DE4301415C2 - Spülventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spülventil für eine Toiletteneinrichtung der im Oberbe­ griff von Anspruch 1 erläuterten Art.

Ein derartiges Spülventil ist aus der US-PS 4 793 588 bekannt.

Das bekannte Spülventil enthält ein Solenoid, dessen Kolben sich vertikal bewegt und durch Schwerkraft in einer Stellung gehalten wird, in der er die Ventileinrichtung daran hindert, sich in ihre Offenstellung zu bewegen. Wird von den Sensoreinrichtungen die Anwesenheit eines Benutzers festgestellt, so bewirken die Sensoreinrichtungen, daß sich der Kolben des Solenoids nach oben bewegt und den Durchgang freigibt, so daß sich die Ventileinrichtung nunmehr in eine Stellung bewegen kann, in der das Wasser durch das Spülventil fließt. Das Solenoid muß solange aktiviert bleiben, d. h. sein Kolben muß solange angehoben werden, bis der Wasserdurchfluß beendet werden soll. Dies wird über eine Zeitsteuerung erreicht, die das Solenoid über eine voreingestellte Zeit­ dauer aktiviert. Damit ist jedoch das Volumen des pro Ventilöffnung durch das Spülventil hindurchgeleiteten Wassers stark abhängig vom Wasserdruck (vergleichbare An­ schlußquerschnitte vorausgesetzt). In vielen Ländern gibt es jedoch Mindestanforderun­ gen an die Wassermenge bzw. das Wasservolumen, das pro Spülgang durch das Spül­ ventil abgegeben werden muß. Um diese Vorgaben mit dem bekannten Spülventil auch bei wechselndem Wasserdruck in der Leitung sicher zu erreichen, müßte die Zeitsteue­ rung stark überdimensioniert werden, was wiederum zu einer Wasserverschwendung führt.

Es ist weiterhin ein Spülventil "AQUATRONIC" bekannt, das batteriebetrieben ist und ein Solenoid enthält. Auch dieses Solenoid muß eine bestimmte Zeitdauer aktiviert werden, ist somit zeitabhängig gesteuert. Damit ist jedoch dieses Spülventil ebenso unsicher in seiner Funktion hinsichtlich des austretenden Wasservolumens wie das gattungsgemä­ ße Spülventil.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein konstruktiv einfaches, kompaktes und funktionssicheres, sensorbetätigtes Spülventil zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Spülventil gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird das Solenoid, wie auch im gattungs­ gemäßen Stand der Technik, zwar von den Sensoreinrichtungen derart aktiviert, daß sich die Ventileinrichtung öffnen kann, das Schließen der Ventileinrichtung wird jedoch von der Öffnungsstellung der Ventileinrichtung selbst veranlaßt, die wiederum vom Was­ serdruck abhängt. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Volumen des durch das Spül­ ventil hindurchströmenden Wassers unabhängig vom Wasserdruck ist.

Durch den in Anspruch 2 beschriebenen Batteriebetrieb wird die Anwendungsbreite des erfindungsgemäßen Spülventils weiter erhöht, da bestehende Toiletteneinrichtungen mit batteriebetriebenen Spülventilen wesentlich leichter nachzurüsten sind als mit netzab­ ängigen Spüleinrichtungen. Durch den Einsatz eines Stromstoßrelais als Solenoid zum Schließen der Ventileinrichtung wird der Stromverbrauch wesentlich verringert, so daß auch reit Batteriebetrieb eine sehr lange, wartungsfreie Betriebsdauer erreicht werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 12 enthalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Spülventils gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Schnittebene 2-2 der Fig. 1, und

Fig. 3 eine Seitenansicht des Spülventils mit Bereichen des äußeren, abgenommenen Gehäuses.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Spülventils des Typs beschrieben, der durch die Sloan Valve Company, Franklin Park, Illinois, unter der Warenbezeichnung "ROYAL" vertrieben wird. Hierbei handelt es sich um ein mem­ branbetriebenes Spülventil. Die Steuerkomponenten, ein­ schließlich des als Stromstoßrelais ausgebildeten Solenoids, des magnetisch be­ triebenen Schalters und des Infrarot-Sensorsystems sind auch auf andere Typen von Spülventilen, zum Beispiel ein Spül­ ventil des Typs, der durch Sloan Valve Company unter der Warenbezeichnung "CROWN" verkauft wird, bei dem es sich um ein kolbenbetriebenes Spülventil handelt, einsetzbar.

