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Die Erfindung betrifft ein für einen Behälter, beispielsweise ein Waschbecken oder eine Badewanne, geeignetes Ablaufventil.
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Eine in der
DE 10 2020 004 474 A1 beschriebenes Ablaufventil für sanitäre Einrichtungen wie Wasch-, Spül- und Badebecken umfasst eine drehbar gelagerte Absperrscheibe, durch welche eine Abflussöffnung geschlossen oder geöffnet werden kann. Zur Betätigung des Ablaufventils nach der
DE 10 2020 004 474 A1 ist ein Linearmotor vorgesehen.
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Ein in der
EP 3 276 095 B1 offenbartes Ablaufventil dient dem Drosseln des Spülstroms aus einem sanitären Spülkasten. Auch dieses Ablaufventil umfasst zwei scheibenförmige, gegeneinander verdrehbare Drosselelemente.
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Die
US 2022/0042292 A1 hat einen Wannenablauf mit einem sogenannten lift-and-turn-Mechanismus zum Gegenstand. Der Mechanismus nach der
US 2022/0042292 A1 umfasst unter anderem eine Feder sowie einen Magneten.
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Weitere Verschlussmechanismen für Abläufe sind zum Beispiel in den Dokumenten
CA 2 659 992 A1 und
DE 10 2007 008 376 A1 beschrieben. Im letztgenannten Fall ist ein Verschlusselement mit Hilfe einer elektromagnetischen Antriebsvorrichtung von einer Offenstellung in eine Schließstellung bewegbar.
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Aus der
EP 3 839 157 B1 geht eine für eine sanitäre Wanne oder Duschtasse konzipierte Ablaufarmatur hervor, welcher ein Ablaufgehäuse und eine Abdeckhaube zuzurechnen ist. Ein am Ablaufgehäuse befindlicher Flansch ist mit Vorsprüngen versehen, die derart mit Konturen der Abdeckhaube zusammenwirken, dass ein Drehen der Abdeckhaube um eine vertikale Achse unterbunden wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes, kompakt aufgebautes, einfach bedienbares Ablaufventil für sanitäre Einrichtungen wie Waschbecken, Badewannen oder Duschwannen anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ablaufventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Ablaufventil umfasst ein drehbares, auf einem behälterfesten Ablaufstück aufliegendes Verschlusselement mit vertikaler geometrischer Drehachse. Je nach Einstellung des Verschlusselementes wird durch dieses eine durch das Ablaufstück bereitgestellte Ablauföffnung wahlweise verschlossen oder freigegeben, wobei durch miteinander zusammenwirkende Konturen des Verschlusselementes sowie des Ablaufstücks eine Drehung des Verschlusselementes mit einer Vertikalbewegung desselben Elementes gekoppelt ist. Hierbei existieren Vorzugsstellungen des Verschlusselementes. Unter einer Vorzugsstellung wird eine Einstellung des Verschlusselementes verstanden, in welcher dessen Drehung gehemmt ist. Dies bedeutet, dass einer Weiterdrehung des Verschlusselementes aus einer Vorzugsstellung heraus ein größeres bremsendes Moment entgegengesetzt wird als in sonstigen Winkelstellungen des Verschlusselementes. Die mechanische Zuordnung zwischen Winkelstellung und Hub des Verschlusselementes erfolgt ohne zentrales Führungselement, etwa in Form einer Gewindestange.
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Das Anheben und Absenken des Verschlusselementes auf einer definierten Bahn wird durch die direkt miteinander zusammenwirkenden Konturen des Verschlusselementes einerseits und des Ablaufstücks andererseits bewirkt. In typischer Ausgestaltung ist eine direkte manuelle Betätigung, das heißt Verdrehung, des Verschlusselementes vorgesehen. Das heißt, dass das Verschlusselement zugleich als drehbares Betätigungselement des Ablaufventils ausgebildet ist. Optional sind zu diesem Zweck zum Beispiel Griffmulden im Randbereich des Verschlusselementes ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kommt eine Aufrauhung der Oberfläche des Verschlusselementes in Betracht. Eine Drehwinkelbegrenzung zwischen dem Ablaufstück und dem Verschlusselement, das heißt ein in Umfangsrichtung wirkender Anschlag, existiert in typischer Ausgestaltung nicht. Dies bedeutet, dass das Verschlusselement bei unbegrenzter Drehung alternierend angehoben und abgesenkt wird.
