CH670290A5

CH670290A5 -

Info

Publication number: CH670290A5
Application number: CH2564/86A
Authority: CH
Inventors: Hermann Kress
Original assignee: Hansa Metallwerke Ag
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1989-05-31
Also published as: AU583134B2; JPS6288880A; AU5928086A; IT8620857A0; KR940000354B1; IT1189588B; IT8620857A1; JPH0684788B2; DE3524149A1; US4715406A; KR870001430A; ATA178986A; DE3524149C2; AT393551B

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Steuerscheibenventil, insbesondere für den Sanitärbereich, mit einem Gehäuse, mit mindestens zwei Steuerscheiben, von denen eine zur Veränderung der Menge des Mediums gegenüber der anderen linear verschiebbar ist, mit einer Einrichtung, welche sich einer Linearbewegung der bewegbaren Steuerscheibe widersetzt.

Ein derartiges Steuerscheibenventil ist aus der DE-OS 32 46 350 bekannt. Hier werden starke Druckstösse im Leitungssystem, welche durch plötzliches Schliessen der Sanitärarmatur hervorgerufen werden könnten, durch eine Bewegungsbremse verhindert, die mit der bewegbaren Steuerscheibe gekoppelt ist.

Diese Bewegungsbremse besteht aus einem Kolben, der mit der bewegbaren Steuerscheibe über eine Kolbenstange verbunden ist und sich in einem wassergefüllten Zylinder hin- und herbewegt. Bei einer Linearverschiebung der bewegbaren Steuerscheibe wird so durch den Kolben Wasser aus den Teilräumen des Zylinders verdrängt, was zu der gewünschten Bremswirkung führt. Nachteilig bei dem bekannten Steuerscheibenventil ist, dass zusätzliche Teile benötigt werden, die nicht nur Kosten verursachen, sondern auch räumlich schwierig unterzubringen sind. Die bereits im Handel befindlichen Ventile sowie die Armaturengehäuse, mit denen zusammen die Ventile benutzt werden sollen, müssen von Grund auf neu konstruiert werden, damit die in der DE-OS 32 46 350 gegebene Lehre befolgt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuerscheibenventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches im wesentlichen ohne zusätzliche Teile für die Bewegungsbremse auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.

Die grundlegende Erkenntnis der Erfindung ist also, dass die linear bewegliche Steuerscheibe selbst als Kolben einer Bewegungsbremse genutzt werden kann, wenn die Steuerscheibe selbst in einem abgeschlossenen, zylinderähnlichen Raum angeordnet ist. Ein solcher abgeschlossener, zylinderähnlicher Raum steht bei vielen bekannten Konstruktionen bereits im wesentlichen zur Verfügung bzw. lässt sich ohne nennenswerten zusätzlichen Aufwand herstellen. Durch geeignete Abstimmung der Viskosität der fliessfahigen Substanz und des Querschnittes des Verdrängungsweges lässt sich die gewünschte Bremskraft in weiten Grenzen einstellen. Auffällige oder grundlegende Änderungen am Grundaufbau des Steuerscheibenventiles sind nicht erforderlich, so dass im allgemeinen derartige Steuerscheibenventile mit älteren Fabrikaten kompatibel gemacht werden können, also als Ersatzteile einsetzbar sind.

Im allgemeinen bietet es sich an, dass der geschlossene Raum nach unten durch die feststehende Steuerscheibe begrenzt ist.

Nach oben kann der geschlossene Raum durch eine dritte Scheibe begrenzt werden, an welcher die nach oben weisende Fläche der beweglichen Steuerscheibe entlang gleitet. Dieser verhältnismässig teure Weg wird regelmässig dann eingesetzt werden, wenn eine verhältnismässig dünnflüssige Substanz zur Bewegungsbremsung eingesetzt wird und eine verschleissfeste Abdichtung des abgeschlossenen Raumes nach oben angestrebt wird.

Der abgeschlossene Raum kann zur Seite hin durch eine Wand des Gehäuses begrenzt werden.

In der Praxis finden sich besonders häufig solche Steuerscheibenventile, bei welchen die bewegbare Steuerscheibe eine kombinierte Rotations- und Linearbewegung ausführt, die von einem Stellschaft bewirkt wird, der in einem im Gehäuse drehbar geführten Teil gelagert ist und mit einem Kopf in eine Mitnahmeöffnung an der nach oben weisenden Fläche der Regelscheibe eingreift, wobei die bewegbare Steuerscheibe in einer nach unten offenen Aufnahmeöffnung des drehbar geführten Teiles angeordnet ist. Bei solchen «Einhebelmischern» bietet es sich an, dass der abgeschlossene Raum das Volumen des Aufnahmeraumes umfasst.

