DE4118213A1 - Spuelvorrichtung fuer toiletten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spülvorrich­ tung für Toiletten mit einem in der zum Toilettenbecken füh­ renden Wasserleitung angeordneten elektromagnetisch betätig­ ten Spülventil.

Spülvorrichtungen für Toiletten sind in heutiger Zeit im allgemeinen entweder sogenannte Druckspülungen oder aber Spülkastenspülungen. Während bei der Druckspülung das Toilet­ tenbecken unmittelbar an die Wasserleitung angeschlossen und kurz vor dem Becken in diese ein Sperrventil eingebaut ist, benutzt man bei Spülkastenspülungen einen Wasserkasten, der in einer gewissen Höhe über dem Becken an oder in der Wand angebracht ist. Bei Druckspülungen ist es wesentlich, daß Zeit und Wasserdruck richtig eingestellt sind, weil bei zu geringer Durchflußmenge keine ausreichende Spülung erreicht wird, zum andern aber eine zu starke Spülwirkung zum Spritzen über das Becken hinaus und sogar zum plötzlichen Schließen des Druckspülers führen kann. Außerdem entstehen bei der Betätigung von Druckspülern oft unangenehme Geräusche, die sich über die Wasserleitung verbreiten und manchmal bis in die Nachbarschaft zu hören sind.

Um die Funktion von Druckspülern beeinflussen zu können, sind diese mit einer Regelung ausgestattet, bei der meist durch eine oberhalb des Wasserzulaufs angeordnete Stellschraube die durchlaufende Wassermenge eingestellt wird. Andere Druckspü­ ler sind mit einer automatischen Einstellung versehen, die im Innern des Spülventils angeordnet ist. Alle Druckspüler sind aber störanfällig und reagieren, wenn sie einmal eingestellt sind, nicht oder zumindest nicht ausreichend auf die häufigen Schwankungen des Drucks im Wasserleitungsnetz, die in unseren Städten oft bis zu 2 atü betragen können. So entstehen oft große Wasserverluste.

Spülkastenspülungen liefern wenn sie betätigt werden zwar jeweils eine vorbestimmte Wassermenge. Sie haben aber einen größeren Raumbedarf, weil ja der Spülkasten untergebracht werden muß. Sie sind dazu ebenfalls recht störanfällig. Häu­ fig muß sogar festgestellt werden, daß noch nach beendetem Spülvorgang Wasser lauft, weil der Schwimmer oder eine Dich­ tung defekt ist. Auch der Einsatz von Spülkastenspülungen führt also nicht zu der heute gebotenen Wasserersparnis.

Es sind daher schon Spüleinrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen ein elektromagnetisch betätigtes und von einer elektronischen Regelheit gesteuertes Ventil benutzt wird, das unabhängig vom jeweiligen Druck im Wasserleitungsnetz eine konstante Wassermenge beim Spülvorgang liefern soll (vgl. EPA 03 90 213). Dies soll dadurch erreicht werden, daß in der Wasserzuleitung zum Toilettenbecken vor dem elektromagnetisch betätigbaren Ventil ein zusätzliches Ventil angeordnet ist, das unabhängig vom Druck in der Zuleitung eine bestimmte, konstante Menge an Spülwasser durchfließen läßt. Derartige Spülvorrichtungen sind aber wegen des zusätzlichen Ventils, das zur Sicherstellung einer gleichbleibenden Durchflußmenge notwendig ist, sehr aufwendig. Sie sind auch gerade wegen dieses zusätzlichen Ventils, das recht kompliziert aufgebaut ist, anfällig für Störungen.

Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Spülein­ richtungen zu vermeiden und eine Spülvorrichtung für Toilet­ tenbecken zu schaffen, die unabhängig vom Druck im Wasser­ leitungsnetz jeweils eine ausreichende, aber nicht zu große und überflüssige Spülwassermenge liefert. Sie soll einfach aufgebaut und leicht zu bedienen sein. Die Erfindung besteht in erster Linie in der Anwendung einer Spülvorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Derartige Spülvorrichtungen haben nicht nur den Vorteil gro­ ßer Einfachheit. Sie können nämlich mit bekannten handelsüb­ lichen Drucksensoren und ebenfalls bekannten und bewährten Magnetventilen ausgestattet sein. Die dazugehörige Auswer­ teelektronik läßt sich als konventionelle Baugruppe oder als SMD-Modul sehr einfach aufbauen und miniaturisiert sogar in einem Chip unterbringen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Erfin­ dungsgegenstandes ist der Drucksensor in das Gehäuse des Magnetventils integriert und bildet mit diesem eine Bauein­ heit. Als Drucksensor kann in einfacher Weise ein handelsüb­ licher Druckmeßwandler Verwendung finden, dessen Meßzelle aus einem Systemchip mit einer dünngeätzten Siliziummembrane, in welcher z. B. durch Ionenimplantation Widerstandsbahnen strukturiert sind und einem ebenfalls aus Silizium herge­ stellten Trägerchip besteht. Dieser Sensor mißt beim Auslösen der Spülung den jeweiligen Druck des Wassers im Leitungsnetz und wandelt ihn in einen elektrischen Meßwert um, der einer Steuereinheit zugeführt wird, die zur Steuerung der Öffnungs­ zeit des elektromagnetisch betätigten Ventils dient.

