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Die vorliegende Erfindung betrifft
Vorrichtungen zur Durchflussratenbegrenzung für ein beliebiges Flüssigkeitsausgabegerät, und insbesondere eine
Vorrichtung, die bei normaler Verwendung die Durchflussrate eines
Wasserhahns, eines Ventils, einer Mischbatterie, eines Mischers,
eines Gießerauslaufs
... begrenzt und es gleichzeitig ermöglicht, auf Wunsch eine über dieser
Grenze liegende Durchflussrate zu erhalten, ja sogar die maximale
Durchflussrate.
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Auf dem Gebiet des Wassers beispielsweise sollten
sowohl der Anstieg seines Preises als auch seine Knappheit den Verbraucher
dazu veranlassen, jede Verschwendung zu vermeiden. Dennoch bleiben
die erreichten Einsparungen gering, da viele Verbraucher entweder
nur geringe Anstrengungen unternehmen, da jede Verhaltensänderung
sehr langsam erfolgt, oder sich nicht direkt betroffen fühlen. Zudem
stellt man fest, dass beim laufenden Verbrauch die verwendete Wassermenge
im Allgemeinen größer als
die tatsächlich
benötigte
ist.
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Um Einsparungen zu erzielen, wurden
vorgeschlagen:
- – eine Durchlassverminderung
der Leitungen durch Einbau eines Diaphragmas oder einer Vorrichtung,
wie sie in der Anmeldung DE 43
107 38 beschrieben ist, doch da die Begrenzung permanent
ist, kann keine höhere
Durchflussrate erzielt werden, was häufig störend ist,
- – für Einhebel-Mischbatterien,
ein überwindbarer Zwischenanschlag,
wie im europäischen
Patent Nr. 0 426 639 der Anmelderin beschrieben, doch da dieser
in die Mischbatterie während
ihrer Herstellung integriert werden muss, begrenzt dies seine Verbreitung
und bringt keine Lösung
bei bereits installierten Mischbatterien und bei jedem anderen Typ
von Wasserhahn,
- – einen
manuellen Begrenzer, wie im französischen Patent 1 186 758 beschrieben,
doch da er in der vom Verbraucher vorgegebenen Position platziert
bleibt, garantiert er keinerlei Einsparung, wenn er nicht systematisch
in die Position mit geringer Durchflussrate zurückgeführt wird,
- – ein
Zwischenelement, das zwei parallele Innenwände enthält, von denen jede mit einer Öffnung mit
einem speziellen Durchmesser versehen ist, die einem Ventil zugeordnet
sind, welches den Fluss von einer Öffnung zur anderen umschaltet, wie
im Dokument EP 0 731 306 vorgeschlagen, doch
können
nur zwei nicht einstellbare Durchflussraten erhalten werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es somit, eine Vorrichtung zur Durchflussratenbegrenzung vorzuschlagen,
die nicht an den oben aufgelisteten Nachteilen leidet, und die insbesondere
während
der Betätigung
des Ausgabegeräts,
dem sie zugeordnet ist, eine Begrenzung der Durchflussrate sicherstellt,
um permanent eine Einsparung zu erzielen, und die es erforderlichenfalls
ermöglicht,
sofort eine höhere,
ja sogar die maximale Durchflussrate zu erhalten.
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Eine weitere Aufgabe ist es, eine
Vorrichtung vorzuschlagen, die einfach zu jedem Flüssigkeitsausgabegerät hinzugefügt werden
kann, ohne technische Kompetenz zu erfordern, oder die durch einen Hersteller
in sein Spektrum von Geräten
eingebaut werden kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, deren Verwendung natürliche Handgriffe
voraussetzt und die Einstellung der Durchflussratenbegrenzung ermöglicht.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine einfache und preisgünstige
Vorrichtung vorzuschlagen, um geringe Herstellungskosten und somit
eine weite Verbreitung zu erzielen.
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Im Hinblick auf die Realisierung
dieser Ziele ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Wesentlichen
durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gekennzeichnet.
