DE69108477T2 - Ventil. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Ventilmechanismen und im besonderen auf einen Ventilmechanisinus für ein hydraulisch unterstütztes Einlaßventil. Solche Einlaßventile finden Verwendung in Wasserbehältern oder Spültanks.
• Hydraulisch unterstützte Einlaßventile sind bekannt und finden besondere Verwendung in Wasserbehältern mit einer relativ kleinen maximalen horizontalen Ausdehnung&sub1; weil bei solchen Wasserbehältern der Schwimmerarm notwendigerweise kurz ist und daher die Größe der von den auf den Schwimmer an dem Ende eines kurzen Armes ausgeübten Auftriebskräften lieferbaren Kraft relativ begrenzt ist. Folglich möchte man den Druck des eingelassenen Wassers als Hilfe beim Schließen des Ventils verwenden.
• Bekannte hydraulisch unterstützte Einlaßventile haben eine mit einem Sitz versehene Ventilöffnung, die sich von einem Einlaßrohr in eine Auslaßkammer öffnet. Durch die Auslaßkammer erstreckt sich eine Membran und teilt so die Auslaßkammer in einen ersten und einen zweiten Teil. Die Membran liegt der Ventilöffnung gegenüber und ist somit zum Schließen der Ventilöffnung, wenn sich die Membran auf die Ventilöffnung zubewegt, ausgelegt.
• Die Membran ist mit einer kleinen öffnung versehen, die normalerweise bezüglich einer Stahlnadel ausgerichtet und durch diese schließbar ist, welche relativ zu der Auslaßkammer festgelegt ist.
• Wasser mit Einlaßdruck kann durch die öffnung in der Membran hindurchtreten, wodurch der Druck auf beiden Seiten der Membran ausgeglichen wird und sich die Membran auf die Nadel bewegen und dadurch die öffnung schließen und gleichzeitig die Ventilöffnung schließen kann. Um das Ventil zu öffnen, wird der Druck in dem zweiten Auslaßkammerteil gesenkt, wodurch sich die Membran unter dem Einfluß des Einlaßdrucks von der Ventilöffnung wegbewegen kann.
• Eine andere Anordnung ist aus der GB-A-1 486 601 be kannt, die die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 offenbart.
• Die oben erwähnte Anordnung weist eine Anzahl Nachteile auf, von denen der schwerwiegendste der ist, daß Festkörper in dem in den Wasserbehälter einzuführenden Wasser die Öffnung in der Membran blockieren und dadurch die korrekte Funktion der öffnung und der Nadel verhindern können. Zusätzlich neigt die Nadel manchmal zum Rosten, was wiederum ein Nichtfunktionieren der Anordnung verursacht.
• Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Ventilmechanismus für ein solches hydraulisch unterstütztes Einlaßventil anzugeben.
• Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Ventilanordnung für ein hydraulisch unterstütztes Wasserbehältereinlaßventil offenbart, wobei die Anordnung einen Einlaß aufweist, der in eine durch eine Membran in einen ersten und einen zweiten Teil geteilte Auslaßkammer führt, wobei der erste Teil mit einem lösbar schließbaren Druckentlastungsdurchgang versehen ist, der zur Atmosphäre hinausführt, der zweite Teil mit einem Auslaß für das Ventil in Verbindung steht, der Einlaß durch einen durch die Membran bewegbaren Ventilkörper schließbar ist und der Ventilkörper einen fortwährend offenen Druckübertragungsdurchgang mit einschließt, der sich zwischen dem Einlaß und dem ersten Teil erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper langgestreckt ist, sich in den Einlaß mit einem kleinen lichten Raum dazwischen erstreckt und sich innerhalb des Einlasses mit der Bewegung der Membran bewegt; und sich der Druckübertragungsdurchgang durch den Ventilkörper erstreckt und sich auf der Einlaßseite über eine Öffnung in den kleinen lichten Raum öffnet, wodurch der kleine lichte Raum zwischen dem Ventilkörper und dem Einlaß kleiner als die Größe der Öffnung ist und ein Einlaßfilter für den Druckübertragungsdurchgang bildet.
