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Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermostatischen Einsatz.
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Auf dem Gebiet der Fluidregulierung ist ein Einsatz eine Vorrichtung, die es ermöglicht, das Mischen eines kalten Fluids und eines warmen Fluids, insbesondere von kaltem Wasser und warmem Wasser im Sanitärbereich, zu steuern.
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Der Einsatz wird als thermostatisch bezeichnet, wenn er über ein thermostatisches Regulierungssystem integriert, mit dem die Temperatur des Gemischs aus kaltem und warmem Fluid auf eine Vorgabetemperatur reguliert werden kann. Ein solches thermostatisches Regulierungssystem umfasst beispielsweise ein thermostatisches Stellglied, wie z. B. ein thermostatisches Element, das einen ersten Abschnitt, der normalerweise in Bezug auf einen hohlen Sockel des Einsatzes befestigt ist, und einen zweiten Abschnitt, der entlang einer Achse des Einsatzes in Bezug auf den ersten Abschnitt unter der Wirkung der auf das Stellglied angewendeten Temperatur, beispielsweise unter der Wirkung der Ausdehnung eines thermoexpandierbaren Materials, das in einer Schale des thermostatischen Elements enthalten ist, beweglich ist, beinhaltet. Der zweite Abschnitt des thermostatischen Stellglieds ist mit einem Schieber versehen, der entlang der Achse im Inneren des Sockels des Einsatzes bewegt werden kann, um die Strömungsquerschnitte der Durchgänge für das kalten und das warme Fluid in dem Sockel auf umgekehrte Weise zu variieren, um diese zwei Fluids in variablen Anteilen zu mischen, um stromabwärts von dem Schieber das Gemisch zu erlangen, das auch als „gemischtes Fluid“ bezeichnet wird, das entlang eines thermosensitiven Bereichs des thermostatischen Stellglieds strömt und aus dem Sockel austritt. Durch Verändern der Position des ersten Abschnitts des thermostatischen Stellglieds in Bezug auf den Sockel mittels eines geeigneten Vorgabemechanismus wird die Vorgabetemperatur verändert, um die herum die Temperatur des Gemischs für den Schieber geregelt wird.
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Außerdem integriert der Einsatz über ein Durchflussregulierungssystem, das es ermöglicht, den Durchfluss des Gemischs zu regulieren. Dieses Durchflussregulierungssystem umfasst eine Steuerorgan, z. B. eine keramische Scheibeneinheit, die mindestens teilweise beweglich in einem Gehäuse des Einsatzes, das an dem Sockel befestigt ist, montiert ist. Dieses Steuerorgan wirkt die Strömung des warmen Fluids, das zu dem Sockel geleitet wird, und die Strömung des kalten Fluids, das zu dem Sockel geleitet wird. Durch Verlagern dieses Steuerorgans ist dieses letztere konzipiert, um sowohl die Strömung des kalten Fluids, das zu dem Sockel geleitet wird, als auch die Strömung des warmen Fluids, das zu dem Sockel geleitet wird zum Boden, zu variieren. Zum Antreiben des Steuerorgans von außerhalb des Gehäuses sind mehrere Möglichkeiten vorstellbar. Spezifischer bezieht sich die Erfindung auf den Fall, wo das Durchflussregulierungssystem außerhalb des Gehäuses einen Stellring umfasst, der koaxial zu dem Einsatz angeordnet ist und um die Achse des Einsatzes gegenüber dem Gehäuse drehbar montiert ist: die Drehung dieses Stellrings bewirkt die Verlagerung des Steuerorgans über ein Verbindungsorgan, das diesen Stellring durch das Gehäuse hindurch mit dem Steuerorgan verbindet. In der Praxis ist dieser Stellring normalerweise unabhängig von dem oben erwähnten Vorgabemechanismus, sodass der Einsatz es ermöglicht, den Durchfluss des Gemischs und die Temperatur des Gemischs getrennt voneinander zu regulieren, und dies durch die jeweiligen und unabhängigen Betätigungen des Stellrings und des Vorgabemechanismus: der Einsatz wird daher üblicherweise als Doppelregulierungseinsatz eingeordnet.
WO 2017/137368 offenbart ein Beispiel.
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Bei den vorhandenen Einsätzen wird der Stellring in der Regel durch ein dediziertes Teil, z. B. einen Sicherungsring, an dem Gehäuse gehalten, der verhindert, dass sich der Stellring axial von dem Gehäuse löst, während er sich um die Achse drehen kann. Das Vorhandensein und der Einbau dieses Teils wirken sich auf die Herstellungskosten des Einsatzes aus. Zusätzlich kann dieses Teil einen Widerstand gegen die Drehung des Stellrings erzeugen. Außerdem ist dieses Teil dahingehend mit konstruktiven Beschränkungen verbunden, dass sein Vorhandensein nicht einen Betätigungsknopf behindern darf, der generell nach Installation des Einsatzes in eine Armatur an dem Ring angebracht und befestigt wird, wobei dieser Betätigungsknopf für die manuelle Betätigung durch den Endbenutzer der Armatur bereitgestellt ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Einsatz bereitzustellen, dessen Durchflussregulierung zuverlässig, effizient und wirtschaftlich gewährleistet werden kann.
