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Dokumentenidentifikation DE102005037122A1 08.02.2007
Titel Flüssigkeitsbehälter mit Organen für den Zulauf und/oder den Ablauf der Flüssigkeit
Anmelder Abertax Research and Development Ltd., Paola, MT
Erfinder Cilia, Joseph, Dr., Paola, MT;
Schembri, George, Paola, MT;
Scicluna, Mark, Paola, MT;
Pulé, Joseph, Paola, MT;
Tabone, Malcolm, Paola, MT
Vertreter Gustorf, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 84036 Landshut
DE-Anmeldedatum 06.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005037122
Offenlegungstag 08.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.02.2007
IPC-Hauptklasse E03D 1/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Der Flüssigkeitsbehälter mit Organen für den Zulauf und/oder den Ablauf der Flüssigkeit dient insbesondere für Toilettenspülungen oder Dach-Wasserreservoire. Das Organ für den Zulauf besteht aus einer in den oberen Bereich des Behälters (10) mündenden, durch ein Ventil (60) verschließbaren Leitung (56), während das Organ für den Ablauf eine im Boden (14) des Behälters (10) angebrachte, durch einen Ventilkörper verschließbare Öffnung (16) aufweist. Bei dem Ablauforgan ist der Ventilkörper (18) wenigstens in seinem unteren Bereich ein teilkugelförmiger oder konischer Körper, der im geschlossenen Zustand auf dem kreisförmigen Rand (22) der Öffnung (16) dichtend aufliegt und mit Mitteln zur Freigabe der Öffnung verbunden ist. Diese bestehen vorzugsweise aus einem Zugelement (30), das mit einem über dem oberen Rand des Behälters (10) angebrachten Betätigungsorgan (32) verbunden ist. Das Ventil (60) des Zulauforgans ist mit einer bistabilen Schalteinrichtung zur automatischen Steuerung der Füllstandshöhe im Behälter (10) verbunden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsbehälter mit Organen für den Zulauf und/oder den Ablauf der Flüssigkeit, insbesondere für Toilettenspülungen oder Dach-Wasserreservoire, wobei das Organ für den Zulauf aus einer in den oberen Bereich des Behälters mündenden, durch ein Ventil verschließbaren Leitung besteht, während das Organ für den Ablauf eine im Boden des Behälters angebrachte, durch einen Ventilkörper verschließbare Öffnung aufweist.

Herkömmliche Flüssigkeitsbehälter dieses Aufbaus werden beispielsweise für Toilettenspülungen verwendet und bestehen aus einem Wasserkasten, dessen Organe für den Zulauf und für den Ablauf des Wassers aus einer komplexen Mechanik mit nicht weniger als fünfzig Einzelteilen besteht. Eine derartige Mechanik ist nicht nur kompliziert im Aufbau und in der Montage, sondern vor allem auch sehr störanfällig, was besonders dann zu Problemen führt, wenn Wartungs- oder Reparaturarbeiten an einem in die Wand eingebauten Wasserkasten durchgeführt werden müssen.

Daneben sind elektronisch gesteuerte Spüleinrichtungen bekannt, die aufwendige Komponenten und Zusatzteile benötigen, beispielsweise optische Sensoren oder Ultraschallmelder. Daraus folgt, daß derartige Spüleinrichtungen sehr teuer sind. Darüber hinaus haben diese meistens keine Möglichkeit für eine mechanische Betätigung, was bei Ausfall der Stromversorgung oder der Systemelektronik besonders nachteilig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsbehälter der angegebenen Gattung zur Verfügung zu stellen, der mit wenigen Bauteilen auskommt, die nahezu nicht störanfällig sind, wobei im Fall eines Stromausfalls eine einwandfreie Steuerung des Zulaufs bzw. des Ablaufs der Flüssigkeit gewährleistet seien soll.

Die grundsätzliche Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem Ablauforgan gemäß der Erfindung darin, daß der Ventilkörper ein wenigstens im unteren Bereich kugelförmiger oder kegelförmiger Körper ist, der im geschlossenen Zustand auf dem kreisförmigen Rand der Öffnung im Boden des Behälters dichtend aufliegt und mit Mitteln zur Freigabe der Öffnung verbunden ist. Diese bestehen vorzugsweise aus einem Zugelement, das mit einem Betätigungsorgan verbunden ist, welches über dem oberen Rand des Behälters angebracht ist.

Bei dieser Lösung wird der Flüssigkeitsablauf dadurch ausgelöst, daß der Ventilkörper über das Zugelement durch manuelle oder auch elektrisch gesteuerte Auslösung des Betätigungsorgans angehoben wird, so daß der Ventilkörper angehoben wird, wodurch die Öffnung im Boden des Behälters freigegeben wird.

