DE4139815A1 - Umschaltventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Umschaltventil mit einem Drehschieber, mit dem das zuströmende Fluid in Abhän­ gigkeit von der Drehstellung über eine Überströmkammer verschiedenen Auslaßöffnungen zuführbar ist, wobei der eine Steuerscheibe aufweisende Drehschieber in einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Zu- und Abführung des Fluids angeordnet ist und mit einer drehfest gehalter­ ten Ventilsitzscheibe dichtend zusammenwirkt, in der konzentrisch zur Drehachse auf einem Lochkreis Auslaß­ öffnungen angeordnet sind.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 41 998 ist ein derartiges Ventil für sanitäre Anlagen bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebene Umschaltventil zu verbessern und insbesondere so auszubilden, daß ein fließgeräuscharmer, sicherer Betrieb über einen relativ langen Zeitraum gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auch die Zuströmöffnung in der Ventilsitzscheibe auf dem Lochkreis angeordnet ist und die Auslaßöffnungen zu beiden Seiten der Zuströmöffnung mit einem Abstand von mehr als der lichten Weite der Zuströmöffnung ausgebil­ det sind, wobei in der Steuerscheibe des Drehschiebers auf dem Lochkreis zwei Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind, deren Abstand zueinander so bemessen ist, daß mit der einen der Durchtrittsquerschnitt von der Zuström­ öffnung in die Überströmkammer und mit der anderen der Durchtrittsquerschnitt von der Überströmkammer in eine Auslaßöffnung in Abhängigkeit von der Drehstellung des Drehschiebers bestimmbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den zweifachen Absperr- und Drosselvorgang eine besonders hohe Absperrsicher­ heit gewährleistet wird.

Außerdem wird durch die räumlich getrennten beiden Drossel- und Absperrquerschnitte erreicht, daß zwei Widerstände bzw. Drosseln in Strömungsrichtung hinter­ einander geschaltet sind, so daß hiermit die Fließge­ räuschbildung in dem Umschaltventil erheblich reduziert werden kann.

Durch die Ausbildung von taschenartigen Einsenkungen und Ausnehmungen der Ventilsitzscheibe kann eine erheblich verbesserte Schmierung an den Dichtflächen der Steuer­ scheibe und der Ventilsitzscheibe erzielt werden. Vor­ teilhaft können hierbei zwischen den Zuström- und Aus­ laßöffnungen der Ventilsitzscheibe in der Dichtfläche drei Ausnehmungen angeordnet werden, wobei die beiden seitlich neben der Zuströmöffnung angeordneten Einsen­ kungen vom durchströmenden Fluid mit beaufschlagt wer­ den, während die dritte, nicht vom Fluid beaufschlagte Ausnehmung radial offen ausgebildet und mit Schmier­ stoff, wie Fett, gefüllt werden kann. Der Schmiervorgang kann aber auch allein durch die beiden vom Fluid beauf­ schlagten, taschenförmigen Einsenkungen erfolgen. Auch kann anstatt der Ausnehmung für die Aufnahme des Fetts in diesem Bereich eine ebenfalls vom Fluid beaufschlag­ te taschenartige Einsenkung ausgebildet werden. Schließlich kann zweckmäßig der Drehschieber mit einer Rastung in Form einer federnden Zunge versehen werden, die in der Absperrstellung in eine Nut am Kartuschenge­ häuse einfaßt, so daß für den Benutzer eine sichere Absperrstellung bequem einstellbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Erfindung darge­ stellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Umschaltventil in voll geöffneter Position in der Schnittebene I der Fig. 2;

Fig. 2 das Umschaltventil gemäß Fig. 1 in der Schnittebene II;

Fig. 3 das Umschaltventil gemäß Fig. 1 in der Absperrstellung in der Schnitt­ ebene III der Fig. 4;

Fig. 4 das Umschaltventil gemäß Fig. 3 in der Schnittebene IV;

Fig. 5 eine Steuerscheibe gemäß Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 6 die Steuerscheibe gemäß Fig. 5 in der Schnittebene V;