• Der Ventilkörper ist für ein verbessertes hydraulisches Ventil von zentraler Bedeutung. Er vermindert erheblich den Wasserschlag, stellt ein Filter für durch das Ventil strömendes Wasser dar und schützt das Druckübertragungsloch vor Blockade durch Festkörper
• Es werden nun vier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, in der:
• Fig. 1 ein Längsvertikalquerschnitt durch die Ventilanordnung des ersten Ausführungsbeispiels ist,
• Fig. 2 ein entlang der Linie II-II in Fig. 1 genommener Horizontalquerschnitt ist,
• Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie die in Fig. 1 ist, jedoch von einem zweiten Ausführungsbeispiel mit Bodeneintritt,
• Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie die in Fig. 3 ist, jedoch von einem dritten Ausführungsbeispiel mit Seiteneintritt, und
• Fig. 5 eine weitere ähnliche Ansicht wie die in Fig. 1 ist, jedoch von einem vierten Ausführungsbeispiel
• Wie in Fig. 1 zu sehen, ist das Ventil 1 am oberen Ende eines Schaftes 2 mit einem konzentrisch angeordneten Einlaßrohr 3 und Auslaßrohr 4 angeordnet.
• Das obere Ende des Einlasses 3 ist zu einem Ventilsitz 12 ausgebildet. Ein Ventilkörper 13 mit im wesentlichen T- förmiger Konfiguration mit einem Kopf 14 und einem Schaft 15 ist so angeordnet, daß der Schaft 15 gleitend in das Einlaßrohr 3 eingreift.
• Über dem Kopf 14 ist eine Kappe 16, die von einem Gewindeverriegelungsring 17 an dem oberen Ende des Schaftes 2 am Platz gehalten wird. An der Kappe 16 ist ein Achszapfen 18 für einen Schwimmerarm 19 angeordnet. Das dem Achszapfen 18 benachbarte Ende des Schwimmerarms 19 trägt eine Gummischeibe 20, die das Ende eines Druckentlastungsdurchgangs 21 schließt, der durch die Kappe 16 hindurchführt.
• Zwischen der Kappe 16 und dem oberen Ende des Schaftes 2 ist eine Membran 23 eingeklemmt, die den Kopf 14 des Ventilkörpers 13 umgibt. Der Innenringteil der Membran 23 paßt zu dem und schließt den Ventilsitz 12, während der nächstäußere Teil der Membran 23 in einer balgartigen Anordnung mit relativ dünnem Wandquerschnitt konfiguriert ist. Daher erlaubt diese Anordnung eine flexible Auslenkung der Membran 23, um eine Längsbewegung des Ventilkörpers 13 in bezug zu dem Einlaß 3 zu erlauben.
• Der Zwischenraum zwischen der Kappe 16 und dem oberen Ende des Schaftes 2 bildet eine Auslaßkammer 24, die durch die Membran 23 in einen ersten (oberen) Teil 25 und einen zweiten (unteren) Teil 26 geteilt ist. Der untere Teil 26 der Auslaßkammer 24 ist in bezug zu dem Auslaßrohr 4 tangential verkippt, um ein schneckenwendelförmiges Abwärtsströmen des durch das Ventil durchtretenden Wassers entlang der Innenseite des Auslaßrohres 4 zu bewirken, wodurch sich ein ruhiger Betrieb ergibt.
• Wie am besten in Fig. 2 zu sehen, ist der Schaft 15 des Ventilkörpers 13 mit einer Anzahl Löcher 30 versehen, die kleine Durchgangswege durch den Schaft 15 und in einen Kanal 31 bilden. Die Löcher 30 bilden ein Filter, das eine Filterung des durch das Ventil durchtretenden Wassers vor Erreichen des Ventilsitzes 12 ermöglicht. Der Kanal 31 steht mit einem zweigängigen Schneckengang 33 in Verbindung, der eine Maßnahme für einen Strömungswiderstand vor dem Ventilsitz 12 darstellt.
• Innerhalb des Ventilkörpers 13 ist ferner ein L-förmiger Druckübertragungsdurchgang 32 angeordnet, der eine Übertragung des Einlaßdruckes an dem Wassereinlaß 3 zu dem oberen Teil 25 der Auslaßkammer 24 ermöglicht.
• Der Betrieb der Einlaßventilanordnung wird nun von einer Anfangsposition an beschrieben, in der das Ventil 1 geschlossen ist. Wenn das Entleeren des Wasserbehälters beginnt, fällt der Wasserpegel innerhalb des Wasserbehälters zusammen mit dem Schwimmer 5, und der Schwimmerarm 19 schwenkt in die in Fig. 1 in gestrichelten Linien illustrierte untere Position. Im Ergebnis wird die Gummischeibe 20 von dem oberen Ende des Druckentlastungsdurchgangs 21 angehoben, wodurch der Druck in dem ersten Teil 25 der Auslaßkammer 24 gesenkt wird. Bis dahin ist der Druck in diesem ersten Teil 25 der über den Druckübertragungsdurchgang 32 von dem Einlaß 3 übertragene Einlaßdruck gewesen. Da die in dem ersten Teil 25 enthaltene Fläche des Kopfes 14 größer als die innerhalb des Einlasses 3 enthaltene Fläche des Kopfes war, wurde auf den Ventilkörper 13 von dem Einlaßdruck, wenn er in dem ersten Teil 25 anwesend war, eine Schließkraft ausgeübt.