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Zu diesem Zweck hat die Erfindung einen thermostatischen Einsatz zum Gegenstand, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
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Einer der Gedanken, die der Erfindung zugrunde liegen, ist, im Rahmen des Regulierungssystems des Durchflusses des Gemischs, das durch den Einsatz erlangt wird, einen Stellring zu verwenden, der über seine gesamte axiale Abmessung geschlitzt und daher durch den relativen Abstand der Ränder dieses Schlitzes verformbar ist. Diese Verformbarkeit des Stellrings kann vorteilhaft genutzt werden, um den Stellring an dem Gehäuse zu montieren und dann ggf. auf ein zusätzliches Teil zu verzichten, das an des Einsatzes angebracht werden müsste, um den Stellring axial an dem Gehäuse zurückzuhalten. In allen Fällen sieht die Erfindung vor, dass eine Kerbe in dem Schlitz einen Finger des Verbindungsorgans einklemmt, wenn der Stellring in der Betriebskonfiguration ist: auf diese Weise wird die Geometrie des Stellrings in der Betriebskonfiguration fixiert, was eine gute Übertragung des Drehmoments zwischen dem Stellring und dem Verbindungsorgan ermöglicht, zu einer guten Drehführung des Stellrings an dem Gehäuse beiträgt und die spätere Montage zwischen dem Stellring und einem angebrachten Betätigungsknopf zuverlässig macht. Dieser Stellring macht das Durchflussregulierungssystem und damit den thermostatischen Einsatz umsetzbar, effizient und wirtschaftlich.
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Außerdem erschließen sich anschließend weitere Vorteile und Interessen dieses Stellrings und, allgemeiner, des Einsatzes gemäß der Erfindung.
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Vorteilhafte Ausführungsformen des thermostatischen Einsatzes gemäß der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert.
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Die Erfindung wird bei Lesen der folgenden Beschreibung besser verstanden, die nur ein nicht einschränkendes Beispiel darstellt und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erfolgt, in denen:
- [1] 1 ist ein Längsschnitt durch einen thermostatischen Einsatz gemäß der Erfindung;
- [2] 2 ist eine Draufsicht gemäß Pfeil II von 1, wobei die Schnittebene von 1 in dieser 2 durch die Linie I-I markiert ist;
- [3] 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III von 2;
- [4] 4 eine perspektivische Ansicht einer Komponente des Einsatzes von 1, die allein gezeigt ist;
- [5] 5 ist eine perspektivische Ansicht von zwei weiteren Komponenten des Einsatzes von 1, die einzeln dargestellt und zusammengebaut sind; und
- [6] 6 ist eine perspektivische Ansicht der in 4 und 5 gezeigten Komponenten, die zusammengebaut sind.
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In 1 bis 3 ist ein thermostatischer Einsatz 1 dargestellt. Die Einsatz 1 ist angepasst, um eine Mischbatterie auszustatten, die mit warmem Wasser und kaltem Wasser gespeist wird und in den Figuren an sich nicht dargestellt ist. Allgemeiner ist der Einsatz 1 angepasst, um eine Anlage, wie z.B. eine Sanitäranlage, auszustatten, die ein Fluid liefert, das durch Mischen eines warmen Fluids und eines kalten Fluids in dem Einsatz erlangt wird.
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Dieser Einsatz 1 definiert eine geometrische Achse X-X, auf der der Einsatz generell zentriert ist und entlang derer der Einsatz angeordnet ist.
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Der Einfachheit halber ist der Rest der Beschreibung in Bezug auf die Achse X-X dahingehend ausgerichtet, dass die Begriffe „obere“ und „oben“ einer axialen Ausrichtung nach oben in 1 und 3 entsprechen, während die Begriffe „untere“ und „unten“ einer axialen Ausrichtung in die entgegengesetzte Richtung entsprechen.
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Wie es in
1 und
3 zu sehen ist, umfasst der Einsatz 1 einen Sockel 10, der eine allgemein zylindrische Außenform aufweist, die auf der Achse X-X zentriert ist. In dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel umfasst der Sockel 10 im Wesentlichen einen oberen Abschnitt 11 und einen unteren Abschnitt 12, die axial fest übereinander liegen und dazwischen eine Verbindungsschnittstelle, an der die Kontaktzonen zwischen dem oberen Abschnitt 11 und dem unteren Abschnitt 12 abgedichtet sind, um die Strömung von Fluiden durch diese Kontaktzonen zu verhindern. Spezifische Ausführungsformen dieser Abschnitte 11 und 12 und deren Zusammenbau sind in
WO 2017/005860 ,
WO 2017/137368 und
WO 2019/072772 beschrieben, auf die der Leser Bezug nehmen kann. In der Praxis sind für den Sockel 10 auch andere Konstruktionsformen als die mit zwei voneinander verschiedenen übereinander liegenden Abschnitten, wie z. B. die Abschnitte 11 und 12, vorstellbar, wobei dieser Aspekt die Erfindung nicht beschränkt. Somit kann der Sockel 10 alternativ, nicht gezeigt, auch anders ausgeführt sein, zum Beispiel einteilig, oder wie in
WO 2014/135614 .
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Der Sockel 10 ist mit einem Kanal 13 zum Umlauf von kaltem Wasser zwischen der Unterseite und der Oberseite des Sockels versehen. Ebenso ist der Sockel 10 zwischen seiner Unter- und Oberseite mit einem Kanal 14 zum Umlauf von warmem Wasser versehen. Zusätzlich umschließt der Sockel 10 eine Kammer 15, die von der Achse X-X durchquert wird. In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Kammer 15 auf der Achse X-X zentriert.
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Auf beiden Seiten der Kammer 15 und getrennt von dieser ist der Sockel 10 mit einem Kaltwassereinlass 16 und einem Warmwassereinlass 17 versehen, die an ihrem oberen Ende jeweils in die Oberseite des Sockels 10 münden, während diese Einlässe 16 und 17 an ihrem unteren Ende in die Kammer 15 münden, wobei das untere Ende des Einlasses 17 axial tiefer liegt als das des Einlasses 16. Die Einlässe 16 und 17 verbinden somit die Kammer 15 mit der Außenseite des Sockels 10, genauer gesagt mit der Oberseite dieses Sockels. Zusätzlich ist der Sockel 10 mit einem Gemischauslass 18 versehen, der an seinem oberen Ende in die Kammer 15 mündet, während dieser Auslass 18 an seinem unteren Ende in die Unterseite des Sockels 10 mündet. Der Auslass 18 verbindet somit die Kammer 15 mit der Außenseite des Sockels 10, genauer gesagt mit dessen Unterseite. In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Auslass 18 im Wesentlichen auf der Achse X-X zentriert.