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Die Kontur des Ablaufstücks, welche bei einer Verdrehung des Verschlusselementes dessen Hub bewirkt, beschreibt beispielsweise eine Sinusform, das heißt die Form einer um den gesamten Umfang des Ablaufstücks umlaufenden Welle. Allgemein stellt diese Kontur eine Rampenkontur dar. Die Rampenkontur, insbesondere sinusförmige Kontur, weist gemäß verschiedener möglicher Ausgestaltungen zum Beispiel mindestens zwei und höchstens zehn Wellentäler sowie eine entsprechende Anzahl an Wellenbergen auf.
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Verschiedene mögliche Ausgestaltungen sehen vor, dass das Ablaufstück in den Vorzugsstellungen kraftschlüssig mit dem Verschlusselement zusammenwirkt. Hierbei können insbesondere Radialkräfte zwischen dem Ablaufstück und dem Verschlusselement wirken. Optional ist zusätzlich eine formschlüssige Zusammenwirkung zwischen dem Ablaufstück und dem Verschlusselement gegeben. Eine solche Zusammenwirkung kann mit einer elastischen Verformung von Formschlusskonturen, insbesondere des Verschlusselementes, einhergehen.
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Insbesondere in Varianten, in denen keine zusätzlichen Formschlusskonturen vorhanden sind, kann das Ablaufstück und/oder das Verschlusselement eine unrunde Form haben, bei der es sich beispielsweise um eine von einer kreiszylindrischen Form abweichende, einer Polygonform angenäherte Form handelt. Zum Beispiel beschreibt eine Innenumfangsfläche des Ablaufstücks eine solche vereinfachend als Polygonform bezeichnete Form, wogegen das Verschlusselement mehrere Füße aufweist, die in den Vorzugsstellungen klemmend an Abschnitten der Innenumfangsfläche anliegen.
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Ausgestaltungen des Verschlusselementes mit mehreren Füßen sind auch in Varianten des Ablaufventils möglich, in denen keine Übertragung von Radialkräften zwischen dem Ablaufstück und dem Verschlusselement vorgesehen ist. Die einzelnen Füße oder mehrere Auflagesegmente des Verschlusselementes können sich in verschiedensten Varianten auf der sinusförmigen Kontur des Ablaufstücks abstützen. Auf diese Weise werden jegliche Verdrehungen des Verschlusselementes in sanfte ruckfreie Vertikalbewegungen des Verschlusselementes umgesetzt. Die durch die Geometrie des Ablaufstücks und des Verschlusselementes vorgegebenen Winkelpositionen des Verschlusselementes, in denen dieses entweder maximal angehoben oder vollständig abgesenkt ist, sind vorzugsweise gleichförmig verteilt. Existieren zum Beispiel, wie bereits erwähnt, zwei bis zehn maximal angehobene und ebenso viele maximal abgesenkte Positionen des Verschlusselementes, so beträgt der Winkelabstand zwischen einer maximal abgehobenen und einer maximal abgesenkten, das heißt abdichtenden Position des Verschlusselementes 30 bis 90 Grad.
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Verschiedene Ausgestaltungen des Ablaufventils sehen vor, dass das Verschlusselement lediglich in seinen angehobenen Positionen kraft- und/oder formschlüssig fixiert wird. Im abgesenkten Zustand liegt das Verschlusselement dagegen lediglich mit seiner Schwerkraft auf dem Ablaufstück auf.
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In den Vorzugsstellungen, nämlich Offenstellungen, kann beispielsweise ein ebener Abschnitt des Verschlusselementes, insbesondere in Form der Unterseite eines Fußes, in einer ebenfalls zumindest partiell ebenen Rücknehmung, welche im Bereich eines Wellenberges der Rampenkontur des Ablaufstücks ausgebildet ist, einliegen. Ebenso sind Ausgestaltungen realisierbar, in welchen jeweils eine konkave Kontur eines Fußes auf einer konvex gekrümmten Kontur des Ablaufstücks aufliegt. Alternativ kann eine konvexe Kontur eines Fußes auf einer konkav gekrümmten Kontur des Ablaufstücks aufliegen.
