DE4418088A1 - Filter- und Beipaßöffnung für ein Spülventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Spülventile, wie sie in Toilettenanordnungen wie Urinalen oder WC′s verwendet werden, und betrifft im besonderen ein Spülventil des Membrantyps. Ganz speziell bezieht sich die Erfindung auf einen Filter und eine Bypassöffnung eines Membran- Spülventils.

Die Bypassöffnung ist bei den meisten bekannten Kon­ struktionen ein getrenntes Element, das in die Membrane eingesetzt ist. Dies bedeutet einen arbeitsintensiven Herstellungsschritt. Erfindungsgemäß wird die Bypass­ öffnung hingegen in die Rückhaltescheibe der Membrane eingeformt, wodurch ein gesonderter Bauteil eingespart und eine erhebliche Vereinfachung bei der Herstellung und der Montage erzielt werden. Im Fiter, der sich stromauf der Bypassöffnung befindet und bewirkt, daß Partikel eliminiert werden, die die Bypassöffnung zu­ setzen könnten, ist eine erhebliche Anzahl von Filter­ passagen vorgesehen, allgemein über den 360°-Umfang der Membrane verteilt, um eine nennenswerte Durchströmfläche zu definieren. Jeder Strömungsdurchgang ist dabei mit kleiner Fläche ausgebildet, um die Schutzwirkung für die Bypassöffnung sicherzustellen.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Filter und eine Bypassöffnung zur Verwendung mit Mem­ bran-Spülventilen.

Ein hauptsächlicher Zweck der Erfindung ist die Schaf­ fung einer verbesserten Bypassöffnung und eines Fil­ ters, mit denen die Herstellung der Anordnung verein­ facht werden. Ein weiterer Zweck der Erfindung liegt in der Schaffung einer Bypassöffnung, die in einen der Teile eingeformt ist, die die Membrane im Spülventil haltern. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit ei­ ner im Stand der Technik üblichen, getrennten Bypass­ öffnung eliminiert.

Ein weiterer Zweck besteht darin, einen Filter für die Verwendung in einem Membran-Spülventil der vorgenannten Art zu schaffen, der eine große Durchströmfläche aus einer großen Anzahl kleiner Öffnungen besitzt, um die Bypassöffnung gegen Verunreinigungen des Spülwassers zu schützen.

Weitere Ziele der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Spülventils der eingangs erwähnten Art;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt der Membrananordnung des Spülventils von Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Neube­ füllungs-Ringes;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Neube­ füllungsring;

Fig. 5 eine Druntersicht des Neube­ füllungsringes;

Fig. 6 einen Schnitt in der Ebene 6-6 von Fig. 4;

Fig. 7 einen vergrößerten Teilschnitt des Neubefüllungs-Ringes unter Verdeutlichung von Wasserdurch­ gängen;

Fig. 8 einen vergrößerten Teilschnitt des Neubefüllungs-Ringes im Be­ reich seiner äußeren Wand;

Fig. 9 eine Draufsicht einer Filter­ scheibe;

Fig. 10 einen Schnitt in der Ebene 10-10 von Fig. 9;

Fig. 11 einen vergrößerten Schnitt in einer Ebene 11-11 von Fig. 9;

Fig. 12 eine Draufsicht einer Rückhal­ tescheibe; und

Fig. 13 einen Schnitt in einer Ebene 13-13 von Fig. 12.

In den Zeichnungen wird ein Spülventil dargestellt, das einen Körper 10 mit einer Einlaßverbindung 12 und einer Auslaßverbindung 14 aufweist. Solche Spülventile werden von der Patentanmelderin, Sloan Valve Company, in Frank­ lin Part, Illinois, hergestellt und unter dem Warenzei­ chen "ROYAL" verkauft. Eine Membraneinrichtung, die all­ gemein mit 16 angedeutet ist, enthält eine Membrane 18, die am Körper 10 mittels einer inneren Abdeckung 20 pe­ ripher gehalten wird. Die Membrane 18 ist auf eine Schulter 22 am oberen Ende des Körpers 10 aufgesetzt und wird in ihrer Position mittels der inneren Abdeckung 20 festgeklemmt. Eine äußere Abdeckung 24 ist auf den Kör­ per 10 aufgeschraubt, um die innere Abdeckung 20 in ih­ rer gezeigten Lage zu halten.