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Wenn der Einsatz 1 in einer Mischbatterie oder einer ähnlichen Anlage verwendet wird, werden die Umlaufkanäle 13 und 14 von der Unterseite des Sockels 10 aus mit kaltem Wasser bzw. warmem Wasser versorgt, wie es durch die Pfeile F1 und C1 in 1 angegeben ist. Nachdem dieses kalte Wasser und dieses warme Wasser den Sockel 10 an der Oberseite des Sockels 10 verlassen hat und dann im Rest des Einsatzes 1 umläuft, wie es nachfolgend beschrieben ist, wird es zu der Oberseite des Sockels 10 zurückgeführt, um die Einlässe 16 bzw. 17 zu speisen, wie es durch die Pfeile F2 und C2 in 3 angegeben ist. Dieses kalte und dieses warme Wasser, das durch die Einlässe 16 bzw. 17 nach unten läuft, speist dann die Kammer 15, in der sie sich in Form von Mischwasser, im Folgenden als Gemisch bezeichnet, vermischen, das, wie es durch den Pfeil M in 3 angegeben ist, die Kammer 15 durch den Auslass 18 verlässt und nach unten abgeleitet wird.
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Der Einsatz 1 beinhaltet auch einen Schieber 20. Dieser Schieber 20 weist eine generell röhrenförmige Form auf, die auf einer Achse zentriert ist, die in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 parallel oder sogar deckungsgleich mit der Achse X-X verläuft.
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Die Einsatz 20 ist auf dem Sockel 10, genauer gesagt im Innern der Kammer 15, parallel beweglich zu der Achse X-X zwischen zwei Endpositionen montiert, d. h.:
- - einer oberen Endposition, in der die Oberseite des Schiebers 20 an einem oberen Sitz anliegt, der in Bezug auf den Sockel 10 fixiert ist, und
- - einer unteren Endposition, in der die Unterseite des Schiebers 20 an einem unteren Sitz anliegt, der in Bezug auf den Sockel 10 fixiert ist.
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Die gesamte axiale Abmessung des Schiebers 20, die seine Ober- und seine Unterseite voneinander trennt, ist kleiner als der axiale Abstand zwischen dem oben erwähnten oberen und unteren Sitz. Wenn der Schieber 20 in seiner unteren Endposition ist, verschließt der Schieber einen Warmwassereinlass in das Innere der Kammer 15, indem er den Schieber gegen den unteren Sitz anliegt, während er einen Kaltwasserdurchgang F3 maximal öffnet, der axial zwischen dem Schieber und dem oberen Sitz begrenzt ist und kaltes Wasser von dem Einlass 16 in die Kammer 15 hindurchlässt. Umgekehrt verschließt der Schieber 20, wenn er in seiner oberen Endstellung ist, einen Kaltwassereinlass in das Innere der Kammer 15, indem er axial gegen den oberen Sitz anliegt, während er gleichzeitig einen Warmwasserdurchlass C3 maximal öffnet, der axial zwischen dem Schieber und dem unteren Sitz begrenzt ist und warmes Wasser von dem Einlass 17 in die Kammer 15 hindurchlässt. In Verwendung wird der Durchgang F3 über den Einlass 16 mit kaltem Wasser versorgt und der Durchgang C3 wird über den Einlass 17 mit warmem Wasser versorgt: je nach axialer Position des Schiebers 20 zwischen seiner oberen und seiner unteren Endposition ändern sich die jeweiligen Strömungsquerschnitte des Kaltwasserdurchgangs F3 und des Heißwasserdurchgangs C3 auf umgekehrte Weise, was bedeutet, dass die in die Kammer 15 eingelassenen Mengen an kaltem Wasser und warmem Wasser durch den Schieber 20 in Abhängigkeit von seiner axialen Stellung in umgekehrten Proportionen reguliert werden.
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Um die Führung der beweglichen Montage des Schiebers 20 in der Kammer 15 zu gewährleisten, ist die seitliche Seite des Schiebers in der Praxis dicht und abdichtend in einer komplementären Fläche der Kammer 15 aufgenommen, wobei mindestens eine Dichtung dazwischen liegt, um eine Vermischung von kaltem Wasser und warmem Wasser stromaufwärts von dem Schieber zu verhindern. Damit sich das über den Einlass 16 in das Innere der Kammer 15 eingelassene kalte Wasser mit dem über den Einlass 17 in die Kammer eingelassenen warmen Wasser treffen und vermischen kann, um das stromabwärts von dem Schieber zu dem Auslass 18 strömende Gemisch zu bilden, begrenzt der Schieber 20 innen einen oder mehrere Strömungsdurchgänge, die die Ober- und Unterseite miteinander verbinden. Die in diesem Abschnitt beschriebene Ausführungsform der Anordnungen ist keine Beschränkung der Erfindung.
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Um den Schieber 20 axial anzutreiben und somit seine axiale Position in Bezug auf den Sockel 10 zu steuern, umfasst der Einsatz 1 ein thermostatisches Element 30, umfassend einen Körper 31 und einen Kolben 32. Der Körper 31 enthält ein thermisch dehnbares Material, das durch Ausdehnung die relative Translationsverlagerung des Kolbens 32 bewirkt. Der Körper 31 und der Kolben 32 sind auf der entsprechenden Translationsachse zentriert, wobei diese Translationsachse in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 parallel oder sogar deckungsgleich mit der Achse X-X verläuft. Auch im zusammengebauten Zustand des Einsatzes ist der Körper 31 durch ein geeignetes Mittel fest mit dem Schieber 20 verbunden, sodass mindestens ein Abschnitt des Körpers 31 in der Kammer 15 angeordnet ist und das darin enthaltene thermisch dehnbare Material durch die Wärme des Gemischs, die stromabwärts von dem Schieber 20 entlang des Körpers 31 strömt, sensibilisiert werden kann.
