DE3300600A1

DE3300600A1 - Thermostatisch gesteuertes mischventil fuer kalt- und warmwasser

Info

Publication number: DE3300600A1
Application number: DE19833300600
Authority: DE
Inventors: Werner 8193 Eglisau Egli
Original assignee: Armaturenfabrik Wallisellen AG
Current assignee: Armaturenfabrik Wallisellen AG
Priority date: 1982-01-11
Filing date: 1983-01-11
Publication date: 1983-07-21
Also published as: CH654090A5

Description

Thermostatisch gesteuertes Mischventil für Kalt- und
Warmwasser Die Erfindung betrifft ein Mischventil für Kalt-und Warmwasser mit einer automatischen Temperaturreguliereinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Mischventile mit einer auf die Ventilorgane wirkenden, automatischen Temperaturregulierung sind z. B. aus den deutschen Offenlegungsschriften 20 35 201 und 22 09 417 bekannt. Diese Mischventile, die mit einem temperaturempfindlichen Element, meist als thermostatisches Dehnstoffelement bezeichnet, arbeiten, über- bzw. untersteuern den am Temperaturwählgriff eingestellten Mischwassertemperatursollwert merklich bei Aenderung der Temperaturwahl von kalt nach warm und umgekehrt. Dies weil der temperaturabhängige Korrckturhub des temperaturempfindlichen Elementes wesentlich grösser ist und mehr Zeit benötigt als derjenige des Ventilorgans. Solche, wenn auch kurzzeitige Temperaturabweichungen wirken insbesondere beim Duschen sehr unangenehm auf den menschlichen Körper.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein thermostatisch geregeltes Mischventil zu schaffen, bei welchem bei einer Aenderung des Temperatursollwertes die Temperatur des ausfliessenden Mischwassers den eingestellten Wert nicht über- bzw. unterschreitet. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in der Kennzeichnung des Patentanspruches 1 definierten Merkmale.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Mischventil im Axialschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II durch das Mischventil gemäss Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch ein Ventildichtungselement, Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Asführungsvariante eines liervögerungselementes und Fig. 5 ein Detail aus der Fig. 4 in grösserem Massstab.
Gemäss der in der Figur 1 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung weist eine thermostatisch geregelte Mischarmatur ein Gehäuse 1 auf mit je einem seitlich angeordneten Warmwasser- und Kaltwassereinlauf 2 bzw. 3 sowie mit einem Mischwasserauslauf 4 am Ende des Gehäuses. Das andere Ende des Gehäuses 1 weist einen Verbindungsgewindekranz 5 auf zur Aufnahme einer Steuer- und Regulierpatrone 6.
Die Steuer- und Regulierpatrone 6 weist an dem dem Gehäuse 1 benachbarten Ende eine Verschraubung 7 auf zum Befestigen am Verbindungsgewindekranz 5. Es ist ferner eine Temperaturreguliereinrichtung vorhanden mit einem Betätigungsteil 8, mit einem Temperatureinstellgriff 9 sowie mit weiteren, nicht näher bezeichneten, an sich bekannten Teilen. In der Patrone 6 ist auch eine Mengenreguliereinrichtung 10 untergebracht mit einem hebelförmigen Mengenreguliergriff 11 und ebenfalls mit weiteren, nicht naher bezeichneten Teilen.
Die Mengenreguliereinrichtung 10 wirkt auf zylindrische Gehäuseteile 12, 13 ein, wobei im Gehäuseteil 13 der Warmwasserventilsitz 14 angeordnet ist, welcher den Durchlass zur Mischkammer 15 freigibt.
Ein temperaturempfindliches Element 16, welches mit einer Hohlnabe 17 und einer Ventilbuchse 18 fest verbunden ist, ragt in die Mischkammer 15 hinein. Bei diesem Element kann es sich um ein termostatisches Dehnstoffelement handeln, welches innerhalb eines starren Zylinders angeordnet ist. Es könnte auch in nicht näher dargestellter Art ein Paket von Bimetallfedern aufweisen, welche sich unter dem Einfluss der Temperatur dehnen und zusammenziehen.