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Die das Verschlusselement in den Vorzugsstellungen fixierende Wirkung der genannten, konvexen oder konkaven, teils auch flachen Konturen kann ergänzt oder ersetzt werden durch Rastkonturen, welche als Konturpaarungen vorliegen, die beispielsweise als Noppen und zugehörige Vertiefungen oder als Stege und zugehörige Nuten ausgebildet sind. Hierbei befinden sich beispielsweise die erhabenen Strukturen, das heißt Noppen oder Stege, am Verschlusselement, insbesondere an den Füßen, während die zugehörigen Negativstrukturen im Ablaufstück ausgebildet sind. Ebenso existieren Ausgestaltungen, in welchen das Ablaufstück mit Positivstrukturen, beispielsweise in Form von Noppen und/oder Stegen, versehen ist, wogegen das Verschlusselement die zugehörigen Negativstrukturen aufweist. Schließlich können sowohl am Verschlusselement als auch am Ablaufstück sowohl Positiv- als auch Negativstrukturen ausgebildet sein.
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In allen Ausgestaltungen zeichnet sich das Ablaufventil durch eine minimale Anzahl bewegbarer Teile und eine äußerst reinigungsfreundliche Gestaltung aus. Konturen, an denen sich Schmutz ansammeln kann oder Haare hängenbleiben können, sind praktisch nicht gegeben. Optional ist das Verschlusselement mit einer Dichtung versehen, welche in der Geschlossen-Stellung auf dem Ablaufstück aufliegt.
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Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- 1 ein Ablaufventil für eine Wanne oder ein Becken in teilweise geschnittener perspektivischer Darstellung,
- 2 ein Verschlusselement des Ablaufventils nach 1,
- 3 ein Ablaufstück des Ablaufventils nach 1,
- 4 die Form einer unrunden Innenwandung des Ablaufstücks nach 3 in überhöhter Darstellung,
- 5 bis 7 die Zusammenwirkung zwischen Füßen des Verschlusselementes nach 2 und der Innenumfangsfläche nach 4 in verschiedenen Winkelstellungen des Verschlusselementes,
- 8 bis 10 eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 modifizierte Zusammenwirkung zwischen Füßen eines Verschlusselementes und einer Rampenkontur eines Ablaufstücks,
- 11 und 12 eine weitere mögliche Konturgestaltung von Füßen eines Verschlusselementes und einer zugehörigen Rampenkontur,
- 13 und 14 konkav-konvexe Konturpaarungen von Komponenten eines Ablaufventils in Darstellungen analog 11 und 12,
- 15 bis 17 Konturpaarungen eines Verschlusselementes sowie eines Ablaufstücks eines Ablaufventils in Form eines Steges auf einer Rampenkontur und einer zugehörigen Nut auf der Unterseite eines Fußes eines Verschlusselementes in Darstellungen analog 8 bis 10,
- 18 bis 20 ein Ablaufventil mit gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach den 15 bis 17 modifizierten Rastkonturen, nämlich Paaren von Noppen und Vertiefungen,
- 21 bis 23 ein im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach 1 weiterentwickeltes Ablaufventil, welches Rastkonturen an einer Innenumfangsfläche eines Ablaufstücks aufweist.
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Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Ablaufventil ist insbesondere zur Verwendung in einem Waschbecken oder in einer Dusch- oder Badewanne geeignet. Bestandteile des Ablaufventils 1 sind ein Ablaufstück 2, welches in den Behälterboden einzusetzen ist, sowie ein Verschlusselement 3. Das rohrförmige Ablaufstück 2 ist mit einem Außengewinde 4 versehen. Oberhalb des Außengewindes 4 befindet sich ein konischer Abschlussbereich 5 des Ablaufstücks 2. Die durch das Ablaufstück 2 bereitgestellte Ablauföffnung ist mit 6 bezeichnet.
