DE2444469A1

DE2444469A1 - Stroemungsventil fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2444469A1
Application number: DE19742444469
Authority: DE
Inventors: Dimitri Egoroff
Original assignee: GEN HYDRAULICS Ltd Pty
Current assignee: GEN HYDRAULICS Ltd Pty
Priority date: 1974-09-18
Filing date: 1974-09-18
Publication date: 1976-04-01

Description

DR. KARL TH. HEGEL · DIPL.-ING. KLAUS DICKEL

20OO Hamburg 50 Große Bergstraße 223 Postfach 5006 62 Telefon: (O40) 3962QB

Telegramm-Adresse: Doellnerpateiit ThT Zeichen: Unser Zeichen: Datum

H 2372
Di /we

General Hydraulics Ltd.

28 Gloucester Street

Highgate Hill

4101 Queensland/AüSTRALIEN

Strömungsventil für Flüssigkeiten

Die Anmeldung betrifft ein Strömungsventil für Flüssigkeiten und im besonderen,jedoch nicht ausschließlich, einen manuell betätigbaren Wasserhahn.

Die herkömmlichen Wasserhähne sind meist sehr umständlich zu bedienen, da der Ventilkörper durch mehrere Drehungen der tragenden Welle- von der geschlossenen in die offene Lage und umgekehrt bewegt werden muß. Manchen Körperbehinderten ist damit die Eödienung dieser Hähne oft unmöglich. Es gibt zwar bereits auch Wasserhähne, die durch Einpreßen eines Hahnteiles geöffnet werden, wobei jedoch der Wasserlauf wieder unterbrochen wird, sobald die Berührung mit dem Hahn aufhört. Darüber hinaus ist die Herstellung der üblichen Wasserhähne äußerst aufwendig, da sie im allgemeinen mit Ausnahme der abdichtenden Teile im

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Postscheckkonto: Hamburg 291220-205 . Bank: Dresdner Bank AG. Kto.-Nr. 38138Θ7

wesentlichen aus metallischem Material hergestellt sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beheben und einen Wasserhahn zu schaffen, der einfach zu bediener, ist, eine sichere Funktion gewährleistet und geringe Herstellungskosten verursacht.

Nach der Erfindung wird ein Strömungsventil für Flüssigkeiten geschaffen, das durch einen Dauermagneten betätigt wird, der außerhalb des Ventilgehäuses angeordnet ist, wobei auch eine sichere Funktion gewährleistet ist, wenn ein verhältnismäßig großer Flüssigkeitsdruck vorhanden ist, wie dies im allcpneinen bei der Hauswasserversorgung der Fall ist.

Nach der Erfindung besitzt das Strömungsventil einen Ventilkörper, der in zwei Kammern aufgeteilt ist, wobei die Aufteilung durch ein Schließelement erfolgt, das durch den Flüssigkei tsduck zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position hin- und herbewegt werden kann.

Die Zuführung und der Auslaß sind an die erste Kammer angeschlossen. Innerhalb der zweiten Kammer ist eine öffnung für ein Steuerventil vorgesehen. Zwischen der ersten und der zweiten Kammer ist eine Umgehungsleitung mit einem in Bezug auf das Steuerventil geringen Querschnitt angeordnet. Das magnetische System besteht aus einem mit dem Steuerventil in Verbindung stehenden Teil und einem zweiten Teil der außerhalb der Kammer angeordnet ist, wobei mindestens eines dieser Teile aus'einem Dauermagneten besteht, der von dem anderen Teil magnetisch beeinflußt wird, wenn sich die beiden Teile dicht zusammenbefinden. Der zweite Teil ist zwischen zwei Lagen hin- und herbewegbar, wobei in der einen das Steuerventil geschlossen und in der anderen das Steuerventil geöffnet ist.

Wenn das Steuerventil geschlossen ist, wird der Druck in den Kammern durch die Umgehungsleitung ausgeglichen, so daß sich

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das Verschlußelement in geschlossener Position befindet. Wenn das Steuerventil durch das Magnetsystem geöffnet wird, verteilt sich der Druck in der zweiten Kammer und der Flüssigkeitsdruck in der ersten Kammer öffnet das Verschlußelement.

