DE10133033A1

DE10133033A1 - Wassersteuerventil

Info

Publication number: DE10133033A1
Application number: DE10133033A
Authority: DE
Inventors: Manfred Pawelzik; Wolfgang Gebhardt
Original assignee: Friedrich Grohe Armaturenfabrik GmbH and Co; Friedrich Grohe AG
Current assignee: Grohe Water Technology AG and Co KG
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2003-01-23

Abstract

Bei einem Wassersteuerventil mit einer fest angeordneten, wenigstens zwei separate Ablauföffnungen aufweisenden Ventilsitzscheibe und einer wenigstens eine kreisausschnittförmige Zulauföffnung aufweisenden Steuerscheibe, die an der Ventilsitzscheibe gedichtet angelagert und über ein Betätigungsglied zur Ventilsitzscheibe um eine Mittelachse drehbar ist, wobei der Abstand der Ablauföffnungen größer als die lichte Weite der Zulauföffnung ist, so dass aus der Absperrstellung durch eine Rechts- oder Linksdrehung der Steuerscheibe eine im Querschnitt variable Durchströmöffnung von der Zulauföffnung zu einer Ablauföffnung herstellbar ist, ist vorgeschlagen, dass das zufließende Wasser außerhalb der Ventilsitzscheibe der Steuerscheibe zugeführt ist und die Steuerscheibe sowie die Ventilsitzscheibe ohne Umlenkung in der Öffnungsstellung durchströmt, wobei der Querschnitt der Ablauföffnungen jeweils ellipsenförmig ausgebildet ist und die beiden radienförmigen Begrenzungen der kreisausschnittförmigen Zulauföffnung parallel zu den Ablauföffnungen gekrümmt geformt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wassersteuerventil mit einer fest angeordneten, wenigstens zwei separate Ablauföffnungen aufweisenden Ventilsitzscheibe und einer wenigstens eine kreisausschnittförmige Zulauföffnung aufweisenden Steuerscheibe, die an der Ventilsitzscheibe gedichtet angelagert und über ein Betätigungsglied zur Ventilsitzscheibe um eine Mittelachse drehbar ist, wobei der Abstand der Ablauföffnungen größer als die lichte Weite der Zulauföffnung ist, so dass aus der Absperrstellung durch eine Rechts- oder Linksdrehung der Steuerscheibe eine im Querschnitt variable Durchströmöffnung von der Zulauföffnung zu einer Ablauföffnung herstellbar ist.
Ein derartiges Wassersteuerventil ist aus der Druckschrift EP 0 485 841 B1 bekannt. Bei diesem bekannten Ventil wird das durchfließende Wasser um 180° im Ventil umgelenkt, so dass sowohl eine Zuflussöffnung als auch zwei Abflussöffnungen in der Ventilsitzscheibe erforderlich sind. Dieses bedingt einen relativ hohen Aufwand, wobei bezogen auf die Zuflussöffnung die Ventilscheiben einen nicht unerheblich großen Außendurchmesser erfordern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Wasserventil weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zufließende Wasser außerhalb der Ventilsitzscheibe der Steuerscheibe zugeführt ist und die Steuerscheibe sowie die Ventilsitzscheibe ohne Umlenkung in der Öffnungsstellung durchströmt, wobei der Querschnitt der Ablauföffnungen jeweils ellipsenförmig ausgebildet ist und die beiden radienförmigen Begrenzungen der kreisausschnittförmigen Zulauföffnung parallel zu den Ablauföffnungen gebogen geformt sind. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.
Mit den vorgeschlagenen Maßnahmen kann ein - bezogen auf den Durchflussquerschnitt - kleinbauendes Wassersteuerventil geschaffen werden, mit dem sowohl ein Absperren als auch ein dosiertes Umschalten zu zwei separaten Verbrauchern ermöglicht wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die kreisausschnittförmige Zulauföffnung in der Steuerscheibe mit einer die Mittelachse umgreifenden Spitze versehen werden, so dass einerseits eine besonders große Öffnung ermöglicht und andererseits sichergestellt wird, dass der mittlere Bereich der Ventilsitzscheibe von dem durchfließenden Wasser benetzt wird, was nicht unerheblich zu einer gleichbleibenden Funktionstüchtigkeit über einen langen Zeitraum beiträgt. Mit großem Vorteil kann das erfindungsgemäße Wasserventil einem Wassermischventil, insbesondere einem thermostatgeregelten Wassermischventil nachgeschaltet werden. Zweckmäßig kann dabei das Wasserventil koaxial zu dem Mischventil angeordnet werden, so dass das erzeugte Mischwasser dem Wasserventil unmittelbar zugeführt wird. Vorteilhaft kann hierbei koaxial zum Griffelement des Mischventils ein Griffelement des Betätigungsglieds für das Wassersteuerventil vorgesehen werden, wobei der Abstand zur Steuerscheibe mit Verbindungsmitteln überbrückt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine thermostatgeregelte Mischbatterie, in der ein Wassersteuerventil zum Umschalten und Absperren des Mischwassers integriert ist, im Längsschnitt;
Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Mischbatterie um 45° gedreht im Längsschnitt;
Fig. 3 eine in Fig. 1 gezeigte Ventilsitzscheibe in vergrößerter Darstellung, in Draufsicht;
Fig. 4 eine in Fig. 1 gezeigte Steuerscheibe in vergrößerter Darstellung, in Draufsicht;
Fig. 5 die in Fig. 3 und 4 gezeigten Ventilscheiben, die zu einem Scheibenpaket aufeinandergelegt sind, wobei die Steuerscheibe sich in Absperrstellung zu der Ventilsitzscheibe befindet;
Fig. 6 das in Fig. 5 gezeigte Scheibenpaket, wobei die Steuerscheibe aus der Absperrposition um 120° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht angeordnet ist, so dass eine Ablauföffnung der Ventilsitzscheibe von der Steuerscheibe völlig freigegeben ist.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Wassersteuerventil 3 integriert in einer thermostatgeregelten Mischbatterie 5 angeordnet. Die Mischbatterie 5 besteht aus einem Gehäuse 50 mit einer Anschlussöffnung 501 für das zufließende Kaltwasser, einer Anschlussöffnung 502 für das zufließende Warmwasser sowie zwei Anschlussöffnungen - in der Zeichnung nicht sichtbar dargestellt - für das abfließende Mischwasser. In dem Gehäuse 50 ist in einer Aufnahmebohrung eine Ventilkartusche 51 gedichtet befestigt. In der Ventilkartusche 51 ist stromaufwärts ein thermostatgeregeltes Mischventil 4 angeordnet, wie es aus der Druckschrift EP 0 242 680 B1 bekannt ist. Das zufließende Kaltwasser wird von der Anschlussöffnung 501 über einen in der Ventilkartusche 51 ausgebildeten Kanal 510 separat dem Mischventil 4 zugeführt. Ebenfalls wird von der Anschlussöffnung 502 das Warmwasser in der Ventilkartusche 51 über einen Kanal 511 dem Mischventil 4 zugeführt. Das in dem Mischventil 4 mit Hilfe eines Thermostaten 41 geregelt erzeugte temperierte Mischwasser wird koaxial zur Mittelachse 500 dem Wassersteuerventil 3 zugeführt. Die Mischwassertemperatur kann hierbei mit einem Griffelement 40 mit einer Drehbewegung um die Mittelachse 500 eingestellt werden.
Das Wassersteuerventil 3 ist ebenfalls koaxial zur Mittelachse 500 in der Ventilkartusche 51 angeordnet, und ist im Wesentlichen von einer im Querschnitt kreisförmigen Ventilsitzscheibe 1 und einer im Querschnitt entsprechend kreisförmigen Steuerscheibe 2 gebildet, wobei die beiden Scheiben aus Hartstoff, vorzugsweise Keramikwerkstoff, hergestellt sind und mit feingeschliffenen Oberflächen drehbar, aber gedichtet aneinander gelagert sind. Die Ventilsitzscheibe 1 ist hierbei axial festliegend von der Ventilkartusche 51 aufgenommen. Zur Drehsicherung sind außerdem zwei außermittig angeordnete Sackbohrungen 15 in der Ventilsitzscheibe 1 vorgesehen, in die in der Stecklage jeweils ein an der Ventilkartusche 51 ausgebildeter Zapfen 512 einfasst, wie es insbesondere aus Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist.
Die Steuerscheibe 2 ist von einem ringförmigen Kopfstück 25 aufgenommen, das drehbar aber axial festliegend in der Ventilkartusche 51 gehalten ist. Zur drehfesten Verbindung sind an der Steuerscheibe 2 Ausnehmungen 24 ausgebildet, in die an dem Kopfstück 25 ausgebildete Nasen einfassen. Außerdem ist im Inneren des ringförmigen Kopfstücks 25 eine Schraubenfeder 26 angeordnet, die sich einerseits an einer Ringschulter des Kopfstücks 25 abstützt und andererseits die Steuerscheibe 2 mit einem Mindestanpressdruck gegen die Ventilsitzscheibe 1 drückt.
Am Außenmantel des Kopfstücks 25 ist eine Verzahnung 251 ausgebildet, mit der eine an einem koaxial zum Griffelement 40 angeordneten Griffelement 23 erzeugten Drehbewegung auf das Kopfstück 25 und vom Kopfstück 25 auf die Steuerscheibe 2 übertragen wird. Hierbei wird die vom Benutzer am Griffelement 23 durchgeführte Drehbewegung um die Mittelachse 500 auf ein konzentrisches Zahnrad 230 übertragen. Dieses Zahnrad 230 steht mit zwei diametral gegenüberliegenden Ritzelwellen 231 über jeweils einem Ritzel 232 in Eingriff. Am unteren Bereich der Ritzelwellen 231 ist jeweils ein weiteres Ritzel 233 ausgebildet, welches jeweils mit der Verzahnung 251 des Kopfstücks 25 in Eingriff steht.