Das temperaturempfindliche Element 16 steht mit der Temperaturreguliereinrichtung in Wirkverbindung. Sein Ausdehnungsmedium ruft bei Temperaturveränderungen im Mischwasser eine axiale Bewegung eines Druckstiftes l9 hervor.
Der Druckstift 19 stützt sich an einer Druckplatte 20 ab, die in Richtung gegen den Druckst£ft hin durch einen Anschlag 37 gehalten ist und von der Gegenseite unter starker Spannung einer vorderen Ueberlastfeder 21 steht. Das Federgehäuse 22, das in einem Kaltwasserventilkörper 23 dicht untergebracht ist, steht in Verbindung mit einer Achse 38, die etwa mittig einen kolbenförmigen Teil 39 aufweist. Die Achse 38 mit dem Kolben 39 ist Bestandteil eines Verzögerungselementes 24.
Das dem Federgehäuse 22 entferntere Ende der Achse 38 stützt sich an einer weiteren Druckplatte 26 ab, die ihrerseits in Richtung gegen das Federgehäuse 22 hin gegen einen Anschlag 40 gepresst ist und auf der Gegenseite unter starker Spannung einer hinteren Ueberlastfederanordnung 27 steht. Zur Erreichung einer kurzen Baulänge und einer grossen Federkraft besteht die Ueberlastfederanordnung 27 aus zwei ineinanderliegenden Druckfedern, deren Gehäuse 28 mit dem Betätigungsteil 8 der Temperaturreguliereinrichtung in Wirkverbindung steht.
Das Verzögerungselement 24 weist ein hülsenförmiges Gehäuse 41 auf, das durch Schrauben mit dem Kaltwasserventilkörper 23 fest verbunden ist und an einem Ende mit einem Schraubdeckel 42 geschlossen ist. Der Kolben 39 ist im Innern des Gehäuses hin- und herbeweglich angebracht, wobei die Achse 38 den Boden des Gehäuses 41 und den Schraubendeckel durchdringt und mittels O-Ringen in diesen beiden Teilen dicht geführt ist.
Zwischen dem Kolben 39 und der Innenwand des Gehäuses 41 ist ein vorbestimmter kleiner Spalt 43 vorhanden. Der verbleibende Hohlraum 44 zwischen der Achse 38 und dem Gehäuse 41 ist mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, welche bei einer Relativbewegung des Kolbens zum Gehäuse durch den Spalt 43 fliessen kann.
Um den Hohlraum 44 mit der Dämpfungsflüssigkeit füllen zu können, ist im Boden des Gehäuses 41 eine Entlüftungsbo.hrung 45 (Figur 5) angebracht, die auf einfache Weise und mit kleinstem Raumbedarf mit einer Metallkugel 46 verschlossen ist. 1s kann sich hier um eine handelsübliche Metallkugel handeln, welche in die ein Untermass aufweisende Bohrung 45 eingepresst ist. Die Bohrung 45 könnte auch abgestuft sein, so dass die Uebergangskante als zusätzliche Dichtkante wirkt. m Deformationen am aufnehmenden Teil zu verhindern, könnte die Kugel auch aus einem angepassten, plastisch verformbaren Material sein. Dadurch wird ein einfacher, zuverlässiger Verschluss auf kleinstem Einbauraum gewährleistet. Durch die sehr kleine Beaufschlagungsfläche können auch grössere Drücke abgedichtet werden, ohne dass die Kugel zusätzlich verstemmt werden muss.