In den Zeichnungen wird das Spülventil allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, und kann ein Ventilgehäuse 12 aufweisen, das an einer Außenseite oder einer Außenab­ deckung 14 durch einen Verbindungsring 16 befestigt ist. Das Gehäuse 12 besitzt einen Wassereinlaß, der üblicherweise Wasser unter Druck zu einem Einlaßbereich 18 des Spülventils zuführt, und der Auslaß des Spülventils ist so verbunden, daß er Wasser von einer Auslaßkammer 20 aufnimmt.

Das Spülventil ist in zwei Bereiche unterteilt: ein Bereich, der den Fluß des Wassers steuert und der andere Bereich, der die elektrischen Bauteile aufnimmt, die dazu verwendet werden, das Spülventil zu betreiben. Eine als Befestigungsteil ausgebildete Innenab­ deckung 22 besitzt einen sich nach außen erstreckenden Flansch 24, der zwischen einem unteren Flansch 26 der Außen abdeckung 14 und einem Flansch 28 des Gehäuses 12 gehalten wird. Die Abdeckung 22 dient dazu, das Spülventil in die zwei beschriebenen Bereiche zu unterteilen.

Eine als Ventileinrichtung ausgebildete Membran (Diaphragma), die mit dem Bezugszeichen 30 be­ zeichnet ist und die üblicherweise aus einem flexiblen Werk­ stoff, wie beispielsweise Gummi, hergestellt ist, besitzt äußere Endbereiche 31, die zwischen dem Boden der Innenab­ deckung 22 und der Oberseite des Flansches 28 des Gehäu­ ses 12 gehalten sind. Der Außenumfang der Membran ist be­ festigt und die Innenbereiche der Membran sind bewegbar.

Das Gehäuse 12 weist eine zylindrische Verengung 32 auf, die in einem Ventilsitz 34 endet, auf dem die Membran schließt. Die Membrananordnung weist einen auswechselbaren Ring 36 auf, dessen Außenteil spezielle Ausgestaltungen aufweist, um die Schließbewegung des Ventils zu dämpfen und das Geräusch zu verringern. Der Außenteil des auswechselbaren Rings paßt ganz allgemein dicht anliegend an das Innere der Ver­ engung 32. Eine Führung 38 hält den auswechselbaren Ring 36 an der Unterseite der Membran und eine Kolbenscheibe 40 ist in das Innere der Führung eingeschraubt und besitzt einen sich seitlich erstreckenden Flansch 42, der eine Dichtung 43 übergreift, die gegen die Unterseite der Membran durch die Kolbenscheibe gehalten wird. Der auswechselbare Ring, die Führung und die Dichtung 43 werden an der Membran durch die Kolbenscheibe gehalten.

An der Oberseite der Innenab­ deckung 22 ist ein als Stromstoßrelais ausgebildetes Solenoid 44 befestigt, das eine Tauchspule 46 aufweist, die sich axial in Richtung in etwa senkrecht zu der Bewegungsachse der Membran bewegt. Die Innenabdeckung 22 besitzt einen Wasserdurchgang 48, dessen eines Ende 50 gegenüberliegend dem Solenoid 44 endet. Die Innenabdeckung 22 besitzt einen zweiten Wasserdurchgang 52, der der Tauchspule 46 gegenüberliegt und der üblicherweise durch den Solenoid- oder Tauchkolben geschlossen ist, wodurch irgendeine Verbindung zwischen den Wasserdurchgängen 48 und 52 verhindert wird. Der Wasserdurchgang 52 öffnet sich in eine als Wasserdurchgang ausgebildete Bohrung 54 in der Innenabdeckung 22, wobei die Bohrung einen sich nach oben erstreckenden Vorsprung 56 der Kolbenscheibe 40 aufnimmt. Der Vorsprung 56 nimmt eine Dichtung 58 auf, die sich gegen die Innenseite der Bohrung 54 lagert und die eine Wasser­ leckage entlang der Außenseite des Vorsprungs verhindert. Der Vorsprung 56 besitzt einen inneren Wasserdurchgang 60, der sich in die Bohrung 54 oberhalb des Vorsprungs öffnet und demzufolge mit dem Wasserdurchgang 52 in Verbindung steht.

