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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Scheibenventil und eine Wasserarmatur, die zum Steuern einer Wasserdosierung und/oder einer Wassertemperatur des von der Wasserarmatur abgegebenen Wassers verwendet werden.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Ausgleichen von Fertigungstoleranzen in einem Scheibenventil.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Einhebelmischer werden häufig als komfortables Mittel zum Steuern des Volumenstroms und/oder der Temperatur des von der Wasserarmatur abgegebenen Wassers verwendet. Die Abgabe des Wassers von der Wasserarmatur wird durch ein Ventil gesteuert, das innerhalb des Wasserarmaturengehäuses angeordnet ist. In einem solchen Ventil wird das Ventilelement üblicherweise gegen eine Gummidichtung eines Ventilsitzes gedrückt, um eine Wasserleckage zu vermeiden.
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Aufgrund der intensiven Nutzung von industriellen Wasserarmaturen und Wasserarmaturen im Haushalt und der damit einhergehenden Reibung und Kompression gegen die Gummidichtung, verschleißt die Gummidichtung und erfordert häufiges Auswechseln.
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Deshalb hat sich in den letzten Jahren die Verwendung von Scheibenventilen, wie beispielsweise dem in der
EP 1 039 191 B1 offenbarten Scheibenventil, für Einhebelmischer weit verbreitet.
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Ein Scheibenventil umfasst typischerweise zwei Keramikscheiben und eine Eingriffsscheibe, die als Ventilmittel in einem Stapel innerhalb eines Ventilgehäuses angeordnet sind. Die Keramikscheiben werden gegeneinander gedrückt und umfassen Wasserkanäle an unterschiedlichen seitlichen Positionen. Um das Ventil zu betätigen, werden die zwei Scheiben relativ zueinander bewegt, um die Wasserkanäle der zwei Ventilscheiben mehr oder weniger zu überlagern. Je nach Überlagerung wird mehr oder weniger Kaltwasser und/oder Warmwasser abgegeben.
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Die Bewegung zumindest einer der zwei Ventilscheiben wird über ein Ventilbetätigungselement gesteuert, das in die Eingriffsscheibe eingreift, wobei die Eingriffsscheibe dann auf eine der Ventilscheiben wirkt. Das Ventilbetätigungselement wird beim Betätigen des Ventils um einen Drehpunkt gedreht. Ein Armaturengriff, der zum Bedienen der Wasserarmatur verwendet wird, ist mit dem Ventilbetätigungselement verbunden.
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Die hochplanaren Oberflächen der Keramikscheiben bewirken einen Dichtungseffekt zwischen den zwei Keramikscheiben, um dadurch die Notwendigkeit einer Gummidichtung zu beseitigen. Des Weiteren ist Keramik äußerst strapazierfähig und unanfällig gegenüber Verschleiß durch Reibung, mineralische Ablagerungen und Korrosion. Die Lebensdauer solcher Scheibenventile wird folglich erheblich verlängert.
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Jedoch haben Scheibenventile Nachteile. Das Fehlen von Gummidichtungen erfordert eine präzise Fertigung, da jegliche Fertigungstoleranzen nicht durch die Kompression einer Gummidichtung ausgeglichen werden können.
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Deshalb offenbart die
EP 1 039 191 B1 , das Ventilgehäuse auf eine vorbestimmte Abmessung zu bearbeiten, um jegliche Toleranzen, die das Gehäuse aufweisen könnte, auszugleichen. Dies stellt sicher, dass jedes Ventilgehäuse dasselbe Abmaß aufweist, um dadurch eine Verformung des Gehäuses bei der Montage des Ventilgehäuses innerhalb einer Wasserarmatur zu vermeiden.
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Jedoch ist die Bearbeitung des Ventilgehäuses zeitaufwändig.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Scheibenventil anzugeben, das im Hinblick auf den Ausgleich von Fertigungstoleranzen verbessert wird, insbesondere welches keine Bearbeitung des Gehäuses erfordert.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Scheibenventil zum Steuern einer Wasserdosierung und/oder einer Wassertemperatur einer Wasserarmatur, umfassend:
- a) ein Scheibenventilgehäuse, das eine Grundoberfläche b aufweist;
- b) einen Scheibenstapel, der in dem Scheibenventilgehäuse angeordnet ist, wobei der Scheibenstapel zwei Ventilscheiben umfasst, die als Ventilmittel zueinander bewegbar sind;
- c) ein Ventilbetätigungselement, das mit dem Scheibenstapel in Eingriff steht, mittels dessen eine der zwei Ventilscheiben bewegbar ist;
- d) ein Aufnahmeelement, das eine Höhe g aufweist und dazu eingerichtet ist, das Ventilbetätigungselement derart aufzunehmen, dass ein Drehpunkt, um den sich das Ventilbetätigungselement drehen kann, bereitgestellt wird.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein vorbestimmter Abstand d zwischen dem Drehpunkt und der Grundoberfläche b durch Einstellen einer Toleranzausgleichshöhe h, die im Wesentlichen innerhalb des Scheibenventilgehäuses vorgesehen ist, unabhängig von Fertigungstoleranzen bereitgestellt.
