CN115279827A - 用于恒温混合阀的膨胀材料组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于恒温混合阀(2)的膨胀材料组件(1)，所述膨胀材料组件具有膨胀材料(3)，该膨胀材料包括选自以下组的至少一种添加剂(4)：合成石墨；热导率为至少350W/(m x K)的高传导性石墨；氮化硼。此外，提出一种具有所述膨胀材料组件(1)的恒温混合阀(2)和一种具有所述恒温混合阀(2)的卫生设备配件(8)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于恒温阀和/或恒温混合阀的膨胀材料组件、一种用于卫生设备配件的恒温混合阀以及一种具有相应的恒温混合阀的卫生设备配件。通过膨胀材料组件例如可以使由恒温混合阀混合的液体的温度(基本上)保持恒定。卫生设备配件特别用于根据需要在洗涤池、冲洗池、淋浴装置或浴缸处提供液体、特别是水。
背景技术
已知的膨胀材料组件具有膨胀材料，该膨胀材料根据膨胀材料组件的环境温度而膨胀。膨胀材料例如可以是蜡。为了确保膨胀材料组件对变化的环境温度的高反应速度，已知的是，向该膨胀材料中例如混入铜粉末或膨胀石墨。然而存在下述应用情况，对于该应用情况来说希望获得膨胀材料组件的不同的反应特性或温度响应，对于该应用情况来说希望获得膨胀材料组件的较长的使用寿命，或者对于该应用情况来说，已知的膨胀材料组件的反应速度还不够高。恒温阀打开或关闭流体管路，恒温混合阀将两种流体或者说流体流混合，使得具有期望温度的混合流体被输出。
发明内容
因此本发明的目的是，至少部分地解决关于现有技术所描述的问题，并且特别地提供一种用于恒温混合阀的膨胀材料组件，该膨胀材料组件具有特别高的反应速度。此外，提供一种用于卫生设备配件的恒温混合阀，其膨胀材料组件具有特别高的反应速度。此外，提供一种卫生设备配件，其恒温混合阀具有反应速度特别高的膨胀材料组件。
所述目的利用根据独立权利要求的特征的膨胀材料组件、恒温混合阀和卫生设备配件来实现。本发明的其他有利的设计方案在从属权利要求中给出。要指出的是，在从属权利要求中单独列举的特征能以任意的技术上合理的方式相互组合并且限定本发明的另外的设计方案。此外，在说明书中详细地阐述和说明在权利要求中给出的特征，其中，示出本发明的其他优选的设计方案。
为此，提出一种用于恒温混合阀的膨胀材料组件，该膨胀材料组件具有膨胀材料，该膨胀材料包括选自以下组中的至少一种添加剂：
-合成石墨，
-热导率为至少350W/(m x K)的高传导性石墨，
-氮化硼。
膨胀材料组件特别是执行器和/或调节元件，通过该执行器和/或调节元件可将膨胀材料组件的环境温度的变化转换成与环境温度的变化成比例的(调节)运动。为此，膨胀材料组件具有膨胀材料，该膨胀材料特别可以是蜡、硬石蜡、乙醇或油或所述材料的混合物。该膨胀材料特别这样布置在膨胀材料组件中，使得该膨胀材料与膨胀材料组件的周围环境至少部分地仅由膨胀材料组件的外壁隔开。膨胀材料组件的外壁特别至少部分地由金属、例如不锈钢或铜或其合金)制成，和/或在20℃(摄氏度)的温度下具有例如至少100W/(mx K)(瓦每米开尔文)的高热导率。此外，外壁优选具有0.2mm(毫米)至2mm的壁厚。已经表明，这种壁厚提供了在机械稳定性与热特性(外壁的热导率和热质量)之间的良好折衷。当环境温度改变时，该膨胀材料的体积改变。当环境温度升高时，膨胀材料膨胀，从而其体积增大，而当环境温度降低时，膨胀材料收缩，从而其体积减小。膨胀材料的改变的体积导致膨胀材料组件的(调节)运动。为了尽可能无延迟地进行该(调节)运动，所述膨胀材料包括至少一种添加剂。因此添加剂提高了膨胀材料组件的反应速度。在制造膨胀材料组件时，添加剂特别被混入膨胀材料中。为此，添加剂特别可以粉末状地和/或颗粒状地构造。这使得添加剂能够(基本上)均匀地分布在膨胀材料中。膨胀材料可以包含其他的、特别是化学的材料，所述材料使膨胀材料中的添加剂“保持分散/保持溶解”和/或防止膨胀材料中的添加剂的分离。
