DE4418089A1 - Strömungssteuer- und Neubefüllungsring für ein Spülventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Spülventile, wie sie in Toilettenvorrichtungen wie Urinalen und WC′s verwen­ det werden, und insbesondere ein Membranspülventil. Die Erfindung bezieht sich dabei speziell auf einen verbes­ serten Strömungssteuerring, der das Wasservolumen be­ stimmt, das bei einer Betätigung des Spülventils durch­ gelassen wird. In zunehmendem Maße werden von offizieller Seite die Wasserverwendung und im besonderen der Wasserverbrauch in Toilettenvorrichtungen reguliert. Das per Betätigung des Spülventils zulässige Spülwasservolu­ men kann gebietsweise variieren und kann auch abhängig vom Typus der Toilettenvorrichtung unterschiedlich sein, in der das Spülventil benutzt wird. Die vorliegende Er­ findung befaßt sich deshalb mit einem Strömungssteuer­ ring, der bei jeder Betätigung des Spülventils den Was­ serstrom genau bemißt und zudem sehr einfache Mittel enthält, mit denen sich das Wasservolumen verändern läßt, um den jeweils geltenden Wasserverbrauchsvor­ schriften (in den Vereinigten Staaten) Rechnung zu tra­ gen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spülventil für eine Toilettenvorrichtung, bei dem im besonderen ein verbesserter Neubefüllungsring zum Steuern des Wasservo­ lumens vorgesehen ist, das bei jeder Betätigung des Spülventils durchgelassen wird.

Eine primäre Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaf­ fung eines Strömungssteuerringes für ein Spülventil der eingangs genannten Art, wobei der Strömungssteuerring die Menge des durchgelassenen Wassers exakt bemißt.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Spülventils der vorerwähnten Art, in dem der Neubefül­ lungsring einen Strömungssteuerring trägt, dessen Pro­ portionen zum Anpassen an unterschiedliche Wasserver­ brauchsvorschriften abwandelbar sind.

Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines Strömungs­ steuerringes für den vorerwähnten Zweck, dessen Form in wirksamer Weise den Rückdruck während eines Spülvorgan­ ges steuert, derart, daß das Wasservolumen während jeder Betätigung des Spülventils konstant bleibt und auch un­ abhängig von dem Zulaufwasserdruck zum Spülventil ist.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Spülventils der eingangs erwähnten Art;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt der Membrananordnung des Spülventils von Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Neube­ füllungs-Ringes;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Neube­ füllungsring;

Fig. 5 eine Druntersicht des Neube­ füllungsringes;

Fig. 6 einen Schnitt in der Ebene 6-6 von Fig. 4;

Fig. 7 einen vergrößerten Teilschnitt des Neubefüllungs-Ringes unter Verdeutlichung von Wasserdurch­ gängen;

Fig. 8 einen vergrößerten Teilschnitt des Neubefüllungs-Ringes im Be­ reich seiner äußeren Wand;

Fig. 9 eine Draufsicht einer Filter­ scheibe;

Fig. 10 einen Schnitt in der Ebene 10-10 von Fig. 9;

Fig. 11 einen vergrößerten Schnitt in einer Ebene 11-11 von Fig. 9;

Fig. 12 eine Draufsicht einer Rückhal­ tescheibe; und

Fig. 13 einen Schnitt in einer Ebene 13-13 von Fig. 12.

In den Zeichnungen wird ein Spülventil dargestellt, das einen Körper 10 mit einer Einlaßverbindung 12 und einer Auslaßverbindung 14 aufweist. Solche Spülventile werden von der Patentanmelderin, Sloan Valve Company, in Frank­ lin Part, Illinois, hergestellt und unter dem Warenzei­ chen "ROYAL" verkauft. Eine Membraneinrichtung, die all­ gemein mit 16 angedeutet ist, enthält eine Membrane 18, die am Körper 10 mittels einer inneren Abdeckung 20 pe­ ripher gehalten wird. Die Membrane 18 ist auf eine Schulter 22 am oberen Ende des Körpers 10 aufgesetzt und wird in ihrer Position mittels der inneren Abdeckung 20 festgeklemmt. Eine äußere Abdeckung 24 ist auf den Kör­ per 10 aufgeschraubt, um die innere Abdeckung 20 in ih­ rer gezeigten Lage zu halten.

