CN100527035C - 用于动态地调节水流的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于动态地调节水流的装置，包括：在一个本体(1)中的一个输入腔(13)、一个输出腔(7)、一个活塞(8)，该活塞被设置在输入腔(13)与输出腔(7)之间并且可在一个第一关闭位置与一个第二位置之间运动，该第一关闭位置向着输入腔(13)偏移，其中该活塞(8)在该第一关闭位置中使输入腔(13)与输出腔(7)之间的水流缩窄，该第二位置向着输出腔(7)偏移，其中该活塞(8)在该第二位置中不使输入腔(13)与输出腔(7)之间的水流缩窄。

Description

用于动态地调节水流的装置

技术领域

本发明涉及一种用于动态地调节水流的装置，该装置被设置用于稳定一个恒温混合器的功能。

背景技术

当所要求的流量大大小于最大流量时，适合于实现较大流量的恒温混合器不再能合乎规定地工作，当适合于供给具有多个淋浴装置的设备的恒温混合器被使用来供给一个唯一的淋浴装置时，就出现这种情况。在该情况下，该恒温混合器失去其稳定性并且陷入波动，因此从该混合器导出的水流始终遭受冷水与热水混合比的改变并且因此遭受温度波动，这对于使用者来说是不舒服的并且可能是危险的。该缺点可通过以下方式消除，即，当应需要混合水的小流量时，对于输送给恒温混合器的冷水流反作用一个阻力，并且当应需要混合水的大流量时，该阻力被抑制或降低。该过程自动地由一个用于动态调节流的装置来实施，在该装置中考虑：当接收到的流量降低时，减小用于冷水的通道横截面，并且当要求较大的流量时，再产生较大的通道横截面。然而，公知的用于动态调节流的装置通常具有其缺点，即，它具有一个活塞，来水的压力在一个方向上作用在该活塞上并且一个复位弹簧的力在相反的方向上作用在该活塞上。因此，该弹簧的负荷必须根据冷水的输入压力来调节。这就导致：一方面为了正确的功能，该装置必须在其安装上适配于在设备中存在的压力条件并且另一方面当在冷水的输入压力中出现不利的变化时，该装置的功能不再正常。

在EP 1 214 634 B1中描述了一种这种类型的装置。

发明内容

本发明的主要任务在于，提供一种用于动态调节水流的装置，其功能很大程度上与输入压力无关，因此所述装置在安装时无需调节并且在输入压力出现不利的变化时也绝不会不正常地工作。

本发明的另一任务在于，提出这样一种用于动态调节水流的装置，它具有简单的结构及成本低廉并且保证了大的可靠性及长的使用寿命。

本发明的另一任务在于，提出这样一种装置，它可安装在一个隔离阀(Absperrhahn)中，恒温混合器通常装备有这种装置，因此在设备中无需接收附加的元件。

根据本发明，这些任务通过一种用于动态调节水流的装置来解决，它包括：在一个本体中的一个输入腔、一个输出腔、一个活塞及一个复位弹簧，该活塞被设置在输入腔与输出腔之间并且可在一个第一关闭位置(或称第一位置)与一个第二位置之间运动，该第一关闭位置向着输入腔偏移，其中该活塞在该第一关闭位置中使输入腔与输出腔之间的流缩窄，该第二位置向着输出腔偏移，其中该活塞在该第二位置中不使输入腔与输出腔之间的水流缩窄，该复位弹簧向着第一关闭位置加载该活塞，其特征在于：输入腔至少部分地为环形并且包围所述活塞；该活塞包括一个设置在输入腔的区域中及由受限制的径向通道贯穿的圆柱形外壳区段及一个横向区段，该横向区段确定了一个中间腔并且由一个轴向的受限制的通道贯穿；这些受限制的径向通道、轴向的受限制的通道及复位弹簧相对彼此这样地成比例，使得该弹簧的作用基本上相应于这样的力，当最大的、可在恒温混合器中引起不稳定的流被导出时，该力倾向于将活塞由第一关闭位置移动到第二位置。

