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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein schwimmerbetätigtes Ventil für einen
Behälter
einer Wasserspülvorrichtung,
mit einem Körper,
in dem eine Speisungsleitung angeordnet ist, welche an einem Ende
durch einen Befestigungsstutzen verlängert ist, welcher an die Wasserversorgung
angeschlossen wird und dessen entgegengesetztes Ende einen Sitz
trägt,
welcher in Kontakt mit einer flexiblen und elastisch verformbaren
Membran ist, nach welcher eine Gegendruckkammer begrenzt ist, welche mit
einer Auslassöffnung
versehen ist, welche mit einer Verschlussklappe verschlossen ist,
welche durch Steuerungsmitteln betätigt wird, die mit einem Schwimmer
verbunden sind, der in den Behälter taucht
und auf einer einstellbaren Länge
auf einer Stellschraube montiert ist.
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Ein
derartiges schwimmerbetätigtes
Ventil ermöglicht
es, den Behälter
bis zu einem von dem Schwimmer des genannten Behälters erfassten Sollniveau
zu füllen.
Das Schließen
des Behälters
wird durch den in dem genannten Ventil herrschenden Druck unter
Verwendung des Prinzips des Gegendrucks unterstützt.
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Bekannte
Universalventile weisen eine Ventilklappe auf, welche deren Schließung unter
der Wirkung des Anstiegs des Wasserpegels in dem Behälter ermöglicht.
In den Schriften US-A-3 669 138 oder US-A-4 338 964 ist demnach
eine Ventilklappe durch einen schwenkenden Steuerungsarm gesteuert,
welcher mit einem Schwimmer verbunden ist, der sich vertikal unter
der Wirkung des Wasserpegels bewegt.
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In
der WO-A-99 341 39, die den nächstkommenden
Stand der Technik darstellt, wird ein durch Gegendruck betätigtes Ventil
beschrieben, bei dem die aus einem Filter und einem Ventilklappensitz
bestehende Anordnung, die Ventilklappe sowie ein die Gegendruckkammer
begrenzender Bestandteil miteinander lösbar verbunden sind und derart
vormontiert sind, dass sie eingebaut und aus dem Ventilkörper ausgebaut
werden können.
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In
den mit Gegendruck betätigten
Ventilen gibt es ein Problem im Zusammenhang mit der Schließung der
Auslassklappe. Wenn der Schwimmer nämlich mit dem Wasserpegel wieder
ansteigt, wirkt er schrittweise auf das Schließorgan. Dadurch gibt es eine
Undichtigkeit vor dem vollständigen Schließen des
Ventils, wobei diese Undichtigkeit ein Rauschen erzeugt.
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Um
diesen Nachteil zu beheben, wird in der EP-A-0 118 647 ein hydromechanisch
betätigtes Ventil
für einen
Behälter
einer Wasserspülvorrichtung vorgeschlagen,
welches einen Primärströmungskreislauf
mit hydraulisch betätigter Öffnung und Schließung mittels
eines Verschlussorgans aufweist, welches durch eine flexible Membran
gebildet ist, deren Stellung von dem Wert des in dem Sekundärströmungskreislauf
herrschenden Drucks abhängt,
welcher Kreislauf mit einer Steuerklappe versehen ist, welche über einen
in dem Behälter
untergebrachten Schwimmer betätigt
ist. Die Einlassleitung, die konzentrische Kammer, in der diese
mündet,
die flexible Membran und deren Sitz, der Sitz der Steuerklappe und
die genannte Klappe fluchten auf ein und derselben Achse. Der Schwimmer
ist mit einem Schwenkhebel verbunden, welcher die Klappe translatorisch mitnimmt.
Beim Füllen
des Behälters
erfährt
dieser somit einen vertikalen Wiederanstieg, welcher den Hebel in
einer Schwenkbewegung mitnimmt, welcher die Klappe in Richtung ihres
Sitzes translatorisch mitnimmt. Dieses Mitnehmen erfolgt schrittweise.
