DE3046084C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Eine solche Steuervorrichtung kann dazu dienen, durch Betätigung eines Drückers ein Wasserventil für eine vorbestimmte Zeit zu öffnen und danach selbsttätig wieder zu schließen. Ein Anwendungsgebiet sind beispielsweise Sanitärinstallationen für Duschen und Spüleinrichtungen in Toilettenanlagen.

Bei einer aus der DE 27 13 204 A1 bekannten Steuervorrichtung der genannten Art ist jede der beiden Kammern als Zylinderbohrung ausgebildet, in denen je ein Kolben verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben in der ersten Kammer ist mit einem Druckknopf verbunden, so daß bei Eindrücken desselben von Hand das Steuermedium durch das Rückschlagventil in die zweite Kammer verdrängt wird und dort den als Abschlußwand dienenden, mit dem Betätigungsglied verbundenen zweiten Kolben gegen die Kraft der Rückstellfeder bewegt.

Der Schließkörper des Rückschlagventils ist bei dieser bekannten Steuervorrichtung als Kolben ausgebildet, der in einer weiteren Zylinderbohrung geführt und in Schließrichtung durch die Kraft einer weiteren Feder beaufschlagt ist. Als Drosselöffnung weist dieser Kolben eine koaxial angeordnete Drosselbohrung auf, durch welche der Rückfluß des Steuermediums verzögert erfolgt, so daß das zu betätigende Schaltorgan verzögert zurückgestellt wird. Bei dieser bekannten Steuervorrichtung ist ferner eine über Ausgleichsbohrungen mit der ersten Kammer verbundene Ausgleichskammer erforderlich, welche mit einer Entlüftungsöffnung versehen ist. Als Steuermedium dient üblicherweise eine Flüssigkeit, beispielsweise ein dünnflüssiges Mineralöl.

Durch die Anordnung von insgesamt drei Kolben einschließlich des Schließkörpers des Rückschlagventils, von denen jeder Kolben mit einer Rückstellfeder verbunden ist, ergeben sich beim Betätigen dieser bekannten Steuervorrichtung Reibungswiderstände an den Zylinderwänden, zu deren Überwindung eine zusätzliche Kraft aufgebracht werden muß und durch welche Abweichungen von der vorgesehenen Verzögerungszeit verursacht werden können. Ferner sind die Kolben mit Dichtungen ausgerüstet, welche die Reibung an den Zylinderwänden noch erhöhen und welche einer Abnutzung unterworfen sind. Sodann ist es erforderlich, daß die Zylinderbohrungen zumindest einigermaßen genau bearbeitet werden müssen, wodurch sich ein entsprechender Aufwand bei der Herstellung der Steuervorrichtungen ergibt.

Aus der DE-OS 16 73 598 ist eine Einrichtung zur Regelung zustandsabhängiger Parameter, beispielsweise zur Temperaturregelung, bekannt. Diese verwendet eine Mehrfachmembran, gebildet aus drei Membranen, die durch ein gemeinsames Ventilrohr miteinander gekoppelt sind und sich daher simulatan bewegen. Eine der drei Membranen ist großflächig. Sie wird auf beiden Seiten von Steuerdrücken beaufschlagt. In Abhängigkeit von der Druckdifferenz bewegen sich alle drei Membranen in die eine oder andere Richtung. Dadurch wird ein an einer Einlaßöffnung eingespeister Druck an jeweils eine von zwei Auslaßöffnungen umgelenkt, während die jeweils andere Auslaßöffnung verschlossen wird. Eine solche Ventilkonstruktion eignet sich zwar für eine Regeleinrichtung, jedoch nicht für eine durch einen Druckimpuls betätigbare, verzögernd rückstellende Steuereinrichtung für ein insbesondere in der Sanitärinstallation einzusetzendes Schaltorgan.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die möglichst einfach im Aufbau ist, eine große Lebensdauer aufweist und eine genügende Stabilität in der Einhaltung der Verzögerungszeit gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe läßt sich erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale lösen.

Die als Schließteil des Rückschlagventils dienende Membran vereinigt gleich mehrere Vorteile in sich. Erstens weist sie keine Reibung an irgendwelchen Wänden auf, zweitens kann das Steuermedium in Öffnungsrichtung an einer relativ großen Fläche der Schließmembran angreifen, so daß bereits ein geringer Druckanstieg in der ersten Kammer genügt, um die Schließmembran zum Öffnen des Rückschlagventils von der Trennwand wegzurücken, und drittens ist keine Rückstellfeder für die Schließmembran erforderlich, da die Membran in sich selbst bereits die Vorspannung aufweist, welche zusammen mit dem in der zweiten Kammer hervorgerufenen Rückstelldruck zum sicheren Schließen genügt. In der ganzen Steuervorrichtung kann keine Reibung an irgendwelchen Kammerwänden auftreten, wie bei in Zylinderbohrungen geführten Kolben üblich. Ferner ist durch den dichten Abschluß ein Verlust an Steuermedium nicht möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Schließmembran großflächig sein und einen ihre Durchlaßöffnung umgebenden Dichtwulst mit kreisförmiger Dichtlinie aufweisen. Eine solche Ausführung ergibt eine relativ kleine Dichtfläche in Sperrichtung, auf welche demnach eine entsprechend hohe spezifische Dichtkraft einwirkt.