以此方式，该活塞不可由输入压力移动，因为该输入压力主要或仅仅作用在径向上并且该过程——就像总是与此相称地那样——不倾向于使活塞从其第一位置向着其第二位置的方向移动。在中间腔中产生的压力由压力降来确定，该流在从输入腔通过受限制的轴向通道向中间腔流过时遭受该压力降。在活塞上在轴向方向上及在相反方向如复位弹簧施加的作用基本上以在中间腔中存在的压力与在输出腔中存在的压力之间的差为基础，该输出腔中存在的压力由于由流在穿过设置在活塞横向区段中的轴向受限制的通道时遭受的压力降而小于前述的压力；该压力差作用在活塞的横向区段上并且倾向于克服复位弹簧的力。只要将导出一个小于最大流量的流，该流在恒温混合器中可引起不稳定，那么就可通过在设置在活塞的外壳区段中的受限制的轴向通道的横截面方面、在设置在活塞的横向区段中的受限制的通道的横截面方面、在复位弹簧的力方面的适当的确定尺寸来实现：活塞不从其第一位置移动到第二位置中。

但是，当输出腔要求一个大于上面定义的流时，则输出腔中的压力降增大并且将使得作用在活塞上的较大压力差超过复位弹簧的力，并且然后使活塞移动到其第二位置中，由此该活塞释放了从输入腔到中间腔及然后到输出腔的流通道。

因为控制或调节活塞移动的压力不是在该装置的腔中存在的绝对压力，而是中间腔与输出腔之间的压力差，该压力差与该流及反作用于该流的阻力相关，但与绝对压力无关，所以该装置的功能在很大程度上与输入压力无关，并且该装置在其安装过程时无需任何适配并且即使在输入压力强烈变化时也没有显示出功能的不稳定。

有利的是，该中间腔在该装置的本体中另外由一个输入接头构成边界，在该输入接头中确定了一个进入腔并且该输入接头具有一些轴向的圆周通道，这些圆周通道通入到包围活塞的、至少部分为环形的输入腔中。

该进入腔及这些轴向的圆周通道可由一些构造在一个附加元件中的通道构成，该附加元件被设置在该装置的本体与输入接头之间。该附加元件可有利地由冲压(ausstanzen)出的塑料材料制成。

在其第一关闭位置中，该活塞可靠触在输入接头的一个平坦表面上，或者它可部分地配合在一个由该表面构成的座中。

因为设置在活塞横向区段中的受限制的通道始终使该流缩窄，所以其作用可以以有利的方式修正，其方式是，该输入接头设有一个凸出部，该凸出部滑入所述轴向的受限制的通道中并且部分地封闭所述轴向的受限制的通道。以此方式，当该活塞位于其第一关闭位置中时，该轴向的受限制的通道的横截面被该凸出部减小，并且当该活塞移动到其第二位置中时，该轴向的受限制的通道的横截面不再由该凸出部封闭并且不再作为该流的阻碍。以此方式，大大提高了该装置的效率。

考虑到本发明装置的强烈简化及其尺寸的降低，可能的是，将它安装在一个隔离阀中。恒温混合器通常设有一个隔离阀，以便简化其维护，因此可能的是，代替必须安装两个不同的附加元件地，对于恒温混合器串联地装配一个唯一的附加元件，该附加元件不仅包括隔离阀而且包括用于动态调节流的装置。

尤其是在实施安装时有利的是，活塞的移动方向与隔离阀的封闭元件的轴线一致。

此外，一个包含本发明装置的隔离阀自然也是本发明的一部分。

附图说明

本发明主题的这些及其他特征、目的及优点可参照附图更好地由下面对几个实施形式的说明中得到，它们不是受限制的实施例，图中示出：

图1：以轴向剖视图示出本发明第一实施形式的用于动态调节流的装置，在静止状态或在用降低的流运行时，

图2：示出与图1相同的装置，在用提高的流运行时的状态，

图3：示出本发明装置的一个类似于图1的第二实施形式，

图4：示出图3的装置是如何安装在一个隔离阀中的，

图5：示出本发明一个类似于图1的第三实施形式，在静止状态中，

图6：示出本发明装置的一个类似于图1的第四实施形式，

图7及8：示出本发明装置的一个类似于图1及2的第五实施形式。

具体实施方式

在图1及2中以轴向剖视图示出一种用于动态地调节水流的装置，它被设置用于稳定一个恒温混合器的功能，该混合器在本发明的实施形式中包括一个本体1，该本体在上部被一个输入接头3填充并且构成一个输出接头4。该输入接头3在其内部构造有一个进入腔5，而输出接头4在其内部构造有一个输出通道6，后者与一个输出腔7连接，该输出腔占据本体1的内空间。