• Mit der Entlastung dieses Einlaßdruckteils bewegt sich der Ventilkörper 13 jedoch unter dem Einfluß des an dem Ventilkörper 13 anliegenden Einlaßdruckes in dem Einlaß 3 nach oben. Folglich bewegt sich die Membran 23 von dem Ventilsitz 12 weg, um das Ventil 1 zu öffnen und das Durchtreten von Wasser von dem Einlaßrohr 3 in den zweiten Teil 26 der Auslaßkammer 24 zu erlauben, von wo es in das Auslaßrohr 4 strömt
• Beim Beenden des Spülvorgangs beginnt das Wasser innerhalb des Wasserbehälters zu steigen, wodurch sowohl der Schwimmer 5 ungefähr in die in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien illustrierte Position angehoben wird als auch der Schwimmerarm 19 in die in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien illustrierte Position angehoben wird. Als Folge der Bewegung des Schwimmerarms 19 schließt die Gummischeibe 20 den Druckentlastungsdurchgang 21, wodurch der Einlaßdruck an den ersten Teil 25 der Auslaßkammer 24 angelegt wird. Dieser an dem Kopf 14 anliegende Einlaßdruck bewegt den Ventilkörper 13 nach unten, wie in Fig. 1 zu sehen, um die Membran 23 in Kontakt mit dem Ventilsitz 12 zu bringen und dadurch das Ventil 1 zu schließen.
• Die oben beschriebene Anordnung bietet eine Anzahl Vorteile. Erstens steht der Einlaß des Druckübertragungsdurchgangs 32 im wesentlichen senkrecht auf der strömungsrichtung in dem Wassereinlaß 3. Zweitens wird der Druckübertragungs durchgang 32 durch den engen lichten Abstand in Durchmesserrichtung zwischen dem Ventilschaft 15 und dem Wassereinlaß 3 abgeschirmt.
• Drittens bewirkt der Druckabfall in dem Druckübertra gungsdurchgang 32, wenn der Druckentlastungsdurchgang 21 zur Atmosphäre offen ist, ein Schwenken des Ventilkörpers 13 im Gegenuhrzeigersinn um die Membran 23, wie in Fig. 1 zu sehen. Dies bewirkt, daß der Ventilkörper 13 in Kontakt mit der Bohrung des Wassereinlasses 3 an dem Punkt kommt, an dem der Druckübertragungsdurchgang 32 seinen Einlaß hat. Folglich wird die Strömungsrate in den Druckübertragungsdurchgang 32 begrenzt, und dies vermindert im wesentlichen das Auftreten von Wasserschlag. Ferner verhindert dieser enge lichte Abstand in Durchmesserrichtung zwischen dem Ventilschaft 15 und dem Wassereinlaß 3, wenn der Druckentlastungsdurchgang 21 zur Atmosphäre offen ist, das Eintreten von Partikeln in den Druckübertragungsdurchgang 32. Wenn der Druckentlastungsdurchgang 21 nicht mehr offen zur Atmosphäre ist, schwenkt der Ventilkörper 13 zurück in seine Ursprungsposition, wie in Fig. 1 gezeigt. Daher sind irgendwelche zuvor zwischen dem Ventilkörper 13 und der Wassereinlaßbohrung festgehaltene Partikel dann frei, um unter dem Einfluß der Schwerkraft den Einlaß hinunterzufallen. Da der Durchgang 32 (und der Durchgang 21) größer als der lichte Abstand zwischen Ventilkörper 13 und Einlaß 3 ist/sind, sind schließlich irgendwelche nicht in den Durchgang 32 eintretende Partikel frei zum dort Hindurchgehen, ohne eine Blockade zu erzeugen.
• Viertens bilden die zwischen dem Kanal 31 und dem Einlaßrohr 3 gebildeten kleinen Löcher 30 ein Filter, das den Durchgang irgendwelcher in der Strömung des eintretenden Wassers festgehaltener Partikel blockiert. Wenn die Strömung aufhört, sind diese Partikel frei, um in das Einlaßrohr hinunterzufallen und damit nicht das Ventil 1 zu verstopfen.
• Anhand Fig. 3 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem dem ersten Ausführungsbeispiel ähnliche Teile mit einer um 100 erhöhten Bezugsziffer bezeichnet sind.
