DE4306866A1 - Selbsttätig schließendes Wasserventil - Google Patents
Selbsttätig schließendes WasserventilInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem selbsttätig schließenden Wasserven
til nach der Gattung des Anspruchs 1.
Es sind bereits selbsttätig schließende, auch als Wassermengenregler
bezeichnete Wasserventile bekannt. Eines der bekannten Wasserventile
ist mit einem Stellrad von Hand über ein Hilfsventil zu öffnen. Da
bei verschiebt eine Kurvenscheibe ein Hilfs-Schließglied am Wasser
eingang gegen Federkraft. Das Hilfs-Schließglied gibt den Hilfs-Ven
tilsitz frei und löst damit ein vollständiges, durch den Wasserdruck
bewirktes, hydraulisches Öffnen des Haupt-Schließglieds aus. Das
über den Hilfsventilsitz einströmende Wasser treibt im Inneren des
Wasserventilgehäuses einen Wassermotor an und strömt anschließend,
insbesondere zum Bewässern von Pflanzen, weiter zum Wasserausgang.
Infolge des Wasserdruck-Unterschieds vor bzw. hinter dem Haupt-
Schließglied schließt sich dieses hydraulisch selbsttätig, sobald
das Hilfs-Schließglied den Hilfs-Ventilsitz schließt.
Das Haupt-Schließglied ist eine im Gehäuse eingespannte Well-Mem
bran mit geringem Hub, die mit ihren Rändern deckelartig einen
Durchströmbereich verschließen kann. Beim Abheben der Membran vom
Durchströmbereich ist das Wasserventil "geöffnet".
Falls das Membranmaterial gealtert ist oder sich daran Fremdkörper
bzw. Verunreinigungen abgesetzt haben, kann unter Umständen die Mem
bran nicht vollständig schließen, so daß das Wasserventil undicht
ist. Außerdem erfolgt das hydraulische Öffnen des Wasserventils ab
hängig vom Zustand des Hilfsventils mehr oder weniger träge.
Bei einem weiterentwickelten, bekannten Wasserventil ist das Ventil
schließglied wie ein Tellerventil mit Schaft ausgestaltet. Der der
Membran des ersten bekannten Ventils entsprechende Ventilteller be
steht aus biegesteifem, verschleißfestem Material und ist mit dem
Schaft fest verbunden. Der Ventilteller dichtet mit seinem Umfang
einen Ventilsitz im Ventilgehäuse gegenüber dem Wassereingang ab.
Das Öffnen des Ventils erfolgt nicht hydraulisch, sondern nur über
am Schaft wirkende, diesen gemeinsam mit dem Ventilteller verschie
bende Stellmittel. Hier besteht aufgrund des biegesteifen Schließ
gliedes nicht die Gefahr der Undichtheit, weil Verunreinigungen ver
drängt, weggequetscht werden können. Allerdings muß beim Öffnen des
Ventils der Ventilteller gegen den Druck des Wassers mit erheblichem
Kraftaufwand über den Schaft bewegt werden. Je nach Höhe des Wasser
drucks ist der Kraftaufwand zum Öffnen des Ventils, beispielsweise
bei dem in Deutschland verbreitet anzutreffenden sehr hohen Wasser
druck, unangenehm bis unerträglich hoch bzw. der Bedienkomfort ist
gemindert, die Funktion beeinträchtigt und der Verschleiß zwischen
den Bewegungsübertragungsteilen und dem Ventilschließkörper ist zu
hoch. Die Lebensdauer ist vermindert.
Es sind weitere Wasserventile bekannt, die durch eine Zeitschaltuhr
gesteuert werden. Da diese von Fremdenergie abhängen, treten weitere
Störgrößen auf, d. h. sie sind weniger robust als die übrigen bekann
ten Wasserventile.
Das erfindungsgemäße Wasserventil nach Anspruch 1 hat demgegenüber
den Vorteil, daß die Position "Öffnen" des als Ventilteller ausge
stalteten Ventilschließglieds nicht hydraulisch, sondern unabhängig
vom Wasserdruck mittels von außen kontrollierbarer Stellmittel di
rekt, sozusagen "starr", schnell erfolgt. Vorteilhaft ist, daß nur
kleine Stellkräfte zum Öffnen des Ventils nötig sind und demzufolge
nur geringer Verschleiß an den Kraftübertragungsteilen auftritt, wo
bei die Gefahr des Klemmens oder des Bruchs insbesondere auch durch
die Verdrehsicherung des Ventiltellers beseitigt ist. Das Wasserven
til ist handlich und bequem bedienbar.
