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WC - Spülkasten
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In der Patentanmeldung P 33 21 453.0 wurde eine Konstruktion vorgeschlagen,
die es ermöglicht, einen WC-Spülkasten mit Hilfe eines einzigen Ablaufventils ganz
oder teilweise zu entleeren. Die wesentlichen Elemente der in der P 33 21 453.0
angegebenen Konstruktion werden im Folgenden anhand von Fig. 1 beschrieben.
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An einem Rohr 1, das gleichzeitig als Überlaufrohr dient, ist unten
ein Dichtungsring 2 befestigt. Außerdem ist an dem Rohr in mittlerer Höhe ein Schwimmkörper
3 befestigt.
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Das Rohr 1 kann durch Betätigen des Hebels 4, der in den Bügel 5 eingreift,
und um die Achse 6 drehbar ist, angehoben werden.
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Geschieht dies, so wird gleichzeitig der Dichtungsring 2 gegen den
hydrostatischen Druck angehoben. Der Abfluß 7 bleibt dann so lange geöffnet, bis
der Pegel auf die Höhe des Schwimmers 3 abgesunken ist. Daraufhin schließt sich
das Ventil infolge des Sogs des abfließenden Wassers. Um den Hebel 4 von dem in
der Zeichnung parallel angeordneten Hebel 8 zu unterscheiden, ist dieser in Fig.
1 gestrichelt eingezeichnet, und zwar in der Position, die er nach Niederdrücken
des rechten Endes einnimmt.
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Um eine Vollentleerung einzuleiten, wurde in der P 33 21 453.0 vorgeschlagen,
das Rohr 1 durch Betätigen eines zweiten Hebels 8 anzuheben. Um ein vorzeitiges
Schließen infolge des Sogs des abfließenden Wassers zu verhindern, wurde weiter
vorgeschlagen, daß dieser zweite Hebel in der nach der Betätigung eingenommenen
gekippten Position durch eine Magnetkupplung solange festgehalten wird, bis diese
bei leerem Spülkasten durch das Einwirken der Schwerkraft auf ein an dem Rohr befestigtes
Gewicht getrennt wird. Um zu verhindern, daß der Hebel 8 bei Betätigen des Hebels
4 gleichzeitig mitbewegt
wird, greift dieser in dem Bügel 5 in ein
Langloch ein. Dieses Verfahren funktioniert, wie vom Anmelder erprobt, zuverlässig.
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Es hat jedoch den Nachteil, daß die Magnetkupplung ein bisher im Spülkastenbau
nicht erprobtes, neuartiges Konstruktionselement darstellt, was einen größeren Testaufwand
vor Beginn einer Serienproduktion bedingt.
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Außer der eben beschriebenen Methode ist noch ein weiteres Verfahren
zur Teil- und Vollentleerung eines Spülkastens bekannt, das in Japan benutzt wird.
Dieses Verfahren soll anhand von Fig. 5 beschrieben werden.
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Bei der in Fig. 5 angegebenen Konstruktion ist der kurze waagrechte
Teil des Überlaufrohres 40 fest mit dem Boden des Spülkastens verbunden und bildet
daher eine Erhöhung.
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Die Einmündung des Überlaufrohres in den Ablauf liegt unmittelbar
unter der Ablauföffnung 41. An dem senkrechten Teil des Überlaufrohres ist eine
Klappe 42 drehbar befestigt, welche die Ablauföffnung verschließt. Diese Klappe
ist durch ein Bändchen 43 mit einem von außen drehbaren Hebel 44 verbunden. Dreht
man den Hebel nach rechts, so öffnet sich die Klappe so weit, daß der von links
einwirkende Staudruck zusammen mit dem hydrostatischen Druck größer als der von
oben einwirkende Druck ist. Die Klappe bleibt daher auch nach Loslassen des Hebels
nahezu bis zu völligen Entleerung geöffnet und schließt sich danach durch ihr Eigengewicht.
Nach links kann dagegen der Hebel nur bis zu dem Anschlag 45 gedreht werden, sodaß
sich die Klappe nur ein kleines Stück öffnet (gestrichelte Position).
