DE69808613T2 - Ablaufventil - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Ablassventilvorrichtung und primär die Bereitstellung eines leicht wirkenden, problemlos betätigbaren, schnellen Strömungsventil zum Leeren oder teilweise Leeren von Spülkästen und anderen Arten von Flüssigkeitsbevorratungsbehältern. Insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, ist sie einsetzbar zur Verringerung der Wassermenge, die für Haushalts-Spülklosetts oder -WCs verwendet wird:
• Seit vielen Jahren befinden sich Spülklosetts, -kästen und -schüsseln im Einsatz, und das WC in der ein oder anderen Form ist in der ganzen Welt in den meisten modernen Haushalten üblich. Bei dem herkömmlichen Schwachspül- oder hochgesetzten WC-Spülkasten besteht das Mittel zum Erzielen des Spülstroms entweder aus einem Siphon (bei dem es sich aktuell für Großbritannien um die einzige akzeptable Vorrichtung handelt, die die Wasserverordnungen erfüllt) oder, aus einem Nicht-Siphon-Ventil, das auf dem europäischen Kontinent und anderweitig in der Welt weit verbreitet verwendet wird.
• Diese Nicht-Siphon- oder Direkt-Ventile weisen üblicherweise eine Ventilplatte oder ein -element auf, das den Auslass abdeckt und abdichtet, um zu verhindern, dass Wasser unbeabsichtigt freikommt. Sowohl der Siphon wie das direkte Spülventil weisen ein Auslassgewinderohr auf, das sich durch den Boden des Spülkastens abwärts erstreckt, in dem es durch ein Schottteil festgelegt ist. Mit der Klosettschüssel ist es entweder direkt oder über ein kurzes Rohrstück verbunden.
• Da das einzige Mittel zum Spülen oder Reinigen der Schüssel das Wasserablassen aus dem Spülkasten ist, hängt die Wirksamkeit des Spülvorgangs hauptsächlich vom Durchsatz ab. Die meisten Siphons weisen keinen guten Durchsatz auf und erfordern eine beträchtliche Wassermenge, um einen zufriedenstellenden Spülvorgang zu erzielen; außerdem sind sie empfindlich gegenüber Änderungen der Wasserpegeleinstellung und arbeiten zumeist nicht zufriedenstellend bei einer mittleren Wasserpegeleinstellung. Bei einigen Siphon-Anlagen sind die Durchsätze so gering, dass in bestimmten Fällen mehr als ein Spülvorgang erforderlich ist.
• Nicht-Siphon-Ventile erzielen üblicherweise größere Durchsätze. Die kinetische Energie des Wassers in der Schüssel verdoppelt sich in etwa bei einer 50%igen Erhöhung der Durchsätze, so dass für einen wirksamen Spülvorgang weniger Wasser erforderlich ist. Das Leistungsvermögen der meisten Klosettschüsseln in Großbritannien könnte beträchtlich verbessert werden durch Ersetzen des Siphons durch ein Direktablassventil. Einige existierende Installationen in Großbritannien und andernorts würden sogar noch höhere Durchsätze zulassen als sie üblicherweise mit existierenden Spülventilen zur Verfügung stehen. Durch spezielles Auslegen des Verlaufs und der Konturen der Schüssel und des Spülkastens in Verbindung mit einem Hochleistungs-Nicht-Siphon-Spülventil kann für neue Anlagen die Wassermenge, die für einen wirksamen Spülvorgang erforderlich ist, deutlich verringert werden.
• Wenn das Ventil in einer Kurzspül-Betriebsart betätigt wird, sind üblicherweise lediglich 1,5 bis 2,0 Liter Wasser erforderlich.