Die Steuereinheit kann in einfachster Weise aus einem das vom Drucksensor gelieferte Signal verstärkenden Verstärker und einem die Öffnungszeit des elektromagnetisch betätigten Spülventils bestimmenden Zeitglied bestehen, das wiederum über einen Verstärker das Öffnen und Schließen dieses Ventils steuert. Alle elektronischen Bauteile können bei einer be­ sonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit der Betätigungseinrichtung der Spülung, z. B. einem Drucktasten­ schalter zu einem Bauteil zusammengefaßt sein. Ein solches Bauteil kann, wie z. B. ein zum An- und Ausschalten von Lam­ pen dienender Schalter an einer beliebigen, geeigneten Stelle an der Wand der Toilette sogar unter Putz angeordnet sein. Eine solche Spülvorrichtung ist bequem und einfach zu bedie­ nen und liefert völlig unabhängig vom schwankenden Druck in der Wasserleitung stets die gewünschte vorbestimmte Menge an Spülwasser, so daß Wasserverluste, die bei den herkömmlichen Spülungen oft beträchtlich sind, vermieden werden.

Nach einem weiteren Schritt der Erfindung kann die Spülvor­ richtung die Merkmale des Anspruchs 7 aufweisen. Mit einer solchen Einrichtung können je nach der bei der Benutzung der Toilette entstandenen Verunreinigung dem Becken unterschied­ liche Spülwassermengen zugeführt werden. Dies ist zwar auch mit bestimmten bekannten Druckspülern möglich, jedoch läßt es sich nach der Erfindung unabhängig vom Wasserdruck im Lei­ tungsnetz viel einfacher erreichen. Eine entsprechende Ein­ richtung läßt sich recht bequem handhaben.

Schließlich kann die Spüleinrichtung nach der Erfindung ein elektromagnetisch betätigtes Spülventil aufweisen, das in bekannter Weise einen Permanentmagneten und eine zum Steuern des Ventils dienende Erregerspule besitzt. Bei Anwendung dieser Ausführungsform der Erfindung kann insbesondere mit sehr geringen Steuerströmen gearbeitet werden. Grundsätzlich kann die Steuereinheit einer Spülvorrichtung nach der Erfin­ dung über geeignete Spannungswandler an das im jeweiligen Gebäude vorhandene elektrische Netz angeschlossen werden. Es können aber auch eigene netzunabhängige Stromquellen verwen­ det werden, was insbesondere für mobile Anlagen, wie Wohnwa­ gen u. dgl., von Bedeutung ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungs­ gegenstandes dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 eine Spülvorrichtung nach der Erfindung in schemati­ scher Darstellung,

Fig. 2 das Blockdiagramm der Steuereinrichtung einer Spülvor­ richtung nach der Erfindung,

Fig. 3 schematisch die Anordnung von Drucksensor und Magnet­ ventil nach der Erfindung,

Fig. 4 schematisch die Zusammenfassung von Drucksensor und Magnetventil nach der Erfindung zu einer Baueinheit,

Fig. 5 den Längsschnitt durch ein zur Anwendung der Erfindung geeignetes Magnetventil mit integriertem Drucksensor.