Die Membrananordnung 16 gemäß Fig. 1 liegt auf einem Ventilsitz 26 auf, der am oberen Ende eines Stutzens 28 geformt ist. Der Stutzen 28 formt die Leitung, die den Ventilsitz 26 mit dem Auslaß 14 verbindet. Die Membran­ anordnung 16 enthält ein Entlastungsventil 30 mit einem sich nach unten erstreckenden Schaft 32, der eine beweg­ liche Hülse 34 trägt. Die Hülse 34 ist so angeordnet, daß sie mit einem Kolben 36 in Kontakt bringbar ist, so­ bald sie durch einen Hebel 38 betätigt wird. Dies ist bei der Betätigung solcher Spülventile üblich.

Die Membrananordnung 16 enthält zusätzlich zur Membrane 18 und dem Entlastungsventil 30 eine Rückhaltescheibe 40, eine Filterscheibe 42, einen Neubefüllungsring 44, und einen Strömungssteuerring 46. Die Rückhaltescheibe 40 weist einen inneren, zylindrischen und mit einem Ge­ winde versehenen Abschnitt 48 auf, der mit einem dazu passenden, zylindrischen und mit einem Gewinde versehe­ nen Abschnitt 50 des Neubefüllungs-Ringes 44 verbunden ist. Diese vorbeschriebene Gewindeverbindung klemmt die Membrane 18 zwischen einem oberen Abschnitt 52 der Rückhaltescheibe 40 und der Filterscheibe 42 ein. Der Neubefüllungsring 44 weist einen sich nach oben erstrecken­ den, zylindrischen Abschnitt 54 auf, der an der Unter­ seite der Filterscheibe 42 ansteht. Durch die Kombina­ tion des Neubefüllungs-Ringes 44 und der Rückhalteschei­ be 40 werden die Membrane 18 und die Filterscheibe 42 gegeneinandergeklemmt, so daß sie die Membrananordnung 16 formen.

Außen in der oberen Fläche der Filterscheibe 42 ist eine Reihe eng benachbarter und beabstandeter, in Umfangs­ richtung verteilter, kleiner Nuten 56 vorgesehen, die beispielsweise eine Tiefe von 0,3048mm (0,012 Zoll) ha­ ben. Die obere Fläche der Filterscheibe 42 ist mit den Nuten 56 einer unteren Fläche 58 der Membrane 18 zuge­ wandt, die die obere Begrenzung für Passagen bildet, die durch die Nuten 56 geformt werden. Die Nuten 56 funktio­ nieren als Filterdurchgänge und sind so bemessen, daß sie den Durchtritt schädlicher Partikel verhindern, die vom Wasser mitgebracht werden. Die Nuten 56 verhindern, daß die Partikel durch den Filter gehen und eine im Rückhaltering 40 vorgesehene Bypassöffnung 64 zulegen. Ein Dichtungsring 60 ist am Einlaß der Nuten 56 posi­ tioniert und zwischen der unteren Fläche der Membrane und einer nach außen abgeschrägten Fläche 59 der Filter­ scheibe 42 gehaltert. Innerhalb des Dichtungsringes 60 sind mehrere radiale Nuten 57 in der Oberfläche der Fil­ terscheibe 42 geformt, die sich geringfügig mit den Nu­ ten 56 überschneiden. Die Kombination des Dichtungsrin­ ges 60 mit der Membrane 18 und den von den Nuten 56 ge­ bildeten Passagen formt den Filter, der stromauf der Bypassöffnung 64 positioniert und mit seinen Durchgän­ gen so bemessen ist, daß er das Durchspülen von Partikeln im Wasser verhindert, die die Bypassöffnung 64 zu­ legen könnten. Die in Umfangsrichtung verteilten Nuten 56 bestimmten insgesamt eine beträchtliche Strömungsflä­ che, die jedoch nur so bemessene Öffnungen enthält, daß Wasserverunreinigungen am Durchtreten und Zulegen der Bypassöffnung 64 gehindert werden. Die Filternuten 56 schützen die Bypassöffnung 64 und stellen sicher, daß sie ihre gewünschte Funktion zu erfüllen vermag.