• Im Stand der Technik zeigt die auf die Anmelderin zurückgehende WO 96/14479 ein Ablassventil vom Nicht-Siphon-Typ mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. In dieser Druckschrift findet sich jedoch keine Offenbarung des Merkmals des kennzeichnenden Teils dieses Anspruchs. Diese Ablassventilvorrichtung ist üblicherweise geeignet zur Verwendung in WC-Schüsseln mit mittlerem und hohem Leistungsvermögen; sie ist jedoch nicht so wirksam für Schüsseln mit niedrigem Leistungsvermögen, weil das Wasser innerhalb eines hohlen Vorsteuerventilstößels ansteigt, wodurch verhindert wird, dass Luft in einer Kurzspül-Betriebsart oberhalb eines Ventils zuströmt. Dies wiederum verhindert ein rasches Rückstellen des Kolbens, so dass ein kurzer Spülvorgang nicht in zufriedenstellender Weise erzielt werden kann, was mit Wasserverschwendung verbunden ist.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, ein Fluidablassventil zur Erhöhung des Leistungsvermögen s von WCs, insbesondere von solchen mit geringem Wirkungsgrad zu schaffen.
• Die Erfindung schafft demnach eine Ablassvorrichtung zum Ablassen eines Fluids in einem Spülkasten mit einem Gehäuse, einem Ventil im Gehäuse zum Zusammenwirken mit einem Auslass aus dem Gehäuse zur Verhinderung eines Fluidstroms aus dem Gehäuse, wobei das Ventil zum Öffnen des Auslasses zur Fluidströmung daraus beweglich ist, einem Vorsteuerventil, das zum Öffnen einer freien Strömung zwischen einer Kammer des Gehäuses und dem Auslass betätigbar ist, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Durchgang bzw. Durchlass zwischen dem Vorsteuerventil und dem Gehäuse, der die Kammer in Verbindung mit der Umgebungsluft bringt, wenn das Vorsteuerventil geöffnet ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, dass sich bei Aufrechterhaltung eines derartigen Luftdurchgangs auf die Unterseite des Ventils wirkende hydrostatische Kräfte proportional zum Fluidpegelabfall verringern, so dass bei Verringerung des Fluids auf einen gewünschten Pegel das Gewicht des Ventils die Aufwärtskräfte übertrifft, wodurch bewerkstelligt wird, dass das Ventil sinkt und den Auslass schließt.
• Der ringförmige Durchgang kann auf halber Länge des Vorsteuerventils und außerhalb von diesem angeordnet sein. Dies ermöglicht eine relativ einfache Konstruktion und eine einfache Montage.
• Der ringförmige Durchgang kann sich außerhalb eines Schafts des Vorsteuerventils befinden, insbesondere dort, wo der ringförmige Durchgang an einer Dichtung des Vorsteuerventils in einer Betätigungsstellung endet.
• Der ringförmige Durchgang kann durch einen Ansatz festgelegt sein, der konzentrisch zu dem Schaft verläuft. Dies ermöglicht eine problemlose Bewegung des Vorsteuerventils, insbesondere dann, wenn ein Führungsmittel für den Schaft in Verbindung mit dem ringförmigen Durchgang steht.
• Das Führungsmittel kann mehrere Rippen oder Keilzähne aufweisen, die sich entlang dem Durchgang erstrecken. Diese Konstruktion ermöglicht eine Zwangsführungswirkung.
• Die Keilzähne können durch den Ansatz getragen sein, und die Konstruktion kann bevorzugt integral mit dem Ansatz gebildet sein.
• Es kann ein Mittel zum Begrenzen des Hubs des Vorsteuerventils vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine problemlose Betätigung und das Mittel umfasst bevorzugt mehrere Stege, die dazu ausgelegt sind, mit einem Bund des Vorsteuerventilschafts zusammen zu wirken.
• Es können fünf gleichwinklig um den Vorsteuerventilschaft herum beabstandete Stege vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine Zwangsbegrenzung des Hubs des Vorsteuerventils.
• Außerdem kann an dem Gehäuse durch eine Anordnung aus einer Kopplungsmutter und einer Dichtung ein Überlaufrohr befestigt sein.
• Das Überlaufrohr kann zur Einstellung einer bevorzugten Länge ein Mittel aufweisen. Dies ermöglicht eine variierende Überlaufkapazität, insbesondere dann, wenn das Mittel mehrere Kerben oder Schwächungszonen aufweist, die über die Länge des Überlaufrohrs beabstandet sind, und das Schneiden des Rohrs auf eine gewünschte Länge erleichtern. Dies ermöglicht eine problemlose Einstellung der Länge des Überlaufrohrs.