Eine Schalteinrichtung in Form eines magnetischen Schalters, zum Beispiel eines Reed-Schalter (Zungen-Schalter), der mit 62 bezeichnet ist, ist unmittel­ bar oberhalb der Innenabdeckung 22 und in Ausrichtung mit der Bohrung 54 angeordnet. Ein Magnet 64 ist an dem oberen Ende des Vorsprungs 56 und in Ausrichtung mit dem Reed- Schalter angeordnet. Die Funktionsweise des Magnets ist so ausgestaltet, daß die Schließung des Reed-Schalters bewirkt wird. Eine Schraubenfeder 66 ist innerhalb der Bohrung 54 angeordnet und stellt sicher, daß sich der Magnet 64 von dem Reed-Schalter entfernt, wenn die Ventilschließbewegung der Membran durch das Schließen des Reed-Schalters veranlaßt wird. Obwohl die beschriebene Anordnung eines Reed-Schalters und eines bewegbaren Magnets vorteilhaft ist, können andere Anordnungen verwendet werden, wobei die Bewegung der Membran das Schließen eines Schalters, der ebenfalls Gegenstand des allgemeinen Erfindungsgedankens ist, veranlaßt. Beispiels­ weise kann der Magnet stationär angeordnet sein und ein den magnetischen Fluß führendes Metallteil kann bewegt wer­ den.

Eine Infrarot-Sensorystem ist allgemein mit dem Bezugszei­ chen 68 bezeichnet und weist ein Linsengehäuse 70 auf, das eine Sendelinse 72 und eine Empfangslinse 74 trägt. Der In­ frarot-Sensor kann von dem Typ sein, wie er in dem US-PS 4 309 781 gezeigt ist und wie er durch die Sloan Valve Company unter der Warenbezeichnung "OPTIMA" verkauft wird. Ein Infrarot-Lichtstrahl wird durch die Linse 72 abgegeben und durch die Reflektion durch einen Benutzer der Toiletten­ einrichtung, der innerhalb des Strahlengangs steht, wird eine Reflektion zurück zu der Linse 74 bewirkt. Anstelle der Verwendung von Linsen, die an gegenüberliegenden Öffnungen in der Abdeckung 14 angeordnet sind, kann die Abdeckung auch transparent für Infrarot-Licht ausgebildet sein. Der elek­ trische Schaltkreis, wie er in dem vorstehend erwähnten Pa­ tent beschrieben ist, bewirkt den Betrieb des Solenoids 44, um eine Spülventilbetätigung zu starten. Die Beschreibung des Infrarot-Sensors im US-PS 4 309 781 ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Ein Batteriegehäuse ist mit 76 bezeichnet und wird um das Solenoid 44 herum zusammengesetzt und an der Oberseite der Abdeckung 22 befestigt. Das Batteriege­ häuse nimmt eine Mehrzahl von Batterien, beispielsweise 4, die mit 78 bezeichnet sind, auf. Es können Kontaktanschluß­ stellen 80 vorgesehen werden, die die Batterien miteinander verbinden. Die Batterien bilden die Energieversorgung für das Solenoid. Ein als Stromstoßrelais ausgebildetes Solenoid ist insbesondere in einer batteriebetriebenen Einheit erwünscht, da die einzige Zeit, zu der die Batterieleistung genutzt wird, diejenige ist, wenn sich das Solenoid von einer Ver­ riegelungsstellung zu einer anderen Stellung bewegt. Die einzige andere Leistungsentnahme aus der Batterie erfolgt durch den Infrarot-Sensor, der üblicherweise eine Vorrich­ tung mit niedrigem Strombedarf ist. Dies stellt einen Gegen­ satz zu den mit Solenoid betriebenen Spülventilen, wie sie im US-PS 4,793,588 beschrieben sind, dar, in dem das Solenoid vom Beginn des Spülzyklus bis zum Ende einer vorgegebenen Zeitperiode unter Spannung gehalten wird. Dies stellt eine unakzeptable Leistungsentnahme für eine batteriebetriebene Einrichtung dar.