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Der Erfinder hat erkannt, dass der Toleranzausgleich aus dem Stand der Technik keine Auswirkung auf Toleranzen derjenigen Bauteile hat, wie beispielsweise die Höhe des Scheibenstapels, welche die Position des Ventilbetätigungselements bestimmen. Deshalb variiert die Position des Ventilbetätigungselements relativ zur Grundoberfläche b. Dies wiederum hat einen Einfluss auf die Position des Ventilbetätigungselements relativ zu externen Armaturenbauteile, wie beispielsweise dem Armaturenkörper.
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Infolgedessen variiert auch die Höhe des Armaturengriffs, was große Spaltmaße zwischen externen Bauteilen der Wasserarmatur, wie beispielsweise einer das Scheibenventil abdeckenden Blende, und dem Armaturengriff erfordert, um variierende Höhen des Armaturengriffs, die durch Fertigungstoleranzen verursacht werden, auszugleichen und um eine Kollision dieser Bauteile beim Bewegen des Armaturengriffs zu vermeiden. Dies verursacht, dass große Spalte nach der Montage der Wasserarmatur sichtbar sind.
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Daher kam der Erfinder zu dem Schluss, dass eine für jedes individuelle Scheibenventil beziehungsweise für jeden individuellen Scheibenstapel spezifische Toleranzausgleichshöhe h innerhalb des Gehäuses des Scheibenventils bereitgestellt werden kann, um Fertigungstoleranzen auszugleichen.
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Durch das Ausgleichen der Fertigungstoleranzen innerhalb des Scheibenventilgehäuses selbst wird der Abstand d zwischen der Grundoberfläche b des Scheibenventilgehäuses und dem Drehpunkt bei der Fertigung von einem Scheibenventil zum anderen auf einen vorbestimmten Wert konstant gehalten. Dadurch, dass der Abstand d konstant gehalten wird, ist somit die Relativposition des Ventilbetätigungselements, und des darauf montierten Armaturengriffs, zu dem Armaturenkörper ebenfalls in einer großen Fertigungscharge konstant.
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Der Ausgleich von Toleranzen mittels einer Toleranzausgleichshöhe h beseitigt die Notwendigkeit von größeren Spaltmaßen. Die Reduktion von Spalten, die nach der Installation der Wasserarmatur von außen sichtbar sind, führt zu einer ästhetisch ansprechenderen Wasserarmatur.
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Des Weiteren wird die Anforderung von niedrigen Fertigungstoleranzen durch präzises Fertigen reduziert, da größere Toleranzen der gefertigten Bauteile durch die Toleranzausgleichshöhe h ausgeglichen werden können.
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Ferner ist auf Grund des konstanten Abstands d die Kraft, die bei der Montage des Scheibenventils auf einen Flansch oder eine Schulter des Armaturenkörpers auf die Ventilscheiben wirkt, konstant und unabhängig von dem Anzugsdrehmoment. Dies reduziert die Gefahr einer Wasserleckage, während die Leichtgängigkeit des Wasserarmaturengriffs beibehalten wird.
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Vorzugsweise ist das Scheibenventil ein Kartuschenscheibenventil. Kartuschenscheibenventile können derart hergestellt werden, dass die individuellen Kartuschenscheibenventile gemäß der Erfindung in einer großen Fertigungscharge einen konstanten vorbestimmten Abstand d aufweisen.
