DE3835497A1 - Selbstschliessendes absperrventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstschließendes Absperrventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Absperrventile dieses Typs sind aus der DE-PS 33 38 402 bekannt. Die manuell zu betätigende Handhabe wirkt auf einen Verdränger­ kolben einer ersten Druckmittel-Kammer und verdrängt über ein Rückschlagventil das Druckmittel aus dieser ersten Druckmittel- Kammer in eine zweite Druckmittel-Kammer, die ebenfalls einen Verdrängerkolben besitzt, der infolge des in diese zweite Kammer einströmenden Druckmittels gegen die Kraft einer Schließfeder ausfährt und dabei über eine Stößelstange den Dichtungskörper des Hilfsventils von seinem Ventilsitz abhebt, d.h. das Hilfsventil öffnet.

Das geöffnete Hilfsventil entlastet den Dichtungs­ kolben des Hauptventils vom Druck des Zulauf­ wassers, so daß sich das Hauptventil ebenfalls öffnet,und zwar gerade eben so weit, wie es die am Dichtungskolben des Hauptventils herrschenden Druckverhältnisse entsprechend der Durchström­ menge des Hauptventils zulassen.

So lange das Absperrventil manuell betätigt ist, d.h. die manuelle Betätigungskraft die Rückstellkraft der Schließfeder kompensiert, beginnt das Schließwerk nicht anzulaufen. Erst mit manueller Freigabe der Schließfeder beginnt diese mittels des Verdrängerkolbens der zweiten Druckmittel- Kammer das Druckmittel über eine permanent offene Drosselbohrung in die erste Druckmittel- Kammer zurückzudrängen, wodurch nach der gewünschten Zeitverzögerung das Hilfsventil in Richtung der Rückstellkraft der Schließ­ feder schließt und demzufolge der Dichtungs­ kolben des Hauptventils wieder mit dem Druck des Zulaufwassers beaufschlagt wird, so daß sich das Hauptventil entgegengerichtet zur Schließ­ richtung des Hilfsventils ebenfalls schließt.

Dieser Betätigungs-, Öffnungs- und Schließablauf ist oftmals nachteilig. Z.B. werden bekannte selbstschließende Dusch- oder Wasserventile dieses Typs in öffentlichen Anlagen häufig dadurch mißbraucht, daß durch Dauerbetätigung oder durch Blockieren der Handhabe der gewünschte Selbstschluß nicht erfolgen kann und demzufolge der Wasserverbrauch erheblich ist.

Es ist daher die Aufgabe gestellt, ein selbst­ schließendes Absperrventil dieses Typs mit einem zeitverzögerten hydraulischen Schließwerk zu schaffen, bei dem der Selbstschluß automatisch ohne Möglichkeit der externen Fremdbeeinflussung ablaufen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Druckmittel-Kammern des hydraulischen Schließwerks gemeinsam in einem Zylinder ange­ ordnet sind, der manuell in dem Ventiloberteil des Absperrventils zwischen zwei Endanschlägen axial verschiebbar ist (nachfolgend Schiebe­ zylinder genannt), wobei beide Kammern in dem Schiebezylinder durch nur einen beiden Kammern gemeinsamen Verdrängerkolben voneinander getrennt sind, der relativ zum Schiebezylinder und relativ zum Gehäuse des Ventiloberteils axial verschiebbar ist, und daß eine Schließfeder den Verdrängerkolben mit dem Dichtungskörper des Hilfsventils in Schließrichtung des Haupt­ ventils belastet, und daß eine Öffnungsfeder vorgesehen ist, die entgegen den Schließrichtungen des Hilfsventils und des Hauptventils den Schiebezylinder belastet.

Absperrventile nach der Lehre der Erfindung haben den Vorteil, daß die Schließbewegungen des Hilfsventils und des Hauptventils gleich­ gerichtet sind, und zwar in Richtung der manuell auf den Schiebezylinder ausgeübten Betätigungskraft. Durch letztere wird der Schiebezylinder in das Gehäuse des Ventiloberteils eingeschoben und die Schließfeder vorgespannt, jedoch noch nicht der Öffnungsvorgang ausgelöst, da die manuelle Betätigungskraft grundsätzlich in Schließrichtung des Hilfs- und Hauptventils wirkt, d.h. diese geschlossen hält und zugleich das Anlaufen des Schließwerks blockiert.