一个活塞8可移动地设置在输出腔7中，该活塞具有一个圆柱形及优选薄的外壳区段9，后者被一些受限制的径向通道10贯穿，在该情况下这些通道由设置在外壳区段9的端部的边缘上的小凹槽构成。此外，该活塞8具有一个由轴向的、受限制的通道12贯穿的横向区段11。该活塞8的外壳区段9及横向区段11构成了一个中间腔16的边界。

在本体1中，绕着活塞8的外壳区段9构造了一个环形的输入腔13，后者由输入接头3的一个壁构成边界并且通过输入接头3的圆周通道2由进入腔5供水。

在本体1中，输出接头4由一个被一个通道15贯穿的横向壁14构成边界。在该壁14与活塞8之间设有一个弹簧17，后者又使活塞8用其外壳区段9的边缘压在输入接头3的横向壁19上，该输入接头构成了输入腔13的边界。这是该装置的在图1中所示的静止位置。

可以理解，在该静止位置中受限制的径向通道10允许流从输入腔13到位于活塞8内部的中间腔16的有限流动，并且然后通过轴向通道12、输出腔7及通道15一直输送到输出接头4的输出通道6。由此横穿了整个装置。当存在这么一个受限制的流时，则输入腔13中的压力为输入压力，中间腔16中的压力由于压力降——该流由于穿过该受限制的通道10而遭受该压力降——小于输入压力，并且输出腔7中的压力由于压力降——该流由于穿过该受限制的通道12而遭受该压力降——而被大大降低。由于中间腔16中具有的压力及输出腔7中具有的压力之间的差，所述活塞被加载，趋向于由输入接头3离开，弹簧17起作用来抵抗该过程。

相反，活塞实际上不受输入腔中存在的输入压力的影响，因为该压力几乎完全作用在径向上。在该实施形式中，仅仅是该输入压力的一个可忽略的力分量在轴向上作用在该活塞上，该力分量定向在该受限制的径向通道10的小横截面上。另一方面，该流遭受的压力降仅仅与流的强度及抵抗该流的阻力相关，而与该压力的绝对值无关。活塞的状态不太受输入压力的值及其改变的影响。

这些受限制的径向通道10、该轴向的受限制的通道12及复位弹簧17必须相对彼此这样地成比例，使得当最大流被导出，该流在一个恒温混合器中引起不稳定时，弹簧17的作用基本上相应于这样的力，该力倾向于将活塞从第一位置移动到第二位置。只要所要求的流保持在所述最大值以下，该活塞又保持其在图1中所示的第一位置。

相反，当由输出接头4要求一个大于上面定义的最大值的流时，则输出腔7中的压力降低，并且作用在活塞8上的压力差超过复位弹簧17的力。现在，活塞8移动到其在图2中所示的第二打开位置。外壳区段9不再使输入腔13与中间腔16之间的通道缩窄，并且从输入腔13到输出腔7的流通道基本上是自由的。

如果在那以后重新降低或完全关断所要求的流，则复位弹簧17的作用又超过作用在活塞8上的压力差，并且该活塞重新运动到其根据图1的第一位置中。

在上述实施形式中，这些受限制的径向通道由设置在外壳区段的端部的边缘上的小凹槽构成。因此，存在输入压力的一个作用在轴向上的分量，并且该分量在受限制的径向通道10的区域中作用在活塞外壳的圆柱形区段的横截面上，但是该分量事实上是可忽略的，使得设置在该活塞外壳中的受限制的径向通道不太具有膨胀并且使得该外壳优选可以是薄的。

在图3-8中示出本发明装置的其他的实施形式。在这些图中，相同的部件或相应于第一实施形式的部件的部件用相同的参考标号表示。

根据图3的第二实施形式与上述实施形式的区别仅在于：输入腔13与中间腔16之间的受限制的通道是由一个或多个设置在外壳区段9中的小孔20构成，而不是由设置在活塞8的外壳区段9的端部的边缘中的凹槽10构成。在此情况下，也缺少了输入压力的可忽略的分量——该分量在前述实施形式中沿轴向作用在活塞上，并且活塞8的外壳区段9不必薄地构成。

