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Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermostatische Kartusche zur Regelung zu vermischender kalter und heißer Fluide.
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Im Sanitärbereich ist eine Kartusche eine Vorrichtung zur Regelung von zu vermischenden heißen und kalten Fluiden, insbesondere von Warm- und Kaltwasser.
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Die Kartusche gilt dabei als thermostatisch, wenn sie einen thermostatischen Stellantrieb umfasst, insbesondere ein thermostatisches Element, das einer Rückstellfeder zugeordnet ist, die einen ersten Teil, der in Bezug auf eine hohle Basis der Kartusche normalerweise ortsfest ist, und einen zweiten Teil, der unter der Einwirkung einer auf den Stellantrieb angewendeten Wärme, z.B. unter der Einwirkung der Expansion eines im thermostatischen Element enthaltenen thermisch expandierbaren Materials, in Bezug auf die Achse der Basis relativ zum ersten Teil beweglich ist. Der zweite Teil des thermostatischen Stellantriebs ist auf einem axial verschiebbaren Schlitten im Inneren der Basis der Kartusche gesichert, um die Querschnitte der Strömungskanäle in der Basis für das halte und kalte Fluid im umgekehrten Sinn zu variieren, um die beiden Fluide in variablen Anteilen zu vermischen und stromabwärts vom Schlitten ein Fluid („Mischung“, „Mischfluid“ oder „abgeschwächtes Fluid“) zu erhalten, der entlang eines wärmeempfindlichen Bereichs des thermostatischen Stellantriebs fließt und aus der Basis austritt. Durch Ändern der Position des ersten Teils des thermostatischen Stellantriebs in Bezug auf die Basis mittels eines einzelfallbezogenen Sollwertmechanismus wird die Sollwerttemperatur variiert und um die herum die Temperatur der Mischung also durch den Schlitten geregelt wird.
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Ferner, um den Durchfluss des kalten Fluids und den Durchfluss des heißen Fluids, die über die Basis dem Schlitten zugeführt werden, zu variieren, umfasst die Kartusche einen Regler, so z.B. einen Satz Keramikscheiben, die derart montiert sind, dass sie in einem auf der Basis befestigten Gehäuse mindestens teilweise beweglich sind. Durch diesen Regler und den vorgenannten Sollwertmechanismus wird es ermöglicht, die Position des thermostatischen Stellantriebs relativ zur Basis zu ändern, wobei diese zusammen ein Regelungs- und Steuerungssystem bilden, das es ermöglicht, die Durchflüsse des jeweiligen kalten Fluids und heißen Fluids, mit denen der Schlitten versorgt wird, gleichzeitig zu variieren und Durchfluss und Temperatur der aus der Kartusche austretenden Mischung zu regeln. Wie in der
WO 2017/137368 beschrieben, kann dieses Regelungs- und Steuerungssystem je nach der Art der Regelung des Durchflusses und der Temperatur der Mischung in mehrere Typen unterteilt werden: Die thermostatische Kartusche kann also z.B. vom Typ mit Einzelsteuerung, mit Doppelsteuerung oder mit sequenzieller Steuerung sein.
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Wie in der
WO 2017/005860 erläutert und in der
WO 2017/137368 angedeutet, kann es jedenfalls von Vorteil sein, wenn die Basis nicht einstückig, sondern in zwei unterschiedlichen Teilen ausgeführt ist, die durch axiale Überlagerung aufeinander zusammengebaut werden, während für ihre Schnittstelle eine Dichtung vorgesehen wird. Eine Möglichkeit zur Abdichtung dieser Schnittstelle besteht darin, eine mindestens eine Dichtung umfassende Dichtung axial zwischen den beiden Teilen der Basis anzuordnen. In der Praxis hat das Vorhandensein dieser Dichtung häufig zur Folge, dass sich die beiden Teile der Basis axial auseinander bewegen, was mit der Gefahr einer Domentage der beiden Teile der Basis verbunden ist, solange die Kartusche nicht in einem Mischventil montiert und befestigt ist. Solange die Kartusche nicht in einem Mischventil montiert und befestigt ist, kann der thermostatische Stellantrieb ebenso Kräfte ausüben, die dazu neigen, die beiden Teile der Basis axial voneinander zu trennen. Wenn also der Stellantrieb ein einer Rückstellfeder zugeordnetes thermostatisches Element umfasst, wird letzteres zwischen dem thermostatischen Element und einem der beiden Teile der Basis angeordnet, wobei eines der Enden der Rückstellfeder axial auf einem Teil der Basis aufliegt, während das andere Ende der Rückstellfeder den Schlitten axial gegen den anderen Teil der Basis abflacht.
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Um dieses Problem zu lösen, kann die Verbindung zwischen den beiden Basisteilen, z.B. mittels Schweißverbindungen oder eines Klebstoffs zwischen den beiden Basisteilen, steif sein. Diese Lösungen sind zwar wirksam, neigen aber dazu, die Montagezeit insgesamt zu verlängern, und verhindern von Natur aus die Demontage der Basis, wodurch die Wiedererlangung der beiden Basisteile sowie des Schlittens und des thermostatischen Stellantriebs, die zwischen den beiden Basisteilen gehalten werden, verhindert wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine thermostatische Kartusche bereitzustellen, deren Basis zwar zweiteilig ausgeführt ist, sich aber schnell und bequem zusammenbauen lässt.