Erst dann, wenn der Schiebezylinder von der Bedienungsperson losgelassen wird, d.h. von der manuellen Betätigungskraft entlastet ist, öffnet sich das Hilfsventil und somit auch das Hauptventil infolge der zusätzlich zur Schließfeder vorhandenen Öffnungsfeder, die entgegen den Schließrichtungen des Hilfsventils und des Hauptventils den Schiebezylinder belastet, der nunmehr wieder aus dem Gehäuse des Ventiloberteils ausschiebt und dabei den Verdrängerkolben und den mit diesem verbundenen Dichtungskörper des Hilfsventils mitnimmt.

Mit dem Ausschieben des Schiebezylinders, spätestens aber, wenn dieser im voll ausge­ schobenen Zustand gegen seinen Endanschlag fährt, wirkt die Schließfeder auf den Verdränger­ kolben und den mit diesem verbundenen Dichtungs­ körper des Hilfsventils derart, daß in an sich bekannter Weise die Kraft der Schließfeder das Druckmittel über die permanent offene Drosselbohrung in die erste Druckmittel-Kammer zurückdrängt und dadurch zeitverzögert das Hilfsventil und demzufolge auch das Hauptventil schließt.

Im Prinzip ist es gleich, wo die Schließfeder innerhalb des Gehäuses des Absperrventils konstruktiv angeordnet ist. Es muß lediglich sichergestellt sein, daß die Schließfeder mit dem Ausschieben des Schiebezylinders, der dabei den Verdrängerkolben mitnimmt und das Hilfs­ ventil öffnet, spätestens aber am Ende des Ausschiebevorgangs des Schiebezylinders in sich ausreichend vorgespannt ist, d.h. in sich ausreichend Kraft gespeichert hat, um den Verdrängerkolben mit dem Dichtungskörper des Hilfsventils in Schließrichtung des Hilfsventils und erfindungsgemäß auch in Schließrichtung des Haupt­ ventils zurückzudrängen.

Beispielsweise kann die Schließfeder direkt am Dichtungskörper des Hilfsventils oder an einer Stößelstange angreifen, die in an sich bekannter Weise den Dichtungskörper des Hilfs­ ventils mit dem Verdrängerkolben verbindet, wobei die Schließfeder dann erst durch eine kräftiger bemessene Öffnungsfeder für ihre Schließfunktion ausreichend vorgespannt wird, wenn die durch die manuelle Betätigungskraft vorgespannte Öffnungsfeder den Schiebezylinder wieder aus dem Gehäuse des Ventiloberteils ausschiebt.

Andererseits kann aber auch direkt mit der manuellen Betätigungskraft die Schließfeder für ihre Schließfunktion ausreichend vorgespannt werden, dann nämlich, wenn gemäß einer zweck­ mäßigen Ausführungsform der Erfindung die Schließfeder innerhalb des Schiebezylinders zwischen dem Verdrängerkolben und der oberen, der manuellen Betätigung zugewandten Zylinder­ stirnwand angeordnet ist. In diesem Fall kann die Schließfeder auch wesentlich kräftiger als die Öffnungsfeder ausgelegt sein.

Bei der vorgenannten Ausführungsform der Erfindung besteht aber auch die Möglichkeit, die Schließfeder und die Öffnungsfeder in etwa gleich stark auszulegen, um die Schließfunktion und die Öffnungsfunktion des erfindungsgemäßen Absperr­ ventils gleichermaßen mit größeren Sicherheits­ reserven zu gewährleisten.

In der Praxis hat ein Absperrventil nach der Lehre der Erfindung beachtliche Vorteile. Grund­ sätzlich gilt, daß das Absperrventil nicht mehr dauerbetätigt werden kann. Erst dann, wenn nach dem Einschieben des Schiebezylinders die manuelle Betätigungshandhabe wieder losge­ lassen wird, öffnet das Absperrventil und es beginnt das hydraulische Schließwerk abzulaufen. Dieser Ablaufvorgang des Schließwerks kann extern nicht mehr unterbrochen werden. Er läuft automatisch ab. Jedes Festhalten oder Blockieren der manuellen Betätigungshandhabe des Absperr­ ventils, wie dies in öffentlichen Anlagen oftmals üblich ist, hat dennoch das Schließen das Absperrventils zur Folge. Das Absperrventil kann lediglich durch erneutes manuelles Betätigen und Loslassen der Betätigungshandhabe erneut geöffnet und der automatisch ablaufende Schließ­ vorgang erneut in Gang gesetzt werden.