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Das thermostatische Element 30 ist ferner mit einer komprimierten Rückholfeder 34 assoziiert, die auf den Körper 31 und damit auf den mit diesem Körper 31 fest verbundenen Schieber 20 wirkt, und dies auf eine Weise, die dem Ausfahren des Kolbens 32 aus dem Körper 31 infolge einer Ausdehnung des thermisch dehnbaren Materials entgegengesetzt ist. Die Rückholfeder 34 ist axial zwischen dem Sockel 10 und dem Schieber 20 angeordnet. In diesem Beispiel ist die Rückholfeder 34 somit zwischen dem unteren Abschnitt 12 des Sockels 10 und dem Körper 31 des thermostatischen Elements 30 angeordnet. Wenn sich das thermisch dehnbare Material zusammenzieht, wird die Feder 34 teilweise ausgedehnt und zieht den Kolben 32 in das Innere des Gehäuses 31 zurück.
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In zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 definiert die Position des Kolbens 32 entlang der Achse X-X in Bezug auf den Sockel 10 eine Vorgabetemperatur, die einer Regulierungsposition für den Schieber 20 im Inneren der Kammer 15 entspricht: der Schieber reguliert die Mengen an warmem Wasser und kaltem Wasser, die durch die Durchgänge C3 und F3 strömen, indem er seine tatsächliche Position um diese Regulierungsposition herum durch seinen Antrieb durch den Körper 31 in Bezug auf den Kolben 32 einstellt, sodass die Temperatur des resultierenden Gemischs um die vorgenannte Vorgabetemperatur herum reguliert wird.
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Allgemein ist zu verstehen, dass die Einheit umfassend den Schieber 20, das thermostatische Element 30 und die Rückholfeder 34 eine mögliche Ausführungsform eines thermostatischen Regulierungssystems darstellt, das mindestens teilweise in der Kammer 15 angeordnet ist und die Temperatur des Gemischs auf eine Vorgabetemperatur regulieren kann, indem es die jeweiligen Strömungsquerschnitte der Durchgänge C3 und F3 umgekehrt variiert. Andere Ausführungsformen dieses thermostatischen Regulierungssystems als die oben beschriebene sind vorstellbar. Mit anderen Worten, die Ausführungsform dieses thermostatischen Regulierungssystems ist keine Beschränkung der Erfindung.
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Die Einsatz 1 umfasst auch ein Gehäuse 40, das in 4 allein gezeigt ist. Wie es in 1, 3 und 4 zu sehen ist, weist das Gehäuse 40 eine allgemein röhrenförmige Form auf, die auf einer geometrischen Achse zentriert ist, die in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 im Wesentlichen mit der Achse X-X zusammenfällt. In der hier betrachteten Ausführungsform umfasst das Gehäuse 40 einen oberen Abschnitt 41, der eine auf der Achse X-X zentrierte rohrförmige Form aufweist, und einen unteren Abschnitt 42, der auch eine auf die Achse X-X zentrierte rohrförmige Form aufweist, dessen Innen- und Außendurchmesser jedoch jeweils größer sind als der Innen- und Außendurchmesser des oberen Abschnitts 41. Der obere Abschnitt 41 und der untere Abschnitt 42 sind durch einen Schulterabschnitt 43 des Gehäuses 40 miteinander verbunden.
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Unabhängig von seiner Ausführungsform ist das Gehäuse 40 in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 fest mit dem Sockel 10 verbunden. Die jeweiligen Anordnungen des Gehäuses 40 und des Sockels 10, die ihre gegenseitige Befestigung ermöglichen, sind nicht beschränkend für die Erfindung: diese jeweiligen Anordnungen können beispielsweise durch komplementäre Formen zusammenwirken, insbesondere durch Arretieren, Einrasten, Anpassen usw. In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel wirken die Laschen 19 des Sockels 10 durch Einrasten mit den Aufnahmen 44 zusammen, die durch den unteren Abschnitt 42 des Gehäuses 40 begrenzt sind. Spezifische Merkmale dieser Ausführungsform sind in
WO 2019/072772 beschrieben. Unabhängig von der Ausführungsform der vorgenannten Anordnungen sind sie durch ihre Konstruktion angepasst, um das Gehäuse 40 auf eine vorbestimmte Weise in Bezug auf den Sockel 10 zu positionieren, insbesondere in Bezug auf die Achse X-X, sowohl in Richtung dieser Achse als auch quer zu dieser Achse und winkelförmig um diese Achse.