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Weitere Besonderheiten, Vorteile
und Eigenschaften werden aus der nachfolgend als nicht begrenzendes
Beispiel gegebenen Beschreibung von drei bevorzugten Ausführungsvarianten
hervorgehen, an denen Veränderungen
und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne hierdurch den Umfang
der Erfindung zu verlassen, und in denen:
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1 eine
Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist,
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2 eine
Teil-Draufsicht auf eine erste Variante der Vorrichtung in 1 ist,
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3 ein
Teil-Schnitt der ersten Variante entlang der Ebene A-A in 2 ist,
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4 ein
Schnitt der ersten Variante entlang der Ebene B-B in 2 ist,
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5 der 4 ähnlich ist, wobei die Durchflussratenbegrenzung
aufgehoben ist,
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6,
der 5 ähnlich,
eine zweite Variante zeigt,
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7,
der 2 ähnlich,
eine dritte Variante zeigt,
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8 der 4 ähnlich ist für die Variante der 7,
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9 der 8 ähnlich ist, wobei die Durchflussratenbegrenzung
nach einer Abänderung
aufgehoben ist,
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10 eine
Detailansicht des Elements ist, welches die Einstellung der Durchflussratenbegrenzung
gewährleistet,
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10A ein
Schnitt des in 10 gezeigten Elements
entlang der Ebene C-C ist,
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11 eine
Ausführungsvariante
eines in den 8 und 9 erscheinenden Elements
ist.
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Zur Erleichterung des Verständnisses
der Figuren sind in jeder nur die absolut erforderlichen Elemente
dargestellt, wobei jedes den verschiedenen Varianten gemeinsame
Element das gleiche Bezugszeichen trägt.
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Die in 1 gezeigte
Vorrichtung ist ein autonomes Element, das für ein beliebiges Flüssigkeitsausgabegerät bestimmt
ist, beispielsweise einen Wasserhahn, eine Mischbatterie, einen
Mischer, ein Ventil ..., und das hauptsächlich ein zylindrisches Gehäuse 1 umfasst,
dessen oberes Ende 2 als Flüssigkeitseingang und desssen
unteres Ende 4 als Ausgang dient. Diese zwei Enden sind
durch eine Leitung 10 verbunden und tragen ein Standardaußen- bzw.
-innengewinde 3, um durch einfaches Schrauben das Element
mit seinem Ende 2 an den Ausgang eines beliebigen Wasserhahns,
Mischbatterie ... anzuschließen,
und um an seinem Ausgang 4 einen Aufschäumer oder Filter zu platzieren.
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In einer ersten Variante (2–5)
bildet der obere Bereich der Leitung 10 eine Kammer, die
durch zwei benachbarte Kammern (5, 8) mit verschiedenen Querschnitten
gebildet ist: Die Kammer 5 mit kleinem Querschnitt ist
mittels Öffnungen 6 mit
dem Flüssigkeitsankunftsbereich 2 verbunden,
die Kammer 8 mit einem wesentlich größeren Querschnitt leitet die Flüssigkeit
zum Ausgang 4 hin.
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Die Vorrichtung umfasst bewegliche
Mittel, die die Durchflussrate begrenzen, z. B. ein Ventil 17, dessen
Klappe 16 einen Durchmesser nahe bei jenem der Kammer 5 besitzt
und dessen Achse 15 durch die zwischen den Öffnungen 6 liegende Öffnung 13 geführt wird.
Elastische Mittel wie z. B. eine Druckfeder 18 halten die
Klappe 16 im Bereich der Kammer 5 (3). Die Feder 18 stützt sich
an einem zylindrischen Führungselement 20 ab,
das durch den Ausgang 4 in die Leitung 10 eingesetzt
ist, und wird ggf. durch eine Schulter 19 zentriert. Das
Element 20 umfasst eine der Öffnung 13 gegenüberliegende Öffnung 22 (4), um das andere Ende der
Achse 15 des Ventils 17 aufzunehmen und sie axial
zu führen. Ferner
umfasst das Element 20 einen Querdurchgang 24,
in dem ein bewegliches Element 26 gleitet, welches dem
Einfluss elastischer Mittel wie z. B. einer Druckfeder 28 ausgesetzt
ist, und dessen Anlagefläche 27 in
einer Normalposition die Abwärtsbewegung
der Achse 15 des Ventils 17 begrenzt. Das Gehäuse 1 umfasst
eine zur Leitung 10 führende seitliche Öffnung 30,
die ggf. mit einem Rohr 31 versehen ist, um die Gleitbewegung
eines Steuerknopfs 32 zu führen, dessen Achse 34 als
Anschlag für
die Seitenwand des mobilen Elements 26 und als Halt für das Führungselement 20 dient.
Ein Paar von Dichtungen 40 begrenzt den Weg des Knopfs 32 und
gewährleistet
die Dichtigkeit des Rohrs 31.