Dies läßt sich beispielsweise auch so realisieren, daß die Durchlaßöffnung in der Trennwand durch einen den Dichtwulst umgebenden Kranz von Bohrungen gebildet wird. Da der in der ersten Kammer beim Betätigen entstehende Druckanstieg durch diesen Kranz von Bohrungen auf die Schließmembran einwirkt, wird auf die Schließmembran ein gleichmäßig verteilter Druck ausgeübt. Dies gewährleistet ein gleichmäßiges Abheben der Schließmembran von der Trennwand, insbesondere dann, wenn die Durchlaßöffnung in der Schließmembran zentral angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die als Zeitelement zur Beeinflussung der Rückstellzeit dienende Drosselöffnung ein verstellbares und auswechselbares Drosselelement aufweisen.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Steuervorrichtung im Längsschnitt nach der Linie I-I in der Fig. 2 und

Fig. 2 die Steuervorrichtung im Querschnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt eine in einem dreiteiligen Gehäuse untergebrachte Steuervorrichtung. Das dreiteilige Gehäuse weist einen Deckel 10, ein Mittelteil 12 und ein Anschlußteil 14 auf. In diesem Gehäuse sind eine erste Kammer 16 und eine zweite Kammer 18 angeordnet, welche durch eine Trennwand 20 voneinander getrennt und mit einem fließfähigen Steuermedium, beispielsweise einem Öl, gefüllt sind.

Die erste Kammer 16 ist nach außen durch eine Steuermembran 22 abgeschlossen. Zwischen der Steuermembran 22 und dem Deckel 10 des Gehäuses befindet sich eine Vorkammer 24, welche durch eine Schlauchleitung 26 mit einem Taster 28 verbunden ist.

In der zweiten Kammer 18 ist eine die Trennwand 20 überspannende Schließmembran 30 angeordnet. Diese Schließmembran weist in ihrem Zentrum eine Durchlaßöffnung 32 auf, die von einem Dichtwulst 34 mit kreisförmiger Dichtlinie umgeben ist. Der Dichtwulst 34 liegt dichtend an der Trennwand 20 an. In der Trennwand 20 ist ein den Dichtwulst 34 umgebender Kranz von Bohrungen angeordnet. Diese bilden zusammen eine in der Trennwand 20 angeordnete Durchlaßöffnung 36. Diese Durchlaßöffnung 36 sowie die Schließmembran 30 mit ihrer zentral angeordneten Durchlaßöffnung 32 bilden zusammen ein Rückschlagventil.

Die zweite Kammer 18 ist nach außen durch eine Betätigungsmembran 38 abgeschlossen. Diese Betätigungsmembran 38 ist durch eine Platte 40 aus einem steifen Material, beispielsweise aus Metall, verstärkt. An der Platte 40 greift eine ortsfest abgestützte Rückstellfeder 42 an, um diese Platte 40 zusammen mit der Betätigungsmembran 38 im Ruhezustand der Steuervorrichtung gegen eine am Mittelteil 12 des Gehäuses angeordnete Anschlagfläche 44 zu halten.

Die Platte 40 trägt mindestens einen Permanentmagneten 46. Dieser Permanentmagnet 46 kann beispielsweise kreisringförmig ausgebildet oder aus mehreren Einzelmagneten zusammengesetzt sein. Die Polarisierung dieses Permanentmagneten 46 ist axial gerichtet.

Ein Flansch 48 am Anschlußteil 14 ist dazu bestimmt, eine Betätigungsvorrichtung aufzunehmen oder mit einer solchen verbunden zu werden, wie sie beispielsweise in der CH-PS 5 88 658 näher beschrieben ist.