Dieser Schwimmer weist eine Mulde auf, welche das Wasser vom Sekundärkreislauf
her auffängt
und den Schwimmer beschwert, um seinen Wiederanstieg im weiteren
Verlauf zu bremsen; anschließend
gewährleistet
die Entlastung des Schwimmers dann eine stärkere Anlagekraft der Klappe.
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Ein
derartiges Ventil hat den Nachteil, dass es einen verhältnismäßig aufwändigen Aufbau
bietet, um einen Effekt einer Sofortschließung zu erzielen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein schwimmerbetätigtes Ventil vorzuschlagen,
dessen Schließung
sofort erfolgt und das einen einfachen Aufbau mit verringertem Platzbedarf
aufweist.
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Gegenstand
der Erfindung ist hierzu ein schwimmerbetätigtes Ventil für einen
Behälter
einer Wasserspülvorrichtung,
mit einem Körper,
in dem eine Speisungsleitung angeordnet ist, welche an einem Ende
durch einen Befestigungsstutzen verlängert ist, welcher an die Wasserversorgung
angeschlossen wird und dessen entgegengesetztes Ende einen Sitz
trägt,
welcher in Kontakt mit einer flexiblen und elastisch verformbaren
Membran ist, welche die Verbindung zwischen der Speisungsleitung
und einem in dem Behälter
mündenden
Tauchrohr verschließt
und vor welcher eine Druckkammer begrenzt ist, während in Strömungsrichtung
dahinter eine Gegendruckkammer begrenzt ist, welche mit einer Auslassöffnung versehen
ist, welche mit einer Verschlussklappe verschlossen ist, welche
durch einen in den Behälter
tauchenden Schwimmer betätigt wird,
wobei die zwei Kammern durch ein zentrales Loch in der Membran mit
kalibriertem Spiel miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwimmer Mitteln zur Steuerung der Klappe zugeordnet ist,
die mindestens einen ersten Hebel, welcher an einem Ende an dem
Körper
des Ventils oder an einem Verschlussstopfen des genannten Körpers schwenkbar
gelagert ist und an seinem anderen Ende die genannte tellschraube
trägt,
und mindestens einen zweiten Hebel umfassen, welcher auf die Verschlussklappe
wirkt und an einem Ende an dem Körper
des Ventils oder an dem Verschlussstopfen schwenkbar gelagert ist,
wobei ein elastisches Rückstellmittel
vorgesehen ist, welches die genannte Verschlussklappe von der Auslassöffnung beabstandet hält, wobei
der zweite Hebel an seinem entgegengesetzten Ende mit einer Nockenform
versehen ist, mit welcher ein vorspringendes Organ, beispielsweise ein
an dem ersten Hebel ausgebildeter Zapfen derart zusammenwirkt, dass,
während
der Schwimmer steigt, die Rückstellkraft
des elastischen Rückstellmittels überwunden
werden kann.
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Die
Nockenform des zweiten Hebels ermöglicht somit einen Nutzhub
des zweiten Hebels, welcher zu einer Sofortschließung der
Auslassöffnung führt, sobald
die Rückstellkraft
des elastischen Rückstellmittels überwunden
worden ist.
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Die
Gegendruckkammer ist vorzugsweise zwischen der Membran und dem Verschlussstopfen des
Körpers
des Ventils begrenzt, welcher an einem der offenen Enden des genannten
Körpers
montiert ist. Der zweite, die Verschlussklappe tragende Hebel stellt
sich in Form einer Verschlusskappe dar, welche an einem Ende an
dem genannten Stopfen schwenkbar gelagert ist und an seinem entgegengesetzten Ende
mit zwei in Bezug auf die genannte Kappe vorspringenden, mit dem
ersten Hebel zusammenwirkenden Armen versehen ist.
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Der
erste Hebel kann sich in Form eines Teils darstellen, das an einem
Ende an dem Ventilkörper oder
an dem Verschlussstopfen des genannten Körpers schwenkbar gelagert ist
und an seinem entgegengesetzten Ende zwei Arme aufweist, zwischen denen
die Stellschraube in Eingriff ist. Gemäß einer Ausführungsvariante
können
zwei erste getrennte parallel verlaufende Hebel bestehen.