Gegenüber zeitschaltuhrgesteuerten Ventilen besteht der Vorteil, un
abhängig von Fremdenergie und weniger störanfällig zu sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Be
schreibung anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Wasserven
tils in der Position "geöffnet", Fig. 2 das Wasserventil gemäß Fig.
1 ausschnittsweise, um 90° gedreht mit dem Bereich des Ventil
schließglieds und des Ventilsitzes in der Position "vorgeöffnet",
Fig. 3 in der Position "geschlossen", die Fig. 4 und 5 eine Sei
tenansicht sowie eine Draufsicht des Wasserventils gemäß den vorher
gehenden Figuren und die Fig. 6, 7 das Ventilschließglied mit
seinen Bestandteilen Ventilteller und Schaft.
Das in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Wasserventil 1 besteht
aus einem zylindrischen Gehäuse 2 mit einem Wassereingang 3 und mit
einem Wasserausgang 4. Der auf der in Betrachtungsrichtung rechten
Seite angeordnete Wassereingang 3 ist von einem Filter 5 durchsetzt,
der Verunreinigungen fernhält. Der Wassereingang 3 wird durch eine
Stufenbohrung 6 eines Einströmstutzens 7 gebildet. In Längsrichtung
der Stufenbohrung 6 sind mindestens zwei einander gegenüberliegende
Führungsrippen 8, 9 angeordnet. In der Stufenbohrung 6 ist axial
verschiebbar ein als Tellerventil ausgestaltetes Ventilschließglied
angeordnet, das auf dem Umfang eines Ventiltellers 10 einen Dicht
ring 11 und je ein Paar nicht näher bezeichnete Krallen trägt, die
eine die Führungsrippen 8, 9 übergreifende Nut bilden und den Ven
tilteller 10 gegen Verdrehen sichern. Eine konische Verengung der
Stufenbohrung 6 bildet einen Ventilsitz 12, auf dem der Dichtring 11
zur Anlage kommt. Der Ventilteller 10 weist eine Zentralbohrung 13
auf, durch die axial verschieblich ein Schaft 14 geführt ist, der in
seinem zum Filter 5 weisenden freien Ende 15 einen Hilfs-Dichtring
16 in einer umlaufenden Nut 17 trägt. Der Hilfs-Dichtring 16 hat ei
nen größeren Durchmesser als die Zentralbohrung 13 und stützt sich
konzentrisch zu dieser an der dem Wassereingang 4 zugewandten Seite
des Ventiltellers 10 ab.
Auf der dem Filter 5 abgewandten Seite trägt der Schaft 14 zwei ra
diale, einander gegenüberliegende Queranschläge 18, 19. Diese be
grenzen eine Axialverschiebung des Ventiltellers 10 gegenüber dem
Schaft 14. Auf der dem Filter 5 abgewandten Seite der Queranschläge
18, 19 sind aus dem Schaft 14 zwei bogenförmige Blattfedern 20, 21
ausgeformt, die sich gegen die dem Filter 5 abgewandte Seite des
Ventiltellers 10 abstützen und diesen gegen den Hilfs-Dichtring 16
zu drücken suchen.
Axial nahe den Blattfedern 20, 21 ist aus dem Schaft 14 radial nach
außen ein Haltearm 22 ausgeformt, mit dem sich der Schaft 14 an der
Wand der Stufenbohrung 6 gegen Verlieren festhält. In einem axialen
Abstand zum Haltearm 22 auf der dem Filter 5 abgewandten Seite trägt
der Schaft 14 ein einstückig herausgeformtes, zum Ventilteller 10
hin konvex gewölbtes, kolbenartiges bzw. glockenformiges Teil 23.
Dieses dient als hydraulisches Dämpfungsglied bei Druckschwankungen
des zuströmenden Wassers und mindert Stöße zwischen den nachfolgend
erläuterten bewegungsübertragenden Teilen des Wasserventils 1.
Das dem Ventilteller 10 abgewandte freie Ende des Schaftes 14 bildet
eine Anschlagflache 24, gegen die sich ein Übertragungshebel
25 stützt. Auf der der Anschlagfläche 24 abgewandten Seite stützt
sich der Übertragungshebel 25 gegen eine Kurvenscheibe 26, die dreh
bar um eine Achse 27 angeordnet ist. Die Kurvenscheibe 26 wird durch
einen turbinenartig angetriebenen nicht dargestellten Wassermotor
und Getriebemittel in Drehung versetzt, sobald das Wasserventil 1
von Hand geöffnet worden ist.