Die Membrananordnung 16 gemäß Fig. 1 liegt auf einem Ventilsitz 26 auf, der am oberen Ende eines Stutzens 28 geformt ist. Der Stutzen 28 formt die Leitung, die den Ventilsitz 26 mit dem Auslaß 14 verbindet. Die Membran­ anordnung 16 enthält ein Entlastungsventil 30 mit einem sich nach unten erstreckenden Schaft 32, der eine beweg­ liche Hülse 34 trägt. Die Hülse 34 ist so angeordnet, daß sie mit einem Kolben 36 in Kontakt bringbar ist, so­ bald sie durch einen Hebel 38 betätigt wird. Dies ist bei der Betätigung solcher Spülventile üblich.

Die Membrananordnung 16 enthält zusätzlich zur Membrane 18 und dem Entlastungsventil 30 eine Rückhaltescheibe 40, eine Filterscheibe 42, einen Neubefüllungsring 44, und einen Strömungssteuerring 46. Die Rückhaltescheibe 40 weist einen inneren, zylindrischen und mit einem Ge­ winde versehenen Abschnitt 48 auf, der mit einem dazu passenden, zylindrischen und mit einem Gewinde versehe­ nen Abschnitt 50 des Neubefüllungs-Ringes 44 verbunden ist. Diese vorbeschriebene Gewindeverbindung klemmt die Membrane 18 zwischen einem oberen Abschnitt 52 der Rück­ haltescheibe 40 und der Filterscheibe 42 ein. Der Neu­ befüllungsring 44 weist einen sich nach oben erstrecken­ den, zylindrischen Abschnitt 54 auf, der an der Unter­ seite der Filterscheibe 42 ansteht. Durch die Kombina­ tion des Neubefüllungs-Ringes 44 und der Rückhalteschei­ be 40 werden die Membrane 18 und die Filterscheibe 42 gegeneinandergeklemmt, so daß sie die Membrananordnung 16 formen.

Außen in der oberen Fläche der Filterscheibe 42 ist eine Reihe eng benachbarter und beabstandeter, in Umfangs­ richtung verteilter, kleiner Nuten 56 vorgesehen, die beispielsweise eine Tiefe von 0,3048 mm (0,012 Zoll) ha­ ben. Die obere Fläche der Filterscheibe 42 ist mit den Nuten 56 einer unteren Fläche 58 der Membrane 18 zuge­ wandt, die die obere Begrenzung für Passagen bildet, die durch die Nuten 56 geformt werden. Die Nuten 56 funktio­ nieren als Filterdurchgänge und sind so bemessen, daß sie den Durchtritt schädlicher Partikel verhindern, die vom Wasser mitgebracht werden. Die Nuten 56 verhindern, daß die Partikel durch den Filter gehen und eine im Rückhaltering 40 vorgesehene Beipaßöffnung 64 zulegen. Ein Dichtungsring 60 ist am Einlaß der Nuten 56 posi­ tioniert und zwischen der unteren Fläche der Membrane und einer nach außen abgeschrägten Fläche 59 der Filter­ scheibe 42 gehaltert. Innerhalb des Dichtungsringes 60 sind mehrere radiale Nuten 57 in der Oberfläche der Fil­ terscheibe 42 geformt, die sich geringfügig mit den Nu­ ten 56 überschneiden. Die Kombination des Dichtungsrin­ ges 60 mit der Membrane 18 und den von den Nuten 56 ge­ bildeten Passagen formt den Filter, der stromauf der Beipaßöffnung 64 positioniert und mit seinen Durchgän­ gen so bemessen ist, daß er das Durchspülen von Partikeln im Wasser verhindert, die die Beipaßöffnung 64 zu­ legen könnten. Die in Umfangsrichtung verteilten Nuten 56 bestimmten insgesamt eine beträchtliche Strömungsflä­ che, die jedoch nur so bemessene Öffnungen enthält, daß Wasserverunreinigungen am Durchtreten und Zulegen der Beipaßöffnung 64 gehindert werden. Die Filternuten 56 schützen die Beipaßöffnung 64 und stellen sicher, daß sie ihre gewünschte Funktion zu erfüllen vermag.