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Vorteilhafterweise
erhält
man ein schwimmerbetätigtes
Ventil mit einer kompakten Form, welches raumsparend ist und eine
Sofortschließung
des Ventils gewährleistet,
wodurch die beim schrittweisen Schließen der Klappe in den herkömmlichen
Systemen verursachten Geräusche
vermieden werden, insbesondere durch Kippen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in
der
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1 eine
vergrößerte Längsschnittansicht eines
schwimmerbetätigten
Ventils gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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2 eine
Längsschnittansicht
des Ventils gemäß 1 darstellt;
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3 eine
perspektivische Seitenansicht des Ventils gemäß 2 darstellt;
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4 eine
perspektivische Explosionsansicht des Ventils gemäß 2 darstellt;
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5 eine
perspektivische Seitenansicht eines schwimmerbetätigten Ventils gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung darstellt und
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6 eine
Längsschnittansicht
des Ventils gemäß 5 darstellt.
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Das
erfindungsgemäße schwimmerbetätigte Ventil 1 weist
einen Befestigungsstutzen 2 auf, welcher an die Wasserversorgung
angeschlossen wird und mittels dessen es entlang einer Wand eines
Behälters
einer Wasserspülvorrichtung
befestigt ist, welche vorzugsweise eine Öffnung für die Aufnahme des genannten
Stutzens 2 aufweist, der mit Hilfe einer Mutter 2a gehaltert
ist, welche durch eine Schutzkappe 2b geschützt ist
(siehe 4).
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Das
Ventil 1 weist einen Körper 3 auf,
welcher an seinen beiden Enden vorzugsweise offen ist, an die der
Stutzen 2 durch Verschrauben angeschlossen werden kann,
oder dieser Stutzen 2 kann auch einstückig mit dem Körper 3 ausgeführt sein (siehe 6).
Der Befestigungsstutzen 2 kann aus Kunststoff, aus Messing
oder aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein.
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In
dem Körper 3 ist
eine Speisungsleitung 4 untergebracht, welche an einem
Ende durch den genannten Befestigungsstutzen 2 verlängert ist
und dessen entgegengesetztes Ende den Sitz 4a einer flexiblen,
elastischen Membran 5 trägt, welche sich bei einer Wasserströmung von
der Wasserversorgung aus durch den Befestigungsstutzen 2 und
die Speisungsleitung 4 verformt, um die Speisungsleitung 4 mit
einem Tauchrohr 7 in Verbindung zu bringen, das in dem
Behälter
der Wasserspülvorrichtung mündet. Diese
Verbindung wird zunächst
mit einer Ringkammer 6 hergestellt, welche konzentrisch
zur genannten Speisungsleitung 4 ist und anschließend in
dem Tauchrohr 7 mündet.
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Die
auf ihren Sitz 4a abgestützte Membran 5 begrenzt
eine Druckkammer 4b vor der genannten Membran 5.
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Nach
bzw. in Strömungsrichtung
hinter der Membran 5 ist eine Gegendruckkammer 8 zwischen der
genannten Membran 5 und einem Verschlussstopfen 21 des
Körpers 3 begrenzt.
Die aktive Oberfläche
auf der Membran 5 der Druckkammer 4b ist geringer
als die aktive Oberfläche
auf der Membran in der Gegendruckkammer 8.
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Die
Membran 5 weist ein zentrales Loch 5a auf, in
das ein Kalibrierer 9 eingesetzt ist, in welchem eine Nadel 10 mit
kalibriertem Spiel verschiebbar ist, so dass die Strömung des
Wassers in die Gegendruckkammer 8 von der Speisungsleitung 4 aus
zugelassen wird, so dass man ein Gleichgewicht zwischen der Druckkammer 4b und
der Gegendruckkammer 8 erhält. Die Verschiebung der Nadel 10 im Kalibrierer 9 im
Laufe der Verformungen der Membran 5 stellt eine Selbstreinigung
sicher, wodurch die Verstopfungsrisiken vermieden werden.
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Die
Nadel 10 ist vorspringend in Bezug auf den Verschlussstopfen 21 angeordnet
und kann einstückig
mit dem genannten Verschlussstopfen 21 ausgebildet sein.