Die Kurvenscheibe 26 hat eine Kreiskontur 28, die durch einen stu
fenartigen Ausschnitt 29 unterbrochen ist. Ein Schenkel des Aus
schnitts 29 verläuft radial, gerade von der Kreiskontur 28 nach in
nen und der andere Schenkel geht gekrümmt in die Kreiskontur 28 über.
Die Funktion des Wasserventils 1 wird anhand der Fig. 1 erläutert:
In der dargestellten Position stützt sich die Kurvenscheibe 26 mit der Kreiskontur 28 gegen den Übertragungshebel 29 und verschiebt da mit den Schaft 14 in Richtung zum Filter 5. Dieser Verschiebung muß der Ventilteller 10 folgen, beaufschlagt durch die zwei bogenförmi gen Federn 20, 21 bzw. durch die Queranschläge 18, 19. Der Dichtring 11 ist vom Ventilsitz 12 abgehoben und das eintretende Wasser kann den Ventilteller 10 umfließen und durch die stufenartige Bohrung 6 hindurch im Gehäuse 2 den Wassermotor antreiben und über den Wasser ausgang 4 weiter zum nicht dargestellten Verbraucher wie Rasenspren ger oder dergl. fließen.
In der dargestellten Position stützt sich die Kurvenscheibe 26 mit der Kreiskontur 28 gegen den Übertragungshebel 29 und verschiebt da mit den Schaft 14 in Richtung zum Filter 5. Dieser Verschiebung muß der Ventilteller 10 folgen, beaufschlagt durch die zwei bogenförmi gen Federn 20, 21 bzw. durch die Queranschläge 18, 19. Der Dichtring 11 ist vom Ventilsitz 12 abgehoben und das eintretende Wasser kann den Ventilteller 10 umfließen und durch die stufenartige Bohrung 6 hindurch im Gehäuse 2 den Wassermotor antreiben und über den Wasser ausgang 4 weiter zum nicht dargestellten Verbraucher wie Rasenspren ger oder dergl. fließen.
Die Kurvenscheibe 26 dreht sich abhängig von der durchfließenden
Wassermenge. Hat der Ausschnitt 29 den Übertragungshebel 25 er
reicht, rastet dieser in den Ausschnitt 29 ein. Durch diese in Be
trachtungsrichtung nach links weisende Bewegung verschiebt sich der
Schaft 14 ebenfalls nach links und schließt dabei mittels Hilfs-
Dichtring 16 die Zentralbohrung 13, wobei ihm der Ventilteller 10
zwangsläufig folgt. In dieser Stellung unterbricht der am Ventilsitz
12 anliegende Dichtring 11 bzw. der Hilf-Dichtring 16 am Ventiltel
ler 10 den weiteren Zustrom des Wassers. Dadurch wird die Bewegung
des Wassermotors gestoppt. Die Kurvenscheibe 26 dreht sich nicht
weiter. Das Wasserventil 1 bleibt solange geschlossen, bis von Hand
die Kurvenscheibe 26 erneut verstellt wird und den Schaft 14 in die
Stellung "Voröffnen" verschiebt.
Die Kurvenscheibe 26 kann von Hand gegenüber dem Übertragungshebel
25 beliebig weit verstellt werden, entsprechend der in Fig. 1 ge
zeigten Position "Vollständiges Öffnen" bzw. der zur Fig. 3 be
schriebenen Position "Geschlossen": Wird die Kurvenscheibe 26 so
verstellt, daß sie etwa in der Mitte der Kreiskontur 28 sich am
Übertragungshebel 25 abstützt, benötigt die Kurvenscheibe 26 nur ei
nen kurzen Weg bis zur Position "Geschlossen", d. h. bis der Aus
schnitt 29 dem Übertragungshebel 25 zugewandt ist. Je näher der Ab
stützpunkt des Übertragungshebels 25 am Ausschnitt 29 liegt, desto
geringer ist die Zeitdauer über die das Wasserventil geöffnet bleibt
bzw. die Wassermenge, die durch das Ventil hindurchgelassen wird.