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Die Toleranzausgleichshöhe h wird vorzugsweise durch ein oder mehrere Bauteilen des Scheibenventils, die innerhalb des Scheibenventilgehäuses angeordnet sind, bereitgestellt. Die Bauteile, welche die Toleranzausgleichshöhe h bereitstellen, sind vorzugsweise eines oder mehrere aus dem Aufnahmeelement, einem Bauteil des Scheibenstapels und einem zusätzlichen Bauteil, das in dem Scheibenventilgehäuse angeordnet ist, vorzugsweise auf dem Scheibenstapel überlagert ist. Das zusätzliche Bauteil kann jedoch auch unterhalb des Scheibenstapels angeordnet sein.
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Die Grundoberfläche b des Scheibenventilgehäuses, das als Referenzpunkt zum Definieren des Abstands d dient, kann an dem unteren Ende des Scheibenventilgehäuses realisiert werden. Jedoch kann auch eine äußere Schulter irgendwo entlang des Ventilscheibengehäuses als Grundoberfläche b konstruiert sein. Insbesondere kann im Falle eines Kartuschenscheibenventils die Kartusche eine solche Schulter aufweisen, die mit einer komplementären Anschlagschulter der Wasserarmatur, in der die Kartusche montiert ist, in Zusammenhang steht. Somit wird die Höhe des Betätigungselements in Bezug auf die Wasserarmatur unabhängig von jeglichen Dichtungen, die zwischen der Kartusche und der Wasserarmatur vorgesehen sind, konsequent vorbestimmt.
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In einem Ausführungsbeispiel wird die Toleranzausgleichshöhe h durch ein Toleranzausgleichselement bereitgestellt.
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Die durch das Toleranzausgleichselement bereitgestellte Höhe h kann durch das Vorsehen eines Satzes von Toleranzausgleichselementen definiert werden, die unterschiedliche Dicken aufweisen, und durch das Auswählen eines oder mehrerer Toleranzausgleichselemente mit der richtigen Dicke für die Montage des individuellen Ventils. Alternativ oder zusätzlich kann das Toleranzausgleichselement ebenfalls die Höhe h mittels Variieren der Höhe h eines einzigen Toleranzausgleichselements bereitstellen.
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Die Höhe jedes Toleranzausgleichselements kann durch Fertigen des Toleranzausgleichselements auf eine vorbestimmte Höhe eingestellt werden, wie beispielsweise in einem flexiblen Spritzgussprozess, oder durch anschließendes Einstellen der Höhe des Toleranzausgleichselements nach dem Fertigen, wie beispielsweise Schmelzen oder Bearbeiten des Toleranzausgleichselements auf eine vorbestimmte Höhe.
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In einem Ausführungsbeispiel ist eine Vertiefung in dem Scheibenstapel oder dem Aufnahmeelement geformt und ein Einführelement ist auf dem Toleranzausgleichselement geformt, wobei das Einführelement in der Vertiefung eingeführt ist, um die Toleranzausgleichshöhe h bereitzustellen.
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Dies ermöglicht eine einfache und genaue Montage und Demontage des Toleranzausgleichselements in dem Scheibenventil und fixiert das Toleranzausgleichselement, um dadurch die Relativbewegung des Toleranzausgleichselements und des Scheibenstapels oder des Aufnahmeelements zu reduzieren.
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Alternativ kann das Toleranzausgleichselement auf den Scheibenstapel oder das Aufnahmeelement geklebt oder mit einer Klammer fixiert werden.
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Vorzugsweise ist das Einführelement eine ringförmige Feder und die Vertiefung eine ringförmige Nut. Dies bewirkt eine große Kontaktoberfläche zwischen den Toleranzausgleichselementen und der Vertiefung. Des Weiteren werden jegliche Scherkräfte, die zwischen dem Toleranzausgleichselement und der Oberfläche der Vertiefung wirken, gleichmäßig verteilt.
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Alternativ kann ein semiringförmige Feder und eine semiringförmige Nut verwendet werden. Wenn nur ein Ausschnitt eines Rings verwendet wird, wird die Bewegung des Einführelements in Umfangsrichtung relativ zu dem Scheibenstapel oder zu dem Aufnahmeelement reduziert.
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In einem Ausführungsbeispiel ist das Einführelement mit variablen Einführtiefen i in die Vertiefung einführbar, um die durch das Toleranzausgleichselement bereitgestellte Toleranzausgleichshöhe h zu variieren.
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Durch Variieren der Einführtiefen des Einführelements in die Vertiefung kann die Höhe h, die zum Ausgleichen der Toleranzen innerhalb des Scheibenventils verwendet wird, über eine große Bandbreite von Höhen einfach verändert werden, ohne die Notwendigkeit des zusätzlichen Bearbeitens der Bauteile des Scheibenventils. Somit können Toleranzen, die von einer hergestellten Wasserarmatur zur nächsten streuen, mit einem einzigen Toleranzausgleichselement ausgeglichen werden.