Die Erfindung soll im folgenden anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert v;erden. Die Figur zeägt einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserhahnes.

Der in der Zeichnung dargestellte Wasserhahn 10 besteht aus drei Teilen, die mittels Schrauben oder anderen Hilfsmitteln zusammengehalten werden, nämlich einer Kappe 11, einer Muffe und einem Sockel 13. Die Kappe 11 besitzt eine obere Öffnung, durch welche ein Druckelement 14 hindurchgreif-t, während an dem Sockel 13 jeweils ein mit einem Gewinde versehenes Zuführungsrohr 15 und Auslaßrohr 16 angeschlossen ist.

Alle Hahnteile sind hohl ausgebildet. Eine Platte 17 trennt die Kappe 11 und die Muffe 12 voneinander und schließt gleichzeitig die Kammer in der Muffe 12 ab. Die Muffe 12 und der Sockel 13 bilden zusammen eine Kammer, die in einem oberen Teil 18 und einen unteren Teil 19 durch eine flexible Membran 20 aufgeta.lt wird. Die Membran besitzt eine ringförmige eingegossene Verstärkung, so daß ein steifer mittlerer Bereich entsteht. Das Zuführungsrohr 15 und das Auslaßrohr 16 sind an die untere Kammer 19 angeschlossen, wobei das innere Ende des Auslaßrohres 16 - wie sich aus der Zeichnung ergibt - von der Membran in entspanntem Zustand abgeschlossen wird.

Die Membran besitzt im Zentrum eine Aussparung, und zwar in dem Bereich, der durch das Auslaßrohr 16 überdeckt wird. Im dargestellten geschlossenen Zustand des Ventiles ist diese Aussparung durch einen Ventilstift 21 abgedichtet, der mit einem Kolben 22 in Verbindung steht, welcher im oberen Teil

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der Kammer hin- und herbewegbar ist. Der Kolben und.der Stift 21 werden normaler Weise mittels einer Feder 23 in die, in der Zeichnung dargestellte Lage gedrückt. Durch eine gelochte Rückhaltplatte 24 wird der Kolben in seiner Lage gehalten.

Die Membran besitzt eine Öffnung 25, die den oberen und unteren Teil der Kammer miteinander verbindet. Die Öffnung 25 besitzt in Bezug auf die Aussparung im Zentrum der Membran einen geringen Durchmesser.

Die Kappe 11 besitzt im oberen Teil auf der Innenseite eine Anzahl sich längs erstreckender Vorsprünge 26. Am unteren Ende besitzen diese Vorsprünge ein sägezahnförmiges Profil, das nach jedem zweiten Zahn durch eine Längsnut unterbrochen wird, wie dies aus der Figur hervorgeht.

Das Druckelement 14 besitzt eine mit Zähnen versehene untere Kante¹ 28, wobei die Zähne die gleiche Steigung haben, wie die Zähne der Unterkante der Vorsprünge, jedoch um einen Viertel Zahnteilungsabstand gedreht sind, so daß die Spitze eines jeden Zahnes des Druckelementes 14 entweder auf die Mitte einer Nut oder die Zahnmulde gerichtet ist. Das Druckelement 14 wird durch eine Anzahl von Vorsprüngen 27, die an dessen unterem Ende ausgebildet sind und die in einige der Nuten hineinragen, am Drehen gehindert. Die Bewegung des Druckelementes 14 ist eingeschränkt, so daß die Vorsprünge 27 nicht über den Fußpunkt der Nuten hinausgeht.

Der Zweck der Anordnung der Zähne 28 und der Vorsprünge 26 liegt darin, einen Mechanismus zu schaffen, durch welchen ein Magnet 29 durch aufeinander folgende Betätigungen des Druckelementes innerhalb der Kappe 11 hin- und hergeschoben werden kann.

