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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen, zu einer Sanitärarmatur geführten Warmwasser- und Kaltwasser-Zuleitungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf den Druckausgleich zwischen Kalt- und Warmwasserzuleitungen begrenzt. Vielmehr kann die Erfindung auch generell eingesetzt werden zum Druckausgleich zweier, voneinander getrennter Fluidströme. Nachfolgend ist jedoch aus Gründen des einfacheren Verständnisses die Erfindung speziell anhand eines Druckausgleiches zwischen Kalt- und Warmwasser beschrieben.
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Im Sanitärbereich besteht die Hauptfunktion einer solchen Druckausgleichsvorrichtung darin, plötzliche Druckschwankungen in den Zuleitungen zur Sanitärarmatur auszugleichen, mit der die Temperatur und/oder die Menge von Mischwasser einstellbar sind.
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Aus der
DE 30 30 765 A1 ist eine gattungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung bekannt. Diese weist eine Warmwasser-Drosselstelle in der Warmwasser-Zuleitung sowie eine Kaltwasser-Drosselstelle in der Kaltwasser-Zuleitung auf. Deren Drosselquerschnitte werden mittels einer Ventilschiebereinheit variiert, an der beidseitig jeweils ein, in der Warmwasser-Zuleitung vorherrschender Warmwasserdruck und ein, in der Kaltwasser-Zuleitung vorherrschender Kaltwasserdruck anliegt. Bei einem Druckunterschied wird die Ventilschiebereinheit unter Veränderung der oben genannten Drosselquerschnitte um einen Stellhub solange verstellt, bis ein Druckausgleich erfolgt ist.
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In der
DE 30 30 765 A1 weist die Ventilschiebereinheit in gängiger Praxis einen gemeinsamen Ventilschieber auf. Dieser steuert sowohl die Kaltwasser-Drosselstelle als auch die Warmwasser-Drosselstelle. Von daher ist die Ventilschiebereinheit bauraumintensiv ausgeführt, was im Hinblick auf den begrenzten Bauraum zwischen den Sanitärarmatur-Zuleitungen problematisch ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Druckausgleichsvorrichtung bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik bauraumgünstiger installierbar ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 weist die Ventilschiebereinheit nicht mehr nur einen gemeinsamen Ventilschieber auf, der sowohl die Warmwasser- als auch die Kaltwasser-Drosselstelle steuert. Vielmehr weist die Ventilschiebereinheit einen Warmwasser-Ventilschieber und einen Kaltwasser-Ventilschieber auf, die voneinander separate bzw. örtlich getrennte Bauteile sind. Die beiden Ventilschieber können somit unabhängig voneinander arbeiten und auch unabhängig voneinander mit den Warm- und Kaltwasserdrücken beaufschlagt werden. Auf diese Weise kann die Ventilschiebereinheit räumlich aufgeteilt werden. Beispielhaft können die beiden Ventilschieber jeweils unmittelbar an den jeweiligen Anschlüssen installiert werden, was im Hinblick auf die begrenzte Bauraumsituation vorteilhaft ist. Damit ergeben sich mehr Freiheitsgrade bei der Installation der Druckausgleichsvorrichtung.
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Sowohl der Warmwasser-Ventilschieber als auch der Kaltwasser-Ventilschieber können jeweils eine eigene Steuerkante aufweisen. Mit dieser kann bei Verstellung des Warmwasser-Ventilschiebers und/oder des Kaltwasser-Ventilschiebers der zugehörige Warmwasser- und Kaltwasser-Drosselquerschnitt eingestellt werden. Zudem können die beiden Ventilschieber jeweils eine Trennwand aufweisen, die eine mit dem Warmwasserdruck beaufschlagte Warmwasser-Kammer und eine mit dem Kaltwasserdruck beaufschlagte Kaltwasser-Kammer fluiddicht voneinander trennt. Bei einem Druckabfall in der Kalt- oder Warmwasserleitung ergibt sich zwischen den beiden Kammern eine Druckdifferenz. Dadurch wird an der Trennwand eine Stellkraft zur Hubverstellung des jeweiligen Ventilelementes erzeugt.
