DE3448371C2 - Flüssigkeitsstandsteuerventil für die Steuerung des Flüssigkeitsstandes in einem Flüssigkeitsbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitsstandsteuerventil, nachstehend kurz "Füllventil" genannt, für die Steuerung des Flüssigkeitsstandes in einem Flüssigkeitsbehälter, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Füllventile haben die Aufgabe, einen vorbestimmten Flüssigkeits­ stand in einem Behälter oder einem Reservoir aufrechtzuerhalten und werden in Toilettenbehältern und anderen Behältern weithin verwendet. Ein typisches Füllventil schließt ein einen zur Ver­ bindung mit einer Druckflüssigkeitszufuhr vorgesehenen Einlaß, einen mit dem Behälter in Verbindung stehenden Auslaß, ein Ventil für die Steuerung der Strömung in den Behälter, eine Vorrichtung zur Erfassung des Flüssigkeitsstandes im Behälter und Elemente für die Öffnung des Ventils, wenn der erfaßte Flüssigkeitsstand unterhalb dem vorbestimmten Stand liegt. In der Vergangenheit sind viele Ventile von der Kugelhahnbauart gewesen, bei welcher das Ventil durch einen Schwimmer gesteuert wird.

Es sind Füllventile bekannt (US 38 95 645 und 41 80 096), die gegenüber Kugelhähnen Vorteile bieten, einschließlich Kompaktheit und geringen Kosten. Diese bekannten Füllventile verwenden ein sehr zuverlässiges und wirksames Ventilsystem, welches ein Haupt­ ventil und ein Pilotventil einschließt, gesteuert durch eine Mem­ brane, die zur Erfassung des Wasserstandes im Tank dient. Diese Füllventile sind aber vollständig untergetaucht und verwenden auf Flüssigkeitsdruck ansprechende Membranen zur Erfassung des Flüs­ sigkeitsstandes. Die in den angegebenen Patenten beschriebenen Vorrichtungen sind in der Erreichung der beabsichtigten Zwecke erfolgreich gewesen, jedoch ist es in einigen Fällen wünschens­ wert, daß das Füllventil nicht vollständig untergetaucht ist.

Bei einem bekannten Ventil (EP 0 010 310 B1) der eingangs angege­ benen Gattung wird zwar der Einbau eines Rückschlagventils vorge­ schlagen, dieses soll jedoch im Saugrohr des Membransteuerungssy­ stems vorgesehen sein. Mit diesem zur Membrankammer hin schlie­ ßenden Rückschlagventil soll die Aufrechterhaltung eines Unter­ drucks in der Membrankammer erreicht werden, wenn der Flüssig­ keitsspiegel unter die Öffnung des Saugrohrs absinkt. Damit ist das erwähnte Rückschlagventil Teil des Membransteuersystems, das bei diesem bekannten Ventil mit durch Strahlpumpenwirkung erzeug­ tem Unterdruck arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der ein­ gangs angegebenen Gattung ein nicht oder nicht vollständig unter­ getauchtes Füllventil vorzuschlagen, bei dem ein Wasserrückfluß durch das Füllventil verhindert ist, bei dem das Öffnen und das Schließen des Ventils unter Vermeidung eines teilweise offenen Zustandes zwangsläufig in einem stabilen Betrieb mit das Öffnen und Schließen bewirkenden entfernt voneinander liegenden Wasser­ spiegeln erfolgt, welches sicher und einfach in der Verwendung, geräuschlos im Betrieb, einfach und zuverlässig ist.

Die gestellte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben und nachste­ hend ebenfalls erläutert.

Ein Hauptventil in der Ventilkopfanordnung öffnet und schließt die Verbindung zwischen den Einlaß- und Auslaß­ rohren, gesteuert durch eine Membrane, die eine Entlüf­ tungskammer und eine Steuerkammer trennt. Eine Rückschlag­ ventilkammer ist in einem Auslaßströmungsweg vorgesehen, der sich von dem Hauptventil bis zum Behälterinneren er­ streckt. Eingeschlossen in die Rückschlagventilkammer sind erste mit dem Hauptventil in Verbindung stehende Öffnungs­ mittel, zweite mit der Entlüftungskammer in Verbindung stehende Öffnungsmittel und dritte stromabwärts entlang dem Auslaßströmungsweg verbundene Öffnungsmittel. Ein Rück­ schlagventil in der Form eines einfachen, dichtringähnli­ chen, elastomeren Gliedes überlagert die ersten Öffnungs­ mittel, wenn das Hauptventil geschlossen ist, und die zwei­ ten Öffnungsmittel, wenn das Hauptventil offen ist.

Ein mit der Steuerkammer in Verbindung stehendes Standrohr erstreckt sich abwärts in den Behälter und sorgt für die Beaufschlagung der Membrane mit Druck nach Maßgabe des an­ steigenden Flüssigkeitsspiegels. Die Membrane ist nicht­ horizontal angeordnet, und wenn das Hauptventil offen ist, ist die Entlüftungskammer teilweise mit Flüssigkeit gefüllt, um die Membrane hydraulisch mit dem Ergebnis zu belasten, daß der für die Schließung des Hauptventils erforderliche Flüssigkeitsstand erhöht wird. Die Entlüftungskammer wird entleert, wenn das Hauptventil geschlossen ist, so daß sich ein niedrigerer Flüssigkeitsstand bei der Wiederöffnung des Hauptventils ergibt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen illustrierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher beschrie­ ben. Darin zeigt

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Sei­ tenansicht eines Füllventils,

Fig. 2 eine andere Seitenansicht des Füll­ ventils in einer Blickrichtung ent­ sprechend der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht in einem ver­ größerten Maßstab entlang der Linie 3-3 der Fig. 2, welche Teile der Höheneinstellanordnung des Füllventils zeigt,

