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Patent Searching and Data


Title:
SWITCHOVER VALVE FOR SANITARY FITTINGS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/043702
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a switchover valve (1) for sanitary fittings (2), having at least one inlet (3) and at least two outlets (4, 5) and a closure element (8) for optionally connecting the inlet (3) to at least one of the outlets (4, 5), wherein each outlet (4, 5) has at least one passage cross section (6, 7) in the region of the switchover valve (1), said passage cross section (6, 7) opening or closing the switchover valve. The invention is distinguished by the fact that the switchover valve (1) has a closure element (8) having at least two movable sections (9, 10), wherein the closure element (8) is movable into closure positionS in front of each of the outlets (4, 5) by means of an actuating device (12), and the sections (9, 10) are movable successively counter to a positive pressure in order to open partial cross sections (13, 14).

Inventors:
RIEDEL, Björn (Am Chursbusch 41, Bochum, 44879, DE)
TÜSHAUS, Jan Philipp (Ihmerter Straße 332, Hemer, 58675, DE)
JANOWITZ, Dennis (Schulstrasse 2, Eichstetten, 79356, DE)
SCHWAAN, Thomas (Robert-Koch-Strasse 14a, Schwerte, 58239, DE)
KOSTORZ, Ole Benedikt (Werringser Strasse 96, Menden, 58706, DE)
Application Number:
EP2014/002255
Publication Date:
April 02, 2015
Filing Date:
August 16, 2014
Export Citation:
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Assignee:
GROHE AG (58675 Hemer, DE)
International Classes:
F16K39/02; F16K11/044
Foreign References:
DE2004918A1
FR2207252A1
EP0937927A2
US5474107A
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Claims:
Patentansprüche

Umschaltventil (1) für Sanitärarmaturen (2), mit wenigstens einem Eingang (3) und wenigstens zwei Ausgängen (4, 5) und einem Verschlußelement (8) zur wahlweisen Verbindung des Eingangs (3) mit wenigstens einem der Ausgänge (4, 5), wobei jeder Ausgang (4, 5)im Bereich des Umschaltventils wenigstens (1) einen Durchlassquerschnitt (6, 7) aufweist, den das Umschaltventil öffnet oder verschliesst

dadurch gekennzeichnet, dass

das Umschaltventil (1) ein Verschlusselement (8) mit wenigstens zwei verfahrbaren Abschnitten (9, 10) aufweist, wobei das Verschlusselement (8) mittels einer Betätigungsvorrichtung (12) vor jedem der Ausgänge (4, 5) in Verschlußpositionen verfahrbar ist und die Abschnitte (9, 10) zur Öffnung von Teilquerschnitten (13, 14) nacheinander gegen einen Überdruck verfahrbar sind.

Umschaltventil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (9, 10) relativ zueinander verfahrbar sind.

Umschaltventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle in eine Verschlußposition verfahrenen Abschnitte (9, 10) eines Verschlusselements (8) den Durchlassquerschnitt (6, 7) vollständig verschließen.

Umschaltventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (9, 10) unterschiedlich große Teilquerschnitte (13, 14) verschließen. Umschaltventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (9, 10) zum Öffnen des Durchlassquerschnitts (6, 7) mittels der Betätigungsvorrichtung (12) in einer vorgegebenen Reihenfolge bewegt werden.

Umschaltventil (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigunsvorrichtung (12) beim Öffnen zunächst den Abschnitt (10) mit einem kleinere Teilquerschnitt (13) und anschließend einen Abschnitt (9) mit einem größeren Teilquerschnitt (14) aus einer Verschlußposition verfährt.

Umschaltventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (8) in einem undurchströmten Zustand durch eine Krafteinwirkung in einer Grundstellung gehalten wird.

Umschaltventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (8) in einem durchströmten Zustand durch einen Fluiddruck eines durchströmenden Fluids in einer Umschaltstellung gehalten wird.

9. Umschaltventil (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere Teilquerschnitt (13) zum Öffnen gegen einen Überdruck des Fluiddrucks verfahren wird.

10. Umschaltventil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwirkung und die Teilquerschnitte derart auf den Fluiddruck abgestimmt sind, dass der Fluiddruck das Verschlusselement (8) entgegen der Krafteinwirkung in der Umschaltstellung hält.

11. Umschaltventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere Teilquerschnitt (13) weniger als 60%, vorzugsweise weniger als 40% der größeren (14) Teilquerschnitts verschließt.