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Wie oben dargelegt, ist die Aufteilung der Ventilschiebereinheit in zwei voneinander separate Warmwasser- und Kaltwasser-Ventilschieber von vorrangiger Bedeutung. Damit bei einer solchen Aufteilung die Funktionsfähigkeit der Druckausgleichssteuerung sichergestellt ist, müssen die Warmwasser-Kammer des Warmwasser-Ventilschiebers sowie die Warmwasser-Kammer des Kaltwasser-Ventilschiebers strömungstechnisch miteinander verbunden sein. Dies erfolgt bevorzugt über eine zusätzliche Warmwasser-Druckleitung. Umgekehrt ist es auch von Vorteil, wenn auch die Kaltwasser-Kammer des Kaltwasser-Ventilschiebers strömungstechnisch mit der Kaltwasser-Kammer des Warmwasser-Ventilschiebers verbunden ist. Dies erfolgt über eine zusätzliche Kaltwasser-Druckleitung. Aufgrund der obigen strömungstechnischen Verbindung der Ventilschieber-Kammern ist eine synchrone Arbeitsweise der voneinander getrennten Ventilschieber gewährleistet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die, die beiden Kammern voneinander trennende Trennwand eine Membran, die bei einer Druckdifferenz verformbar ist. Entsprechend kann die Membran unter Verformung den jeweiligen Ventilschieber verstellen.
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In einer technischen Realisierung kann der Warmwasser-Strömungsweg von einer Warmwasser-Versorgungsleitung, die mit dem Wasserversorgungsnetz gekoppelt ist, über die Warmwasser-Drosselstelle in die Warmwasser-Kammer geführt sein. Die Warmwasser-Kammer ist auslassseitig mit der Warmwasser-Zuleitung verbunden, die zur Sanitärarmatur führt. In gleicher Weise kann der Kaltwasser-Strömungsweg von einer Kaltwasser-Versorgungsleitung, die mit dem Wasserversorgungsnetz verbunden ist, über die Kaltwasser-Drosselstelle in die Kaltwasser-Kammer des Ventilschiebers geführt sein. Die Kaltwasser-Kammer kann auslassseitig mit der unmittelbar zur Sanitärarmatur führenden Kaltwasser-Zuleitung verbunden sein.
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Im Falle der obigen Warm- und Kaltwasser-Strömungswege kann die zur Sanitärarmatur führende Warmwasser-Zuleitung eine Verzweigungsstelle aufweisen, an der die Warmwasser-Druckleitung abzweigt und bis zur Warmwasser-Kammer des Kaltwasser-Ventilschiebers geführt ist. Analog kann auch die Kaltwasser-Zuleitung eine Verzweigungsstelle aufweisen, von der eine Kaltwasser-Druckleitung abzweigt, die bis zur Kaltwasser-Kammer des Warmwasser-Ventilschiebers geführt ist. Zudem kann in den oben genannten beiden Strömungswegen die jeweilige Drosselstelle strömungstechnisch zwischen der Versorgungsleitung und der Ventilschieber-Kammer geschaltet sein.
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In einer weiteren besonderen Ausführungsform kann zumindest ein Ventilschieber eine hohlzylindrische Form aufweisen und in seiner Axialrichtung verstellbar sein. Zudem kann der Ventilschieber einen fluiddicht geschlossenen, formstabilen Zylinderboden aufweisen, der als Trennwand wirkt. In der Zylinderwand des hohlzylindrischen Ventilschiebers kann außerdem eine Steueröffnung ausgebildet sein, die zusammen mit einer gehäusefesten Einlassöffnung die Drosselstelle bildet. An der gehäusefesten Einlassöffnung ist bevorzugt unmittelbar die jeweilige Versorgungsleitung (das heißt für Warmwasser und/oder für Kaltwasser) angeschlossen.