Die erste Kammer 16 ist mit der zweiten Kammer 18 durch eine Drosselöffnung 50 verbunden. Ein Drosselelement 52, z. B. eine Drosselschraube, ist in eine radiale Bohrung 54 eingesetzt, welche in die zweite Kammer 18 mündet. Es ist aber durchaus möglich, die Bohrung 54 auch mindestens annähernd tangential in die zweite Kammer 18 einmünden zu lassen. Mittels eines O-Rings 56 ist das Drosselelement 52 nach außen abgedichtet. Mit ihr kann der Kanal der Drosselöffnung 50 mehr oder weniger verschlossen werden.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den oberen Bereich des Mittelteils 12 sowie durch einen Distanzring 58, welcher zwischen der Trennwand 20 und dem Einspannbereich der Steuermembran 22 angeordnet ist. Mit der Kreislinie 18′ ist die äußere Begrenzung der zweiten Kammer 18 angedeutet. Aus der Fig. 2 ist auch ersichtlich, wie die die Durchlaßöffnung 36 in der Trennwand 20 bildenden Bohrungen kranzförmig um den Dichtwulst 34 der Schließmembran 30 angeordnet sind. Ferner ist aus der Fig. 2 die Anordnung des Drosselelementes 52 ersichtlich.

Während die Kammern 16 und 18 sowie die Membranen 22, 30 und 38 rund ausgebildet sind, sind die Gehäuseteile 10, 12 und 14 im Querschnitt quadratisch. In der Fig. 2 sind die Gehäuseteile durchsetzende Bohrungen 60 dargestellt, um die Gehäuseteile 10, 12 und 14 mittels nicht dargestellter Schraubenbolzen zusammenzuhalten.

Nachstehend wird anhand der beiden Figuren die Funktionsweise der Steuervorrichtung erläutert. Der Taster 28 kann zur Hand- oder Fußbetätigung vorgesehen sein. Es kann sich beispielsweise um einen pneumatischen Taster handeln, bei dessen Betätigung ein Druckimpuls über die Schlauchleitung 26 in die Vorkammer 24 gelangt. Der Druckanstieg in der Vorkammer 24 veranlaßt die Steuermembran 22, sich in Richtung der Trennwand 20 zu bewegen, so daß das in der ersten Kammer 16 sich befindende Steuermedium durch die Durchlaßöffnungen 36 in der Trennwand 20 einen Druck auf die Oberfläche 30′ der Schließmembran 30 ausübt, bis sich diese von der Trennwand 20 abhebt und dadurch die in ihrem Zentrum gelegene Durchlaßöffnung 32 freigibt. Durch diese Freigabe ist das Rückschlagventil geöffnet, so daß Steuermedium von der ersten Kammer 16 in die zweite Kammer 18 verdrängt wird. Der dadurch erfolgende Druckanstieg in der zweiten Kammer 18 veranlaßt eine Bewegung der Betätigungsmembran 38 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 42, welche an einer gehäusefesten Zwischenwand 62 abgestützt ist. Zusammen mit der Betätigungsmembran 38 nähern sich dabei die Permanentmagnete 46 der Zwischenwand 62. Hierdurch wird eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung beeinflußt, durch welche das ebenfalls nicht dargestellte Schaltorgan, beispielsweise ein Ventil, geöffnet wird. Durch die Permanentmagnete 46 wird eine kippartige Betätigung erzielt.

Es ist auch möglich, die Betätigungsmembran 38 bzw. die mit ihr verbundene Platte 40 mit einem Betätigungsglied zu verbinden, welches mechanisch auf das zu steuernde Ventil bzw. auf dessen Betätigungsvorrichtung einwirkt. Ein solches Betätigungsglied kann beispielsweise ein im Zentrum der Rückstellfeder 42 an der Betätigungsmembran 38 angreifender Stößel sein.

Sobald der über den Taster 28 ausgelöste Druckimpuls beendet ist, läßt der auf das Steuermedium in der ersten Kammer 16 ausgeübte Druck nach, so daß nun durch die Kraft der Rückstellfeder 42 verursacht ein Rückfluß des Steuermediums von der zweiten Kammer 18 in die erste Kammer 16 einsetzt. Durch diesen Rückfluß bzw. Druckanstieg in der zweiten Kammer 18 gegenüber der ersten Kammer 16 wird die Schließmembran 30 mit ihrem Dichtwulst 34 wieder in die in der Fig. 1 dargestellte Lage zurückbewegt. Dabei dichtet der Dichtwulst 34 der Schließmembran 30 gegen die Trennwand 20 ab und verhindert einen weiteren Rückfluß des Steuermediums durch die Durchlaßöffnungen 32 und 36. Nun erfolgt ein Rückfluß des Steuermediums von der zweiten Kammer 18 in die erste Kammer 16 durch die Drosselöffnung 50. Diese verzögert den Rückfluß des Steuermediums von der zweiten Kammer 18 in die erste Kammer 16. Durch diese Verzögerung bewegt sich die Betätigungsmembran 38 mit den als Betätigungselementen wirkenden Permanentmagneten 46 auch nur verzögert in ihre ursprüngliche, in der Fig. 1 dargestellte Lage zurück. Das zu betätigende Schaltorgan, beispielsweise ein Ventil, bleibt dadurch noch für eine Weile geöffnet, bis die Permanentmagnete 46 einen bestimmten Abstand von der Zwischenwand 62 erreicht haben. Sodann wird das zu steuernde Ventil wieder geschlossen. Obwohl die Rückstellung der Betätigungsmembran 38 und der damit verbundenen Permanetmagneten 46 kontinuierlich erfolgt, wird das zu steuernde Ventil unmittelbar von seiner offenen in seine geschlossene Stellung betätigt.