12. Sanitärarmatur mit einem Umschaltventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Umschaltventil für Sanitärarmaturen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umschaltventil für Sanitärarmaturen mit wenigstens einem Eingang und wenigstens zwei Ausgängen, und einem Verschluß- element zur wahlweisen Verbindung des Eingangs mit wenigstens einem der Ausgänge, wobei jeder Ausgang im Bereich des Umschaltventils wenigstens einen Durchlassquerschnitt aufweist, den das Umschaltventil öffnet oder verschließt. Der Einsatz bekannter Umschaltventile in Verbindung mit Niederdruckarmaturen ist jedoch nach wie vor problematisch im Hinblick auf die zur Umschaltung erforderlichen Bedienkräfte. Aufgrund des verringerten Druckniveaus ist es erforderlich, das Verschlusselement mit größeren Querschnittsflächen auszubilden, was aber einhergeht mit einer unerwünschten Erhöhung der Bedienkräfte während der Umschaltung des Fluidstroms zwischen verschiedenen Ausgängen.

Insbesondere ist die Verwendung der Umschaltventile in Kombination mit Systemen zur Druckerhöhung problematisch. In der Praxis werden beispielsweise Niederdruck-Armatur zusammen mit nachträglich implementierten Booster-Systemen (Pumpen zur Druckerhöhung) eingesetzt. In einer solchen Konstellation erfordern bekannte Umschaltventile besonders hohe Bedienkräfte.

Aus der DE 198 07 201 A1 ist ein Umschaltventil bekannt. Das dort gezeigte Umschaltventil ist dazu ausgebildet, einen im Brauseabgang entstehenden Unter- druck auszugleichen, um so ein Blockieren des Umschaltventils in einer Absperrstellung des Brauseausflusses zu verhindern und diese mit der Betätigungseinrichtung leicht von Hand lösen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Umschaltventil für

Sanitärarmaturen anzugeben, das in Verbindung mit Niederdruckarmaturen bzw. mit unter Niederdruck stehenden Fluiden eine komfortable und zuverlässige Um- schaltuhg mit möglichst niedrigen Bedienkräften ermöglicht.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Umschaltventil gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 sowie einer Sanitärarmatur gemäß Patentanspruch 12.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in belie- biger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt werden.

Das erfindungsgemäße Umschaltventil zeichnet sich dadurch aus, dass es ein Verschlusselement mit wenigstens zwei verfahrbaren Abschnitten aufweist, wobei das Verschlusselement mittels einer Betätigungseinrichtung vor jedem der Ausgänge in Verschlusspositionen verfahrbar ist, und die Abschnitte zur Öffnung von Teilquerschnitten nacheinander gegen einen Überdruck verfahrbar sind. Das Verschlusselement ist weist dazu unter anderem einer Mehrzahl von zwei oder mehr Abschnitten auf, die an Führungsmitteln relativ zueinander beweglich geführt sind. Die Abschnitte können dabei wahlweise vor einen ersten und einen zweiten oder optional auch mehr Ausgänge verfahren werden und die Ausgänge jeweils voll- ständig verschließen. Neben dem jeweiligen vollständigen Verschluss der Ausgänge ist es aber auch möglich, einzelne oder mehrere Abschnitte getrennt von den anderen Abschnitten zu verfahren und hierdurch Teilquerschnitte zu öffnen oder zu verschließen. Im Zusammenhang mit den eingangs beschriebenen Niederdruckarmaturen ist es dabei von Vorteil, wenn die Abschnitte gegen einen Überdruck verfahrbar sind. Hierdurch kann zum Öffnen beispielsweise zunächst ein einzelner Abschnitt mit einem Teilquerschnitt gegen den Überdruck verfahren werden. Hierzu bedarf es aufgrund des gegenüber dem Durchlaßquerschnitt reduzierten Teilquerschnitts geringerer Bedienkräfte als dies zum Verfahren des gesamten Verschlusselements mit allen Abschnitten erforderlich wäre. Mit dem geöffneten ersten Abschnitt und dem zugehörigen Teilquerschnitt stellt sich nun eine Reduzierung der Druckdifferenz zwischen der Eingansseite und der Ausgangsseite des Umschaltventils ein. Mit der reduzierten Druckdifferenz können dann die übrigen Abschnitte des Verschlusselements mit deutlich reduzierten Bedienkräften ebenfalls verfahren werden. Während das gesamte Verschlusselement dazu ausgelegt ist die Durchlassquerschnitte der Ausgänge vollständig ver- schließen zu können, bilden die Teilquerschnitte Bruchteile davon. Die Summe aller Teilquerschnitte bildet somit den Verschlussquerschnitt. Neben dem erwähnten einen Verschlusselement ist es durchaus auch möglich, die Erfindung im Zusammenhang mit zwei oder mehr Verschlusselementen anzuwenden. Die vorzugsweise relativ zueinander verfahrenbaren Abschnitte eines Verschlusselementes können bevorzugterweise in einer oder mehreren Verschlusspositionen zusammengefahren werden und den Durchlassquerschnitt vollständig verschließen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Abschnitte unterschiedlich große Teilquerschnitte verschließen. So hat es sich als ausreichend erwiesen, wenn ein Abschnitt mit einem relativ kleinen Teilquerschnitt zunächst mit sehr geringen Bedienkräften geöffnet wird, um den Überdruck auszugleichen und dann die übrigen Abschnitte mit reduzierten Bedienkräften verfahren zu können.