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Alternativ kann das Toleranzausgleichselement bearbeitet werden, um unterschiedliche Höhen h zu realisieren.
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In einem Ausführungsbeispiel sind das Einführelement und die Vertiefung fest verbunden.
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Dadurch ist die durch das Toleranzausgleichselement bereitgestellte Höhe festgesetzt, sobald sie für ein Scheibenventil eingestellt ist. Entsprechend wird ein vorhandenes Spiel des Scheibenventils nach der Montage des Toleranzausgleichselements ebenfalls beibehalten. Dies reduziert die Relativbewegung zwischen dem Toleranzausgleichselement, dem Scheibenstapel und dem Aufnahmeelement noch zusätzlich. Reibung und Verschleiß werden dadurch reduziert, wodurch die Lebensdauer des Toleranzausgleichselements, des Scheibenstapels und des Aufnahmeelements erhöht werden. Eine feste Verbindung kann beispielsweise durch die Verwendung eines wasserbeständigen Klebstoffs hergestellt werden.
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In einem Ausführungsbeispiel formen das Einführelement und die Vertiefung eine Presspassung.
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Dies ermöglicht einen hohen Befestigungsgrad zwischen dem Toleranzausgleichselement und dem Scheibenstapel oder dem Aufnahmeelement, ohne einen zusätzlichen Befestigungsschritt oder als Vorbereitung für einen zusätzlichen Befestigungsschritt. Vorteilhafterweise ist die Presspassung eine nicht dauerhafte Verbindung, sodass das Einführelement und die Vertiefung wieder getrennt werden können. Dies ermöglicht einen einfachen Austausch verschlissener oder beschädigter Bauteile, ohne dass der gesamte Zusammenbau ersetzt werden muss.
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In einem Ausführungsbeispiel sind das Einführelement und die Vertiefung zusammengeschweißt.
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Eine Materialverbindung stellt eine dauerhafte Verbindung bereit. Vorzugsweise sind das Einführelement und die Vertiefung miteinander ultraschallverschweißt. Dies ermöglicht eine feste Verbindung zwischen dem Einführelement und der Vertiefung, während eine präzise Positionierung des Einführelements in der Vertiefung beibehalten wird. Ultraschallschweißen erfordert ebenfalls keine großen Wärmemengen, um eine Verbindung zu formen, was Schäden, die durch Verformung von Bauteilen verursacht werden, vermeidet.
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Alternativ kann das Toleranzausgleichselement selbst an den Scheibenstapel oder an das Aufnahmeelement geschmolzen werden. Das Schmelzen kann vor der Montage erfolgen, beispielsweise durch Erwärmen des Toleranzausgleichselements, des Scheibenstapels oder des Aufnahmeelements.
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In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Scheibenstapel zusätzlich eine Eingriffsscheibe, die eine Dicke t aufweist und mit einer der zwei Ventilscheiben verbunden ist, wobei das Ventilbetätigungselement mit der Eingriffsscheibe in Eingriff steht.
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Alternativ kann das Ventilbetätigungselement mit einer der Ventilscheiben in Eingriff stehen und dadurch eine der Ventilscheiben direkt bewegen. Jedoch bestehen die Ventilscheiben typischerweise aus einem harten Material, wie beispielsweise Keramik, um den Verschleiß an den Ventilscheiben während der häufigen Nutzung der Wasserarmatur zu reduzieren. Die Verwendung einer separaten Eingriffsscheibe ermöglicht mehr Freiheit bei der Materialwahl und bei der strukturellen Konstruktion der Eingriffsscheibe. Somit kann zur Herstellung der Eingriffsscheibe preisgünstiges Material, wie beispielsweise Kunststoff, verwendet werden.
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In einem Ausführungsbeispiel wird die Toleranzausgleichshöhe h durch Variieren der Dicke t der Eingriffsscheibe bereitgestellt.
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Dies stellt die Toleranzausgleichshöhe h ohne die Notwendigkeit von zusätzlichen Bauteilen innerhalb des Scheibenventilgehäuses oder zusätzlichen Fertigungsschritten bereit, um dadurch ein kosteneffizientes Mittel zum Ausgleichen von Fertigungstoleranzen in einem Scheibenventil bereitzustellen.