In diesem Falle kann es ferner zur Erleichterung der Abdich-

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tung des abgeschlossenen Raumes zweckmässig sein, wenn der Aufnahmeraum für die bewegbare Steuerscheibe seitlich in allen Richtungen geschlossen ist. Es ist dann im wesentlichen nur noch für die Abdichtung des abgeschlossenen Raumes nach unten Sorge zu tragen, was verhältnismässig einfach - wie oben erwähnt - durch die feststehende Steuerscheibe geschehen kann. Grundsätzlich ist es dabei gleichgültig, ob das drehbar geführte Teil bei der Einleitung der Drehkräfte in die bewegbare Steuerscheibe eine aktive Rolle übernimmt oder nur passiv «mitgeschleppt» wird.

Das drehbar geführte Teil kann dabei mit seiner nach unten zeigenden Fläche auf der feststehenden Steuerscheibe gleiten.

Dies reicht in vielen Fällen, insbesondere bei Verwendung verhältnismässig zähflüssiger Substanzen, zur Abdichtung gegen die Festscheibe aus.

Alternativ kann der Verdrängungsweg, der die beiden Teilräume des geschlossenen Raumes miteinander verbindet, einen Spalt zwischen der nach unten zeigenden Fläche des drehbar geführten Teils und der feststehenden Steuerscheibe umfassen.

Schliesslich wird sich in vielen Fällen auch diejenige Ausgestaltung anbieten, bei welcher der Verdrängungsweg eine Nut in der Mantelfläche der bewegbaren Steuerscheibe umfasst.

Die fliessfahige Substanz sollte im Bereich zwischen 10 °C und 80° C eine im wesentlichen konstante Viskosität aufweisen, da dann in demjenigen Temperaturbereich, in dem Sanitärarmaturen üblicherweise benutzt werden, keine nennenswerte Veränderung der Bremskraft auftritt.

Im einfachsten Falle ist die fliessfahige Substanz Wasser.

Von besonderem Vorteil ist jedoch, wenn die fliessfahige Substanz schmierende Eigenschaft für die Steuerscheiben aufweist. In diesem Falle kommt es nämlich durch die Pumpwirkung, welche mit der kolbenartigen Bewegung der Regelscheibe im abgeschlossenen Raum verbunden ist, zu einer aktiven Schmierung der Gleitflächen der beiden Steuerscheiben, wobei das Schmiermittel ständig umgewälzt und erneuert wird.

Die fliessfahige Substanz kann hierzu ein Silikonöl oder -fett sein. Derartige Silikonöle oder -fette sind mit nahezu jeder beliebigen Viskosität im Handel erhältlich und physiologisch unbedenklich.

Die fliessfahige Substanz kann auch eine zähflüssige oder pastose Masse sein, der Gleitadditive zugeführt sind. Je zähflüssiger die fliessfahige Substanz ist, desto geringer sind die Probleme, die sich aus der Abdichtung des abgeschlossenen Raumes ergeben. Selbstverständlich muss der Querschnitt des Verdrängungsweges, der die beiden Teilräume des abgeschlossenen Raumes miteinander verbindet, bei der Verwendung derartiger zähflüssiger oder pastöser Massen entsprechend gross sein.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Figur 1 : einen Axialschnitt durch ein kartuschenartiges Steuerscheiben-Mischventil (die Schnittebene ist in dem eingerahmten Teil der Figur parallel zu der Schnittebene in der restlichen Figur versetzt);

Figur 2: die Unteransicht der Regelscheibe, die bei der in Figur 1 gezeigten Ausführangsform verwendet wird;

Figur 3: einen Schnitt gemäss Linie III-III von Figur 1;

Figur 4: einen Axialschnitt durch ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines kartuschenartigen Steuerscheiben-Mischventils, ähnlich der Figur 1 ;

Figur 5 : einen Schnitt gemäss Linie V-V von Figur 4;

Figur 6: einen Schnitt gemäss Linie VI-VI von Figur 4.

Das in den Figurèn 1 bis 3 dargestellte, kartuschenartig aufgebaute Steuerscheiben-Mischventil umfasst ein becherförmiges Gehäuse-Unterteil 1 und einen hierauf dicht befestigten, z.B. auf-geschweissten Gehäusedeckel 2.