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In der Normalposition, d. h. der
Durchflussratenbegrenzungsposition, befinden sich alle oben beschriebenen
Elemente in der in den 1–4 gezeigten stabilen Position:
Insbesondere das bewegliche Element 26, dessen Verlagerung
unter der Wirkung der Feder 28 durch die Achse 34 begrenzt
wird, behält
seine Anlagefläche 27 unter
der Achse 15 und somit die Klappe 16 des Ventils 17 im
Bereich der Kammer 5. Wenn die Vorrichtung an einen Wasserhahn
angeschlossen ist, kommt die Flüssigkeit
durch den Eingang 2 an, dringt durch die Öffnungen 6 in
die Kammer 5 ein, um durch den Ausgang 4 abzufließen, aber
unabhängig
von der Position des Ventils, des Hebels oder des Steuerknopfs des
Wasserhahns ist die Durchflussrate auf den Raum begrenzt, der zwischen
dem Außenumfang
der Klappe 16 und dem Innenumfang der Kammer 5 existiert,
was bei dem realisierten Prototypen 0,1 mm entspricht, d. h. ungefähr einem
Viertel der maximalen Durchflussrate.
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Wenn der Verbraucher eine über dieser Grenze
liegende Durchflussrate erhalten möchte, drückt er einfach den Knopf 32 zum
Gehäuse 1 hin (4 Pfeil F): Das Element 26 und
seine Anlagefläche 27 werden
somit gegen die Feder 28 verschoben, was die Achse 15 des
Ventils 17 befreit, die unter dem Druck der Flüssigkeit
gegen die Feder 18 (5)
nach unten absinkt, in das Element 26 eindringt, es blockiert
und die Kammer 8 freigibt, was somit die Erzielung einer
höheren,
ja sogar der maximalen Durchflussrate ermöglicht. Man kann im Zentrum des
zylindrischen Elements 20 eine Stellschraube 45 vorsehen,
um den Hub des Ventils 17 und somit die maximale Durchflussrate
einzustellen.
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Die Vorrichtung bleibt in dieser
Position, bis der Verbraucher die Durchflussrate verringert oder unterbricht,
indem er das Ventil, den Hebel oder den Steuerknopf des Wasserhahns
betätigt,
da dann der auf die Klappe 16 ausgeübte Druck absinkt, und wenn
er kleiner als jener der Feder 18 wird, drückt letztere
die Klappe 16 in die Kammer 5 zurück, was die
Kammer 8 verschließt
und die Durchflussrate erneut begrenzt. Gleichzeitig verlässt die
Achse 15 des Ventils das bewegliche Element 26,
welches zusammen mit dem Steuerknopf 32 durch die Feder 28 nach
außen
zurückgeschoben
wird (5 – Pfeil
G), die Anlagefläche 27 wird
somit erneut unter der Achse 15 positioniert, um die Klappe 16 in
der Kammer 5 zu halten (4).
Die Vorrichtung wird somit stets automatisch in die stabile Durchflussratenbegrenzungsposition
zurückgebracht
und verbleibt dort, solange der Knopf 32 nicht betätigt wird.
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In einer zweiten Variante (6) sind die zwei Kammern 5 und 8 mit
physischen Eigenschaften ähnlich
jenen der ersten Variante seitlich nebeneinander angeordnet und
führen
somit beide unabhängig
zum Ausgang 4. Ferner ist die Kammer 5 in das Ventil 17 eingebaut,
das in der oberen Position den Flüssigkeitsdurchlauf nur durch
die Kammer 5 hindurch zulässt und somit die Durchflussrate
begrenzt, und in der unteren Position (dargestellter Fall) den Durchfluss
durch die Kammer 8 freigibt, um eine höhere, ja sogar die maximale
Durchflussrate zu erhalten.
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Bei beiden Varianten können Mittel
eingebaut sein, um die Durchflussratenbegrenzung zu regeln, wenn
das Ventil 17 aktiv ist, und zwar als Funktion der Anwendung
und/oder des Verteilungsnetzes. In einer Ausführungsform (2, 3, 6) umfassen diese Mittel
eine Stellschraube 51, die entweder in die Kammer 5 (6) eingebaut ist, oder in
eine zusätzliche
Kammer 50 (2, 3). In einer anderen Ausführungsform stellt
das Profil des oberen horizontalen Bereichs des Elements 26 zwei
Anlageflächen 27, 27b (4) mit leicht versetzten
Niveaus bereit. Der Innenumfang des Knopfs 32 ist dann
vorteilhafterweise mit einem Außengewinde
versehen, welches im Eingriff mit einem identischen Gewinde steht,
welches im Inneren des Rohrs 31 vorgesehen ist, um zur Regelung
zu dienen, wobei die Achse 34 dann ein unabhängiges,
zentrales und bezüglich
des Knopfs 32 bewegliches Element ist, um über dieses
hinauszustehen. Als Funktion der Drehrichtung, die dem Knopf 32 vom
Verbraucher auferlegt wurde (Pfeil R – 2), wird somit die Achse 34 verlagert
und das bewegliche Element 26 verschoben, um unter der
Achse 15 des Ventils 17 die Anlagefläche 27 oder 27b zu präsentieren,
wobei letztere ein leichtes Absinken des Ventils 17 und
somit eine etwas höhere
Durchflussrate zulässt.