• Die Ablassventilvorrichtung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
• Fig. 1A bis 1D zeigen jeweils schematisch vier Betätigungsschritte zum Ablassen von Fluid in einem Spülkasten durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die vier einzelnen Figuren unterschiedliche Betätigungsstufen während eines kurzen Spülvorgangs zeigen, um Wasser aus einem Spülkasten abzulassen, in welchem die Ablassventilvorrichtung vorgesehen ist; und
• Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1A.
• In den Zeichnungen ist eine Ablassventilvorrichtung 4 zum Eintauchen in und Ablassen von Fluid, üblicherweise Wasser, aus einem (nicht gezeigten) Spülkasten gezeigt, und sie weist ein Gehäuse 2, ein Ventilmittel bzw. einen Kolben 3 in dem Gehäuse 2 zur Zusammenwirkung mit einem Auslass 4 aus dem Gehäuse 2, um eine Fluidströmung aus dem Gehäuse 2 zu verhin¬ dem und zum Öffnen des Auslasses 4 für eine Fluidströmung aus diesem beweglich zu sein, ein Vorsteuerventil 5, das betätigbar ist, um eine freie Strömung zwischen der Kammer 6 und dem Gehäuse 2 und dem Auslass 4 zu ermöglichen, und ein Mittel 7 zum Bereitstellen eines Durchtritts von der Umgebungsluft zu der Kammer 6 auf, wobei die Anordnung derart getroffen ist, dass bei Aufrechterhaltung des Luftdurchtritts hydrostatische Kräfte, die auf die Unterseite des Ventils einwirken, proportional zum Fluidpegelabfall kleiner werden, so dass dann, wenn das Fluid auf einen gewünschten Pegel fällt, das Gewicht des Ventils 3 die aufwärts gerichteten Kräfte übersteigt, wodurch das Ventil sinken und den Auslass 4 verschließen kann.
• Das Ventil 3 ist in seinem normalen (Nicht-Spül-)Zustand gezeigt, und es sind ringförmige Dichtungen 8, 9 vorgesehen, die den Auslass 4 gegenüber Wasserströmung abdichten, wobei das Wassergewicht die Dichtungen wasserdicht hält, wobei die Dichtung 8 auf einer Rippe 10 des Gehäuses aufliegt und wobei die Dichtung 9 auf einer Ringrippe bzw. -schulter 11 aufliegt, die von einem hohlen Schaft oder einer zentralen Säule 12 des Steuerventils 5 vorsteht. Es ist ein Mittel in Form einer Feder 13 vorgesehen, die das Ventil 3 in die in Fig. 1A gezeigte Position vorspannt, und ein Mittel in Form einer Druckfeder 14, die das Vorsteuerventil 5 in die in Fig. 1A gezeigte Position vorspannt, wobei die Druckfeder 14 zwischen einer ringförmigen oberen (wie gezeigt) Schulterdichtung 15 des Schafts und einem ringförmigen Steg 16 auf der Oberseite des Gehäuses 2 anliegt, der ein Dach des Gehäuses bildet, wobei der Steg 16 sich abwärts in das Gehäuse erstreckt, um einen zylindrischen Ansatz 17 bereitzustellen, der auf der Ringdichtung 18 auf einer Zwischenschulter 19 des Schafts 12 anliegt. Die Feder 13 liegt zwischen der Unterseite des Stegs 16 und der Oberseite des Ventils 3 an, wobei dort jeweilige Schultern 20, 21 vorgesehen sind, um sie in Position zu halten.
• Der Ansatz 17 ist von dem Schaft beabstandet, um einen Durchgang bzw. Durchlass bereitzustellen, der seinerseits ein Mittel bereitstellt, um Luft aus der Umgebungsatmosphäre durch den Raum 35 hindurchtreten zu lassen, der durch eine obere Verlängerung 22 des Gehäuses 2 festgelegt ist, und zwar zu der Kammer 6, wenn die Vorrichtung sich in Gebrauch befindet. Die obere Verlängerung 22 des Gehäuses 2 stellt für ein Überlaufrohr 23 einen Sitz bereit, das auf der Oberseite der Verlängerung über eine Dichtung 24 und durch eine lösbare Verbindungsmutter 25 angebracht ist, die in ein Gewinde auf der Oberseite der Verlängerung geschraubt ist, und durch einen Flansch 26 niedergehalten ist, der auf einer Rippe bzw. einem Flansch 27 des Überlaufrohrs 25 anliegt.