Durch die Nuten 56 strömendes Wasser erreicht das Inne­ re der Filterscheibe und den Raum zwischen dem Neube­ füllungs-Ring 44 und dem Innenbereich der Membrane 18. Das Wasser wird speziell zu zwei abgeflachten Flächen 62 strömen, die außen an dem zylindrischen Abschnitt 50 des Neubefüllungs-Ringes 44 geformt sind. Obwohl die gezeig­ te Ausführungsform zwei abgeflachte Flächen 62 besitzt, können auch mehr oder weniger als zwei abgeflachte Flä­ chen 62 vorgesehen sein. Die abgeflachten Flächen 62 schaffen einen Strömungsweg, der die Filterpassagen 56 und die radialen Nuten 57 mit einer Beipaßöffnung 64 in der Rückhaltescheibe 40 verbinden. Die Beipaßöffnung 64 steht mit einer ringförmigen Nut 66 in der Rückhalte­ scheibe in Strömungsverbindung, wobei die ringförmige Nut 66 dem Neubefüllungs-Ring 44 zugewandt ist und mit den abgeflachten Flächen 62 kommuniziert. Wasser strömt demzufolge von dem durch die individuellen Nuten 56 ge­ formten Filter zu den abgeflachten Flächen 62 des zylin­ drischen Abschnitts oder vorstehenden Abschnitts 50 des Neubefüllungs-Ringes 44 und dann zur ringförmigen Nut 66 an der Unterseite der Rückhaltescheibe 40. Die Nut 66 ist mit der Beipaßöffnung 64 verbunden. Durch die vor­ erwähnte Reihe von Durchgängen erreicht das Wasser eine Druckkammer 68, die zwischen der inneren Abdeckung 20 und der Membrananordnung 16 positioniert ist.

Wie üblich, benötigen Spülventile des vorerwähnten Typs Druck in der Kammer 68, um die Membrane 18 auf dem Ven­ tilsitz 26 in der Schließstellung zu halten. Vom Einlaß 12 eintretendes Wasser durchströmt den vorbeschriebenen Filter und die Beipaßöffnung 64, um die Kammer 68 zu erreichen. Dieses Wasser hält dann die Membrane in der geschlossenen und gezeigten Stellung.

Der Neubefüllungs-Ring 44 weist eine Vielzahl nach außen weisender, vertikaler Nuten 70 auf, von denen einige einen Durchgang 72 besitzen, der die Nuten 70 mit der Innenseite des Neubefüllungs-Rings 44 verbindet. Sobald das Spülventil betätigt wird, kann das Wasser den Auslaß 14 nur über die Durchgänge 72 und die Nuten 70 errei­ chen. Die Anzahl und die Größe der Passagen bestimmen das Wasservolumen, das bei jedem Spülvorgang durchgelas­ sen wird.

Derzeit gültige offizielle Vorschriften bestimmen strikt das Wasservolumen, das bei einer Betätigung einer Toi­ lettenvorrichtung wie einem Urinal oder einem WC ver­ braucht werden darf. Die Anforderungen variieren ge­ bietsabhängig und auch für die unterschiedlichen Toiletten-Einrichtungen. Da das gezeigte Spülventil so­ wohl an Urinalen als auch in WC′s einsetzbar ist und in Bereichen mit unterschiedlicher Beschränkung der Wasser­ menge benutzt wird, kann der Neubefüllungs-Ring mit sei­ nen Durchgängen 72 so dimensioniert und ausgelegt wer­ den, daß er den spezifischen Anforderungen Rechnung trägt, die für das jeweilige Spülventil gelten. Es ist hier darauf hinzuweisen, daß ein Strömungssteuerring 46 vorgesehen ist, der einen sich nach oben erstreckenden, ringförmigen Vorsprung 74 aufweist, der sich entlang der Innenseite des Neubefüllungs-Ringes erstreckt und die Anzahl der Durchgänge 72 bestimmt, die für das durch­ strömende Wasser zur Verfügung stehen. Die Durchgänge 72 können sich über die gesamte Länge des Neubefüllungs-Ringes 44 erstrecken. Jedoch bestimmt der Strömungssteuerring 46 und im besonderen die Höhe des Abschnittes 74, welcher Teil dieser Durchgänge 72 für die Wasserströmung herangezogen wird. Ein Wechsel der Größe der Bemessung des Strömungssteuerringes bewirkt deshalb eine Veränderung des Wasservolumens, das bei einem Spülvorgang durchgelassen wird.