Im Boden des Gehäuse-Unterteils 1 sind drei Öffnungen vorgesehen: zwei Einlauföffnungen 3 für Kalt- bzw. Warmwasser sowie eine AuslaufÖffnung 4 für Mischwasser. Die Einlauföffnungen 3 liegen nicht in der Schnittebene von Figur 1. Um wenigstens eine von ihnen darstellen zu können, wurde in dem gestrichelt umrahmten Teil von Figur 1 der Schnitt in eine Ebene gelegt, die parallel zur Schnittebene der restlichen Figur versetzt ist. Die Geometrie und Anordnung dieser Öffnungen ist als solche bekannt und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.

Auf dem Boden des Gehäuse-Unterteils 1 liegt eine erste Steuerscheibe 5 aus einem Keramikmaterial, deren nach oben gerichtete Fläche in bekannter Weise fein poliert bzw. geläppt ist. Sie ist durch geeigneten formschlüssigen Eingriff in das Gehäuse-Unterteil 1 gegen Verdrehung gesichert und heisst daher nachfolgend Festscheibe. Die Festscheibe 5 enthält ihrerseits drei Durchtrittsöffnungen, die mit den Durchtrittsöffnungen 3,4 des Gehäuse-Unterteils 1 kommunizieren: jeweils eine Durchtrittsöff-nung 6 für Kalt- und Warmwasser sowie eine Durchtrittsöff-nung 7 für rücklaufendes Mischwasser.

Der Spalt zwischen Festscheibe 5 und Gehäuse-Unterteil 1 wird durch (nicht dargestellte) als solche bekannte elastische Dichtungen abgedichtet. Diese können beispielsweise in Nuten in der nach oben zeigenden Bodenfläche des Gehäuse-Unterteils 1 derart eingelegt sein, dass sie die Durchtrittsöffnungen 3 und 4 des Gehäuse-Unterteils 1 umgeben.

In einer Axialbohrung 8 des Gehäusedeckels 2 ist der zylindrische Hals 9 eines in der Aussenkontur im wesentlichen rotationssymmetrischen Mitnahmeteils 10 geführt. Durch den Hals 9 fuhrt eine Mittelöffnung 11, von der ein Stellschaft 12 aufgenommen wird. Der Stellschaft 12 ist im oberen Bereich des Halses 9 mittels eines Schwenkzapfens 13 angelenkt. Der Schwenkbereich des Stellschaftes 12 wird durch die nach unten divergierenden Wände der Hals-Mittelöffnung 11 definiert.

In die Unterfläche des Mitnahmeteils 10 ist eine verhältnismässig breite und tiefe Nut 14 eingebracht, in welcher formschlüssig eine zweite, bewegliche Steuerscheibe 15 einsitzt, die nachfolgend Regelscheibe genannt wird.

Die Regelscheibe 15 besitzt, wie aus Figur 2 hervorgeht, zwei parallele, einander gegenüberliegende Führungsflächen 16, die mit den Seitenflächen der Nut 14 im Mitnahmeteil 10 zusammenwirken. In die polierte Unterseite der Regelscheibe 15 ist eine Regelausnehmung 19 eingebracht, die durch Verschieben und/ oder Verdrehen der Regelscheibe 15 in unterschiedliche Überlappung mit den Durchtrittsöffnungen 6, 7 gebracht werden kann; hierdurch lassen sich in bekannter Weise Menge und Temperatur des auslaufenden Mischwassers einstellen.

Die Linearbewegung der Regelscheibe 15 wird direkt durch eine Verschwenkung des Stellschaftes 12 bewirkt, dessen unterer Kopf 18 in eine Mitnahmeöffnung 17 an der nach oben zeigenden Fläche der Regelscheibe 15 eingreift. Die Einleitung der zur Verdrehung der Regelscheibe 15 erforderlichen Kräfte erfolgt über die Seitenflächen der Nut 14 im Mitnahmeteil 10, das bei Verdrehung des Stellschafts 12 um die senkrechte Ventilachse mit verdreht wird.

Die Oberseite der Regelscheibe 15 liegt an der Bodenfläche der Nut 14 im Mitnahmeteil 10 dicht an. Aufgrund der dichten Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel 2 und dem Gehäuse-Unterteil 1 sowie aufgrund der erwähnten Dichtungen zwischen der oberen Bodenfläche des Gehäuse-Unterteils 1 und der Festscheibe 5 entsteht so innerhalb der Gehäuseteile 1,2 und unterhalb des Mitnahmeteils 10 ein abgeschlossener Raum 20, der im wesentlichen das von der Regelscheibe 15 nicht eingenommene Volumen der Nut 14 des Mitnahmeteils 10 sowie den Spalt 21 zwischen der Unterseite des Mitnahmeteils 10 und der nach oben zeigenden Fläche der Festscheibe 5 umfasst.