Durch die Nuten 56 strömendes Wasser erreicht das Inne­ re der Filterscheibe und den Raum zwischen dem Neube­ füllungs-Ring 44 und dem Innenbereich der Membrane 18. Das Wasser wird speziell zu zwei abgeflachten Flächen 62 strömen, die außen an dem zylindrischen Abschnitt 50 des Neubefüllungs-Ringes 44 geformt sind. Obwohl die gezeig­ te Ausführungsform zwei abgeflachte Flächen 62 besitzt, können auch mehr oder weniger als zwei abgeflachte Flä­ chen 62 vorgesehen sein. Die abgeflachten Flächen 62 schaffen einen Strömungsweg, der die Filterpassagen 56 und die radialen Nuten 57 mit einer Bypassöffnung 64 in der Rückhaltescheibe 40 verbinden. Die Bypassöffnung 64 steht mit einer ringförmigen Nut 66 in der Rückhalte­ scheibe in Strömungsverbindung, wobei die ringförmige Nut 66 dem Neubefüllungs-Ring 44 zugewandt ist und mit den abgeflachten Flächen 62 kommuniziert. Wasser strömt demzufolge von dem durch die individuellen Nuten 56 ge­ formten Filter zu den abgeflachten Flächen 62 des zylin­ drischen Abschnitts oder vorstehenden Abschnitts 50 des Neubefüllungs-Ringes 44 und dann zur ringförmigen Nut 66 an der Unterseite der Rückhaltescheibe 40. Die Nut 66 ist mit der Bypassöffnung 64 verbunden. Durch die vor­ erwähnte Reihe von Durchgängen erreicht das Wasser eine Druckkammer 68, die zwischen der inneren Abdeckung 20 und der Membrananordnung 16 positioniert ist.

Wie üblich, benötigen Spülventile des vorerwähnten Typs Druck in der Kammer 68, um die Membrane 18 auf dem Ven­ tilsitz 26 in der Schließstellung zu halten. Vom Einlaß 12 eintretendes Wasser durchströmt den vorbeschriebenen Filter und die Bypassöffnung 64, um die Kammer 68 zu erreichen. Dieses Wasser hält dann die Membrane in der geschlossenen und gezeigten Stellung.

Der Neubefüllungs-Ring 44 weist eine Vielzahl nach außen weisender, vertikaler Nuten 70 auf, von denen einige einen Durchgang 72 besitzen, der die Nuten 70 mit der Innenseite des Neubefüllungs-Rings 44 verbindet. Sobald das Spülventil betätigt wird, kann das Wasser den Auslaß 14 nur über die Durchgänge 72 und die Nuten 70 errei­ chen. Die Anzahl und die Größe der Passagen bestimmen das Wasservolumen, das bei jedem Spülvorgang durchgelas­ sen wird.

Derzeit gültige offizielle Vorschriften bestimmen strikt das Wasservolumen, das bei einer Betätigung einer Toi­ lettenvorrichtung wie einem Urinal oder einem WC ver­ braucht werden darf. Die Anforderungen variieren ge­ bietsabhängig und auch für die unterschiedlichen Toilet­ ten-Einrichtungen. Da das gezeigte Spülventil sowohl an Urinalen als auch in WC′s einsetzbar ist und in Berei­ chen mit unterschiedlicher Beschränkung der Wassermenge benutzt wird, kann der Neubefüllungs-Ring mit seinen Durchgängen 72 so dimensioniert und ausgelegt werden, daß er den spezifischen Anforderungen Rechnung trägt, die für das jeweilige Spülventil gelten. Es ist hier da­ rauf hinzuweisen, daß ein Strömungssteuerring 46 vorge­ sehen ist, der einen sich nach oben erstreckenden, ring­ förmigen Vorsprung 74 aufweist, der sich entlang der In­ nenseite des Neubefüllungs-Ringes erstreckt und die An­ zahl der Durchgänge 72 bestimmt, die für das durchströ­ mende Wasser zur Verfügung stehen. Die Durchgänge 72 können sich über die gesamte Länge des Neubefüllungs- Ringes 44 erstrecken. Jedoch bestimmt der Strömungssteu­ erring 46 und im besonderen die Höhe des Abschnittes 74, welcher Teil dieser Durchgänge 72 für die Wasserströmung herangezogen wird. Ein Wechsel der Größe der Bemessung des Strömungssteuerringes bewirkt deshalb eine Verände­ rung des Wasservolumens, das bei einem Spülvorgang durchgelassen wird.