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Zudem
ist der Kalibrierer 9 tulpenförmig ausgebildet, wobei diese
Form die Verringerung der durch die Schwingungen während des
Durchflusses des Wassers erzeugten Geräusche begünstigt.
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Die
Membran 5 ist vorzugsweise derart montiert, dass sie im
Ruhezustand offen ist, das heißt, leicht
vom Sitz 4a beabstandet, so dass ein derartiges schwimmerbetätigtes Ventil
unter schwachen dynamischen Drücken
wie 0,1 bar funktioniert und dabei in der Lage ist, hohen dynamischen
Drücken
von beispielsweise 16 bar zu widerstehen.
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Eine
Verstärkungsscheibe 24 ist
gegen die Membran 5 zwischen dieser und der Speisungsleitung 4 derart
eingesetzt, dass die Verformung der Membran 5 bei starken
Drücken
verhindert wird.
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In
die Gegendruckkammer 8 mündet eine Auslassöffnung 11,
welche in dem Verschlussstopfen 21 ausgebildet ist, wobei
die genannte Öffnung 11 durch
eine Klappe 12 verschlossen sein kann, die in einer Verschlusskappe 13 untergebracht
ist, welche Bestandteil eines Hebels 15 ist, der an dem
oberen Ende des Verschlussstopfen 21 oder des Körpers 3 schwenkbar
gelagert ist und sich im wesentlichen entlang des Letzteren erstreckt.
Ein elastisches Rückstellmittel 14,
beispielsweise eine Feder, ist zwischen der Verschlusskappe 13 und
der Auslassöffnung 11 um
die Klappe 12 untergebracht und hält die genannte Verschlussklappe 12 von
der Auslassöffnung 11 beabstandet.
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Wenn
die Klappe 12 die Auslassöffnung 11 der Gegendruckkammer 8 verschließt, liegt
die Membran 5 an dem Sitz 4a an und weist eine
davor befindliche aktive Oberfläche
auf, welche kleiner ist, als die dahinter befindliche aktive Oberfläche, während es bei
offener Klappe 12 einen Lastverlust seitens des Auslasses
gibt, wobei der Durchfluss der genannten Auslassöffnung 11 größer ist
als der Durchfluss zwischen dem Kalibrierer 9 und der Nadel 10.
Dieser Durchfluss ist vorzugsweise zwei Mal größer.
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So
fließt
das Wasser in der Speisungsleitung 4 gemäß Pfeil
A bis zur Membran 5, wo es dann zwischen der genannten
Membran 5 und deren Sitz 4a gezwängt wird.
Das Wasser durchströmt
ebenfalls die Gegendruckkammer 8 aufgrund des kalibrierten Spiels
zwischen der Nadel 10 und dem Kalibrierer 9 in
dem zentralen Loch der Membran 5. Da der Druck davor aufgrund
der offenen Auslassöffnung 11 höher ist,
ist dann die Membran 4 von ihrem Sitz 4a beabstandet,
das Wasser durchströmt
die Ringkammer 6 und anschließend das Tauchrohr 7,
das in dem Behälter
mündet.
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Der
Schwimmer 17 greift auf eine vorzugsweise T-förmige Führungsschiene 7a,
welche auf dem Tauchrohr 7 angeordnet ist, und ist höhenverstellbar
entlang einer Stellschraube 18 montiert. Die Höhe des Schwimmers 17 ist entlang
der Schraube 18 beispielsweise mittels einer Mikrometerschraube 18a einstellbar.
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Die
Stellschraube 18 ist von dem Hebel 19 derart getragen,
dass sie in Bezug auf den genannten Hebel 19 frei schwenkbar
ist, so dass beim Anstieg des Wasserpegels der Schwimmer 17 translatorisch
entlang der Führungsschiene 7a steigt
und die Schraube 18 ebenfalls steigt, wobei sie den Hebel 19 in
einer Schwenkbewegung mitnimmt.