Fig. 7 eine Ventilsitzscheibe gemäß Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 8 die Ventilsitzscheibe gemäß Fig. 7 in der Schnittebene VII;

Fig. 9 die Anordnung der Durchtrittsöffnungen zu den Zuström- und Auslaßöffnungen bei einer Drehung um etwa 15° aus der Absperrstellung in schematischer Darstellung;

Fig. 10 die Anordnung der Durchtrittsöffnungen zu den Zuström- und Auslaßöffnungen bei einer Drehstellung von etwa 25° aus der Absperrstellung in schematischer Darstellung;

Fig. 11 die Anordnung der Durchtrittsöffnungen zu den Zuström- und Auslaßöffnungen bei einer Drehung um etwa 35° aus der Absperrstellung in schematischer Darstellung.

Das Umschaltventil ist in einer Kartusche 1 gekapselt angeordnet, derart, daß die Kartusche 1 als Baueinheit in sanitäre Wasserarmaturen eingesetzt werden kann. Die Kartusche 1 wird im wesentlichen von einer etwa zylin­ drisch gestuften Hülse 11 und einem Boden 12 gebildet. Der Boden 12 kann dabei durch Reibschluß und/oder durch axial begrenzt verschiebbare Schnappzungen etc. in der Stecklage in der Hülse 11 gesichert werden. Außerdem ist der Boden 12 mit Hilfe von Vorsprüngen 121 drehfest mit der Hülse 11 in der Stecklage verbunden.

Auf dem Boden 12 ist eine Ventilsitzscheibe 2 drehfest angeordnet, wobei an der gegenüberliegenden Stirnseite ein Drehschieber 3 mit einer Steuerscheibe 30 angelagert ist. Der Drehschieber 3 ist aus der Steuerscheibe 30 und einem Mitnehmer 32 im wesentlichen gebildet. Der Mitnehmer 32 ist konzentrisch zur Drehachse 10 in einer Öffnung 111 unter Zwischenlage eines Gleitrings 112 drehbar gelagert. Zur Axialsicherung liegt der Mitneh­ mer 32 an einer Anlageschulter 110 der Hülse 11 an. In dem in der Öffnung 111 zugänglichen Bereich des Mitneh­ mers ist eine Sackbohrung 323 mit einem Polygonprofil zur drehfesten Verbindung mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Stellglied ausgebildet. Die dreh­ feste Verbindung zwischen dem Mitnehmer 32 und der Steuerscheibe 30 erfolgt über mehrere Zapfen 322. An der der Steuerscheibe 30 zugekehrten Stirnseite weist der Mitnehmer 32 in Form einer Aussenkung eine Über­ strömkammer 320 auf, wobei im Randbereich mit Hilfe einer Dichtung 13 die dichte Verbindung mit der Steuer­ scheibe erfolgt. Im Boden 12 sind Durchbrüche 120 für die Zu- und Abführung des Wassers ausgebildet, wobei zur dichten Überleitung in die Zu- und Ablaufkanäle der Armatur (in der Zeichnung nicht dargestellt) schlauch­ artige Dichtungen 13 in den Durchbrüchen 120 angeordnet sind.

Die Ventilsitzscheibe 2 weist konzentrisch zur Dreh­ achse 10 einen Lochkreis 301 auf, auf dem eine Zuström­ öffnung 20 ausgebildet ist. Jeweils um 120° versetzt zu der Zuströmöffnung 20 ist jeweils eine Auslaßöffnung 21, 22 ausgebildet. Zwischen der Zuströmöffnung 20 und der Auslaßöffnung 21 oder 22 ist jeweils eine taschen­ artige Einsenkung 24 ausgebildet. Die Zuström- und Aus­ laßöffnungen 20, 21, 22 und die beiden taschenartigen Einsenkungen 24 weisen etwa den gleichen Querschnitt auf und haben die Form eines Kreisflächensegments, wo­ bei die Ecken verrundet sind. Zwischen den Kreisflächen­ segmenten ist jeweils eine Dichtfläche 23 angeordnet, die eine sichere Abtrennung der verschiedenen Kreis­ flächensegmente ermöglicht. Außerdem ist auf der der Zuströmöffnung 20 gegenüberliegenden Seite der Ventil­ sitzscheibe eine Ausnehmung 25 ausgebildet, die auch den Bereich der Drehachse 10 mit umfaßt. Die Ausnehmung 25 ist radial offen ausgebildet und zur Aufnahme von Schmiermitteln, insbesondere Fett, gedacht, um die An­ lageflächen von Ventilsitzscheibe 2 und Steuerscheibe 30 leichtgängig zu halten.

