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Die Erfindung betrifft eine Kartusche für eine Wasserarmatur mit einer festsitzenden Lagerscheibe, auf der eine verdrehbare keramische Steuerscheibe aufsitzt und auf der Steuerscheibe sich eine Gleitscheibe aus insbesondere Kunststoff befindet.
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Verwendet werden diese Kartuschen für Wasserarmaturen für den Sanitärbereich, insbesondere für Verbrühschutzkartuschen mit einer integrierten Sicherheits- und Komfortfunktion für den Endanwender.
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Bekannt sind Kartuschen für Wasserarmaturen, die unter anderem eine festsitzende keramische Lagerscheibe aufweisen, auf denen eine verdrehbare keramische Steuerscheibe mit einem Mischraum für kaltes und warmes Wasser aufsitzt. Auf der Steuerscheibe befindet sich eine Gleitscheibe aus Kunststoff.
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Bei einem sehr hohen Wasserdruck, z.B. 34,5 bar kann sich die keramische Steuerscheibe etwas von der festsitzenden Lagerscheibe abheben. Bei diesen hohen Druckbelastungen heben sich aufgrund der ungünstig ausgelegten Flächen die beiden keramischen Scheiben voneinander ab. Als Folge hiervon tritt Leckwasser aus der Kartusche aus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dies zu verhindern, so dass auch bei einem hohen Wasserdruck kein Leckwasser aus der Kartusche austreten kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Um dem Abheben der Steuerscheibe von der Lagerscheibe entgegenzuwirken, wurden die hydraulischen Flächen der Scheiben konstruktiv so verändert, dass diese immer zusammengepresst werden.
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In erfinderischer Ausgestaltung wird die Steuerscheibe durch ein Druckelement auf die festsitzende Lagerscheibe gedrückt. Der Druck des Druckelements muss so gewählt werden, dass kein Abheben möglich ist.
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Das Druckelement kann eine Feder oder der sich im Mischraum der Steuerscheibe befindliche Wasserdruck bzw. der an der Kartusche anliegende Wasserdruck sein. Eine Feder hat den Nachteil, dass der Druck auf die Steuerscheibe konstant bleibt, also auch bei niedrigem Wasserdruck. Dies erschwert das Verstellen bei niedrigen Wasserdrücken. Wenn hingegen als Druckelement der an der Kartusche anliegende Wasserdruck ist, ist der Druck bei kleineren Wasserdrücken auch kleiner als bei hohen Wasserdrücken. Hierdurch ist das Verstellen bei kleineren Wasserdrücken erleichtert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerscheibe eine Durchgangsbohrung auf, die das sich in der Kartusche bzw. im Mischraum der Steuerscheibe befindliche Wasser in einen Druckraum zwischen der Steuerscheibe und der Gleitscheibe leitet und damit die Steuerscheibe auf die Lagerscheibe drückt. Der Druckraum ist horizontal durch eine Formdichtung abgedichtet. Eine Seite des Druckraums bildet dabei direkt oder indirekt die Steuerscheibe, so dass das sich im Druckraum befindliche Wasser die Steuerscheibe in Richtung zur Lagerscheibe mit einer vom Wasserdruck abhängigen Kraft drückt.
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Die Gleitscheibe ist vollständig geschlossen, so dass kein Wasser durch die Gleitscheibe austreten kann.
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Die Formdichtung ist bevorzugt in einer Nut in der Steuerscheibe oder der Gleitscheibe angeordnet, bevorzugt in der Steuerscheibe.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Kartusche mit einer festsitzenden Lagerscheibe, auf der eine verdrehbare keramische Steuerscheibe aufsitzt und auf der Steuerscheibe sich eine Gleitscheibe aus Kunststoff befindet, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Steuerscheibe und der Gleitscheibe ein Druckraum angeordnet wird, wobei eine Seite des Druckraums direkt oder indirekt die Steuerscheibe bildet und die Steuerscheibe eine Durchgangsbohrung aufweist, die in der Kartusche befindliches Wasser in den Druckraum zwischen der Steuerscheibe und der Gleitscheibe leitet und dadurch der an der Kartusche anliegende Wasserdruck die Steuerscheibe auf die festsitzende Lagerscheibe drückt, ist das Verstellen der Kartusche bei kleineren Wasserdrücken leichter als bei hohen Wasserdrücken.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren weiter erläutert. Die nachfolgenden Figuren zeigen auch die Problematik bis hin zum optimierten Produkt auf.