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In einer vorteilhaften optionalen Anordnung, die in dem in den Figuren betrachteten Beispiel ausgeführt ist, umfasst der Einsatz 1 einen Vorgabemechanismus 50 auf, der von außerhalb des Gehäuses 40 ermöglicht, die vorgenannte Vorgabetemperatur zu steuern und damit die Temperatur des Gemischs zu regulieren. In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform umfasst der Vorgabemechanismus 50 eine Einstellstange 51, die in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 auf der Achse X-X zentriert ist und sich axial von der Außenseite zu der Innenseite des Gehäuses 40 erstreckt, wobei sie die Spitze des oberen Abschnitts 41 durchquert. Diese Einstellstange 51 ist in ihrer Verschiebung entlang der Achse X-X gegenüber dem Gehäuse 40 blockiert, während sie um die Achse X-X drehbar ist. Der Vorgabemechanismus 50 umfasst auch eine Mutter 52, die in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 auf der Achse X-X zentriert ist und im Inneren des Gehäuses 40, insbesondere im Innern seines oberen Abschnitt 41, untergebracht ist. Die Drehung dieser Mutter 52 um die Achse X-X in Bezug auf das Gehäuse 40 ist blockiert und sie ist gleichzeitig entlang dieser Achse verschiebbar. Ein Gewindeabschnitt der im Inneren des Gehäuses 40 angeordneten Einstellstange 51 wird in einen Gewindeabschnitt der Mutter 52 eingeschraubt, wodurch eine Schraube-Mutter-Verbindung zwischen der Einstellstange 51 und der Mutter 52 gebildet wird. Indem die Einstellstange 51 in Drehung um die Achse X-X versetzt wird, normalerweise durch Druck auf den Abschnitt dieser Einstellstange, der sich außerhalb des Gehäuses 40 befindet, wird die Mutter 52 entlang der Achse X-X im Inneren des Gehäuses 40 verschoben. Diese axiale Verschiebung der Mutter 52 wird auf den Kolben 32 des thermostatischen Elements 30 übertragen, zum Beispiel durch eine Verbindungsstange 53. Diese Verbindungsstange 53 erstreckt sich in der axialen Verlängerung des Kolbens 32 nach oben, sodass einerseits der Kolben 32 unter dem Aufwärtsdruck der Rückholfeder 34 axial gegen das untere Ende dieser Pleuelstange 53 gedrückt wird und andererseits unter normalen Betriebsbedingungen des Einsatzes 1 das obere Ende der Verbindungsstange 53 starr mit der Mutter 52 verbunden ist. Es ist zu verstehen, dass der Vorgabemechanismus 50 unter normalen Betriebsbedingungen die axiale Höhe des Kolbens 32 in Bezug auf das Gehäuse 40 und den Sockel 10 unabhängig von der relativen Position des Kolbens 32 in Bezug auf den Körper 31 des thermostatischen Elements 30 bestimmt. Die Verbindung zwischen der Mutter 52 und der Verbindungsstange 53 kann vorteilhafterweise Überweganordnungen aufweisen, um einen Überweg des Kolbens 32 ohne Beschädigung des Schiebers 20 oder des thermostatischen Elements 30 aufzunehmen. Spezifische Merkmale in Bezug auf diese Überweganordnungen und, allgemeiner, komplementäre oder alternative Anordnungen zu dem bis hier präsentierten Vorgabemechanismus 50 sind in
WO 2017/137368 und in
EP 1 241 385 detailliert.
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Wie es aus den
1 und
3 ersichtlich ist, umfasst der Einsatz 1 auch ein Steuerorgan 60, das im Inneren des Gehäuses 40, insbesondere im unteren Abschnitt 42 dieses Gehäuses, angeordnet ist. Dieses Steuerorgan 60 ermöglicht es, im Inneren des Gehäuses 40 einerseits das aus dem Kanal 13 austretende kalte Wasser zu dem Einlass 16 und andererseits das aus dem Kanal 14 austretende warme Wasser zu dem Einlass 17 zu leiten, wobei der Durchfluss des zu dem Einlass 16 geleiteten kalten Wassers und der Durchfluss des zu dem Einlass 17 geleiteten warmen Wassers regulierbar kontrolliert wird. In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Steuerorgan 60 aus axial überlagerten Keramikscheiben, d. h. einer unteren Scheibe 61, die in Bezug auf das Gehäuse 40 fixiert ist, und einer oberen Scheibe 62, die in Bezug auf das Gehäuse 40 um die Achse X-X drehbar ist. Wie es in
3 zu sehen ist, wird die untere Scheibe 61 von Auf- und Abgängen für warmes bzw. kaltes Wasser durchquert, während die Unterseite der oberen Scheibe 62 ausgehöhlt ist, um die Auf- und Abgänge für kaltes Wasser und die Auf- und Abgänge für warmes Wasser miteinander zu verbinden, sodass durch Ändern der relativen Positionierung der Scheiben 61 und 62 der Durchfluss von kaltem Wasser und der Durchfluss von warmem Wasser, der in Richtung des Bodens der unteren Scheibe 61 austritt, auf kontrollierte Weise variiert wird. Für das Steuerorgan 60 sind auch andere Ausführungsformen als das Beispiel der Scheiben 61 und 62 vorstellbar.
WO 2010/072966 schlägt zum Beispiel eine alternative Ausführungsform vor. Generell ist jede Ausführungsform, ob mit Scheiben oder anderen Elementen, für das Steuerorgan 60 vorstellbar, solange dieses im Inneren des Gehäuses 40 mindestens teilweise beweglich montiert ist, um den Durchfluss des kalten Fluids, das zu dem Einlass 16 geleitet wird, zu kanalisieren und zu variieren und den Durchfluss des warmen Fluids, das zu dem Einlass 17 geleitet wird, zu kanalisieren und zu variieren. Durch Beeinflussung des Durchflusses von kaltem Wasser und warmem Wasser zu den Einlässen 16 und 17 des Sockels 10 ermöglicht es das Steuerorgan 60, den Durchfluss des Gemisches innerhalb des Gehäuses 40 zu steuern.
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Um das Steuerorgan 60 von außerhalb des Gehäuses 40 antreiben zu können, umfasst der Einsatz 1 einen Stellring 70. Dieser Stellring 70 ist auf einer geometrischen Achse zentriert, die in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 mit der Achse X-X zusammenfällt. Wie es in 1, 2 und 3 deutlich zu erkennen ist, ist der Stellring 70 in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 außerhalb des Gehäuses 40 angeordnet und an diesem, insbesondere an dem oberen Abschnitt 41 des Gehäuses 40, drehbar um die Achse X-X in Bezug auf das Gehäuse montiert. Zusätzlich ist der Stellring 70 durch das Gehäuse 40, insbesondere durch dessen Schulterabschnitt 43 davon, mittels eines Verbindungsorgans 80 mit dem Steuerorgan 60 verbunden, sodass die Drehung des Stellrings um die Achse X-X eine Verlagerung des Organs 60 bewirkt. Der Stellring 70 und das Verbindungsorgan 80 sind in 5 einzeln dargestellt und miteinander verbunden, in 6 sind sie zusammengebaut mit dem Gehäuse 40 dargestellt.