此外，这些受限制的径向通道可伴随着一个小的中间空间或由该中间空间替代，该中间空间被设置在该装置的活塞与本体之间。

图4示出本发明的装置、例如根据图3的装置是怎样安装在一个隔离阀中的。在此情况下，本体21的在图4上部所示的半部在其形状上及在所包含的部件上精确地相应于图3所示装置的上部，而本体21的下部接收了一个隔离阀的普通旋盖18，该隔离阀的密封装置19作用在由通道15贯穿的横向壁14上。在此情况下，该本体21在侧面具有带有输出通道6的输出接头4。由此产生一个紧凑的部件，其尺寸仅仅稍大于普通隔离阀的尺寸并且它允许简化设备，其方式是，代替两个部件地，仅仅将一个唯一的部件串联地地与一个恒温混合器安装在一起。

图5以与图1类似的方式示出了本发明装置的一个第三实施形式。它与第一实施形式的区别在于输入接头3的结构，该输入接头在该情况下——这需要其他的加工方法——可具有一个带有小直径的、设有螺纹的连接孔22，这更适合于连接通常在这些设备上使用的接头，而无需一个适配器元件。

图6以与图1类似的方式示出了本发明装置的一个第四实施形式。它与第一及第二实施形式的区别在于输入接头3的结构，后者在该情况下包括一个附加元件24，该附加元件被安装在该装置的接头3与本体1之间并且是输入接头3的一部分。该附加元件24借助于这些径向通道确定了进入腔5并且具有一些轴向的圆周通道2，这些圆周通道通入到输入腔13中。通过使用附加元件24允许简化输入接头3的结构，并且当附加元件24由塑料材料构成时，该结构是特别经济的。

此外，图6示出活塞8的外壳区段9的端部的边缘是如何部分地配合到该平坦表面的座中的，该边缘在前述实施形式中靠触在输入接头3的平坦表面上。在此情况下，该外壳区段9必须具有一些孔20形式的受限制的通道。在所示的形式中，所述座被开设在输入接头的平坦表面中，并且活塞的外壳在其第一位置中进入到该座中，但是如果该输入接头的平坦表面具有一个突出的座，该座在其第一位置中被推入到活塞的外壳内部中时，也可得到相同的效果。在此情况下，也可设置一个环形的密封装置，后者可阻尼活塞的移动。

该结构的优点在于这样的事实：即，在输出流的突然变化时，活塞8可能遭受一个受限制的、可将它带到第二打开位置中的移动，即使当输出流未超过预定的、用于抑制冷的输入水的通道横截面的限制的值时也是这样。在此情况下，当活塞8的关闭通过外壳区段9的边缘的简单靠触来实现时，则将容易地、至少部分地出现通道横截面打开的状态。相反，当使用上述参照图6描述的结构时，则这样地修正活塞8的受限制的偶然移动，即，外壳区段9的边缘不脱离与设在输入接头中的座的配合，不是通道横截面的限制状态并且不会给出不舒适性。

在迄今所述的实施形式中，当活塞8在通道被释放的情况下由输入腔13向着中间腔16运动到其第二位置中时，该流从活塞8的横向壁11的减少的通道12方面仍遭受一定的缩窄。该缩窄可在图7及8的实施形式中被消除。

在该实施形式中，所有的部件都与图5及6中的部件相同，附加于这样一个事实，即，活塞8的横向壁11的通道12具有一个明显更大的直径，以便不会在它方面引起一个有害的缩窄，并且当活塞8位于其第一关闭位置中时，其横截面借助于一个凸出部23来减小，该凸出部从输入接头3的横向壁开始延伸到通道12中。如从图8可看出，该凸出部23在活塞8移动到其第二位置中时停止减少通道12的横截面，该通道不再具有缩窄部。

如前所述，本发明可实现一种用于动态地调节水流的装置，该装置实际上对于冷水的输入压力的变化不敏感，该装置调节其流，以便使它们输入到一个恒温混合器中，以便稳定其功能。因此不再需要根据存在的输入压力来调节复位弹簧的负载，并且在该输入压力由于任何原因而大幅改变时，该装置的功能也绝不会出故障。该装置可这样实现，使得它满足安装的不同要求，其方式是简单地选择其部件的合适的比例，并且如果认为有用，可将它安装在一个隔离阀中。

