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Mischventil Die Erfindung betrifft ein Mischventil, insbesondere für
Warm- und Kaltwasser mit zwei Ventilkegeln und einer taumelbeweglichen Scheibe,
die auf den Ventilkegeln frei aufliegt und sich zum einen an einem zur Einstellung
der Durchlaufmenge axial verschieblichen Teil der Betätigung abstützt, zum anderen
an einer drehbaren Schneide an dem zum Einstellen des Mischverhältnisses drehbaren
Teil der Betätigung, wobei die Schneide in jeder Winkellage des drehbaren Teiles
die Tangente eines Kreises bildet, der durch die Berührungspunkte der Ventilkegel
mit der Platte geht.
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Bei einem bekannten Mischventil dieser Gattung ist der axial bewegliche
Teil an seinem auf der Scheibe aufliegenden Ende konvex ausgebildet. Die taumelbewegliche
Scheibe liegt demgemäß am höchsten Punkt der konkaven Fläche auf, wenn sie senkrecht
zur Achse des axial beweglichen Teiles liegt, was mindestens in der Schließstellung
und bei geringer Öffnung der Fall ist. Wenn nun die Anlagepunkte der Ventilteller
und der Anlagepunkt des axial verschieblichen Teiles, senkrecht zur Scheibe gesehen,
auf einer Linie liegen, dann besteht bezüglich des Auflagepunktes am axial beweglichen
Teil ein Momentengleichgewicht, wenn die Auflagekräfte der Ventilteller gleich sind,
wie dies im allgemeinen der Fall ist. Wegen dieses Gleichgewichtes ist die Schneide,
an der die taumelbewegliche Scheibe anliegt, unbelastet. Die Lage der Scheibe ist
deshalb nicht stabil, sie kann sich von der Schneide abheben und nach verschiedenen
Seiten auskippen. Um diese Schwierigkeiten wenigstens teilweise zu umgehen, ist
bei dem bekannten Ventil ein zusätzlicher Abstützpunkt vorgesehen.
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Durch die Erfindung soll ein Ventil der eingangs genannten Gattung
so weitergebildet werden, daß die taumelbewegliche Scheibe ohne zusätzliche Abstützeinrichtungen
bei jeder Drehlage stabil gelagert ist.
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Das erfindungsgemäße Mischventil ist gekennzeichnet durch die Vereinigung
folgender Merkmale: a) Der axial verschiebliche Teil der Betätigung ist an dem an
der Scheibe anliegenden Stirnende eben oder konkav ausgebildet; b) die am drehbaren
Teil des Bediengliedes angebrachte Schneide ist so lang, daß die praktisch vorkommenden
Druckunterschiede im Zulauf der zu mischenden Flüssigkeiten ein Kippen der Scheibe
nicht herbeiführen.
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Bei einem solchen Mischventil liegt die taumelbewegliche Scheibe stets
am Rand des ebenen oder konkaven Stirnendes des axial beweglichen Teiles an. Die
Anlage erfolgt also stets außerhalb des Zentrums des axial beweglichen Teiles und
damit außerhalb der Verbindungslinie der beiden Anlagepunkte der Ventilkegel. Die
Anlagekraft der Ventilkegel erzeugt stets ein solches Moment auf die Scheibe, daß
diese auf die Schneide gedrückt wird. Je länger die Schneide ist, desto geringer
ist die Gefahr, daß die Scheibe um die Verbindungslinie zwischen den Schneidenden
und dem Anlagepunkt am Stirnende des axial beweglichen Teiles kippen kann. Gemäß
einem Merkmal der Erfindung wird deshalb die Schneide so lang ausgebildet, daß bei
den praktisch vorkommenden Druckunterschieden ein Kippen der Scheibe nicht entstehen
kann.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigung in an sich bekannter Weise einen einzigen, sowohl drehbaren wie
auch schwenkbaren Bediengriff aufweist, dessen Drehachse schräg zur Schwenkachse
liegt und bei dessen Drehung über eine Verschraubung der axial verschiebbare, auf
die Scheibe einwirkende Teil verstellt wird und bei dessen Schwenkung der drehbare
Teil mit der Schneide gedreht wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der
Zeichnung beschrieben, in dieser zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Mischventil
gemäß der Erfindung und F i g. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der
Funktion der Scheibe des Ventils.