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Bei dieser Ausführungsform kann der vom hohlzylindrischen Ventilschieber begrenzte Hohlraum eine Ventilschieber-Kammer bilden, das heißt entweder die Warmwasser-Kammer oder die Kaltwasser-Kammer, und zwar je nach Einsatzort des Ventilschiebers. Dabei kann die, dem Zylinderboden gegenüberliegende offene Stirnseite den Kammerauslass bilden, der strömungstechnisch mit der jeweiligen Zuleitung verbunden ist.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Druckausgleichssteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine Druckausgleichssteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
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3 und 4 jeweils aus dem Stand der Technik bekannte Vergleichsbeispiele von Druckausgleichssteuerungen.
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Das in der 1 gezeigte Ausführungsbeispiel geht von einer bekannten Druckausgleichssteuerung aus, wie sie in der 3 gezeigt ist. Zum einfacheren Verständnis des in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiels werden nachfolgend zunächst der Aufbau und die Funktionsweise der in der 3 gezeigten Druckausgleichssteuerung beschrieben: Die in der 3 gezeigte Druckausgleichssteuerung weist ein Gehäuse 1 auf, das mit einem Anschlussstutzen 3 an einer Warmwasser-Versorgungsleitung 5 und mit einem Anschlussstutzen 7 an einer Kaltwasser-Versorgungsleitung 9 anschließbar ist. Zudem weist das Gehäuse 1 Anschlüsse 11 für eine Kaltwasser-Zuleitung sowie Anschlüsse 13 für eine Kaltwasser-Zuleitung auf. Die Zuleitungen 11, 13 sind jeweils unmittelbar an einer nicht gezeigten Sanitärarmatur angeschlossen, mit der die Temperatur und/oder die Menge von Mischwasser einstellbar ist.
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Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine Ventilschiebereinheit 15 angeordnet. Diese weist eine rotationssymmetrisch ausgebildete Trägerhülse 17 auf, die ortsfest im Gehäuse 1 angeordnet ist. An deren Stirnseiten schließen sich jeweils die beiden Anschlussstutzen 3, 7 an. Radial außerhalb der Trägerhülse 17 ist unter Zwischenlage eines Ringspalts 16 eine Drosselhülse 18 angeordnet, die als ein Ventilschieber arbeitet. Diese ist in Axialrichtung über einen Hubweg s verstellbar. An den beiden Stirnseiten der verstellbaren Drosselhülse 18 sind nach innen abgewinkelte Ringflansche 19 ausgebildet. Diese definieren zusammen mit einer Ringschulter 21 eine später beschriebene Warmwasser-Drosselstelle bzw. Kaltwasser-Drosselstelle 23, deren Drosselquerschnitte je nach Stellweg der Drosselhülse 18 variierbar ist. Die Drosselhülse 18 ist über eine angedeutete Ringdichtung 25 verschiebbar auf der ortsfesten Trägerhülse 17 gelagert.
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Im Weiteren radialen Verlauf nach außen ist in etwa mittig an der verstellbaren Drosselhülse 18 eine Membran fixiert, die als eine Trennwand 27 wirkt. Die Membran 27 ist mit ihrem radial äußeren Ende an einer Innenwandung des Gehäuses 1 angebunden. Die Membran 27 trennt eine später beschriebene Warmwasser-Kammer 29 und eine Kaltwasser-Kammer 31 fluiddicht voneinander, die jeweils auslassseitig in die Warmwasser- und Kaltwasser-Zuleitungen 11, 13 übergehen.