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In einem Ausführungsbeispiel wird die Toleranzausgleichshöhe h durch mindestens einen Vorsprung, der auf der Eingriffsschreibe geformt ist und sich über die Dicke t der Eingriffsscheibe hinaus erstreckt, bereitgestellt.
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Der Vorsprung, der auf der Eingriffsschreibe geformt ist, kann auf eine vorbestimmte Höhe bearbeitet oder geschmolzen werden, um die bereitgestellte Toleranzausgleichshöhe h zu variieren. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität im Bereitstellen einer großen Bandbreite von Toleranzausgleichshöhen h je nach Fertigungstoleranzen. Im Gegenzug wird die Genauigkeit und die Variabilität des vorbestimmten Abstands d erhöht. Der Vorsprung kann eine Rippe sein, die sich entlang einer Oberfläche der Eingriffsscheibe erstreckt. Jedoch sind auch kleinere Vorsprünge in unterschiedlichen Formen, wie beispielsweise kreisförmige Vorsprünge, ebenfalls möglich.
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In einem Ausführungsbeispiel wird die Toleranzausgleichshöhe h durch Variieren der Höhe g des Aufnahmeelements bereitgestellt.
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Das Aufnahmeelement kann dabei bearbeitet werden oder jedes Aufnahmeelement kann auf eine variable vorbestimmte Höhe h hergestellt werden je nach Fertigungstoleranzen jedes individuellen Scheibenventils.
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Die Erfindung ist nicht auf ein Mittel zum Bereitstellen der Toleranzausgleichshöhe h beschränkt. Eine Kombination jedes der beschriebenen Mittel ist ebenfalls möglich.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe ebenfalls gelöst durch das Angeben einer Wasserarmatur zum Abgeben von Wasser, umfassend einen Armaturenkörper, einen Warmwassereinlass und/oder einen Kaltwassereinlass zum Einlassen von Wasser in die Wasserarmatur, einen Wasserauslass zum Abgeben von Wasser von der Wasserarmatur und ein Scheibenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Steuern der Wasserdosierung und/oder der Wassertemperatur des abgegebenen Wassers.
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Eine solche Wasserarmatur kann eine ästhetisch ansprechendere Gestaltung aufweisen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls gelöst durch das Angeben eines Verfahrens zum Ausgleichen von Fertigungstoleranzen in einem Scheibenventil mit den folgenden Schritten:
- a) Anordnen eines Scheibenstapels in einem Scheibenventilgehäuse, wobei das Scheibenventilgehäuse eine Grundoberfläche b aufweist und wobei der Scheibenstapel zwei Ventilscheiben umfasst, die als Ventilmittel zueinander bewegbar sind;
- b) Montieren eines Ventilbetätigungselements in einem Aufnahmeelement, wobei das Aufnahmeelement eine Höhe g aufweist und derart eingerichtet ist, dass ein Drehpunkt bereitgestellt wird, um den das Ventilbetätigungselement drehbar ist;
- c) Anordnen des montierten Ventilbetätigungselements und Aufnahmeelements auf dem Scheibenstapel derart, dass das Ventilbetätigungselement mit dem Scheibenstapel in Eingriff steht, mittels dessen eine der zwei Ventilscheiben bewegbar ist;
- d) Vorsehen einer Toleranzausgleichshöhe h im Wesentlichen innerhalb des Scheibenventilgehäuses derart, dass ein vorbestimmter Abstand d zwischen dem Drehpunkt und der Grundoberfläche b unabhängig von Fertigungstoleranzen bereitgestellt wird.
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In einem Ausführungsbeispiel wird die Toleranzausgleichshöhe h durch Anordnen eines Toleranzausgleichselements im Wesentlichen in dem Scheibenventilgehäuse bereitgestellt.
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In einem Ausführungsbeispiel wird die Toleranzausgleichshöhe h durch Einführen eines Einführelements, das auf dem Toleranzausgleichselement geformt ist, in eine Vertiefung, die auf dem Scheibenstapel oder dem Aufnahmeelement geformt ist, mit variablen Einführtiefen i bereitgestellt wird.