Der in Fig. 2 ausschnittsweise, vergrößert dargestellte Ventiltel
ler 10 mit Schaft 14 ist in der Stufenbohrung 6 in der Position
"vorgeöffnet" gezeigt. Der Dichtring 11 liegt am Ventilsitz 12 noch
dichtend an, aber der Schaft 14 ist gegenüber dem Ventilteller 10
nach rechts soweit verschoben, daß zwischen dem Hilfs-Dichtring 16
und dem Ventilteller 10 ein Spalt gebildet wird. Das vor dem Ventil
teller 10 gestaute Wasser kann durch diesen Spalt in das Gehäuse 2
einströmen. Dadurch vermindert sich die Druckdifferenz zwischen der
dem Filter 5 zugewandten und der dem Filter 5 abgewandten Seite des
Ventiltellers 10. Dieser kann bei der nun geringeren Druckdifferenz
leichter nach rechts bewegt werden als bei hoher Druckdifferenz. Der
Schaft 14 mit dem Hilfs-Dichtring 16 erleichtert das vollständige
Öffnen des Ventiltellers 10 wesentlich.
In Fig. 3 ist das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in der Position
"geschlossen" gezeigt: Der Dichtring 11 verschließt den Ventilsitz 12
und der Hilfs-Dichtring 16 verschließt die Zentralbohrung 13.
Die in den Fig. 4 und 5 gezeigte Seitenansicht sowie eine Drauf
sicht des Wasserventils 1 zeigt dessen Gehäuse 2, Wassereingang 3
und Wasserausgang 4 sowie ein Handstellrad 30 zum Verstellen der
Kurvenscheibe 26 und eine Markierungszunge 31 zum reproduzierbaren
Einstellen von vorzuwählenden Positionen des Handstellrades 30 mit
tels nicht dargestellter, auf dem Handstellrad 30 angeordneter Ska
lenteile.
Die in den Fig. 6, 7 dargestellten Kunststoffteile Ventilteller
10 und Schaft 14 des Ventilschließglieds sind mit den Krallen 32,
33, 34, 35, die eine die Führungsrippen 8, 9 (Fig. 1) übergreifende
Nut bilden und den Ventilteller 10 gegen Verdrehen sichern,
der Zentralbohrung 13, durch die axial verschieblich der Schaft 14
führbar ist, der in seinem freien Ende 15 den Hilfs-Dichtring 16
(Fig. 1) in der Nut 17 trägt,
einem der zwei Queranschläge 18, (19), den zwei bogenförmigen Blatt
federn 20, 21, dem Haltearm 22, dem gewölbten, kolbenartigen bzw.
glockenförmigen Teil 23 und der Anschlagfläche 24 gut zu erkennen.
Claims (9)
1. Selbsttätig, vorzugsweise mit Wassermotor, schließendes, insbe
sondere von Hand zu öffnendes, Wasserventil (1) mit einem einen Ven
tilsitz (12) schließenden oder freigebenden Ventilschließglied (10),
vorzugsweise als Ventilteller (10) mit Schaft (14) ausgestaltet,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventilschließglied (10) mit einem der Minderung der Bedien
stellkräfte beim Öffnen des Ventils, d. h. zum Freigeben des Ventil
sitzes (11) vom Ventilschließglied (10), dienenden Hilfsventil (13,
14, 16), gekoppelt ist.
2. Wasserventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ventilschließglied (10) das Hilfsventil (13, 14, 16) trägt.
3. Wasserventil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ventilschließglied (10) selbst das Hilfsventil (13, 14, 16) durch
einen bewegbar zum Ventilteller (10) angeordneten Schaft (14) bildet.
4. Wasserventil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ventilteller (10) durch eine Zentralbohrung (13) einen Hilfsventil
sitz für das einen Hilfs-Dichtring (16) tragende freie Ende (15) des
Schafts (14) bildet.
5. Wasserventil (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilteller (10) Führungsmittel (32, 33; 34, 35) trägt zur
Verdrehsicherung gegenüber dem Ventilsitz (12), insbesondere gegen
über feststehenden Führungsrippen (8, 9) innerhalb des Hubbereichs
des Ventiltellers (10), und verdrehsicher gegenüber dem Schaft (14)
angeordnet ist.
6. Wasserventil (1) nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeich
net, daß der Schaft (14) den Ventilteller (10) abstützende Federele
mente (20, 21) trägt, die einstückiger Teil des Schafts (14) sind.
7. Wasserventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schaft (14) den Ventilteller (10) abstützen
de Queranschläge (18, 19) trägt, die ein einstückiger Teil des
Schafts (14) sind.
8. Wasserventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schaft (14) ein glockenartiges Teil (23)
trägt, das als hydraulischer Kolben zur Rückschlagdämpfung bei
Druckschwankungen, insbesondere im Wasserleitungsnetz, dient und das
ein einstückiger Teil des Schafts (14) ist.
9. Wasserventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilteller (10) und der Schaft (14) aus
Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Nylon und/oder Poly
propylen oder dergl. besteht.
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