DE4307729A1 - Servo-Selbstschlußventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Servo-Selbst­ schlußventil für sanitäre Anlagen, in denen eine ge­ gebene Heißwassertemperatur durch Zumischen von Kalt­ wasser zur Vermeidung von Verbrühungen herunterzuküh­ len ist, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

In öffentlichen Bädern, Senioren- und Kurheimen, Krankenhäusern, aber auch in privaten Haushaltungen erfolgt die Warmwasserbereitung meist unter Verwen­ dung mehr oder weniger großer Speicher, deren Tempe­ raturen erheblich über den Gebrauchstemperaturen des Wassers liegen können. Mittels Mischarmaturen wird für die Wasserentnahme dosierbar Kaltwasser zuge­ mischt, so daß am Wasserauslauf jeweils nur die ge­ wünschte Gebrauchstemperatur zur Verfügung stehen sollte. Um hier Gefahren für den Verbraucher zu ver­ meiden, die insbesondere bei Duschanlagen bei der Einstellung zu hoher Temperaturwerte zu Verbrühungen führen können, ist es bereits bekannt, einstellbare Anschläge für den Temperaturwahlknopf der Mischarma­ tur vorzusehen, die dadurch vor der Gefahr von Ver­ brühungen schützen sollen, daß sie die Temperatur des ausfließenden Wassers auf einen maximalen Wert be­ grenzen. Nicht auszuschließende und insbesondere in Zeiten großen Wasserverbrauches häufig zu beobachten­ de Druckschwankungen in den Wasserleitungen, aber auch Temperaturschwankungen in der Heißwasserberei­ tung werden von dem einstellbaren Anschlag am Tempe­ raturwählknopf nicht berücksichtigt, so daß hierdurch Verbrühungsgefahren dennoch nicht auszuschließen sind.

Es ist deshalb in der Vergangenheit versucht worden, für derartige Anlagen zu hohe Entnahmetemperaturen dadurch auszuschließen, daß die Warmwasserbereitung nur bis zu derartigen Temperaturbereichen vorgenommen wird, in denen dann auch die gewünschte Entnahmetem­ peratur liegt, d. h. für Duschanlagen etwa zwischen 30°C und 45°C. Die Wasserentnahme aus Warmwasserspei­ chern erfolgt in der Praxis jedoch sehr unregelmäßig, so daß es vorkommen kann, daß über Tage oder gar über Wochen - beispielsweise im Falle von Betriebsurlaub einer geschlossenen Produktionsstätte - das Warmwas­ ser zwar in diesem Temperaturbereich gehalten wird, jedoch keine Entnahme aus dem Speicher erfolgt. In solchen oder vergleichbaren Fällen sind neue Gefahren bekannt geworden, die gefährliche Infektionskrankhei­ ten beim Menschen auslösen können. Es handelt sich hierbei um die Bildung bzw. das ungehinderte Wachstum von sogenannten Legionellen, also stäbchenförmigen Bakterien, die mit den beim Duschen nicht zu vermei­ denden Aerosolbildungen zusammen mit den feinen Was­ sertröpfchen vom Menschen eingeatmet werden können und somit Ursache für die gefürchtete Legionellen- Krankheit sind.

Um die Gefahr der Legionellen-Bildung grundsätzlich auszuschließen, muß auf die Bereitung von Warmwasser in einem niedrigen Temperaturbereich verzichtet wer­ den, was bedeutet, daß Warmwasserbereiter bei Tempe­ raturen zu betreiben sind, die mindestens 60°C oder mehr vorgeben. Insbesondere in öffentlichen Einrich­ tungen wie Hallenbädern, Krankenhäusern, Altenheimen u. dgl. sollen die Warmwassernetze nicht unter der vorstehend genannten Minimaltemperatur von 60°C be­ trieben werden, was andererseits unter Berücksichti­ gung der eingangs genannten Problematik wiederum die Verbrühungsgefahr nicht ausschließen läßt.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein servo-Selbstschlußventil vorzugeben, welches unabhängig von Druckschwankungen im Versorgungsnetz und unabhängig von Temperatur­ schwankungen in der Heißwasserbereitung beim Über­ schreiten einer vorgebbaren Maximaltemperatur den Wasserabfluß bei Armaturen der hier interessierenden Art augenblicklich unterbricht und ihn erst dann wie­ der freigibt, wenn der obere Temperaturgrenzwert un­ terschritten wird.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen die­ ser Aufgabenlösung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Dadurch, daß dem den Fluß des Mischwassers, welches unmittelbar dem Auslauf zugeführt ist, freigebenden bzw. unterbrechenden Ventilkörper ein temperaturab­ hängig schaltendes Stellglied zugeordnet ist, ist eine sichere Kontrolle für die vorbestimmte Grenz­ werttemperatur des Wasserflusses möglich, ohne daß andere durch das Versorgungsnetz bedingte Parameter wie Druckänderungen hierauf einen Einfluß haben kön­ nen. Ausreichend hohe Temperaturvorgaben bei der Heißwasserbereitung schließen die Legionellen-Bildung aus, und dennoch wird jede Gefahr des Verbrühens von die Armatur benutzenden Personen durch das aus­ schließlich temperaturorientiere Stellglied vermie­ den. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammen­ hang, daß das Selbstschlußventil ein servogesteuertes Ventil ist, welches wahlweise ein Kolben- oder Mem­ branventil sein kann. Das temperaturabhängige Freige­ ben oder Absperren des Wasserauslaufes erfolgt mit­ tels eines Hilfsventils, da es hierdurch möglich ist, den Wasserzulauf mit geringem Hubweg und sehr kleinen Stellkräften praktisch verzögerungsfrei zu betätigen, also zu schließen, wenn ein vorgegebener Temperatur­ wert überschritten wird. Auch ist es vorteilhaft, das Stellglied in Form einer Druckfeder auszubilden, die beispielsweise aus Memory-Metall, aber auch aus Bime­ tall bestehen kann. Das Stellglied kann auch als Dehnstoffelement ausgebildet sein, da das Stellglied direkt auf den Ventilkörper des Hilfsventils wirkt, läßt sich die Schaltzeit so weit verkürzen, daß prak­ tisch von einer verzögerungsfreien Schaltung gespro­ chen werden kann.