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In der 3 ist der Warmwasser-Strömungsweg mit W bezeichnet. Dieser führt von der Warmwasser-Versorgungsleitung 5 in das Innere der ortsfesten Trägerhülse 17, von dort weiter durch radiale Schlitze 33 der Trägerhülse 17 in den Ringspalt 16 sowie anschließend über die Drosselstelle 23 in die Warmwasser-Kammer 29. Von der Warmwasser-Kammer 29 führt der Warmwasser-Strömungsweg W weiter in die Warmwasser-Zuleitung 11 bis zur Sanitärarmatur. In gleicher Weise führt der Kaltwasser-Strömungsweg K von der Kaltwasser-Versorgungsleitung 5 in das Innere der ortsfesten Trägerhülse 17, von dort weiter durch radiale Schlitze 33 der Trägerhülse 17 in den Ringspalt 16 sowie anschließend über die Drosselstelle 23 in die Kaltwasser-Kammer 31. Von der Kaltwasser-Kammer 31 führt der Kaltwasser-Strömungsweg W weiter in die Kaltwasser-Zuleitung 13 bis zur Sanitärarmatur.
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In den Versorgungsleitungen 5, 9 können gegebenenfalls Druckschwankungen auftreten. Dadurch ergibt sich zwischen dem in der Warmwasser-Kammer 29 vorherrschenden Warmwasserdruck pW und dem in der Kaltwasser-Kammer 31 vorherrschenden Kaltwasserdruck pK eine Druckdifferenz. Aufgrund der Druckdifferenz wird an der als Membran ausgeführten Trennwand 27 eine Stellkraft zur Hubverstellung des Ventilschiebers 18 erzeugt. Der Ventilschieber 18 reduziert bzw. erweitert dadurch die Kaltwasser- und Warmwasser-Drosselstellen 23 soweit, bis sich wieder ein Druckgleichgewicht in den beiden Kammern 29, 31 einstellt.
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Im Unterschied zur 3 weist das in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel nicht mehr nur einen gemeinsamen Ventilschieber 18 auf, sondern vielmehr zwei voneinander getrennte Ventilschieber 18. Diese sind als separate Bauteile jeweils dem Warmwasser-Strömungsweg W und dem Kaltwasser-Strömungsweg K zugeordnet. Entsprechend weist die in der 1 gezeigte Ventilschiebereinheit 15 zwei voneinander getrennte Gehäuse 1 auf, in denen jeweils ein Ventilschieber 18 vorgesehen ist.
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Der grundsätzliche Aufbau sowie die Wirkungsweise der in der 1 gezeigten Ventilschieber 18 ist identisch mit dem in der 3 gezeigten Ventilschieber 18. Im Unterschied zur 3 ist in der 1 zusätzlich eine Warmwasser-Druckleitung 35 und eine Kaltwasser-Druckleitung 37 vorgesehen. Die Warmwasser-Druckleitung 35 verbindet die Warmwasser-Kammer 29 des Warmwasser-Ventilschiebers 18 (in der 1 links) mit der Warmwasser-Kammer 29 des Kaltwasser-Ventilschiebers 18 (in der 1 rechts). Hierzu ist stromab der Warmwasser-Kammer 29 des Warmwasser-Ventilschiebers 18 in der Warmwasser-Zuleitung 11 eine Verzweigungsstelle 39 vorgesehen, von der die Warmwasser-Druckleitung 35 abzweigt. In gleicher Weise ist in der Kaltwasser-Zuleitung 13 (das heißt stromab der Kaltwasser-Kammer 31 des Kaltwasser-Ventilschiebers 18 eine weitere Verzweigungsstelle 41 vorgesehen, von der die Kaltwasser-Druckleitung 37 abzweigt und zur Kaltwasser-Kammer 31 des Warmwasser-Schiebers 18 (in der 1 links) führt.
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In der 1 sind die beiden Gehäuse 1 der Ventilschieber 18 örtlich um einen Bauraum 43 voneinander getrennt. Mittels der zusätzlichen Druckleitungen 35, 37 können die beiden Ventilschieber 18 dennoch mit den entsprechenden Warmwasser- und Kaltwasserdrücken pW, pK beaufschlagt werden, so dass trotz der räumlichen Trennung eine einwandfreie Funktionsfähigkeit gewährleistet ist.
