DE69408288T2

DE69408288T2 - Flüssigkeitsverteiler mit Elektromagnetventilen

Info

Publication number: DE69408288T2
Application number: DE69408288T
Authority: DE
Inventors: Gerard Arnaud
Original assignee: Eaton SAM
Current assignee: BorgWarner Transmission Systems Monaco SAM
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2014-12-01
Also published as: FR2713302A1; DE69408288D1; FR2713302B1; EP0656495B1; CA2137103A1; US5605173A; EP0656495A1

Description

Vorliegende Erfindung betrifft einen mit Elektromagnetventilen arbeitenden Flüssigkeitsverteiler, der insbesondere einen Wasserverteiler für Elektrohaushaltsgeräte, wie eine Wasch- oder Geschirrspülmaschine, bildet und der es erlaubt, einen Flüssigkeitsstrom auf mehrere Ausgangswege wahlweise zu verteilen. Dieser Flüssigkeitsverteiler, insbesondere für Wasser, ist von der Art, die wenigstens einen Flüssigkeitseinlaß, vorzugsweise zwei jeweils mit Steuerventilen verbundene Flüssigkeitseinlässe, und wenigstens zwei Flüssigkeitsauslässe aufweist. Im Falle, daß er zwei oder mehr Einlässe aufweist, kann er auch einen Mischer bilden.
In der Regel werden Flüssigkeitsverteiler dieser Art in Elektrohaushaltsgeräten, wie Wasch- oder Geschirrspülmaschinen, zur Verteilung von Wasser, wenn notwendig, in Richtung eines der zwei oder mehreren Wege verwendet. Die momentan in diesem Anwendungsbereich verwendeten Wasserverteiler können einen Wasserfluß von 0,3 bis 20 1/min bei einem Druck zwischen 0,2 und 10 bar liefern.
Ein Wasserverteiler dieser Art ist zum Beispiel in der Druckschrift US-A- 4270570 beschrieben, welche im Einzelnen einen Mischer betrifft, der einen Warmwassereinlaß, einen Kaltwassereinlaß und einen doppelten Wasserauslaß aufweist, der wahlweise einen dünnen oder einen starken Wasserfluß liefert, wobei entsprechend an den beiden Einlässen und dem Auslaß drei Elektromagnetventiie vorgesehen sind.
Bei den bekannten Wasserverteilern, wie dem aus der Druckschrift US-A- 4270570, werden geregelte Elektromagnetventile verwendet, wodurch diese, insbesondere wegen der Notwendigkeit, für jedes Elektromagnetventil eine Regeleinrichtung vorzusehen, komplex, unhandlich und kostspielig werden.
Die Druckschrift DE-A-3919245 beschreibt einen Wasserverteiler für Autowaschanlagen mit einer bestimmten Anzahl von Anschlüssen für den Wassereinlaß und -auslaß. Dieser Verteiler umfaßt eine bestimmte Zahl von Baugruppen zur Verteilung und Dosierung, wobei einige dieser Baugruppen Elektromagnetventile sind. Jedoch sind dort die Elektromagnetventile über die gesamte Erstreckung des plattenförmigen Verteilers, insbesondere an Verzweigungen von im inneren angeordneten Kanälen, verteilt und nicht auf Höhe der Flüssigkeitseinlässe und -auslässe angeordnet. Schließlich beschreibt die Druckschrift DE-A-3619245 den verwendeten Elektromagnetventiltyp nicht genau.
Vorliegende Erfindung versucht, den Nachteilen der bekannten, insbesondere mit geregelten Magnetventilen versehenen, Flüssigkeitsverteilern zu begegnen und einen Flüssigkeitsverteiler mit einer anderen Konzeption bereitzustellen, welcher einfacher, kompakter und kostengünstiger ist und dennoch besonders zufriedenstellend funktioniert.
Hierzu hat die Erfindung einen Flüssigkeitsverteiler der in der Einleitung genau beschriebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 zum Gegenstand.
Das Funktionsprinzip dieses Flüssigkeitsverteilers umfaßt ein Abschneiden des Flüssigkeitszustromes stromaufwärts mittels wenigstens eines Steuerventus (eines normalen Steuerventus oder eines Sicherheitsventils), worauf die verschiedenen Elektromagnetventile des Verteilers, entsprechend der Flüssigkeitsauslässe im Moment verwendeten, geöffnet oder geschlossen werden, bevor das genannte Steuerventil wieder geöffnet wird, um die Flüssigkeit durch den oder die gewünschten Auslässe hinaus und durch den Verteilerkörper strömen zu lassen.