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In dieser Position überwiegt der von oben einwirkende Druck, sodaß
sich die Klappe unmittelbar nach Loslassen des Hebels wieder schließt. Dies ermöglicht
eine Teilentleerung. Die Handhabung ist jedoch etwas unbequem, da der Benutzer die
Klappe aus eigener Kraft solange offenhalten muß, bis die erforderliche Teilmenge
abgeflossen ist. Da sich letztere nur schlecht bestimmen läßt, ist dieses Verfahren
auch unhygienisch.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der beiden
beschriebenen Verfahren zu beheben. Überraschenderweise können dazu in beiden Fällen
ähnliche Konstruktionsprinzipien benutzt werden.
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Zur Verbesserung des ersten Verfahrens wird vorgeschlagen, die Magnetkupplung
durch eine automatisch arbeitende mechanische Blockierung des Hebels für die Vollentleerung
zu ersetzen. Dazu werden zwei Methoden angegeben.
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Die erste Methode wird im Folgenden anhand von Fig. 1 beschrieben.
Die Figur zeigt neben den bereits erwähnten Konstruktionselementen folgende Einrichtungen:
Rechts neben dem Abfluß ist am Boden des Spülkastens ein Zusatzbehälter 9 befestigt,
der ähnlich wie der Zusatzbehälter in Fig. 3 der P 33 21 453.0 oben Lüftugslöcher
10 und unten Öffnungen 11 besitzt, aus denen das Wasser bei der Entleerung des Spülkastens
verzögert ausläuft. In den Zusatzbehälter taucht ein Schwimmer 12 ein, an dem eine
Stange 13 befestigt ist. Diese Stange wird durch ein Loch 14 im Deckel des Behälters
geführt. Ihr oberes Ende ist an der rechten Ecke der Platte 15, welche die Form
eines 900-Sektors hat, beweglich befestigt.
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Die Platte ist um die Achse 16 drehbar gelagert. Bei vollem Spülkasten
drückt die linke, senkrechte Kante der Platte infolge des Auftriebs des Schwimmkörpers
12 gegen das Rädchen 17, welches sich um die Achse 18 drehen kann und mit Hilfe
der letzteren an dem linken Arm des Hebels 8 befestigt ist.
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Wird nun der Hebel 8 betätigt, und somit sein linker Arm angehoben,
so weicht die Platte 15 nach links aus, wobei die kreisfömige Kante der Platte unter
dem Rädchen 17 hindurchgleitet. Diese Bewegung wird dadurch gestoppt, daß die Aufwärtsbewegung
des Schwimmers durch den Anschlag 19 begrenzt wird, wenn dieser am Gehäusedeckel
anstößt. Die obere Ecke der sektorförmigen Platte wird zweckmäßigerweise so abgerundet,
daß
das Rädchen 17 leicht abrollen kann. Außerdem kann durch geeignete
Wahl der Rundung erreicht werden, daß der ganze Öffnungsvorgang infolge der durch
den Schwimmer 12 erzeugten Auftriebskraft von selbst abläuft, wenn das rechte Ende
des Hebels 8 nur um einige Millimeter niedergedrückt wurde.
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Um nach Betätigen des Hebels 8 ein möglichst rasches Auftauchen des
Schwimmers 12 zu erreichen, wird vorgeschlagen, ihn mit Hilfe von Rundungen so zu
gestalten, daß sein Strömungswiderstand möglichst klein ist.
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Ist der eben beschriebene Vorgang abgelaufen, so bleibt das linke
Ende des Hebels 8 solange angehoben, bis sich der Zusatzbehälter 9 soweit entleert
hat, daß der Schwimmer 12 absinkt. Dadurch wird auch die Platte 15 wieder in ihre
Ausgangsposition zurückgedreht, sodaß sich das Ventil schließen kann. Durch geeignete
Dimensionierung der Öffnungen 11 kann der Zeitpunkt des Schließens so festgelegt
werden, daß letzteres genau dann erfolgt, wenn der Spülkasten völlig leer ist. Um
das Absinken des Schwimmers zuverlässig zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, die
Stange 13 entsprechend schwer zu machen oder ein zusätzliches Gewicht anzubringen.