Bei dem Magneten 29 handelt es sich um einen Dauermagneten, wobei entweder ein herkömmlicher Stahl-oder Legierungsmagnet in einen Kunststoffring eingegossen sein kann oder der Magnet aus einem

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Material in einem Stück gegossen wird, das aus Stahlfeilspä-nen und einem Harz gegossen wird, wobei die Magnetisierung während des Härtens durchgeführt wird.

Der Magnet 29 ist zylindrisch ausgebildet, so daß er innerhalb des Druckelementes 14 zu gleiten vermag, während an der Unterkante eine Anzahl von Radialvorsprüngen vorgesehen ist. Die Vorsprünge 30 können in den Nuten zwischen den Vorsprüngen 26 innerhalb der Kappe 11 gleiten, oder in die Zahnmulden eingreifen. Bei einer Betätigung des Druckelementes 14 befinden sich die Vorsprünge 30 unterhalb der Sägezähne, wenn das Element vollständig herabgedrückt ist. Die Vorsprünge 30 sind jeweils an der Oberkante in einer Richtung abgeschrägt, die den Gleitflächen der Sägezähne entspricht.

Der Magnet 29 und somit das Druckelement 14 werden durch eine Spiralfeder nach oben gedrückt, wobei die Feder aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist, jedoch ihre Wirkung durch einen Pfeil 31 angezeigt ist.

Wenn das Druckelement 14 herabgedäfckt ist, drückt eine Gleitfläche der Zähne 28 jeweils einen Vorsprung 30 in der Nut nach unten. VJenn die Vorsprünge 30 sich außerhalb der Nuten befinden, können sie sich frei drehen und bewegen sich daher so, daß sie jeweils in die Zahnmulden der Zähne 28 eingreifen. VJenn der Druck auf das Element 14 nachläßt, haben sich die Vorsprünge 30 über die Spitze des Nachbarzahnes der Vorsprünge 26 hinwegbewegt und gleiten ah deren Schrägflächen ab. Da sich in dieser Lage keine Nut befindet, kommt jeweils ein Vorsprung mit der Zahnmulde zum Eingriff und der Magnet 29 wird in einer abwärtigen Lage in der Nähe der Platte 17 gehalten.

VJenn sich der Magnet in seiner unteren oder tiefsten Lage befindet, zieht er den Kolben 22 nach oben. Der Ventilstift 21 bewegt sich dann aus .der Öffnung innerhalb der Membran heraus. Der Druck im oberen Teil 18 der Kammer wird durch die Öffnung ausgeglichen

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und nicht wieder aufgebaut, da die Öffnung 25 einen geringen Querschnitt besitzt. Aufgrund des verhältnismäßig hohen Druckes innerhalb des Zuführungsrohres 15 wird nun die Membran angehoben und das Wasser läuft durch den Hahn aus. Die Strömung hält solange an, väe die Membran sich in einer angehobenen,durch den Wasserdruck aufgebogenen Fosition befindet.

Durch eine v/eitere Betätigung des Druckelementes 14 wird der Hahn geschlossen. Der gleiche oben beschriebene Mechanismus bewirkt eine Drehung des Magneten 29 um einen weiteren Zahn. Da jedoch zwischen den nächsten Zähnen eine Nut vorgesehen ist, wird der Magnet 29 unter der Wirkung der Feder in die, in der Figur dargestellten Position gedrückt, v/obei sich jedoch die Vorsprünge 30 um zwei Zahnweiten gedreht haben.

Wenn der Einfluß des Magneten 29 aufgehoben ist, drückt die Feder 23 den Stift 21 in abdichtenden Eingriff mit der öffnung innerhalb der Membran zurück. Der Viasserdruck baut sich nun wieder in dem Teil 18 der Kammer über die Öffnung 25 auf. Wenn sich der Druck oberhalb der Membran ausgeglichen hat, wird durch die Wirkung der Feder 23 über den Stift 21 die Membran wiederum abdichtend auf das Auslaßrohr gedrückt. Die Wasserströmung wird damit unterbrochen.

