-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Ventilkartusche für eine Sanitärarmatur.
-
2. Beschreibung des Standes der Technik
-
Wasser ist eine kostbare Ressource geworden, und es werden viele Anstrengungen unternommen, um den Wasserverbrauch nicht nur in Industrie und Landwirtschaft, sondern auch im Bereich der Sanitärinstallationen zu reduzieren.
-
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, Sanitärarmaturen mit einer so genannten Öko-Stopp-Funktion auszustatten. Eine Sanitärarmatur mit Öko-Stopp-Funktion bietet eine Widerstandskraft im Öffnungsbereich des Ventils der Sanitärarmatur. Dies ermöglicht es, die Armatur für eine Entnahmesituation, in der nur ein geringer Wasserdurchfluss benötigt wird, z. B. beim Händewaschen o. ä., leicht bis zu einer teilweise geöffneten Position (Öko-Stopp-Stellung) zu öffnen. Wenn ein höherer Wasserdurchfluss benötigt wird, muss der Benutzer diese Widerstandskraft der Öko-Stopp-Funktion überwinden, um das Ventil mit seinem maximalen Wasserdurchfluss ganz zu öffnen. Die Widerstandskraft in der Öko-Stopp-Stellung sorgt für einen haptischen Stopp, der beim Benutzer einen Denkprozess auslöst, ob der maximale Wasserdurchfluss in einer bestimmten Situation wirklich benötigt wird.
-
Solche Sanitärarmaturen mit Öko-Stopp-Funktion sind bekannt, und in der Regel wird die Öko-Stopp-Funktion durch die Anordnung einer Art Federelement im Griffteil der Armatur erreicht, das über eine am Grundkörper der Sanitärarmatur vorgesehene Rippenstruktur gleitet. Solche Systeme haben jedoch einige Nachteile.
-
Erstens sind viele der Öko-Stopp-Funktionen an der Sanitärarmatur vorgesehen, was das Design der Sanitärarmatur selbst beeinträchtigt. Außerdem ist es nicht möglich, eine bereits vorhandene Sanitärarmatur nachträglich mit einer Eco-Stop-Funktion auszustatten.
-
Darüber hinaus sind Mechanismen, die ein Federelement verwenden, einem Verschleiß unterworfen, insbesondere weil das Federelement in der Regel aus Kunststoff gefertigt ist, der mit der Zeit seine Elastizität verändert. Ist das Federelement hingegen aus Metall, wird die Rippenstruktur aus tribologischen Gründen oft aus Kunststoff gefertigt. In diesem Fall verliert die Rippenstruktur mit der Zeit ihre Form.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Öko-Stopp-Mechanismus bereitzustellen, der sich von dem durch Federelemente bereitgestellten Mechanismus unterscheidet, um hoffentlich eine längere Lebensdauer zu erreichen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilkartusche für eine Sanitärarmatur mit einem Öko-Stopp-Mechanismus bereitzustellen.
-
Dieser Erfindungszweck wird mit einer Ventilkartusche für eine Sanitärarmatur erreicht, die folgendes aufweist
- a) ein Gehäuse, in dem ein Ventil angeordnet ist,
- b) einen aus dem Gehäuse herausragenden Betätigungshebel zum Öffnen und Schlie-ßen des Ventils, wobei der Betätigungshebel in einem Hebelstützteil des Gehäuses gelagert ist und von einer Schließstellung in eine Offenstellung über eine Öko-Stopp-Stellung verschwenkbar ist, in der das Ventil gegenüber der Offenstellung nur teilweise geöffnet ist,
wobei
- c) die Ventilkartusche einen Kniehebelmechanismus aufweist, der zwischen dem Betätigungshebel und dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Kniehebelmechanismus einen Totpunkt aufweist, durch den sich der Kniehebelmechanismus beim Verschwenken des Betätigungshebels von der Öko-Stopp-Stellung in die Offenstellung bewegen muss.
