CN101088057A - 用于动态调节水流的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于动态调节水流的装置，如用于稳定恒温混合器的工作方式。该装置具有一个阀，该阀具有一个活塞(8)和一个迫使活塞进入到第一位置中的复位弹簧(17)，其活塞可与流体相关地在两个位置中运动。当流体处于阈值之下时，活塞处于第一位置中，其中，一个流量限制装置(10)限制该流体。当流体处于该阈值之上时，活塞运动到第二位置中并且流量限制装置被分流。

Description

用于动态调节水流的装置

本发明涉及一种用于动态调节水流的装置，该装置用于稳定恒温混合器的工作方式。

适用于处理大流量的恒温混合器在其要求的流量远低于其设计的最大流量时不能正常工作，正如例如当适用于给具有多个淋浴装置的设备进行供给的恒温混合器被用于给唯一一个淋浴装置进行供给时所出现的那样。在这些情况下，恒温混合器失去其稳定性并且发生振动，以致于从该恒温混合器排出的水流遭受冷水与热水之间混合比例的持续变化并且由此经历温度波动，这种温度波动可能令使用者感到不快并且可能变得有危险。可这样来消除这种缺点，即当要供应小流量的混合水时，一个阻力反作用于输送给该恒温混合器的冷水流，当要供应大流量的混合水时，该阻力被抑制或降低。该过程自动地由用于动态调节流体的装置进行，在这种装置中提出，当所接收的流量减小时，可供到达的冷水使用的通道横截面应减小，当要求较大的流量时，应重新形成一个较大的通道横截面。但是公知的用于动态调节流体的装置通常具有缺点，即这种装置具有一个活塞，一个复位弹簧在到达的水的压力的方向上和在相反的方向上作用在该活塞上。因此，必须根据冷水的输入压力来调节该弹簧的载荷。这导致：一方面，对于正确的工作方式该装置在其安装时必须与设备中存在的压力条件相适配，另一方面，当冷水的输入压力中出现显著变化时，该装置的工作方式不再正常。

本发明的主要任务在于，提供一种用于动态调节流体的装置，该装置的工作必须在很大范围内与输入压力无关，由此，该装置在进行其安装时可不需要调节并且即使当出现输入压力的显著变化时也不会不正常地工作。

本发明的另一个任务在于，提供这样一种用于动态调节流体的装置，该装置结构简单且成本低廉并且保证高的可靠性和长的寿命。

本发明的另一个任务在于，提供这样一种装置，该装置可安装在恒温混合器通常装备的闭塞栓中，由此无须将附加的元件接收在设备中。

根据本发明，这些任务通过一种用于动态调节流体的装置来解决，该装置在一个本体中包括一个入口接头、一个输入腔、一个输出腔、一个设置在输入腔与输出腔之间并且可在第一位置与第二位置之间运动的活塞和一个复位弹簧，该第一位置是朝输入腔移动，其中，活塞在第一位置中使输入腔与输出腔之间的流体收缩，该第二位置是朝输出腔移动，其中，活塞在第二位置中不使输入腔与输出腔之间的流体收缩，该复位弹簧对活塞朝第一位置加载，其特征在于：输入腔是至少部分环状的并且包围着活塞，活塞包括一个设置在输入腔的区域中的圆柱状的壳区段和一个横向区段，该横向区段限定一个中间腔并且被一个轴向的被限制的通道贯穿，在入口接头与中间腔之间设置有一个流量限制装置，轴向的被限制的通道和复位弹簧这样地彼此相对成比例，使得该弹簧的作用基本上与这样的力相应：当流量限制装置允许的最大流体被排出时，该力易于使活塞从第一位置移动到第二位置中。