Bei einer Ausführungsvariante des Verzögerungselementes 24 nach Figur 4 könnte die Achse 38 beispielsweise im Bereich des Kolbens 39 gegen die Gehäuseinnenwand mittels O-Ringen 47 abgedichtet sein, wobei für den Durchgang der Dämpfungsflüssigkeit eine axiale Bohrung 48 im Kolben angebracht werden könnte. Bei einer weiteren, nicht gezeichneten Variante könnte das Verzögerungselement in rein mechanischer Art beispielsweise mit einem unter Federbelastung stehenden Ablauf oder Sperrgetriebe vorgesehen sein.
Der hebelförmige Mengenreguliergriff 11 wirkt über die Mengenreguliereinrichtung auf den Kaltlvasserventilkörper 23 so ein, dass dieser in axialer Richtung verschoben werden kann zum direkten Absperren des Kaltwasserzuflusses 2. Der Ventilkörper 23 wird sodann gegen die Waltwasserventilbuchse 18 gepresst, die ihrerseits gegen den Warmwasserventilsitz 14 geschoben wird, um den Warmwasserzufluss 3 zu schliessen. Mittels der Mengenreguliereinrichtung werden die entsprechenden Spaltöffnungen für den Durchfluss freigegeben oder verschlossen. Damit die Ventildichtungen nicht zu hoch beansprucht werden, ist in der Mengeneinstelleinrichtung zur Hubbegrenzung ein Anschlagring 29 angebracht, welcher mit einem Nocken 30 in eine schlitzförmige Aussparung 49 im zylindrischen Gehäuseteil 12 hineinragt. Der Anschlagring 29 ist aussen mit einer Kerbverzahnung 50 versehen, die mit dem hebelförmigen Mengenreguliergriff 11 in Wirkverbindung gebracht wird. Mit diesem Anschlagring 29 wird anderseitig auch die grösste Ventilöffnung begrenzt.
Nachdem bei der Montage durch die Mengenreguliereinrichtung die Ventildichtungen 14, 18 auf das zum Dichten notwendige Masts gedrückt sind, wird der Anschlag des Anschlagringes 29 an die Schlitzbegrenzung gebracht und der Mengenreguliergriff 11 in entsprechender Stellung auf die Kerbverzahnung 50 des Anschlagringes 29 geschoben. Wird durch Drehung am Mengenreguliergriff 11 der Anschlag auf der gegenüberliegenden Seite zum Anliegen gebracht, so ist die vorausbestimmte maximale Ventilöffnung erreicht. Es handelt sich hier um eine konstruktiv sehr einfache Hubbegrenzung mit gedrungener Baulänge. Sie bezweckt durch die limitierte Ventildichtungspressung beim Absperren des Wasserflusses die Ventildichtung geringstmöglichst zu belasten, was eine vergrösserte Lebensdauer mit sich bringt.
Mit dem gleichen Element wird andererseits auch die maximale Ventilöffnung bestimmt.
Bei anderen bekannten Mischarmaturen dieser Art kann man die Elastomer-Ventildichtungen mit Gewalt beliebig zusammenpressen, was die Lebensdauer verkürzt. Bei weiteren bekannten Lösungen werden Rutschkupplungen eingebaut, um die Zusammenpressung zu limitieren, was natürlich einen viel grösseren Aufwand erfordert. Zum Zweck einer geringen Ventildichtungsbelastung beim Absperren könnte auch ein Federelement (eine Federscheibe) zwischen das Saltwasserventil und dessen Betätigungsorgan vorgesehen werden. Andererseits könnte auch ein unter Federbelastung stehendes Warmwasserventil vorgesehen sein.
Die Rückstellfeder 31 stützt sich mit einem Ende am ausflusseitigen Ende des zylindrischen Gehäuseteiles 13 ab, mit dem anderen Ende steht es in Wirkverbindung mit einer sie umgebenden Buchse 32, welche auf der der Feder zugekehrten Seite Stege 33 aufweist, die zu konzentrischen Abstützungen auf dem temperaturempfindlichen Element 16 dienen. Diese Stege geben auch die Oeffnungen zur leitung des Mischwassers auf das temperaturempfindliche Element frei. Der Mischwasserstrom wird durch die Rückstellfeder 31 nicht strömungsungünstig becinflusst. Die Ausbildung der Buchse 32 ist so gestaltet, dass das Mischwasser in intensivem Kontakt mit dem Fühlerteil des temperaturempfindlichen Elementes gebracht wird.