-
Der Erfinder hat erkannt, dass man einen verbesserten Öko-Stopp-Mechanismus mit einem Kniehebelmechanismus an der Ventilkartusche selbst bereitstellen kann.
-
Zu diesem Zweck schlägt der Erfinder vor, anstelle eines Federmechanismus einen Kniehebelmechanismus zu verwenden. Ein Kniehebelmechanismus hat einen so genannten Totpunkt, durch den das System von der einen Seite des Totpunkts auf die andere Seite des Totpunkts gekippt werden kann. Innerhalb des Totpunktes hat der Kniehebelmechanismus ein lokales Kraftmaximum. Indem der Kniehebelmechanismus so angeordnet wird, dass sein Totpunkt zwischen der Öko-Stopp-Stellung und der Offenstellung liegt, erzeugt der Kniehebelmechanismus eine Gegenkraft, wenn der Benutzer das Ventil durch Schwenken des Betätigungshebels von der Öko-Stopp-Stellung in die Offenstellung öffnet. Der Benutzer muss dabei ein lokales Kraftmaximum zwischen der Öko-Stopp-Stellung und der Offenstellung und vice versa überwinden.
-
Für die Positionen der Öko-Stellung und der Offenstellung innerhalb des Bewegungsbereichs des Betätigungshebels ist vor allem relevant, dass die Öko-Stellung eine Position ist, in der das Ventil im Vergleich zur Offenstellung nur teilweise geöffnet ist. Daher kann man die Ventilkartusche so gestalten, dass nach Überwindung des Totpunktes der Kniehebelmechanik die Ventilkartusche noch einen größeren Bereich zur Einstellung des Durchflusses der Offenstellung bietet. Oftmals ist die Offenstellung jedoch bereits eine vollständig geöffnete Stellung mit nur einem kleinen Bereich zwischen dem Totpunkt und einer maximalen Schwenkstellung des Betätigungshebels.
-
In einer Ausführungsform umfasst der Kniehebelmechanismus ein Kniehebelelement, das zwischen dem Betätigungshebel und dem Gehäuse angeordnet ist und das mit dem Gehäuse zusammenwirkt.
-
Grundsätzlich kann der Kniehebelmechanismus an verschiedenen Stellen der Ventilkartusche vorgesehen sein. Beispielsweise kann man einen Kniehebelmechanismus im Inneren des Gehäuses der Ventilkartusche vorsehen, z.B. in Höhe einer Steuerscheibe eines Scheibenventils. Da der Betätigungshebel jedoch gegenüber dem Gehäuse schwenkbar ist, wird ein Kniehebelmechanismus vorzugsweise durch ein mit dem Betätigungshebel und dem Gehäuse zusammenwirkendes Kniehebelelement realisiert.
-
In einer Ausführungsform wirkt das Kniehebelelement mit dem Hebelstützteil des Gehäuses zusammen.
-
Insbesondere kann das Hebelstützteil, das den Betätigungshebel in einem eine Schwenkachse definierenden Schwenkpunkt abstützt, als Widerlagerelement für das Kniehebelelement verwendet werden.
-
In einer Ausführungsform weist das Gehäuse eine Gleitfläche für das Kniehebelelement auf.
-
Dadurch kann das Kniehebelelement auf einfache Weise an der Ventilkartusche montiert werden, z.B. durch Aufklipsen des Kniehebelelements auf den Betätigungshebel, insbesondere auf einen Schaftabschnitt des Betätigungshebels. Bei der Montage kann das Kniehebelelement an der Gleitfläche des Gehäuses, insbesondere des Hebelstützteils, entlanggleiten.
-
In einer Ausführungsform umfasst das Kniehebelelement mindestens einen Kniehebelarm, der zusammen mit dem Betätigungshebel und dem Gehäuse den Kniehebelmechanismus bildet.
-
Der Kniehebelarm bildet zusammen mit dem Betätigungshebel die Schenkel des Kniehebelmechanismus. Insbesondere kann der Kniehebelarm entlang der Gleitfläche gleiten und in einer Vertiefung enden, die als Anschlag für die Bewegung des Kniehebelarms dient.