In Weiterentwicklung der Erfindung ist der Ventilkörper über das Zugelement, das vorzugsweise eine frei verformbare Schnur ist, mit einem Schwimmkörper verbunden, der sich oberhalb des Ventilkörpers befindet und auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmt. Mit diesem Schwimmkörper wird in Abhängigkeit von der Füllstandshöhe im Behälter der Ventilkörper durch die Auftriebskraft angehoben und damit die Ablauföffnung freigegeben, bis der Flüssigkeitspegel wieder so weit abgesunken ist, daß der Ventilkörper die Ablauföffnung schließt. Dieser Vorgang läuft ohne die Aktivierung des Betätigungsorgans über eine entsprechende, vorzugsweise zeitgesteuerte Regelung des Zulauforgans selbständig ab, was insbesondere für Toilettenspülungen in öffentlichen Einrichtungen besonders vorteilhaft ist, da hier eine regelmäßige Spülung in kürzeren oder längeren Zeitabständen automatisch erfolgt. Je nach Behälterbauart mit Form und Größe der Ablauföffnung müssen zur gewünschten Steuerung der Auftriebskräfte die Größen und spezifischen Gewichte von Ventilkörper und Schwimmkörper aufeinander abgestimmt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Zugelement unterhalb des Betätigungsorgans mit einem magnetischen Huborgan verbunden ist. Dieses kann aus einer Elektromagnetspule bestehen, in der ein Tauchanker vertikal beweglich angeordnet und an dessen unterem und oberem Ende des Zugelements befestigt ist.

Zur Betätigung des in dieser Weise ausgebildeten Huborgans ist die Elektromagnetspule über eine elektrische Leitung mit einer Steuerschaltung verbunden, an die wenigstens ein Auslöseglied angeschlossen ist, um die Spule zu erregen. Das Auslöseglied kann eine von Hand oder Fuß aktivierbare Berührungsfläche haben.

Bei dieser Weiterbildung der Erfindung zieht die Elektromagnetspule im erregten Zustand den Tauchanker ein, so daß der über das Zugelement mit diesem verbundene Ventilkörper in seine Öffnungsstellung angehoben wird. Falls bei einem Stromausfall die elektromagnetisch gesteuerte Einleitung des Flüssigkeitsabflusses nicht möglich ist, kann der Ventilkörper dennoch über das Zugelement und das am oberen Behälterrand angebrachte Betätigungsorgan manuell in die Öffnungsstellung angehoben werden.

Es ist vorteilhaft, wenn der Ventilkörper vertikal beweglich in einem im Behälter befestigten Führungskörper angeordnet ist, der an seinem unteren Ende Durchströmöffnungen für den Ablauf der Flüssigkeit hat. Wenn bei dieser Ausgestaltung der Erfindung der Führungskörper in einem zum Boden des Behälters offenen, becherförmigen Rohr angebracht ist, an dessen Deckel der Führungskörper unter Freilastung von Überströmöffnungen befestigt ist, bewirkt dies einen Venturi- oder Saugeffekt beim Ablauf der Flüssigkeit, wodurch das Zugorgan und mit diesem ggf. das Huborgan entlastet wird.

Gemäß der Erfindung ist zusätzlich oder alternativ die Möglichkeit vorgesehen, zur Steuerung der Füllstandshöhe im Behälter eine bistabile Schalteinrichtung vorzusehen, die mit dem Ventil des Organs für den Zulauf der Flüssigkeit verbunden ist. Mit der bistabilen Schalteinrichtung wird gegenüber herkömmlichen, nur über einfache Schwimmer gesteuerten Ventilen erreicht, daß diese Ventile keine Zwischenstellungen, sondern nur eine offene und eine vollständige geschlossene Stellung einnehmen, so daß der Nachteil von kleinen Tropfmengen vermieden wird, die als Scheinverluste nicht meßbar sind.

In einer ersten Ausführungsform kann diese Schalteinrichtung zur Steuerung der Füllstandhöhe kapazitive Sensoren aufweisen, die beispielsweise an der Außenwand des Behälters angebracht und über elektrische Leitungen mit einer Steuerschaltung zur Betätigung des Ventils verbunden sind. Eine derartige Einrichtung zur Füllstandsregelung ist Gegenstand der DE-A 101 09 152 der Anmelderin. Zur Erläuterung der Betriebsweise wird daher auf diese Patentanmeldung ausdrücklich Bezug genommen.

Bei einer Variante der Erfindung kann die Schalteinrichtung zur Steuerung der Füllstandshöhe aus einem Schwimmer bestehen, der über ein Kniehebelgelenk, das zwei stabile Endstellungen hat, mit dem Ventil des Organs für den Zulauf verbunden ist. Auch diese Art der Betätigung des Zulaufventils hat den Vorteil, daß ein unkontrolliertes Tropfen des Zulaufventils aufgrund einer unzureichenden Schließstellung vermieden wird, da das Kniehebelgelenk außer den beiden stabilen Endstellungen zum Öffnen bzw. Schließen keine Zwischenstellungen hat.

Diese Lösung mit Schwimmer und Kniehebelgelenk eignet sich auch für die Steuerung des Ablauforgans.

