DE19628577A1 - Bathroom or sanitary ware water valve washer - Google Patents

Abstract

The valve incorporates a washer (1,7) which moves against a second fixed washer, controlling the quantity and possibly the temperature of the water discharged. The washer is fabricated in titanium or aluminium, the surface (8) of which is oxidised by a plasma process in an aqueous electrolyte.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Ventilelement, wie es beispielsweise in Sanitärventilen verwendet wird. Ein Bei­ spiel für ein derartiges Ventilelement ist die Steuerscheibe in einem Scheibenventil. Bei Scheibenventilen wird die Menge des die Armatur verlassenden Wassers, bei Mischventilen ggf. auch seine Temperatur, durch Verschieben einer bewegbaren Steuerscheibe gegenüber einer feststehenden Steuerscheibe eingestellt. Die Scheiben bestehen üblicherweise aus Keramik. Die miteinander in Eingriff stehenden Flächen, längs deren die Scheiben aufeinander gleiten, müssen nicht nur eine Dichtfunktion erfüllen, sondern auch leicht verschiebbar sein. Üblicherweise werden hierfür Keramikscheiben verwendet, die einen relativ hohen Herstellungs- und Bearbeitungsaufwand benötigen, da bei der Herstellung von Keramik Formänderungen und Abmessungsänderungen auftreten können.The invention is based on a valve element as it is is used for example in sanitary valves. A case The control disk is a game for such a valve element in a disc valve. With butterfly valves, the amount of the water leaving the valve, with mixing valves if necessary also its temperature, by moving a movable one Control disc versus a fixed control disc set. The discs are usually made of ceramic. The mutually engaging surfaces, along their the discs slide on each other, not just one Fulfill sealing function, but also easily displaceable be. Ceramic disks are usually used for this, which have a relatively high manufacturing and processing cost need because in the production of ceramics changes in shape and dimensional changes can occur.

Zur Verbesserung des Verhaltens solcher Ventilelemente ist es bereits bekannt (EP 195 205 B1), ein Gleitelement an seinen Funktionsflächen mit einer Beschichtung aus einer oder mehreren keramischen Komponenten zu versehen. Diese Beschich­ tung wird chemisch oder physikalisch aufgedampft. Damit soll die Gleiteigenschaft insofern verbessert werden, als die Be­ schichtung einen geringen Haftreibungskoeffizienten aufweist. Dieser Vorschlag löst jedoch das Problem der aufwendigen Herstellung nicht, da das zu beschichtende Gleitelement ein Keramikelement ist, das nach seiner Herstellung durch Formen und Sintern geschliffen und/oder geläppt werden muß. Es handelt sich also nur um das nachträgliche Beschichten eines mit hohem Aufwand bereits hergestellten Gleitelementes.It is to improve the behavior of such valve elements already known (EP 195 205 B1), a sliding element on its Functional surfaces with a coating of one or to provide several ceramic components. This Beschich device is vapor-deposited chemically or physically. With that  the sliding property is improved in that the loading Layering has a low coefficient of static friction. However, this proposal solves the complex problem Manufacturing not because the sliding element to be coated Ceramic element is that after its manufacture by molding and sintering must be ground and / or lapped. It So it’s only about the subsequent coating of one with high effort already made sliding element.

Weiterhin sind gegeneinander abdichtende Ventilelemente für Mischarmaturen bekannt (EP 243 428 B1), bei denen auf einer Keramikscheibe, vorzugsweise aus Aluminiumoxid, eine diamant­ artige harte Kohlenstoffschicht mit niedrigem Reibungskoeffi­ zienten im Vakuum durch eine Plasmaentladung aufgebracht wird. Es ist auch als Ausgangsmaterial die Verwendung einer Metallscheibe erwähnt. Mit dieser Schicht soll ein niedriger Reibungskoeffizient erreicht werden. Auch diese Möglichkeit löst das Problem der Vereinfachung der Herstellung nicht.Furthermore, valve elements sealing against one another are for Mixer fittings known (EP 243 428 B1), in which on a Ceramic disc, preferably made of aluminum oxide, a diamond like hard carbon layer with low coefficient of friction applied in a vacuum by a plasma discharge becomes. It is also the use of a starting material Metal disc mentioned. This layer is said to be a lower one Coefficient of friction can be achieved. This possibility too does not solve the problem of simplifying manufacturing.