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In Längsrichtung des Ablaufstücks 2, das heißt in vertikaler Richtung, betrachtet, zwischen dem mit dem Außengewinde 4 versehenen Abschnitt des Ablaufstücks 2 und dessen Abschlussbereich 5 ist, wie unter anderem aus 1 hervorgeht, eine wellenförmige, das heißt sinusförmige, Rampenkontur 7 ausgebildet. Auf der Rampenkontur 7 sind mehrere Füße 8 des Verschlusselementes 3 abgestützt. Die Füße 8, in den vorliegenden Fällen jeweils drei Stück, stellen somit eine Gegenkontur zur Rampenkontur 7 dar.
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Oberhalb der Rampenkontur 7 ist insbesondere in den 1, 3, 8, 11, 13, 15, 18 und 21 eine zumindest näherungsweise kreiszylindrische Innenumfangsfläche 9 des Ablaufstücks 2 erkennbar. An den oberen Rand der Innenumfangsfläche 9 schließt ein Dichtungskonus 10 an, auf welchem im abgesenkten Zustand des Verschlusselementes 3 eine Dichtung 11 aufliegt, die sich am Verschlusselement 3 befindet. Die Oberseite des Ablaufstücks 2 liegt in Form einer konischen Fläche 12 vor. Die sphärisch gewölbte Deckfläche des Verschlusselementes 3 ist mit 13 bezeichnet. In modifizierter Ausgestaltung weist das Verschlusselement 3 eine ebene Deckfläche auf.
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Das Ablaufventil 1 kann in allen Ausführungsformen auf einfache Weise geöffnet und geschlossen werden, indem es an seiner Deckfläche 13 manuell gegriffen und um seine mit MA bezeichnete Mittelachse, die zugleich die vertikale Mittelachse des Ablaufstücks 2 darstellt, verdreht wird. Ein in Drehrichtung wirksamer Anschlag existiert nicht.
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Im Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 7 hat die Innenumfangsfläche 9 eine nicht kreisrunde Querschnittsform, wie insbesondere aus 4 in überhöhter Darstellung hervorgeht. Die Innenumfangsfläche 9 beschreibt demnach ein modifiziertes Polygonprofil PgP. Ergänzend sind in 4 zwei kreisrunde Profile, nämlich ein äußeres Vergleichsprofil VPa und ein inneres Kreisprofil VPi, eingezeichnet, wobei die Vergleichsprofile VPa, VPi das sogenannte Polygonprofil PgP von außen beziehungsweise von innen tangierten. Die drei Füße 8 sind gleich weit von der Mittelachse MA des Verschlusselementes 3 entfernt. Dies führt dazu, dass die Füße 8 je nach Winkelstellung des Verschlusselementes 3 entweder klemmend an der Innenumfangsfläche 9 anliegen, was eine Vorzugsposition des Verschlusselementes 3 bedeutet, oder geringfügig von der Innenumfangsfläche 9 abgehoben sind. Wie aus den 5 bis 7 hervorgeht, ist die in einer Vorzugsposition gewünschte Klemmwirkung in der 30°-Stellung (6) gegeben, wogegen in der 0°-Stellung sowie in der 60°-Stellung (5, 7) kein bremsendes Moment zwischen dem Verschlusselement 3 und dem Ablaufstück 2 wirkt. Bei der 30°-Stellung handelt es sich um eine abgehobene Position des Verschlusselementes 3, in der 0°-Stellung ist das Verschlusselement 3 ebenso wie in der 60°-Stellung komplett abgesenkt.
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Im Ausführungsbeispiel nach den 8 bis 10 hat die Innenumfangsfläche 9 eine kreiszylindrische Form. Die Übertragung von Radialkräften zwischen den Füßen 8 und dem Ablaufstück 2 ist in keiner Winkelstellung des Verschlusselementes 3 vorgesehen. Stattdessen sind auf den Wellenbergen der Rampenkontur 7 Rücknehmungen ausgebildet, in welche der Fuß 8 eintauchen kann, womit eine Rastkontur 20 gebildet ist. Die Unterseiten der Füße 8 sind in diesem Fall eben.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach den 8 bis 10 sind im Ausführungsbeispiel nach den 11 und 12 die Unterseiten der Füße 8 leicht konvex geformt, wobei in Zusammenwirkung mit einer leichten konkaven Gegenkontur, welche durch die Rampenkontur 7 mittig in einem Wellenberg bereitgestellt wird, auch in diesem Fall eine Rastkontur 20 ausgebildet ist, mit welcher das Verschlusselement 3 in der Vorzugsstellung gehalten wird.