Bei einer anderen Variante für die Schalteinrichtung zur Steuerung der Füllstandhöhe ist ein Schwimmer vorgesehen, an dessen Oberseite ein Permamentmagnetkörper befestigt ist, der als Schleppelement zur Mitnahme, d. h. zum Anheben und Absenken eines Magnetankers dient, welcher im Gehäuse des Ventils zur Anlage an einer Membranplatte kommt, die den Flüssigkeitszulauf entweder öffnet oder schließt. Der Magnetanker weicht je nach Lage des Schwimmers in die eine oder andere Endstellung aus und bewirkt dadurch ein Öffnen oder Schließen des Ventils.

Bei dieser Lösung ist zur Betätigung des Zulaufventils keine elektrische Stromversorgung notwendig, da der Schwimmer über das Permanentmagnetsystem unmittelbar auf die Membranplatte einwirkt. In der geschlossenen Stellung ist auch hier sichergestellt, daß nicht meßbare Tropfmengen vermieden werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

1 eine schematische Längsschnitt-Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen Flüssigkeitsbehälter gemäß der Erfindung, wobei zur Steuerung der Füllstandshöhe kapazitive Sensoren vorgesehen sind,

2 eine Weiterbildung der 1 im Bereich des Ablaufventils in seiner geschlossenen Stellung,

3 das Aublaufventil der 2 in der geöffneten Stellung,

4 eine schematische Darstellung einer Variante zur Steuerung des Zulaufventils, die grundsätzlich auch für das Ablaufventil verwendet werden kann,

5 das in 4 angedeutete Zulaufventil in der geschlossenen Stellung,

6 das Zulaufventil gemäß 5 in der geöffneten Stellung,

7 eine der 4 ähnliche Darstellung einer weiteren Variante für die Steuerung des Zulaufventils,

8 das in 7 angedeutete Zulaufventil in der geöffneten Stellung und

9 das Zulaufventil der 8 in der geschlossenen Stellung.

In 1 ist schematisch ein Behälter 10 dargestellt, der durch einen abnehmbaren Deckel 12 geschlossen ist. Bei diesem Flüssigkeitsbehälter 10 kann es sich beispielsweise um einen Wasserkasten für Toilettenspülungen handeln. In den Boden 14 des Behälters 10 ist eine Öffnung 16 für den Ablauf der Flüssigkeit eingearbeitet, die durch einen als Ventilkörper 18 ausgebildeten Ventilkörper 18 verschlossen werden kann, der zumindest in seinem unteren Bereich kugelförmig oder kegelförmig ausgebildet ist. An die Öffnung 16 schließt sich eine rohrförmige Ablaufleitung 20 an. In der geschlossenen Stellung der Öffnung 16 gemäß 1 liegt der Ventilkörper 18 dichtend auf dem kreisförmigen Rand 22 der Öffnung 16 auf, weil in dieser Position die Gewichtskraft des Ventilkörpers 18 größer als seine Auftriebskraft ist.

In die Wand 23 des Behälters 10 ist eine Überströmöffnung 24 eingearbeitet, die mit einer Überlaufleitung 26 verbunden ist, deren unteres Ende in die Ablaufleitung 20 mündet. Die Überströmöffnung 24 liegt auf dem Niveau der gewünschten maximalen Füllstandshöhe im Behälter 10.

Der Ventilkörper 18 befindet sich innerhalb eines zylindrischen, am unteren Ende offenen Führungskörpers 28 und ist über eine als frei verformbare Schnur ausgebildetes Zugelement 30 mit einem Betätigungsorgan 32 verbunden, das auf dem Deckel 12 des Behälters 10 angebracht ist.

Um den Ablauf der im Behälter 10 gespeicherten Flüssigkeit 34 einzuleiten – im Falle eines Wasserkastens einer Toilettenspülung die Auslösung des Spülvorganges –, wird das Betätigungsorgan 32 von Hand so betätigt, daß über das Zugelement 30 der Ventilkörper 18 angehoben wird und dieser die Öffnung 16 freigibt. Sobald der Ventilkörper 18 von seinem Sitz 22 abgehoben ist, wird er zusätzlich durch die Auftriebskraft nach oben bewegt, wenn sein Volumen so bemessen ist, daß seine Auftriebskraft größer als seine Gewichtskraft ist. Sobald er mit sinkendem Flüssigkeitsstand wieder mit einem Teil seines Volumens in den Sitz 22 eintaucht, wird seine Auftriebskraft kleiner als die Gewichtskraft, wodurch die Öffnung 16 wieder geschlossen wird.

