt werden, so ist die Steuerscheibe 30 mit dem Drehschieber 3 in entgegengesetzter Richtung zu bewegen, wobei die in der Zeichnung schraffiert dargestellten Drosselquerschnitte fortlaufend, gemäß den 11, 10 und 9, verringert werden, bis die Absperrstellung gemäß 3 erreicht ist und danach in umgekehrter Reihenfolge die Drosselquerschnitte zur Auslaßöffnung 22 zunehmend vergrößert werden.
Anstatt einer Schmierung der Dichtflächen mit Fett und Wasser kann auch eine Schmierung der Scheiben allein mit Wasser eingesetzt werden. Hierbei kann vorteilhaft die Ausnehmung 25 am Randbereich der Ventilsitzscheibe 2 ebenfalls mit einer. Dichtfläche 23 versehen werden, wobei die Verbindung mit der Überströmkammer 320 über eine auf der Drehachse 10 in der Steuerscheibe 30 einzusetzenden zusätzlichen Bohrung bewerkstelligt werden kann.

Claims

Umschaltventil für sanitäre Wasserarmaturen mit einem in einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Zu- und Abführung des Wassers vorgesehenen Drehschieber, der mit einer eine Zuströmöffnung aufweisenden, drehfest im Gehäuse gehaltenen Ventilsitzscheibe dichtend zusammenwirkt, die konzentrisch zur Drehachse des Drehschiebers auf einem Lochkreis angeordnete Auslassöffnungen aufweist, wobei der Drehschieber eine von einem Mitnehmer und einer Steuerscheibe begrenzte Überströmkammer aufweist, die mit Durchtrittsöffnungen in der Steuerscheibe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Zuströmöffnung (20) in der Ventilsitzscheibe (2) auf dem Lochkreis (301) angeordnet ist und zu beiden Seiten der einen Zuströmöffnung (20) jeweils eine Auslassöffnung (21, 22) mit einem Abstand von mehr als der lichten Weite der Zuströmöffnung (20) ausgebildet ist, wobei in der Steuerscheibe (30) des Drehschiebers (3) auf dem Lochkreis (301) zwei Durchtrittsöffnungen (31) vorgesehen sind, deren Abstand zueinander so bemessen ist, dass mit der einen der Durchtrittsquerschnitt von der Zuströmöffnung (20) in die Überströmkammer (320) und mit der anderen der Durchtrittsquerschnitt von der Überströmkammer (320) in eine der beiden Auslassöffnungen (21, 22) in Abhängigkeit von der Drehstellung des Drehschiebers (3) bestimmbar ist.
Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuström- und Auslaßöffnungen (20, 21, 22) symmetrisch zur Drehachse (10) in der Ventilsitzscheibe (2) angeordnet sind und daß die beiden Durchtrittsöffnungen (31) in der Steuerscheibe (30) einen mittleren Abstandswinkel (310) von etwa 120° aufweisen.
Umschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuström-, Auslaß- und Durchtrittsöffnungen (20, 21, 22, 31) im Querschnitt kreissegmentflächenartig ausgebildet sind, wobei in der Schließstellung des Drehschiebers (3) ein Mindestabstand als Dichtfläche (23) zwischen den Öffnungen besteht.
Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtfläche (23) der Ventilsitzscheibe (2) im Bogenstück zwischen der Zuströmöffnung (20) und den Auslaßöffnungen (21, 22) taschenartige Einsenkungen (24) vorgesehen sind.
Umschaltventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsenkungen (24) im Querschnitt etwa den Zuström- und Auslaßöffnungen (20, 21, 22) entsprechen.
Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuströmöffnung (20) gegenüberliegend eine radial offene Ausnehmung (25) für die Aufnahme von Schmiermittel (Fett) in der Dichtfläche (23) eingesenkt ist.
Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (3) in der Schließstellung in der Kartusche (1) von einer Schnappverrastung gehalten ist, so daß ein unbeabsichtigtes Verstellen vermieden wird.