Da der in der P 33 21 453.0 benutzte Führungsmechanismus hier entfällt, sind in
Fig. 1 Klammern 20 zur Führung des Rohres 1 vorgesehen, in welche dieses bei der
Fertigung von vorne hineingedrückt wird.
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Zusätzlich zur P 33 21 453.0 wird hier außerdem vorgeschlagen, daß
der Schwimmer 3 an dem Rohr 1 so befestigt wird, daß er mit Hilfe einer Zahnung
21, in welche die Nase 22 eingreift, in verschiedene Positionen gebracht werden
kann, um die Menge der Teilspülung für verschiedene WC-Becken anzupassen.
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Die eben beschriebene Vorrichtung läßt sich mit einem sehr gerirlgJtrl
Kostenaufwand realisieren, insbesondere, wenn
man den unteren Teil
des Zusatzbehälters in einem Stück mit dem Hauptbehälter herstellt, sodaß der Deckel
bei der Fertigung nur aufgesetzt werden muß.
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Die zweite Methode basiert unter Verzicht auf den Zusatzbehälter
allein auf der Ausnutzung strömungsmechanischer Effekte. Sie wird im Folgenden anhand
von Fig. 2 an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
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Fig. 2 zeigt eine Stange 23, die an einer drehbar gelagerten Achse
24 starr befestigt ist. An der Achse 24 ist außerdem ein Gewicht 25 und an ihrem
unteren Ende eine Kappe 26 befestigt. Letztere hat die in Fig. 3 im Schrägbild genauer
angegebene Form. Durch diese Kappe, welche den Dichtungsring 2 von rechts und von
oben abschirmt, wird erreicht, daß der Hauptanteil des Wassers von links in den
Abfluß 7 strömt.
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Dies hat zur Folge, daß auf die Kappe während der Entleerung eine
von rechts nach links wirkende Kraft ausgeübt wird. Unmittelbar nach dem Öffnen
des Ventils wird diese Kraft hauptsächlich durch den von rechts einwirkenden hydrostatischen
Druck bewirkt und beträgt bei 20 cm Füllhöhe ca. 5 N . Die Stange 23 wird daher
unmittelbar nach dem Öffnen im Uhrzeigersinn gedreht, sodaß sich ihr oberes Ende
unter den an dem Hebel 8 angebrachten Vorsprung 27 schiebt. Die Bewegung wird durch
die Anschläge 28 gestoppt, die sich in Fig. 2 vor und hinter der Bildebene neben
der Abflußöffnung 7 befinden (s.
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Fig. 3). Da während des Abfließens der hydrostatische Druck noch durch
den Sog ergänzt wird, verharrt die Stange 23 nahezu bis zur völligen Entleerung
des Spülkastens in der erreichten Stellung. Während dieser Zeit wird daher das linke
Ende des Hebels 8 in der oberen Position festgehalten, sodaß sich das Ventil nicht
schließen kann. Ist der Spülkasten leer, so läßt die Sogwirkung schlagartig nach.
Die Stange 23 wird infolgedessen durch die Wirkung des Gewichts 25 wieder in ihre
Ausgangsposition zurückgedreht, welche durch den Anschlag 29 festgelegt ist.
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Gleichzeitig verschiebt sich ihr oberes Ende bis es sich links von
dem Vorsprung 27 befindet. Hat es diese Position erreicht,
so senkt
sich der linke Arm des Hebels 8, wodurch das Ventil geschlossen wird.
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Um Reibungskräfte zu vermeiden, ist an dem oberen Ende der Stange
23 wiederum ein drehbares Rädchen 30 befestigt.
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Außerdem ist das Eck des Vorsprungs 27 abgerundet. Dadurch wird zusätzlich
gewährleistet, daß sich das Ventil auch dann voll öffnet, wenn der Hebel 8 nur einige
Millimeter niedergedrückt wird. Gegebenenfalls kann jedoch auf dieses Detail verzichtet
werden.