Weiterhin ist es bekannt (WO 88/08762), zur Herstellung von Ventilsteuerscheiben als Ausgangsmaterial Aluminium zu verwenden. Eine in der entsprechenden Größe hergestellte Aluminiumscheibe wird anschließend anodisch oxidiert, so daß eine Aluminiumoxidschicht auf der Oberseite gebildet wird. Diese so gebildete Keramikschicht wird dann in der bei Keramiksteuerscheiben üblichen Weise nachbehandelt, d. h. geläppt, bis die gewünschte Glattheit erreicht wird. An­ schließend wird die Oberfläche mit einer bestimmten Substanz zum Füllen von deren Poren imprägniert. Hier wird zwar die Herstellung durch Verwendung eines billigeren Ausgangsmate­ rials verbilligt, und es werden auch Formen möglich, die sich bei Keramikscheiben nur schwer realisieren lassen. Dennoch ist die Herstellung insgesamt immer noch aufwendig, da das Läppen von Keramikoberflächen sich von dem Läppen vollständig aus Keramik bestehender Scheiben nicht unterscheidet.Furthermore, it is known (WO 88/08762) for the production of Valve control disks as the raw material aluminum use. One made in the appropriate size Aluminum disc is then anodized, so that an aluminum oxide layer is formed on the top. This ceramic layer is then formed in the Ceramic control disks aftertreated in the usual way, d. H. lapped until the desired smoothness is achieved. On the surface closes with a certain substance impregnated to fill their pores. Here is the Manufactured using a cheaper starting material rials are cheaper, and forms are also possible that differ difficult to achieve with ceramic discs. Yet overall, the production is still complex, since that Lapping of ceramic surfaces is completely different from the lapping discs made of ceramic do not differ.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventilelement der eingangs genannten Art, insbesondere eine Steuerscheibe für ein Scheibenventil, zu schaffen, das sich einfach und kostengünstig herstellen läßt und die Dicht- und Gleiteigen­ schaften herkömmlicher Keramikscheiben aufweist.The invention has for its object a valve element of the type mentioned, in particular a control disc for a butterfly valve, to create that simple and inexpensive to manufacture and the sealing and sliding dough has conventional ceramic discs.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Ventil­ element mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen, ein Verfahren zu seiner Herstellung mit den im Anspruch 5 ge­ nannten Merkmalen sowie die Anwendung eines solchen Verfah­ rens mit den im Anspruch 7 genannten Merkmalen vor.To achieve this object, the invention proposes a valve element with the features mentioned in claim 1 Process for its preparation with the ge in claim 5 mentioned features and the application of such a procedure rens with the features mentioned in claim 7.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.Developments of the invention are the subject of the respective dependent claims.

Die Erfindung verwendet als Ausgangsmaterial für das Ventil­ element ein einfaches Metall, das sich mit den herkömmlichen Metallbearbeitungsmöglichkeiten herstellen, verarbeiten und bearbeiten läßt. Wenn dieses Metallsubstrat dann auf die richtige Form und Abmessung gebracht worden ist, wird auf die die Steuerfläche bildende Oberfläche eine Oxidbeschichtung aufgebracht, also kein fremdes Material, sondern eine Oxid­ schicht des Ausgangsmaterials.The invention uses as a starting material for the valve element a simple metal that matches the conventional Manufacturing, processing and metalworking options can be edited. If this metal substrate then on the correct shape and dimension has been brought to the the control surface forming an oxide coating applied, so no foreign material, but an oxide layer of the starting material.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die entsprechende Oberfläche durch ein Plasmaverfahren oxidiert wird, insbesondere ein Plasmaverfahren, das in einem wäßrigen Elektrolyten abläuft.In a further development of the invention it can be provided that the corresponding surface oxidized by a plasma process is, in particular a plasma process in an aqueous Electrolyte runs out.

Ein solches Plasmabeschichtungsverfahren ist bekannt. Von den dadurch hergestellten Schichten ist bekannt, daß sie eine hohe Verschleißfestigkeit, gute Maßhaltigkeit, ausgezeichnete Härte und hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweisen, Eigenschaften, auf die es bei Ventilelementen nur zum Teil ankommt. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat heraus­ gefunden, daß sich durch eine solche Oxidationsbeschichtung auch die Eigenschaften von Ventilgleitelementen verbessern lassen, sofern das metallische Substrat vorher mit den zur Behandlung von Metallen bekannten Methoden mit den gewünsch­ ten Abmessungen und Oberflächeneigenschaften hergestellt wurde. Insbesondere können die Gleiteigenschaften bei gleich­ zeitig vorhandener Dichteigenschaft so gestaltet werden, wie dies bei Steuerscheiben für Scheibenventile erforderlich ist.Such a plasma coating process is known. Of the layers produced by this is known to be a high wear resistance, good dimensional stability, excellent Hardness and excellent corrosion resistance, Properties that are only partially important for valve elements arrives. The inventor of the present invention has found out found that such an oxidation coating  also improve the properties of valve sliding elements leave, provided that the metallic substrate with the Treatment of metals known methods with the desired dimensions and surface properties has been. In particular, the sliding properties can be the same existing density property can be designed as this is necessary for control disks for butterfly valves.