Somit kann der Verbraucher die Begrenzung einfach anpassen, ohne
die Vorrichtung zerlegen zu müssen.
An der Oberfläche
des Knopfs 32 kann eine passende Markierung angebracht
sein.
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In einer dritten Variante (7–11)
umfasst die Vorrichtung nur eine einzige Kammer 5, deren Profil
im Wesentlichen konisch oder in Richtung des Ausgangs 4 erweitert
ist, wohingegen die Klappe 16 einen geringfügig kleineren
Durchmesser als der obere Bereich der Kammer 5 aufweist.
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Zudem und wie in 10 detailliert gezeigt ist das Steuerelement 33 durch
ein einziges Element mit zylindrischem Profil gebildet und enthält auf seiner
Achse 34: den Knopf 32, eine Auskehlung 35,
die eine Dichtung 40 aufnimmt (8, 9),
die die Dichtigkeit der Vorrichtung gewährleistet, einen rohrförmigen Bereich 36,
der mit Rillen 37 versehen ist, beim realisierten Prototypen
sieben Rillen, einen Nocken 38, dessen äußere Anlagefläche 27c bezüglich der Achse 34 exzentrisch
ist, sowie einen Zylinder 39, der in den Querdurchgang 24 des
Führungselements 20 einsetzbar
ist. Dieser Zylinder 39 und der rohrförmige Bereich 36 gewährleisten
im Rohr 31 und im Element 20 die Führung des
Steuerelements 33, welches axial gegen die oder unter der
Wirkung der Feder 28 verlagerbar ist.
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Eine der Wirkung elastischer Mittel 57 ausgesetzte
Kugel 55 (8, 9) wird durch das Führungselement 20 geführt und
gehalten, um mit einer der Rillen 37 zusammenzuwirken.
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8 zeigt
die oben beschriebenen Elemente in einer stabilen Begrenzungsposition
mit geringer Durchflussrate. Wenn der Verbraucher den Hahn öffnet, an
dem die Vorrichtung angeschlossen ist, lässt der Flüssigkeitsdruck das Ventil 17 absinken,
dessen Achse 15 sich an der Anlagefläche 27c des Nockens 38 abstützt, der
seine Verlagerung und somit den Zwischenraum zwischen seiner Klappe 16 und
der Kammer 5 und somit die Flüssigkeitsdurchflussrate begrenzt,
wie durch zwei Pfeile dargestellt ist.
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In dieser Variante ist das Steuerelement 33 in
einer zweiten Ebene verlagerbar, hier orthogonal zu seiner Axialebene.
Indem er zu einem beliebigen Zeitpunkt den Knopf 32 in
einer Richtung oder der anderen um seine Achse 34 herum
dreht, dreht der Verbraucher den Nocken 38 ( 8 und 9), dessen exzentrische Anlagefläche 27c die
Höhe der
Klappe 16 des Ventils 17 ändert, was den Zwischenraum
zwischen dieser und der Wand der Kammer 5 verringert oder
erhöht,
und somit den Wert der Durchflussratenbegrenzung. Gleichzeitig hält die Kugel 55,
indem sie in eine der Rillen 37 eingreift, in Abwesenheit
einer Betätigung
durch den Verbraucher das Steuerelement 33 stabil und hält somit
die Durchflussratenbegrenzung auf dem gewählten Wert.
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Wenn der Verbraucher eine größere Durchflussrate
erhalten möchte,
genügt
es, dass er den Knopf 32 in seiner Axialebene drückt (Pfeil
F, 8), und zwar gegen
die Feder 28. Die Achse 15 des Ventils 17 verlässt die
Anlagefläche 27c des
Nockens 38, und stößt an die
Achse 34 des Steuerelements 33 an, dessen Durchmesser
kleiner als der Exzenter ist, was eine Abwärtsbewegung des Ventils 17 (9) und somit der Klappe 16 und
somit die Erzielung einer großen
Durchflussrate ermöglicht,
gezeigt durch zwei Pfeile, und sogar der maximalen Durchflussrate.