• In dem Raum 35 ist ein Mittel vorgesehen, um den Hub des Vorsteuerventils zu begrenzen, und zwar in Form von mehreren Stegen 28, in dieser Ausführungsform fünf Stege, die integral mit der Verlängerung 22 und dem Steg 16 gebildet sind und eine Oberseite aufweisen, die in der Position von Fig. 1A durch die Schulterdichtung oder den Bund 15 des Vorsteuerventilschafts in Eingriff genommen ist.
• Zwischen dem Ansatz 17 und dem Führungsmittel für den Vorsteuerventilschaft 12 für diesen Schaft ist ein Ringraum 7 festgelegt, wobei das Führungsmittel in Form von Rippen oder Keilzähnen 29 (in dieser Ausführungsform vier Rippen) vorliegt, die integral mit dem Ansatz 17 gebildet sind und von diesem vorstehen und, während sie einen Freiraum für das Hin- und Herlaufen des Vorsteuerventilschafts 12 bereitstellen, dessen ungeachtet den Schaft derart führen, dass er während der Bewegung nicht verkantet.
• Das Überlaufrohr 23 ist, wie gezeigt, durch eine Reihe von gleichwinklig beabstandeten Kerben 30 oder zumindest Bereichen verringerter Wanddicke, d. h., Schwächungsstellen eingekerbt, so dass die Überlaufhöhe durch Trennen des Rohrs 23 an einer gewünschten Kerbe oder einem Schwächungsbereich zur Bereitstellung einer gewünschten Rohrlänge gewählt werden kann. Jegliches in das Rohr 23 überfließende Wasser kommt durch einen Durchbruch 31 (von denen einer gezeigt ist) in dem Ventilschaft 12 und damit durch den Auslass 4 frei. Der obere (in der gezeigten Ansicht) Teil 32 des Vorsteuerventilschafts verläuft zumindest bündig mit der Oberseite des Überlaufrohrs 23, so dass der Betätigungsmechanismus stets zugänglich ist.
• Das Ventil wird im Gebrauch in dem Zustand von Fig. 1A, wobei das Ventil 3 sich in seinem Ventilsitz befindet und der Spülkasten gefüllt ist, in seinem Sitzzustand hauptsächlich gehalten durch im wesentlichen abwärts wirkende hydrostatische Kräfte, die auf den oberen Ringbereich zwischen dem Vorsteuerventilschaft 12 und dem Steg 16 des oberen Gehäuses einwirken, wobei das Ventil 3 in seinem Sitz in dem Gehäuse durch einen Zentrierring 33 dicht gehalten ist. Andere abwärts gerichtete Kräfte beruhen auf dem Wasserdruck auf die Dichtung 8, dem Gewicht des Ventils 3 und einer geringen anfänglichen Druckkraft von der Feder 13. Die einzige aufwärts gerichtete Kraft, die auf das Ventil 3 einwirkt, wenn dieses sich in seinem Sitzzustand befindet (Fig. 1A), beruht auf dem Wasserdruck, der auf die Unterseite des Ventils in dem Ringraum 34 einwirkt. Der Vorsteuerventilschaft 12 wirkt nicht als Verteiler für diese Kräfte, weil er in der geschlossenen Position durch die Druckfeder 14 gehalten ist, die auf den Steg 16 einwirkt.