Das Kaltwasser wird nach Durchströmen des Ventilsitzes durch eine sich trichterförmig verengende Oeffnung in der Hohlnabe 1~ szeleitet und strömt anschlicssend durch die radial angebrachten Oeffnungen 34 mit dem Warmwasserstrom zusammen. Dieser gelangt ctuer iIi den cylndrischen Gehäuseteil 13 und wird durch die obere Wandung 51 der in den zylindrischen Gehäuseteil 13 hincinragenden Hohlnabe 17- axial umgelenkt. Das Kaltwasser wird also quer in den Warmwasserstrom geleitet, so dass eine gute Vermischung dieser beiden Wasserströme gewährleistet wird, damit das Mischwasser im Ausflussstrahl keine ungleichen Temperaturzonen aufweist und auch mit einheitlicher Temperatur auf das temperaturempfindliche Element auftrifft.
Zum Abdichten der beiden Wasserzuläufe dienen Elastomer-Ventildichtungen 35 (Figur 3) , die als Profilringe ausgebildet sind, deren Form zur Verankerung der Schwalbenschwanznut im Aufnahmeteil angepasst ist und zusätzlich durch eine (Spann-)ilülse 36 gesichert ist. Die Dichtlippen des Profilringes haben ein halbkreisförmiges Profil. Der Profilring hat ein kleines Volumen, damit bei Temperaturunterschieden möglichst keine Veränderung der Ausflussmenge eintritt. Durch deren Form wird mit einfachen Mitteln eine optimale stabile Verankerung im Aufnahmeteil bewirkt, was für eine genaue Temperaturregelung erförderlich ist. Die Form der Dichtlippe hebt sich vorteilhaft hervor gegenüber bekannten Ausführungen, bei welchen ein Rundschnurring (O-Ring) zu Dichtzwecken verwendet wird mit dem Nachteil, dass der O-Ring zur einfachen Verankerung, damit er durch die Wasserströmung nicht gelöst wird, stärker vcrpresst und verformt werden muss., was dessen Lebensdauer verständlicherweise verkürzt.
In bezug auf die vordere Ueberlastfeder 21 sei noch bemerkt, dass diese eine zu grossc Krafteinwirkung auf das temperaturempfindliche Element verhindert bei schneller Betätigung der Mengenregulierung von grosser auf kleine zunge oder bei gänzlichem Absperren des Wasserflusses.
Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE Mischventil für Kalt- und Warmwasser mit einer automatischen Temperaturreguliereinrichtung und einem auf diese einwirkenden Temperatureinstellteil, wobei die Reguliereinrichtung ein vom Mischwasser umströmtes, temperaturempfindliches Element und zwei mit diesem in Wirkverbindung stehende Ventilorgane aufweist, welche in Funktion der Wärmedehnungen des Elementes und bei gegebenem Temperatureinstellwert die Zuläufe von Kalt- und Warmwasser regulierend gegeneinander abstimmen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem temperaturempfindlichen Element (16) und dem Temperatureinstellteil (8, 9) ein Verzögerungselement (24) eingebaut ist.
2. Mischventil nach Anspruch 1, wobei das in einer Mischkammer (15) gelagerte temperaturempfindliche Element (16) einen die Wärmedehnungen übertragenden axial verschiebbaren Druckstift (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Druckstift (19) auf einen Uebertragungsteil (20) abstützt, welcher mit einer Achse (38) des Verzögerungselementes (24) verbunden ist.
3. Mischventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement (16) ein mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefülltes Gehäuse (41) aufweist, in welchem die Achse (38) hin und her beweglich gelagert ist, wobei sie in den Gehäusebodenteilen dicht durchgeführt ist, dass auf der Achse (38) ein Kolben (39) angeordnet ist, der den Hohlraum (44) des Gehäuses (41) unterteilt, und dass mindestens ein die beiden Hohlraumteile miteinander verbindender Durchgang (43, 48) für die Dämpfungsflüssigkeit vorhanden ist.
4. Mischventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (38) mit Spiel im Gehäuse (41) gelagert ist, wobei der durch das Spiel gegebene Spalt (43) der Durchgang für die Dämpfungsflüssigkeit ist, oder dass der Kolben (38) gegenüber der Gehäuseinnenwandung abgedichtet ist und eine als Durchgang bestimmte axiale Bohrung (48) aufweist.
5. Mischventil nach Anspruch 1, wobei die Wassereinläufe (2, 3) seitlich im Ventilgehäuse (1) und der Mischwasserauslauf (4) am Ende des Gehäuses angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass einer (2) der Wasserzuläufe (2, 3) quer in einen zylindrischen, die Mischkammer enthaltenden Gehäuseteil (13) mündet, dass Umlenkmittel (51) vorgesehen sind, um den ersten Wasserstrom axial in die Mischkammer (15) zu lenken, dass eine mit den Umlenkmittel (51) versehene, konisch sich verjüngende Hohlnabe (17) in den zylindrischen Gehäuseteil (13) ragt, dass der andere Wasserzulauf (3) in den erweiterten Teil der Hohlnabe (17) mündet, und dass der verjüngte Teil der Hohlnabe (17) mit radial angeordneten Oeffnungen (34) versehen ist, damit der zweite Wasserstrom quer in den axial fliessenden ersten Wasserstrom mündet.
6. Mischventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Uebertragungsteil (20) und dem Ende der Achse (38) eine vordere Ueberlastfeder (21) angeordnet ist, die in einem Federgehäuse (22) untergebracht ist.
7. Mischventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Druckstift (19) entfernte Ende der Achse (38) gegen eine hintere Ueberlastfeder (27) gepresst ist.
8. Mischventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Ueberlastfeder (27) aus zwei ineinandergeschobenen Druckfedern besteht.
9. Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement ein unter Federbelastung stehendes Ablauf- oder Sperrgetriebe ist.
10. Mischventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturempfindliche Element (16) in einer Buchse (32) untergebracht ist, die konzentrisch zum zylindrischen Gehäuseteil (13) angeordnet ist, dass zwischen der Buchse (32) und dem Gehäuseteil (13) eine Rückstellfeder (31) angeordnet ist, und dass die Buchse (32) mit Stegen (33) versehen ist zwecks Führung des Mischwassers und zwecks konzentrischer Abstützung auf dem temperaturempfindlichen Element.
11. Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventildichtungen der Ventil organe als Profilringe (35) ausgebildet sind, die in einer Schwalbenschwanznut verankert sind und zur weiteren Sicherung eine aussen angebrachte Spannhülse (36) aufweisen.
12. Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mengeneinstellvorrichtung vorgesehen ist, welche Hubbegrenzungsmittel (29, 30, 49) aufweist zwecks Begrenzung der Ventildichtungspressung und Festlegung der maximalen Ventilöffnung.
13. Mischventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlagring (29) der Hubbegrenzung mit einer aussen angebrachten Kerbverzahnung (SO) mit dem Mengenreguliergriff (11) in Wirkverbindung steht und mit einem innen angebrachten Nocken (30) in eine schlitzförmige Aussparung eines zylindrischen Gehäuseteiles (12) hineinragt, durch welche der Gesamthub bestimmt ist.
14. Mischventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungselement (16) eine Entlüftungs- und Einfüllbohrung (26) aufweist, die mit einer Metallkugel verschlossen ist.