DE4306866B4

DE4306866B4 - Selbsttätig schließendes Wasserventil

Info

Publication number: DE4306866B4
Application number: DE19934306866
Authority: DE
Inventors: Max Wolff; Helmut Schneider; Jörg Dipl.-Ing. Göhner (FH)
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2013-03-06
Also published as: DE4306866A1; GB2275760A; US5458152A; GB9403940D0; GB2275760B

Abstract

Selbsttätig schließendes, von Hand zu öffnendes Wasserventil (1) mit einem einen Ventilsitz (12) schließenden oder freigebenden Ventilschließglied (10), das als Ventilteller (10) mit Schaft (14) ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (10) mit einem der Minderung der Bedienstellkräfte beim Öffnen des Ventils, d. h. zum Freigeben des Ventilsitzes (11) vom Ventilschließglied (10), dienenden Hilfsventil (13, 14, 16) gekoppelt ist, wobei das Ventilschließglied (10) selbst das Hilfsventil (13, 14, 16) durch einen bewegbar zum Ventilteller (10) angeordneten Schaft (14) bildet und wobei der Schaft (14) den Ventilteller (10) abstützende Federelemente (20, 21) trägt, die einstückiger Teil des Schafts (14) sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem selbsttätig schließenden Wasserventil nach der Gattung des Anspruchs 1.

Aus der Patentschrift DE 31 17 007 C2 ist ein selbsttätig mit Wassermotor schließendes, von Hand zu öffnendes Wasserventil mit einem einen Ventilsitz schließenden oder freigebenden Ventilschließglied bekannt. Dabei ist das Ventilschließglied verhältnismäßig schwer zu betätigen, da ein Hilfsventil zur Minderung der Bedienstellkräfte nicht vorgesehen ist.

In der Patentschrift US 2 899 935 ist ein Ventilschließglied eines pneumatischen Werkzeugs gezeigt, dass mit einem der Minderung der Bedienstellkräfte beim Öffnen des Ventils dienenden, gesondert angeordneten Hilfsventil gekoppelt ist. Diese Anordnung ist kompliziert, besteht aus vielen Einzelteilen und ist daher verhältnismäßig störanfällig und teuer. Sie ist außerdem nicht einfach auf Wasserventile übertragbar.

Es sind bereits selbsttätig schließende, auch als Wassermengenregler bezeichnete Wasserventile bekannt. Eines der bekannten Wasserventile ist mit einem Stellrad von Hand über ein Hilfsventil zu öffnen. Dabei verschiebt eine Kurvenscheibe ein Hilfs-Schließglied am Wassereingang gegen Federkraft. Das Hilfs-Schließglied gibt den Hilfs-Ventilsitz frei und löst damit ein vollständiges, durch den Wasserdruck bewirktes hydraulisches Öffnen des Haupt-Schließglieds aus. Das über den Hilfsventilsitz einströmende Wasser treibt im Inneren des Wasserventilgehäuses einen Wassermotor an und strömt anschließend, insbesondere zum Bewässern von Pflanzen, weiter zum Wasserausgang.

Infolge des Wasserdruck-Unterschieds vor bzw. hinter dem Haupt-Schließglied schließt sich dieses hydraulisch selbsttätig sobald das Hilfs-Schließglied den Hilfs-Ventilsitz schließt.

Das Haupt-Schließglied ist eine im Gehäuse eingespannte Well-Membran mit geringem Hub, die mit ihren Rändern deckelartig einen Durchströmbereich verschließen kann. Beim Abheben der Membran vom Durchströmbereich ist das Wasserventil "geöffnet".

Falls das Membranmaterial gealtert ist oder sich daran Fremdkörper bzw. Verunreinigungen abgesetzt haben, kann unter Umständen die Membran nicht vollständig schließen, so daß das Wasserventil undicht ist. Außerdem erfolgt das hydraulische Öffnen des Wasserventils abhängig vom Zustand des Hilfsventils mehr oder weniger träge.

Bei einem weiterenwickelten, bekannten Wasserventil ist das Ventilschließglied wie ein Tellerventil mit Schaft ausgestaltet. Der der Membran des ersten bekannten Ventils entsprechende Ventilteller besteht aus biegesteifem, verschleißfestem Material und ist mit dem Schaft fest verbunden. Der Ventilteller dichtet mit seinem Umfang einen Ventilsitz im Ventilgehäuse gegenüber dem Wassereingang ab. Das Öffnen des Ventils erfolgt nicht hydraulisch, sondern nur über am Schaft wirkende, diesen gemeinsam mit dem Ventilteller verschiebende Stellmittel. Hier besteht aufgrund des biegesteifen Schließgliedes nicht die Gefahr der Undichtheit, weil Verunreinigungen verdrängt, weggequetscht werden können. Allerdings muß beim Öffnen des Ventils der Ventilteller gegen den Druck des Wassers mit erheblichem Kraftaufwand über den Schaft bewegt werden. Je nach Höhe des Wasserdrucks ist der Kraftaufwand zum Öffnen des Ventils, beispielsweise bei dem in Deutschland verbreitet anzutreffenden sehr hohen Wasserdruck, unangenehm bis unerträglich hoch bzw. der Bedienkomfort ist gemindert, die Funktion beeinträchtigt und der Verschleiß zwischen den Bewegungsübertragungsteilen und dem Ventilschließkörper ist zu hoch. Die Lebensdauer ist vermindert.