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1 zeigt eine Kartusche 1 nach dem Stand der Technik. Zu sehen ist der obere Teil einer Kartusche. Auf einer Basisplatte 10 mit Einlassflanchen für Kalt- und Warmwasser und einem Auslassflanch für Mischwasser ist eine festsitzende keramische Lagerscheibe 2 angeordnet. Auf dieser Lagerscheibe 2 sitzt eine bewegliche Steuerscheibe 3. Auf der Steuerscheibe 3 befindet sich eine fest mit ihr verbundene Gleitscheibe 4, an die ein Ende eines Pivot 12 eingreift. Der Pivot 12 ist in einer Lagerbuchse 11 dreh- und schwenkbar gelagert. Das Ganze befindet sich in einem Gehäuse 9. In der Basisplatte 10 und der Lagerscheibe 2 befinden sich wie üblich Durchlässe für das Wasser (Kalt, Warm oder gemischt). Die Steuerscheibe 3 ist nach oben hin, d.h. zur Gleitscheibe 4 hin, geschlossen und weist zumindest einen Mischraum 18 für das Kalt- und Warmwasser auf.
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2 verdeutlicht die Problematik bei hoher Druckbelastung, d.h. bei hohem Wasserdruck im Kalt- oder Warmwasserzulauf. Bei einer Druckbelastung entsteht ein hoher Druck zwischen der Lagerscheibe 2 und der Steuerscheibe 3 und diese heben sich voneinander ab (siehe Pfeile 13), so dass eine Undichtigkeit bzw. ein Leck entsteht und Leckwasser aus der Kartusche austreten kann (siehe Pfeil 14).
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Theoretischer Lösungsansatz:
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Es muss dafür gesorgt werden, dass die Steuerscheibe 3 nicht nach oben gedrückt, sondern nach unten der Grundscheibe 2 nachgeführt wird. Dazu muss die Steuerscheibe 3 von oben mit einem Druck, bevorzugt Wasserdruck beaufschlagt werden.
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Diesen theoretischen Lösungsansatz zeigt bildlich 3 mit den Pfeilen 15. Ansonsten bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.
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4 zeigt eine Steuerscheibe 3 nach dem Stand der Technik, wie sie in den 1 bis 3 gezeigt ist, von oben, d.h. von der Pivot-Seite und 5 zeigt die gleiche Steuerscheibe 3 nach dem Stand der Technik, wie sie in den 1 bis 3 gezeigt ist, von unten, d.h. von der Lagerscheiben-Seite.
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Wie in der 4 zu sehen ist, weist die Steuerscheibe auf der Pivot-Seite 3a eine Einbuchtung 16 in der Mitte der Scheibe und zwei Kerben 17 am Rand der Scheibe auf. In die Einbuchtung ragt eine an die Einbuchtung 16 angepasste Ausbuchtung an der Gleitscheibe 4. In die Kerben 17 ragen an diese angepasste Mitnehmer an der Gleitscheibe 4. Dies ist erforderlich, weil die Gleitscheibe 4 vom Pivot 12 gesteuert, die Steuerscheibe 3 führt.
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5 zeigt die Mischräume 18 auf der Lagerscheiben-Seite 3b der Steuerscheibe 3.
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Konstruktiver Lösungsansatz:
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Die Steuerscheibe 3 muss mit einer Durchgangsbohrung versehen werden, damit Wasserdruck von oben wirken kann. Weiterhin ist eine Formdichtung zwischen Steuerscheibe und der Gleitscheibe 4 notwendig. Die Gleitscheibe 4 muss zudem verschlossen werden.
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Die 6 bis 8 zeigen diese erfindungsgemäßen Veränderungen an der Steuerscheibe 3.