Fig. 4 eine Schnittansicht der Kopfan­ ordnung und eines Teils der Höhen­ einstellanordnung des Füllventils entlang der Linie 4-4 der Fig. 2,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 der Fig. 4,

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 der Fig. 4,

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 der Fig. 4,

Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 der Fig. 4,

Fig. 10 eine abgebrochene Schnittansicht entlang der Linie 10-10 der Fig. 5,

Fig. 11 eine perspektivische teilweise in Schnittdarstellung ausgeführte Explosionsansicht des Diffusors, des Hauptventilgliedes und der Kappe vor dem Zusammenbau,

Fig. 12 eine perspektivische teilweise in Schnittdarstellung ausgeführte Ex­ plosionsansicht des Gehäuses, des Diffusors, der Dichtung, des Rück­ schlagventilgliedes und der Kappe vor dem Zusammenbau und

Fig. 13 eine perspektivische teilweise in Schnittdarstellung ausgeführte Ex­ plosionsansicht des Gehäuses des Füllventils mit anderen damit ver­ bundenen Teilen, der Membrananord­ nung und der Abdeckung vor dem Zu­ sammenbau.

Das in den Zeichnungen dargestellte Füll­ ventil ist insgesamt durch die Bezugszahl 20 bezeichnet. Das Füllventil 20 ist an einer Wand 22 eines Behälters, beispielsweise eines Toilettenwasserbehälters, befestigt und dient zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Behälters bei einer vorgewählten Höhe. Ob­ wohl das Füllventil 20 wie dargestellt zur Befestigung in einer Öffnung 24 in der Bodenwand 22 des Behälters vorge­ sehen ist, ist die Erfindung auch auf Behälter anwendbar, bei welchen andere Einlaßanordnungen vorgesehen sind, bei­ spielsweise ein Seitenwandeinlaß.

Das Füllventil 20 besitzt eine allgemein mit der Bezugszahl 26 bezeichnete Höheneinstellanordnung (Fig. 1 bis 4), durch welche eine allgemein mit der Bezugszahl 28 bezeichnete Ventilkopfanordnung höher oder niedriger zwecks Anpassung an unterschiedliche Behälterhöhen einstellbar ist. Die Ventilkopfanordnung besitzt eine allgemein mit der Bezugs­ zahl 30 (Fig. 4) bezeichnete Haupt- oder Steuerventilan­ ordnung, gesteuert durch ein wasserspiegelabhängiges all­ gemein mit der Bezugszahl 32 (Fig. 4) bezeichnetes Druck­ erfassungssystem für die Zuführung von Wasser zu dem Be­ hälter, wenn der Wasserspiegel unterhalb eines gewählten Pegels absinkt. Eine allgemein mit der Bezugszahl 34 (Fig. 4) bezeichnete Rückschlagventilanordnung verhindert Rückfluß durch das Füllventil 20, sieht ein atmosphäri­ sches Rückschlagventil vor und trägt, wie nachfolgend be­ schrieben ist, zu einer zwangsläufigen Auf-und-zu-Betriebs­ weise des Füllventils 20 bei.

Die Hauptteile des Füllventils 20 sind vorzugsweise aus Kunststoffmaterial geformt und sind einfach zusammenbaubar ohne getrennte Befestigungsmittel od. dgl. zur Bildung der verschiedenen Betriebsabschnitte der Kopfanordnung 28. Diese Hauptbestandteile umfassen ein einstellbar an einem Höheneinsteller 200 angebrachtes Gehäuse 100, eine Abdec­ kung 300, eine Kappe 400 und einen Diffusor 500, zusammen­ gebaut mit dem oberen Teil des Gehäuses 100 zur Bildung der Ventilkopfanordnung 28. Zur Erleichterung der Zuord­ nung der beigefügten Zeichnungen zu dieser Beschreibung sind die Elemente der Ventilbestandteile 100, 200, 300, 400 und 500 durch dreistellige Bezugszahlen, beginnend mit derselben Ziffer 1, 2, 3, 4 oder 5 bezeichnet.

Der Höheneinsteller 200 (Fig. 1 bis 4) besitzt einen Schaft­ teil 202, der sich durch die Öffnung 24 in der Behälter­ wand hindurcherstreckt. Der Schaft ist mit Gewinde versehen, um eine Befestigungsmutter 35 für die Halterung des Höhen­ einstellers 200 und eine Überwurfmutter 36 aufzunehmen, welche mit einer Druckscheibe 37 und einer Dichtung 38 zur Verbindung des Schaftteils 202 mit einem Zuleitungsrohr 39 für Wasserzufuhr oder anderer unter Druck befindlicher Flüssigkeit zu dem Füllventil 20 zusammenwirkt. Ein Dicht­ ring 40, der durch einen Fußflansch 204 des Höheneinstel­ lers 200 zusammengedrückt wird, dichtet die Öffnung 24 in der Behälterwand 22 ab.

Innerhalb des Behälters umfaßt der Höheneinsteller 200 einen im allgemeinen ringförmigen zylindrischen Einlaß­ teil 206 und einen Auslaßteil 208, die sich parallel zu­ einander erstrecken. Der Einlaßteil steht mit dem Zulei­ tungsrohr 39 über das Schaftteil 202 in Verbindung, und der Auslaßteil 208 steht mit dem Inneren des Behälters über eine Auslaßöffnung 210 in Verbindung, die sich in der Nähe des Fußflansches 204 im untersten Bereich des Auslaß­ teils 208 befindet.