以此方式，活塞不可由于输入压力移动，因为该输入压力主要在径向方向上起作用，并且无论其值会是怎样的，该过程也不易于使活塞从其第一位置在朝其第二位置的方向上移动。在中间腔中形成的压力通过流体在从入口接头经过流量限制装置到中间腔时经历的压力降来确定。在轴向方向上和在与复位弹簧的方向相反的方向上施加在活塞上的作用基本上以中间腔中存在的压力与输出腔中存在的压力之间的差为基础，输出腔中存在的压力由于流体在穿过活塞的横向区段中存在的轴向的被限制的通道时经历的压力降而小于最先提到的压力；该压力差作用在活塞的横向区段上并且易于克服复位弹簧的力。在设置在活塞的横向区段中的被限制的通道的横截面、复位弹簧的力和流量限制装置的特性方面进行合适的确定可进一步实现：只要排出流体小于在恒温混合器中可引起不稳定的最大流体，活塞就不从其第一位置移动到其第二位置中。

但当输出腔要求比上面确定的流体大的流体时，输出腔中的压力降就变得这样：作用在活塞上的压力差超过复位弹簧的力，于是活塞移动到其第二位置中，由此该活塞释放流体从输入腔到中间腔然后到输出腔的通路。

因为控制或调节活塞移动的不是所述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，该压力差与流体和抵抗该流体的阻力相关，但与绝对压力无关，所以所述装置的工作在很大范围内与输入压力无关，而即使输入压力显著变化时所述装置在其安装过程中也绝对不要求适配并且不会显示出工作不正常。

在根据本发明的装置中使用的流量限制装置是一种在现有技术中公知的阀，该阀可低成本地在市场上购得并且该阀例如以不同形式在专利公开文献DE 4041116、DE 10220287、DE 10228490和WO01/04714中已经说明。只要流体的流量不超过由流量限制装置的结构预调节的界限，该阀就提供具有减小的阻力的通路供流体使用，而当流体趋向于超过该界限时，该阀就将阻力这样反作用于流体，使得流量限制在允许的最大值内。这种类型的阀通常安装在这样的装置例如淋浴装置中，在这些装置中，在确定的情况下出于法律上的原因也必须限制消耗。这些阀对于流量的很多界限值都可获得，并且由此以上述方式适当选择流量限制装置以及所述装置的各个部分的相应比例就足够来根据本发明提供与不同特定应用的必要构件相适配的流量调节装置。

中间腔在所述装置的本体中以有利的方式通过输入接头限定边界，在该输入接头中限定一个入口腔并且该输入接头具有一个横向壁，在该横向壁中构成轴向的周缘通道，这些周缘通道通到包围着活塞的环状的输入腔中，而流量限制装置安装在横向壁的中央。

入口腔和这些轴向的周缘通道可由一些包含在一个附加元件中的通道构成，该附加元件安装在所述装置的本体与输入接头之间，该附加元件是该输入接头的一部分。该附加元件可有利地由冲压的塑料材料制成。

在活塞的第一闭合位置中，该活塞可靠置在输入接头的平的表面上，或者该活塞可部分地嵌合在一个由该表面构成的座中。

由于根据本发明的装置极其简单并且其尺寸被减小，所以所述装置可安装在一个闭塞栓中。恒温混合器通常设置有一个闭塞栓以简化其维护，并且因此可与恒温混合器串联地装配唯一一个不仅包括闭塞栓也包括用于动态调节流体的装置的附加件，而不必安装两个不同的附加件。

尤其是在进行安装时有利的是，活塞的移动方向与该闭塞栓的闭锁元件的轴线叠合。

此外，包括根据本发明的装置的闭塞栓本身也是本发明的一部分。

从下面参照附图对一些实施形式进行的说明中更清楚地获知本发明主题的上述和另外的特征、任务和优点，这些实施形式并不是限制性的例子。附图表示：

图1根据本发明第一实施形式的用于动态调节流体的装置在静止状态中且以减小的流体输出时的轴向剖面；

图2图1的相同的处于以提高的流体输出的状态中的装置；

图3和图4根据本发明的装置的与图1和图2类似的第二实施形式；

图5和图6示出处于静止状态中的本发明第三或第四实施形式；

图7和图8处于静止状态中或以提高的流体输出的状态中的本发明第五实施形式；

图9如根据图6的装置那样可安装在一个以静止状态示出的闭塞栓中的实施形式；

图10根据图9的处于以大流量输出的状态中的闭塞栓。

图1和图2中以轴向剖面示出了一个用于动态地调节水流的装置，该装置的型式如用于稳定恒温混合器的工作方式，该恒温混合器包括一个本体1，在此情况下该本体在上部由一个输入接头3补充完整并且构成一个输出接头4。输入接头3在其内部形成一个入口腔5，并且输出接头4在其内部形成一个输出通道6，该输出通道与一个占据着本体1的内室的输出腔7相连接。