添加剂是合成石墨、热导率为至少350W/(m x K)的高传导性石墨和/或氮化硼。高传导性石墨可以由天然的石墨制造的并且特别在制造过程中总是作为石墨存在的石墨。此外，高传导性石墨特别可以不是膨胀石墨或者说发泡石墨。与天然的或由矿工开采的石墨相反，合成石墨由不以石墨形式存在的富碳的原材料(人工)制成，所述原材料特别具有可石墨化的基本结构或者特别然后可以转换成合成的石墨。原材料例如可以是石油焦、沥青焦或无烟煤。在排除空气的情况下在特别是2500℃至3000℃的温度下使原材料石墨化。合成石墨特别具有99.5％至99.9995％的碳纯度或质量百分比。此外，合成石墨优选具有1700W/(m x K)至1850W/(m xK)的热导率。
高传导性石墨特别是被非常精细地研磨的、具有至少98％的碳含量的天然片状石墨，其具有大约45μm的d50的粒度。
氮化硼是一种硼-氮化合物。氮化硼优选具有至少350W/(m x K)的热导率。氮化硼相对于高传导性和合成的石墨的特征主要在于，其是不导电的。这使得特别在使用不导电的外壁时能够提供不导电的执行器，该执行器提供了针对电击的提高的用户安全性。
作为共同的特性，合成石墨、高传导性石墨和氮化硼具有非常高的热导率/导热能力。
因此，通过添加剂改进了膨胀材料的热导率并且由此改进了膨胀材料组件的反应速度。此外，与已知的膨胀材料组件相比，该膨胀材料可以在相同的反应速度下包含较少质量百分比的添加剂。这可以降低膨胀材料组件的成本。此外，在膨胀材料的体积变化相同时(例如在环境温度变化1℃时)，膨胀材料组件可以更小地构造，或者在膨胀材料组件的尺寸相同时，膨胀材料可以具有更大的体积变化(例如在环境温度变化1℃时)。
至少一种添加剂在膨胀材料中的质量百分比可以为30％至80％、特别为55％至80％、特别为60％至70％。
在氮化硼的情况下，至少一种添加剂可以具有0.4μm(微米)至550μm的平均粒度D50。
在合成石墨的情况下，至少一种添加剂可以具有0.4μm(微米)至550μm的平均粒度D50。
在高传导性石墨的情况下，至少一种添加剂可以具有0.4μm(微米)至550μm的平均粒度D50。
膨胀材料可以布置在膨胀材料组件的壳体中。壳体特别至少部分地由金属制成，和/或在20℃(摄氏度)的温度下具有例如至少100W/(m x K)(瓦每米开尔文)的高热导率。此外，壳体优选具有0.5mm(毫米)至2mm的壁厚。壳体特别可以构造为罐形。
通过膨胀材料能驱动膨胀材料组件的工作活塞。这特别可以意味着，膨胀材料的体积变化导致工作活塞的、特别是线性的运动。工作活塞特别可运动地布置在壳体的封闭元件的导向开口中。在膨胀材料的体积膨胀或增大时，工作活塞特别至少部分地从导向开口中运动出来。在膨胀材料的体积收缩或减小时，工作活塞能特别通过复位弹簧至少部分地运动到导向开口中。工作活塞特别构造为柱形和/或销形。
在膨胀材料与工作活塞之间可以布置膜片。膜片特别可以构造为柔性的和/或被夹紧在壳体与壳体的封闭元件之间。通过该膜片特别能防止膨胀材料经由封闭元件的导向开口从壳体中排出。同时，膜片能够实现通过膨胀材料来调节工作活塞。
根据本发明的另一方面，还提出一种用于卫生设备配件的恒温混合阀，该恒温混合阀至少具有：
-壳体元件，具有用于将冷水和温水混合成混合水的混合腔；
-调节元件，用于调节混合腔中的冷水与温水之间的混合比例；和
-根据本发明的膨胀材料组件，借助于该膨胀材料组件能操纵该调节元件。