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Hierzu betrifft die Erfindung eine thermostatische Kartusche zur Regelung zu vermischender kalter und heißer Fluide, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist.
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Eine der Grundideen der Erfindung ist es, vorzusehen, dass ein erster der beiden Basisteile mindestens eine Lasche aufweist, die derart konstruiert sind, dass sie am zweiten Basisteil einrasten. Erfindungsgemäß ist jede Lasche im Wesentlichen parallel zur Achse der Basis gestreckt und derart konstruiert, dass sie sich mittels der elastischen Versorgung des axialen Endes jeder Lasche, das diese mit dem Rest des ersten Teils der Basis verbindet, bei der Montage der beiden Basisteile quer zur Achse ablenken. Die Einrastwirkung wird durch mindestens eine Haltefläche gewährleistet, die am gegenüberliegenden Ende jeder Lasche vorgesehen ist: Sobald die beiden Basisteile miteinander zusammengebaut sind, bildet die mindestens eine Haltefläche axiale Anschläge für den zweiten Basisteil, der vom ersten Basisteil nicht mehr axial zu lösen ist. Durch die Verwendung der mindestens einen Lasche wird die Montagezeit der beiden Basisteile erheblich eingeschränkt und dabei eine zuverlässige Befestigung der beiden zusammengebauten Basisteile gewährleistet. Außerdem kann durch die Reversibilität der elastischen Verformung der Laschen die Demontage der beiden Basisteile ermöglicht werden, solange die entsprechenden Kräfte auf die mindestens eine Lasche angewendet werden, um die Haltefläche aus ihrem axialen Eingriff in den zweiten Basisteil zu lösen. Es versteht sich hierbei, dass, wenn sich die beiden Basisteile im zusammengebauten Zustand befinden, die Basis, der Schlitten, und der thermostatische Stellantrieb, die zur erfindungsgemäßen Kartusche gehören, vorteilhafterweise ein abnehmbares vormontiertes Modul bilden können, das sich bei Bedarf, so etwa bei Versagen des Moduls, demontieren lässt, und das ansonsten zum Zusammenbau mit dem Deckel und dem Regelungs- und Steuerungssystem bereitsteht, um eine funktionsfähige thermostatische Kartusche herzustellen, die sich dann in einem Mischventil zusammenbauen und befestigen lässt. Das vorgenannte Modul kann also unabhängig vom Rest der thermostatischen Kartusche, in die es später integriert wird, hergestellt und gelagert werden. Außerdem wird erfindungsgemäß das Ablenkungsvermögen der bzw. jeder erfindungsgemäßen Lasche dazu benutzt, um den Zusammenbau dieser thermostatischen Kartusche zu erleichtern, indem die mindestens eine Lasche an der Verbindung des Deckels mit der Basis beteiligt wird.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Kartusche sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Ein besseres Verständnis der Erfindung vermittelt nachstehende, lediglich beispielhafte Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
- eine perspektivische Explosionszeichnung einer Thermostateinheit;
- eine perspektivische Explosionszeichnung einer erfindungsgemäßen thermostatischen Kartusche, die die Einheit der umfasst, im zusammengebauten Zustand;
- und Elevationsansichten gemäß den Pfeilen III bzw. IV der , die zeigen, wie die Einheit zusammengebaut wird;
- eine Elevationsansicht entlang des Pfeils V der ;
- und jeweilige Schnitte entlang der Geraden VI-VI und VII-VII der , die die zusammengebaute Einheit zeigen;
- einen Schnitt in derselben Ebene wie die , der die thermostatische Kartusche der beim Zusammenbau zeigt, und
- eine der ähnliche Ansicht, die die thermostatische Kartusche im zusammengebauten Zustand zeigt.
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sowie 3 - 7 zeigen nur eine Einheit 1, die zu einer thermostatischen Kartusche 2 gehört, die insgesamt in , und gezeigt ist. Die thermostatische Kartusche 2 ist als Ausrüstung eines in den Abbildungen nicht dargestellten Mischventils konstruiert und soll mit Warm- und Kaltwasser versorgt werden. Allgemeiner ist die thermostatische Kartusche 2 als Ausrüstung einer Sanitäreinrichtung konstruiert, die ein durch Vermischen eines heißen und eines kalten Fluids in der Kartusche erhaltenes Fluid liefert.
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Die Einheit 1 ist auf einer geometrischen Achse X - X zentriert. Der Einfachheit halber ist nachstehende Beschreibung relativ zu dieser Achse X - X orientiert; hierbei gilt, dass die Begriffe „oberer“, „Oberseite“ u. dgl. einer axialen Richtung entsprechen, die dem Oberteil der - sowie 6 - 9 zugewandt ist, während die Begriffe „unterer“, „tief“ u. dgl. einer entgegengesetzten axialen Richtung entsprechen. Also ist die Einheit 1 im Inneren der thermostatischen Kartusche 2 im unteren Teil der thermostatischen Kartusche angeordnet.