In der Steuerscheibe 30 sind, wie es insbesondere aus Fig. 5 und 6 zu entnehmen ist, zwei Durchtrittsöffnun­ gen 31 auf dem Lochkreis 301 angeordnet. Die beiden Durchtrittsöffnungen 31 sind dabei um einen mittleren Abstandswinkel (310) von 120° zueinander versetzt auf dem Lochkreis 301 angeordnet und weisen einen zu den Zuström- und Auslaßöffnungen 20, 21, 22 entsprechenden lichten Querschnitt auf.

Um für den Benutzer die exakte Schließstellung zu mar­ kieren, ist außerdem an der Seitenwandung des Mitneh­ mers 32 eine Verrastung 321 in Form von federnden Zun­ gen ausgebildet, die in der Absperrstellung jeweils in eine Nut 14 an der inneren Seitenwandung der Hülse 11 einfassen.

Das Umschaltventil hat folgende Funktionsweise:

Bei der in Fig. 3 und 4 gezeigten Stellung des Dreh­ schiebers 3 nimmt die Steuerscheibe 30 eine Absperr­ stellung zur Zuströmöffnung 20 und den beiden Auslaß­ öffnungen 21, 22 ein, wie es insbesondere aus Fig. 4 zu entnehmen ist. Die Abdichtung erfolgt hierbei mit den Dichtflächen 23. Der Mitnehmer 32 greift in dieser Stellung mit seiner Verrastung 321 in die Nuten 14 ein. Wird nun die Steuerscheibe 30 mit dem Drehschieber 3 um etwa 15° verdreht, so ergibt sich eine Stellung von der Ventilsitzscheibe 20 zur Steuerscheibe 30, in der eine Durchtrittsöffnung 31 die Zuströmöffnung 20 mit einem Bereich überlagert, wobei ein etwa dreieckig geformter Durchtrittsquerschnitt, in der Zeichnung schraffiert dargestellt, entsteht. Ein gleicher, in der Zeichnung schraffierter Querschnitt entsteht bei der anderen Durchtrittsöffnung 31 zu der Auslaßöffnung 21, so daß das durchströmende Wasser zwei räumlich getrennte, den gleichen Querschnitt aufweisende Drosselstellen pas­ siert, womit eine stufenweise Druckentspannung erfolgt, was eine äußerst günstige Fließgeräuschreduzierung be­ wirkt. Wie es aus den Fig. 10 und 11 ersichtlich ist, wird bei weiterer Drehung, z. B. um 25° oder 35°, der schraffierte Drosselquerschnitt an beiden Drossel­ stellen im Bereich der Zuströmöffnung 20 und der Aus­ laßöffnung 21 zunehmend synchron größer, bis die Posi­ tion gemäß Fig. 1 und 2 der Zeichnung erreicht ist. In dieser Stellung gelangt der Mitnehmer 32 mit einer An­ schlagkante (in der Zeichnung nicht dargestellt) an der Hülse 11 an einem Anschlag zur Anlage, so daß eine Zu­ führung von Wasser in die Ausnehmung 25 verhindert ist. Das in der Ausnehmung 25 deponierte Fett wird bei der Drehbewegung von der Steuerscheibe 30 mitgenommen und auf die Dichtflächen 23 gebracht. Außerdem werden die taschenartigen Einsenkungen 24 über die Durchtritts­ öffnungen 31 mit dem in der Überströmkammer 320 vorhan­ denen Wasser gefüllt, so daß neben der Fettschmierung die Dichtflächen auch mit Wasser als Schmiermittel ver­ sorgt werden.