Es sind weitere Wasserventile bekannt, die durch eine Zeitschaltuhr gesteuert werden. Da diese von Fremdenergie abhängen, treten weitere Störgrößen auf, d.h. sie sind weniger robust als die übrigen bekannten Wasserventile.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Wasserventil nach Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Position "Öffnen" des als Ventilteller ausgestalteten Ventilschließglieds nicht hydraulisch, sondern unabhängig vom Wasserdruck mittels von außen kontrollierbarer Stellmittel direkt, sozusagen "starr", schnell erfolgt. Vorteilhaft ist, daß nur kleine Stellkräfte zum Öffnen des Ventils nötig sind und demzufolge nur geringer Verschleiß an den Kraftübertragungsteilen auftritt, wobei die Gefahr des Klemmens oder des Bruchs insbesondere auch durch die Verdrehsicherung des Ventiltellers beseitigt ist. Das Wasserventil ist handlich und bequem bedienbar.

Gegenüber zeitschaltuhrgesteuerten Ventilen besteht der Vorteil, unabhängig von Fremdenergie und weniger störanfällig zu sein.

Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen 1 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Wasserventils in der Position "geöffnet", 2 das Wasserventil gemäß 1 ausschnittsweise, um 90° gedreht mit dem Bereich des Ventilschließglieds und des Ventilsitzes in der Position "vorgeöffnet", 3 in der Position "geschlossen", die 4 und 5 eine Seitenansicht sowie eine Draufsicht des Wasserventils gemäß den vorhergehenden Figuren und die 6, 7 das Ventilschließglied mit seinen Bestandteilen Ventilteller und Schaft.
Beschreibung des Ausführungsbeipiels
Das in 1 im Querschnitt dargestellte Wasserventil 1 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 2 mit einem Wassereingang 3 und mit einem Wasserausgang 4. Der auf der in Betrachtungsrichtung rechten Seite angeordnete Wassereingang 3 ist von einem Filter 5 durchsetzt, der Verunreinigungen fernhält. Der Wassereingang 3 wird durch eine Stufenbohrung 6 eines Einströmstutzens 7 gebildet. In Längsrichtung der Stufenbohrung 6 sind mindestens zwei einander gegenüberliegende Führungsrippen 8, 9 angeordnet. In der Stufenbohrung 6 ist axial verschiebbar ein als Tellerventil ausgestaltetes Ventilschließglied angeordnet, das auf dem Umfang eines Ventiltellers 10 einen Dichtring 11 und je ein Paar nicht näher bezeichnete Krallen trägt, die eine die Führungsrippen 8, 9 übergreifende Nut bilden und den Ventilteller 10 gegen Verdrehen sichern. Eine konische Verengung der Stufenbohrung 6 bildet einen Ventilsitz 12, auf dem der Dichtring 11 zur Anlage kommt. Der Ventilteller 10 weist eine Zentralbohrung 13 auf, durch die axial verschieblich ein Schaft 14 geführt ist, der in seinem zum Filter 5 weisenden freien Ende 15 einen Hilfs-Dichtring 16 in einer umlaufenden Nut 17 trägt. Der Hilfs-Dichtring 16 hat einen größeren Durchmesser als die Zentralbohrung 13 und stützt sich konzentrisch zu dieser an der dem Wassereingang 4 zugewandten Seite des Ventiltellers 10 ab.
Auf der dem Filter 5 abgewandten Seite trägt der Schaft 14 zwei radiale, einander gegenüberliegende Queranschläge 18, 19. Diese begrenzen eine Axialverschiebung des Ventiltellers 10 gegenüber dem Schaft 14. Auf der dem Filter 5 abgewandten Seite der Queranschläge 18, 19 sind aus dem Schaft 14 zwei bogenförmige Blattfedern 20, 21 ausgeformt, die sich gegen die dem Filter 5 abgewandte Seite des Ventiltellers 10 abstützen und diesen gegen den Hilfs-Dichtring 16 zu drücken suchen.
Axial nahe den Blattfedern 20, 21 ist aus dem Schaft 14 radial nach außen ein Haltearm 22 ausgeformt, mit dem sich der Schaft 14 an der Wand der Stufenbohrung 6 gegen Verlieren festhält. In einem axialen Abstand zum Haltearm 22 auf der dem Filter 5 abgewandten Seite trägt der Schaft 14 ein einstückig herausgeformtes, zum Ventilteller 10 hin konvex gewölbtes, kolbenartiges bzw. glockenförmiges Teil 23. Dieses dient als hydraulisches Dämpfungsglied bei Druckschwankungen des zuströmenden Wassers und mindert Stöße zwischen den nachfolgend erläuterten bewegungsübertragenden Teilen des Wasserventils 1.
Das dem Ventilteller 10 abgewandte freie Ende des Schaftes 14 bildet eine Anschlagfläche 24, gegen die sich ein Übertragungshebel 25 stützt. Auf der der Anschlagfläche 24 abgewandten Seite stützt sich der Übertragungshebel 25 gegen eine Kurvenscheibe 26, die drehbar um eine Achse 27 angeordnet ist. Die Kurvenscheibe 26 wird durch einen turbinenartig angetriebenen nicht dargestellten Wassermotor und Getriebemittel in Drehung versetzt, sobald das Wasserventil 1 von Hand geöffnet worden ist.