恒温混合阀特别用于将具有冷水温度的冷水和具有温水温度的温水混合成具有期望的混合水温的混合水。为此，该恒温混合阀在壳体元件中或在壳体元件上具有混合腔，该混合腔例如按照阀壳或筒头部的类型构造。冷水能经由至少一个冷水调节间隙输送到混合腔，和/或温水能经由至少一个温水调节间隙输送到混合腔。冷水的冷水温度特别最大为30℃(摄氏度)，优选最大为25℃，优选为1℃至25℃，特别优选为5℃至20℃，和/或温水的温水温度特别最大为90℃，优选为25℃至90℃，特别优选为55℃至65℃。此外，该恒温混合阀具有调节元件，该调节元件例如按照调控滑阀的类型构造。调节元件用于调节或设定混合腔中的冷水与温水之间的混合比。为此，调节元件特别可运动地布置在混合腔中。此外，通过调节元件的运动，特别能改变至少一个冷水调节间隙和/或至少一个温水调节间隙的尺寸。在此，至少一个冷水调节间隙的扩大特别导致至少一个温水调节间隙的缩小，反之亦然。此外，该恒温混合阀包括根据本发明的膨胀材料组件。通过膨胀材料组件，调节元件特别能根据混合腔中的混合水的混合水温来操纵。为此，膨胀材料组件特别能至少部分地由混合水环流。关于其他细节可参见对根据本发明的膨胀材料组件的说明。
根据本发明的另一方面，还提供一种卫生设备配件，其至少具有配件壳体和根据本发明的恒温混合阀。
卫生设备配件特别用于根据需要在洗涤池、冲洗池、淋浴装置或浴缸处提供混合水。为此，卫生设备配件具有配件壳体和根据本发明的恒温混合阀。配件壳体特别至少部分地由塑料和/或(浇铸)金属、例如黄铜制成。配件壳体可以固定在承载件、例如壁、工作台面、冲洗池、洗涤池、浴缸或淋浴装置上。此外，卫生设备配件可以具有操作元件，借助于该操作元件能调节混合水的理论混合水温和/或混合水的排出量。关于其他细节可参见对根据本发明的膨胀材料组件和根据本发明的恒温混合阀的说明。
附图说明
下面根据附图详细说明本发明以及技术领域。应当指出，附图示出本发明的特别优选的实施变型，但是本发明不限于此。在此，相同的构件在附图中设有相同的附图标记。附图示例性地且示意性地示出：
图1：以纵向截面图示出在第一温度下的膨胀材料组件；
图2：以纵向截面图示出在第二温度下的膨胀材料组件；和
图3：示出包括具有膨胀材料组件的恒温混合阀的卫生设备配件。
具体实施方式
图1以纵向截面图示出了在第一温度下的膨胀材料组件1。膨胀材料组件1包括壳体5，该壳体在此构造为罐形。膨胀材料3位于壳体5中，该膨胀材料在此是蜡并且具有添加剂4。添加剂4是粉末状的或颗粒状的并且与膨胀材料3混合。添加剂4可以是合成石墨、热导率为至少X S/m的高传导性石墨和/或氮化硼。此外，膨胀材料组件具有工作活塞6，该工作活塞通过柔性膜片7与膨胀材料3隔开。工作活塞6在封闭元件14的导向开口13中被引导，使得工作活塞6能在导向开口13中由膨胀材料3加载。
图2以纵向截面图示出在第二温度下的膨胀材料组件1。由于第二温度高于第一温度，与图1所示的状态相比，膨胀材料3膨胀，并且工作活塞6被从导向开口13中向外推出一段距离。当温度降低时，膨胀材料3的体积收缩，使得工作活塞6例如能通过这里未示出的复位弹簧复位。
图3以纵向截面图示出了卫生设备配件8，该卫生设备配件例如可用在淋浴装置中。卫生设备配件8包括配件壳体12，该配件壳体包括具有在图1和图2中示出的膨胀材料组件1的恒温混合阀2和阀15。能经由冷水进口16将冷水和经由温水进口17将温水输送到配件壳体12。冷水和温水能经由构造在配件壳体12中的液体通道输送到恒温混合阀2。通过恒温混合阀2能将冷水和温水混合成具有混合水温的混合水。恒温混合阀2具有壳体元件9，该壳体元件(基本上)管形地构造并且沿着恒温混合阀2的纵轴线18或卫生设备配件8的配件壳体12延伸。在恒温混合阀2的筒头部19中构造有至少一个温水入口20和至少一个冷水入口21。恒温混合阀2的在此示出的实施变型具有多个温水入口20和冷水入口21，它们在周向方向上围绕筒头部19的纵轴线18分布地布置。通过温水入口20能将温水和通过冷水入口21能将冷水引导到恒温混合阀2的混合腔10中。因此，混合腔10在水的流动方向上位于温水入口20和冷水入口21的下游。在混合腔10中能将温水和冷水混合成具有混合水温的混合水。在水的流动方向上在混合腔10的下游布置有混合水出口22，具有混合水温的混合水可以经由该混合水出口离开恒温混合阀2。混合水能从混合水出口22输送到阀15，利用该阀的阀体23能控制混合水从卫生设备配件8中的排出。