Diese einfachste Grundausführung des Flüssigkeitsbehälters gemäß der Erfindung kann dadurch weiterentwickelt sein, daß der Ventilkörper 18 über das Zugelement 30 mit einem darüber angeordneten Schwimmkörper 36 verbunden ist, dessen Auftriebskraft größer als sein Gewicht ist. Wenn die Füllstandshöhe im Behälter 10 auf dem in 1 eingezeichneten Niveau A oder darunter liegt, bleibt der Ventilkörper 18 auf seinem die Ablauföffnung 16 schließenden Sitz. Sobald jedoch das Flüssigkeitsniveau ansteigt, beispielsweise auf die Höhe A oder B, zieht der Schwimmkörper 36 durch seine Auftriebskraft den Ventilkörper 18 über das Zugelement 30 nach oben, so daß die Flüssigkeit über die Öffnung 16 abfließen kann, bis der Ventilkörper 18 aufgrund seines die Auftriebskraft überwindenden Gewichts die Öffnung 16 wieder schließt. Diese automatische Öffnung der Ablaufleitung 20 erfolgt somit ohne Aktivierung des Betätigungsorgans 32. In Abhängigkeit von der Einstellung des Flüssigkeitszulaufs in den Behälter 10 – worauf nachstehend noch näher eingegangen wird – erfolgt dieser Vorgang in kürzeren oder längeren Zeitabständen, weshalb diese Weiterentwicklung insbesondere für Toilettenspülkästen in öffentlichen Einrichtungen geeignet ist, um eine regelmäßige Spülung unabhängig von einer Benutzung sicherzustellen.

Gemäß einer anderen Weiterentwicklung der Erfindung ist das Zugelement 30 unterhalb des Betätigungsorgans 32 mit einem magnetischen Huborgan 38 verbunden. Wie 1 zeigt, kann dieses Huborgan 38 aus einer Elektromagnetspule 40 bestehen, in der ein Tauchanker 42 vertikal beweglich angeordnet ist. Am unteren Ende des Tauchankers 42 ist der untere Teil des Zugelementes 30 befestigt, der mit dem Ventilkörper 18 verbunden ist; in der beispielhaften Darstellung der 1 ist im unteren Teil des Zugelementes 30 auch der Schwimmkörper 36 angebracht, ohne daß dies zwingend ist.

Der untere Teil 44 des Tauchankers 42 besteht aus einem magnetischen Werkstoff, während der obere Teil 46 aus nicht magnetischem Werkstoff besteht. Der Tauchanker 42 ist im Ausführungsbeispiel als ein Zylinderkörper ausgebildet und hat am oberen und am unteren Ende jeweils einen Flansch 48 zur Begrenzung der vertikalen Hubbewegung, der in der unteren bzw. oberen Endstellung des Tauchankers 42 an der Magnetspule 40 zum Anschlag kommt.

Die Elektromagnetspule 40 ist über eine elektrische Leitung 50 mit einer Steuerschaltung 52 verbunden, an die im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Auslöseglieder 54 und 54' angeschlossen sind, wobei sich das Auslöseglied 54' im Bereich des Betätigungsorgans 32 befindet und alternativ zu diesem aktiviert werden kann.

Es ist von Vorteil, wenn das Auslöseglied 54 und/oder 54' als ein Sensor mit einer Berührungsfläche ausgebildet ist, die von Hand oder von Fuß aktiviert werden kann.

Wenn bei dieser Weiterentwicklung der Erfindung die Berührungsfläche eines der beiden Auslöseglieder 54, 54' von Hand oder Fuß aktiviert wird, hat das zur Folge, daß über die Steuerschaltung 52 die Elektromagnetspule 40 erregt wird und dabei den Tauchanker 42 über dessen magnetischen Teil 44 einzieht. Über das Zugelement 30 wird dadurch der Ventilkörper 18 angehoben, so daß über die Öffnung 16 Flüssigkeit abfließen kann, bis der Ventilkörper 18 wieder auf seinem Sitz 22 aufliegt.

Sollte bei einem Stromausfall eine Erregung der Elektromagnetspule 40 nicht möglich sein, dann kann dennoch der Spülvorgang mittels des mechanischem Betätigungsorgans 32 eingeleitet werden.

Wenn auch bei dieser Variante der Erfindung der Schwimmkörper 38 vorgesehen ist, hat dies bei besonders hohen Behältern 10 den großen Vorteil, daß er die durch die Flüssigkeitssäule auf den Ventilkörper 18 wirkende Drucklast durch seine Auftriebskraft reduziert, wodurch die Zugkraft, die das magnetische Huborgan 38 beim Öffnen der Ablaufleitung 20 ausüben muss, verringert wird.

Die oben erläuterten und in 1 gezeigten Steuerungsmöglichkeiten für den Ablauf der Flüssigkeit können, wie erwähnt, alternativ oder in Kombination miteinander eingesetzt werden:

  • a) manuelle Aktivierung des Betätigungsorgans 32 und unmittelbare Anhebung des Ventilkörpers 18 über das Zugorgan 30,
  • b) manuelle Betätigung wie unter a), unterstützt durch Schwimmkörper 36,
  • c) manuelle Betätigung wie unter a) oder b), wobei bei Stromausfall auch der Tauchanker 42 hochgezogen wird,
  • d) Anheben des Ventilkörpers 18 (mit oder ohne Schwimmkörper 36) über das magnetische Huborgan 38.

