DE2050749C3

DE2050749C3 - Strahlregler für Wasserleitungshähne

Info

Publication number: DE2050749C3
Application number: DE2050749A
Authority: DE
Inventors: Richard Grant Louisville Ky. Parkison (V.St.A.)
Original assignee: American Standard Inc
Current assignee: Trane US Inc
Priority date: 1970-03-31
Filing date: 1970-10-15
Publication date: 1980-08-14
Also published as: FR2072695A5; DE2050749A1; DE2050749B2; US3630455A

Description

Die Erfindung betrifft einen Strahlregler nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannt sind Austrittsdüsen für Wasserleitungshähne od. dgl. (DE-OS 16 09 071), innerhalb welcher Siebe gegeneinander federnd angeordnet sind. Am Außenumfang des in der Austrittsdüse oberen Siebes sind Federn nach unten herausgebogen und stützen sich gegen das untere Sieb ab. Es können auch zwischen den Sieben Blattfedern oder ein federnder Ring angeordnet sein. Bei Annäherung der beiden Siebe legen sich die Stege des oberen Siebes auf die köcher des unteren Siebes. Auf diese Weise wird der Siebquerschnitt beim Heruntergehen des in der Austrittsdüse oberen Siebes immer mehr verkleinert, wodurch eine regelnde Wirkung eintritt.

Derartige Austrittsdüsen eignen sich im allgemeinen zur Regulierung der Wasserströmung innerhalb eines Druckniveaus, welches keinen zu starker Schwankungen unterworfen ist. Strahlregler für Wasserleitungshähne, welche insbesondere in sanitären Installationen zur Anwendung gelangen, sollen jedoch auch zu einer

konstanten Strömung beitragen, wenn starke und plötzliche Druckunterschiede im Leitungssystem auftreten. Derartige Druckunterschiede können bei hohem Druckniveau in der Wasserleitung bereits dann entstehen, wenn der Absperrhahn der Leitung sehr schnell geöffnet wird. In diesem Fall soll absolut sicher vermieden werden, daß der Strahl zu heftig aus dem Strahlregler bzw. der Austrittsdüse austritt, da das Wasser sonst verspritzt wird. Mit Hilfe der vorstehend genannten Siebe in Austrittsdüsen für Wasserleitungshähne ist es jedoch nicht möglich, derart großen Druckschwankungen zu begegnen, da die maximale Sperr- und Regelungswirkung der Siebe dann erreicht ist, wenn die Siebe maximale Annäherung besitzen und der verfügbare Siebquerschnitt für den Durchfluß des Wassers dadurch festgelegt ist

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Strahlregler der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß die Wasserströmung auch bei größeren Druckunterschieden, insbesondere bei großen Druckstößen während des öffnens eines Wasserhahnes, konstant bleibt Auch sollen größere Druckschwankungen des Wasserleitungsnetzes ausgeglichen werden, ohne daß die Durchflußrate des Strahlreglers verändert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmaie des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1.

Der Strahlregler arbeitet selbst bei größeren Drücken und Druckdifferenzen und trägt zu einer konstanten Wasserströmung bei, da die Vorsprünge des Scheibenkörpers, wenn dieser in Richtung der Lochscheibe gedrückt wird, verformt werden und so der Öffnungsquerschnitt der Lochscheibenöffnungen in zunehmendem Maße verengt wird und sogar vollständig geschlossen werden kann. Das Ausmaß der Verengung des Öffnungsquerschnitts der Lochscheibenöffnungen ist also nicht durch die Anlage des Scheibenkörpers auf der Lochscheibe festgelegt, sondern läßt sich bei Zunehmendem Wasserleitungsdruck ständig verringern. Auf diese Weise läßt sich der Strahlregler bei plötzlichen Druckstößen vollständig sperren, d. h., ein durch derartige Druckstöße bzw. -Schwankungen hervorgerufenes unstetes Strömungsverhalten kann verhindert werden.

Die beiden Scheiben, d. h. der Scheibenkörper mit seinen Vorsprüngen und die parallel zu diesem angeordnete Lochscheibe können auf billige Weise gefertigt werden; so kann der Scheibenkörper selbst, wie die an ihm angeordneten Vorsprünge, aus einem verformbaren, gummielastischen Material bestehen, während die Lochscheibe aus einem biegesteifen Material gefertigt wird, z. B. aus Metall oder einem geeigneten steifen Kunststoff. Die Formgebung der Vorsprünge, ihre Anzahl und ihre Position am Scheibenkörper als auch ihre örtliche Zuordnung zu den Durchströmöffnungen sind wahlweise entsprechend den jeweils gegebenen Erfordernissen bestimmbar. In gleicher Weise ist die Anzahl der Lochscheibenöffnungen, ihre Größe und ihre Zuordnung in der Lochscheibe entsprechend den Gegebenheiten bestimmbar. So kann es erwünscht sein, mit Hilfe der Vorsprünge die Lochscheibenöffnungen vollständig abzuschließen, '*onn ein vorbestimmter Druck erreicht ist. Es kann ich zweckmäßig sein, trotz Verformung der Vorsprünge einen Minimalöffnungsquerschnitt zu lielasscn. In jedem Fall ist es von Vorteil, daß sich der Ölfnungsquerschnitt infolge der stetig zunehmenden Verformung der