Anhand der bei liegenden Zeichnungen, die eine bei­ spielsweise bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung schematisch wiedergibt, sollen Einzelheiten näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch das Servo-Selbstschluß­ ventil,

Fig. 2 eine vergrößerte Wiedergabe eines Teiles der Darstellung von Fig. 1 für den geöff­ neten Ventilzustand, und

Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 2, jedoch in geschlossenem Zustand.

Der senkrechte mittige Schnitt durch das Selbst­ schlußventil gemäß Fig. 1 zeigt ein Ventilgehäuse 1 mit einem Zulauf 2 auf der linken Seite der Darstel­ lung und einem Auslauf 3 auf der rechten Seite. Die beiden axialen Zulauf und Ablauf bildenden Gehäuse­ bohrungen sind mittig unterbrochen durch eine senk­ recht hierzu stehende radiale Bohrung 18, in die ein Führungskörper 17 gleitend beweglich eingefügt ist. Der Führungskörper 17 ist Bestandteil eines Ventil­ körpers 7, der zentrisch in der Bohrung 18 geführt ist. Eine untere Feder 13 und eine obere Druckfeder 12 sind im Ventilkörper mittels eines Stößels 10 ge­ lagert. Die untere Feder 13 stützt sich dabei auf einen ortsfest am unteren Teil des Stößels 10 befe­ stigten Bund 14 ab und drückt gleichzeitig gegen ei­ nen Vorsprung am Ende des Führungskörpers 17 des Ven­ tilkörpers 7. Die obere Druckfeder 12, die gleich­ falls koaxial um den Stößel 10 angeordnet ist und hierbei die äußere zylindrische Umfangsfläche einer Verschlußbuchse 11 umgreift, die ihrerseits ortsfest auf dem oberen Abschnitt des Stößels 10 aufgesetzt ist, drückt auf die obere stirnseitige Oberfläche des Ventilkörpers 7, die als Hilfsventilbohrung 8 der Gegendruckkammer 15 ausgebildet ist. Der Ventilkörper 7 ist bezüglich seiner Gegendruckkammer 15 mittels einer ringförmigen Gummimembran 5, wie aus Fig. 1 ersichtlich, gegen Zu- und Ablauf 2, 3 des Servoven­ tils abgedichtet. Eine Düse bzw. wenigstens eine Aus­ gleichsbohrung 9 verbindet die Gegendruckkammer 15 mit dem Zulauf 2. Koaxial zur radialen Bohrung 18 ist in das Ventilgehäuse 1 ein Gewinde 19 eingebracht, in das eine Verschlußkappe 6 eingeschraubt ist, welche die Gummimembran 15 hält und die Gegendruckkammer 15 nach oben abschließt.

Über den Stößel 10 wirken somit zwei gegenläufige Kräfte auf den Ventilkörper 7, wobei der Stößel in axialer Richtung in der zentrischen Ventilbohrung 8 zwischen der Druckfeder 12 und der Feder 13 ver­ schiebbar ist.

Die durch den Ventilsitz 4 und die Verschlußkappe 6 begrenzte Auf-und-Ab-Bewegung des Ventilkörpers 7 wird durch die im Querschnitt doppelt umgestülpte Formgebung der ringförmigen Gummimembran 5 nicht be­ hindert, die ihrerseits auf der radial innen liegen­ den Seite am Ventilkörper 7 abdichtend befestigt ist und andererseits radial außen mittels der Verschluß­ kappe 6 in eine Ringnut 20 des Ventilgehäuses einge­ spannt ist. Der Führungskörper 17 hält den Ventilkör­ per 7 und führt diesen definiert zwischen einer Of­ fen- und einer Schließstellung innerhalb der radialen Bohrung 18.