Soll anstatt der Auslaßöffnung 21 die Auslaßöffnung 22 mit Wasser zunehmend versorgt werden, so ist die Steu­ erscheibe 30 mit dem Drehschieber 3 in entgegengesetz­ ter Richtung zu bewegen, wobei die in der Zeichnung schraffiert dargestellten Drosselquerschnitte fortlau­ fend, gemäß den Fig. 11, 10 und 9, verringert werden, bis die Absperrstellung gemäß Fig. 3 erreicht ist und danach in umgekehrter Reihenfolge die Drosselquer­ schnitte zur Auslaßöffnung 22 zunehmend vergrößert wer­ den.

Anstatt einer Schmierung der Dichtflächen mit Fett und Wasser kann auch eine Schmierung der Scheiben allein mit Wasser eingesetzt werden. Hierbei kann vorteilhaft die Ausnehmung 25 am Randbereich der Ventilsitzscheibe 2 ebenfalls mit einer Dichtfläche 23 versehen werden, wobei die Verbindung mit der Überströmkammer 320 über eine auf der Drehachse 10 in der Steuerscheibe 30 ein­ zusetzenden zusätzlichen Bohrung bewerkstelligt werden kann.

Claims (7)

1. Umschaltventil mit einem Drehschieber, mit dem das zuströmende Fluid in Abhängigkeit von der Drehstel­ lung über eine Überströmkammer verschiedenen Aus­ laßöffnungen zuführbar ist, wobei der eine Steuer­ scheibe aufweisende Drehschieber in einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Zu- und Abführung des Fluids angeordnet ist und mit einer drehfest gehal­ terten Ventilsitzscheibe dichtend zusammenwirkt, in der konzentrisch zur Drehachse auf einem Lochkreis Auslaßöffnungen angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auch die Zuströmöffnung (20) in der Ventilsitzscheibe (2) auf dem Lochkreis (301) ange­ ordnet ist und die Auslaßöffnungen (21, 22) zu bei­ den Seiten der Zuströmöffnung (20) mit einem Ab­ stand von mehr als der lichten Weite der Zuström­ öffnung (20) ausgebildet sind, wobei in der Steuer­ scheibe (30) des Drehschiebers (3) auf dem Loch­ kreis (301) zwei Durchtrittsöffnungen (31) vorge­ sehen sind, deren Abstand zueinander so bemessen ist, daß mit der einen der Durchtrittsquerschnitt von der Zuströmöffnung (20) in die Überströmkammer (320) und mit der anderen der Durchtrittsquer­ schnitt von der Überströmkammer (320) in eine Aus­ laßöffnung (21, 22) in Abhängigkeit von der Dreh­ stellung des Drehschiebers (3) bestimmbar ist.

2. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuström- und Auslaßöffnungen (20, 21, 22) symmetrisch zur Drehachse (10) in der Ventilsitzscheibe (2) angeordnet sind und daß die beiden Durchtrittsöffnungen (31) in der Steuer­ scheibe (30) einen mittleren Abstandswinkel (310) von etwa 120° aufweisen.

3. Umschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zuström-, Auslaß- und Durch­ trittsöffnungen (20, 21, 22, 31) im Querschnitt kreis­ segmentflächenartig ausgebildet sind, wobei in der Schließstellung des Drehschiebers (3) ein Mindest­ abstand als Dichtfläche (23) zwischen den Öffnungen besteht.

4. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtfläche (23) der Ventilsitzscheibe (2) im Bogenstück zwischen der Zuströmöffnung (20) und den Auslaßöffnungen (21, 22) taschenartige Einsenkungen (24) vorgesehen sind.

5. Umschaltventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einsenkungen (24) im Querschnitt etwa den Zuström- und Auslaßöffnungen (20, 21, 22) entsprechen.

6. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuströmöffnung (20) gegenüberliegend eine radial offene Ausnehmung (25) für die Aufnahme von Schmiermittel (Fett) in der Dichtfläche (23) eingesenkt ist.

7. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (3) in der Schließstellung in der Kartusche (1) von einer Schnappverrastung gehalten ist, so daß ein unbeab­ sichtigtes Verstellen vermieden wird.