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In - ist eindeutig zu erkennen, dass die Einheit 1 eine Basis 10 umfasst, deren äußere Form generell zylindrisch ist und die auf der Achse X - X zentriert ist. Die Basis 10 umfasst dabei zwei unterschiedliche Basisteile, die bei zusammengebauter Einheit 1 einer über dem anderen entlang der Achse X - X angeordnet sind, wobei diese Basisteile somit einem unteren Teil 11 und einem oberen Teil 12 entsprechen. Bei zusammengebauter Einheit 1 sind die Teile 11 und 12 einander axial überlagert und nachstehender Beschreibung entsprechend miteinander zusammengebaut, um zwischen ihnen eine Schnittstelle zu bilden, die sich quer zur Achse X - X erstreckt.
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Die Schnittstelle zwischen dem unteren 11 und oberen Teil 12 ist in dem Sinne abgedichtet, dass die Materialkontaktbereiche zwischen diesen Teile 11 und 12 abgedichtet sind, wodurch der Durchgang eines Fluids durch diese Kontaktbereiche verhindert wird. Hierzu wird eine Dichtung 13 mit der Schnittstelle verbunden, indem sie axial zwischen dem unteren 11 und oberen Teil 12 angeordnet wird. In der Praxis umfasst diese Dichtung mindestens eine Dichtung (oder besteht aus diesen), die bei zusammengebauter Basis 10 axial zwischen den Teilen 11 und 12 eingeschlossen sind. Somit stellt die Ausführungsform der Dichtung 13 keine Einschränkung dar.
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Wie in gezeigt und in und deutlich erkennbar, ist die Basis 10 mit einem Kanal 10.1 zur Zirkulation von Kaltwasser zwischen der Unter- und Oberseite der Basis 10 versehen: Dieser Kanal 10.1 ist sukzessiv durch den unteren Teil 11 und den oberen Teil 12 abgegrenzt und durchquert die Schnittstelle zwischen diesen Teilen 11 und 12, wobei er an dieser Schnittstelle durch die Dichtung 13 abgedichtet wird. Ebenso ist die Basis 10 mit einem Kanal 10.2 zur Zirkulation von Warmwasser zwischen der Unter- und Oberseite der Basis versehen: Hierbei ist dieser Kanal 10.2 ist sukzessiv durch den unteren Teil 11 und den oberen Teil 12 abgegrenzt und durchquert die Schnittstelle zwischen diesen Teilen 11 und 12 und wird an darin durch die Dichtung 13 abgedichtet.
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In und ist deutlich zu erkennen, dass die Basis 10 eine Kammer 10.3 einschließt, die von der Achse X - X durchquert wird und die im Ausführungsbeispiel der Abbildungen auf dieser Achse zentriert ist. Die Kammer 10.3 besteht aus freien Innenvolumina, die jeweils durch den unteren Teil 11 und den oberen Teil 12 der Basis 10 abgegrenzt sind, wobei sich die Kammer 10.3 axial beiderseits der Schnittstelle zwischen diesen Teilen 11 und 12 erstreckt, indem sie an dieser Schnittstelle durch die Dichtung 13 abgedichtet wird.
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Getrennt von der Kammer 10.3 ist die Basis 10 mit einer Einlassöffnung 10.4 für Kaltwasser und einer Einlassöffnung 10.5 für Warmwasser versehen, die in der abgebildeten Ausführungsform quer zur Achse X - X beiderseits der Kammer 10.3 angeordnet sind. Die Einlassöffnung 10.4 und die Einlassöffnung 10.5 münden jeweils am oberen Ende in die Oberseite der Basis 10, während diese Einlassöffnungen 10.4 und 10.5 an ihrem unteren Ende jeweils in die Kammer 10.3 münden, wobei das untere Ende der Einlassöffnung 14.4 axial höher angeordnet ist als das der Einlassöffnung 10.5, wie in und gezeigt. Die Einlassöffnungen 10.4 und 10.5 verbinden also die Kammer 10.3 außerhalb der Basis 10, im Einzelnen auf der Oberseite dieser Basis. Die Einlassöffnungen 10.4 und 10.5 sind also mindestens teilweise durch den oberen Teil 12 der Basis 10 abgegrenzt: Im abgebildeten Ausführungsbeispiel ist die Einlassöffnung 10.4 ausschließlich durch den oberen Teil 12 der Basis 10, während die Einlassöffnung 10.5 sowohl durch den oberen Teil 12, der diese axial von einer Seite her durchquert, und den unteren Teil 11 der Basis 10, der sich nur hin zu einem oberen Bereich dieses unteren Teils 11 erstreckt, abgegrenzt ist.
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Die Basis 10 ist ferner mit einem Mischausgang 10.6 versehen, der an seinem oberen Ende in die Kammer 10.3 mündet, während dieser Ausgang 10.6 an seinem unteren Ende auf die Unterseite der Basis 10 mündet. Der Ausgang 10.6 verbindet die Kammer 10.3 also mit der Außenseite der Basis 10, im Einzelnen mit deren Unterseite. Also wird der Ausgang 10.6 mindestens teilweise durch den unteren Teil 11 der Basis 10 abgegrenzt: In der abgebildeten Ausführungsform wird dieser Ausgang 10.6 ausschließlich durch den unteren Teil 11 abgegrenzt, indem er im Wesentlichen auf der X - X-Achse zentriert ist, was in und deutlich erkennbar ist.