Bei der Spüleinrichtung nach Fig. 1 ist mit 1 das Becken der Toilette und mit 2 die zum Wasserleitungsnetz führende Spül­ wasserleitung bezeichnet. In die Spülwasserleitung 2 ist ein handelsüblicher, aus Siliziumchips bestehender Drucksensor 3 vorzugsweise mit geschlossener Membrane eingebaut. Nach dem Drucksensor 3 ist in der Spülwasserleitung 2 ein ebenfalls handelsübliches elektromagnetisch betätigbares Spülventil 4 eingebaut, das, wenn die Spülung nicht betätigt wird, den Zulauf von Wasser zum Becken der Toilette sperrt. Der Druck­ sensor 3 ist über eine Meßleitung 5 mit einer Steuereinheit 6 verbunden, die einen Signalverstärker 7 und ein Zeitglied 8 aufweist und die über eine Leitung 9 mit der Betätigungsein­ richtung 10 der Spülvorrichtung verbunden ist, die als Druck­ taster ausgebildet ist. Beim Auslösen der Betätigungseinrich­ tung 10 durch Drücken der Taste liefert der Drucksensor 3 ein dem Wasserdruck in der Leitung 2 im Augenblick der Betätigung der Spülung entsprechendes Signal, das über die Meßleitung 5 dem Signalverstärker 7 der Steuereinheit zugeführt, von die­ sem verstärkt und an das nachgeschaltete Zeitglied 8 als Pa­ rameter weitergegeben wird. Die Funktion dieses Zeitglieds besteht darin, das elektromagnetisch gesteuerte Spülventil 4 jeweils solange zu öffnen, daß ganz unabhängig von dem durch den Drucksensor 3 gemessenen Leitungsdruck eine ganz bestimm­ te Menge an Spülwasser dem Becken 1 der Toilette zugeführt wird. Die Eingangsschaltung 11 der mit einer nicht darge­ stellten Stromquelle, im vorliegenden Falle dem im Gebäude vorhandenen elektrischen Netz über einen geeigneten Span­ nungswandler, verbundenen Steuereinheit 6 löst bei Betätigung der Spülung durch Drücken der Taste der Betätigungseinrich­ tung 10 der erfindungsgemaßen Spülung nicht nur die Druckmes­ sung aus, sie bietet in Verbindung mit dem Zeitglied 8 auch die Möglichkeit einer individuellen Einstellung der gewünsch­ ten Spülmenge. Das Zeitglied 8 bildet aus einer vorgegebenen Grundeinstellung und aus dem umgewandelten Meßwert des Druck­ sensors 3 eine Torzeit, in der der Ausgangsverstärker 12, der über die Steuerleitung 13 das Magnetventil 4 steuert, dieses solange offenhält, bis die gewünschte vorbestimmte Spülwas­ sermenge ohne Rücksicht auf den augenblicklichen Druck im Wasserleitungsnetz geliefert ist.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der Steuereinrichtung einer Spülvorrichtung nach der Erfindung, bei der die Betätigungs­ einrichtung zwei Tasten 14 und 15 besitzt und die Eingangs­ schaltung 16 und das Zeitglied 17 so ausgebildet sind, daß je nachdem welcher der beiden Taster gedrückt wird, das elektro­ magnetisch gesteuerte Ventil 18 durch den vom Ausgangsver­ stärker 19 gelieferten Steuerstrom eine längere oder kürzere Zeit geöffnet wird. Dadurch strömt in das Becken 20 der Toi­ lette über die Zuleitung 21 eine mehr oder weniger große, vorbestimmte Menge Spülwasser, und zwar auch hier unabhängig von dem durch den Drucksensor 22 im Augenblick der Auslösung der Spülung gemessenen Druck im Wasserleitungsnetz, der als Steuersignal über die Meßleitung 23 dem Eingangsverstärker 24 der Steuereinrichtung zugeführt wird.

Fig. 3 und 4 zeigen schematisch Möglichkeiten der Anordnung des Drucksensors 25 und des Magnetventils 26 in der Spülwas­ serzuleitung 27 zum Becken 28 der Toilette. Bei der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 3 ist der Drucksensor 25 an einer belie­ bigen Stelle vor dem Magnetventil 26 in der Spülwasserzulei­ tung 27 eingebaut. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind Drucksensor 25 und Magnetventil 26 zu einem einzigen Bauteil zusammengefaßt. Diese Ausführungsform ist für viele Anwendun­ gen der Erfindung besonders vorteilhaft. Dabei wird darauf zu achten sein, daß der Drucksensor in der Spülwasserleitung an einer solchen Stelle angeordnet ist, an der sich weder ein Luftpolster bilden kann noch etwaige Verunreinigungen im Spül­ wasser ablagern können. Mit einer Vorrichtung nach der Erfin­ dung muß in der Regel der Wasserdruck in der Spülwasserlei­ tung nur im Augenblick der Auslösung der Spülung gemessen werden und es reicht aus, das entsprechende Signal des Druck­ sensors durch das Zeitglied der Steuereinheit zum Steuern des Spülventils zu verarbeiten. Zeitglied und Drucksensor können aber auch so aufgebaut und geschaltet sein, daß die Messung des Drucks in der Spülwasserleitung während des gan­ zen Spülvorgangs anhält, so daß auch etwaige Druckschwankungen während des Spülvorgangs berücksichtigt werden.