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Die bereits im Hinblick auf das Scheibenventil beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsbeispiele gelten für das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Wasserarmatur mit einem Scheibenventil in einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht;
- 2 zeigt das Scheibenventil aus 1 in einer Schnittansicht;
- 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Toleranzausgleichselements aus den 1 und 2;
- 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheibenventils in einer Schnittansicht;
- 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht der auf der Eingriffsscheibe geformten Vorsprünge aus 4;
- 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Scheibenventils in einer Schnittansicht.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1 zeigt eine Wasserarmatur 10, die zum Abgeben von Wasser durch einen Wasserauslass 12 verwendet wird. Ein Kaltwassereinlass 14 ist durch einen Armaturenkörper 16 geführt und mit einer Grundeinheit 18 verbunden. Die Grundeinheit 18 ist über einen Fixierungsstumpf 20, der auf der Grundeinheit 18 geformt ist, mit dem Armaturenkörper 16 verbunden. Eine dazu korrespondierende Einbeulung 22 und ein Nasenstück 24 sind auf der inneren Oberfläche 26 des Armaturenkörpers 16 geformt.
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Die Grundeinheit 18 und der Armaturenkörper 16 können alternativ als eine einzige Komponente gegossen werden.
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Die Wasserarmatur 10 umfasst ebenfalls einen Warmwassereinlass, der in 1 nicht abgebildet ist, da er hinter dem Kaltwassereinlass 14 in Bezug auf die Zeichenebene der 1 angeordnet ist. Alternativ kann er ebenfalls vor dem Kaltwassereinlass 14 angeordnet sein.
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Die Wasserarmatur 10 ist mittels einer mit dem Armaturenkörper 16 verbundenen Montagestange 28 ortsfest fixiert.
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Das von der Wasserarmatur 10 durch den Wasserauslass 12 abgegebene Wasser wird durch ein Scheibenventil 30, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kartuschenscheibenventil realisiert ist, dosiert und temperiert.
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Eine Mutter 31 ist in einem Gewinde geschraubt, das durch den Armaturenkörper 16 bereitgestellt wird, um das Scheibenventil 30 an dem Armaturenkörper 16 zu fixieren. Die Mutter 31 erzeugt ebenfalls eine Kraft auf das Scheibenventil 30, um Wasserleckagen innerhalb des Scheibenventils 30 zu verhindern.
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2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Scheibenventils 30. Das Scheibenventil 30 umfasst eine stationäre Scheibe 32 und eine bewegte Scheibe 34, die auf der stationären Scheibe 32 überlagert ist. Eine Eingriffsscheibe 36 ist auf der bewegten Scheibe 34 überlagert. Die stationäre Scheibe 32, die bewegte Scheibe 34 und die Eingriffsscheibe 36 formen einen Scheibenstapel 38, der in dem Ventilgehäuse 40 angeordnet ist.
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Die bewegte Scheibe 34 und die stationäre Scheibe 32 sind aus einem harten Material hergestellt, wie beispielsweise Keramik, um den Verschleiß der beiden Scheiben zu reduzieren. Eingriffszähne 42 sind auf der Eingriffsscheibe 36 geformt, mittels derer die Eingriffsscheibe 36 mit der bewegten Scheibe 34 presspassungsweise verbunden ist.
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Die bewegte Scheibe 34 umfasst eine Mischkammer 44 zum Mischen des Warmwassers und des Kaltwassers, die in das Scheibenventil 30 eingeführt werden. Die stationäre Scheibe 32 umfasst einen Kaltwassereinlasskanal und einen Warmwassereinlasskanal, die in 1 nicht abgebildet sind, und einen Auslasskanal 48.
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Das Scheibenventilgehäuse 40 umfasst einen Einlass 50, durch den Warmwasser und/oder Kaltwasser in den Scheibenstapel 38 eingeführt wird. Das Ventilgehäuse 40 weist außerdem eine Grundoberfläche b auf, die der Grundeinheit 18 zugewandt ist. Das Ventilgehäuse 40 umfasst zusätzlich einen Auslass 52, durch den Wasser, das von der Mischkammer 44 kommt, strömen kann bevor es in den Wasserauslass 12 mündet.
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Das Scheibenventilgehäuse 40 ist gegen den Armaturenkörper 16 mittels einer Dichtung 56 abgedichtet. Die Eingriffsscheibe 36 ist gegen die bewegte Scheibe 34 mittels einer Dichtung 58 abgedichtet.