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Bevor nachstehend der Stellring 70 und das Verbindungsorgan 80 detailliert beschrieben werden, soll darauf hingewiesen werden, dass das Steuerorgan 60, der Stellring 70 und das Verbindungsorgan 80 zusammen ein Durchflussregulierungssystem für den Einsatz 1 bilden, mit dem der Durchfluss des Gemischs von außerhalb des Gehäuses 40 reguliert werden kann.
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Wie es in 1 bis 3, 5 und 6 zu sehen ist, weist der Stellring 70 generell eine Rohrform auf, zentriert auf die Achse X-X. Der Stellring 70 beinhaltet somit zwei gegenüberliegende axiale Enden, d. h. ein oberes Ende 71 und ein unteres Ende 72. Zusätzlich weist der Stellring 70 eine Außenseite 70A und eine Innenseite 70B auf, die durch die Stärke, d. h. die radiale Abmessung des Stellrings 70, voneinander getrennt sind.
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Wie es in 3, 5 und 6 zu sehen ist, ist der Stellring 70 mit einem Schlitz 73 versehen, der das obere Ende 71 und das untere Ende 72 miteinander verbindet. Der Schlitz 73 weist Ränder auf, die in einer zur Achse X-X peripheren Richtung voneinander beabstandet sind. Der Stellring 70 ist konzipiert, um zu ermöglichen, dass die Ränder seines Schlitzes 73 in Umfangsrichtung der Achse X-X relativ beabstandet sind, sodass diese Ränder wahlweise einander angenähert oder voneinander beabstandet werden können, indem die Größe des Schlitzes 73 in Umfangsrichtung der Achse X-X entsprechend variiert wird. Zu diesem Zweck ist der Stellring 70 in Umfangsrichtung der Achse X-X verformbar, wobei das Material und/oder die Stärke des Stellrings entsprechend bereitgestellt ist.
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Wie es in 5 und 6 zu sehen ist, weist der Schlitz 73 eine Kerbe 74 auf, die in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 einen bestimmten Abschnitt des Verbindungsorgans 80, d. h. einen Finger 81 dieses Verbindungsorgans, aufnimmt. Bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform weist die Kerbe 74 in der Umfangsrichtung der Achse X-X eine größere Abmessung auf als der Rest des Schlitzes 73. Diese Anordnung ermöglicht eine maßliche Anpassung zwischen dem Finger 81 und dem Bereich des Schlitzes 73, der zum Aufnehmen des Fingers 81 bestimmt ist, ohne dass über die gesamte axiale Erstreckung des Schlitzes 73 die gleiche Abmessung erforderlich ist. In einer nicht dargestellten Variante kann die Umfangsabmessung des Schlitzes 73 über die gesamte axiale Erstreckung des Stellrings 70 konstant bereitgestellt sein, insbesondere ohne maßliche Variation auf Ebene der Kerbe 74.
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In jedem Fall ist die Kerbe 74 bereitgestellt und insbesondere dimensioniert, um, wenn der Stellring 70 in der Betriebskonfiguration ist, die dieser Stellring in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 einnimmt, den Finger 81 in Umfangsrichtung der Achse X-X eingeklemmt aufzunehmen. In der Praxis ist die Intensität dieser Einklemmung nicht begrenzt, solange dieses Einklemmen das gesamte Spiel in Umfangsrichtung der Achse X-X zwischen dem Finger 81 und dem Stellring 70 ausnutzt. Somit kann die Intensität dieses Einklemmens gegebenenfalls nahezu Null sein, solange der Schlitz 74 und der Finger 81 in Umfangsrichtung der Achse X-X zueinander eingestellt sind, wenn der Stellring 70 in der Betriebskonfiguration ist.
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Es sei darauf hingewiesen, dass der Stellring 70 in dieser Betriebskonfiguration im Querschnitt zu der Achse ein kreisförmiges, auf die Achse X-X zentriertes Profil aufweist, sowohl für seine Außenseite 70A als auch für seine Innenseite 70B, wie es in 2 zu sehen ist. Die Vorteile dieser Anordnung werden später noch deutlich werden.
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Das Einklemmen des Fingers 81 durch die Kerbe 74 in der Betriebskonfiguration des Stellrings 70 kann aus verschiedenen, nicht beschränkenden Anordnungen der Erfindung resultieren. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform resultiert dieses Einklemmen aus einer elastischen Verformbarkeit des Stellrings 70. Genauer gesagt, der Stellring 70 ist dann zwischen einer Ruhekonfiguration und einer Montagekonfiguration mit Übergang durch die über die Servicekonfiguration elastisch verformbar bereitgestellt. Wie der Name besagt, wird die Ruhekonfiguration durch den Stellring 70 eingenommen, wenn letzterer in Ruhezustand ist, d. h. wenn keine Belastung auf den Stellring einwirkt. In dieser Ruhekonfiguration ist bereitgestellt, dass der Abstand zwischen den Rändern des Schlitzes 73 in der Kerbe 74 in Umfangsrichtung der Achse X-X kleiner ist als die Abmessung des Fingers 81. In der Montagekonfiguration ist stattdessen bereitgestellt, dass der Abstand zwischen den Rändern des Schlitzes 73 an seiner Kerbe 74 in Umfangsrichtung der Achse X-X größer ist als die Abmessung des Fingers 81. Beim Zusammenbau des Stellrings 70 mit dem Rest des Einsatzes 1, insbesondere mit dem Verbindungsorgan 80, wird der Stellring 70 aus seiner Ruhekonfiguration in seine Montagekonfiguration elastisch verformt, indem Spannungen aufgebracht werden, die dazu neigen, die Ränder des Schlitzes 73 auseinanderzubewegen, und dann, sobald der Finger 81 in der Kerbe 74 positioniert ist werden die vorgenannten Spannungen nachgelassen und bewirken durch elastische Rückholung des Stellrings 70 dessen Übergang von seiner Montagekonfiguration in seine Betriebskonfiguration, wobei sich die Ränder des Schlitzes 74 einander annähern, bis diese Ränder den Finger 81 in Umfangsrichtung der Achse X-X einklemmen.