An dem Drosselelement 52 läßt sich der Querschnitt der Drosselöffnung 50 verändern, um die Verzögerungszeit für die selbsttätige Rückstellung des Schaltorgans innerhalb vorbestimmter Grenzen zu verändern.

Durch die Bestückung eines Rückschlagventils mit einer Schließmembran 30 ergeben sich ganz besondere Vorteile. Zum Öffnen ist nur ein geringer Druckanstieg in der ersten Kammer 16 gegenüber der zweiten Kammer 18 und zum Schließen ebenfalls nur ein geringer Überdruck in der zweiten Kammer 18 gegenüber der ersten Kammer 16 erforderlich. In Schließrichtung wirkt zusätzlich die Rückstellkraft der Schließmembran 30, so daß keine Rückstellfeder erforderlich ist. Durch die Anordnung des die Durchlaßöffnung 32 umgebenden Dichtwulstes 34 ergibt sich eine relativ kleine Dichtfläche, wodurch eine hohe spezifische Dichtkraft bereits bei einem geringen Druckgefälle zwischen der zweiten Kammer 18 und der ersten Kammer 16 erzielt wird. Trotz dieser hohen Dichtkraft läßt sich die Schließmembran 30 ebenfalls bei einem geringen Druckgefälle zwischen der ersten Kammer 16 und der zweiten Kammer 18 leicht öffnen. Ferner unterliegt die Schließmembran 30 bei ihrer Betätigung praktisch keiner Reibung.

Durch den Abschluß der beiden Kammern 16 und 18 durch die Steuermembran 22 einerseits und die Betätigungsmembran 38 andererseits ist kein Verlust des flüssigen Steuermediums möglich, wie beispielsweise bei in Zylinderbohrungen geführten Kolben auftreten kann. Durch die Elastizität der Membranen 22, 30, 38 ist es auch nicht erforderlich, eine Ausgleichskammer für das Steuermedium vorzusehen.

Entgegen der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung ist es auch möglich, die Steuermembran 22 selbst als Taster auszubilden. In einem solchen Fall könnte der Deckel 10 durch einen Klemmring zur Befestigung der Steuermembran ersetzt werden. Die Steuermembran 22 könnte dann beispielsweise halbkugelförmig aus einem solchen Klemmring herausragen.

Alternativ wäre es auch möglich, die Steuermembran 22 überhaupt wegzulassen und die erste Kammer 16 über die Schlauchleitung 26 durchgehend mit dem Taster 28 zu verbinden. In einem solchen Fall würde das Steuermedium auch die Schlauchleitung 26 und den Taster 28 füllen. Die das System abschließende Membran wäre in einem solchen Fall im Taster 28 angeordnet.

Claims (3)

1. Durch einen Druckimpuls betätigbare, verzögert rück­ stellende Steuervorrichtung für ein Schaltorgan, insbe­ sondere für ein Ventil, mit zwei mit einem fließfähigen Steuermedium gefüllten Kammern, die durch ein in Rich­ tung der zweiten Kammer öffnendes Schließteil eines Rück­ schlagventils und eine ständig offene Drosselöffnung mit­ einander verbunden sind, wobei die erste Kammer zur Auf­ nahme des Druckimpulses eingerichtet ist, während die zweite Kammer durch eine mit einem Betätigungsglied für das Schaltorgan verbundene, gegen die Wirkung einer Rückstellfeder verschiebbaren Abschlußwand abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließteil eine umfangsseitig eingespannte, in ihrem Zentrum eine Durch­ laßöffnung (32) aufweisende Schließmembran (30) ist, die in geschlossener Stellung gegen eine die erste Kammer (16) von der zweiten Kammer (18) trennende und mindestens eine zur erstgenannten Durchlaßöffnung (32) radial versetzt ange­ ordnete weitere Durchlaßöffnung (36) aufweisende Trenn­ wand (20) dichtet.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schließmembran (30) die Trennwand (20) großflächig überspannt und einen die erstgenannte Durch­ laßöffnung (32) umgebenden Dichtwulst (34) mit kreis­ förmiger Dichtlinie aufweist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die als Zeitelement zur Beeinflussung der Rück­ stellzeit dienende Drosselöffnung (50) ein verstell­ bares und auswechselbares Drosselelement (52) aufweist.