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Das in Fig. 2 angegebene Ausführungsbeispiel hat noch den kleinen
Mangel, daß in dem Spülkasten eine kleine Wassermenge, die einer Füllhöhe von etwa
1 bis 2 cm entspricht, zurückbleibt. Zur Vermeidung dieses Mangels wird vorgeschlagen,
den Boden des Spülkastens in der Umgebung der Abflußöffnung um einige Zentimeter
abzusenken, wie Fig. 4 zeigt, und zwar in einem kreisförmigen oder ovalen Bereich,
der etwas größer als die durch den Dichtungsring überdeckte Fläche ist.
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Um zu verhindern, daß der Dichtungsring 2 beim Auftauchen des Rohres
1 an der Kappe 26 anstößt, wurde an dem Rohr eine Nase 31 angebracht, welche die
Aufwärtsbewegung begrenzt, sobald sie die obere Führungsklammer 20 erreicht.
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Die Funktion des Gewichts 25 kann auch durch eine Feder übernommen
werden, z. B. durch eine Lamelle aus Kunststoff.
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Die eben angegebene Konstruktion hat den Vorteil, daß die Stange
23 zusammen mit der Achse 24 und dem Gewicht 25 (oder einer Feder) in einem Stück
hergestellt werden kann.
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Bei der Anfertigung des Spülkastens kann die Achse 24 dann z. B. in
zwei Vorsprünge an der vorderen und hinteren Wandung eingehängt werden.
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Die beiden bisher vorgeschlagenen Konstruktionen lassen sich noch
weiter vereinfachen, wenn man die beiden Betätigungshebel in einen zusammenfaßt.
Dies ist aus folgendem
Grund und in folgender Weise möglich: Das
Abflußventil läßt sich bei vollem Spülkasten infolge des Auftriebs des Schwimmkörpers
3, der entsprechend zu dimensionieren ist, sehr leicht öffnen. Außerdem erfolgt
die Öffnung, wenn der Hebel 8 nur leicht gedrückt wurde, dank des Langlochs in dem
Bügel 5 selbsttätig. Bringt man daher, wie Fig. 4 zeigt, unter dem rechten Ende
des HebelS 8 einem elastischen Anschlag 32 in Form einer Feder oder eines Gummiblocks
so an, daß die Blockierung bei Verkippen bis zu diesem Anschlag noch nicht einrastet,
so läßt sich auf diese Weise ein Zweistufenmodus für die Betätigung realisieren.
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Drückt man den Hebel bis zu dem elastischen Anschlag 32 nieder, was
nur ein leichtes Antippen erfordert, so erfolgt eine Teilentleerung, verstärkt man
jedoch den Druck auf den Hebel gegen den Widerstand des elastischen Anschlags, so
rastet nach einer weiteren Verkippung des Hebels die Blockierung ein, sodaß eine
Vollentleerung erfolgt.
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Die in den bisher vorgeschlagenen Konstruktionen benutzten Steuerelemente,
nämlich ein an dem Verbindungselement zwischen Betätigungshebel und Ventildichtung
befestigter Schwimmer und eine Einrichtung zur mechanischen Blockierung, lassen
sich in überraschender Weise auch dazu benutzen, das eingangs beschriebene Ablaufventil,
welches mit einer Klappe am Boden des Spülkastens arbeitet, so zu verbessern, daß
daraus eine selbsttätig arbeitende 2-Stufenspülung wird.
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Die dazu nötigen Änderungen der bekannten Konstruktion werden im
Folgenden anhand von Fig. 6 beschrieben.
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Das Seil 43 wird durch eine Stange 46 ersetzt, die an dem Hebel 44
und an der Klappe 42 drehbar befestigt ist.