Bei dem beschriebenen Hahn handelt es sich um ein Ein-/Ausschaltventil. Die Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit kann über einen Hahn 32 innerhalb des Auslaßrohres erreicht¹-werden, der zwischen einer minimalen und vollen Strömung einstellbar ist. Da der Hahn 32 nicht vollständig geschlossen zu werden braucht und sogar vorzugsweise so ausgelegt ist, daß man ihn nicht vollständig schließen kann, kann es sich hierbei um eine sehr einfache Ausführungsform handeln, v/obei nicht einmal irgendwelche Dichtungen vorgesehen zu sein brauchen. Er ist normalerweise auf eine brauchbare Strömungsmenge eingestellt, wie sie beispielsweise für Badewannen oder Waschbecken angebracht ist. 7/..

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Bei verändertem Bedarf, ist eine Nacheinstellung leicht durchzuführen.

Der Hahn 32 besitzt auch einen Belüfter, um Luft in den VJasserstrom einzuführen, wodurch die Strömung niedrigen Drucks aus dem Hahn heraus in die Luft stabilisiert wird. Es können auch Anordnungen zur Beimessung bestimmter Mengen von Reinigungsmitteln oder anderen Zusätzen vorgesehen sein.

Eine Strömungskontrolle kann erreicht v/erden, indem man den Querschnitt der öffnung 25 verändert. Bei bestimmten kritischen Werten bewirkt das Druckverhältnis auf die Flächen der Membran, wenn der Stift 21 nicht mit der Membranaussparung im Eingriff steht, ein Schwingen der Membran zwischen der geschlossenen und der offenen Position. Dieser Zustand kann zur Steuerung der Strömung durch den Hahn verwendet werden.

Die Strömungssteuerung kann erreicht werden, indem man die Öffnung 25 in der Wandstärke des Sockels 13 und der Muffe 12 vorsieht. Der Auslaß der Öffnung in der Muffe 12 wird durch einen magnetisieren Ring abgedeckt, der eine radiale Öffnung aufweist. Der Ring ist frei in der Muffe drehbar. Außerdem ist ein weiterer magnetisierter Ring auf der Außenseite der Muffe 12 vorgesehen. Eine Drehung des äußeren Ringes bewirkt eine entsprechende Drehung des inneren Ringes. Die öffnung ist somit über den Auslaß der öffnung in der Muffe schiebbar, so daß deren Querschnitt verändert werden kann.

Das beschriebene Strömungsventil besitzt verschiedene Vorteile. Zunächst ist der Betrieb wesentlich einfacher als bei den herkömmlichen Vorrichtungen, wo entweder mehrere Umdrehungen eines Rades durchgeführt, werden mußten, oder ein Knopf solange gedruckt werden muß, wie die Wasserströmung aufrechterhalten werdea soll. Das gesamte Strömungsventil kann mit Ausnahme der magnetischen Teile aus Kunststoffmaterialien unter Aufwendung erheblich geringerer Kosten als dies bei herkömmlichen Ventilen der Fall ist, hergestellt werden. Der Betrieb durc h das Druck-

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element ermöglicht eine leichte Bedienung von Körperbehinderten ohne die Verv/endung der Hände. Darüber hinaus vermindert das Ventil die Neigung zum "Hämmern", das durch Schallwellen verursacht wird, wenn ein Ventil geöffnet oder geschlossen wird. Das Strömungsventil nach der Erfindung kann auch durch einen impulsbetätigten Elektromagneten betrieben werden, der das Druckelement 14 einpreßt. Damit wird eine Fernsteuerung ermöglicht. Da das Ventil in der geöffneten oder geschlossenen Stellung ohne Dauerbetätigung des Magneten verbleibt, wird für das Offenhalten des Ventiles kein Strom benöt^-igt.