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Ein Ventilbetätigungselement 62, das in einem Aufnahmeelement 64 aufgenommen ist, wird zum Steuern des Scheibenventils 30 verwendet. Das Aufnahmeelement 64 ist von einer Abdeckung 65 umgeben, welche die Kräfte aufnimmt, die durch die Mutter 31, die in dem durch den Armaturenkörper 16 bereitgestellten Gewinde geschraubt ist, bewirkt werden. Es ist ein Spalt zwischen den oberen Flächen der Seitenwände des Scheibenventilgehäuses 40 und der Abdeckung 65 vorhanden, um sicherzustellen, dass die durch die Mutter 31 bewirkten Kräfte nicht direkt auf das Scheibenventilgehäuse 40 ausgeübt werden.
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Das Ventilbetätigungselement 62 umfasst ein Eingriffsende 66, das in die Eingriffsscheibe 36 eingreift. Das Ventilbetätigungselement 62 weist einen Drehpunkt 68 auf, um den das Ventilbetätigungselement 62 gedreht werden kann, um die Dosierung des aus der Wasserarmatur 10 durch den Wasserauslass 12 austretenden Wassers zu steuern.
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Ein Abstand d erstreckt sich von der Grundoberfläche b des Ventilgehäuses 40 zu dem Drehpunkt 68 des Ventilbetätigungselements 62.
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Ein Armaturengriff, der in 1 nicht gezeigt ist, ist mit dem Ventilbetätigungselement 62 verbunden. Der Armaturengriff wird zum Bedienen der Wasserarmatur 10 verwendet.
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Das Scheibenventil 30 umfasst zusätzlich ein Toleranzausgleichselement 70. Das Toleranzausgleichselement 70 ist ein ringförmiger Balken.
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Durch Drehen des Ventilbetätigungselements um den Drehpunkt 68 und/oder durch Rotieren des Ventilbetätigungselements 62 um seine Längsachse werden die Eingriffsscheibe 36 und die damit verbundene bewegte Scheibe 34 relativ zu der stationären Scheibe 32 bewegt. Durch Bewegen der bewegten Scheibe 34 und dadurch zumindest einen Bereich des Kaltwassereinlasses und der Mischkammer 44 zu überlappen wird Wasser in die Mischkammer 44 eingeleitet. Wenn ein Bereich der Mischkammer 44 auch den Auslasskanal 48 überlappt, dann wird Wasser von der Mischkammer 44 in den Auslasskanal 48 und in den Auslass 52 geführt. Von dort wird das Wasser durch den Wasserauslass 12 abgegeben. Der Überlappungsgrad der Mischkammer 44 mit zumindest einem aus dem Kaltwassereinlasskanal oder dem Warmwassereinlasskanal und dem Auslasskanal 48 bestimmt den Volumenstrom, und damit die Dosierung, des von der Wasserarmatur 10 abgegebenen Wassers. Die Mischkammer 44 überlappt in jeder Betriebssituation zumindest teilweise mit dem Auslasskanal 48, um einen Kurzschluss zwischen dem Kaltwassereinlasskanal und dem Warmwassereinlasskanal zu verhindern.
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Um die Wassertemperatur des von der Wasserarmatur 10 abgegebenen Wassers einzustellen, überlappt die Mischkammer 44 zusätzlich mit einem Bereich des Warmwassereinlasskanals. Das Verhältnis der Überlappung der Mischkammer 44 mit dem Kaltwassereinlasskanal zu der Überlappung der Mischkammer 44 mit dem Kaltwassereinlasskanal bestimmt das Verhältnis von Kaltwasser zu Warmwasser, das von der Wasserarmatur abgegeben wird, um somit die Wassertemperatur zu beeinflussen.
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3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Toleranzausgleichselements 70 aus 2.
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Ein Einführelement 72 ist auf dem Toleranzausgleichselement 70 geformt. Eine Vertiefung 74 ist auf der Eingriffsscheibe 36 geformt und dimensioniert, um zumindest teilweise das Einführelement 72 aufzunehmen.
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Die Vertiefung 74 weist eine gestufte Form auf und umfasst einen oberen Bereich 76, der dimensioniert ist, um das Toleranzausgleichselement 70 teilweise aufzunehmen, und einen unteren Bereich 78, der dimensioniert ist, um das Einführelement 72 teilweise aufzunehmen. Das Einführelement 72 ist geringfügig breiter als der untere Bereich 78 der Vertiefung 74, um eine Presspassung des Einführelements 72 in dem unteren Bereich 78 der Vertiefung 74 zu ermöglichen.
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Das Toleranzausgleichselement 70 stellt eine Toleranzausgleichshöhe h bereit, die außerhalb der Vertiefung 74 angeordnet ist.