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Im Einsatz, insbesondere wenn die thermostatische Kartusche 2 in einem Mischventil oder dgl. aufgenommen und befestigt wird, sind die Umlaufkanäle 10.1 und 10.2 dazu konstruiert, jeweils mit Kalt- und Warmwasser von der Unterseite der Basis 10 versorgt zu werden. Nach dem Verlassen der Basis 10 über deren Oberseite kommt es zur Zirkulation dieses Kalt- und Warmwassers im Inneren der übrigen Teile der thermostatischen Kartusche 2, wo sie zur Basis 10 zurückgeführt werden, um die Einlassöffnungen 10.4 und 10.5 jeweils zu versorgen. Mit diesem jeweils in den Einlassöffnungen 10. 4 und 10.5 abwärts fließenden Kalt- und Warmwasser wird dann die Kammer 10.6 versorgt, in der sie vermischt werden, um ein Mischwasser („Mischung“) zu bilden, das über die Auslassöffnung 10.6 aus der Kammer 10.3 austritt und nach unten abgeführt wird.
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Die Einheit 1 umfasst auch einen Schlitten 20, der generell rohrförmig ist, was in , und deutlich erkennbar ist, und auf einer Achse zentriert ist, die bei zusammengebauter Einheit 1 parallel zur Achse X - X verläuft oder gar damit zusammenfällt.
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Der Schlitten 20 ist auf der Basis 10, im Einzelnen innerhalb der Kammer 10.3 der Basis, montiert und zwischen zwei Extrempositionen parallel zur Achse X-X beweglich ist, und zwar:
- - einer unteren Extremposition, in der die Unterseite des Schlittens 20 auf einem unteren Sitz 11A aufliegt, der durch den unteren Teil 11 der Basis 10 abgegrenzt wird und somit relativ zu dieser Basis fest ist, und
- - einer oberen Extremposition, in der die Oberseite des Schlittens 20 auf einem oberen Sitz 12A aufliegt, der durch den oberen Teil 12 der Basis 10 abgegrenzt wird und somit relativ zu dieser Basis fest ist.
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Insgesamt ist die axiale Dimension des Schlittens 20, die dessen Ober- und Unterseiten voneinander trennt, kleiner als der axiale Abstand, der den unteren Sitz 11A und den oberen Sitz 12A voneinander trennt. Wenn sich der Schlitten 20 in der oberen Extremposition befindet, was in und der Fall ist, schließt der Schlitten 20 auch eine Einlassöffnung für Kaltwasser im Inneren der Kammer 10.3, indem er axial auf dem hohen Sitz 12A aufliegt, und öffnet dabei einen Warmwasserdurchgang soweit möglich, der axial zwischen dem Schlitten und dem unteren Sitz 11A definiert ist, wodurch das Warmwasser aus der Einlassöffnung 10.5 von in die Kammer 10.3 hineinfließen kann. Umgekehrt gilt: Wenn sich der Schlitten in seiner unteren Extremposition befindet, schließt der Schlitten eine Einlassöffnung für Warmwasser im Inneren der Kammer 10.3, indem er axial auf dem unteren Sitz 11A aufliegt, und öffnet dabei einen Kaltwasserdurchgang soweit möglich, der axial zwischen dem Schlitten und dem oberen Sitz 12A definiert ist und das Kaltwasser von der Einlassöffnung 10.4 her in die Kammer 10.3 führt. Im Einsatz wird der Warmwasserdurchgang über die Einlassöffnung 10.5 mit Warmwasser versorgt, während der Kaltwasserdurchgang über die Einlassöffnung 10.4 mit Kaltwasser versorgt wird. Je nach der axialen Position des Schlittens 20 zwischen dessen unteren und oberen Extrempositionen variieren die jeweiligen Strömungsquerschnitte des Kalt- und Warmwasserdurchgangs im umgekehrten Sinn, d.h. die in die Kammer 10.3 hineingelassenen Mengen an Kalt- und Warmwasser werden jeweils in umgekehrten Verhältnissen gemäß der axialen Position des Schlittens 20 geregelt. In und befindet sich der Schlitten 20 aus nachstehend noch zu erläuternden Gründen in der oberen Extremposition.
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In der Praxis und zur Gewährleistung der Führung der beweglichen Einheit des Schlittens 20 in der Kammer 10.3 wird die Seitenfläche des Schlittens 20 durch die Zwischenanordnung einer Dichtung in einer komplementären Oberfläche der Kammer 10.3 dicht aufgenommen, um ein Vermischen des Kalt- und Warmwassers stromaufwärts vom Schlitten zu verhindern. Außerdem, damit sich das in die Kammer 10.3 hineingelassene Kaltwasser aus der Einlassöffnung 10.4 zu dem in diese Kammer hineingelassenen Warmwasser hinzufügen und mit diesem mischen kann, um so die vorgenannte Mischung zu bilden, die stromabwärts vom Schlitten hin zur Auslassöffnung 10.6 zu bilden, grenzt der Schlitten 20 im Inneren mindestens einen Durchflusskanal ab, der dessen Ober- und Unterseiten, von denen einige in und zu erkennen sind, miteinander verbinden. Die Ausführungsform der im vorliegenden Absatz beschriebenen Anordnungen stellt keine Einschränkung dar.