Die Kurvenscheibe 26 hat eine Kreiskontur 28, die durch einen stufenartigen Ausschnitt 29 unterbrochen ist. Ein Schenkel des Ausschnitts 29 verläuft radial, gerade von der Kreiskonstur 28 nach innen und der andere Schenkel geht gekrümmt in die Kreiskontur 28 über.
Die Funktion des Wasserventils 1 wird anhand der 1 erläutert: In der dargestellten Position stützt sich die Kurvenscheibe 26 mit der Kreiskontur 28 gegen den Übertragungshebel 29 und verschiebt damit den Schaft 14 in Richtung zum Filter 5. Dieser Verschiebung muß der Ventilteller 10 folgen, beaufschlagt durch die zwei bogenförmigen Federn 20, 21 bzw. durch die Queranschläge 18, 19. Der Dichtring 11 ist vom Ventilsitz 12 abgehoben und das eintretende Wasser kann den Ventilteller 10 umfließen und durch die stufenartige Bohrung 6 hindurch im Gehäuse 2 den Wassermotor antreiben und über den Wasserausgang 4 weiter zum nicht dargestellten Verbraucher wie Rasensprenger oder dergl. fließen.
Die Kurvenscheibe 26 dreht sich abhängig von der durchfließenden Wassermenge. Hat der Ausschnitt 29 den Übertragungshebel 25 erreicht, rastet dieser in den Ausschnitt 29 ein. Durch diese in Betrachtungsrichtung nach links weisende Bewegung verschiebt sich der Schaft 14 ebenfalls nach links und schließt dabei mittels Hilfs-Dichtring 16 die Zentralbohrung 13, wobei ihm der Ventilteller 10 zwangsläufig folgt. In dieser Stellung unterbricht der am Ventilsitz 12 anliegende Dichtring 11 bzw. der Hilf-Dichtring 16 am Ventiltel ler 10 den weiteren Zustrom des Wassers. Dadurch wird die Bewegung des Wassermotors gestoppt. Die Kurvenscheibe 26 dreht sich nicht weiter. Das Wasserventil 1 bleibt solange geschlossen, bis von Hand die Kurvenscheibe 26 erneut verstellt wird und den Schaft 14 in die Stellung "Voröffnen" verschiebt.
Die Kurvenscheibe 26 kann von Hand gegenüber dem Übertragungshebel 25 beliebig weit verstellt werden, entsprechend der in 1 gezeigten Position "Vollständiges Öffnen" bzw. der zur 3 beschriebenen Position "Geschlossen": Wird die Kurvenscheibe 26 so verstellt, daß sie etwa in der Mitte der Kreiskontur 28 sich am Übertragungshebel 25 abstützt, benötigt die Kurvenscheibe 26 nur einen kurzen Weg bis zur Position "Geschlossen", d.h. bis der Ausschnitt 29 dem Übertragungshebel 25 zugewandt ist. Je näher der Abstützpunkt des Übertragungshebels 25 am Ausschnitt 29 liegt, desto geringer ist die Zeitdauer über die das Wasserventil geöffnet bleibt bzw. die Wassermenge, die durch das Ventil hindurchgelassen wird.
Der in 2 ausschnittsweise, vergrößert dargestellte Ventilteller 10 mit Schaft 14 ist in der Stufenbohrung 6 in der Position "vorgeöffnet" gezeigt. Der Dichtring 11 liegt am Ventilsitz 12 noch dichtend an, aber der Schaft 14 ist gegenüber dem Ventilteller 10 nach rechts soweit verschoben, daß zwischen dem Hilfs-Dichtring 16 und dem Ventilteller 10 ein Spalt gebildet wird. Das vor dem Ventilteller 10 gestaute Wasser kann durch diesen Spalt in das Gehäuse 2 einströmen. Dadurch vermindert sich die Druckdifferenz zwischen der dem Filter 5 zugewandten und der dem Filter 5 abgewandten Seite des Ventiltellers 10. Dieser kann bei der nun geringeren Druckdifferenz leichter nach rechts bewegt werden als bei hoher Druckdifferenz. Der Schaft 14 mit dem Hilfs-Dichtring 16 erleichtert das vollständige Öffnen des Ventiltellers 10 wesentlich.
In 3 ist das Ausführungsbeispiel gemäß 2 in der Position "geschlossen" gezeigt: Der Dichtring 11 verschließt den Ventilsitz 12 und der Hilfs-Dichtring 16 verschließt die Zentralbohrung 13.
Die in den 4 und 5 gezeigte Seitenansicht sowie eine Draufsicht des Wasserventils 1 zeigt dessen Gehäuse 2, Wassereingang 3 und Wasserausgang 4 sowie ein Handstellrad 30 zum Verstellen der Kurvenscheibe 26 und eine Markierungszunge 31 zum reproduzierbaren Einstellen von vorzuwählenden Positionene des Handstellrades 30 mittels nicht dargestellter, auf dem Handstellrad 30 angeordneter Skalenteile.
Die in den 6, 7 dargestellten Kunststoffteile Ventilteller 10 und Schaft 14 des Ventilschließglieds sind mit den Krallen 32, 33, 34, 35, die eine die Führungsrippen 8, 9 (1) übergreifende Nut bilden und den Ventilteller 10 gegen Verdrehen sichern, der Zentralbohrung 13, durch die axial verschieblich der Schaft 14 führbar ist, der in seinem freien Ende 15 den Hilfs-Dichtring 16 (1) in der Nut 17 trägt, einem der zwei Queranschläge 18, (19), den zwei bogenförmigen Blattfedern 20, 21, dem Haltearm 22, dem gewölbten, kolbenartigen bzw. glockenförmigen Teil 23 und der Anschlagfläche 24 gut zu erkennen.