在输出腔7中可移动地设置有一个活塞8，该活塞具有一个圆柱状的壳区段9和一个由被限制的轴向通道12贯穿的横向区段11。活塞8的壳区段9和横向区段11限定一个中间腔16的边界。

在本体1中绕着活塞8的壳区段9形成一个环状的输入腔13，该输入腔由输入接头3的横向壁19限定边界并且由入口腔5通过轴向的周缘通道2供给，这些周缘通道设置在输入接头3的横向壁19中。

在本体1中，输出接头4通过一个由通道15贯穿的横向壁14限定边界。在该壁14与活塞8之间设置有一个弹簧17，该弹簧又使活塞8以其壳区段9的边缘压在输入接头3的横向壁19上，该输入接头限定输入腔13的边界。这是所述装置的在图1中所示的静止位置。

在输入接头3的横向壁19的中央区域中安装有一个流量限制装置10，该流量限制装置又位于入口腔5与中间腔16之间。这可持续地从入口腔5到中间腔16、然后从该中间腔到输出腔7并且到输出通道6实现流体的通路，但该流体不可超过通过流量限制装置的特性确定的界限值。因为要稳定恒温混合器，所以这样选择流量限制装置10，使得由该流量限制装置确定的流量界限值相应于能够引起所考察的恒温混合器振动的最大流量值。

在图1中所示的静止位置中，整个装置可由流体穿过，该流体由流量限制装置10限制。当存在这种受限制的流体时，在入口腔5中和输入腔13中存在输入压力，中间腔16中的压力由于流体穿过流量限制装置10经历的压力降而稍低于输入压力，并且输出腔7中的压力由于流体穿过被限制的通道12经历的压力降而进一步降低。由于中间腔16中存在的压力与输出腔7中存在的较小的压力之间的差，活塞被如下地加载，即该活塞离开输入接头3，并且弹簧17逆着该过程起作用。

而活塞实际上并不受输入腔中存在的输入压力的影响，因为该压力在径向方向上起作用。另一方面，流体经历的压力降仅与流体的强度和与该流体反向的阻力相关，而与压力的绝对值不相关。活塞的响应也不受输入压力值和其变化的影响。

被限制的轴向的通道12和复位弹簧17必须彼此相对成比例，以便使弹簧17的作用基本上与这样的力相应：当流量限制装置10允许的最大流体被排出时，该力易于使活塞从第一位置移动到第二位置中。只要所要求的流体保持在所述最大值之下，活塞就又保持其在图1中所示的第一位置。

而当输出接头4要求比上面确定的最大值大的流量时，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中。壳区段9不再中断输入腔13与中间腔16之间的通路，并且流体从输入腔13到输出腔7的通路基本上自由。

当所要求的流量此后被重新降低或完全切断时，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的第一闭合位置中。

在示出了本发明其它实施形式的图3至图8中，相同的或与第一实施形式的部分相应的部分标记以相同的参考标号。

在到目前为止所描述的实施形式中，当活塞8在释放从输入腔13到中间腔16的通路的情况下运动到其第二位置中时，就活塞8的横向壁11的减小的通道12而言流体还经历一定的收缩。在根据图3和图4的实施形式中可消除这种收缩。

在该实施形式中，所有部分与根据图1和图2的实施形式的那些部分一致，但以下事实除外：活塞8的横向壁11的通道12具有大得多的直径，以便本身不造成有害的收缩，并且该通道的横截面在活塞8位于其第一闭合位置中时借助于一个管状的突出部18减小，该突出部从输入接头3的横向壁19起延伸到通道12中并且来自流量限制装置10的流体在该突出部中流动。如可从图4中看到的那样，在活塞8移动到其第二位置中时突出部18不再使通道12的横截面减小，而该通道不再表现出收缩。