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Die durch das Toleranzausgleichselement 70 bereitgestellte Toleranzausgleichshöhe h ist variabel. Durch Variieren der durch das Toleranzausgleichselement 70 bereitgestellten Höhe h werden die Toleranzen, die während der Fertigung entstehen, insbesondere des Ventilgehäuses 40, der stationären Scheibe 32 und der bewegten Scheibe 30, sowie der Eingriffsscheibe 36, bei der Montage des Scheibenventils ausgeglichen, um einen konstanten Abstand d der individuellen Scheibenventile 30 untereinander sicherzustellen.
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Die Höhe h wird durch Variieren einer Einführtiefe i des Einführelements 72 in den unteren Bereich 78 der Vertiefung 74, je nach Erfordernis des individuellen betreffenden Ventils, variiert. Um die Höhe d zu erhöhen, wird das Einführelement 72 mit einer kleineren Einführtiefe i in den unteren Bereich 78 der Vertiefung 74 eingeführt. In diesem Fall erstreckt sich das Toleranzausgleichselement 70 weiter über die Eingriffsscheibe 36 hinaus. Um die Höhe h zu verringern, wird das Einführelement 72 mit einer größeren Einführtiefe i in den unteren Bereich 78 der Vertiefung 74 eingeführt. In diesem Fall wird der Bereich des Toleranzausgleichselements 70, der sich über die Eingriffsscheibe 36 hinaus erstreckt, reduziert.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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4 zeigt ein Scheibenventil 130 in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das in 4 gezeigte Scheibenventil 130 ist im Wesentlichen mit dem in 1, 2 und 3 gezeigten Scheibenventil 30 gleich, mit der Ausnahme des Mittels, das die Toleranzausgleichshöhe h bereitstellt.
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Die Eingriffsscheibe 36 weist Vorsprünge 80 auf, die auf deren oberen Oberfläche geformt sind. Die Vorsprünge 80 erstrecken sich über die Grunddicke t der Eingriffsscheibe 36 hinaus. Das Aufnahmeelement 64 liegt dabei auf den Vorsprüngen 80 auf, um dabei über der Dicke t der Eingriffsscheibe 36 um die Höhe der Vorsprünge 80 erhöht zu sein. Die Toleranzausgleichshöhe h wird somit durch die Höhe der Vorsprünge 80 bereitgestellt.
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Die Höhe der Vorsprünge 80 kann in einem Fertigungsschritt eingestellt werden. Vorzugsweise werden die Vorsprünge 80 auf eine vorbestimmte Höhe geschmolzen, um eine Toleranzausgleichshöhe h bereitzustellen, die Fertigungstoleranzen jedes individuellen Scheibenventils 130 ausgleicht. Die Vorsprünge 80 können auch auf eine vorbestimmte Höhe bearbeitet werden. Dadurch, dass die Höhe der Vorsprünge 80 individuell eingestellt werden kann, ist die dadurch bereitgestellte Toleranzausgleichshöhe h äußerst variabel, sodass eine große Bandbreite von Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können.
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5 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Eingriffsscheibe 36 aus 4, insbesondere der auf der Eingriffsscheibe 36 geformten Vorsprünge 80.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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6 zeigt ein Scheibenventil 230 in einem dritten Ausführungsbeispiel. Das in 6 gezeigte Scheibenventil 230 ist im Wesentlichen mit den in 1, 2, 3, 4 und 5 gezeigten Scheibenventilen 30 und 130 gleich, mit der Ausnahme des Mittels, das die Toleranzausgleichshöhe h bereitstellt.
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Die Toleranzausgleichshöhe h wird durch Einstellen der Höhe g des Aufnahmeelements 64 und/oder der Dicke t der Eingriffsscheibe 36 bereitgestellt. Die Höhe g des Aufnahmeelements 64 kann ebenfalls durch Formen von Vorsprüngen auf dem Aufnahmeelement 64, ähnlich zu denen, die auf der Eingriffsscheibe 36 geformt und in 4 und 5 gezeigt sind, eingestellt werden.
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Jedoch kann die Höhe g des Aufnahmeelements 64 und die Dicke t der Eingriffsscheibe 36 ebenfalls während der Fertigung mittels eines flexiblen Spritzgussprozesses variiert werden, um Aufnahmeelemente 64 mit verschiedenen Höhen g und/oder Eingriffsscheibe mit verschiedenen Dicken t bereitzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1039191 B1 [0005, 0010]