• Um die Vorrichtung 1 zu betätigen, um eine verringerte kurze Spülbetriebsart bereitzustellen, wodurch der Wasserpegel auf einen Pegel "L" - "L" (Fig. 1D) fällt, wird der Vorsteuerventilschaft 12 für wenige Sekunden niedergedrückt, üblicherweise 2 bis 3 Sekunden, um eine Senkung von etwa 8,0 mm bereitzustellen, wie in Fig. 1B gezeigt. Diese Aktion trennt das Ende des Ansatzes 17 von der Dichtung 18 und erlaubt es, dass Luft aus der Umgebungsatmosphäre durch den Überlaufraum 35 über das Wasser 22 im oberen Teil des Gehäuses 2 hinaus und nach unten zur Außenseite des Vorsteuerventilschafts 12 in die Kammer 6 über das Ventil 3 angesaugt wird. Das Ventil 3 wird durch den hydrostatischen Druck gegen sein eigenes Gewicht und den Druck der Feder 13 (Fig. 1C) angehoben, bis der hydrostatische Druck durch die Druckhöhe des Wassers auf dem Pegel "L" - "L" ausgeglichen ist, wobei das Ventil in dieser Ausführungsform daraufhin um 30 mm vollständig angehoben wird. Das Wasser strömt durch den Auslass 4 aus, wobei Wasser jedoch unter keinen Umständen den kontinuierlichen Luftstrom in das Gehäuse über dem Ventil stört. Wenn das Wasser den Pegel "L" - "L" erreicht, führen das Gewicht des Kolbens und die Kraft der Feder das Ventil 3 rasch in den Zustand von Fig. 1A zurück, wodurch ein kurzer Spülvorgang sichergestellt ist. Der Vorsteuerventilschaft 12 wird durch die Feder 14 rückgestellt, und das Vorsteuerventil 5 wird geschlossen, indem der Ansatz 17 zur Anlage auf der Dichtung 18 gelangt. Der Hub des Vorsteuerventilschafts 12 ist durch die obere Ausdehnung der Rippe 28 begrenzt, wie in Fig. 1B und 1C gezeigt.

Claims (15)

1. Ablassvorrichtung (1) zum Ablassen eines Fluids in einem Spülkasten, mit einem Gehäuse (2), einem Ventil (3) im Gehäuse zum Zusammenwirken mit einem Auslass (4) aus dem Gehäuse zur Verhinderung eines Fluidstroms aus dem Gehäuse, wobei das Ventil zum Öffnen des Auslasses (4) zur Fluidströmung daraus beweglich ist, einem Vorsteuerventil (5), das zum Öffnen einer freien Strömung zwischen einer Kammer (6) des Gehäuses (2) und dem Auslass (4) betätigbar ist, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Durchgang (7) zwischen dem Vorsteuerventil (5) und dem Gehäuse (2), der die Kammer (6) in Verbindung mit der Umgebungsluft bringt, wenn das Vorsteuerventil (5) geöffnet ist, wobei die Anordnung derart ist, dass sich bei Aufrechterhaltung eines solchen Luftdurchgangs auf die Unterseite des Ventils (3) wirkende hydrostatische Kräfte proportional zum Fluidpegelabfall verringern, so dass bei Verringerung des Fluids auf einen gewünschten Pegel das Gewicht des Ventils die Aufwärtskräfte übertrifft, wodurch gestattet wird, dass das Ventil sinkt und den Auslass (4) schließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich der ringförmige Durchgang (7) auf halber Länge des Vorsteuerventils (5) und außerhalb davon befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der sich der ringförmige Durchgang (7) außerhalb eines Schafts (12) des Vorsteuerventils (5) befindet.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der ringförmige Durchgang (7) an einer Dichtung (18) des Vorsteuerventils endet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der ringförmige Durchgang (7) durch einen mit dem Schaft (12) konzentrischen Ansatz (17) definiert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der dem ringförmigen Durchgang ein Führungsmittel (29) für den Schaft zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Führungsmittel (29) mehrere sich in Längsrichtung des Durchgangs erstreckende Keilzähne umfasst.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Keilzähne (29) vom Ansatz (17) getragen werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Keilzähne (29) integral mit dem Ansatz (17) ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Mittel (28) zur Begrenzung des Hubs des Vorsteuerventils umfasst.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der das Hubbegrenzungsmittel (28) mehrere Stege umfasst, die zum Zusammenwirken mit einem Bund des Vorsteuerventilschafts ausgeführt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der fünf Stege gleichwinklig um den Vorsteuerventilschaft herum beabstandet sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Überlaufrohr (23) enthält, das durch eine Anordnung (24, 25) aus Kopplungsmutter und Dichtung am Gehäuse befestigt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Überlaufrohr ein Mittel (30) aufweist, das die Wahl einer gewünschten Länge davon ermöglicht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der das Mittel mehrere Kerben oder Schwächungszonen umfasst, die über die Länge des Überlaufrohrs beabstandet sind und das Schneiden des Rohrs auf eine gewünschte Länge erleichtern.