Die 2 und 3 zeigen eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung im Bereich des Ablaufventils. Hier ist, ähnlich wie in 1, zu erkennen, daß der Ventilkörper 18 in einem rohrförmigen Führungskörper 28 vertikal beweglich angeordnet ist, der mit seinem unteren Ende 100 auf dem Boden 14 des Behälters 10 befestigt ist. Das untere Ende 100 des Führungskörpers 28 hat Durchströmöffnungen 102 für den Ablauf der Flüssigkeit in die Öffnung 16 (vgl. 3).

Der Ventilkörper 18 ist hier ein in seinem Hauptteil zylindrischer Körper, der am unteren Ende die Form einer Kugelkalotte hat, die in der geschlossenen Stellung gemäß 2 auf dem kreisförmigen Sitz 22 aufliegt. Selbstverständlich ist es auch möglich, das untere Ende des Ventilkörpers 18 kegelförmig auszubilden.

Der Führungskörper 18 ist in einem zum Boden 14 des Behälters 10 offenen Rohr 104 angebracht, das die Form eines umgestülpten Bechers hat. An der Decke 106 des Rohres 104 befindet sich eine zentrische Durchlassöffnung 108 für das Zugelement 30.

An der Decke 106 des Rohres 104 ist der Führungskörper 18 befestigt, wobei am oberen Ende des Führungskörpers 18 Überströmöffnungen 110 angebracht sind.

2 zeigt das Ablaufventil in der geschlossenen Stellung, wobei der Behälter 10 mit Flüssigkeit gefüllt ist. Sobald auf den Ventilkörper 18 über das Zugelement 30 und ggf. das in 1 gezeigte Huborgan 38 eine Zugkraft ausgeübt wird, wird dieser von seinem Sitz 22 abgehoben, so daß gemäß 3 Flüssigkeit über die Öffnung 16 abströmen kann (vgl. Pfeile A). Der Ventilkörper 18 erfährt hierbei den bereits erläuterten Auftrieb, so daß er als Schwimmkörper wirkt. Durch die abströmende Flüssigkeit A wird außerdem eine Sogwirkung auf die Flüssigkeit im Ringraum zwischen dem Führungskörper 28 und dem Rohr 104 ausgeübt, die durch die Pfeile B angedeutet ist. Dadurch wird in dem Ringraum 112 über dem Flüssigkeitsring ein Unterdruck erzeugt, der auf der Oberseite des Ventilkörpers 18 ein Teilvakuum C erzeugt, durch welches die Aufwärtsbewegung des Ventilkörpers 18 unterstützt wird. Dies hat eine Zugentlastung auf das Zugelement 30 und ggf. auf das Huborgan 38 zur Folge.

Für die Steuerung des Flüssigkeitszulaufs sind bei der Erfindung ebenfalls mehrere Varianten vorgesehen, von denen eine erste in 1 dargestellt ist.

Wie 1 zeigt, mündet in den oberen Bereich des Behälters 10 eine Leitung 56 für den Zulauf der Flüssigkeit, in die ein einstellbares Drosselventil 58 zur Steuerung der gewünschten Durchflussmenge sowie ein Ventil 60 zum Öffnen und Schließen der Leitung 56 eingesetzt sind. Das Ventil 60 ist hier als Elektromagnetventil ausgebildet und über eine Steuerleitung 62 mit einer Steuerschaltung 64 verbunden, an die zwei kapazitive Sensoren 66a und 66b angeschlossen sind. Die beiden Sensoren 66a und 66b sind in unterschiedlicher Höhe an der Außenseite der Wand 23 des Behälters 10 angebracht und dienen zur Regelung der Füllstandshöhe A oder B.

Die Funktionsweise der kapazitiven Sensoren 66a und 66b ist in der eingangs erwähnten Patentanmeldung DE-A 101 09 152 ausführlich erläutert; auf diese wird hier Bezug genommen.

Wenn das Flüssigkeitsniveau im Behälter 10 bei geöffnetem Ventil 60 die gewünschte Höhe A oder B erreicht hat, wird über den zugeordneten Sensor 66a oder 66b und die Steuerschaltung 64 das Ventil 60 geschlossen, so daß der Zulauf der Flüssigkeit durch die Leitung 56 unterbrochen wird. Bei diesem Füllvorgang bleibt der Ventilkörper 18 in seiner in 1 dargestellten Position. Wenn nach einem Einleiten des Spülvorganges über eines der beiden Auslöseglieder 54, 54' oder über das Betätigungsorgan 32 die Füllstandshöhe auf ihr niedrigstes Niveau abgesunken ist, das etwa dem Radius des kugelförmigen Ventilkörpers 18 entspricht, wird über die Sensoren und die Steuerschaltung 64 das Ventil 60 wieder geöffnet, bis das eingestellte Niveau A oder B erreicht und über den entsprechenden Sensor 66a oder 66b das Ventil 60 wieder geschlossen wird.