Die nach der Lehre der Erfindung gleichgerichteten Öffnungs- und Schließbewegungen des Dichtungs­ körpers des Hilfsventils und des Dichtungskolbens des Hauptventils schaffen die Voraussetzung für eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß der Ventilsitz des Hilfsventils im oder am Dichtungskolben des Hauptventils ausgebildet ist und daß mittels des Dichtungskörpers des Hilfsventils nach dem Öffnen des Hilfsventils zwangsweise der Dichtungskolben des Hauptventils von seinem Ventilsitz wegbewegt wird.

Durch diese Zwangsöffnung des Hauptventils entfällt die bisherige Spaltöffnung des Haupt­ ventils entsprechend der Durchströmmenge an Zulaufwasser durch das Hauptventil. Das Haupt­ ventil öffnet jetzt immer maximal, so daß Schmutzpartikeln o. dgl. im Zulaufwasser beim Durchströmen des Hauptventils mitgerissen werden und die Gefahr von Festsetzungen von Schmutz­ partikeln im Hauptventil nicht mehr besteht. Somit ist eine Absicherung des Hauptventils durch ein Schmutz-Vorfilter in der bisher üblichen Weise nicht mehr unbedingt erforderlich.

In konstruktiver Hinsicht stehen zwei Ausführungs­ formen des Zwangsöffnungs-Mechanismus des Hauptventils als zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung zur Verfügung.

Zum einen kann die Zwangsöffnung des Hauptventils dadurch erfolgen, daß der Dichtungskörper des Hilfsventils unmittelbar nach dem Öffnen des Hilfsventils über eine Mitnehmerkante und einen Mitnehmeranschlag den Dichtungskolben des Hauptventils zwangsweise aufzieht.

Zum anderen kann die Zwangsöffnung des Hauptventils dadurch erfolgen, daß der Dichtungskolben des Hauptventils unmittelbar nach dem Öffnen des Hilfsventils mittels einer Hubfeder der Öffnungs­ bewegung des Dichtungskörpers des Hilfsventils nachfolgt.

In der vorstehenden Beschreibung wurde herausge­ stellt, daß der Dichtungskörper des Hilfsventils mit dem Verdrängerkolben des Schließwerks verbunden sein soll. Dies kann z.B. mechanisch mittels einer Stößelstange oder z.B. auch hydraulisch realisiert sein. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht jedoch vor, daß das Absperrventil mit dem Hauptventil und dem Hilfsventil sowie dem Schließwerk koaxial aufgebaut ist und daß der Dichtungskörper des Hilfsventils mit dem Verdrängerkolben des Schließwerks mittels einer koaxial angeordneten Stößelstange verbunden ist.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperrventil in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 1b einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Absperrventil in einer zweiten Ausführungsform.

Dargestellt ist in den Fig. 1a und 1b das Ventil­ oberteil, das den Dichtungskolben 2 des Haupt­ ventils aufweist und das mittels des Gewindes 3 in ein Ventilunterteil (nicht dargestellt) eingeschraubt wird, das üblicherweise den mit dem Dichtungskolben 2 zusammenwirkenden Ventilsitz des Hauptventils aufweist. Die Anströmrichtung des mittels des Hauptventils abzusperrenden Zulaufwassers verfolgt in Richtung des Pfeiles 4.

Über die Bohrung 5 im Dichtungskolben des Haupt­ ventils steht der Druckraum 6 unter dem Druck des Zulaufwassers 4, der das Hauptventil geschlossen hält. Erst wenn der Druckraum 6 durch Öffnen des Hilfsventils druckentlastet ist, öffnet das Hauptventil, d.h. der Dichtungskolben 2 hebt von seinem im Ventilunterteil vorhandenen Ventilsitz ab.

Die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung nach den Fig. 1a und 1b unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der Detailausführungen des jeweiligen Hilfsventils und hinsichtlich der Zwangsöffnung des Hauptventils. In allen anderen Details stimmen beide Ausführungsformen überein, so daß die nachfolgende Beschreibung des hydraulischen Schließwerks für beide Ausführungsformen gilt.

Das Schließwerk umfaßt zwei Druckmittel-Kammern 7 und 8, die gemeinsam in einem Schiebezylinder 9 gebildet sind, der mittels eines Stirndeckels 10 hermetisch abgedichtet ist.

Beide Kammern 7 und 8 sind in dem Schiebezylinder 9 durch nur einen beiden Kammern gemeinsamen Verdrängerkolben 11 voneinander getrennt, der relativ zum Schiebezylinder und relativ zum Gehäuse 12 des Ventiloberteils axial verschieb­ bar gelagert ist. Der Verdrängerkolben besitzt eine permanent offene Drosselbohrung 13 sowie eine umlaufende Ringdichtung 14, die zusammen mit der Zylinder-Innenfläche 15 und den Durch­ laßbohrungen 16 als Rückschlagventil dient.