图5示出了一种实施形式，该实施形式在结构上与上述实施形式的区别在于：接头件是阳型而不是阴型。此外，该实施形式与上述实施形式在输入接头3的结构方面不同，该输入接头在此情况下具有一个附加元件19，该附加元件安装在所述装置的接头3与本体1之间并且成为输入接头3的一部分。附加元件19借助于径向的通道确定入口腔5并且构成轴向的周缘通道2，这些周缘通道通到输入腔13中。使用附加元件19可简化输入接头3的结构并且当附加元件19用塑料材料制造时是特别经济的。

图6示出了根据图5的实施形式的另一个构型。在该实施形式中，活塞8的壳区段9的端部的、在上述实施形式中靠置在输入接头3的平的表面上的边缘可部分地嵌合在一个在该平的表面中空出的座中。这种布置的优点在于这样的事实：即使当输出流量没有超过为抑制冷输入水的通道横截面的限制预给定的值时，在输出流量突然改变时活塞8可意外地经历受限制的移动，该移动可将该活塞带到第二打开位置。在这种情况下，当通过壳区段9的边缘简单靠置来进行活塞8的闭合时，通道横截面的打开状态至少暂时地立即出现。而当采用刚才参照图6说明的布置时，活塞8的受限制的意外移动不是这样改变通道横截面的限制的状态，即壳区段9的边缘不被带到设置在输入接头中的座的外部，并且不存在不方面的缘由。

参照图6描述的相同原理另外应用在根据图7和图8的实施形式中。在这种情况下，通过将附加元件19的突出部29进入到壳9的内部中来实现活塞8的壳9与元件19的一部分之间的部分插入，该附加元件是输入接头3的一部分。突出部29设置有一个环形密封装置，该环形密封装置在轴向压缩的状态下设置在一个座中。该密封装置轻微地将活塞8的运动制动以避免该活塞意外移动，此外，该密封装置在这些部分的同轴度方面补偿这些部分的公差，由此可更简单且更经济地制造。

此外，在图7和图8中可看到，在所述装置的活塞8与本体1之间设置有一个小的中间室28。在活塞8的静止位置中，除了流量限制装置10允许的流体之外，该中间室也可允许少量的流体通过，而没有因此改变在也考虑该流体的情况下设计的装置的工作方式。这种中间室的存在可实现以较大公差并且由此以降低的成本来制造这些部分。

图9和图10示出了一种处于静止状态中或大流量状态中的闭塞栓，该闭塞栓包括一个根据图6的用于动态调节流体的装置。

在这种情况下，本体20的在这些图中在上方示出的半部在其形状和包含的部分方面基本上相应于图6中所示的装置的上部分，而本体20的下部分接收一个闭塞栓的标准的闭锁件21，该闭塞栓的密封装置22对由通道15贯穿的横向壁14作用。在这种情况下，本体20在侧面具有带输出通道6的输出接头4。这得到一种紧凑的部件，该部件的尺寸仅稍大于标准的闭塞栓的尺寸并且该部件可简化接装，其方式是不是将两个而是仅将一个部件与恒温混合器串联地安装。

此外，在该实施形式中，作为输入接头3的一部分的附加元件19在形成一个缸23的情况下加长，活塞8在该缸中滑动。输入腔13通过在该缸23中构成的孔构成。

需要强调说明的是，已针对特定实施形式所说明的装置的各个部分的不同变型方案通常也可以在其它实施形式使用中。

由上述内容获知，本发明可实现一种用于动态调节水流的装置，该装置实际上并不对冷水的输入压力变化敏感，该装置调节冷水流以将该冷水输送到恒温混合器中，从而稳定该恒温混合器的工作方式。因此，不再需要根据在该设备中存在的输入压力来调节复位弹簧的载荷，并且即使当出于某种原因该输入压力较大程度地变化时也绝对不能再观察到该装置的功能缺陷。该装置可这样实现，使得该装置满足安装的不同要求，其方式是简单地选择出其各个部分的合适比例，并且显得有利的是，该装置由于其简单并且由于其有限的尺寸而可安装在闭塞栓中。