Eine der möglichen von der Erfindung vorgeschlagenen Aus­ gangsmetalle für das Substrat ist Aluminium, also metal­ lisches Aluminium, oder auch insbesondere Titan.One of the possible Aus proposed by the invention The basic metal for the substrate is aluminum, i.e. metal aluminum, or in particular titanium.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge ergeben sich aus den Patentansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung.Further characteristics, details and advantages result from the claims, the wording of which by reference to Content of the description is made of the following description exercise of a preferred embodiment of the invention as well based on the drawing.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen Längsschnitt durch eine Steuerkartusche für ein Einhebel-Mischventil.The only drawing figure shows a longitudinal section through a control cartridge for a single lever mixing valve.

Das in der einzigen Zeichnungsfigur dargestellte Mischventil ist in seinem Aufbau bekannt und gegenüber dem bisherigen Aufbau auch nicht geändert. Es ist beispielsweise aus DE-OS 34 19 209 bekannt.The mixing valve shown in the single drawing figure is known in its structure and compared to the previous one Structure also not changed. It is for example from DE-OS 34 19 209 known.

Zur Veränderung der das Mischventil verlassenden Wassermenge und der Temperatur ist in der Ventilkartusche eine fest­ stehende Steuerscheibe 1 angeordnet, die zwei Wasserdurch­ trittsöffnungen 2, 3 enthält. Die feststehende Steuerscheibe 1 ist gegenüber einem Boden 5 der Kartusche durch Dichtungen 4 abgedichtet.To change the amount of water leaving the mixing valve and the temperature, a fixed control disc 1 is arranged in the valve cartridge, which contains two water passage openings 2 , 3 . The fixed control disk 1 is sealed off from a base 5 of the cartridge by seals 4 .

Durch das Betätigungselement 6 kann eine bewegbare Steuer­ scheibe 7 gegenüber der feststehenden Steuerscheibe 1 bewegt werden, wobei die Bewegung ein Gleiten längs der gemeinsamen Trennebene 8 ist. Im dargestellten Beispiel ist die Trenn­ ebene 8 eine ebene Fläche. Die bewegbare Steuerscheibe 7 weist ebenfalls eine Öffnung 9 auf. Die Bewegung ist ein Verschieben und/oder Verdrehen. Die beiden einander berühren­ den Oberflächen der beiden Steuerscheiben 1, 7 sind die eigentlichen Steuerflächen, da an der gegenüberliegenden Seite, beispielsweise der feststehenden Steuerscheibe 1, Dichtungen angreifen. Die Aufgabe der die Steuerflächen bildenden Oberflächen ist zum einen die Abdichtung gegenüber dem Wasser, damit dieses nicht durch die Trennfläche hin­ durchgelangt, und zum anderen die Ermöglichung eines leichten Gleitens. Das Gleiten muß u. a. auch deswegen leicht sein, damit der Benutzer die Temperatur des aus strömenden Wassers feinfühlig, also mit kleinen Bewegungen einstellen kann.Through the actuating element 6 , a movable control disc 7 can be moved relative to the fixed control disc 1 , the movement being a sliding along the common parting plane 8 . In the example shown, the parting plane 8 is a flat surface. The movable control disk 7 also has an opening 9 . The movement is a shift and / or twisting. The two touching the surfaces of the two control disks 1 , 7 are the actual control surfaces, since seals engage on the opposite side, for example the fixed control disk 1 . The task of the surfaces forming the control surfaces is on the one hand to seal against the water so that it does not pass through the separating surface and on the other hand to enable easy sliding. Sliding must also be easy, among other things, so that the user can adjust the temperature of the water flowing out sensitively, ie with small movements.