通过温水与冷水之间的混合比例、温水的温水温度和冷水的冷水温度来确定混合水的混合水温。为了调节混合水温，恒温混合阀2具有操作元件24。操作元件24包括操纵手柄25，该操纵手柄与过载单元27的调节螺母26以不能相对转动的方式连接。因此，操纵手柄25能与调节螺母26一起围绕转动轴线28转动，该转动轴线在此相应于纵轴线18。在操纵手柄25转动时，弹簧套筒29在轴向方向30上、即平行于纵轴线18被调节。弹簧套筒29在轴向方向30上的运动被传递到膨胀材料组件1上，该膨胀材料组件又使调节元件11按照调节滑阀的类型在轴向方向30上运动。根据调节元件11在轴向方向30上的位置，调节元件11可以交替地打开和关闭在此看不到的温水调节间隙和在此看不到的冷水调节间隙。根据调节元件11的位置，相应量的温水和冷水通过温水调节间隙和冷水调节间隙导入到恒温混合阀2中，由此将具有相应的混合水温的混合水混合。通过在图1和图2中示出的、膨胀材料组件1的膨胀材料3，调节元件11能通过膨胀材料组件1的同样在图1和图2中示出的工作活塞6这样操纵，使得混合水保持在(基本上)恒定的混合水温下。如果例如过多的温水或过少的冷水流入到恒温混合阀2中，则膨胀材料组件1的膨胀材料3变热和膨胀，由此其在轴向方向30上朝向混合水出口22的方向对调节元件11进行调节，使得温水调节间隙缩小并且冷水调节间隙增大。因此，更少的温水和更多的冷水流入到混合腔10中。相反，如果例如过多的冷水或过少的温水流入到恒温混合阀2中，则膨胀材料组件1的膨胀材料3收缩，由此膨胀材料组件1将调节元件11从混合水出口22处移开，使得温水调节间隙增大并且冷水调节间隙缩小。因此，更多的温水和更少的冷水流入到混合腔10中。
通过本发明能实现膨胀材料组件的特别高的反应速度。
附图标记列表：
1 膨胀材料组件
2 恒温混合阀
3 膨胀材料
4 添加剂
5 壳体
6 工作活塞
7 膜片
8 卫生设备配件
9 壳体元件
10 混合腔
11 调节元件
12 配件壳体
13 导向开口
14 封闭元件
15 阀
16 冷水进口
17 温水进口
18 纵轴线
19 筒头部
20 温水入口
21 冷水入口
22 混合水出口
23 阀体
24 操作元件
25 操纵手柄
26 调节螺母
27 过载单元
28 转动轴线
29 弹簧套筒
30 轴向方向。
Claims (8)
1.一种用于恒温阀或恒温混合阀(2)的膨胀材料组件(1)，所述膨胀材料组件具有膨胀材料(3)，该膨胀材料包括选自以下组中的至少一种添加剂(4)：
-合成石墨，
-热导率为至少350W/(m x K)的高传导性石墨，
-氮化硼。
2.根据权利要求1所述的膨胀材料组件(1)，其中，所述至少一种添加剂(4)在膨胀材料(3)中的质量百分比为50％至80％。
3.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀材料组件(1)，其中，所述至少一种添加剂(4)具有0.4μm至550μm的平均粒度D50。
4.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀材料组件(1)，其中，膨胀材料(3)布置在膨胀材料组件(1)的壳体(5)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀材料组件(1)，其中，膨胀材料组件(1)的工作活塞(6)能通过膨胀材料(3)驱动。
6.根据权利要求5所述的膨胀材料组件(1)，其中，在膨胀材料(3)与工作活塞(6)之间布置有膜片(7)。
7.一种用于卫生设备配件(8)的恒温混合阀(2)，所述恒温混合阀至少具有：
-壳体元件(9)，该壳体元件具有用于将冷水和温水混合成混合水的混合腔(10)；
-调节元件(11)，该调节元件用于调节混合腔(10)中的冷水与温水之间的混合比例；以及
-根据前述权利要求中任一项所述的膨胀材料组件(1)，借助于所述膨胀材料组件能操纵所述调节元件(11)。
8.一种卫生设备配件(8)，至少具有配件壳体(12)和根据前一项权利要求所述的恒温混合阀(2)。
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