需要坚持的是，本发明并不被限制在所描述且作为实施例示出的实施形式。已经说明了极其不同的变型方案，其它方案需要专业人员的能力。这些变型方案和其它变型方案以及通过技术等同实现的任何替换方案可以补充该说明和描述，而不会由此脱离本发明和该专利的保护范围。

Claims (15)

1.用于动态调节流体的装置，该装置在一个本体中包括一个入口接头、一个输入腔、一个输出腔、一个设置在该输入腔与该输出腔之间并且可在第一位置与第二位置之间运动的活塞和一个复位弹簧，该第一位置是朝该输入腔移动，其中，该活塞在该第一位置中使该输入腔与该输出腔之间的流体收缩，该第二位置是朝该输出腔移动，其中，该活塞在该第二位置中不使该输入腔与该输出腔之间的流体收缩，该复位弹簧对该活塞朝该第一位置加载，其特征在于：该输入腔是至少部分环状的并且包围着该活塞，该活塞包括一个设置在该输入腔的区域中的圆柱状的壳区段和一个横向区段，该横向区段限定一个中间腔并且被一个轴向的被限制的通道贯穿，在该入口接头与该中间腔之间设置有一个流量限制装置，该轴向的被限制的通道和该复位弹簧这样地彼此相对成比例，使得该弹簧的作用基本上与这样的力相应：当该流量限制装置允许的最大流体被排出时，该力易于使该活塞从该第一位置移动到该第二位置中。

2.根据权利要求1所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：该中间腔在所述装置的本体中通过该输入接头限定边界，在该输入接头中限定一个入口腔并且该输入接头具有一个横向壁，在该横向壁中构成轴向的周缘通道，这些周缘通道通到包围着该活塞的环状的输入腔中，而该流量限制装置安装在该横向壁的中央。

3.根据权利要求2所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：该入口腔和这些轴向的周缘通道由一些包含在一个附加元件中的通道构成，该附加元件安装在所述装置的本体与该输入接头之间，该附加元件是该输入接头的一部分。

4.根据权利要求3所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：该附加元件被这样加长，使得该附加元件形成一个突出部，该突出部伸入到该活塞中并且承载有一个环形密封装置，该环形密封装置在轴向压缩的情况下设置在该环形密封装置的座中。

5.根据权利要求3所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：该附加元件被这样加长，使得该附加元件形成一个缸，该活塞在该缸中滑动，并且该输入腔以设置在缸中的孔的形式被确定。

6.根据权利要求3所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：该附加元件用冲压的塑料材料制成。

7.根据权利要求2所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：该活塞在其第一闭合位置中靠置在该输入接头的平的表面上。

8.根据权利要求2所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：该活塞在其第一闭合位置中部分地插入在一个座中，该座由该输入接头的一个平的表面构成。

9.根据权利要求2所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：该活塞在其第一闭合位置中部分地套在一个突出部上，该突出部由该输入接头的一个平的表面构成。

10.根据权利要求1所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：该活塞以一个显著的中间室安装在所述装置的本体中。

11.根据权利要求1所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：所述装置安装在一个闭塞栓中。

12.根据权利要求11所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：该活塞的移动方向与该闭塞栓的闭锁元件的轴线叠合。

13.根据权利要求1所述的用于动态调节流体的装置，其特征在于：所述装置串联地安装在恒温混合器的冷水输入口中以稳定该恒温混合器。

14.用于动态调节流体、尤其是被确定用于稳定恒温混合器的装置，其特征在于：由上述说明和附图获知的或者以其总体、以其不同组合或分别地通过其技术等同方案替换的特征、布置和工作方式。

15.闭塞栓，用于串联地安装在恒温混合器的冷水输入口中，其特征在于：该闭塞栓包括一个根据上述权利要求之一的用于动态调节流体的装置。

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