Vor dem Zeitpunkt, zu dem ein Benutzer durch das Infrarot- System ermittelt wird, wird Wasser mit Einlaßdruck in die Einlaßkammer 18 durch die Bypassöffnung 80 in die Kammer 82, die zwischen der Unterseite der Abdeckung 22 und der oberen Fläche der Membran 30 gebildet ist, fließen. Wasser inner­ halb der Kammer 82 wird die Membran in einer normalen, ge­ schlossenen Stellung an der Sitzfläche 34 halten, da die Fläche, die für den Druck in der Kammer 82 verantwortlich ist, wesentlich größer als die Fläche für den nach oben ge­ richteten Druck aus der Kammer 18 ist. Wenn das Infrarot- System einen Benutzer an der Toiletteneinrichtung ermittelt, wird ein elektrisches Signal durch den Sensor in einer Art und Weise, wie sie in dem vorstehend angegebenen US-PS 4 309 781 angegeben ist, zugeführt, das die Tauch­ spule 46 in dem Solenoid 44 von dem Ende des Wasserdurchgangs 52 wegbewegt. Wasser innerhalb der Kammer 82 wird durch die Wasser­ durchgänge 48 und 52 in die Bohrung 54 und nach unten durch den Wasserdurchgang 60 in die Kolbenscheibe 40 strömen. Durch plötzliche Verringerung des Drucks in der Kammer 82 wird die Membran nach oben bewegt, wodurch die Einlaßkammer 18 mit der Auslaßkammer 20 verbunden wird. Wasser wird um das Äußere der Führung 38 und die Innenseite der zylindrischen Ventilverengung 32 fließen. Da sich die Membran 30 nach oben bewegt, wird die magnetische Kraft des Magnets 64, wenn sie eine vorgegebene Stellung relativ zu dem Reed-Schalter 62 erreicht, bewirken, daß sich der Reed-Schalter schließt. Hierdurch wird wiederum Batterieleistung zu dem Solenoid 44 zugeführt, das die Tauchspule 46 zurück zu der dargestellten Schließstellung bewegt. Die Membran beginnt dann ihren Schließzyklus. Wasser von dem Einlaß wird durch die Bypass­ öffnung 80 in die Kammer 82 fließen und zur gleichen Zeit wird sich die Membran, da der Druck in der Kammer 82 aus­ reichend ist, in ihre Sitzfläche 34 schließen, wodurch der Spülzyklus beendet wird.

Wichtig ist die Verwendung einer Batterieenergie für das Spülventil, wodurch die Erstinstallation des Spülventils wesentlich billiger gestaltet werden kann als bei der Ver­ wendung elektrischer Energie, bei der elektrische Verbin­ dungen zu der Stelle des Spülventils eingebaut werden müs­ sen. Weiterhin ist es durch die Verwendung von Batterieleis­ tung möglich, ein manuell betätigbares Spülventil in diesem Anwendungsgebiet zu ersetzen. Die Abdeckung 22 und die elek­ trischen Komponenten, die befestigt sind, können durch die bestehende äußere Abdeckung des Spülventils ersetzt werden.

Ein als Stromstoßrelais ausgebildetes Solenoid begrenzt den Leistungsabfluß an den Batterien und ermöglicht ein batteriebetriebenes Spülventil. Durch die Verwendung eines Schalters, um die Schließbewegung der Solenoid-Tauchspule zu bewirken, in Verbindung mit dem Schalter, der durch die Bewegung der Membran betätigt wird, wird ein beträchtlicher Anteil an Wasser durch den Spülvor­ gang zugeführt und der Anteil an zugeführtem Wasser ist nicht von dem Wasserdruck abhängig. Bei dem Spülventil nach dem vorstehend erwähnten US-PS 47 93 588 ist die Schließung des Spülventils zeitabhängig und demzufolge ist der Betrag an zugeführtem Wasser direkt von dem verfügbaren Wasserdruck abhängig. In dem vorliegenden Fall wird sich der Reed-Schal­ ter, sobald die Membran durch den Wasserdruck nach oben ge­ drückt worden ist, schließen und der Schließzyklus des Spül­ ventils startet. Demzufolge wird ein geeignetes Wasservo­ lumen durch die Spüleinrichtung zugeführt.