Das über die beiden Sensoren 66a und 66b elektromagnetisch gesteuerte Ventil 60 hat den wesentlichen Vorteil gegenüber bisherigen Systemen, daß dieses nur zwei definierte Stellungen – offen und geschlossen – einnehmen kann, so daß Tropfverluste durch die Leitung 56 vermieden werden.

Wie bereits erwähnt, kann bei dem in 1 gezeigten Steuerungssystem für den Flüssigkeitszulauf mittels der beiden Sensoren 66a und 66b zusätzlich auch der Schwimmkörper 36 eingesetzt werden, um den Füllvorgang und den Spülvorgang auch unabhängig von einer Aktivierung des Betätigungsorgans 32 oder des elektromagnetischen Huborgans 38 in regelmäßigen Zeitabständen automatisch ablaufen zu lassen.

Die Steuerschaltung 54 kann über eine Steuerleitung 98 mit der Steuerschaltung 64 verbunden sein, um in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine intelligente Steuerung für zwei verschiedene Füllmengen A und B bereitzustellen. Die Steuerschaltung 54 ist dabei so ausgelegt, daß über den unteren Sensor 66a nur eine Befüllung bis zum niedrigeren Niveau A erfolgt. Wenn dann das Auslöseglied 54' betätigt wird, zieht das magnetische Huborgan 38 den Ventilkörper 18 in seine Öffnungsstellung, so daß die dem Niveau A entsprechende, kleinere Flüssigkeitsmenge abfließt. Wenn alternativ das Auslöseglied 54 betätigt wird, hat das zur Folge, daß zunächst eine Befüllung bis zum höheren Niveau B erfolgt, worauf der obere Sensor 66b das Ventil 60 schließt. Erst jetzt wird die Elektromagnetspule 40 aktiviert, so daß der Tauchanker 42 den Ventilkörper 18 nach oben zieht.

Die 4 bis 6 zeigen eine alternative Ausführungsform für das Organ für den Flüssigkeitszulauf, das in 4 schematisch und in den 5 und 6 im Detail dargestellt ist. Die Steuerung der Füllstandshöhe B im Behälter 10 erfolgt hier über einen Schwimmer 68, der über ein Kniehebelgelenk 70 auf das mechanische Ventil 60 zum Öffnen und Schließen der Leitung 56 für den Zulauf der Flüssigkeit in den Behälter 10 einwirkt. Zum Öffnen und Schließen des mechanischen Ventils 60 dient ein in den 5 und 6 angedeuteter, pilzförmiger Ventilkörper 72 mit einem Kugelkopf 18', der sich in 5 in der geschlossenen und in 6 in der geöffneten Stellung befindet. In der geschlossenen Stellung gemäß 5 befindet sich der Schwimmer 68 auf einer dem Niveau B der 1 entsprechenden Höhe, so daß das Kniehebelgelenk 70 nicht auf den Ventilkörper 72 einwirkt. Bei Absinken des Niveaus sinkt auch der Schwimmer 68, so daß das Kniehebelgelenk 70 unmittelbar in seine obere Endstellung umklappt und dabei den Ventilkörper 72 in die geöffnete Stellung anhebt.

Bei dieser Variante wird der Behälter 10 immer bis auf die maximale Höhe B gefüllt. Zur Wahl der ablaufenden Menge wird entweder das Auslöseglied 54' oder das Auslöseglied 54 betätigt, wodurch mittels eines Zeitgebers in der Steuerschaltung 52 das magnetische Huborgan 38 kürzer oder länger in der Öffnungsstellung gehalten wird.

Wie die Ausführungsmöglichkeit der 5 und 6 zeigt, ist der Schwimmer 68 an einem radial abstehenden Arm 74 befestigt, an dessen gegenüberliegendem Ende eine Nockenplatte 76 fest angebracht ist. Diese hat zwei Steuernocken 78, welche auf einen der beiden Hebel 80 des Kniehebelgelenkes 70 einwirken, um den Ventilkörper 72 in die Schließstellung (5) und die Öffnungsstellung (6) bringen. Die Anlenkung der beiden Hebel 80 des Kniehebelgelenks 70 am Ventilgehäuse oder am Behälter 10 ist nicht weiter dargestellt.

In den 7 bis 9 ist eine weitere Möglichkeit für die Ausbildung des Organs für den Zulauf der Flüssigkeit in dem Behälter 10 angedeutet. 7 zeigt schematisch die in den Behälter 10 mündende Zulaufleitung 56 und das darin eingesetzte Ventil 60 für die Steuerung der Füllstandshöhe B im Behälter 10, wobei auch hier ein Schwimmer 68' vorgesehen ist.