Um die richtige Reihenfolge beim Öffnen einzuhalten, kann vorzugsweise eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen sein, die sicherstellt, dass die Abschnitte zum Öffnen des Durchlassquerschnittes in einer vorgegebenen Reihenfolge bewegt werden. Eine solche Betätigungsvorrichtung kann beispielsweise eine Axialbewe- gung ausführen und die verschiedenen Abschnitte an unterschiedlichen Stellen dieser Bewegungsbahn erfassen und mitnehmen. Die Betätigungsvorrichtung kann mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch auf das Verschlußelement einwirken.

Vorzugsweise erfolgt dies in der Art und Weise, dass die Betätigungsvorrichtung beim Öffnen zunächst den Abschnitt mit einem kleineren Teilquerschnitt und anschließend einen Abschnitt mit einem größeren Teilquerschnitt aus einer Verschlußposition verfährt.

Weiterhin ist das Umschaltventil vorzugsweise so ausgebildet, dass das Ver- Schlusselement in einem undurchstömten Zustand durch eine Krafteinwirkung in einer Grundstellung gehalten wird. Dies entspricht beispielsweise bei einer Armatur mit einem Wannenauslass und einem Brausenabgang der Stellung des geöffneten Wannenabgangs. Das bedeutet, nach dem Abstellen des Fluidstromes kehrt das Verschlusselement aufgrund der Krafteinwirkung in die Grundstellung zurück und verschließt den Brausenabgang.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Verschlusselement in einem durchströmten Zustand durch ein Fluiddruck eines durchströmenden Fluids in einer Umschaltstellung gehalten wird. Hierbei handelt es sich um eine weitere Verschlußposition, die beispielsweise einem verschlossenen Wannenabgang entsprechen kann. Verschließt das Verschlusselement den Wannenabgang und wird durch das durchströmende Fluid in dieser Verschlußposition gehalten, so kann es nach dem Abstellen des Fluidstromes wieder in Grundstellung zurückkehren. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der kleinere Querschnitt zum Öffnen gegen einen Überdruck des Fluiddrucks verfahren wird. Das bedeutet, durch den Bediener ist die vom Fluiddruck auf den Teilquerschnitt des Abschnitts ausgeübte Kraft zu überwinden. Da es sich hierbei um einen kleinen Teilquerschnitt handelt, ist diese zu überwindende Kraft des Fluids aber deutlich reduziert. Weiterhin bevorzugt ist die Ausführungsform, nach der die Krafteinwirkung und die Teilquerschnitte derart auf den Fluiddruck abgestimmt sind, dass der Fluid- druck das Verschlusselement entgegen der Krafteinwirkung in der Umschaltstellung hält.

Außerdem hat es sich bewährt, wenn der kleinere Querschnitt weniger als 60 %, vorzugsweise weniger als 40 % des größeren Teilquerschnitts verschließt.