Das Äußere des Neubefüllungs-Ringes 44 ist so bemessen, daß es knapp in das Innere des Stutzens 28 paßt. Obwohl der Neubefüllungs-Ring 44 mit der Membraneinrichtung an­ gehoben wird, sobald das Spülventil betätigt ist, liegt stets ein Umfangkontakt zwischen einem äußeren Abschnitt 76 des Strömungssteuerringes und der Innenwand des Stut­ zens 28 vor, der dafür sorgt, daß das einlaufende Wasser durch die Durchgänge 72 abströmt. Bei einer Betätigung bewirkt eine Schwenkbewegung des Hebels 38, daß der Kol­ ben 36 die Hülse 34 des Entlastungsventils 30 berührt. Das Entlastungsventil kippt daraufhin, so daß der Druck aus der Kammer 68 nach unten und über den Innenbereich der Membrane 18 abgebaut wird. Daraufhin kann sich die Membrane 18 von ihrem Sitz 26 abheben, wobei die Mem­ braneinrichtung nach oben gezogen wird und den Einlaß 12 mit dem Auslaß 14 über die beschriebenen Durchgänge 72 im Neubefüllungs-Ring 44 verbindet. Sobald das Spülven­ til betätigt worden ist, beginnt die Bypassöffnung 64 sofort mit einer neuerlichen Füllung der Kammer 68. So­ bald die Kammer 68 ausreichend unter Druck gesetzt wor­ den ist, beginnt die Membraneinrichtung erneut, sich in Richtung auf den Sitz 26 zu bewegen. Bei dieser Bewegung wird zunächst der Wasserstrom vom Einlaß zum Auslaß ab­ gedrosselt und schließlich gänzlich abgesperrt. Wie sich im besonderen aus Fig. 8 entnehmen läßt, besitzt der Außenbereich des Neubefüllungs-Ringes 44 eine leicht nach innen abgeschrägte Fläche 80, die bewirkt, daß die Schließbewegung des Neubefüllungs-Ringes 44 bei dessen Bewegung in den Rohrstutzen 28 den Rückdruck in dem Spülventil steuert. Dieser Rückdruck ist notwendig, um die Bewegungsrate der Schließbewegung zu steuern und um eine relativ rasche Schließung des Spülventils zu bewir­ ken. Die Anzahl der Liter oder Gallonen an Wasser, das durch das Spülventil bei einer Spülbetätigung hindurch­ geht, wird zu einem Anteil nicht nur durch die Strömung durch den Neubefüllungs-Ring bestimmt, sondern auch durch die Schließbewegungsrate des Spülventils beim Hi­ neinbewegen des Neubefüllungsringes in den Rohrstutzen. Das gewünschte Resultat dieser Maßnahmen ist, ein Durch­ strömvolumen des Spülventils bei einer Betätigung unab­ hängig von dem am Einlaß herrschenden Wasserdruck zu er­ reichen. Dies läßt sich durch die Steuerung des Rück­ druckes bewirken, der durch den Strömungssteuerwinkel bestimmt wird, der dem Winkel entspricht, der zwischen der schrägen Außenfläche 80 am Außenumfang des Neube­ füllungs-Rings 44 und der axialen Innenoberfläche des Rohrstutzens 28 geformt ist.

Claims (16)

1. Membran-Spülventil für Toilettenvorrichtungen wie Urinale oder WC′s, mit einem einen Einlaß und einen Aus­ laß aufweisenden Körper, an dem zwischen dem Einlaß und dem Auslaß ein Ventilsitz vorgesehen ist, mit einem Ven­ tilglied, das gegen den Ventilsitz in eine Schließstel­ lung bewegbar ist, um eine Wasserströmung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß zu unterbrechen, wobei das Ventil­ glied eine Membrane enthält, die peripher an dem Körper befestigt ist, mit einem an der Membrane befestigten Neubefüllungs-Ring zum Steuern der Wasserströmung zum Auslaß und mit einer Rückhaltescheibe, mit der der Neubefüllungs-Ring an der Membrane gehaltert ist, ge­ kennzeichnet durch eine Druckkammer (68) oberhalb der Membrane (18) zum Halten des Ventilglieds auf dem Ventilsitz (26), und wenigstens den Einlaß (12) und die Druckkammer (68) ver­ bindende Filter- und Bypassöffnungen (56, 64), wobei die Bypassöffnung (64) in der Rückhaltescheibe (40) und die Filteröffnung (56) zumindest zum Teil durch einen Abschnitt der Membrane (18) begrenzt sind.

2. Spülventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zur Membrane (18) eine Filterscheibe (42) positioniert ist, die mit der Membrane (18) unter Bil­ dung einer Vielzahl in der Größe beschränkter Filter­ durchgänge zusammenarbeitet, und daß die Filterdurchgän­ ge (56) mit der Bypassöffnung (64) in Strömungsverbin­ dung stehen.

3. Spülventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihrer Größe beschränkten Filterdurchgänge (56) in Umfangsrichtung um die Membrane (18) verteilt sind.

4. Spülventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheibe (42) unter der Membrane (18) ange­ ordnet und zwischen dem Neubefüllungs-Ring (44) und der Membrane (18) gehalten ist.

5. Spülventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheibe (42) eine der Membrane (18) zu­ gewandte und damit in Kontakt stehende Umfangsfläche aufweist, in der eine Vielzahl beabstandeter Nuten (56) angeordnet ist, und daß die Nuten (56) die in der Größe beschränkten Filterdurchgänge definieren.

6. Spülventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Membrane (18) und der Filterscheibe (42) am Einlaßbereich zu den Filterdurchgängen ein Dichtungsring (60) angeordnet ist.

7. Spülventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Neubefüllungs-Ring (44) Passagen (62) vorge­ sehen sind, die die Filterdurchgänge (56) und die By­ passöffnung (64) verbinden.

8. Spülventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückhaltescheibe (40) außenseitig eine ring­ förmige Nut (66) vorgesehen und dem Neubefüllungs-Ring (44) zugewandt ist, die mit den Passagen (62) des Neube­ füllungs-Ringes kommuniziert und auch mit der Bypass­ öffnung (64) in Strömungsverbindung steht.

9. Ventilgliedanordnung zur Verwendung in einem Spül­ ventil einer Toilettenvorrichtung und zum Aufsetzen auf einen Sitz, mit einer Membrane, gekennzeichnet durch
einen mit der Membrane (18) verbundenen Neubefüllungs- Ring (44) zum Steuern der Wasserströmung zwischen ei­ nem Einlaß (12) und einem Auslaß (14) des Spülventils,
durch eine den Neubefüllungs-Ring (44) an der Membrane (18) festlegende Rückhaltescheibe (40), und
durch einen Filter und eine Bypassöffnung (64), die in der Ventilgliedeinrichtung geformt sind zum Verbinden des Einlasses (12) des Spülventils mit einer Spülven­ til-Druckkammer (68), die oberhalb der Ventilgliedein­ richtung angeordnet ist, um diese in eine Ventilschließ­ position zu bewegen, wobei die Bypassöffnung (64) der Rückhaltescheibe (40) und der Filter (56) zumindest teilweise durch einen Bereich der Membrane (18) gebildet sind.

10. Ventilgliedeinrichtung nach Anspruch 9, gekennzeich­ net durch eine Filterscheibe (42), die benachbart zur Membrane (18) angeordnet ist und damit zusammenarbeitet, um eine Vielzahl von in der Größe beschränkten Filter­ durchgängen zu definieren, die mit der Bypassöffnung (64) in der Rückhaltescheibe (40) in Strömungsverbindung stehen.

11. Ventilgliedeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in der Größe beschränkten Filter­ durchgänge (56) in Umfangsrichtung der Membrane (18) verteilt angeordnet sind.

12. Ventilgliedeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filterscheibe (42) unterhalb der Membrane (18) angeordnet und zwischen dem Neubefüllungs- Ring (44) und der Membrane (18) gehalten ist.

13. Ventilgliedeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filterscheibe (42) eine in Um­ fangsrichtung umlaufende, der Membrane (18) zugewandte und mit dieser in Kontakt stehende Fläche (59) aufweist, in der eine Vielzahl beabstandeter Nuten (56) vorgesehen sind, die die in der Größe bemessenen Filterdurchgänge definieren.

14. Ventilgliedeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Membrane (18) und der Filterscheibe (42) am Einlaß der Filterdurchgänge ein Dichtungsring (60) angeordnet ist.

15. Ventilgliedeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Neubefüllungs-Ring (44) Passa­ gen (62) vorgesehen sind, die die Filterdurchgänge (56) und die Bypassöffnung (64) miteinander verbinden.

16. Ventilgliedeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Rückhaltescheibe (40) eine ringförmige Nut (60) eingeformt ist, die dem Neubefül­ lungs-Ring (44) zugewandt ist und mit den Passagen (62) und mit der Bypassöffnung (64) kommuniziert.