Die innerhalb des Schiebezylinders angeordnete Schließfeder 17 belastet den Verdrängerkolben 11 und über die Stößelstange 18 auch den Dichtungskörper 19 (Fig. 1b) bzw. den Dichtungs­ körper 20 (Fig. 1a) des Hilfsventils, und zwar in Schließrichtung des Hilfsventils, die gleichgerichtet ist mit der Schließrichtung des Dichtungskolbens 2 des Hauptventils.

Weiterhin ist eine Öffnungsfeder 21 vorgesehen, die den Schiebezylinder 9 belastet, und zwar entgegen den vorgenannten Schließrichtungen und entgegen einer in Richtung des Pfeiles 22 auf den Schiebezylinder 9 aufzubringenden manuellen Betätigungskraft.

Die Verschiebebewegung des Schiebezylinders 9 ist durch einen unteren Endanschlag, der durch die vollständig zusammengedrückte Öffnungs­ feder 21 gegeben ist, und einen oberen, gehäuse­ seitigen Endanschlag 23 begrenzt.

Wird der Schiebezylinder 9 manuell in Richtung des Pfeiles 22 in das Gehäuse 12 des Ventil­ oberteils eingeschoben, dann werden die Öffnungsfeder 21 und auch die Schließfeder 17 vorgespannt, da der Verdrängerkolben 11 zunächst stehenbleibt. Die Summe der Rückstell­ kräfte der Öffnungsfeder und der Schließfeder bestimmt die manuell für das Einschieben des Schiebezylinders aufzubringende Betätigungskraft.

Wird der Schiebezylinder 9 losgelassen, d.h. von der manuellen Betätigungskraft entlastet, dann schiebt die Öffnungsfeder 21 gemeinsam mit der Schließfeder 17 den Schiebezylinder bis an seinen darstellungsgemäß oberen Endanschlag 23 zurück. Dabei wird der Verdrängerkolben 11 mit­ genommen, da der beim Einschieben des Schiebe­ zylinders stehengebliebene Verdrängerkolben in den darstellungsgemäß oberen Teil des Schiebe­ zylinders gelangt ist, wobei das Druckmittel aus der oberen Druckmittel-Kammer 7 über das beim Einschieben des Schiebezylinders durch­ strömbare Rückschlagventil 14, 15, 16 in die untere Druckmittel-Kammer 8 verdrängt worden ist.

In umgekehrter Richtung sperrt das Rückschlag­ ventil und das Druckmittel muß zeitverzögernd über die Drosselbohrung 13 von der unteren Druckmittel-Kammer 8 in die obere Druckmittel- Kammer 7 zurückströmen, wobei dieses Zurückströmen des Druckmittels zunächst beim Ausschiebevorgang des Schiebezylinders 9 noch von beiden Federn, der Öffnungsfeder 21 und der Schließfeder 17, bewirkt wird, spätestens aber im voll ausge­ schobenen Zustand des Schiebezylinders, in dem dieser gegen seinen Endanschlag 23 gefahren ist, von der Schließfeder 17 allein bewirkt wird.

Da der Verdrängerkolben beim Ausschieben des Schiebezylinders darstellungsgemäß nach oben mitgenommen wird, hebt der Dichtungskörper 19 bzw. 20 des Hilfsventils von seinem jeweiligen Ventilsitz ab, der sowohl bei der Ausführungs­ form nach Fig. 1a als auch bei der Ausführungs­ form nach Fig. 1b jeweils im Dichtungskolben 2 des Hauptventils ausgebildet ist. Unmittelbar nach dem Abheben des Dichtungskörpers des Hilfsventils ist der Dichtungskolben 2 des Hauptventils sowohl mechanisch von der Dichtungs­ kraft des Hilfsventils entlastet, als auch hydraulisch entlastet, und zwar durch die über das offene Hilfsventil und die Abgangsbohrung 24 erfolgende Druckentlastung des Druckraumes 6.

Demzufolge öffnen das Hilfsventil und das Haupt­ ventil gleichgerichtet und es kann somit eine Zwangsöffnung des Hauptventils erfolgen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1a erfolgt die Zwangsöffnung über die Mitnehmerkante 25 am Dichtungskörper 20 und den Mitnehmeranschlag 26 am Dichtungskolben 2 des Hauptventils.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1b erfolgt die Zwangsöffnung dadurch, daß die Hubfeder 27 den Dichtungskolben 2 des Hauptventils dem zurückweichenden Dichtungskörper 19 des Hilfs­ ventils nachführt.