Vorsprünge in Abhängigkeit vom Leilungsdruck verringert und sich bei Abnahme des Leitungsdruckes wieder vergrößert

Da die beiden Scheiben eine im wesentlichen konstante Strömung liefern, d. h. die Strömungsmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit bleibt im wesentlichen unverändert, können derartige Strahlregler bevorzugt auch in sogenannten Trinkbrunnen verwendet werden, in welchen ein gerichteter, einen vorbestimmten Kurvenverlaul aufweisender Wasserstrahl erzeugt wird. Bei derartiger Anwendung ist es von besonderem Vorteil, daß der Wasserstrahl den Strahlregler ohne Druckschwankungen mit konstanter Menge verläßt

Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 7.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert

F i g. 1 ist die Draufsicht auf eine Ausführungsform eines gummielastische Vorspriinge aufweisenden Scheibenkörpers,

Fig.2 ist ein Schnitt entlang der waagerechten Mittellinie des Scheibenkörpers nach F i g. 1,

F i g. 3 ist die Draufsicht auf eine Lochscheibe,

Fig.4 ist ein waagerechter Schnitt entlang der waagerechten Mittellinie der Lochscheibe nach F i g. 3; F i g. 5 ist ein Schnitt eines ganzen Strahlreglers, und

Fig.6 ist ein vergrößerter Detailschnitt eines einzelnen Vorsprungs des Scheibenkörpers.

Der in F i g. 5 im zusammengebauten Zustand dargestellte Strahlregler für Wasserleitungshähne weist einen flexiblen Scheibenkörper FD und eine Lochscheibe SDauf. Der Scheibenkörper FDund die Lochscheibe SD sind übereinander im Gehäuse H des Strahlreglers angeordnet, wobei der Scheibenkörper FD auf der Zustromseite der aus einem biegesteifen Material bestehenden Lochscheibe SD angeordnet ist. Gegebenenfalls kann auch zusätzlich ein Sieb SC Verwendung finden, welches zustromseitig des Scheibenkörpers FD angeordnet ist Das Sieb SC kann auf einer Hülse FL angeordnet werden, die das Sieb unter einem bestimmten Abstand von der rückseitigen Oberfläche des Scheibenkörpers FD hält.

Aus Fig. 1 und 2 geht hervor, daß der Scheibenkörper FD mit mehreren Durchströmöffnungen versehen ist, die im wesentlichen zylindrisch geformt sind und parallel zueinander liegen. Die zentrale Durchströmöffnung ist mit A\ bezeichnet, während sechs weitere, die Durchströmöffnung A\ umgebende Durchströmöffnungen mit /An bezeichnet sind. Die Durchströmöffnungen Au weisen gegenseitig als auch bezüglich der zentralen Durchströmöffnung A\ gleichen Abstand auf, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Außer den Durchströmöffnungen weist der Scheibenkörper FD eine Vielzahl von Vorsprüngen P auf, die in der aus F i g. 1 und 2 ersichtlichen Weise in drei Ringformationen ingeordnet sind. Die Vorsprünge P des äußeren Ringes sind mit P\ bezeichnet, die Vorsprünge des rrvMleren Ringes mit Pu und die Vorsprünge des innersten Ringes mit Pi\.

Die zentrale Durchströmöffnung A\ bestimmt einen axialen Strömungsweg für den Scheibenkörper FD, während die Durchströmöffnungen A_u die Strömungswege am Umfang bilden. Die Vorsprünge P21 können als Satelliten-Vorsprünge der zentralen Durchströmöffnung A\ betrachtet werden. Jeri3 andere Durchströmöffnung, beispielsweise <iie Durchströmöffnung Au, ist von einer Gruppe von Satelliten-Vorsprüngen umgeben.

Zwei der Vorsprünge fur jede Durchströmöffnung befinden sich in dem äußeren Ring, zwei weitere im mittleren Ring und die restlichen Vorsprünge im innersten Ring. Jede weitere Durchströmöffnung Au ist von einer ähnlichen Gruppe von Satelliten-Vorspriingen umgeben.