Einlaßteil 206 und Auslaßteil 208 sind langgestreckte rohr­ förmige Gebilde, die sich parallel zueinander in Aufwärts­ richtung von der Behälterwand erstrecken. Sie sind am Bo­ den durch einen Steg 212 und oben durch einen oberen Flansch 214 miteinander verbunden. Der obere Flansch 214 geht in eine im wesentlichen U-förmige Wand 216 über, wel­ che eine im wesentlichen rechteckige Öffnung oder ein Fenster 218 am oberen Ende des Auslaßteils 208 begrenzt. Die Öffnung 218 ist von beiden Seiten des Höheneinstellers 200 zugänglich und ist auch zum oberen Bereich des Einlaß­ teils 206 geöffnet (Fig. 1 und 4).

Das Gehäuse 100 besitzt ein oberes Kopfteil 102, welches von nach oben geöffneter Becherform ist (Fig. 12). Vom Kopfteil 102 nach unten gerichtet sind ein Einlaßrohr 104 und ein Auslaßrohr 106, welche zusammen mit dem Höhenein­ steller 200 die Höheneinstellanordnung 26 bilden. Die Rohre 104 und 106 erstrecken sich parallel zueinander und sind gegeneinander und zum Kopfteil 102 durch eine Anzahl von Stegen 108 ausgesteift. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Einlaß- und Auslaßrohre 104 und 106 für eine vertikale Lage vorgesehen, und das Kopfteil 102 ist in einem Winkel von 45° geneigt. Die nichthorizontale Orien­ tierung der Ventilkopfanordnung 28 und des Kopfteils 102 versieht eine wichtige Funktion beim Betrieb des Füll­ ventils 20, wie weiter unten im einzelnen beschrieben ist.

Die Einlaß- und Auslaßrohre 104 und 106 sind innerhalb der Einlaß- und Auslaßteile 206 und 208 des Höheneinstellers teleskopartig verschiebbar. Ein O-Ring 41 dichtet das Äußere des Einlaßrohres 104 gegenüber dem Inneren des Ein­ laßteils 206 ab. Ein Sieb 42 und ein Durchflußbegrenzer 43 sind an dem Ende des Einlaßrohres 104 befestigt. Wenn die Hauptventilanordnung 30 des Füllventils 20 offen ist, fließt Flüssigkeit aus dem Zuleitungsrohr 39 in das Einlaß­ teil 206 und dann in das Einlaßrohr 104 in Richtung zur Ventilkopfanordnung 28. Von der Kopfanordnung 28 fließt die Flüssigkeit durch das Auslaßrohr 106 in das Auslaßteil 208 und in den Behälter durch die Auslaßöffnung 210.

Das Füllventil 20 kann in Behältern verschiedener Höhe an­ gebracht werden, wobei die Höhe des Füllventils leicht einstellbar ist. Die Höheneinstell­ anordnung 26 umfaßt nicht nur den Höheneinsteller 200 und Teile des Gehäuses 100, sondern auch eine Einstellmutter 44, die innerhalb der Öffnung 218 des Höheneinstellers 200 angeordnet ist. Sowohl das Einlaßrohr 104 als auch das Aus­ laßrohr 106 besitzen Gewindeelemente in der Form von Zäh­ nen 110, die sich über eine erhebliche Strecke entlang ihrer Länge erstrecken. Die Zähne 110 bilden Zahnstangenelemente, die im Gewindeeingriff mit einem Außengewinde 44A und einem Innengewinde 44B der Einstellmutter 44 stehen. Die Gewinde 44A und 44B umfassen jeweils geringfügig weniger als eine vollständige Windung.

Das Gehäuse 100 ist in den Fig. 1, 2 und 4 im wesentlichen bezüglich des Höheneinstellers 200 in seiner untersten Lage dargestellt. Um die Höhe des Füllventils 20 einzustellen, wird die Einstellmutter 44 an den offenen Seiten der Öffnung 218 gefaßt und gedreht. Der Eingriff der Gewinde 44A und 44B mit den Zähnen 110 bewirkt ein Anheben oder Absen­ ken des Gehäuses 100 mit Bezug auf den Höheneinsteller 200 auf die gewünschte Höhe. Wegen des mechanischen Vorteils der Gewinde und Zähne und wegen der durch den O-Ring 41 vorgesehenen Reibung verbleibt das Gehäuse 100 in jeder Lage, in welche es eingestellt ist.

Die Höhe des Gehäuses 100 kann, während das Füllventil 20 dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist, eingestellt werden. Falls das Gehäuse 100 in eine extreme obere Lage angehoben ist, bewegt sich der O-Ring 41 hinter eine Druckentlastungs­ öffnung 213, und zuströmende Flüssigkeit wird direkt zum Inneren des Behälters geleitet. Dadurch wird verhindert, daß der Zulaufdruck das Gehäuse 100 gewaltsam von dem Hö­ heneinsteller 200 abwirft, wenn das Gehäuse 100 zu weit angehoben ist.

Die Einstellung der Relativlagen von Gehäuse 100 und Höhen­ einsteller 200 variiert die Gesamthöhe des Füllventils 20 und bestimmt die Höhenlage der Ventilkopfanordnung 28 ober­ halb der Behälterwand 22. Der durch das Füllventil 20 auf­ rechterhaltene Wasserspiegel innerhalb des Behälters wird durch die Stellung der Ventilkopfanordnung 28 bestimmt, so daß die Höheneinstellung der Ventilkopfanordnung 28 auch den Wasserspiegel einstellt.

Zusätzlich zu dem Kopfteil 102 des Gehäuses 100 besitzt die Ventilkopfanordnung 28 des Füllventils 20 die Abdec­ kung 300, die Kappe 400 und den Diffusor 500. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist bei zusammengebautem Füll­ ventil 20 der Diffusor 500 festgelegt innerhalb des becher­ förmigen Kopfteils 102 des Gehäuses 100 durch die Kappe 400. Die Hauptventilanordnung 30 und die Rückschlagventilanord­ nung 34 sind unterhalb der Kappe 400 und oberhalb des Diffusors 500 angeordnet. Die Abdeckung 300 ist über dem offenen Ende des Kopfteils 102 angebracht und wirkt mit dem Kopfteil 102 und der Kappe 400 zusammen zur Bildung eines Membranhohlraums 52 des Druckerfassungssystems 32.