-
In einer Ausführungsform ist die Ventilkartusche so gestaltet, dass in der Öko-Stopp-Stellung der Betätigungshebel, der Kniehebelarm und eine Anschlagsvertiefung am Gehäuse in einem geometrischen Dreieck angeordnet sind, so dass eine Gegenkraft gegen eine Betätigungskraft des Benutzers bereitgestellt wird.
-
Die Gegenkraft, die durch die dreieckige Anordnung der Komponenten des Kniehebelmechanismus entsteht, definiert eine Öko-Stopp-Stellung. Da der Benutzer die Gegenkraft spürt, wird die Schwenkbewegung des Betätigungshebels unterbrochen.
-
In einer Ausführungsform besteht das Kniehebelelement aus zwei Kniehebelarmen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Betätigungshebels angeordnet sind.
-
Dadurch wirkt die Gegenkraft des Kniehebelmechanismus symmetrisch auf den Betätigungshebel, was die Haltbarkeit verbessert.
-
In einer Ausführungsform sind die beiden Kniehebelarme durch einen Verbindungsbügel verbunden.
-
Obwohl auch andere Konfigurationen für das Kniehebelelement nützlich sein können, kann ein solches einteiliges Kniehebelelement leicht an dem Betätigungshebel an der Ventilkartusche angebracht werden.
-
In einer Ausführungsform weist der Verbindungsbügel eine Werkzeugausnehmung zum Einsetzen eines Werkzeugs, insbesondere eines Schraubendrehers, auf, um das Kniehebelelement von der Ventilkartusche zu entfernen.
-
Auf diese Weise kann ein Benutzer, der die Öko-Stopp-Funktion der Ventilkartusche nicht wünscht, die Ventilkartusche leicht in eine solche ohne Öko-Stopp-Stellung umbauen. Darüber hinaus kann das Kniehebelelement im Falle von Verschleiß oder Fehlfunktion leicht ausgetauscht werden.
-
In einer Ausführungsform ist ein zweites Kniehebelelement mit einer vom ersten Kniehebelelement abweichenden Geometrie, insbesondere mit unterschiedlichen Längen eines Kniehebelarms, vorgesehen, um eine andere Öko-Stopp-Stellung einstellen zu können.
-
Durch die Bereitstellung unterschiedlicher Kniehebelelemente kann der Hersteller der Ventilkartusche dem Benutzer die Entscheidung überlassen, bei welcher Öffnungsrate des Ventils die Gegenkraft des Kniehebelmechanismus einsetzen soll. Oder anders ausgedrückt: Der Anwender kann seine bevorzugte Öko-Stopp-Stellung wählen.
-
Bei der erfindungsgemäßen Ventilkartusche kann es sich um eine beliebige Ventilkartusche handeln, die einen schwenkbaren Betätigungshebel zum Öffnen und Schließen eines Ventils der Ventilkartusche aufweist.
-
Beispielsweise kann die Erfindung unabhängig von der eigentlichen Ventilmechanik, wie einem Keramikscheibenventil oder einer anderen Ventilschließmechanik, ausgeführt sein.
-
Insbesondere kann die Erfindung auch bei einer Einhebelmischventilkartusche eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Anschlagsvertiefung für das Kniehebelelement an dem Hebelstützteil vorgesehen sein, das bei einem Einhebelmischer zusammen mit dem Betätigungshebel rotiert.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Verschiedene Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser nachvollziehen, in denen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Ventilkartusche für eine Sanitärarmatur zeigt;
- 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der drei erfindungsgemäßen Hauptbestandteile zeigt, nämlich eines Betätigungshebels, eines Kniehebelelements und eines Hebelstützteils, die ein Kniehebelgelenk bilden;
- 3a eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Ventilkartusche mit dem Betätigungshebel in einer geschlossenen Stellung zeigt;
- 3b eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Teils von 3a zeigt;
- 4a eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Ventilkartusche mit dem Betätigungshebel in einer teilweise geöffneten Öko-Stopp-Stellung zeigt;
- 4b eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Teils von zeigt;
- 5a eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Ventilkartusche mit dem Betätigungshebel in einer vollständig geöffneten Stellung zeigt;
- 5b eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Teils von zeigt;
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHFUNGSBEISPIELEN
-
1 zeigt eine Ventilkartusche 10, insbesondere eine Einhebelmischer-Ventilkartusche, aufweisend ein Gehäuse 12 und einen aus dem Gehäuse 12 herausragenden Betätigungshebel 14.