Dank des Sicherheitsventils ist der Restdruck im Inneren des Verteilerkörpers (im Moment des Betätigen der direkt wirkenden Elektromagnetventile) niedrig und erlaubt ein gutes Funktionieren der Elektromagnetventile. Andererseits erlaubt dieses Sicherheitsventil, den Flüssigkeitsverteiler mit Materialien zu verwirklichen, deren Reißfestigkeit gerade einem Widerstand gegen den Restdruck ausreicht, und so diesen Verteiler wirtschaftlich herzustellen. Ein weiterer Vorteil des Sicherheitsventils ist, daß es das Weglassen eines Elektromagnetventils und so eine Vereinfachung und eine zusätzliche Wirtschaftlichkeit dadurch ermöglicht, daß es einen Flüssigkeitsstrom durch dieses Sicherheitsventil zur Versorgung eines der Flüssigkeitsauslässe verwendet.
Wenigstens ein Teil der Flüssigkeitsauslässe kann mit Durchflußreglern versehen sein.
Weiteren Merkmalen entsprechend, umfaßt der Flüssigkeitsverteiler wenigstens ein direkt wirkendes Elektromagnetventil, insbesondere ein normalerweise offenes Elektromagnetventil, welches mit einem Flüssigkeitsauslaß verbunden ist und dessen Verschlußdichtung mit einem kleinen, mittigen Loch durchbohrt ist, welches geeignet ist, von einem Kopf des beweglichen Kerns des Elektromagnetventils verschlossen oder freigegeben zu werden, um die Rückkehr dieses Elektromagnetventils in eine Ausgangsstellung, insbesondere unter dem Einfluß seiner Rückstellfeder, zu erlauben, auch wenn der Restdruck im Inneren des Verteilerkörpers erhöht ist. Diese Anordnung erlaubt ein zweistufiges und sicheres Öffnen des Elektromagnetventus durch das Schaffen eines Anfangsstromes durch das kleine Loch der Verschlußdichtung, obgleich diese Dichtung mit einer Kraft auf die entsprechende Auslaßöffnung gedrückt wird, die ein unmittelbares Abheben durch die Kraft der Rückstellfeder des Elektromagnetventils nicht erlaubt. Folglich kann der Flüssigkeitsverteiler stets in einem funktionierenden Zustand versetzt werden.
Wenn der den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Flüssigkeitsverteiler einen Wasserverteiler für Elektrohaushaltsgeräte, wie Wasch- oder Geschirrspülmaschinen, bildet, werden die verschiedenen Elektromagnetventile im gewünschten Moment von der Programmsteuereinrichtung dieses Gerätes ausgehend gesteuert.
In jeder Weise wird die Erfindung mit Hilfe der Beschreibung besser verstanden werden, die unter Bezug auf anliegende schematische Zeichnung folgt, welche als Beispiel eine Ausführungsform dieses Flüssigkeitsverteilers darstellt:
Figur 1 ist eine geschnittene Gesamtansicht eines Wasserverteilers nach vorliegender Erfindung in einer ersten Gebrauchsstellung;
Figur 2 ist eine Ansicht ähnlich Figur 1, die denselben Wasserverteiler in einer zweiten Gebrauchsstellung zeigt;
Figur 3 ist eine geschnittene Teilansicht in vergrößertem Maßstab eines Details des Elektromagnetventils dieses Wasserverteilers;
Figur 4 ist eine Ansicht ähnlich Figur 2 allerdings in einer anderen Funktionsstellung.
Der in seiner Gänze in Figuren 1 und 2 dargestellte Wasserverteiler umfaßt einen Hohlkörper 1, der an einer Seite mit mehreren Wassereinlässen, im betrachteten Beispiel drei Einlässen 2a, 2b und 2c, versehen ist. Dieser Wasserverteiler umfaßt an seiner gegenüberliegenden Seite mehrere Wasserauslässe 3, 3a, 3b, 3c, 3d und 3e, die durch eine Anordnung rohrartiger, an dem Körper 1 angesetzter Ansätze gebildet sind.
Mit den Wasserauslässen sind normalerweise offene Elektromagnetventile, wie das mit dem ersten Auslaß 3 verbundene Elektromagnetventil 4, oder normalerweise geschlossene Elektromagnetventile, wie die mit den anderen Wasserauslässen verbundenen Elektromagnetventile 5a, 5b und 5c, z.B. in nachfolgender Anordnung verbunden:
- Ein erstes, normalerweise geschlossenes Elektromagnetventil 5a ist mit drei Wasserauslässen 3a, 3b und 3c verbunden.
- Ein zweites, normalerweise geschlossenes Elektromagnetventil 5b ist mit dem Wasserauslaß 3d verbunden.
- Ein drittes, normalerweise geschlossenes Elektromagnetventil 5c ist mit dem letzten Wasserauslaß 3e verbunden.
Die Elektromagnetventile 4, 5a, 5b und 5c sind unmittelbar an dem Körper 1 des Wasserverteilers befestigt.