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Gemäß einer praktischen Ausführungsform, die in dem in den Figuren dargestellten Beispiel realisiert ist, befindet sich die Kerbe 74 in dem unteren Abschnitt des Schlitzes 73, genauer gesagt öffnet sie sich axial zu dem unteren Ende 72 des Stellrings 70. Die Kerbe 74 kann dann in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 den Finger 81 axial aufnehmen, wie es in 3, 5 und 6 zu sehen ist: in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 erstreckt sich der Finger 81 dann parallel zu der Achse XX von der Innenseite zu der Außenseite der Kerbe 74. Mit anderen Worten, ein oberer Abschnitt des Fingers 81 ist dann im Inneren der Kerbe 74 aufgenommen, wobei dieser obere Abschnitt des Fingers 81 außerdem entlang der Umfangsrichtung zu der Achse X-X durch die Ränder des Schlitzes 73 des Stellrings 70 in der Betriebskonfiguration eingeklemmt ist, während sich ein unterer Abschnitt des Fingers 81 unterhalb und außerhalb der Kerbe 74 befindet, wobei sich dieser untere Abschnitt axial nach unten zu dem vorgenannten oberen Abschnitt des Fingers erstreckt. Dies erleichtert den Zusammenbau der Verbindung zwischen dem Stellring 70 und dem Verbindungsorgan 80 und garantiert ein zuverlässiges Resultat des Zusammenbaus. Diese Vorteile werden noch dadurch verstärkt, dass an dem oberen Ende der Kerbe 74, d. h. axial gegenüber der unteren Öffnung der Kerbe, die Kerbe 74 mit dem Rest des Schlitzes 73 verbunden ist und einen Schulterbereich 75 bildet, an dem der Finger 81 in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 axial nach oben anliegt.
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Der Stellring 70 ist auf seiner Außenseite 70A mit Reliefs 76 versehen, die in dem in den Figuren betrachteten Ausführungsbeispiel Nuten bilden. Die Form dieser Reliefs 76 ist nicht einschränkend, solange diese Reliefs die Übertragung eines Antriebsmoments um die Achse X-X ermöglichen, wenn der Stellring 70 in der Betriebskonfiguration ist. Diese Reliefs 76 sind nämlich dazu bestimmt, durch Formkomplementarität mit einem in den Figuren nicht dargestellten Betätigungsknopf ineinanderzugreifen, der an dem Einsatz 1 angebracht ist, um es einem Benutzer dieses Einsatzes zu ermöglichen, den Stellring 70 leicht in Drehung zu versetzen. Es ist zu verstehen, dass die Verbindung zwischen diesem Betätigungsknopf und dem Stellring 70 von der guten Komplementarität der Formen zwischen den Reliefs 76 und dem Betätigungsknopf abhängt, was erfordert, dass die Reliefs 76 trotz der Verformbarkeit des Stellrings 70 eine präzise, speziell an den Betätigungsknopf angepasste Geometrie aufweisen. Diese präzise Geometrie wird in der Betriebskonfiguration des Stellrings 70 durch das Einklemmen des Fingers 81, der in Umfangsrichtung zur Achse X-X entsprechend dimensioniert ist, in der Kerbe 74 erreicht. Mit anderen Worten, die Kerbe 74 und der Finger 81 sind entlang der Umfangsrichtung zu der Achse X-X kalibriert, wodurch die von den Reliefs 76 aufgewiesene Geometrie in der Betriebskonfiguration des Stellrings genau kontrolliert wird. In diesem Zusammenhang ist zu verstehen, dass das Außenprofil des Stellrings 70 in der Betriebskonfiguration im Querschnitt zu der Achse X-X kreisförmig ist.
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Die Innenseite 70B des Stellrings 70 gewährleistet ihrerseits die drehbare Montage des Stellrings 70 um die Achse X-X an dem Gehäuse 40, insbesondere an dem oberen Abschnitt 41 dieses Gehäuses. Gemäß vorteilhaften Anordnungen beinhaltet der obere Abschnitt 41 des Gehäuses 40 eine Auflagefläche 45, die eine Außenseite 45A aufweist, um die der Stellring 70 in der Betriebskonfiguration um die Achse X-X drehbar montiert ist und an der die Innenseite 70B dieses Rings radial zu der Achse X-X anliegt.
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An ihrem oberen Ende ist die Auflagefläche 45 vorteilhafterweise von einer Schulter 46 begrenzt, die dazu dient, den Stellring 70 in der Betriebskonfiguration axial um die Außenseite 45A zu halten. Zu diesem Zweck weist die Schulter 46 einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser der Innenseite 70B des Stellrings 70 in der Betriebskonfiguration, wie es in 1 bis 3 zu sehen ist. In zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 verhindert die Schulter 46 also ein axiales Lösen des Stellrings 70 nach oben, solange dieser in seiner Betriebskonfiguration verbleibt. Um den Zusammenbau des Stellrings 70 um die Außenseite 45A der Auflagefläche 45 zu ermöglichen, muss der Stellring 70 verformt werden, bis der Durchmesser seiner Innenseite 70B größer ist als der Außendurchmesser der Schulter 46, indem die Ränder seines Schlitzes 73 gespreizt werden. Bei einer nicht dargestellten Variante entfällt die Schulter 46 zugunsten eines angebrachten Teils, z. B. eines Sicherungsrings, der den Stellring 70 um die Auflagefläche 45 hält.