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6 zeigt die erfindungsgemäße Steuerscheibe 3 von der Pivot-Seite 3a mit der üblichen Einbuchtung 16 und den Kerben 17. Zusätzlich befindet sich benachbart zum Rand der Scheibe 3 eine umlaufende Nut 8. In diese Nut 8 wird eine Formdichtung 7 eingelegt, wie sie in 8 gezeigt ist. Diese Formdichtung 7 ist erforderlich, weil in der erfindungsgemäßen Steuerscheibe 3 eine Durchgangsbohrung 5 angeordnet ist, die den oder die Mischräume 18 mit einem Druckraum zwischen der Steuerscheibe 3 und der Gleitscheibe 4 verbindet. Die Durchgangsbohrung befindet sich innerhalb der Formdichtung 7.
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7 zeigt die erfindungsgemäße Steuerscheibe 3 von der Lagerscheiben-Seite 3b mit den Mischräumen 18. Gut zu sehen ist in einem der Mischräume 18 die Durchgangsbohrung 5.
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8 zeigt die eben schon erwähnte Formdichtung 7.
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9 zeigt eine Gleitscheibe 4 nach dem Stand der Technik, wie sie in den 1 bis 3 gezeigt ist, von unten, d.h. von der Steuerscheiben-Seite und 10 zeigt die gleiche Gleitscheibe 4 nach dem Stand der Technik, wie sie in den 1 bis 3 gezeigt ist, von oben, d.h. von der Pivot-Seite.
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Wie in der 9 zu sehen ist, weist die Gleitscheibe 4 auf der Steuerscheiben-Seite 4b einen Durchgang 19 als Aufnahme für den Pivot 12 auf. Weiterhin zu sehen sind zwei Mitnehmer 20 zum Eingriff in die zwei Kerben 17 (siehe 4).
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10 zeigt die Gleitscheibe 4 von der Pivot-Seite mit dem Durchgang 19 und einem Steg 21. In den Steg 21 ragen zwei angepasste Nuten an der Lagerbuchse 11. Beim Schwenken des Pivot 12 wird die Gleitscheibe 4 mitgedreht.
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Die 11 und 12 zeigen die erfindungsgemäßen Veränderungen an der Dichtscheibe 4.
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11 zeigt die erfindungsgemäße Gleitscheibe 4 von der Steuerscheiben-Seite und 12 zeigt die erfindungsgemäße Gleitscheibe 4 von der Pivot-Seite. Die erfindungsgemäße Gleitscheibe 4 unterscheidet sich von der Gleitscheibe 4 nach dem Stand der Tecchnik, siehe 1 bis 3, nur durch einen geschlossenen Durchgang 19, der jetzt eine Einbuchtung ist. Es ist kein Durchgang mehr vorhanden.
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13 zeigt die erfindungsgemäße optimierte Kartusche 1, bzw. deren oberen Teil. Auf einer Basisplatte 10 mit Einlassflanchen für Kalt- und Warmwasser und einem Auslassflanch für Mischwasser ist eine festsitzende keramische Lagerscheibe 2 angeordnet. Auf dieser Lagerscheibe 2 sitzt eine bewegliche Steuerscheibe 3. Auf der Steuerscheibe 3 befindet sich eine fest mit ihr verbundene Gleitscheibe 4, an die ein Ende eines Pivot 12 eingreift. Der Pivot 12 ist in einer Lagerbuchse 11 dreh- und schwenkbar gelagert. Das Ganze befindet sich in einem Gehäuse 9. In der Basisplatte 10 und der Lagerscheibe 2 befinden sich wie üblich Durchlässe für das Wasser (Kalt, Warm oder gemischt). Die Steuerscheibe 3 ist nach oben hin, d.h. zur Gleitscheibe 4 hin, nicht geschlossen, sondern weist eine Durchgangsbohrung 5 auf, der vom Mischraum 18 in einen Druckraum 6 zwischen der Steuerscheibe 3 und der Gleitscheibe 4 führt. Dieser Druckraum 6 ist allseitig geschlossen (Formdichtung 7), so dass kein Wasser austreten kann. In der Figur ist der Druckraum schlecht zu sehen, weil er nur eine geringe Höhe aufweist. Der Wasserdruck im Druckraum drückt die Gleitscheibe 4 auf die Steuerscheibe 3, so dass diese nicht abheben kann. Dadurch kann kein Leckwasser austreten.