Gewisse Wasserauslässe 3a, 3b und 3c sind hier mit entsprechenden Durchflußreglern 6, 7 und 8 versehen, die als kalibrierte Öffnungen realisiert sind.
An dem Körper 1 des Wasserverteilers ist ein Sicherheitsventil 9 angebracht, welches zu einer Öffnung 10 des Körpers 1 paßt. Das Sicherheitsventil 9 umfaßt eine Dichtung 11, die normalerweise mittels einer sich auf eine schraubbare Stelleinrichtung 13 abstützenden Feder 12 gegen den Rand der Öffnung 10 gedrückt wird.
An dem ersten Wassereinlaß 2a ist eine Zufuhrleitung 14 angeschlossen, an welcher ein elektrisch, mechanisch, magnetisch oder pneumatisch angesteuertes, hier durch ein Elektromagnetventil dargestelltes, Sicherheitsventil 15 angeordnet ist, welches mit einem Filter und/oder einem Durchflußregler 16 verbunden ist.
Die beiden anderen Wassereinlässe 2b und 2c, deren Verwendung hier ebenfalls vorausgesetzt ist, sind an eine gemeinsame Zufuhrleitung 17 angeschlossen, an welcher ein weiteres, zu dem vorgenannten identisches, Sicherheitsventil 18 angeordnet ist.
Zum Funktionieren, daß heißt zur Durchführung der Auswahl der zu einem gegebenen Zeitpunkt genutzten Wasserauslässe 3, 3a,... 3e muß der Wasserdruck im Inneren des Körpers 1 des Wasserverteilers Null oder weniger als 0,1 bar (als empfohlener Richtwert) sein. Hierfür wird die unter Druck erfolgende Wasserzufuhr in das Innere des Körpers 1 stromaufwärts durch Betätigung des Sicherheitsventils 15 (oder der Sicherheitsventile 15 und 18 im Falle mehrerer Wassereinlässe) abgeschnitten.
Darauf werden die Elektromagnetventile jeweils in die gewünschte Position gebracht, um die entsprechenden Wasserauslässe 3 bis 3e zu verschließen oder freizugeben. Schließlich wird das Sicherheitsventil 15 (oder die beiden Sicherheitsventile 15 und 18) geöffnet, um das Wasser frei durch den oder die gewünschten Auslässe fließen zu lassen.
Bestimmte Funktionsbeispiele sind durch die Figuren 1 und 2 dargestellt:
In der Stellung nach Figur 1 sind alle Elektromagnetventile in Ruhestellung (eine eingenommene Stellung, wenn sie nicht durch einen elektrischen Strom versorgt werden). Da einzig das Elektromagnetventil 4 normalerweise offen ist, erhält man bei Öffnen des Sicherheitsventils 15 einen Wasserstrom nur durch den Verteilerausgang 3.
In der Stellung nach Figur 2 sind nur die Elektromagnetventile 4 und 5a mit einem elektrischen Strom beaufschlagt und daher in Arbeitsposition, während die beiden anderen Elektromagnetventile 5b und 5c in ihrer Ruhestellung sind. Wird das Sicherheitsventil 15 geöffnet, strömt die Flüssigkeit durch die Auslässe 3a, 3b und 3c des Verteilers, wobei der Wasserfluß hier für jeden Auslaß mittels der Regler 6, 7 und 8 eingestellt sein kann.
Ist der Wasserdruck im Inneren des Verteilerkörpers 1 sehr erhöht, wird auf die Dichtung 11 des Sicherheitsventils 9 entgegen der Wirkung der Feder 12 eine hydraulische Kraft ausgeübt, die folglich eine Kompression dieser Feder 12 und ein Zurückweichen der Dichtung 11 bedingt, die sich somit von dem Rand der Öffnung 10 löst. Somit entsteht ein Flüssigkeitsstrom durch die Öffnung 10 und den Auslaß 3e, so daß im Inneren des Verteilerkörpers 1 ein Druckabfall auftritt. Ist der Druck auf einen vorher gewählten Wert (den durch die Einstellung des Ventus mittels der Einrichtung 13 definierten Druck) gefallen, schließt sich das Ventil 9 wieder und es herrscht von da an im Inneren des Verteilerkörpers 1 ein verminderter Druck, der Restdruck genannt wird und den genannten vordefinierten Wert nicht übersteigt.