In F i g. 2 ist ein Schnitt der allgemein halbkugelförmig ausgebildeten Vorsprünge P wiedergegeben. F i g. 6 zeigt einen vergrößerten Schnitt eines einzelnen Vorsprungs. Die einzelnen Vorsprünge Psind aus einem vorzugsweise gummielastischen, verformbaren Material gefertigt. Wird der Scheibenkörper FD gegen die Lochscheibe SD angedrückt, dann verformen sich die Vorsprünge P und verengen den Öffnungsquerschnitt ^r> der nachfolgend beschriebenen Lochscheibenöffnungen der Lochscheibe SD. Die Vorsprünge P des Scheibenkörpers FD sind vorzugsweise halbkugelförmig geformt und können materialeinheitlich mit dem Scheibenkörper ausgebildet sein. Die in den F i g. 3 und 4 gezeigte

21) steife Lochscheibe SD weist eine große Anzahl von Lochscheibenöffnungen Αχ auf. Jede dieser Lochscheibenöffnungen ist zylindrisch geformt Der Durchmesser jeder Lochscheibenöffnung ist kleiner als der Durchmesser der Durchströmöffnungen Ai und Au des flexiblen Scheibenkörpers FD. Die Lochscheibe SD ist mit einem Vorsprung RS ausgestattet, welcher in eine ringförmige Nut APdes Scheibenkörpers FD paßt, wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt, ist. Die Lochscheibe SD ist ferner mit einem Fortsatz SK ausgestattet, der sich in

so Längsrichtung des Strömungsweges erstreckt, wie in F i g. 4 dargestellt ist Das Gehäuse H des Strahlreglers besitzt eine Schulter SH, an welcher sich der Fortsatz SK der Lochscheibe SD abstützt. Der oberhalb der Lochscheibe SD vorgesehene, flexible Vorsprünge P

υ aufweisende Scheibenkörper FD ist mittels einer Muffe PG, die mit dem Gehäuse H verschraubt ist, gegenüber der Lochscheibe SDbefestigt.

Wie aus F i g. 5 hervorgeht, sind die Vorsprünge Pdes flexiblen Scheibenkörpers FDim entlasteten Zustand in

4n Berührung mit der zustromseitigen Oberfläche der Lochscheibe SD. Wenn der Druck des Wassers auf den Scheibenkörper FD einwirkt, dann werden die einzelnen gummielastischen und verformbaren Vorsprünge P flachgedrückt und beeinflussen dadurch den Strömungs-

4"> querschnitt der Lochscheibenöffnungen Aw der steifen Lochscheibe SD derart, daß der Öffnungsquerschnitt der Lochscheibenöffnungen proportional zur Höhe des auf den Scheibenkörper FD einwirkenden Strömungsmitteldruckes verringert wird.

^r)0 Unter Normalbedingungen wirkt der Druck des Wassers gemäß F i g. 5 in Richtung des Pfeils, so daß das Wasser das gegebenenfalls vorhandene Sieb SC durchquert und gegen den Scheibenkörper FD andrückt. Das Wasser durchströmt sowohl den Scheiben-

« körper FD als auch die Lochscheibe SD und wird dann durch die Hauptöffnung bzw. zentrale öffnung des Gehäuses H abgelassen. Wenn der Druck des Wassers etwas unterhalb eines festgesetzten Wertes liegt, beispielsweise unterhalb von 2,1 bar, dann ist die

W) Durchbiegung des Scheibenkörpers FD bzw. die Verformung der Vorspriinge P verhältnismäßig klein, möglicherweise sogar vollständig vernachlässigbar. Demzufolge wird die die beiden Scheiben durchquerende Wassermenge im wesentlichen nicht verringert, und

ι-■> der nicht abgeschwächte Strahl tritt durch die Hauptöffnung im Gehäuse Hdes Strahlreglers aus.

Wenn der Druck des Wassers über den vorbestimmten Wert, beispielsweise über 2,1 bar, ansteigt, dann

kommt der erhöhte Druck auf der Zustromseite des flexiblen Scheibenkörpers FD zur Wirkung. Als Folge dieses Druckes wird nicht nur der Abstand zwischen den beiden Scheiben verkleinert, es wird gleichzeitig auch der öffnungsq.ierschnitt der Lochscheibenöffnungen "> entsprechend der Verformung der Vorsprünge P verringert. Der Strömungsmittelfluß durch die Hauptöffnung des Strahlreglers bleibt dabei im wesentlichen konstant, d. h. mit Hilfe der Regelanordnung ist es möglich, den Fluß des Strömungsmittels trotz unter- i<> schiedlicher Druckwerte im wesentlichen konstant zu halten. Es besteht somit nicht die Notwendigkeit, den Wasserstrahl ständig mit der Hand durch Betätigung des vorgeschalteten Wasserhahns nachzuregein.