Das Äußere des Neubefüllungs-Ringes 44 ist so bemessen, daß es knapp in das Innere des Stutzens 28 paßt. Obwohl der Neubefüllungs-Ring 44 mit der Membraneinrichtung an­ gehoben wird, sobald das Spülventil betätigt ist, liegt stets ein Umfangkontakt zwischen einem äußeren Abschnitt 76 des Strömungssteuerringes und der Innenwand des Stut­ zens 28 vor, der dafür sorgt, daß das einlaufende Wasser durch die Durchgänge 72 abströmt. Bei einer Betätigung bewirkt eine Schwenkbewegung des Hebels 38, daß der Kol­ ben 36 die Hülse 34 des Entlastungsventils 30 berührt. Das Entlastungsventil kippt daraufhin, so daß der Druck aus der Kammer 68 nach unten und über den Innenbereich der Membrane 18 abgebaut wird. Daraufhin kann sich die Membrane 18 von ihrem Sitz 26 abheben, wobei die Mem­ braneinrichtung nach oben gezogen wird und den Einlaß 12 mit dem Auslaß 14 über die beschriebenen Durchgänge 72 im Neubefüllungs-Ring 44 verbindet. Sobald das Spülven­ til betätigt worden ist, beginnt die Beipaßöffnung 64 sofort mit einer neuerlichen Füllung der Kammer 68. So­ bald die Kammer 68 ausreichend unter Druck gesetzt wor­ den ist, beginnt die Membraneinrichtung erneut, sich in Richtung auf den Sitz 26 zu bewegen. Bei dieser Bewegung wird zunächst der Wasserstrom vom Einlaß zum Auslaß ab­ gedrosselt und schließlich gänzlich abgesperrt. Wie sich im besonderen aus Fig. 8 entnehmen läßt, besitzt der Außenbereich des Neubefüllungs-Ringes 44 eine leicht nach innen abgeschrägte Fläche 80, die bewirkt, daß die Schließbewegung des Neubefüllungs-Ringes 44 bei dessen Bewegung in den Rohrstutzen 28 den Rückdruck in dem Spülventil steuert. Dieser Rückdruck ist notwendig, um die Bewegungsrate der Schließbewegung zu steuern und um eine relativ rasche Schließung des Spülventils zu bewir­ ken. Die Anzahl der Liter oder Gallonen an Wasser, das durch das Spülventil bei einer Spülbetätigung hindurch­ geht, wird zu einem Anteil nicht nur durch die Strömung durch den Neubefüllungsring bestimmt, sondern auch durch die Schließbewegungsrate des Spülventils beim Hineinbe­ wegen des Neubefüllungsringes in den Rohrstutzen. Das gewünschte Resultat dieser Maßnahmen ist, ein Durch­ strömvolumen des Spülventils bei einer Betätigung unab­ hängig von dem am Einlaß herrschenden Wasserdruck zu er­ reichen. Dies läßt sich durch die Steuerung des Rück­ druckes bewirken, der durch den Strömungssteuerwinkel bestimmt wird, der dem Winkel entspricht, der zwischen der schrägen Außenfläche 80 am Außenumfang des Neubefüllungs-Rings 44 und der axialen Innenoberfläche des Rohrstutzens 28 geformt ist.

Claims (19)

1. Spülventil für eine Toilettenvorrichtung wie ein Urinal oder ein WC, mit einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Körper, an dem zwischen dem Einlaß und dem Auslaß ein Ventilsitz vorgesehen ist, und mit einem Ventilglied, das zum Ventilsitz hin und von diesem Ventilsitz weg bewegbar ist, um die Strömung des das Spülventil passierenden Wassers zu steuern, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Ventilglied eine Vielzahl in Um­ fangsrichtung verteilt angeordneter Durchgänge (72) vor­ gesehen ist, die den Einlaß (12) mit dem Auslaß (14) verbinden, sobald das Ventilglied vom Ventilsitz (26) abgehoben ist, und daß die Größe der Durchgänge (72) das Wasservolumen bemessen, das während einer Betätigung des Spülventils durchgelassen wird.

2. Spülventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (72) im wesentlichen gleichförmig um den Umfang des Ventilgliedes verteilt sind.

3. Spülventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied entlang eines axialen Pfades auf den Ventilsitz (26) zu und von diesem weg bewegbar ist, und daß sich die Durchgänge (72) axial erstrecken.

4. Spülventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülventil einen Stutzen (28) aufweist, der den Ventilsitz (26) mit dem Auslaß (14) verbindet, daß das Ventilglied, vorzugsweise stromab der Durchgänge (72), einen Abschnitt (76,54) aufweist, der mit dem Stutzen (28) in peripherem Kontakt steht, wenn sich das Ventil­ glied auf den Ventilsitz (26) zu bzw. von diesem weg be­ wegt.

5. Spülventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilglied eine Membrane (18) und ein mit der Membrane (18) verbundener, stromab liegender Neube­ füllungsring (44) vorgesehen sind, und daß die Durchgän­ ge (72) im Neubefüllungsring (44) geformt sind.

6. Spülventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Neubefüllungsring (44) eine Vielzahl außen lie­ gender, sich axial erstreckender Nuten (70) aufweist, daß die Durchgänge (72) mit zumindest einem Teil der Nu­ ten (70) verbunden sind, um Wasser vom Äußeren des Neu­ befüllungsringes (44) zu dessen Inneren durchzulassen.

7. Spülventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am stromab liegenden Ende des Neubefüllungsringes (44) ein Strömungssteuerring (46) befestigt ist, der einen sich nach außen erstreckenden Abschnitt (76) auf­ weist, der mit dem Stutzen (28) in peripherem Kontakt steht, wenn sich die Membrane (18) und der Neubefül­ lungsring (44) auf den Ventilsitz (26) zu und von diesem weg bewegen.

8. Spülventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungssteuerring (46) einen sich in axialer Richtung erstreckenden Abschnitt (74) aufweist, der sich innerhalb des Neubefüllungsringes (44) erstreckt und einen Teil der Durchgänge (72) abdeckt.

9. Spülventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der axial erstreckende Abschnitt (74) des Strö­ mungssteuerringes (46) gleichmäßig in den Neubefüllungs­ ring (44) hineinerstreckt.

10. Spülventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbereich (80) des Ventilgliedes benachbart zu den Durchgängen (72) graduell gegenüber der Innenwand des Stutzens (28) divergiert, um einen im wesentlichen konstanten Rückdruck stromauf des Ventilgliedes auf­ rechtzuerhalten, sobald das Ventilglied in Richtung auf seine Schließstellung zum Ventilsitz (26) verstellt wird.

11. Spülventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die stärkste Divergenz des Außenbereiches (80) des Ventilgliedes relativ zur Innenwand des Stutzens (28) an einem Abschnitt des Ventilgliedes angeordnet ist, der am weitesten von dem Abschnitt (54) des Ventilgliedes ent­ fernt ist, der mit der Innenwand des Stutzens (28) in peripherem Kontakt steht.

12. Ventilgliedeinrichtung für ein Spülventil einer Toi­ lettenvorrichtung, wobei die Ventilgliedeinrichtung auf einen zwischen einem Spülventileinlaß und einem Auslaß angeordneten Ventilsitz des Spülventils in einer Schließstellung aufsetzbar ist, mit einem den Ventilsitz und den Auslaß verbindenden Stutzen des Spülventils, und mit einer im Ventilglied vorgesehenen Membrane, gekenn­ zeichnet durch einen mit der Membrane (18) verbundenen Neubefüllungsring (44) zum Steuern der Wasserströmung zwischen dem Einlaß (12) des Spülventils und dem Auslaß (14), wobei der Neubefüllungsring (44) eine Vielzahl um­ fangsseitiger Durchgänge (72) aufweist, die den Einlaß (12) mit dem Auslaß (14) verbinden, sobald das Ventil­ glied vom Ventilsitz (26) des Spülventils abgehoben ist, wobei die Größe der Durchgänge (72) das durchgehende Wasservolumen während einer Betätigung des Spülventils bestimmt.

13. Ventilglied nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Neubefüllungsring (44) einen Abschnitt (76) stromab der Durchgänge (72) aufweist, der mit dem Stut­ zen (28) in peripherem Kontakt steht, sobald das Ventil­ glied auf den Ventilsitz (26) zu oder von diesem weg be­ wegt wird.

14. Ventilglied nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Neubefüllungsring (44) eine Vielzahl außen liegender und sich axial erstreckenden Nuten (70) auf­ weist, und daß die Durchgänge (72) zumindest mit einem Teil der Nuten (70) verbunden sind, um Wasser vom Außen­ bereich des Neubefüllungsrings (44) zu dessen Innerem durchzulassen.

15. Ventilglied nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß am stromab liegenden Ende des Neubefüllungsrin­ ges (44) ein Strömungssteuerring (46) angebracht ist, der einen sich nach außen erstreckenden Abschnitt (76) aufweist, der mit dem Stutzen (28) des Spülventils in peripherem Kontakt steht.

16. Ventilglied nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß am Strömungssteuerring (46) ein sich axial er­ streckender Abschnitt (74) vorgesehen ist, der sich im Inneren des Neubefüllungsringes (44) befindet und zumin­ dest einen Teil der Durchgänge (72) abdeckt.

17. Ventilglied nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß sich der Strömungssteuerring (46) gleichmäßig in den Neubefüllungsring (44) hineinerstreckt.

18. Ventilglied nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Außenbereich (80) des Ventilgliedes gra­ duell gegenüber der Innenwand des Stutzens (28) diver­ giert, um einen im wesentlichen konstanten Rückdruck auf das Ventilglied aufrechtzuerhalten, sobald dieses in Richtung auf seine Ventilsitz-Schließstellung bewegt wird.

19. Ventilglied nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die stärkste Divergenz des Außenbereiches (80) des Ventilgliedes an einem Abschnitt des Ventilgliedes vorliegt, der am weitesten von dem Abschnitt (54) ent­ fernt ist, der mit dem Stutzen (28) in peripherem Kon­ takt steht.