Claims

Selbsttätig schließendes, von Hand zu öffnendes Wasserventil (1) mit einem einen Ventilsitz (12) schließenden oder freigebenden Ventilschließglied (10), das als Ventilteller (10) mit Schaft (14) ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (10) mit einem der Minderung der Bedienstellkräfte beim Öffnen des Ventils, d. h. zum Freigeben des Ventilsitzes (11) vom Ventilschließglied (10), dienenden Hilfsventil (13, 14, 16) gekoppelt ist, wobei das Ventilschließglied (10) selbst das Hilfsventil (13, 14, 16) durch einen bewegbar zum Ventilteller (10) angeordneten Schaft (14) bildet und wobei der Schaft (14) den Ventilteller (10) abstützende Federelemente (20, 21) trägt, die einstückiger Teil des Schafts (14) sind.
Wasserventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (10) das Hilfsventil (13, 14, 16) trägt.
Wasserventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (10) durch eine Zentralbohrung (13) einen Hilfsventilsitz für das einen Hilfs-Dichtring (16) tragende freie Ende des Schafts (14) bildet.
Wasserventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (10) Führungsmittel (32, 33, 34, 35) trägt zur Verdrehsicherung gegenüber dem Ventilsitz (12) mit feststehenden Führungsrippen (8, 9) innerhalb des Hubbereichs des Ventiltellers (10) und dass der Ventilteller (10) verdrehsicher gegenüber dein Schaft (14) angeordnet ist.
Wasserventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (14) den Ventilteller (10) abstützende Queranschläge (18, 19) trägt, die ein einstückiger Teil des Schafts (14) sind.
Wasserventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (10) und der Schaft (14) aus Kunststoff in Gestalt von glasfaserverstärktem Nylon und/oder Polypropylen besteht.
Selbsttätig schließendes, von Hand zu öffnendes Wasserventil (1) mit einem einen Ventilsitz (12) schließenden oder freigebenden Ventilschließglied (10), das als Ventilteller (10) mit Schaft (14) ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (10) mit einem der Minderung der Bedienstellkräfte beim Öffnen des Ventils, d. h. zum Freigeben des Ventilsitzes (11) vom Ventilschließglied (10), dienenden Hilfsventil (13, 14, 16) gekoppelt ist, wobei das Ventilschließglied (10) selbst das Hilfsventil (13, 14, 16) durch einen bewegbar zum Ventilteller (10) angeordneten Schaft (14) bildet und wobei der Schaft (14) ein glockenartiges Teil (23) trägt, das als hydraulischer Kolben zur Rückschlagdämpfung bei Druckschwankungen dient und das ein einstückiger Teil des Schafts (14) ist.
Wasserventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es auch nach einem der Ansprüche 2 bis 6 ausgestaltet ist.