Wenn sich der Druck des einströmenden Wassers H weiter erhöht, dann wird der Scheibenkörper FD immer mehr in Richtung der Lochscheibe SD sowie nach außen in Richtung auf den Innenumfang des Gehäuses H gepreßt. Der auf die Innenwand des Gehäuses H einwirkende Druck trägt zu einer verbesserten Abdich- -'" lung zwischen dem flexiblen Scheibenkörper FD und der Innenwand des Gehäuses H bei, so daß keine durch erhöhten Wasserdruck auftretende Leckage in Kauf zu nehmen ist. Das Wasser muß also insgesamt die öffnungen beider Scheiben passieren, um die abstrom- - > seitige Hauptöffnung oder Düse des Strahlreglers zu erreichen.

In Fig.6 ist einer der Vorsprünge Pim Detailschnitt dargestellt. Die Formgebung der Vorsprünge, welche vorzugsweise halbkugelförmig und materialeinheitlich ·'» mit dem Scheibenkörper ausgebildet sind, bestimmt sich durch mehrere konstruktive Gegebenheiten, so durch den Elastizitätsmodul des gummielastischen Materials, aus welchem die Vorsprünge P und der Scheibenkörper FD gebildet sind, ferner durch den Abstand und die Größe der Vorsprünge P, durch den Abstand der Vorsprünge von den Durchströmöffnungen im Scheibenkörper FD, durch die Fläche der Durchströmöffnungen im Scheibenkörper FD und durch den Abstand und die Größe sowie die Anzahl der Lochscheibenöffnungen in der Lochscheibe SD.

Die Anordnung des Strahlreglers ist nicht auf die in Fig.5 dargestellte Winkellage beschränkt, d.h. der Strahlregler kann unter einem bestimmten Winkel angeordnet sein, um eine vorbestimmte Bahn der austretenden Flüssigkeit zu erreichen. So kann der Strahlregler beispielsweise für einen Trinkbrunnen benutzt werden, wobei die Strömungsbahn des Strahlreglers unabhängig von Druckschwankungen im wesentlichen konstant verbleibt. In einem gewählten Ausführungsbeispiel wurde der flexible Scheibenkörper FD so gegossen, daß dieser einen Gesamtdurchmesser von 2,06 cm und eine Dicke von 0,23 cm aufwies. Jeder Vorsprung Pwar auf einen Durchmesser von annähernd 0,15 cm abgerundet. Die Lochscheibe SD hatte den gleichen Gesamtdurchmesser wie der Scheibenkörper FD. Jede Lochscheibenöffnung der Lochscheibe hatte einen Durchmesser von 0,071 cm. Die Lochscheibe wurde aus Messing oder aus Kunststoff (POM) hergestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlregler für Wasserleitungshähne mit einer Lochscheibe und einem stromaufwärts davon angeordneten, elastisch vom Wasserdruck in Richtung der Lochscheibe bewegbaren und Durchströmöffnungen aufweisenden Scheibenkörper, welcher den öffnungsquerschnitt der Lochscheibenöffnungen bei steigendem Leitungsdruck verengt, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkörper (FD) auf seiner der Lochscheibe (SD) zugewandten Seite mit durch den Wasserdruck elastisch gegen die Lochscheibenöffnungen (A50) verformbaren, gummielastischen Vorsprängen (P) versehen ist.

2. Strahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (SD) aus einem biegesteifen Material besteht.

3. Strahlregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibenöffnungen (A50) einen kleineren Querschnitt haben und in größerer Anzahl vorhanden sind als die Durchströmöffnungen (At und /4ji) des Scheibenkörpers (FD).

4. Strahlregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmöffnungen (A\ bzw. Au) jeweils von einer Gruppe von Vorsprüngen (P) umgeben sind.

5. Strahlregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (P) des Scheibenkörpers (FD) normalerweise mit der Lochscheibe (SD)\n Berührung stehen.

6. Strahlregler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (P) des Scheibenkörpers (FD) halbkugelförmig und materialeinheitlich mit dem Scheibenkörper ausgebildet sind.

7. Strahlregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkörper (FD) auf seiner der Lochscheibe zugewandten Seite eine ringförmige Nut (AP) aufweist, in welche ein entsprechender Vorsprung (RS) der Lochscheibe (SD) eingreift.