Die Ventilsitzscheibe 1 weist zwei ellipsenförmig gestaltete Ablauföffnungen 10, 11 auf, wie es insbesondere aus Fig. 3 der Zeichnung zu entnehmen ist. Die beiden Ablauföffnungen 10, 11 sind spiegelbildlich zu einer vom Durchmesser gebildeten Symmetrieachse 12 angeordnet. Der Querschnitt der beiden Ablauföffnungen 10, 11 ist hierbei im Wesentlichen von harmonisch ineinanderübergehenden Kreisbögen begrenzt. Die Ablauföffnungen 10, 11 sind hierbei im Wesentlichen, wie es aus Fig. 3 der Zeichnung zu entnehmen ist, in der linken Hälfte der Ventilsitzscheibe 1 angeordnet. In der im Querschnitt kreisförmig ausgebildeten Ventilsitzscheibe 1 ist hierbei die jeweilige Ablauföffnung 10, 11 im Querschnitt von einem konzentrisch zur Ventilsitzscheibe 1 angeordneten äußeren Kreisbogen 13 begrenzt, wobei der Abstand zum Außenrand der Ventilsitzscheibe 1 so bemessen ist, dass noch eine sichere Abdichtung zwischen der Ventilsitzscheibe 1 und der Steuerscheibe 2 erfolgen kann. Die beiden Ablauföffnungen 10, 11 sind in der Ventilsitzscheibe 1 zur Mitte hin gespreizt angeordnet, wobei eine durch die beiden Endpunkte des äußeren Kreisbogens 13 gehende Linie die Symmetrieachse 12 mit einem Winkel 130 von 30° schneidet. Der Winkel 130 kann aber auch 25° bis 35° betragen. Die beiden Ablauföffnungen 10, 11 weisen dabei einen Abstand zur Symmetrieachse 12 auf, der es ermöglicht, die beiden Ablauföffnungen 10, 11 separat mit schlauchförmigen Dichtungen 513 mit entsprechenden Kanälen in der Ventilkartusche 51 zu verbinden.
Die Steuerscheibe 2 weist eine im Wesentlichen kreisausschnittförmige Zulauföffnung 20 auf, wie es insbesondere aus Fig. 4 der Zeichnung zu entnehmen ist. Die Zulauföffnung 20 weist hierbei eine Spitze 201 auf, die die Mittelachse 500 umgreift, so dass auch der zentrale Bereich der Ventilsitzscheibe 1 vom durchfließenden Wasser benetzt werden kann, so dass eine gleichbleibende Funktionstüchtigkeit über einen langen Benutzungszeitraum gewährleistet ist. Die radialen Begrenzungen 21 der kreisausschnittförmigen Zulauföffnung 20 sind hierbei entsprechend den Ablauföffnungen 10, 11 in der Ventilsitzscheibe 1 gekrümmt geformt, wobei der Krümmungsradius etwa 12 mm beträgt. Die kreisausschnittförmige Zulauföffnung 20 erstreckt sich etwa über einen Winkel 210 von 80° bis 110°, vorzugsweise 100°. Die Spitze 201 und die Ecken der Zulauföffnung 20 sind hierbei mit einem Radius 22 von 1,3 mm bis 2,5 mm verrundet.
Bei der in Fig. 3 gezeigte Ventilsitzscheibe 1 ist die fein geschliffene Oberfläche sichtbar. Wird auf diese Ventilsitzscheibe 1 die in Fig. 4 gezeigte Steuerscheibe 2 aufgelegt, wobei die in Fig. 4 gezeigte Steuerscheibe 2 die geschliffene Oberfläche unterhalb der Zeichenebene hat, so wird ein Scheibenpaar, wie es in Fig. 5 der Zeichnung dargestellt ist, erzeugt, wobei die beiden Ventilscheiben in der Absperrstellung zueinander angeordnet sind. Damit beim Beginn der Öffnungsphase und am Ende der Schließphase die üblicherweise auftretenden Fließgeräusche reduziert werden, ist hierbei jeweils an der der Zulauföffnung 20 zugekehrten Seite der Ablauföffnungen 10, 11 eine Verzahnung 14 in der Seitenwandung angeordnet. Die Verzahnung 14 ist so ausgebildet, dass beim Öffnungs- und Schließvorgang der Durchfluss von den von der Verzahnung 14 gebildeten Zahnlücken 140 in Einzelströme unterteilt wird. Die Verzahnung kann auch an der Steuerscheibe oder sowohl an der Ventilsitzscheibe als auch der Steuerscheibe ausgebildet sein.
Wird nun aus der Absperrposition die Steuerscheibe 2 zu der Ventilsitzscheibe 1 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so gelangt zunehmend die Ablauföffnung 10 mit der Zulauföffnung 20 in Überdeckung, so dass zunehmend der Wasserdurchfluss ohne Umlenkung freigegeben wird. In Fig. 6 ist schließlich nach einem Drehwinkel 27 von etwa 120° der Durchgang durch die Ablauföffnung 10 völlig freigegeben. Durch eine entsprechende Drehung im Uhrzeigersinn kann die Steuerscheibe 2 wieder in die Absperrstellung, wie in Fig. 5 dargestellt ist, zurückbewegt werden. Durch eine entsprechende Drehbewegung aus der Absperrstellung im Uhrzeigersinn kann in gleicher Weise die Ablauföffnung 11 für den Durchtritt freigegeben werden, so dass mit dem Ventilscheibenpaar die Absperrung des zuströmenden Mischwassers und die dosierte Freigabe wahlweise zur Ablauföffnung 10 oder Ablauföffnung 11 erfolgen kann.