Schließlich kann die vorliegende Erfindung bevorzugterweise im Zusammenhang mit einer Sanitärarmatur mit einem erfindungsgemäßen Umschaltventil eingesetzt werden. Dies erfolgt bevorzugt im Zusammenhang mit Sanitärarmaturen, die wenigstens zwei Ausgänge aufweisen, wobei in der Regel ein Ausgang für einen Wannen- oder Duschauslass und ein zweiter für einen Brauseauslass bestimmt ist.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, auf die sie jedoch nicht beschränkt ist. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Umschaltventils in einer Umschaltstellung;

Figur 2 ein Verschlusselement in einer Schrägansicht von oben;

Figur 3 ein Verschlusselement in einer Schrägansicht von unten;

Figur 4 das Umschaltventil nach Figur 1 in einer Zwischenstellung; und

Figur 5 das Umschaltventil nach Figur 1 in einer Grundstellung.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Umschaltventil 1 in einer seitlichen Schnittansicht dargestellt, wobei das Umschaltventil 1 in einer Sanitärarmatur 2 ange- ordnet ist. An der rechten Seite befindet sich ein Eingang 3 für Mischwasser, an der linken Seite ein erster Ausgang 4, der als Wanneneinlass ausgebildet ist und an der Unterseite ein zweiter Ausgang 5, der als Brauseabgang ausgebildet ist. Im Bereich des Umschaltventils 1 weist das Gehäuse einen ersten Durchlassquerschnitt 6 und einen zweiten Durchlassquerschnitt 7 auf, die wechselweise durch ein Verschlusselement 8 des Umschaltventils 1 verschließbar sind. Das Ver- Schlusselement 8 umfasst bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen ersten Abschnitt 9 und einen zweiten Abschnitt 10, die zueinander verfahrbar sind. Aufgrund einer durch eine Feder 11 ausgeübten Kraft werden die beiden Abschnitte 9 und 10 in Richtung des zweiten Durchlassquerschnitts 7 gedrückt. Die Stellung, in der das Verschlusselement 8 an der Anlagenfläche des zweiten Durchlassquer- Schnittes 7 anliegt, bildet dabei die Grundstellung. Bei der in Figur 1 gezeigten Stellung handelt es sich um eine Umschaltstellung, in der das Verschlusselement 8 an der Anlagefläche des ersten Durchlassquerschnitts 6 anliegt. In diesem Zustand wird das von rechts über den Eingang 3 einströmende Mischwasser in Richtung des geöffneten zweiten Ausgangs 5 beispielsweise hin zu einer Brause um- gelenkt. Die von der Feder 11 aufgebrachte Kraft und die Querschnittsflächen der Abschnitte 9 und 10 sind dabei so bemessen, dass eine vom durchströmenden Fluid ausgeübte Druckkraft das Verschlusselement 8 in der gezeigten Umschaltstellung hält. Das durchströmende Fluid steht unter einem Überdruck und wirkt einer selbsttätigen Rückstellung des Umschaltventils 1 in die Grundstellung ent- gegen.

Die vorliegend dargestellte Ausführungsform zeigt ein Umschaltventil für eine Ni- derdruckarmatur. Aus diesem Grund sind die Querschnittsflächen für die Abschnitte 9 und 10 relativ groß dimensioniert. Aufgrund des Fluiddrucks wäre nun eine erhebliche Bedienkraft auf eine Betätigungsvorrichtung 12 auszuüben, um das Verschlusselement entgegen der Druckkraft des Fluids 8 aus der Umschaltstellung herauszubewegen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es aber nun möglich, die Abschnitte 9 und 10 getrennt voneinander zu verfahren. Indem nun der kleinere zweite Abschnitt 10 zuerst verfahren wird, öffnet sich ein kleiner Teil- querschnitt 13. Da der Teilquerschnitt 13 kleiner ist als der gesamte Durchlassquerschnitt 6, ist zur Öffnung nur eine relativ geringe Bedienkraft auf die Betäti- gungsvorrichtung 12 auszuüben. Durch den geöffneten kleinen Teilquerschnitt 13 kann nun das Fluid in Richtung des ersten Ausgangs 4 strömen, was zu einem Druckanstieg im Bereich des ersten Ausgangs 4 führt. Durch diesen Druckanstieg reduziert sich die Druckdifferenz am Verschlußelement 8. In diesem Zustand ist das Öffnen des gesamten ersten Durchlassquerschnitts mit deutlich reduzierten Bedienkräften möglich, indem das Betätigungselement 12 weiter heruntergedrückt wird und sich nach dem zweiten Abschnitt 10 nun auch der erste Abschnitt 9 aus der Umschaltstellung in Richtung der Grundstellung bewegt. Dieser Vorgang wird zusätlich durch die Feder 1 1 unterstützt.