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Das Steuerelement 33 wird
dann in dieser Position durch die Achse 15 des Ventils 17 gehalten, an
der sich die Flanke des Nockens 38 abstützt.
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Eine geeignete Markierung am Knopf 32, beispielsweise
ein Pfeil, dessen Dicke variiert, liefert eine klare und verständliche
Anzeige der Richtung, in der der Knopf gedreht werden muss.
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Anstatt eine Kugel 55 sowie
elastische Mittel 57 vorzusehen, kann man vorteilhafterweise
einen Zapfen 58 (11)
vorsehen, wobei ein Freiraum 59 zwischen den Rillen 37 und
dem Steuerelement 33 vorgesehen ist, um die Regelung durch
den Verbraucher zu ermöglichen,
wohingegen die Außenoberfläche des
Knopfs 32 einen Schlitz 42 für einen Schraubendreher trägt, und
es kein Rohr 31 mehr gibt. Die Positionierung einer Rille 37 vor
dem Zapfen 58 erfolgt dann wie folgt: Der Verbraucher setzt
das Ende eines Schraubendrehers in den Schlitz 42 ein und drückt das
Steuerelement 33 vollständig
nach links. Der Zapfen 58 befindet sich dann in dem Freiraum 59,
was es dem Bediener ermöglicht,
das Element 33 um seine Achse zu drehen. Beim Loslassen
des Schraubendrehers drückt
die Feder 28 das Element 33 nach rechts zurück, und
der Zapfen 58 greift in eine Rille 37 ein, um
die vom Benutzer ausgewählte Winkelposition
des Elements 33 beizubehalten. Diese Konstruktion ist besonders
für öffentliche
Plätze und
Hotels geeignet, da man die Durchflussratenbegrenzung einstellen
kann, ohne irgendeine Veränderung
durch die Benutzer befürchten
zu müssen.
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Wie man leicht versteht, kann die
oben beschriebene Vorrichtung einfach durch jeden Benutzer zu jedem
Hahn hinzugefügt
werden, ohne technische Kompetenz zu erfordern. In der Praxis genügt es, den vorhandenen
Aufschäumer
oder Filter abzuschrauben, die erfindungsgemäße Vorrichtung stattdessen anzuschrauben,
und auf den Ausgang 4 wieder den Aufschäumer oder Filter aufzuschrauben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner
von jedem Hersteller in sein Spektrum von Wasserhähnen eingebaut
oder integriert werden, da es genügt, sie an den Ausgang der
Wasserhähne
anzuschließen
oder bei ihnen die Form des Ausgangs anzupassen, um sie dort direkt
zu integrieren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner
ferngesteuert werden, beispielsweise durch Verwendung eines von
einem Motor angetriebenen Getriebezugs, der in Eingriff mit dem
Knopf 32 der dritten Variante steht (7–10), wobei der Umfang des Knopfs
mit Zähnen
versehen ist, um die Regelung der Durchflussratenbegrenzung zu ermöglichen,
wohingegen ein Elektromagnet die Verschiebung des Steuerelements 33 entgegen
der Feder 28 zur Erlangung der höheren Durchflussrate sicherstellt.
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- 1
- zylindrisches
Gehäuse
- 2
- oberes
Ende von 1, Eingang
- 3
- Gewinde
von 2, 4
- 4
- unteres
Ende von 1, Ausgang
- 5
- Kammer
- 6
- Öffnungen
- 8
- Kammer
- 10
- Leitung
- 13
- Öffnung
- 15
- Achse
von 17
- 16
- Klappe
- 17
- Begrenzungsmittel,
Ventil
- 18
- elastische
Mittel, Druckfeder
- 19
- Schulter
- 20
- zylindrisches
Führungselement
- 22
- axiale Öffnung von
20
- 24
- Querdurchgang
- 26
- bewegliches
Element
- 27
- Anlagefläche von
26
- 27b
- Anlagefläche von
26
- 27c
- Anlagefläche von
38
- 28
- elastische
Mittel, Druckfeder
- 30
- seitliche Öffnung von
1
- 31
- Rohr
- 32
- Steuerknopf
- 33
- Steuerelement
- 34
- Achse
- 35
- Auskehlung
- 36
- rohrförmiger Bereich
- 37
- Rille
- 38
- Nocken
- 39
- Zylinder
- 40
- Dichtung
- 42
- Schlitz
in 32
- 45
- Stellschraube
- 50
- Kammer
- 51
- Stellschraube
- 55
- Kugel
- 57
- elastische
Mittel
- 58
- Zapfen
- 59
- Freiraum