Die 8 und 9 zeigen den grundsätzlichen Aufbau des Ventils 60, das ein nach außen geschlossenes Ventilgehäuse 82 hat, in dem eine Membranplatte 84 eingespannt ist, welche das Gehäuse 82 in eine untere Kammer 86 und eine obere Kammer 88 unterteilt. In die obere Kammer 88 mündet die Zulaufleitung 56 für die Flüssigkeit; von dieser oberen Kammer 88 geht eine Leitung 56' für die Weiterleitung der Flüssigkeit in den Behälter 10 aus. In der Stellung der Membranplatte 84 gemäß 8 sind die beiden Leitungen 56 und 56' miteinander verbunden, so daß die Flüssigkeit in den Behälter 10 eingefüllt wird.

Die Membranplatte 84 hat zwei Durchtrittsöffnungen 90 und 90', die den Öffnungen der Leitung 56 bzw. 56' gegenüberliegen.

Unterhalb der Membranplatte 84 befindet sich ein der Öffnung 90' gegenüberliegender Magnetanker 92, der in einem nach außen geschlossenen Führungsrohr 94, das sich von der unteren Kammer 86 nach unten erstreckt, vertikal beweglich gelagert ist. Das Führungsrohr 94, das einen zylindrischen oder prismatischen Querschnitt haben kann, greift in einen ringförmigen Permanentmagnetkörper 96 ein, der auf der Oberseite des Schwimmers 68' befestigt ist.

Wie bereits erwähnt, nimmt in der Stellung der 8 die Membranplatte 84 eine waagrechte Stellung ein, in der ihre beiden Durchtrittsöffnungen 90 und 90' den Durchfluss der Flüssigkeit durch die Leitung 56 zur Leitung 56' und damit in den Behälter 10 freigeben.

Wenn mit steigender Füllstandshöhe im Behälter 10 das maximale Niveau B (vgl. 1) erreicht wird, ist auch der Schwimmer 68' in der angehobenen Stellung gemäß 9, wobei er den Magnetanker 92 mit angehoben hat. Der Magnetanker 92 drückt in dieser Stellung die Membranplatte 84 in ihre nach oben gewölbte Form und schließt gleichzeitig die Durchtrittsöffnung 90', welche die gegenüberliegende Öffnung der Leitung 56' für die Weiterleitung der Flüssigkeit abschließt. Ein weiteres Befüllen des Behälters 10 sowie kleine Tropfverlustmengen sind in dieser Schließstellung des Ventils 60 ausgeschlossen. Flüssigkeit, die anfänglich noch über die Leitung 56 in das Gehäuse 88 einströmt, gelangt über die Durchtrittsöffnung 90 in die untere Kammer 86 des Gehäuses 82 und unterstützt hierbei die Verformung der Membranplatte 84 in ihre in 9 gezeigte Schließstellung.

Bei Einleitung des Spülvorgangs durch Anheben des Ventilkörpers 18 mittels einer der oben erwähnten Varianten sinkt der Schwimmer 68', so daß über die Leitungen 56 und 56' wieder Flüssigkeit in den Behältern 10 nachströmen kann.

Auch bei dieser Variante wird der Behälter 10 immer bis zur maximalen Höhe B befüllt, wobei die Wahl der Abgabemenge wie beim Beispiel der 4 bis 6 über die zeitgesteuerte Öffnung des Ablaufventils erfolgen kann.

Mit der Erfindung stehen somit Flüssigkeitsbehälter zur Verfügung, deren Füllhöhen über kapazitive Sensoren in Verbindung mit Magnetventilen oder durch mechanische mit Schleppmagnetkörper oder Ventile mit durch Kniehebel definierten Endstellungen (offen/geschlossen) gesteuert werden und die wahlweise einen Ablaufverschluss mit Kugelventil haben, der durch mechanische oder zusätzlich durch elektromagnetische Vorrichtungen (1) nach Bedarf oder für Intervallbetrieb geöffnet werden kann.

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Organe für den Zulauf und den Ablauf können miteinander kombiniert oder auch einzeln und unabhängig voneinander verwendet werden. So ist beispielsweise bei Dach-Wasserreservoiren nur der Einsatz der Zulauforgane zweckmäßig, weil der Ablauf an der jeweiligen Zapfstelle vom Verbraucher geöffnet und geschlossen wird.