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Der
zweite Hebel 15 ist folglich durch die Verschlusskappe 13 gebildet,
welche an einem Ende an dem Verschlussstopfen 21 oder an
dem Körper 3 schwenkbar
gelagert ist und an ihrem anderen Ende zwei Arme 15a aufweist,
welche jeweils an ihrem Ende mit einer Nockenform 16 versehen
sind. Der Hebel 19 weist zwei Ansätze 20 auf, welche
jeweils mit der Nockenform 16 zusammenwirken, die an dem Ende
der genannten Arme 15a ausgebildet ist.
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Der
Verschlussstopfen 21 verschließt vorzugsweise das Ende des
Körpers 3 und
weist schwenkbare Befestigungsmittel, beispielsweise gebogene Laschen 22 in
seinem oberen Teil und beispielsweise gebogene Laschen 22' in seinem unteren
Teil für
den Hebel 15 und für
den Hebel 19 auf, wobei der Hebel 15 und der Hebel 19 Vorsprünge 23 aufweisen,
welche mit den Laschen 22, 22' zusammenwirken.
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Wenn
das Wasser den Schwimmer 17 erreicht, wird dieser somit
vertikal nach oben von dem Wasser mitgenommen, wobei diese vertikale
Translationsbewegung in eine Schwenkbewegung des Hebels 19 umgesetzt
wird, so dass jeder Zapfen 20 des Hebels 19 gegen
die Nockenform 16 des Hebels 15 gleitet, um auf
einem schnellen Hub die Verschlussklappe 12 zu schließen.
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Bei
geschlossener Auslassöffnung 11 steigt der
Druck in der Gegendruckkammer 8 wieder an und drückt die elastische
Membran 5 gegen ihren Sitz 4a zurück, wodurch
das schwimmerbetätigte Ventil 1 geschlossen
wird.
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Der
Wasseraustritt von der Ringkammer 6 aus erfolgt vorzugsweise
tangential im Tauchrohr 7, welches eine spiralförmige Rampe
zwischen einem Innenrohr und einem Außenrohr aufweist. Diese spiralförmige Rampe
ermöglicht
es dem Wasserstrahl, sich selbst nicht zu schneiden und somit das
Rauschen zu verringern.
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Vorzugsweise
weist das Tauchrohr 7 auf seiner Innenseite mindestens
eine Längsrippe 7b auf, mit
welcher die Turbulenzen verringert werden können, welche auf die Interferenzen
zwischen den steigenden und fallenden Wasserströmungen zurückzuführende Schwingungen erzeugen.
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In
Kombination mit den vorher beschriebenen spiralförmigen Rampen ermöglicht diese
Anordnung eine spürbare
Verringerung des beim Füllen wahrnehmbaren
akustischen Pegels, wodurch dieses leiser gestaltet ist. Dieses
Modell bietet ferner eine sehr große Kompaktheit und somit einen
weiter verringerten Platzbedarf.
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In
den 5 und 6 ist eine Ausführungsvariante
dargestellt, bei welcher der kugelförmig ausgebildete Schwimmer 17' durch Verschraubung
auf eine Stellschraube 18 greift, welche im wesentlichen
parallel zum Tauchrohr 7 verläuft, wobei die Positionierung
des genannten Schwimmers 17' durch
einfaches Aufschrauben/Abschrauben der genannten Kugel 17' entlang der
Schraube 18 eingestellt werden kann.
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Diese
Stellschraube 18 ist fest von einem Ende des ersten Hebels 19 getragen,
welcher an seinem entgegengesetzten Ende an dem Verschlussstopfen 21 schwenkbar
gelagert ist und sich im wesentlichen senkrecht zu der Schraube 18 erstreckt. Wenn
das Wasser den Schwimmer 17' erreicht,
wird dieser folglich vertikal mit dem Wasser mitgenommen, wobei
diese vertikale Translationsbewegung in eine Schwenkbewegung der
Schraube 18 umgesetzt wird, welche den Hebel 19 in
einer Schwenkbewegung derart mitnimmt, dass jeder Zapfen 20 gegen die
Nockenform 16 der Arme 15a des Hebels 15 gleitet,
um auf einem schnellen Hub die Verschlussklappe 12 zu schließen.
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Diese
Ausführungsvariante
der Erfindung hat den Vorteil, dass sie wirtschaftlich interessant
ist.