Der Raum 20 ist von einer viskosen, fliessfahigen Substanz ausgefüllt. Er wird von der Regelscheibe 15 nach Art eines Kolbens in zwei Teilräume 20a und 20b unterteilt, die (nur) über den als Verdrängungsweg fungierenden Spalt 21 miteinander verbunden sind. Jeder Linearbewegung der Regelscheibe 15, die einer

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Veränderung der Menge des auslaufenden Mischwassers entspricht, setzt sich somit eine Bremskraft entgegen, die aus der Verdrängung der Flüssigkeit aus dem einen Teilraum 20a in den anderen Teilraum 20b über den Spalt 21 resultiert. Die Grösse dieser Bremskraft lässt sich durch die Wahl der Viskosität sowie durch den Querschnitt des Verdrängungsweges nach Belieben in weiten Grenzen einstellen.

Die verwendete fliessfahige Substanz weist im Temperaturbereich zwischen 10° C und 80° C konstante Viskosität auf. Daher ist auch die Bremskraft und somit die Stossdämpferwirkung im üblichen Temperatur-Arbeitsbereich des Mischventils konstant. Im einfachsten Falle ist die fliessfahige Substanz Wasser.

Beim bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel finden jedoch als fliessfahige Substanz solche Stoffe Verwendung, die gleichzeitig eine Schmierung der Gleitflächen der beiden Steuerscheiben 5,15 bewirken können. In Frage kommen hierzu in erster Linie Silikonöle und -fette bzw. -harze, die in einem sehr grossen Viskositätsbereich zur Verfügung stehen und physiologisch unbedenklich sind. Auch zähflüssige, pastose Massen sind bei geeigneter Dimensionierung des Verdrängungsweges geeignet, insbesondere dann, wenn ihnen Gleithilfezusätze wie Graphit oder Molybdänsulfid beigemengt sind. Die so bewirkte Schmierung der Gleitflächen der beiden Steuerscheiben 5, 15 ist besonders effektiv, da bei den Bewegungen der Regelscheibe 15 ein kontinuierlicher Austausch und eine ständige Durchmengung der als Verdrängungsmittel und Schmiermittel eingesetzten fliessfahigen Substanz stattfindet.

Je niedriger die Viskosität der als Verdrängungsmittel verwendeten fliessfahigen Substanz ist, um so geringer sind die Anforderungen an die Abdichtung des Raumes 20. Bei hochviskosen Flüssigkeiten wird ein nicht dargestelltes Ausfuhrungsbeispiel eingesetzt, bei dem die Oberseite der Regelscheibe 15 an einer dritten Scheibe aus Keramik entlang gleitet. Hierdurch wird bekanntlich eine besonders verschleissfeste, dynamische Dichtung bewirkt.

In den Figuren 4 bis 6 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines Steuerscheiben-Mischventils dargestellt, das weitgehend mit demjenigen nach den Figuren 1 bis 3 übereinstimmt. Soweit Elemente in den Figuren 4 bis 6 solchen aus den Figuren 1 bis 3 entsprechen, sind sie mit demselben Bezugszeichen, zuzüglich 100, gekennzeichnet.

Das Steuerscheiben-Mischventil umfasst wiederum ein Gehäuse-Unterteil 101 mit den Durchlassöffnungen 103,104, auf welches ein Gehäusedeckel 102 dicht aufgesetzt ist. Im Gehäuse-Unterteil 101 ist eine Festscheibe 105 mit den Durch-5 trittsöffnungen 106,107 raumfest angeordnet, auf welcher eine Regelscheibe 115 mit einer nach unten weisenden Regelausneh-mung 119 verdreh- und verschiebbar ist.

Die Bewegungen der Regelscheibe 115 werden durch einen Stellschaft 112 bewirkt, der im Hals 109 eines drehbar geführten io Teiles 110 mittels eines Schwenkzapfens 113 gelagert ist und mit einem zylindrischen Kopf 118 in eine Mitnahmeöffnung 117 an der nach oben zeigenden Fläche der Regelscheibe 115 eingreift.

In das drehbar geführte Teil 110, das mit seiner unteren Stirnseite auf der Festscheibe 105 gleitet, ist von unten her ein ovaler i5 Aufnahmeraum 114 für die Regelscheibe 115 eingearbeitet, der genügend Raum für die erforderliche Linearbewegung der Regelscheibe 115 lässt. Letztere ist kreiszylindrisch (vergi. Fig. 5), kann also vom drehbar geführten Teil 110 keine Drehkräfte übertragen bekommen. Die Einleitung von Kräften in die Regelscheibe 115 20 erfolgt ausschliesslich über den Kopf 118 des Stellschaftes 112.