-
Der Betätigungshebel 14 umfasst einen Schaftabschnitt 15, der im vorliegenden Beispiel einen abgerundeten quadratischen Querschnitt aufweist. An seinem vorstehenden Ende weist der Betätigungshebel 14 einen gezahnten Kopfabschnitt 17 zur Montage eines Griffs einer Sanitärarmatur auf. Der Kopfabschnitt 17 hat einen allgemein kreisförmigen Querschnitt mit einem größeren Durchmesser als der Schaftabschnitt 15.
-
Das Gehäuse 12 umfasst ein Hebelstützteil 16. Wie in 2 zu sehen ist, weist das Hebelstützteil 16 eine Stützbohrung 18 auf, die in einem montierten Zustand der Ventilkartusche mit einer Schwenkbohrung 20 des Betätigungshebels 14 fluchtet. Durch Einsetzen eines Bolzens (nicht dargestellt) in die Stützbohrung 18 und die Schwenkbohrung 20 wird der Betätigungshebel 14 so abgestützt, dass der Betätigungshebel 14 um eine Schwenkachse 21 geschwenkt werden kann, um in üblicher Weise über sein Steuerscheibenende 22 eine Steuerscheibe innerhalb der Ventilkartusche 12 zu bewegen.
-
Da es sich bei der dargestellten Ventilkartusche 10 um ein Einhebelmischventil handelt, kann der Betätigungshebel 14 auch zum Drehen des Hebelstützteils 16 sowie der Steuerscheibe im Inneren des Gehäuses 12 verwendet werden.
-
Für die vorliegende Erfindung ist nur die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 14 in einer Schwenkebene 24 von Bedeutung.
-
Das Hebelstützteil 16 der Ventilkartusche 10 weist ferner auf jeder Seite des Betätigungshebels 14 Gleitflächen 26 auf, die in Richtung des aus dem Hebelstützteil 16 herausragenden Teils des Betätigungshebels 14 zeigen.
-
Die zu dem vorstehenden Teil des Betätigungshebels 14 weisenden Gleitflächen 26 verlaufen parallel zur Schwenkebene 24. In einer Seitenansicht (vgl. 3b, 4b und 5b) ist zu erkennen, dass die Gleitflächen 26 zunächst eine Schräge 28 aufweisen, die zu einer etwa halbkreisförmigen Einbuchtung 30 hin abfällt, die leicht außermittig zur Schwenkachse 21 des Betätigungshebels 14 angeordnet ist.
-
Der senkrechte Abstand der Mitte der Einbuchtung 30 von einer Mittelachse 32, die die Schwenkachse 21 kreuzt und entlang des Betätigungshebels 14 verläuft, wenn sich der Betätigungshebel 14 in einer aufrechtstehenden, vorstehenden Position befindet, beträgt etwa 2 bis 10 mm, insbesondere zwischen 3 und 7 mm.
-
Ferner zeigt 2 ein Kniehebelelement 40, das als einteiliges Spritzgussteil aus Kunststoff hergestellt sein kann.
-
Das Kniehebelelement 40 umfasst zwei Kniehebelarme 42. Die beiden Kniehebelarme 42 des Kniehebelelementes 40 sind über einen Verbindungsbügel 44 miteinander verbunden. Dadurch kann das Kniehebelelement 40 so auf den Schaftabschnitt 15 des Betätigungshebels 14 geklemmt werden, dass im montierten Zustand die beide Kniehebelarme 42 auf den beiden Seiten des Betätigungshebels 14 angeordnet sind.