Bei dem Magnetventil, das in Fig. 5 dargestellt ist, wird die Ausführungsform nach Fig. 4 angewandt. Bei ihr ist in den in die Spülwasserzuleitung eingebauten Ventilkörper 29 den das Spülwasser in Pfeilrichtung durchströmt, der Druck­ sensor 30 unmittelbar integriert. Mit 31 ist der Schließkör­ per des Ventils und mit 32 sein Schaft bezeichnet, der in den Elektromagneten hineinragt. Der Elektromagnet besteht aus einem ringförmigen Permanentmagneten 33 und einer Steuerspule 34, die ebenfalls ringförmig den Schaft 32 des Ventils um­ schließt und die von dem durch die nicht dargestellte Steuer­ einheit gelieferten Steuerstrom durchflossen wird. Die Mag­ neten 33 und 34 werden von einem Gehäuse 35 umgeben, das eine Anschlußdose 36 aufweist, an die die zur ebenfalls nicht dargestellten Steuereinheit führende Leitung angesteckt, an­ geklemmt oder angeschraubt werden kann. Die Steuereinheit die miniaturisiert und gemeinsam mit der als Drucktaster ausge­ bildeten Betätigungsvorrichtung ein Bauteil bilden kann, ist an einer geeigneten Stelle in der Wand der Toilette unter Putz angeordnet. Die Spülvorrichtung nach der Erfindung kann somit bequem bedient werden.

Spülventil und Drucksensor lassen sich in beliebigem Abstand vor dem Becken der Toilette in der Spülwasserleitung an einer Stelle anordnen, wo sie für etwaige Reparaturen leicht zu­ gänglich sind. Die Flexibilität in Bezug auf die Anordnung der einzelnen Bauteile der Spülvorrichtung nach der Erfin­ dung ist ein weiterer erheblicher Vorteil gegenüber bekannten Spülvorrichtungen.

Claims (7)

1. Spülvorrichtung für Toilettenbecken, bei der in der zum Becken führenden Spülwasserleitung ein elektromagnetisch betätigbares Spülventil angeordnet ist, dessen Öffnungszeit durch eine elektronische Steuereinrichtung beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem elektromagnetisch betä­ tigbaren Spülventil (4, 18, 26) in der Spülwasserleitung (2, 21, 27) ein Drucksensor (3, 22, 25, 30) angeordnet ist, der beim Auslösen einer Betätigungseinrichtung (10) den Wasser­ druck in der Spülwasserleitung (2, 21, 27) in einen Meßwert umsetzt, der über eine elektronische Steuereinheit (6) einen die Öffnungszeit des elektromagnetisch betätigten Spülventils (4, 18, 26) bestimmenden Steuerimpuls liefert.

2. Spülvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (3, 22, 25, 30) im Ventilkörper (29) des Spülventils (4, 18, 26) angeordnet ist und mit diesem eine Baueinheit bildet.

3. Spülvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Drucksensor (3, 22, 25, 39) ein aus Siliziumchips bestehender Meßwandler ist, der im Zeitpunkt der Auslösung der Spülung den Druck des Leitungswassers in einen Meßwert umsetzt, der durch einen Signalverstärker (7, 24) verstärkt, durch ein Zeitglied (8, 17) in eine Torzeit umgewandelt über einen Verstärker (12, 19) einen Strom lie­ fert, der das elektromagnetisch betätigte Spülventil (4, 18, 26) solange öffnet, bis eine bestimmte Spülwassermenge durch­ geströmt ist.

4. Spülvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (8, 17) dem der Meßwert des Drucksensors (3, 22, 25) zugeführt wird und das die Öffnungsdauer des Spülventils (4, 18, 26) bestimmt, mit einer Einstellung versehen ist, die es ermöglicht, die durch das Spülventil (4, 18, 26) zum Becken (1, 20, 28) der Toi­ lette strömende vorbestimmte Wassermenge zu verändern.

5. Spülvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Signalverstärker (7, 24) und Zeitglied (8, 17) zu einer Steuereinheit (6) zusammengefaßt sind, die mit der Betäti­ gungseinrichtung (10, 14; 15) eine Baueinheit bilden.

6. Spülvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet des Spülventils (4, 18, 26) außer einer durch das Zeitglied (8, 17) der Steu­ ereinheit (6) gesteuerten Erregerspule (34) einen Permanent­ magneten (33) aufweist.

7. Spülvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung aus mindestens zwei Tastern (14, 15) besteht und die Steuerein­ heit (6) so ausgebildet ist, daß je nach Betätigen der ein­ zelnen Taster eine unterschiedliche Menge an Spülwasser frei­ gegeben wird.