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Die 13 und 14 zeigen eine Ausgestaltung, die optisch Ähnlichkeiten mit dem Ausführungsbeispiel nach 1 hat. Jedoch ist in der Ausgestaltung nach den 13 und 14 die Innenumfangsfläche 9 kreiszylindrisch, so dass es in keiner Winkelstellung des Verschlusselementes 3 zu einem Klemmen dieses Elementes im Ablaufstück 2 kommt. Die Unterseite eines jeden Fußes 8 ist im Fall von 13 und 14 konkav gewölbt ist. Eine konvexe Gegenkontur ist durch die Wellenform der Rampenkontur 7 ohnehin vorhanden. Lediglich in der in den 13 und 14 dargestellten Vorzugsposition liegt die Unterseite eines jeden Fußes 8 flächig auf der Rampenkontur 7 auf.
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Die Ausgestaltung nach den 15 bis 17 unterscheidet sich von der Ausgestaltung nach den 13 und 14 dadurch, dass zur Stabilität der Rastkontur 20 zusätzlich ein in die Rampenkontur 7 integrierter Steg 18 beiträgt, welcher in der Vorzugsstellung des Verschlusselementes 3 in eine Nut 19 auf der Unterseite des Fußes 8 eingreift.
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Ein mit der Ausgestaltung nach den 15 bis 17 vergleichbarer Effekt ist in die Ausgestaltung nach den 18 bis 20 gegeben. In diesem Fall ist zentral im Wellenberg der Rampenkontur 7 eine Noppe 16 ausgebildet, welche in eine zugehörige Vertiefung 17 auf der Unterseite des Fußes 8 eingreifen kann.
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Das Ausführungsbeispiel nach den 21 bis 23 lehnt sich an das Ausführungsbeispiel nach 1 an. Das heißt, dass auch in diesem Fall die Innenumfangsfläche 9 ein abgerundetes Polygonprofil PgP beschreibt. Zusätzlich befinden sich an der Innenumfangsfläche 9 oberhalb der Wellenberge der Rampenkontur 7 Noppen 14. Die Noppen 14 sind damit radial nach innen gerichtet. In den Vorzugsstellungen greift jede Noppe 14 in eine seitliche Vertiefung 15 an einem Fuß 8 ein. Dies ist durch eine leichte Verformbarkeit der Füße 8 möglich. Die Quetschwirkung, welche bereits im Ausführungsbeispiel nach 1 gegeben ist, wird somit durch die Rastkontur 20, welche in diesem Fall in Form der Noppen 14 und Vertiefungen 15 vorliegt, unterstützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ablaufventil
- 2
- Ablaufstück
- 3
- Verschlusselement
- 4
- Außengewinde
- 5
- konischer Abschlussbereich
- 6
- Ablauföffnung
- 7
- Rampenkontur
- 8
- Fuß
- 9
- Innenumfangsfläche
- 10
- Dichtungskonus
- 11
- Dichtung
- 12
- konische Fläche
- 13
- Deckfläche
- 14
- Noppe an der Innenumfangsfläche
- 15
- Vertiefung, seitlich
- 16
- Noppe auf der Rampenkontur
- 17
- Vertiefung auf der Unterseite des Fußes
- 18
- Steg auf der Rampenkontur
- 19
- Nut auf der Unterseite des Fußes
- 20
- Rastkontur
- MA
- Mittelachse
- PgP
- Polygonprofil
- VPa
- äußeres Vergleichsprofil
- VPi
- inneres Vergleichsprofil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2020 004 474 A1 [0002]
- EP 3 276 095 B1 [0003]
- US 2022/0042292 A1 [0004]
- CA 2 659 992 A1 [0005]
- DE 10 2007 008 376 A1 [0005]
- EP 3 839 157 B1 [0006]