Im Normalfall - bei zulässigen Wassertemperaturen, wie eingangs erwähnt, beispielsweise zwischen 30 und 45°C am Auslauf einer sanitären Armatur - befindet sich das vorstehend beschriebene Servo-Selbstschluß­ ventil in seinem Offen-Zustand, so wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Hierbei fließt das Mischwasser, so wie es beispielsweise aus einer Duscharmatur abgege­ ben wird, bevor es den Duschkopf erreicht, vom Aus­ lauf 2 über den offenen Ventilsitz 4 durch Speichen bzw. radiale Schlitze 16, die den Führungskörper 17 bilden, zum Auslauf 3. Wenn die Wassertemperatur bei­ spielsweise durch Druckschwankungen im Versorgungs­ netz steigt, hier die angegebene Maximaltemperatur von 45°C überschreitet, dehnt sich das Stellglied 13 sprunghaft aus, zieht somit den Stößel 10 nach unten, wodurch die Verschlußbuchse 11 auf einen Ventilsitz 21 des Ventilkörpers 7 aufsetzt und Wasser aus der Gegendruckkammer 17 nicht mehr abfließen kann. Damit wird über die Ausgleichsbohrung 9 die Gegendruckkam­ mer 15 aufgefüllt, was zu einer entsprechenden Druck­ erhöhung führt und damit zu einer Verschiebung des Ventilkörpers 7. Die Querschnittfläche des Durchmes­ sers der Gegendruckkammer ist hierfür erheblich grö­ ßer als die Querschnittsfläche des Ventilsitzes 4, was zu einer Verschiebung des Ventilkörpers 7 in Richtung auf den Ventilsitz 4 führt, also zu dem ge­ nannten Verschluß zwischen Ventilsitz 4 und Ventil­ körper 7. Die sprunghafte Ausdehnung des Stellgliedes 13 verursacht somit über die Bewegung des Ventilkör­ pers 7, der von sehr geringer Masse sein kann, so daß nur kleine Trägheitskräfte zu überwinden sind, bei extrem kurzem Bewegungsweg eine Unterbrechung des Wasserflusses, die praktisch als verzögerungsfrei bezeichnet werden kann.

Das Stellglied ist im vorliegenden Fall eine Feder 13 aus Memory-Metall, speziell eine Memory-Legierung aus Nickel-Titan. selbstverständlich ist es möglich, an­ stelle der plastisch verformten und durch Temperatur­ beaufschlagung in die ursprüngliche Form rückführba­ ren Nickel-Titan-Legierung in geeigneter Weise ein Bimetall zu verwenden oder auch ein anderes bei defi­ niert vorgebbaren Temperaturen sprunghaft seine Form änderndes Stellglied.

Der in Fig. 3 dargestellte geschlossene Zustand des servo-Selbstschlußventils geht dann wieder in den in Fig. 2 gezeigten geöffneten Zustand über, wenn die anstehende Temperatur so weit abgefallen ist, daß der genannte Maximalwert von hier 45°C unterschritten wird. In diesem Falle zieht sich die Memory-Feder 13 entsprechend sprungartig wieder zusammen, so daß die obere Druckfeder 12 auf die Verschlußbuchse 11 drückt und diese von dem Ventilsitz 21 abhebt, so daß der lichte Querschnitt der Bohrung 8 freigegeben wird. Der Querschnitt der Bohrung 8 ist größer als der Querschnitt der Bohrung 9, so daß sich die Gegen­ druckkammer schneller entleeren als füllen kann, was einen Druckabfall in der Gegendruckkammer 15 bewirkt. Der unterhalb der Gummimembran anstehende Druck hebt den Ventilkörper 7 vom Ventilsitz 4, so daß der Was­ serfluß vom Zulauf 2 zum Ablauf 3 wieder freigegeben ist.

Claims (7)

1. Servo-Selbstschlußventil für sanitäre Anlagen, in denen eine gegebene Heißwassertemperatur durch Zumischen von Kaltwasser zur Vermeidung von Verbrühungen herunterzukühlen ist, bestehend aus einem Ventilgehäuse mit Zu- und Ablauf, ei­ nem Ventilsitz und einem Ventilkörper mit Gegen­ druckkammer, die über wenigstens eine Ausgleich­ bohrung entleerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilkörper (7) ein temperaturabhängig schaltendes Stellglied (13) zugeordnet ist, so daß der Ventilkörper (7) den Wasserfluß zwischen Zu- und Ablauf (2, 3) verzögerungsfrei unter­ bricht, sobald eine einstellbare Fließtemperatur überschritten wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als servogesteu­ ertes Membranventil in Flußrichtung hinter eine Mischarmatur und vor den Wasserauslauf in ein Leitungsnetz eingefügt ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als servogesteu­ ertes Kolbenventil ausgebildet ist.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (13) in unmittelbarer Wirkverbindung mit dem Ventil­ körper (7) steht.

5. Ventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (13) eine Druckfeder aus Memory-Metall ist, die den Ventilkörper (7) auf den bzw. von dem Ventilsitz (4) bewegt.

6. Ventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (13) ein Federelement aus Bimetall ist.

7. Ventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (13) ein Dehnstoffelement ist.