Im praktischen Einsatz wird zum Öffnen des Absperrventils der Schiebezylinder 9 manuell in Richtung des Pfeiles 22 entgegen der Kraft der Öffnungsfeder 21 und der Schließfeder 17 eingeschoben. Sobald die Bedienungsperson den Schiebezylinder losläßt, wird dieser von den Federkräften in seine obere dargestellte Position gegen den Endanschlag 23 geschoben. Dabei nimmt der Schiebezylinder den Verdrängerkolben 11 mit, wodurch das Hilfsventil mit dem Hauptventil gleichgerichtet öffnet.

Nach dem Anschlagen des Schiebezylinders an den Endanschlag 23 wirkt ausschließlich die Schließfeder 17 auf den Verdrängerkolben 11 und drückt diesen zeitverzögert in Schließ­ richtung des Hilfsventils. Sobald dann der Verdrängerkolben die Zylinder-Innenfläche 15 nicht mehr berührt und sich in etwa in der dargestellten Position befindet, wird das bis dahin wirksame Rückschlagventil 14, 15 wirkungslos und der Schließvorgang des Hilfsventils wird in der gewünschten Weise erheblich beschleunigt, so daß das Hilfsventil und kurz danach auch das Hauptventil schließt.

Claims (6)

1. Selbstschließendes Absperrventil,

• - dessen Hauptventil durch ein Hilfsventil vorgesteuert ist,
• - und das ein hydraulisches Schließwerk mit zwei nach dem Vordrängerkolben-Prinzip arbeitende und mit einem Druckmittel gefüllte Kammern aufweist, die über ein beim Vorspannen des Schließwerks durch­ strömbares Rückschlagventil sowie über eine Drosselbohrung miteinander verbunden sind,
• - wobei zum Öffnen des Hilfsventils das Schließwerk entgegen der Kraft einer Feder manuell vorgespannt wird,
• - und zum zeitverzögerten Schließen des Hilfsventils ein mit dem Dichtungskörper des Hilfsventils verbundener Verdränger­ kolben in Schließrichtung des Hilfsventils federbelastet ist,
• dadurch gekennzeichnet,
• - daß beide Kammern (7, 8) gemeinsam in einem Zylinder (9) angeordnet sind, der manuell in dem Ventiloberteil des Absperrventils zwischen zwei Endanschlägen (23) axial verschiebbar ist (nachfolgend Schiebezylinder genannt),
• - daß die Kammern in dem Schiebezylinder (9) durch nur einen beiden Kammern gemeinsamen Verdrängerkolben (11) voneinander getrennt sind, der relativ zum Schiebezylinder und relativ zum Gehäuse (12) des Ventiloberteils axial verschiebbar ist,
• - daß eine Schließfeder (17) den Verdränger­ kolben mit dem Dichtungskörper (19, 20) des Hilfsventils in Schließrichtung des Hauptventils belastet,
• - und daß eine Öffnungsfeder (21) vorgesehen ist, die entgegen den Schließrichtungen des Hilfsventils und des Hauptventils den Schiebe­ zylinder belastet.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (17) innerhalb des Schiebezylinders (9) zwischen dem Verdränger­ kolben (11) und der der manuellen Betätigung (22) zugewandten Zylinderstirnwand angeordnet ist.

3. Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Ventilsitz des Hilfsventils in oder am Dichtungskolben (2) des Hauptventils ausgebildet ist
• - und daß mittels des Dichtungskörpers (19, 20) des Hilfsventils nach dem Öffnen des Hauptventils zwangsweise der Dichtungskolben (2) des Hauptventils von seinem Ventilsitz wegbewegt wird.

4. Absperrventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (20) des Hilfsventils nach dem Öffnen des Hilfsventils über eine Mitnehmerkante (25) und einen Mitnehmeranschlag (26) den Dichtungskolben (2) des Hauptventils zwangsweise aufzieht.

5. Absperrventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskolben (2) des Hauptventils nach dem Öffnen des Hilfsventils mittels einer Hub­ feder (27) der Öffnungsbewegung des Dichtungs­ körpers (19) des Hilfsventils nachfolgt.

6. Absperrventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Absperrventil mit dem Hauptventil, dem Hilfsventil und dem Schließwerk koaxial aufgebaut ist
• - und daß der Dichtungskörper (19, 20) des Hilfsventils mit dem Verdrängerkolben (11) des Schließwerks mittels einer koaxial angeordneten Stößelstange (18) verbunden ist.