Der Diffusor 500 ist in das Kopfteil 102 eingelegt und sieht einen Strömungsweg der Flüssigkeit von der Haupt­ ventilanordnung 30 zu der Rückschlagventilanordnung 34 vor. Eine ringförmige Oberwand 502 bildet den Boden einer Rückschlagventilkammer 45. Ein mittleres nabenähnliches Element 504 erstreckt sich oberhalb der Oberwand 502 und bildet den äußersten Umfangsteil einer Ventilfläche 46 der Hauptventilanordnung 30. Das Gehäuse 100 besitzt einen ringförmigen Ventilsitz 114 in dem Kopfteil 102, gebildet durch das nach oben gerichtete Ende des Einlaßrohrs 104. Der Sitz 114 ist von einer Mehrzahl von radial auswärts­ gerichteten Wänden 116 umgeben, welche zwischen sich eine Anzahl von Hauptventilöffnungen 47 bilden. Der Sitz 114 und die Wände 116 finden Aufnahme innerhalb der mittleren Nabe 504 des Diffusors 500, und die Öffnungen 47 sind in der Ventilfläche 46 angeordnet und besitzen in radialer Auswärtsrichtung zunehmende Weiten.

Von der Hauptventilanordnung 30 durch die Hauptventil­ öffnungen 47 fließende Flüssigkeit erreicht eine radiale Innenzone 506 des Diffusors 500, die unterhalb der Ober­ wand 502 (Fig. 4 und 9) angeordnet ist. Der Diffusor be­ sitzt einen durchgehenden Außenrand oder -wand 508, und die ringförmige Zone zwischen der Innenzone 506 und der Außen­ wand 508 ist etwa durch vier unterschiedliche Wandelemente 510, 512, 514 und 516 in Quadranten aufgeteilt. Wie im einzelnen hervorgeht, nimmt das Wandelement 510 eine Aus­ laßöffnung 48 von der Rückschlagventilanordnung 34 auf. Die Wandelemente 512 bilden ein Paar von Diffusorausfluß­ öffnungen. Das Wandelement 514 ist eine Trennwand zwischen zwei Quadranten des Diffusorströmungsweges.

Zur Aufzehrung der Fließgeschwindigkeit und zur Verringe­ rung des Flüssigkeitsdrucks in dem Füllventil 20 besitzt der Diffusor eine Mehrzahl von Prallwänden 516 in jedem der vier Strömungswegquadranten. Die Prallwände 516 sind alternierend in entgegengesetzten Richtungen versetzt, um Strömungswegabschnitte zu bilden, welche zahlreiche im wesentlichen rechtwinklige Umbiegungen haben, von denen jede zu einem Energieverlust in der fließenden Flüssig­ keit führt. Der Effekt der wiederholten rechtwinkligen Umbiegungen besteht darin, die Fließgeschwindigkeit durch das Füllventil 20 auf einen gewünschten Wert zu regulieren, während der Einlaßdruck abgebaut wird. Andere abrupte Rich­ tungsänderungen der durch das Füllventil 20 fließenden Flüssigkeit, z. B. an der Ventilfläche 46, den Diffusor­ auslaßöffnungen 512 und der Auslaßöffnung 48 haben einen ähnlichen Effekt. Der Durchflußbegrenzer 43 ist vorgesehen, um zur Regulierung der Gesamtströmungscharakteristika des Füllventils 20 beizutragen.

Um den Diffusor 500 zu positionieren und zu halten, be­ sitzt das Kopfteil 102 des Gehäuses 100 eine Bodenwand 118, welche eine aufwärtsgerichtete Reihe von Ausnehmungen 120 (Fig. 4, 7, 8, 10 und 12) aufweist. Wenn der Diffusor 500 in das Gehäuse 100 eingesetzt ist, greifen die Außenwand 508, die Wandelemente 510, 512 und 514 sowie die Prall­ wände 516 in Bodenausnehmungen 120 ein, so daß die Teile des Diffusors gut gehalten sind und so daß Flüssigkeits­ strom nicht unterhalb des Diffusors erfolgen kann. Das Gehäusekopfteil 102 besitzt eine ringförmige Seitenwand 122, die sich aufwärts von der Bodenwand 118 erstreckt, inner­ halb welcher die Diffusoraußenwand 508 dicht und verschieb­ bar Aufnahme findet.

Die Kappe 400 hält den Diffusor 500 in seiner Lage im Ge­ häuse 100 und ist an dem Gehäuse 100 mit einer Bajonett­ verriegelung angebracht. Eine Dichtung 56 ist zwischen dem Gehäuse 100 und der Kappe 400 eingespannt. Die Kappe be­ sitzt eine ringförmige Außenwand 402, von welcher eine An­ zahl von Bajonettvorsprüngen 404 radial vorsteht. Das Ge­ häuse 100 besitzt eine ähnliche Anzahl von Bajonettriegel­ leisten 124. Zur Anbringung der Kappe in dem Gehäuse wird die Kappe in die ringförmige Seitenwand 122 eingesetzt, wobei die Vorsprünge 404 von den Leisten 124 entfernt lie­ gen. Die Kappe wird dann in die in den Zeichnungen (Fig. 6) dargestellte Verriegelungslage gedreht, wobei Nockenflächen an den Vorsprüngen 404 diese Handlung erleichtern und wobei Anschlagflächen an den Vorsprüngen 404 sich gegen die Enden der Leisten 124 in der vollständigen Zusammenbaulage an­ legen.