Claims

1. Wassersteuerventil mit einer fest angeordneten, wenigstens zwei separate Ablauföffnungen aufweisenden Ventilsitzscheibe und einer wenigstens eine kreisausschnittförmige Zulauföffnung aufweisenden Steuerscheibe, die an der Ventilsitzscheibe gedichtet angelagert und über ein Betätigungsglied zur Ventilsitzscheibe um eine Mittelachse drehbar ist, wobei der Abstand der Ablauföffnungen größer als die lichte Weite der Zulauföffnung ist, so dass aus der Absperrstellung durch eine Rechts- oder Linksdrehung der Steuerscheibe eine im Querschnitt variable Durchströmöffnung von der Zulauföffnung zu einer Ablauföffnung herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zufließende Wasser außerhalb der Ventilsitzscheibe (1) der Steuerscheibe (2) zugeführt ist und die Steuerscheibe (2) sowie die Ventilsitzscheibe (1) ohne Umlenkung in der Öffnungsstellung durchströmt, wobei der Querschnitt der Ablauföffnungen (10, 11) jeweils ellipsenförmig ausgebildet ist und die beiden radienförmigen Begrenzungen (21) der kreisausschnittförmigen Zulauföffnung (20) parallel zu den Ablauföffnungen (10, 11) gekrümmt geformt sind.

2. Wassersteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulauföffnung (20) mit einer Spitze (201) versehen ist, die die Mittelachse (500) umgreift.

3. Wassersteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ablauföffnungen (10, 11) spiegelbildlich zu einer vom Durchmesser gebildeten Symmetrieachse (12) in der Ventilsitzscheibe (1) angeordnet sind, wobei der Querschnitt der Ablauföffnung (10, 11) jeweils im Wesentlichen von harmonisch ineinanderübergehenden Kreisbögen begrenzt ist.

4. Wassersteuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablauföffnungen (10, 11) im Wesentlichen in der linken Hälfte (Fig. 3) der Ventilsitzscheibe (1) angeordnet sind, wobei eine durch die beiden Endpunkte des äußeren Kreisbogens (13) gehende Linie die Symmetrieachse (12) mit einem Winkel (130) von 25° bis 35° schneidet.

5. Wassersteuerventil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisausschnittförmige Zulauföffnung (20) einen Winkel (210) von 80° bis 110° aufweist, wobei die drei Ecken mit einem Radius (22), vorzugsweise von 1,3 mm bis 2,5 mm, verrundet sind, während die beiden radialen Begrenzungsseiten (21) mit einem Radius, vorzugsweise von 10 mm bis 14 mm, konkav gekrümmt sind.

6. Wassersteuerventil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Seitenwandung, der beim Öffnungsvorgang zunächst in Überdeckung gelangt, wenigstens an der Ventilsitzscheibe (1) und/oder an der Steuerscheibe eine Verzahnung (14) angeformt ist, so dass mit Hilfe der hierdurch gebildeten Zahnlücken (140) die Durchströmung beim Beginn des Öffnungsvorgangs und im Endbereich des Schließvorgangs unterteilt wird.

7. Wassersteuerventil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einem Mischventil (4) nachgeschaltet ist.

8. Wassersteuerventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischventil (4) thermostatgeregelt ist, wobei das Mischventil (4) und die Steuerscheibe (2) von jeweils einem separaten Griffelement (40, 23) stellbar ist.