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Um den Schlitten 20 zur axialen Verschiebung anzutreiben und so dessen axiale Position zu steuern, umfasst die Einheit 1 auch ein thermostatisches Element 30, das einen Körper 31 und einen Kolben 32 umfasst. Der Körper 31 enthält ein thermisch expandierbares Material 33, das durch seine Expansion eine Verschiebung relativ zur Verschiebung des Kolbens 32 verursacht. Der Körper 31 und der Kolben 32 sind auf der entsprechenden Verfahrachse zentriert, wobei diese Verfahrachse bei zusammengebauter Einheit 1 parallel zur Achse X - X verläuft oder gar damit zusammenfällt. Ebenso ist der Körper 31 bei zusammengebauter Einheit 1 mit dem Schlitten 20 verbunden, um den Schlitten dessen hoher und tiefer Extremposition im Wesentlichen entlang der Achse X - X zu verschieben. In der dargestellten Ausführungsform ist der Körper 31 mit beliebigen geeigneten Mitteln auf dem Schlitten 120 befestigt. Jedenfalls ist mindestens ein Teil des Körper 31 in der Kammer 10.3 angeordnet, damit das thermisch expandierbare material 33 von der Wärme der stromabwärts vom Schlitten 20 entlang dem Körper 31 fließenden Mischung sensibilisiert werden kann.
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Das thermostatische Element 30 ist auch einer Rückstellfeder 34, typischerweise einer Druckfeder, zugeordnet, die auf den Körper 31 des thermostatischen Elements 30, und somit auf den mit diesem Körper 31 verbundenen Schlitten 20, aber auf eine dem aus einer Expansion des thermisch expandierbaren Materials 33 resultierenden Ausfahren des Kolbens 32 aus dem Körper 31 entgegengesetzte Weise, einwirkt. Die Rückstellfeder 34 ist axial zwischen der Basis 10 und dem Schlitten 20 angeordnet, damit bei Zusammenziehen des thermisch expandierbaren Materials 33 diese Rückstellfeder sich teilweise entspannt und es ermöglicht, dass der Kolben 32 ins Innere des Körpers 31 zurückkehrt. Bei der vorliegend beschriebenen Ausführungsform ist die Rückstellfeder 34 axial zwischen dem unteren Teil 11 der Basis 10 und dem Körper 31 des thermostatischen Elements angeordnet.
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Wie oben ausgeführt, gehört die Einheit 1 zur thermostatischen Kartusche 2 und soll somit mit den übrigen Komponenten dieser thermostatischen Kartusche 2 zusammengebaut werden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, die in den Zeichnungen abgebildet ist, bildet die Einheit 1 ein eigenständiges Modul, das unabhängig von den übrigen Komponenten der thermostatischen Kartusche 2 vormontiert wird. Hierzu weisen der untere 11 und obere Teil 12 der Basis Armaturen auf, um sie miteinander bei Vorhandensein der Dichtung 13, des Schlittens 20, des thermostatischen Elements 30 und der Rückstellfeder 34 zusammenzubauen, wie in und sowie der unteren Hälfte der gezeigt. Diese Anordnungen werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
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Um die Basisteile 11 und 12 zusammenzubauen, umfasst der untere Basisteil 11 zwei Laschen 14, während der obere Basisteil 12 zwei Gehäuse 15 umfasst, die jeweils die Laschen 14 aufnehmen, wenn die beiden Basisteile zusammengebaut sind.
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Wie in , , , und deutlich erkennbar ist, weist jede Lasche 14 eine längliche Form auf und erstreckt sich der Länge nach im Wesentlichen parallel zur Achse X - X. Jede Lasche 14 weist also ein unteres Ende 14A auf, das die Lasche 14 mit dem Rest des Basisteils 11 verbindet. In der abgebildeten Ausführungsform ist die Lasche 14 also mit dem Rest des Basisteils 11 integriert. Jedenfalls wird das untere Ende 14A jeder Lasche 14 von der Lasche 14 fest und auf verformbare Weise zugleich mit dem Rest des Basisteils 11 entlang der Achse X - X verbunden, um eine elastische Verformung der Lasche 14 quer zur Achse X - X zu ermöglichen. Mit anderen Worten ist jede Lasche 14 darauf ausgelegt, sich durch die elastische Verformung mindestens ihres unteren Endes 14A relativ zum übrigen Basisteil 11 quer zur Achse X - X zu verformen, ohne die axiale Position dieses unteren Endes 14A in Bezug auf den übrigen Basisteil 11 zu ändern.