Wie aus den Fig. 4 und 7 hervorgeht, hält die Kappe 400 den Diffusor 500 fest in seiner Lage im Gehäuse 100. Die ring­ förmige Außenwand 402 besitzt einen mit einer ringförmigen vorstehenden Wand 518 des Diffusors (s. auch Fig. 12) ein­ greifenden Bereich. Zusätzlich besitzt die Kappe 400 ein mittleres nabenähnliches Teil 406, welches mit dem Außen­ umfang der mittleren Nabe 504 des Diffusors 500 eingreift.

Die Unterseite der Kappe 400 wirkt mit dem Diffusor 500 zur Begrenzung der Rückschlagventilkammer 45 zusammen. Weiter­ hin bildet die mittlere Nabe 406 der Kappe eine Kammer 49 oberhalb der Ventilfläche 46 für die Hauptventilanordnung 30. Wenn die Kappe 400 und der Diffusor 500 mit dem Ge­ häuse 100 zusammengefügt werden, wird ein Rückschlagventil­ glied 50 in der Rückschlagventilkammer 45 eingeschlossen, und ein Hauptventilglied 51 ist in der Hauptventilkammer 49 eingeschlossen.

Das Rückschlagventilglied 50 ist vorzugsweise ein einfacher dichtringähnlicher Körper aus Gummi oder einem anderen ela­ stomeren Material, der frei und lose innerhalb der Rück­ schlagventilkammer 45 eingeschlossen ist. Das Rückschlag­ ventilglied 50 wirkt mit den Diffusorauslaßöffnungen 512 zusammen, um einen möglichen Rückfluß durch das Füllventil 20 zu verhindern, und wirkt auch mit einer ringförmigen Reihe von Entlüftungsöffnungen 408 in der Kappe 400 zusam­ men, um die Rückschlagventilkammer 45 zur Atmosphäre zu entlüften, wenn das Füllventil 20 geschlossen ist.

Das Hauptventilglied 51 ist an seinem Umfang fest einge­ spannt zwischen den Nabenteilen 406 und 504 der Kappe 400 und des Diffusors 500. Der mittlere Bereich des Hauptven­ tilgliedes 51 besitzt eine Öffnung, die gleitend bewegbar an einem sich abwärts von dem Kappennabenteil 406 erstrec­ kenden Vorsprung 410 ist. Der Vorsprung 410 besitzt Nuten 412 (Fig. 11), welche einen beschränkten Strömungsweg von dem Einlaßrohr 104 zur Hauptventilkammer 49 vorsehen.

Auch die Abdeckung 300 ist an dem Gehäusekopfteil 102 durch eine Bajonettriegelanordnung angebracht. Die Abdec­ kung besitzt eine Deckelwand 302 mit einer nach unten an­ schließenden Randwand 304, welche die ringförmige Seiten­ wand 122 des Gehäuses 100 umgibt. Die Bajonettriegelvor­ sprünge 126 erstrecken sich von der Seitenwand 122 des Ge­ häuses 100 radial auswärts und greifen mit Bajonettriegel­ leisten 306 ein, die sich von der Randwand 304 der Abdec­ kung radial einwärts erstrecken. Zur Anbringung der Abdec­ kung am Gehäuse 100 wird die Abdeckung auf das Gehäusekopf­ teil 102 aufgesetzt, wobei die Vorsprünge 126 von den Lei­ sten 306 entfernt liegen. Die Abdeckung wird zur Herbei­ führung der Bajonettverriegelung gedreht. Nockenflächen an den Bajonettriegelvorsprüngen 126 tragen zur Verriege­ lung bei, und Anschlagflächen definieren die vollständige Zusammenbaulage.

Das Druckerfassungssystem 32 besitzt einen oberhalb der Kappe 400 und innerhalb der Abdeckung 300 gebildeten Mem­ branhohlraum 52. Dieser Hohlraum ist unterteilt in eine untere Entlüftungskammer 52A und eine obere Steuerkammer 52B durch eine Membrane 53, die zwischen der Abdeckung 300 und dem Gehäuse 100 gehalten ist. Die Membrane 53 besitzt einen gebördelten Außenumfang, der dicht zwischen der Abdeckung und dem Gehäuse eingespannt ist. Die Membrane 53 ist aus einem geeigneten flexiblen und elastischen Material wie Gummi hergestellt, und eine Versteifungsscheibe 54 ist mit der Membrane 53 zusammengefügt, beispielsweise durch Füllen einer Reihe von kleinen Löchern in der Scheibe 54 mit dem Material der Membrane 53, wie das gezeigt ist (Fig. 4 und 13).

Ein Vorsprung 308 erstreckt sich abwärts von einer Deckel­ wand 302 und begrenzt die Aufwärtsbewegung der Membrane 53, um unerwünschte Dehnung der Membrane zu verhindern. Einem Pilotventilteil 53A der Membrane ist ein Pilotventilsitz 414 der Kappe 400 zugeordnet, der sich von der Entlüftungs­ kammer 52A zu der Hauptventilkammer 49 über einen kleinen Durchgang erstreckt, welcher durch den mittleren Nabenteil 406 der Kappe 400 hindurchgeführt ist.

Die untere Entlüftungskammer 52A des Membranhohlraums 52 ist frei zum Inneren des Behälters oberhalb des Wasser­ spiegels durch Entlüftungsöffnungen 128 entlüftet, die in der ringförmigen Seitenwand 122 des Gehäuses 100 angebracht sind. Abstand zwischen der Randwand 304 der Abdeckung und der Seitenwand 122 des Gehäuses stellt eine uneingeschränk­ te Belüftung der Kammer 52A sicher.