Anspruch[de]
Flüssigkeitsbehälter mit Organen für den Zulauf und/oder den Ablauf der Flüssigkeit, insbesondere für Toilettenspülungen oder Wasserreservoire, wobei das Organ für den Zulauf aus einer in den oberen Bereich des Behälters mündenden, durch ein Ventil verschließbaren Leitung besteht, während das Organ für den Ablauf eine im Boden des Behälters angebrachte, durch einen Ventilkörper verschließbare Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (18) ein wenigstens im unteren Bereich teilkugelförmiger oder konischer Körper ist, der im geschlossenen Zustand auf dem kreisförmigen Rand (22) der Öffnung (16) dichtend aufliegt und mit Mitteln zur Freigabe der Öffnung (16) verbunden ist. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Freigabe der Öffnung (16) aus einem Zugelement (30) bestehen, das mit einem über dem oberen Rand des Behälters (10) angebrachten Betätigungsorgan (32) verbunden ist. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (30) eine frei verformbare Schnur ist. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (18) über das Zugelement (30) mit einem oberhalb des Ventilkörpers (18) liegenden Schwimmkörper (36) verbunden ist. Flüssigkeitsbehälter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (30) unterhalb des Betätigungsorgans (32) mit einem magnetischen Huborgan (38) verbunden ist. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Huborgan (38) aus einer Elektromagnetspule (40) mit einem darin vertikal beweglichen Tauchanker (42) besteht, an dem das Zugelement (30) befestigt ist. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchanker (42) aus einem Zylinderkörper besteht, der im unteren Teil (44) aus magnetischem und im oberen Teil (46) aus nicht magnetischem Material besteht und am oberen und am unteren Ende einen an der Magnetspule (40) zum Anschlag kommenden Flansch (48) hat. Flüssigkeitsbehälter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetspule (40) über eine elektrische Leitung (50) mit einer Steuerschaltung (52) verbunden ist, an die wenigstens ein Auslöseglied (54, 54') angeschlossen ist. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseglied (54, 54') eine von Hand oder Fuß aktivierbare Berührungsfläche hat. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (52) einen Zeitgeber zur Steuerung der Öffnungszeit des magnetischen Huborgans (38) in Abhängigkeit von dem aktivierten Auslöseglied (54, 54') hat. Flüssigkeitsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (18) vertikal beweglich in einem im Behälter (10) befestigten Führungskörper (28) angeordnet ist, der an seinem unteren Ende (100) Durchströmöffnungen (102) für den Ablauf der Flüssigkeit hat. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (18) in einem zum Boden (14) des Behälters (10) offenen, becherförmigen Rohr (104) angebracht ist, an dessen Decke (106) der Führungskörper (18) unter Freilassung von Überströmöffnungen (110) befestigt ist. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Freigabe der Öffnung (16) aus einem Schwimmer (68) und einem damit verbundenen Kniehebelgelenk (70) mit zwei stabilen Endstellungen zum Öffnen und Schließen des Ablaufs bestehen. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (68) über einen Arm (74) mit einer Nockenplatte (76) fest verbunden ist, die zwei Steuernocken (78) aufweist, zwischen denen sich ein Hebel (80) des Kniehebelgelenks (70) erstreckt. Flüssigkeitsbehälter mit Organen für den Zulauf und/oder den Ablauf der Flüssigkeit, insbesondere für Toilettenspülungen oder Wasserreservoire, wobei das Organ für den Zulauf aus einer in den oberen Bereich des Behälters mündenden, durch ein Ventil verschließbaren Leitung besteht, während das Organ für den Ablauf eine im Boden des Behälters angebrachte, durch einen Ventilkörper verschließbare Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ventil (60) des Organs für den Zulauf eine bistabile Schalteinrichtung zur automatischen Steuerung der Füllstandshöhe im Behälter (10) verbunden ist. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zur Steuerung der Füllstandshöhe (A, B) kapazitive Sensoren (66) aufweist, die über elektrische Leitungen mit einer Steuerschaltung (64) zur Betätigung des Ventils (60) verbunden sind. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (66) an der Außenwand des Behälters (10) angebracht sind. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (60) ein Elektromagnetventil ist. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zur Steuerung der Füllstandshöhe aus einem Schwimmer (68) und einem damit verbundenen Kniehebelgelenk (70) mit zwei stabilen Endstellungen zum Öffnen und Schließen des Ventils (60) des Organs für den Zulauf besteht. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (68) über einen Arm (74) mit einer Nockenplatte (76) fest verbunden ist, die zwei Steuernocken (78) aufweist, zwischen denen sich ein Hebel (80) des Kniehebelgelenks (70) erstreckt. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zur Steuerung der Füllstandshöhe aus einem Schwimmer (68') besteht, an dessen Oberseite ein Permanentmagnetkörper (96) zum Anheben und Absenken eines Magnetankers (92) befestigt ist, der im Gehäuse (82) des Ventils (60) zur Anlage an einer Membranplatte (84) zum Öffnen und Schließen des Flüssigkeitszulaufs kommt. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranplatte (84) zwei Durchtrittsöffnungen (90, 90') aufweist und in dem Ventilgehäuse (82) so eingespannt ist, daß die beiden Durchtrittsöffnungen (90, 90') jeweils einer in das Gehäuse (82) mündenden Öffnung der Leitung (56, 56') für den Zulauf bzw. die Weiterleitung der Flüssigkeit gegenüberliegen, wobei der Magnetanker (92) in der Schließstellung der Membranplatte (84) die ihm gegenüberliegende Durchtrittsöffnung (90') und damit die Öffnung für die Weiterleitung der Flüssigkeit absperrt.






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