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Um den Durchmesser der Außenseite 45A, auf der die Innenseite 70B des Stellrings 70 in der Betriebskonfiguration zentriert ist und um die Achse X-X dreht, genau zu steuern, umfasst die Auflagefläche 45 vorteilhafterweise Auflageelemente 47, die, wie es in 4 zu sehen ist, auf der Außenseite 45A angeordnet sind, wobei sie einerseits in Richtung des Umfangs der Achse X-X verteilt sind und andererseits jeweils radial über den Rest der Auflagefläche 45 hervorstehen. In zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 liegt die Innenseite 70B des Stellrings 70 in der Betriebskonfiguration radial an diesen Auflageelemente 47 an: genauer gesagt umfasst diese Innenseite 70B eine zylindrische Fläche 77, die in radialer Abstützung mit den Auflageelementen 47 zusammenwirkt und die, wenn der Stellring 70 in Betriebskonfiguration ist, einen kreisförmigen Sockel aufweist und auf die Achse X-X zentriert ist. In diesem Zusammenhang ist das Interesse zu verstehen, dass das Innenprofil, das der Stellring 70 im Querschnitt zur Achse X-X in der Betriebskonfiguration aufweist, kreisförmig ist.
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Insbesondere um den Stellring 70 axial auf der Auflagefläche 45 zu verkeilen und dabei eine gute Drehführung ohne zu große Reibung zu gewährleisten, weist die Auflagefläche 45 ferner vorteilhafterweise eine Nut 48 auf, die, wie es in 4 zu sehen ist, auf der Außenseite 45A angeordnet ist, auf dieser in Umfangsrichtung der Achse X-X verläuft und gegenüber dem Rest der Auflagefläche 45 zurückgesetzt ist. Wie es in 1 und 3 zu sehen ist, ist der Stellring 70 dann auf seiner Innenseite 70B mit einer Aussparung 78 versehen, die in der Betriebskonfiguration des Stellrings 70 komplementär zu der Nut 48 ist und die in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 in diese Nut 48 einrastet. Die Drehführung des Stellrings 70 auf der Auflagefläche 45 kann weiter verbessert werden, indem die Nut 48 einen flachen Boden aufweist, wie in dem in der Figur betrachteten Ausführungsbeispiel.
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Abgesehen von dem Finger 81 ist die Ausführung des Verbindungsorgans 80 nicht beschränkend, da das Verbindungsorgan 80 den Stellring 70 durch das Gehäuse 40 mit dem Steuerteil 60 verbindet, wie es oben angegeben ist. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Verbindungsorgan 80 einen scheibenförmigen Körper 82, von dem sich der Finger 81 axial nach oben erstreckt, wie es in 5 deutlich zu sehen ist. In zusammengebautem Zustand der Thermostatkartusche 1 ist der scheibenförmige Körper 82 im Inneren des Gehäuses 40 angeordnet und deckt die obere Scheibe 62 des Steuerorgans 60 ab, wobei er mit letzterem durch geeignete Vorrichtungen kinematisch verbunden ist, wie z. B. eine oder mehrere Laschen 83, die sich von dem scheibenförmigen Körper 82 axial nach unten erstrecken und die axial in komplementären Aufnahmen der oberen Scheibe 62 aufgenommen sind. Gleichzeitig durchquert der Finger 81 den abgesetzten Abschnitt 43 des Gehäuses 40 axial über eine durchgehende Nut 49, die in 3 und 4 deutlich zu sehen ist und sich in Umfangsrichtung der Achse X-X erstreckt, um zu ermöglichen, dass sich der Finger 81 bei den Drehbewegungen des Stellrings 70 in dieser Umfangsrichtung bewegt.
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Schließlich sind ferner eine Reihe von verschiedenen Anordnungen und Varianten des bis hier beschriebenen Einsatzes 1 vorstellbar. Als Beispiel:
- - Um die Verbindung zwischen dem Stellring 70 in der Betriebskonfiguration und dem Verbindungsorgan 80 zu verstärken, kann letzteres außer dem von der Kerbe 74 eingeklemmten Finger 81 einen weiteren Finger 84 beinhalten, der in 3 zu sehen ist und dem Finger 81 um die Achse X-X diametral gegenüberliegt; in zusammengebautem Zustand des Einsatzes 1 ist dieser Finger 84 in einer komplementären Aufnahme 79 des Stellrings 70 aufgenommen, wobei diese Aufnahme 79 nicht in einem Schlitz beinhaltet ist, der dem Schlitz 73 ähnlich wäre, d. h. der sich über die gesamte axiale Erstreckung des Stellrings 70 erstrecken würde; und/oder
- - in dem thermostatischen Regulierungssystem kann das thermostatische Element 30 durch ein temperaturabhängiges Formgedächtniselement, insbesondere eine Formgedächtnisfeder, ersetzt sein; ganz allgemein sind ein solches Formgedächtniselement und das thermostatische Element 30 nur mögliche Ausführungsformen eines thermostatischen Stellglieds, das die Verlagerungsfunktion des Schiebers 20 im Inneren der Kammer 15 abhängig von der Temperatur gewährleistet und dessen dedizierter Abschnitt durch seine axiale Position die Vorgabetemperatur definiert, auf die der Schieber 20 die Temperatur des Gemischs reguliert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/137368 [0004, 0015, 0029]
- WO 2017/005860 [0015]
- WO 2019/072772 [0015, 0028]
- WO 2014/135614 [0015]
- EP 1241385 [0029]
- WO 2010/072966 [0030]