Durch die Verwendung eines Solenoids, dessen Bewegungsachse seiner Tauchspule rechtwinklig zu der Bewegungsachse der Membran verläuft, ist es möglich, besser als eine Tauch­ spule, die unmittelbar an der Oberseite und in Ausrichtung mit der Membran verläuft, ein Spülventilprofil zu bilden, das wesentlich kompakter als andere derzeit auf dem Markt erhältliche Einrichtungen ist.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist anzumerken, daß Änderungen, Wei­ terbildungen und äquivalente Ausführungsformen im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens vorgenommen werden können.

Claims (12)

1. Spülventil für eine Toiletteneinrichtung, mit einem Ventilgehäuse, das mit einem Ein- und einem Auslaß versehen ist und eine in eine Offen- und eine Schließstellung bewegbare Ventileinrichtung zum Steuern des Wasserdurchflusses aufnimmt, einem Solenoid zur Steuerung der Ventileinrichtung, einer Energieversorgung für das So­ lenoid und einer Sensoreinrichtung zum Feststellen der Anwesenheit eines Benutzers der Toiletteneinrichtung und zum Aktivieren des Solenoids zum Bewegen der Venti­ leinrichtung in ihre Offenstellung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrich­ tung (62) zum Aktivieren des Solenoids (44) für eine Bewegung der Ventileinrichtung (30) in ihre Schließstellung vorgesehen ist, die auf die Bewegung der Ventileinrichtung (30) anspricht.

2. Spülventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Solenoid (44) ein Stromstoßrelais ist, für dessen Energieversorgung eine Batterieeinrichtung (78) vor­ gesehen ist.

3. Spülventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltein­ richtung (62) durch einen mit der Ventileinrichtung (30) bewegbaren Magnet (64) be­ tätigbar ist.

4. Spülventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (62) ein Zungenschalter (Reed-Schalter) ist.

5. Spülventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (68) einen Infrarot-Sender (72) und einen Empfänger (74) aufweist.

6. Spülventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (30) eine Membran aufweist, die relativ zu einem Ventilsitz (34) be­ wegbar im Ventilgehäuse (12) angeordnet ist.

7. Spülventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse (12) ein Befestigungsteil (22) und eine Kammer (82) zwischen dem Befestigungsteil (22) und der Membran vorgesehen sind, wobei der Wasserdruck in der Kammer (82) die Membran auf dem Ventilsitz (34) in Schließstellung hält, und daß ein die Kammer (82) mit dem Auslaß verbindender Wasserdurchgang (48, 52, 54, 60) vorgesehen ist, wo­ bei das Solenoid (44) die Wasserströmung durch den Wasserdurchgang (48, 52, 54, 60) steuert.

8. Spülventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Solenoid (44) einen Solenoidkolben aufweist, der sich entlang einer Achse rechtwink­ lig zur Bewegungsachse der Ventileinrichtung (30) bewegt.

9. Spülventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Solenoid (44) am Befestigungsteil (22) befestigt ist, wobei der Wasserdurchgang (48, 52, 54, 60) innerhalb des Befestigungsteils (22) liegt.

10. Spülventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (62) benachbart zum Befestigungsteil (22) angeordnet ist, wobei die Membran (30) einen Vorsprung (56) aufweist, der sich in Richtung des Befestigungs­ teils (22) erstreckt und wobei der Magnet (64) am Vorsprung (56) zur Bewegung zu­ sammen mit der Membran befestigt ist, um die Öffnung und Schließung des magne­ tisch betriebenen Schalters (62) zu bewirken.

11. Spülventil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Membran eine Bypassöffnung (80) vorgesehen ist, die den Einlaß mit der Kam­ mer (82) verbindet.

12. Spülventil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Befe­ stigungsteil (22) mit einer Öffnung (54) versehen ist, in die sich der Vorsprung (56) erstreckt, wobei der im Vorsprung (56) befindliche Wasserdurchgang (60) mit dem Auslaß (20) in Verbindung steht und mit dem Wasserdurchgang (48, 52) im Befesti­ gungsteil (22) über den Wasserdurchgang (54) verbindbar ist.