Die obere Steuerkammer 52B des Membranhohlraums 52 steht über einen Durchgang 310 mit dem Inneren eines sich abwärts erstreckenden Standrohrteils 312 der Abdeckung 300 in Ver­ bindung. Wenn der Flüssigkeitsspiegel über das untere Ende 314 des Standrohres ansteigt, erfährt innerhalb der Steuer­ kammer 52B eingeschlossene Luft eine Druckerhöhung und übt eine Kraft auf die Membrane 53 in Richtung einer Schließung des Pilotventilteils 53A gegen den Pilotventilsitz 414 aus.

Nunmehr wird die Wirkungsweise des Füllventils 20 beschrie­ ben. Das Füllventil ist in einem Flüssigkeit enthaltenden Behälter angebracht, wobei das Zuleitungsrohr 39 mit einer Druckflüssigkeitsquelle verbunden ist. Die Höhenlage der Kopfanordnung 28 ist wie vorstehend beschrieben durch Be­ tätigung der Einstellmutter 44 eingestellt, um den im Be­ hälter aufrechtzuerhaltenden Flüssigkeitsspiegel anzupassen und auszuwählen. Das Innere des Einlaßrohres 104 unterhalb des Hauptventilgliedes 51 wird ständig und direkt mit Druckflüssigkeit beaufschlagt. Das Füllventil 20 besorgt die Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Wasserspiegels und die Wiederbefüllung des Behälters, wenn der Wasser­ spiegel abfällt.

Wenn sich der Wasserspiegel innerhalb des Behälters an dem vorbestimmten Pegel befindet, ist das Hauptventilglied 51 gegen den Hauptventilsitz 114 geschlossen, und Flüssigkeit wird daran gehindert, durch die Hauptventilöffnungen 47 zu fließen. Eine beschränkte Verbindung entlang der Nuten 412 im Vorsprung 410 setzt die Hauptventilkammer 49 unter Druck, weil eingeschlossene und unter Druck gesetzte Luft innerhalb der Steuerkammer 52B die Membrane 53 zur Schlie­ ßung des Pilotventilsitzes 414 betätigt. Das Hauptventil­ glied 51 ist zwangsläufig geschlossen, weil die unter Druck gesetzte obere Zone innerhalb der Hauptventilkammer 49 grö­ ßer ist als die unter Druck gesetzte untere Zone, die um­ schlossen wird durch den Hauptventilsitz 114.

Wenn der Wasserspiegel innerhalb des Behälters ausreichend abfällt, fällt der Druck innerhalb der Steuerkammer 52B, und das Pilotventilteil 53A der Membrane 53 bewegt sich von dem Pilotventilsitz 414 weg. Dieses verringert den Druck oberhalb des Hauptventilgliedes 51 in der Hauptventilkam­ mer 49, und das Hauptventilglied 51 öffnet sich mit einem radialen Ablösen oder Abrollen vom Ventilsitz 114 und der Ventilfläche 46. Im Ergebnis fließt Flüssigkeit vom Einlaß­ rohr 104 durch die Ventilöffnungen 47 zu der mittleren In­ nenzone 506 des Diffusors.

Innerhalb des Diffusors fließt Flüssigkeit durch die vier Quadranten des Diffusorströmungsweges zwischen den Prall­ wänden 516. Den Außenumfang des Diffusors 500 erreichende Flüssigkeit vermischt sich an den beiden Diffusorauslaß­ öffnungen 512, von wo aus sie aufwärts in die Rückschlag­ ventilkammer 45 des Rückschlagventilgliedes 50 fließt. Nor­ malerweise liegt das Ventilglied 50 lose etwa in der in Fig. 4 gezeigten Lage in der Kammer, so daß der Strömungs­ weg durch die Kopfanordnung 28 zwischen dem Einlaßrohr 104 und dem Auslaßrohr 106 zur Atmosphäre in der Rückschlag­ ventilkammer 45 entlüftet ist durch die Entlüftungsöffnun­ gen 408 und die Gehäuseentlüftungsöffnungen 128. Wenn Flüssigkeit durch das Füllventil 20 strömt, treibt die Kraft der aus den Diffusorauslaßöffnungen 512 austretenden Flüssigkeit das Rückschlagventilglied 50 aufwärts gegen die Kappenentlüftungsöffnungen 408, wodurch eine unbeschränkte Strömung durch die Rückschlagventilkammer 45 gestattet wird. Diese Strömung erreicht das Auslaßrohr 106 durch die Rück­ schlagventilauslaßöffnung 48. Die Öffnung 48 ist durch das oberste Ende des Auslaßrohres 106 gebildet, und dieses Ende umfaßt ein geringfügig in die Rückschlagventilkammer vor­ springendes Teil, um das Rückschlagventilglied 50 teilweise geringfügig oberhalb der Oberwand 502 des Diffusors 500 zu halten.

Die die Rückschlagventilkammer 45 durch die Öffnung 48 ver­ lassende Strömung erreicht die Füllventilauslaßöffnung 210 über das Auslaßrohr 106 und das Auslaßteil 208 des Höhen­ einstellers 200. Ein Teil dieser Strömung wird durch einen Nachfülldurchgang 130 (Fig. 8), der sich von dem Auslaß­ rohr 106 ausgehend erstreckt, abgeleitet. Wenn das Füll­ ventil 20 bei einem Toilettenwasserbehälter verwendet ist, steht der Nachfülldurchgang 130 über ein Nachfüllrohr 55 mit dem Toilettenbehälterüberflußrohr in Verbindung für die Wiederfüllung des Toilettenbeckens und des Syphons nach jedem Abspülvorgang.

In Übereinstimmung mit einem wichtigen Merkmal der vorlie­ genden Erfindung sind die Öffnungs- und Schließvorgänge des Füllventils 20 gegeneinander versetzt relativ zum Flüssig­ keitsspiegel im Behälter. Hierdurch wird ein Verklinkungs- oder Arretierungsbetrieb vorgesehen, welcher unstabile Öffnungs- und Schließvorgänge des Ventils verhindert. Diese Versetzung im Betrieb wird auf eine sehr zuverlässige, einfache und automatische Weise durch hydraulische Bela­ stung der Membrane 53 herbeigeführt, wenn die Hauptventil­ anordnung 30 zur Wiederbefüllung des Behälters offen ist.