可以理解，本发明不被限制在所述的及作为例子示出的实施形式上。不同的改型也被描述并且其他改型也属于本领域技术人员能力范围之内。这些及其他的改型以及通过技术等效原理的代替构型也构成对所说明及所示的实施形式的补充，而不脱离本发明及本专利申请的保护范围。

Claims (13)

1.用于动态地调节水流的装置，包括：在一个本体(1)中的一个输入腔(13)、一个输出腔(7)、一个活塞(8)及一个复位弹簧(17)，该活塞被设置在输入腔(13)与输出腔(7)之间并且可在一个第一关闭位置与一个第二位置之间运动，该第一关闭位置向着输入腔(13)偏移，其中该活塞(8)在该第一关闭位置中使输入腔(13)与输出腔(7)之间的水流缩窄，该第二位置向着输出腔(7)偏移，其中该活塞(8)在该第二位置中不使输入腔(13)与输出腔(7)之间的水流缩窄，该复位弹簧向着第一关闭位置加载该活塞(8)，其中，该活塞(8)包括一个由一些受限制的径向通道(10；20)贯穿的圆柱形外壳区段(9)及一个横向区段(11)，该横向区段由一个轴向的受限制的通道(12)贯穿，其特征在于：该输入腔(13)至少部分地为环形并且包围该活塞(8)；在该活塞(8)的内部设有一个设置在输入腔(13)下游的中间腔(16)，该中间腔由该外壳区段(9)及横向区段(11)构成边界并且在活塞(8)的第一关闭位置中通过这些受限制的径向通道(10；20)与输入腔(13)连通；这些受限制的径向通道(10；20)、该轴向的受限制的通道(12)及复位弹簧(17)相对彼此这样地成比例，使得该弹簧(17)的作用相应于这样的力，当最大的、可在恒温混合器中引起不稳定的水流被导出时，该力倾向于使活塞(8)从第一关闭位置移动到第二位置。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于：这些受限制的径向通道由一些凹槽(10)构成，这些凹槽被设置在所述外壳区段(9)的端部的边缘中。

3.根据权利要求1的装置，其特征在于：这些受限制的径向通道由一些孔(20)构成，这些孔被设置在所述外壳区段(9)中。

4.根据权利要求1的装置，其特征在于：附加于这些受限制的径向通道或取而代之地在本体与活塞之间设置了一个中间空间。

5.根据权利要求1的装置，其特征在于：该中间腔(16)另外由一个输入接头(3)构成边界，在该输入接头中确定了一个进入腔(5)并且该输入接头具有一些轴向的圆周通道(2)，这些圆周通道通入到包围活塞(8)的、环形的输入腔(13)中。

6.根据权利要求5的装置，其特征在于：所述进入腔(5)及轴向的圆周通道(2)由一些构造在一个附加元件中的通道构成，该附加元件被设置在该装置的本体(1)与输入接头(3)之间。

7.根据权利要求6的装置，其特征在于：该附加元件由冲压出的塑料材料制成。

8.根据权利要求5的装置，其特征在于：该活塞(8)在其第一关闭位置中靠触在输入接头(3)的一个平坦表面上。

9.根据权利要求5的装置，其特征在于：该活塞(8)在其第一关闭位置中部分地配合在一个座中，该座被构造在输入接头(3)的一个平坦表面中。

10.根据权利要求5的装置，其特征在于：该输入接头(3)具有一个凸出部(23)，该凸出部被推入到所述轴向的受限制的通道(12)中并且当该活塞(8)位于其第一关闭位置中时部分地封闭所述轴向的受限制的通道(12)，及当该活塞(8)位于其第二位置中时不封闭所述轴向的受限制的通道(12)。

11.根据权利要求1的装置，其特征在于：该装置被安装在一个隔离阀中。

12.根据权利要求11的装置，其特征在于：该活塞(8)的移动方向与该隔离阀的封闭元件(18)的轴线一致。

13.根据权利要求1的装置，其特征在于：该装置被串联地安装在所述恒温混合器的冷水输入部中，以便稳定该混合器。

Images