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Gegenüber deren unterem Ende 14A weist jede Lasche 14 ein oberes Ende 14B auf, das zum Einrasten am Basisteil 12, insbesondere im Inneren von dessen Gehäusen 15 ausgestaltet ist, wenn die beiden Basisteile 11 und 12 zusammengebaut sind. Hierzu ragt das obere Ende 14B jeder Lasche 14 auf beiden lateralen Seiten der Lasche heraus und gibt dieser insgesamt eine T-Form, die in , und deutlich erkennbar ist. Im Einzelnen ist die Lasche am oberen Ende 14B ¬jeder Lasche 14 mit zwei Halteflächen 16 versehen, die jeweils von jeder der Seitenkanten der Lasche abstehen und somit beiderseits orthoradial zur Achse X-X der Lasche 14 angeordnet sind. In der abgebildeten Ausführungsform steht jede der vier Halteflächen 16 von der entsprechenden Seitenkante der ihr zugeordneten Lasche 14 orthoradial, insbesondere in einer senkrecht zu dieser Achse X - X verlaufenden geometrischen Ebene, zur Achse X - X ab. Im vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel gilt ebenso, dass die vorgenannten geometrischen Ebenen, die jeweils den vier Halteflächen 16 zugeordnet sind, fusioniert sind, wie in und zu erkennen ist; mit anderen Worten heißt dies generell, dass die vier Flächen auf gleicher Höhe wie die Achse X-X angeordnet sind. Wenn die beiden Basisteile 11 und 12 zusammengebaut sind, befindet sich jede der Halteflächen 16 jedenfalls in axialem Passungsübermaß mit dem Basisteil 12, befindet sich im Einzelnen in einer axialen Ansicht auf eine entsprechende Lagerfläche 17, die durch den Basisteil 12 im Inneren des Gehäuses 15 abgegrenzt und der betreffenden Lasche 14 zugeordnet ist, was in eindeutig zu erkennen ist. Mit anderen Worten, wenn die Basisteile 11 und 12 zusammengebaut sind, werden die beiden dadurch zusammengehalten, dass die Lagerflächen 17 des Basisteils 12 auf den Halteflächen 16 der Laschen 14 axial aufliegen, und allgemeiner ausgedrückt dadurch, dass der Basisteil 12 auf den Halteflächen 16 der Laschen 14 axial aufliegt.
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Sobald die Basisteile 11 und 12 zusammengebaut worden sind, wie in und gezeigt, versteht es sich, dass die Störkante entlang der Achse X - X zwischen den Halteflächen 16 der Laschen 14 und dem Basisteil 12 eine axiale Trennung der Basisteile 11 und 12 voneinander verhindert, da diese beiden Basisteile relativ zueinander durch die Halteflächen 16 in nach unten gerichteten Eingriff in die Lagerflächen 17 in den Gehäusen 15 axial festgehalten werden. Um so ein Ineinandergreifen der Halteflächen 16 der Laschen mit dem Basisteil 12 zu ermöglichen, wird das Verformungsvermögen der Laschen 14 beim Zusammenbau der beiden Basisteile 11 und 12 ausgenutzt, um die relative axiale Annäherung dieser beiden Basisteile zu ermöglichen, wobei die Laschen 14 verformt werden, um die Störkante in Bezug auf die Achse X - X zwischen den Halteflächen 16 und dem Basisteil 12 durch elastische Verformung der Lasche zu beseitigen; sobald die Basisteile 11 und 12 axial nahe genug aneinanderliegen, wird die Verformung der Laschen 14 dann gelöst, damit letztere durch elastische Rückstellung mit den Gehäusen 15 in Eingriff gelangen und die beiden Basisteile 11 und 12 relativ zu einander axial festzuhalten.
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In Erweiterung der unmittelbar vorstehenden Ausführungen besteht eine besonders vorteilhafte Anordnung darin, dass sich die Laschen 14 jeweils von einem peripheren Abschnitt des Basisteils 11 her erstrecken und die Gehäuse 15 jeweils in einem peripheren Abschnitt des Basisteils 12 vorgesehen sind, wie es in der abgebildeten Ausführungsform der Fall ist. Außerdem, bei Zusammenbau der Basisteile 11 und 12, im Einzelnen bei der axialen Annäherung der Basisteile 11 und 12, verformen sich die Laschen 14 nach außen, d.h. in eine der Achse X - X entgegengesetzte Richtung, unter der Einwirkung des Gleitens dieser Laschen, im Einzelnen ihrer der Achse X - X zugewandten Fläche, an den peripheren Abschnitten des Basisteils 12, wo die Gehäuse 15 angeordnet sind. Um den Gleitkontakt zwischen den Laschen 14 und den vorgenannten peripheren Abschnitten des Basisteils 12 zu unterstützen und zu führen, können geeignete Fasen vorteilhafterweise an der Oberfläche der Laschen 14, der Achse X-X zugewandt, insbesondere an den oberen Enden 14B der Laschen und/oder der Außenfläche der vorgenannten peripheren Abschnitte des Basisteils 12, vorgesehen werden, wie sie in , und deutlich erkennbar sind. Sobald die Basisteile 11 und 12 axial ausreichend voneinander beabstandet sind, hört der Gleitkontakt zwischen den Laschen 14 und den vorgenannten peripheren Abschnitten des Basisteils 12 infolge der Einführung des oberen Endes 14B jeder Lasche 14 ins Innere der Gehäuse 15 auf, um die Halteflächen 16 der Laschen 14 mit den Lagerflächen 17 des Basisteils 12 in Eingriff zu bringen, wie oben beschrieben. Es versteht sich hierbei, dass zum Zusammenbau der Basisteile 11 und 12 keine speziellen Werkzeuge unmittelbar auf die Laschen 14 einwirken müssen, um diese zum Verformen zu veranlassen. Insbesondere ist es vorteilhafterweise erforderlich, die Basisteile 11 und 12 einander ausschließlich im Wege einer Translation parallel zur Achse X - X näher zu bringen, um die Basis 10 zu montieren.