Wenn aus irgendeinem Grund eines der normalerweise geschlossenen Elektromagnetventile 5a, 5b und 5c nicht mehr funktioniert, während gleichzeitig das normalerweise offene Elektromagnetventil 4 funktioniert und also den entsprechenden Auslaß 3 verschließt, wird der Druck im Inneren des Verteilerkörpers 1 bis zum Öffnen des Sicherheitsventils 1 ansteigen. Wenn dann der Restdruck größer einem bestimmten Wert ist, er kann von der Größenordnung von 0,2 bar sein, funktioniert der Wasserverteiler nicht mehr. Da als Folge der Restdruck und folglich die durch diesen Druck ausgeübte Kraft auf die Dichtungen des Elektromagnetventile 4, 5a, 5b und 5c sehr hoch sind, haben diese Elektromagnetventile nicht mehr genügend Kraft, um ein Funktionieren zu ermöglichen, dieses betrifft insbesondere das normalerweise offene Elektromagnetventil 4. Es ist bei diesem Elektromagnetventil 4 notwendig, auf die Dichtung einen Zug auszuüben, der wenigstens gleich der als ein Produkt aus Restdruck und Durchmesser der Öffnung 19 gebildeten Andruckkraft ist, um die durch ihre Dichtung 20 verschlossene Öffnung 19 freizugeben, wenn das Elektromagnetventil nicht mehr mit einem elektrischen Strom versorgt wird; hierbei kann die Rückstellfeder 21 des Elektromagnetventils 4 zum Ausüben einer derartigen Zugkraft unzureichend sein.
Um diesem Nachteil zu begegnen, wird vorgeschlagen, wie in Figuren 3 und 4 dargestellt, in der Mittelachse der Dichtung 20 ein kleines Loch 22 vorzusehen, welches die Dichtung von einer Seite zu anderen durchläuft und einen Durchmesser von einer Größenordnung von z.B. 1 mm aufweist. Andererseits weist der bewegliche Kern 23 des Elektromagnetventils 4 einen Kopf 24 auf, welcher geeignet ist, den Einlaß des Lochs 22 zu verschließen (siehe Figur 3) oder sich von diesem leicht zu entfernen, wobei der Kopf 24 in einer in der Dichtung 20 ausgeformten Lagerung im Bereich des vorgenannten Lochs 22 festgehalten ist. In der Wand dieser Lagerung ist wenigstens ein Durchlaß 25 vorgesehen, der diese Lagerung mit dem Inneren des Verteilerkörpers 1 verbindet.
Auf diese Weise neigt, wenn die elektrische Stromversorgung des normalerweise offenen Elektromagnetventils 4 unterbrochen wird, der bewegliche Kern 23 desselben unter dem Einfluß der Rückstellfeder 21 dazu, sich in seine Ruheposition zurückzubewegen, wobei die Rückstellfeder 21 am Anfang nicht mehr als die durch den Restdruck auf den Querschnitt des kleinen Lochs 22, welcher wesentlich kleiner als der Querschnitt der Öffnung 19 ist, bedingte Kraft zu übertreffen hat. In diesem Zeitpunkt ist der Kopf 24 des beweglichen Kerns 23 leicht abgelöst (siehe Figur 4) und läßt einen kleinen Wasserstrom durch den Kanal 25 und durch das Loch 22 in Richtung auf den Auslaß 3 durch. Es entsteht somit ein Abfall des Restdruckes, so daß die zum Bewegen der Dichtung zu überwindende Kraft weniger groß wird und ohne Schwierigkeiten von der Rückstellfeder 21 aufgebracht werden kann. Die Anordnung des Elektromagnetventils 4 kann somit in seine Ruheposition, nämlich die offene Stellung, zurückkehren.
Eine derartige Dichtung mit einem Loch kann auch bei den normalerweise geschlossenen Elektromagnetventilen 5a, 5b und 5c vorgesehen sein, allerdings ist der in diesem Fall erlangte Vorteil weniger relevant, da es, um den Wasserverteiler in einen normal funktionierenden Zustand zu bringen, notwendig ist, diese Elektromagnetventile mit einem elektrischen Strom zu versorgen.
Es bleibt festzuhalten, daß im Falle, daß ein Flüssigkeitsverteiler mit zwei oder mehr Einlässen, wie die Einlässe 2a, 2b und 2c des dargestellten Beispiels, aufweist, dieser Verteiler auch als Mischer dienen kann, z.B. mit einem Warmwasser aufnehmenden Einlaß und einem anderen, Kaltwasser aufnehmenden Einlaß.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die einzige Ausführungsform des vorstehend beispielhaft beschriebenen Flüssigkeitsverteilers beschränkt ist; sie umfaßt im Gegenteil alle Ausführungs- und Anwendungsvarianten, die das gleiche Prinzip aufweisen. Insbesondere ist es so, daß man sich nicht aus dem Bereich der Erfindung entfernt:
- durch eine Variation der Zahl der Flüssigkeitsein- und auslässe,
- durch ein Vorsehen irgendwelcher Kombinationen von normalerweise offenen und/oder geschlossenen Elektromagnetventilen,
- durch Verbinden der Flüssigkeitseinlässe mit normalen Ventilen oder Sicherheitsventilen, die mit irgendwelchen Mitteln angeregt werden,
- durch Hinzufügen irgendwelcher Steuerungs- oder Sicherheitseinrichtungen,
- durch Verwendung eines derartigen Verteilers für andere Flüssigkeiten als Wasser in Apparaten oder Vorrichtungen irgendwelcher Art.