-
Des Weiteren sind beide Kniehebelarme 42 knochenförmig mit abgerundeten Vorsprüngen 46 und 48 an jedem Ende ausgebildet. Der untere Vorsprung 46 hat einen Radius, der komplementär zu der Vertiefung 30 der Gleitfläche 26 des Hebelstützteils 16 ist.
-
Der obere Vorsprung 48 hat einen Radius, der zu einer runden Vertiefung 50 im Kopfteil 17 des Betätigungshebels 14 komplementär ist (vgl. 3b). Die Vertiefung 50 kann durch Bohren eines senkrechten Sacklochs an der Schulter zwischen dem Schaftteil 15 und dem Kopfteil 17 des Betätigungshebels 14 hergestellt werden.
-
Im montierten Zustand greift das Kniehebelelement 40 über die oberen Vorsprünge 48 in die Vertiefung 50 des Kopfteils 17 ein und bildet so ein Scharniergelenk, um das das Kniehebelelement 40 in Bezug auf den Betätigungshebel 14 schwenkbar ist.
-
Der Betätigungshebel 14, das Hebelstützteil 16 und das Kniehebelelement 40 wirken zusammen, um einen Kniehebelmechanismus zu bilden, der wie folgt funktioniert:
- Die 3a, 4a und 5a sowie die vergrößerten 3b, 4b und 5b zeigen die Ventilkartusche in drei verschiedenen Öffnungsstellungen.
-
Zunächst zeigen die 3a und 3b die Ventilkartusche 10 in einer vollständig geschlossenen Stellung, in der der Betätigungshebel 14 gerade nach oben zeigt, insbesondere mit seiner Längsachse parallel zu einer Drehachse der Ventilkartusche 10.
-
Bei der Montage des Kniehebelelements 40 auf den Betätigungshebel 14 ist der untere Vorsprung 46 des Kniehebelarms 42 an der Schräge 28 der Gleitfläche 26 des Hebelstützteils 16 heruntergeglitten, während der obere Vorsprung 48 des Kniehebelarms 42 in die Vertiefung 50 des Kopfteils 17 des Betätigungshebels 14 eingreift.
-
In der dargestellten Schließstellung ist der Kniehebelarm 42 so geneigt, dass die Verbindungslinie 52 zwischen der Mitte des oberen Vorsprungs 48 und der Mitte des unteren Vorsprungs 46 unter einem Winkel von etwa 30° bis 50°, insbesondere zwischen 35° und 45°, gegenüber dem Betätigungshebel 14 geneigt ist. Außerdem stützt sich der untere Vorsprung 46 nun ungefähr an der Verbindungsstelle zwischen der Schräge 28 und der Vertiefung 30 ab.
-
4a und 4b zeigen die Ventilkartusche 10 in einer teilweise geöffneten Ventilstellung, auch Öko-Stopp-Stellung genannt.
-
Durch die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 14 (in den Figuren rechts) ist der untere Vorsprung 46 des Kniehebelarms 42 in die Vertiefung 30 gerutscht. Damit stehen beide Enden des Kniehebelarms 42 in vollem Eingriff mit den Vertiefungen 30 und 50 und bilden eine formschlüssige Verbindung.
-
Da die Vertiefung 30 als Anschlag für die Bewegung des unteren Vorsprungs 46 wirkt, wird der Winkel zwischen dem Betätigungshebel 14 und der Verbindungslinie 52 kleiner. In der Öko-Stopp-Stellung liegt der Winkel zwischen der Verbindungslinie 52 und dem Betätigungshebel 14 zwischen etwa 10° bis 25°, insbesondere zwischen 15° bis 20°.
-
Außerdem wird der Verbindungsbügel 44 mit der gleichen Drehbewegung um den oberen Vorsprung 48 angehoben. Der Betätigungshebel 14 kann eine Ausnehmung 54 aufweisen, um ausreichend Platz zu schaffen, in die sich der Verbindungsbügel 44 während seiner Drehbewegung hineinbewegen kann.