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Hierzu ist anzumerken, dass der Zusammenbau der Basisteile 11 und 12 in der Praxis in Gegenwart der Dichtung 13, des Schlittens 20, des thermostatischen Elements 20 und der Rückstellfeder 34 erfolgt, wobei das Vorhandensein dieser Elemente, insbesondere aber der Dichtung 13 und der Rückstellfeder 34, Kräfte erzeugt, die dazu neigen, die Basisteile 11 und 12 voneinander axial zu trennen. Dank der Interferenz entlang der Achse X - X zwischen den Halteflächen 16 der Laschen 14 und den Lagerflächen 17 des Basisteils 12 nach dem Zusammenbau der Basisteile 11 und 12 werden die vorgenannten Kräfte jedoch von der Basis 10 ohne Demontagegefahr aufgenommen. Diese Kräfte sind auch der Grund dafür, dass der Schlitten 20 bei zusammengebauter Einheit 1 und solange die thermostatische Kartusche 2, mit der diese Einheit 1 integriert ist, nicht in einem Mischventil o.ä. aufgenommen und befestigt wird, die oben beschriebene obere Extremposition belegt, während die Halteflächen 16 der Laschen 14 die Lagerflächen 17 des Basisteils 12 axial nach unten drücken, wie in und gezeigt.
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Ferner versteht sich, dass die Demontage der Einheit 1 vorteilhafterweise durch die Verformung der Laschen 14 in Richtung der Außenseite möglich bleibt, solange ein geeignetes Werkzeug dazu verwendet wird: Durch die Demontagefähigkeit der zusammengebauten Einheit 1 wird z.B. die Wiedererlangung aller oder einiger ihrer Komponenten bei Versagen der Einheit ermöglicht.
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Im abgebildeten Ausführungsbeispiel sind die beiden Laschen 14 einander relativ zur Achse X - X diametral entgegengesetzt, was gleichzeitig die Ausrichtung der Basisteils 11 und 12 und die gleichmäßige Verteilung der auf die Laschen 14 angewendeten Kräfte fördert, um sie beim Zusammenbau der Basisteile 11 und 12 zu verformen. Um die Montage der Basisteile 11 und 12 wieder rückgäng machen zu können, ist die Breite, d.h. die Dimension orthoradial zur Achse X - X, der beiden Laschen vorteilhafterweise unterschiedlich. Also weisen die beiden Laschen 14 an mindestens einem axialen Abschnitt der Laschen 14, insbesondere an ihrem oberen Ende 14B, jeweilige Breiten auf, die sich voneinander unterscheiden, wie in und deutlich zu erkennen ist, in denen die jeweiligen Breiten der oberen Enden 14B der Laschen 14 mit L1 und L2 gekennzeichnet sind.
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Außerdem umfasst die thermostatische Kartusche
2, wie in
,
und
gezeigt, neben der Einheit
1 auch einen Deckel
40, in dem ein Regelungs- und Steuerungssystem
50 so montiert ist, dass es mindestens teilweise beweglich ist. Bei zusammengebauter thermostatischer Kartusche
2, wie in
gezeigt, ist der Deckel
40 auf der Basis
10 der Einheit
1 befestigt, und das Regelungs- und Steuerungssystem
50 macht es möglich, gleich den Durchfluss des der Einlassöffnung
10.4 zugeführten Kaltwassers zu variieren, den Durchfluss des der Einlassöffnung
10.5 zugeführten Warmwassers zu variieren und Durchfluss und Temperatur der Mischung in der Auslassöffnung
10.6 der Einheit
1 zu regeln. Die Verbindung zwischen dem Deckel
40 und der Basis
10 weist Einzelheiten auf, auf die nachstehend eingegangen wird. Was das Regelungs- und Steuerungssystem
50 betrifft, stellt dessen Ausführungsform keine Einschränkung dar. Hierbei wird für Beispiele dieses Regelungs- und Steuerungssystems
50, das dem Dokument zufolge gemeinsam oder getrennt oder sukzessiv den Durchfluss und die Temperatur der die thermostatischen Kartusche
2 verlassenden Mischung regelt, auf
WO 2017/137368 verwiesen. Jedenfalls steuert das Regelungs- und Steuerungssystem
50, wie in der
WO 2017/13768 ebenfalls erläutert, bei zusammengebauter thermostatischer Kartusche
2 die axiale Position des Kolbens
132, wobei diese axiale Position eine Sollwerttemperatur definiert, die vom Nutzer durch Einwirken auf das Regelungs- und Steuerungssystem
50 gewählt wird und einer Regelungsposition des Schlittens
20 im Inneren der Kammer
10.3 der Einheit
1 entspricht, wobei diese Regelungsposition durch das thermostatische Element
30 und die Rückstellfeder
34 gesteuert wird.
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Ungeachtet der Ausführungsform des Regelungs- und Steuerungssystems
50 bildet dieses mit dem Deckel
40 ferner vorteilhafterweise ein selbständiges Modul, das, wie ebenfalls in der
WO 2017/137368 näher erläutert wird, unabhängig von der Einheit
1 vormontiert wird, wie in
gezeigt, bevor es mit dieser Einheit
1 zusammengebaut wird, um die thermostatische Kartusche
2 herzustellen, wie in
und
gezeigt.