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An dieser Stange ist ein Schwimmer 3 befestigt, dessen Position
wiederum
mit Hilfe einer Zahnung oder eines Gewindes verändert werden kann. Die Teilentleerung
wird nun wieder, wie eingangs beschrieben, dadurch eingeleitet, daß man den Hebel
44 nach links dreht, bis dieser an dem Anschlag 45 anstößt, wodurch der mögliche
Öffnungswinkel der Klappe begrenzt wird. Da sich nun die von oben auf die Klappe
wirkende Kraft bereits bei einer kleinen Drehung erheblich verringert, lassen sich
der Auftrieb des Schwimmers 3 und die Position des Anschlags 45 so abstimmen, daß
der Schwimmer in der Lage ist, die Klappe solange offen zu halten, bis der Wasserspiegel
auf die Höhe des Schwimmers abgefallen ist. Durch diese Änderung wird daher eine
definierte Teilentleerung realisiert. Sollte es nötig sein, den von der Seite auf
die Platte einwirkenden Staudruck zu vergrößern, so wird vorgeschlagen, die linke
Kante der Klappe 42 etwas nach oben zu biegen, wie Fig. 6 zeigt.
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Die Vollentleerung wird wie bisher dadurch eingeleitet, daß man den
Hebel 44 nach rechts dreht. Hier ergibt sich durch den Schwimmer der Vorteil, daß
sich die Klappe nach einer kleinen Drehung des Hebels von selbst voll öffnet, bis
sie an den Anschlag 47 anstößt.
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Die durch den waagrechten Teil des Überlaufrohres bedingte Erhöhung
der Abflußöffnung kann beseitigt werden, wenn man das Überlaufrohr, wie Fig. 7 zeigt,
unterhalb des Bodens in das Abflußrohr einführt. Da sich jedoch dann die Strömung
etwas ändert, muß der von oben auf die Klappe einwirkende Druck durch eine starr
mit dem Gehäuse verbundene Platte abgeschirmt werden, an welche sich die Klappe
anlegt, wenn sie voll geöffnet ist. Da die Platte 48 die Klappe 42, wenn diese geöffnet
ist, voll abdecken muß, wird vorgeschlagen, die Stange 46 bei diesem Ausführungsbeispiel
an der Klappe 42 mit Hilfe einer kleinen vorspringenden Nase 49 zu befestigen.
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Wie bereits erwähnt, muß der Hebel 44 zur Einleitung der Entleerung
wegen des Auftriebs des Schwimmers im Gegensatz zur bisher bekannten Konstruktion
nur mehr leicht geschwenkt werden. Er kann also, wie Fig. 7 zeigt, durch eine Wippe
50 ergänzt werden, welche von oben herab durch eine zweite im Deckel des Spülkastens
integrierte Wippe 51 betätigt wird.
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Um jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel zu gewährleisten, daß sich
die Klappe 42 im Fall der Vollentleerung soweit öffnet, daß sie an der Platte 48
anstößt, muß die Befestigung der Stange 46 an dem Hebel 44 geändert werden. Es wird
vorgeschlagen, im oberen Ende der Stange 46 ein Langloch 52 anzubringen, sodaß sich
diese relativ zum Hebel 44 verschieben kann. Dies hat jedoch zur Folge, daß der
Anschlag für die Teilentleerung nunmehr so ausgeführt werden muß, daß er die Aufwärtsbewegung
der Stange 46 unmittelbar begrenzt, wenn der Hebel 44 nach links geschwenkt wird.
Es wird vorgeschlagen, zu diesem Zweck links von dem Hebel 44 eine Platte 53 anzubringen,
deren rechte Kante leicht abgewinkelt ist, wie Fig. 7 zeigt. Da bei der Vollentleerung
das obere Ende der Stange 46 zunächst etwas nach rechts verschoben wird, gleitet
es im weiteren Verlauf des Öffnungsvorgangs an der Platte 53 vorbei. Das obere Ende
der Stange 46 ist außerdem relativ zu der Wippe 50 so anzuordnen, daß es sich im
Fall der Vollentleerung vor oder hinter dieser Wippe nach oben bewegen kann.
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Das System wird durch diese Änderung der Betätigungseinrichtung der
in europäischen Ländern verbreiteten Gepflogenheit angepaßt, den Spülkasten durch
eine Drucktaste zu betätigen.