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Claims

Patentansprüche

[I.) Strömungsventil für Flüssigkeiten gekennzeichnet durch zwei Kammern (18, 19), die durch ein Verschlußelement (20) voneinander getrennt sind, wobei das Verschlußelement (20) durch den Flüssigkeitsdruck in eine offene und eine geschlossene Stellung bringbar ist,

ein Zuführungsrohr (15) und ein Auslaßrohr (16), die mit der Kammer (19) in Verbindung stehen,

ein Ventil (21) innerhalb des Trennelementes (20), eine Übergangsöffnung (25) zwischen der ersten Kammer (18) und der zweiten Kammer (19) deren Querschnitt klein im Verhältnis zur Öffnung des Ventils (21) ist und eine Magnetanordnung, die einen Teil (22) aufweist, der mit dem Ventilstift (21) in Verbindung steht, während ein zweites Element (29) verschiebbar außerhalb der Kammer (18) angeordnet ist, wobei eines der Teile (22, 29) aus einem Dauermagneten besteht.
2. Strömungsventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement aus einer Membran (20) besteht und die Umgehungsleitung, die die beiden Kammern (19, 20) mitejrander verbindet durch eine Öffnung (25) in einem Bereich der Membran (20) gebildet wird, der außerhalb des Abdeckungsbereichs der Membran (20) und dem Auslaßrohr (16) liegt.
3. Strömungsventil nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil aus einem Ventilstift (21) besteht, der mit einem Kolben (22) aus ferro-magnetischem Material besteht, wobei der Ventilstift (21) unter dem Druck einer Spiralfeder (23) in Richtung auf eine Öffnung innerhalb der Membran (20) drückbar ist.
4. Strömungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Magnetanordnung

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das zweite Element (29) über ein innerhalb der Ventilkappe (11) verschiebbar angeordnetes Druckelement (14) in die öffnungs- bzv/. Schließstellung bringbar ist, wobei das zweite Element über den Druck einer Feder (31) gegen das Druckelement (14) andrückbar ist, während eine Anordnung (26, 30) zur Halterung des zv/eiten Elementes (29) in der Betriebsetellung gegen die Wirkung der Feder (31) vorgesehen ist, wenn das zweite Element (29) sich in einer durch das Druckelement (14) herabgedrückten Lage befindet, wobei nach einer zweiten Betätigung des Druckelementes (14) die Haltung (26, 30) zur Freigabe des zweiten Elementes (29) in die Schließstellung lösbar ist.
5. Strömungsventil nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus einer Anzahl von Lä'ngsvorsprüngen (26) besteht, die auf der Innenfläche der Kappe (11) vorgesehen sind, entlang welchen das Druckelement (14) und das zweite Element (19) verschiebbar sind, wobei die Vorsprünge an ihrer Unterkante mit Sägezähnen versehen sind, während das Druckelement (14) ebenfalls Vorsprünge (27) aufweist, die zur Verhinderung einer Drehung des Druckelementes (14) gleitend mit den Vorsprüngen (26) in Eingriff liegen und die Zähne (28) an der Unterkante des Druckelementes (14) die gleiche Steigung besitzen, jedoch um einen Bruchteil einer Zahnbreite versetzt angeordnet sind, während die Vorsprünge (30) des zweiten Elementes gleitend mit den Nuten in Eingriff stehen.
6. Strömungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Auslaßrohres (16) ein die Durchflußmenge steuerndes Ventil (33) vorgesehen ist.
7. Strömungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Auslaßes (16) eine Belüftungsvorrichtung angeordnet ist.

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8. Strömungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Ventilteile (11, 12, 13) sowie das Druckelement (14) aus einem synthetischen Kunststoffmaterial bestehen.
9. Strömungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gkennzeichnet, daß die Durchflußmenge durch Veränderung des Querschnittes der Umgehungsöffnung (25) einstellbar ist.
10. Strömungsventil nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung in der Wandung der Ventilteile (12, 13) vorgesehen ist, wobei innerhalb einer der Kammern (18, 19) eine mit einer öffnung versehene Muffe drehbar angeordnet ist, wobei die Öffnung der Muffe unter magnetischem Einfluß auf die Öffnung der Umgehungsleitung ausrichtbar ist.

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L e e r s e i t e