Wenn im Behälterfüllbetrieb Flüssigkeit durch das Füll­ ventil 20 fließt, wird ein Teil des Stromes zu der unteren Entlüftungskammer 52A des Membranhohlraums 52 abgeleitet. Ein Anteil dieser abgeleiteten Flüssigkeit fließt durch die Nuten 412 im Kappenvorsprung 410 und durch den Pilot­ ventilsitz 414 in die Kammer 52A. Um einen anderen Anteil der abgeleiteten Strömung zuzulassen, besitzt die Kappe 400 sich abwärts erstreckende Vorsprünge 416 in der Nähe der Entlüftungsöffnungen 408 (Fig. 4 und 11). Die Vorsprünge 416 verhindern, daß das Rückschlagventilglied 50 vollstän­ dig die Entlüftungsöffnungen 408 schließt, so daß ein Teil der durch die Rückschlagventilkammer 45 fließenden Flüssig­ keit hinter das Rückschlagventilglied 50 und in die Membran­ entlüftungskammer 52A fließt. Da das Ventilglied 50 aus einem flexiblen Material hergestellt ist, wird dieser Strö­ mungsanteil automatisch kompensiert und neigt dazu, konstant zu bleiben trotz vorhandener Schwankungen im Flüssigkeits­ einströmungsdruck. Mit zunehmendem Druck wird das Ventil­ glied 50 fester über die Entlüftungsöffnungen 408 gedrückt. Ist umgekehrt der Druck gering, vermindert das Ventilglied 50 automatisch die Einschränkung der Strömung durch die Öffnungen 408.

Die Membrane 53 ist nicht horizontal angeordnet, und der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Kammer 52A während der Wiederfüllung des Behälters wird gesteuert, um einen vor­ bestimmten Flüssigkeitsdruck gegen die Unterseite der Mem­ brane vorzusehen. Nach dem Wiederfüllen des Behälters wird die Kammer 52A ausreichend von Flüssigkeit entleert, so daß der Flüssigkeitsdruck gegen die Membrane 53 unterbro­ chen wird.

Genauer gesagt, Flüssigkeit fließt von der Kammer 52A in zwei unterschiedlichen Wegen. Wenn die durch die Öffnungen 408 und den Pilotventilsitz 414 strömende Flüssigkeit den Pegel der Entlüftungsöffnungen 128 in der Gehäuseseiten­ wand 122 erreicht, überfließt die Flüssigkeit in verhältnis­ mäßig unbeschränkter Weise aus der Kammer 52A heraus. Dem­ entsprechend begründet die Höhenlage der Gehäuseentlüftungs­ öffnungen 128 einen angenäherten vorbestimmten maximalen Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Kammer 52A.

Aus der Membranentlüftungskammer 52A durch die Öffnungen 128 überfließende Flüssigkeit wird geräuschlos in das Innere des Behälters ohne unerwünschtes Spritzgeräusch zurückge­ führt. Diese Flüssigkeit bewegt sich abwärts zu vorsprin­ genden Rändern 132, die sich radial auswärts von der Sei­ tenwand 122 des Gehäusekopfteils 102 erstrecken. Diese Leisten erreichende Flüssigkeit fließt abwärts entlang der Leisten zwischen der Gehäuseseitenwand 122 und der Abdec­ kungsrandwand 304 zu einer Zone oberhalb des Standrohres 312 (s. Fig. 6). In dieser Zone ist der Rand 132 nicht vor­ handen, und die Flüssigkeit bewegt sich herab zu einer Fläche 316, die teilweise durch das Standrohr 312 und teil­ weise durch eine vorspringende Leiste 318 gebildet ist. Die Fläche 316 führt die überfließende Flüssigkeit gleich­ mäßig zum Einlaßteil 206 des Höheneinstellers 200, an wel­ chem entlang die Flüssigkeit in nichtturbulenter Weise zum Boden des Behälters fließt.

An einem durch Überfluß durch die Entlüftungsöffnungen 128 vorbestimmten Pegel in der Kammer 52A zurückgehaltene Flüssigkeit hält einen vorbestimmten Teil der Bodenfläche der Membrane 53 eingetaucht. Hierdurch wird eine vorbe­ stimmte Kraft gegen die Membran ausgeübt, die dazu ten­ diert, die Membrane von dem Pilotventilsitz 414 wegzuhalten. Bei steigendem Flüssigkeitsstand im Behälter tendiert die innerhalb der Steuerkammer 52B eingeschlossene unter Druck gesetzte Luft dazu, die Membrane gegen den Pilotventilsitz 414 zu bewegen. Der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 52A ver­ hindert die Schließung des Pilotventilsitzes 414, bis die Flüssigkeit einen Pegel erreicht, der bedeutend höher ist als der Pegel, der zum Ventilschluß führen würde, falls in der Kammer 52A keine Flüssigkeit zugegen wäre zur hydrau­ lischen Belastung der Membrane 53.

Wenn der Pilotventilsitz 414 durch das Pilotventilteil 53A der Membrane geschlossen ist, steigt der Druck innerhalb der Hauptventilkammer 49 an und drückt das Hauptventil­ glied 51 fest über den Ventilsitz 114 und gegen die ring­ förmige Reihe von Hauptventilöffnungen 47, wodurch die Strömung durch das Füllventil 20 beendet wird. Nachdem das Ventil geschlossen ist, fließt die Flüssigkeit aus der Entlüftungskammer 52A zur Unterbrechung der hydraulischen Belastung der Membrane 53. Als ein Ergebnis ist der Flüssig­ keitsspiegel, welcher zur Öffnung des Pilotventilsitzes 414 führt, abgesetzt von und ist niedriger als der Flüssigkeits­ spiegel, welcher zum Schließen des Ventils führt.