• Das Einlaßrohr 103 und das Auslaßrohr 104 sind im we sentlichen wie zuvor, so auch der Ventilkörper 113, bis auf einen geringfügig modifizierten Kopf 114. Der Druckentlastungsdurchgang 121 ist horizontal anstatt vertikal und von einem von einem Ansatz 122 an dem Schwimmerarm 119 komprimierbaren Gummielement 120 verschlossen. Der Schwimmer 105 ist mit einem Einrastmechanismus 110 an einem von dem Schwimmerarm 119 herabhängenden Hängeelement 111 befestigt.
• Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, das dem aus Fig. 3 ähnlich ist, bis auf die Tatsache, daß der Einlaß 203 im wesentlichen L-förmig ist, um einen Seiteneintritt von Wasser in den Wasserbehälter (nicht gezeigt) anstatt eines Bodeneintritts, wie in den Fig. 1-3, zu erlauben.
• Fig. 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem der Druckentlastungsdurchgang 321 in der Kappe 316 zentral angeordnet ist. Die Gummischeibe 320, die den Durchgang 321 verschließt, ist in der Basis eines T-förmigen Plunger- Kolbens 322 getragen. Der Plunger-Kolben 322 ist von einem Schwimmerarm 319 niederdrückbar, wenn dieser auf das Füllen des Wasserbehälters hin nach oben schwenkt. Der Ventilkörper 313 und sein Kopf 314 sind denen aus Fig. 1 ähnlich.

Claims (10)

1. Ventilanordnung für ein hydraulisch unterstütztes Wasserbehältereinlaßventil, wobei die Anordnung einen Einlaß (3) aufweist, der in eine durch eine Membran (23) in einen ersten und einen zweiten Teil (25, 26) geteilte Auslaßkammer führt, wobei der erste Teil mit einem lösbar schließbaren Druckentlastungsdurchgang (21) versehen ist, der zur Atmosphäre hinausführt, der zweite Teil mit einem Auslaß (4) für das Ventil in Verbindung steht, der Einlaß durch einen durch die Membran bewegbaren Ventilkörper (13 - 15) schließbar ist und der Ventilkörper einen fortwährend offenen Druckübertragungsdurchgang (32) miteinschließt, der sich zwischen dem Einlaß (3) und dem ersten Teil (25) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13 - 15) langgestreckt ist, sich in den Einlaß (3) mit einem kleinen lichten Raum dazwischen erstreckt und sich innerhalb des Einlasses mit der Bewegung der Membran (23) bewegt; und sich der Drucktübertragungsdurchgang (32) duch den Ventilkörper (13 - 15) erstreckt und sich auf der Einlaßseite über eine Öffnung in den kleinen lichten Raum öffnet, wodurch der kleine lichte Raum zwischen dem Ventilkörper (15) und dem Einlaß (3) kleiner als die Größe der Öffnung ist und ein Einlaßfilter für den Druckübertragungsdurchgang (32) bildet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Ventilkörper im wesentlichen T-förmig ist und einen Kopf (14) hat, der mit einem ringförmigen Ventilsitz (12) und einem Schaft (15) zusammenwirkt, der in den Einlaß (3) hervorsteht.

3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der sich der Druckübertragungsdurchgang (32) durch den Kopf (14) und teilweise in den Schaft (15) erstreckt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Öffnung des Druckübertragungsdurchgangs (32) im wesentlichen senkrecht zur Flüssigkeitsstromüngsrichtung durch den Einlaß ausgerichtet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der das von der Auslaßkammer entfernte Ende (15) des Ventilkörpers mit einer Filtereinrichtung (30) versehen ist, zum Hindurchtreten der Flüssigkeit durch das Ventil, wobei die Filtereinrichtung mit dem Ventilkörper bewegbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, bei der die Filtereinrich tung eine Vielzahl von sich längs erstreckenden Öffnungen (30) mit kleiner Querschnittsfläche an dem entfernten Ende aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, bei der derjenige Teil des Ventilkörpers, der in dem Einlaß angeordnet ist, mit mindestens einer schneckenformigen Nut (33) versehen ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, bei der die Öffnungen (30) sich in die Nut(en) öffnen.

9. Anordnung nach Anspruch 8, bei der sich der Druckübertragungsdurchgang (32) zwischen den entgegengesetzten Enden der Öffnungen (3) in den Einlaß (3) öffnet.

10. Hydraulisch unterstütztes Wasserbehältereinlaßventil mit einem Schwimmer, einem Schwimmerarm und einer von dem Schwimmerarm betätigten Ventilanordnung, bei dem die Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt ist.