Claims

1. Mit Elektromagnetventilen arbeitender Flüssigkeitsverteiler, der insbesondere einen Wasserverteiler für Elektrohaushaltsgeräte, wie eine Wasch- oder Geschirrspülmaschine, bildet und der wenigstens einen Flüssigkeitseinlaß, vorzugsweise zwei jeweils mit Steuerventilen (15, 18) verbundene Flüssigkeitseinlässe (2a, 2b, 2c), und wenigstens zwei Flüssigkeitsauslässe (3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils normalerweise offene Elektromagnetventile (4) und/oder normalerweise geschlossene Elektromagnetventile (5a, 5b, 5c) mit den Flüssigkeitsauslässen verbunden sind, wobei die Flüssigkeitsauslässe folglich geeignet sind, selektiv mit dem Flüssigkeitseinlaß oder den Flüssigkeitseinlässen verbunden zu werden, und wobei das mit dem Flüssigkeitseinlaß oder den Flüssigkeitseinlässen (2a, 2b, 2c) verbundene Steuerventil (15,18), wie ein Elektromagnetventil, vorgesehen ist, um die Flüssigkeitszufuhr (14, 17) oberhalb dieses Einlasses vor der selektiven Betätigung der mit den Flüssigkeitsauslässen (3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) verbundenen Elektromagnetventile (4, 5a, 5b, 5c) abzutrennen; daß die mit den Flüssigkeitsauslässen (3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e) verbundenen Elektromagnetventile (4, 5a, 5b, 5c) alle direkt wirkende Elektromagnetventile sind; und daß ein, vorzugsweise einstellbares, Sicherheitsventil (9) an dem Körper (1) des Verteilers angebracht ist, um den Flüssigkeitsdruck in dessen Inneren zu begrenzen.

2. Flüssigkeitsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Flüssigkeitsauslässe (3a, 3b, 3c) mit Durchflußreglern (6, 7, 8) versehen ist.

3. Flüssigkeitsregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens ein direkt wirkendes Elektromagnetventil, insbesondere ein normalerweise offenes Elektromagnetventil (4), umfaßt, das mit einem Flüssigkeitsauslaß (3) verbunden ist, dessen Verschlußdichtung (20) mit einem kleinen, mittigen Loch (22) durchbohrt ist, welches geeignet ist, von einem Kopf (24) des beweglichen Kerns (23) des Elektromagnetventils verschlossen oder freigegeben zu sein, um die Rückkehr dieses Elektromagnetventils (4) in eine Ausgangsstellung, insbesondere unter dem Einfluß seiner Rückstellfeder (21), zu erlauben, auch wenn der Restdruck im Inneren des Körpers (1) des Verteilers erhöht ist.

4. Flüssigkeitsregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (24) des beweglichen Kerns (23) des direkt wirkenden Elektromagnetventils (4) in einer in der Verschlußdichtung (20) ausgeformten Lagerung im Bereich des vorgenannten Lochs (22) festgehalten ist, wobei in der Wand der genannten Lagerung wenigstens ein Durchlaß (25) vorgesehen ist, um diese Lagerung mit dem Inneren des Körpers (1) des Verteilers zu verbinden.