Um die Kammer 52A nach dem Wiederfüllbetrieb des Füllven­ tils 20 zu entleeren, ist ein beschränkter Strömungsweg aus der Kammer 52A vorgesehen. Flüssigkeit in der Kammer kann in einer beschränkten Weise durch ein Paar von klei­ nen Öffnungen 134 fließen, die in der untersten Zone der Kammer 52A vorgesehen sind (s. Fig. 10 und 13). Zusätz­ liche Flüssigkeit kann durch Zwischenräume fließen, die zwischen den Bajonettvorsprüngen 404 der Kappe 400 und den Bajonettriegelleisten 124 des Gehäuses 100 vorgesehen sind. Als ein Ergebnis des begrenzten Flusses fließt Flüssigkeit innerhalb der Kammer 52A unterhalb der Membrane 53 für eine kurze Zeit nach dem Schließen des Ventils herab. Um effek­ tiv eine hydraulische Belastung der Membrane zu erzielen, sollte der abgeleitete Strom in die Kammer 52A größer sein als der beschränkte Ausfluß aus der Kammer 52A und sollte ausreichend sein, um einen gesteuerten Überfluß durch die Entlüftungsöffnungen 128 hervorzurufen.

Claims (8)

1. Flüssigkeitsstandsteuerventil für die Steuerung des Flüssig­ keitsstandes in einem Flüssigkeitsbehälter, umfassend
ein Einlaßrohr (104),
einen mit dem Einlaßrohr (104) verbundenen Ventilsitz (114),
ein zur Öffnung und Schließung des Ventilsitzes (114) bewegli­ ches Hauptventilglied (51),
Mittel für die Steuerung des Hauptventilglieds (51) nach Maßgabe des Flüssigkeitsstandes im Behälter,
wobei die Steuerungsmittel einen Hohlraum (52) und eine den Hohlraum in eine Entlüftungskammer (52A) und eine Steuerkammer (52B) unterteilende Membrane (53) einschließen, und
einen Auslaßströmungsweg, der sich vom Ventilsitz (114) bis zum Inneren des Behälters erstreckt,
gekennzeichnet durch
eine im Auslaßströmungsweg vorgesehene Rückschlagventilanordnung (34) mit einer Rückschlagventilkammer (45),
mit dem Ventilsitz (114) verbundene erste Öffnungen (512) in der Rückschlagventilkammer (45),
mit der Entlüftungskammer (52A) verbundene zweite Öffnungen (408) in der Rückschlagventilkammer (45),
eine mit dem Auslaßströmungsweg verbundene dritte Öffnung (48) in der Rückschlagventilkammer (45), und
ein Rückschlagventilglied (50) in der Rückschlagventilkammer (45), welches die ersten Öffnungen (512) schließt, wenn das Hauptventilglied (51) in Schließstellung ist, und die zweiten Öffnungen (408) schließt, wenn das Hauptventilglied (51) in Öff­ nungsstellung ist.

2. Flüssigkeitsstandsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rückschlagventilkammer (45) im wesentli­ chen ringförmig mit einer ringförmigen oberen Wand und einer ringförmigen unteren Wand, die einander gegenüberliegen, ausge­ bildet ist, wobei die ersten und zweiten Öffnungen (512, 408) in der oberen bzw. unteren Wand angeordnet sind und wobei das Rück­ schlagventilglied (50) ein elastomerer abdichtungsringähnlicher Körper von im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt um seine Mittelachse ist.

3. Flüssigkeitsstandsteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, ge­ kennzeichnet durch Mittel für die Druckbeaufschlagung der Steu­ erkammer (52B) nach Maßgabe des Flüssigkeitsstandes im Behälter, eine nichthorizontale Membrane (53) und Mittel für teilweises Füllen der Entlüftungskammer (52A) mit Flüssigkeit, wenn das Hauptventilglied (51) in seiner Öffnungsstellung ist.

4. Flüssigkeitsstandsteuerventil nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel für teilweises Füllen Sperrmittel (416) in der Rückschlagventilkammer (45) einschließen, welche das Rückschlagventilglied (50) daran hindern, die zweiten Öff­ nungen (408) vollständig zu verschließen.

5. Flüssigkeitsstandsteuerventil nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel für teilweises Füllen weiterhin er­ ste verhältnismäßig unbeschränkte mit Abstand vom Boden der Ent­ lüftungskammer (52A) angeordnete als Ablaufmittel dienende Ent­ lüftungsöffnungen (128) und zweite beschränkte als Ablaufmittel dienende Öffnungen (134) am Boden der Entlüftungskammer ein­ schließen.

6. Flüssigkeitsstandsteuerventil nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagungsmittel ein sich ab­ wärts von der Steuerkammer (52B) innerhalb des Behälters er­ streckendes Standrohr (312) einschließen.

7. Flüssigkeitsstandsteuerventil nach Anspruch 3, gekennzeich­ net durch Mittel für die Verzögerung der Expansion der Steuer­ kammer (52B) während der Füllung des Behälters.

8. Flüssigkeitsstandsteuerventil nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel für teilweises Füllen einen sich von dem Hauptventilglied (51) zur Entlüftungskammer (52A) er­ streckenden Strömungsweg einschließen, und daß Beschränkungs­ mittel in dem Strömungsweg vorgesehen sind für die Zuführung von Flüssigkeit in die Entlüftungskammer (52A) bei einer Durchfluß­ menge, die größer ist als die Durchflußmenge durch die als be­ schränkter Ablauf dienenden Öffnungen (134).