Die Längsflächen des ovalen Aufnahmeraumes 114 bilden im wesentlichen Tangentialflächen an die Regelscheibe 115. Die nach oben zeigende Fläche der Regelscheibe 115 ist durch einen O-Ring 122 gegen die Deckenfläche des Aufnahmeraumes 114 25 abgedichtet.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 6 stellt der Aufnahmeraum 114 für die Regelscheibe 115 im drehbar geführten Teil 110 praktisch einen abgeschlossenen Raum 120 dar, der von der Regelscheibe 115 nach Art eines Kolbens in zwei Teil-30 räume 120a und 120b unterteilt wird. Diese stehen über eine als Verdrängungsweg fungierende Nut 121 in der Mantelfläche der zylindrischen Regelscheibe 115 miteinander in Verbindung.

Der abgeschlossene Raum 120 ist wiederum mit einer fliessfahigen Substanz ausgefüllt, deren Viskosität in solcher Weise auf 35 den Querschnitt der Nut 121 in der Mantelfläche der Regelscheibe 115 abgestimmt ist, dass sich die gewünschte Bremskraft bei Linearbewegungen der Regelscheibe 115 einstellt. Im übrigen gelten die obigen Ausführungen zum Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3, insbesondere auch bezüglich der möglichen 40 Schmierwirkung der fliessfähigen Substanz, hier entsprechend.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Steuerscheibenventil, insbesondere für den Sanitärbereich, mit einem Gehäuse, mit mindestens zwei Steuerscheiben, von denen eine zur Veränderung der Menge des Mediums gegenüber der anderen linear verschiebbar ist, mit einer Einrichtung, welche sich einer Linearbewegung der bewegbaren Steuerscheibe widersetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Steuerscheibe (15; 115) in einem im wesentlichen abgeschlossenen Raum (20;

120) angeordnet ist, den sie kolbenartig in zwei Teilräume (20a, 20b; 120a, 120b) unterteilt, die über einen Verdrängungsweg (21 ;

121) miteinander in Verbindung stehen, und dass das von der bewegbaren Steuerscheibe (15; 115) nicht eingenommene Volumen des geschlossenen Raumes (20; 120) mit einer fliessfahigen Substanz angefüllt ist.
2. Steuerscheibenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Raum (20; 120) nach unten durch die feststehende Steuerscheibe begrenzt ist.
3. Steuerscheibenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Raum nach oben durch eine dritte Scheibe begrenzt ist, an welcher die nach oben weisende Fläche der bewegbaren Steuerscheibe entlang gleiten kann.
4. Steuerscheibenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschlossene Raum (20) zur Seite durch eine Wand des Gehäuses (1) begrenzt wird.
5. Steuerscheibenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die bewegbare Steuerscheibe eine kombinierte Rotations- und Linearbewegung ausführt, die von einem Stellschaft bewirkt wird, der in einem im Gehäuse drehbar geführten Teil gelagert ist und mit einem Kopf in eine Mitnahmeöffnung an der nach oben weisenden bewegbaren Steuerscheibe eingreift, wobei diese in einem Aufnahmeraum des drehbar geführten Teiles angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschlossene Raum (20; 120) zumindest einen Teil des Volumens des Aufnahmeraumes (14; 114) umfasst.
6. Steuerscheibenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (114) für die bewegbare Steuerscheibe (115) seitlich in allen Richtungen geschlossen ist.
7. Steuerscheibenventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbar geführte Teil (110) mit seiner nach unten zeigenden Fläche auf der feststehenden Steuerscheibe (105) gleitbar angeordnet ist.
8. Steuerscheibenventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungsweg einen Spalt (21) zwischen der nach unten zeigenden Fläche des drehbar geführten Teils (10) und der feststehenden Steuerscheibe (5) umfasst.
9. Steuerscheibenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungsweg als Nut (121) in der Mantelfläche der beweglichen Steuerscheibe (115) ausgebildet ist.
10. Steuerscheibenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fliessfahige Substanz im Bereich zwischen 10° C und 80°C eine im wesentlichen konstante Viskosität aufweist.
11. Steüerscheibenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fliessfahige Substanz Wasser ist.
12. Steuerscheibenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die fliessfahige Substanz schmierende Eigenschaften für die Steuerscheiben (5,15; 105, 115) aufweist.
13. Steuerscheibenventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die fliessfahige Substanz ein Silikonöl oder -fett ist.
14. Steuerscheibenventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die fliessfahige Substanz eine zähflüssige oder pastose Masse ist, der Gleitadditive zugefügt sind.