Während im Stand der Technik die beiden Steuerscheiben aus Keramik bestehen, das nach seiner Herstellung aufwendig nachbearbeitet werden muß, bestehen nach der Erfindung die beiden Steuerscheiben aus Metall, beispielsweise aus Alumi­ nium. Aluminium läßt sich mit einfachen Verfahren in Sub­ strate sehr genauer Abmessungen bringen. Die die Steuerfläche bildende Oberfläche muß dann noch bearbeitet werden, bei­ spielsweise durch Läppen, was einen geringeren Aufwand darstellt als das Läppen von Keramikscheiben. Anschließend wird diese Oberfläche oder vorzugsweise die gesamte Ober­ fläche des Substrates in einem Plasmaverfahren oxidiert. Dabei lassen sich durch Einstellen der Arbeitsparameter die Eigenschaften der entstehenden Oxidschicht in gewissem Bereich steuern, so daß also ein gewünschter Traganteil der Oberfläche beeinflußt werden kann. Das Ergebnis ist eine Steuerscheibe oder im dargestellten Beispiel zwei Steuer­ scheiben, die trotz wesentlich günstigerer Herstellungskosten die gleichen Eigenschaften wie die bisherigen Keramikscheiben aufweist.While in the prior art the two control disks Ceramic exist, which is expensive after its manufacture must be reworked according to the invention two control discs made of metal, for example made of aluminum nium. Aluminum can be sub strate very precise dimensions. The the control surface then forming surface still has to be worked on for example by lapping, which means less effort represents as the lapping of ceramic disks. Subsequently this surface or preferably the entire upper surface of the substrate oxidized in a plasma process. You can do this by setting the working parameters Properties of the resulting oxide layer to some extent Control area, so that a desired proportion of the load Surface can be influenced. The result is one Control disc or two tax in the example shown slices that despite much cheaper manufacturing costs the same properties as the previous ceramic discs having.

Claims (8)

1. Ventilelement für ein Sanitärventil, insbesondere Steuerscheibe (1, 7) eines Scheibenventils, enthaltend ein Substrat aus einfachem Metall, dessen die Steuer­ fläche (8) bildende Oberfläche oxidiert ist.1. Valve element for a sanitary valve, in particular control disc ( 1 , 7 ) of a disc valve, containing a substrate made of simple metal, the control surface ( 8 ) forming surface is oxidized. 2. Ventilelement nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche (8) durch ein Plasmaverfahren oxidiert ist, insbesondere ein Plasmaverfahren in wäßrigem Elektrolyten.2. Valve element according to claim 1, wherein the surface ( 8 ) is oxidized by a plasma process, in particular a plasma process in aqueous electrolyte. 3. Ventilelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Substrat aus Aluminium besteht.3. Valve element according to claim 1 or 2, wherein the Aluminum substrate. 4. Ventilelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Substrat aus Titan besteht.4. Valve element according to claim 1 or 2, in which the Titanium substrate. 5. Verfahren zum Herstellen eines Ventilelementes für ein Sanitärventil, insbesondere eine Steuerscheibe (1, 7) eines Scheibenventils, bei dem ein die Form des Ventil­ elementes aufweisendes Substrat auf einfachem Metall hergestellt und anschließend die die Steuerfläche (8) bildende Oberfläche des Ventilelementes oxidiert wird, insbesondere mit einem Plasmaverfahren. 5. A method for producing a valve element for a sanitary valve, in particular a control disc ( 1 , 7 ) of a disc valve, in which a substrate having the shape of the valve element is produced on simple metal and then the surface of the valve element forming the control surface ( 8 ) is oxidized , especially with a plasma process. 6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Plasmaoxidation in einem wäßrigen Elektrolyten durchgeführt wird.6. The method of claim 5, wherein the plasma oxidation is carried out in an aqueous electrolyte. 7. Anwendung eines Verfahrens zum Oxidieren der Oberfläche (8) eines metallischen Substrates zur Herstellung eines Ventilelementes für ein Sanitärventil, insbesondere die Steuerscheibe (1, 7) eines Scheibenventils.7. Application of a method for oxidizing the surface ( 8 ) of a metallic substrate for producing a valve element for a sanitary valve, in particular the control disk ( 1 , 7 ) of a disk valve. 8. Anwendung nach Anspruch 7, bei der die Oxidation durch eine Plasmabehandlung erfolgt, insbesondere eine Plasma­ behandlung in einem wäßrigen Elektrolyten.8. Use according to claim 7, wherein the oxidation by a plasma treatment takes place, in particular a plasma treatment in an aqueous electrolyte.