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Das in der 2 gezeigte Ausführungsbeispiel geht von einer bekannten Druckausgleichssteuerung aus, wie sie in der 4 gezeigt ist. Zum einfacheren Verständnis des in der 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend zunächst die in der 3 gezeigte Druckausgleichssteuerung beschrieben. Diese weist ebenfalls ein gemeinsames Gehäuse 1 mit einem Ventilschieber 18 auf. Der Ventilschieber 18 ist hier eine axial verschiebbar in einer Passbohrung geführter Hohlzylinder, der in etwa mittig einen als Trennwand 27 wirkenden Zwischenboden aufweist. Der Zwischenboden 27 trennt die Warm- und Kaltwasser-Kammern 29, 31 voneinander. Sowohl an der Kaltwasserseite als auch an der Warmwasserseite sind jeweils in der Zylinderwand Steueröffnungen 45 vorgesehen, die zusammen mit einer gehäusefesten Einlassöffnung 47 die Drosselstellen 23 bilden. In Abhängigkeit vom Stellweg s des Ventilschiebers 18 variiert die Überdeckung zwischen der jeweiligen Steueröffnung 45 und der Einlassöffnung 47. In die Einlassöffnungen 47 mündet jeweils die Warm- und die Kaltwasser-Versorgungsleitung 5, 9. Die beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des hohlzylindrischen Ventilschiebers 18 sind offen gestaltet und strömungstechnisch in Verbindung mit den Warm- und Kaltwasser-Zuleitungen 11, 13.
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Im Unterschied zur 4 sind in der 2 zwei voneinander separate Ventilschieber 18 vorgesehen, die voneinander unabhängig in Passbohrungen über einen Stellweg s verschiebbar sind. Der grundsätzliche Aufbau sowie die Wirkungsweise eines jeden Ventilschiebers 18 sind dabei identisch mit dem in der 4 gezeigten Vergleichsbeispiel. Im Unterschied zur 4 ist die Warmwasser-Kammer 29 des Warmwasser-Ventilschiebers 18 (in der 1 links) strömungstechnisch gekoppelt mit der Warmwasser-Kammer 29 des Kaltwasser-Ventilschiebers 18 (in der 2 rechts). Analog ist die Kaltwasser-Kammer 31 des Kaltwasser-Ventilschiebers 18 (in der 2 rechts) strömungstechnisch gekoppelt mit der Kaltwasser-Kammer 31 des Warmwasser-Ventilschiebers 18 (in der 2 links). Die strömungstechnische Kopplung der Ventilschieber-Kammern 29, 31 erfolgt jeweils analog zur 1 über eine Warmwasser-Druckleitung 35 und über eine Kaltwasser-Druckleitung 37. Auf diese Weise liegen an den beiden voneinander örtlich getrennten Ventilschiebern 18 – trotz des räumlichen Abstands 43 – jeweils die Warmwasser- und Kaltwasserdrücke pW und pK an, wodurch die Funktionssicherheit der Ventilschiebereinheit gewährleistet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 3
- Anschlussstutzen
- 5
- Warmwasser-Versorgungsleitung
- 7
- Anschlussstutzen
- 9
- Kaltwasser-Versorgungsleitung
- 11
- Warmwasser-Zuleitung
- 13
- Kaltwasser-Zuleitung
- 15
- Ventilschiebereinheit
- 16
- Ringspalt
- 17
- ortsfeste Trägerhülse
- 18
- Ventilschieber
- 19
- Ringflansch
- 21
- Ringschulter
- 23
- Drosselstelle
- 25
- Ringdichtung
- 27
- Trennwand
- 29
- Warmwasser-Kammer
- 31
- Kaltwasser-Kammer
- 33
- Radialschlitz
- 35
- Warmwasser-Druckleitung
- 37
- Kaltwasser-Druckleitung
- 39, 41
- Verzweigungsstelle
- 43
- Bauraum
- 45
- Steueröffnung
- 47
- Einlassöffnung
- pW, pK
- Warm- und Kaltwasserdrücke
- W, K
- Fluidströmungswege
- s
- Hubweg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3030765 A1 [0004, 0005]