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Jedenfalls sind die Laschen 14 an der Befestigung des Deckels 40 auf der Basis 10 beteiligt, während das Verformungsvermögen dieser Laschen 14 zur Unterstützung des Zusammenbaus des Deckels 40 und der Basis 10 ausgenutzt wird. Hierzu ist jede der Laschen 14, wie in und deutlich erkennbar, an ihrem oberen Ende 14B mit einem Vorsprung 18, der von der der Achse X - X abgewandten Fläche der Lasche absteht. Jeder Vorsprung 18 ist zum Zusammenwirken mit dem Deckel 40 konstruiert, damit:
- - der Vorsprung bei Zusammenbau des Deckels 40 mit der Basis 10, insbesondere bei einer axialen Annäherung zwischen der Basis 10 und dem Deckel 40, wie in gezeigt, am Deckel 40, insbesondere an dessen unterem Ende, gleitet, um die entsprechende Lasche 14 einwärts, d.h. hin zur Achse X - X, mittels der elastischen Verformung der Lasche, insbesondere an deren Ende 14A, sowie ggf. der elastischen Verformung des Deckels, insbesondere an dessen unterem Ende, zu verformen, und
- - jeder Vorsprung 18 bei zusammengebauter thermostatischer Kartusche 2, wie in gezeigt, in eine Bohrung 41, typischerweise eine Durchgangsöffnung, des Deckels 40 eingreift, um den Deckel 40 relativ zur Basis 10 axial festzuhalten und insbesondere eine axiale Beabstandung zwischen ihnen zu vermeiden, wobei anzumerken ist, dass die Einführung jedes Vorsprungs 18 in die entsprechende Bohrung 41 vorteilhafterweise aus der elastischen Zurückstellung der Lasche resultiert, sobald die zu ihrer Verformung führende Kraft unterbrochen wird.
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Also ermöglichen die jeweiligen Vorsprünge 18 der Laschen 14 ein Einrasten des Deckels 10 am Basisteil 11, wobei dieses Einrasten vorteilhafterweise ausschließlich durch die relative axiale Annäherung von Deckel 40 und Basis 10 erreicht wird. Um dieses Einrasten zu unterstützen und zu führen, weist der Vorsprung 18 vorteilhafterweise eine geeignete Abschrägung auf.
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Sobald die thermostatische Kartusche 2 zusammengebaut worden ist, kann sie in einem Mischventil oder dgl. aufgenommen und montiert werden. In der Praxis soll diese Befestigung eine axiale Kompression der thermostatischen Kartusche auslösen, damit die Komponenten der thermostatischen Kartusche im Inneren des Mischventils einer axialen Last unterstellt werden, um deren funktionelles Zusammenwirken zu gewährleisten. Sobald die thermostatische Kartusche 2 also belastet worden ist, können die Halteflächen 16 die Lagerflächen 17 nicht mehr kontaktieren, ebenso wie die Vorsprünge 18 nicht mehr axial auf der Unterkante der Bohrungen 41 aufliegen können. Es versteht sich also, dass die Laschen 14 nicht derart dimensioniert werden müssen, dass ihre strukturelle Integrität über die ganze Lebensdauer der thermostatischen Kartusche 2 gewährleistet wird, da sobald die thermostatische Kartusche 2 funktionsfähig ist, die axiale Sicherung zwischen den Basisteilen 11 und 12 und die axiale Sicherung des Deckels 40 in Bezug auf die Basis 10 im Wesentlichen oder ausschließlich durch die Befestigung der thermostatischen Kartusche 2 im Inneren des Mischventils oder dgl. gewährleistet werden.
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Verschiedene Anordnungen und Varianten der Einheit 1 und der vorstehenden beschriebenen Kartusche 2 sind praktisch möglich. So zum Beispiel:
- - Anstatt dass die Laschen 14 zum unteren Basisteil 1 gehören und die Gehäuse 15 vom oberen Basisteil 12 abgegrenzt sind, kann auch die umgekehrte Anordnung vorgesehen werden;
- - Die Anzahl der Laschen 14 ist nicht auf zwei begrenzt; insbesondere kann nur eine Lasche vorgesehen werden, während auch mehr als zwei Laschen möglich sind, wobei diese Laschen dann vorteilhafterweise, v.a. regelmäßig, um die Achse X - X verteilt sind;
- - Für jede Lasche 14 braucht nur eine Haltefläche statt der zwei vorstehend beschriebenen Halteflächen 16 vorgesehen zu werden;
- - Je nach der Ausgestaltung des Teils der Basis, zu dem die mindestens eine Lasche nicht gehört, braucht dieser Teil kein Gehäuse im eigentlichen Sinne, z.B. das vorgenannte Gehäuse 15, zu haben, und/oder
- - in der Einheit 1 kann, anstatt dass der Schlitten 20 im Inneren der Kammer 10.3 vom thermostatischen Element 30 und der Rückstellfeder 34 verschoben wird, kann letztere durch ein Formgedächtniselement ersetzt werden, das je nach Temperatur funktioniert, so z.B. eine Formgedächtnisfeder, wobei generell ein derartiges Formgedächtniselement und das der Rückstellfeder 34 zugeordnete thermostatische Element 30 einfach mögliche Ausführungsformen eines thermostatischen Stellantriebs, der die Funktion des Verschiebens des Schlittens 20 in der Kammer 10.3 als Funktion der Temperatur gewährleistet, und eines zweckbestimmten Teils, so z.B. des Kolbens 32, sind, wobei das thermostatische Element 30 durch dessen axiale Position die Sollwerttemperatur definiert, bei der der Schlitten die Temperatur der Mischung regelt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/137368 [0004, 0005, 0036, 0037]
- WO 2017/005860 [0005]
- WO 2017/13768 [0036]