-
Ab dieser Öko-Stopp-Stellung ist ein weiteres Verschwenken des Betätigungshebels 14 nur noch gegen eine Gegenkraft möglich, die sich aufgrund des geometrischen Dreiecks zwischen dem oberen Vorsprung 48 und dem unteren Vorsprung 46 des Kniehebelarms 42 und der Schwenkachse 21 zwischen dem Betätigungshebel 14 und dem Hebelstützteil 16 aufbaut.
-
Der Betätigungshebel 14, das Kniehebelelement 40 und das Hebelstützteil 16 bilden dabei einen Kniehebelmechanismus, wobei ein langer Schenkel entlang des Betätigungshebels 14 und zwei kürzere Schenkel durch den Kniehebelarm 42 und den Raum zwischen der Schwenkachse 21 und der Vertiefung 50 des Hebelstützteils 16 gebildet werden.
-
Zum weiteren Verschwenken des Betätigungshebels 14 drückt die vom Benutzer aufgebrachte Einwirkungskraft hauptsächlich den Kniehebelarm 42 des Kniehebelelements 40 zusammen und wirkt auf das Spiel zwischen der Stützbohrung 18 und der Schwenkbohrung 20 sowie das Spiel der Eingriffe der unteren und oberen Vorsprünge 46 und 48 in ihren jeweiligen Vertiefungen 30 und 50.
-
Schließlich zeigen die 5a und 5b die Ventilkartusche 10 in einer vollständig geöffneten Stellung. In dieser vollständig geöffneten Stellung liegt der Betätigungshebel 14 an einer Anschlagkante 56 am Hebelstützteil 16 an, und der Kniehebelmechanismus ist über seine Totpunktstellung hinausbewegt worden, d. h. die Konfiguration, in der die Verbindungslinie 52 und der Betätigungshebel 14 vollständig miteinander fluchten.
-
Der untere Vorsprung 46 des Kniehebelarms 42 ist nun gegenüber der in den 3a, 3b und 4a, 4b gezeigten vollständig geschlossenen und der Öko-Stopp-Stellung leicht außermittig zur Achse des Betätigungshebels 14 auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet.
-
Im Hinblick auf die einwirkenden Kräfte für den Benutzer bedeutet dies, dass der Benutzer zum Schwenken in die vollständig geöffnete Stellung ein Kraftmaximum in der Totpunktstellung des Kniehebelmechanismus überwinden muss. Zum Zurückschwenken aus der Offenstellung in die Öko-Stopp-Stellung und weiter in die vollständig geschlossene Stellung muss der Benutzer wiederum das Kraftmaximum überwinden: Dabei kann der Kniehebelmechanismus der Ventilkartusche 10 von der Öko-Stopp-Stellung in die vollständig geöffnete Stellung und umgekehrt geschwenkt werden.
-
Wenn ein Benutzer die Haptik einer Öko-Stopp-Funktion nicht mag, kann die erfindungsgemäße Ventilkartusche 10 leicht in eine Ventilkartusche 10 ohne Öko-Stopp-Funktion umgerüstet werden, nämlich durch Entfernen des Kniehebelelements 40. Zu diesem Zweck kann der Verbindungsbügel 44 des Kniehebelelements 40 eine kleine Ausnehmung 60 aufweisen, in die ein Schraubendreher eingesetzt werden kann, um das Kniehebelelement 40 leicht vom Betätigungshebel 14 zu entfernen.
-
Darüber hinaus kann das Kniehebelelement 40jederzeit leicht ausgetauscht werden, indem das alte Element herausgenommen und ein neues Element eingesetzt wird, das an der Schräge 28 der Gleitfläche 26 heruntergleitet.
-
Durch die Bereitstellung von Kniehebelelementen 40 mit unterschiedlichen Geometrien, insbesondere Längen, des Kniehebelarms 42 kann auch der Grad der Teilöffnung der Öko-Stopp-Stellung nach den Wünschen des Benutzers eingestellt werden.