In Figur 2 ist das erfindungsgemäße Verschlusselement 8 in einer Schrägansicht von oben dargestellt. Der erste Abschnitt 9 dichtet einen größeren Teilquerschnitt 14 ab und der zweite Abschnitt 10 einen kleineren Teilquerschnitt 13. Wichtig für die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich, dass der gesamte Durchlassquer- schnitt 6 beziehungsweise 7 in Teilquerschnitte 13, 14 aufgeteilt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Teilquerschnitt 13 kleiner ausgebildet als der Teilquerschnitt 14. Diese können aber bei entsprechender Auslegung durchaus auch gleich groß sein oder andere Größenverhältnisse aufweisen. Wichtig ist vorliegend, dass die Teilquerschnitte gegen den Fluiddruck umgeschaltet werden und der Umschaltvorgang der einzelnen Abschnitte nacheinander erfolgt. Der erste Abschnitt 9 ist dazu an einer Hülse 16 befestigt, die auf der Achse 15 verschieblich angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, den zweiten Abschnitt 10 getrennt vom ersten Abschnitt 9 zu verfahren. Figur 3 zeigt das Verschlusselement 8 in einer Schrägansicht von unten. Hierbei ist gut erkennbar, dass der kleinere Querschnitt 13 durch den zweiten Abschnitt 10 verschlossen wird und der erste Abschnitt 9 einen größeren Teilquerschnitt 14 verschließt. Beide Abschnitte 9 und 10 sind an einer Achse 15 geführt. In Figur 4 ist das Umschaltventil 1 nach Figur 1 während eines Umstellvorgangs dargestellt. Die Achse 15 wird über die Betätigungsvorrichtung 12 entgegen der durch die Feder 1 1 ausgeübten Kraft und entgegen dem Fluiddruck nach unten bewegt und gibt dadurch den kleinen Teilquerschnitt 13 frei. In dem dargestellten Zustand gelangt ein auf der Achse 15 befestigter Sprengring 17 an der Hülse 16 zur Anlage und bewegt die Hülse 16 zuammen mit dem fest mit der Hülse 16 ver- bundenen ersten Abschnitt 9 nach unten, wenn die Betätigungsbewegung fortgesetzt wird. Hierdurch verfährt die Betätigungseinrichtung 12 die Abschnitte 9 und 10 in einer fest vorgegebenen Weise nacheinander in Richtung der Verschlußposition, die in diesem Fall der Grundstellung entspricht. Figur 5 zeigt das Umschaltventil 1 in der Grundstellung, bei der der zweite Ausgang 5 geschlossen und der erste Ausgang 4 geöffnet sind. Der zweite Durchgangsquerschnitt 7 ist durch den zweiten Abschnitt dicht verschlossen und der erste Abschnitt 9 befindet sich in direkter Anlage zum zweiten Abschnitt 10. Sowohl der Fluiddruck als auch die von der Feder 1 1 ausgeübte Krafteinwirkung hal- ten das Verschlusselement 8 in dieser Grundstellung. Sieht man nun vor, dass der erste Abschnitt 9 nicht dichtend anliegt, so ist zu einer Umstellung von der Grundstellung in die Umschaltstellung lediglich die Kraft aufzubringen, die zur Überwindung der Federkraft und des Fluiddrucks auf den kleineren Teilquerschnitt 13 des zweiten Abschnitts 10 erforderliche Kraft aufzubringen. Auf diese Weise kann das Umschaltventil mit geringen Bedienkräften auch in umgekehrter Richtung von der

Grundstellung in die Umschaltstellung umgeschaltet werden.

Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es sind vielmehr zahlreiche Abwandlungen der Erfindung im Rahmen der Patentansprüche möglich.

Insbesondere kann das erfindungsgemäße Umschaltventil auch bei höheren Drücken bis 3 bar noch leicht, d.h. mit geringen Bedienkräften, umgestellt werden, was bei derzeitigen, im Stand der Technik bekannten Niederdruck-Umstellungen nicht der Fall ist. Bezugszeichenliste

Umschaltventil

Sanitärarmatur

Eingang

erster Ausgang (Wasser)

zweiter Ausgang (Brause)

erster Durchlassquerschnitt

zweiter Durchlassquerschnitt

Verschlusselement

erster Abschnitt

zweiter Abschnitt

Feder

Betätigungsvorrichtung

kleinerer Teilquerschnitt

größerer Teilquerschnitt

Achse

Hülse

Sprengring