In F i g. 1 bezeichnet 1 das Gehäuse
der Mischbatterie, 2 den Warmwasserkanal, 3 den Kaltwasserkanal, 4 den Ventilteller
des Warmwasserventils und 5 den des Kaltwasserventils. 4g und 5g sind die dichtenden
Gummipackungen der Teller. 4s und 5s sind dazugehörende Ventilsitze. Die Spindel
trägt die Bezeichnung 6. Ein Stift 40 und ein Anschlag 41 verhindern, daß die Spindel
zu weit aufgedreht werden kann. In den Kanälen 2 und 3 sitzen Federn 8 und 9 mit
den Federtellern 10 und 11. Diese stützen sich an den stiftartigen Ansätzen 14 und
15 ab, so daß die Ventilteller 4 und 5 durch die Federn 8 und 9 nach oben gegen
die ebene, dünne und runde Scheibe 16 gedrückt werden. Ihr Durchmesser ist etwas
geringer als der Innendurchmesser des Ventilgehäuses. Die Anlagepunkte der Ventilteller
an der Scheibe 16 sind mit 18 und 19 bezeichnet.
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Das Gehäuse 1 ist oben durch eine Scheibe 24 verschlossen, die in
ein Innengewinde des Gehäuses eingeschraubt ist. Sie ist durch einen Gewindering
in ihrer Lage gesichert. In einer zentralen Bohrung der Scheibe 24 sitzt ein rohrförmigerKörper
23 mit einem schräg hierzu geneigten Ansatz 21, der aus optischen Gründen durch
eine Blechhaube 36 abgedeckt ist. In axialer Richtung wird der Körper durch einen
Flansch 22 und einen Metallring 35 gehalten. Ein Dichtungsring 34 dient zur Abdichtung
des Körpers 23. Der Ansatz 21 hat Innengewinde. Hierin sitzt das Gewinde 20 der
Spindel 6. Zwischen dem Ende 27 der Spindel 6 und der Scheibe 16 sitzt im Körper
23 ein Kolben 29, der sich um einige wenige Millimeter im Körper 23 verschiebt,
wenn die Spindel 6 gedreht wird. Das untere an der Scheibe 16 anliegende Ende
30 des Kolbens ist entweder plan oder konkav. Es berührt daher die Scheibe
16 entweder mit einer ebenen kreisförmigen Fläche mit dem Radius r oder mit einer
schmalen ringförmigen Fläche, deren äußerer Radius gleich dem erwähnten r ist. Der
Umfang beider Flächen ist mit 30a und der Abstand zwischen den geometrischen Achsen
der Ventilteller 4 und 5 mit 2R bezeichnet. Die geometrische Achse 31 des Kolbens
29 und des Gehäuses 1 ist parallel mit den erwähnten Achsen und steht senkrecht
zu einer mit dieser winkelrechten Verbindungslinie.
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Am Flansch 22 des Körpers 23 sitzt eine nach unten gerichtete gerade
Schneide 32. Sie bildet bei offenem Mischer die Widerlager für die Scheibe 16. Diese
liegt an der Scheibe längs einer geraden Linie oder einer rechteckigen Fläche 33
an, die so schmal ist, daß sie nicht berücksichtigt zu werden braucht. Der Abstand
zwischen der Linie oder der schmalen Fläche und der geometrischen Achse 31 ist gleich
dem soeben genannten Wert R. Um nur kaltes oder nur warmes Wasser erhalten zu können,
ist ein sehr kleines Spiel zwischen der Schneide 32 und der Scheibe 16 vorhanden,
wenn der Mischer geschlossen ist. Wäre die Scheibe unendlich dünn, könnte das Spiel
theoretisch gleich Null gemacht werden.
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Wie ersichtlich, kann der Körper 21 in der Scheibe 24 rotieren.
Man kann ihn drehen, indem die Spindel 6 mit dem nicht gezeigten Handgriff um die
Achse 31 geschwenkt wird. Wenn man ihn dreht, ändert man den Winkel a zwischen der
Linie 33 und der Verbindungslinie zwischen den Punkten 18 und 19. Damit ändert
man das Mischungsverhältnis oder das Verhältnis zwischen den Hüben der beiden Ventile,
wie dies die folgende Erklärung der Funktion der Mischbatterie zeigt. Die Schneide
32 dient, wie erwähnt, als Widerlager, gegen das die Scheibe 16 stets von den Federn
8 und 19 gedrückt wird und um das sie schwingt, wenn die Mischbatterie geöffnet
wird. In F i g. 1 ist der Winkel a gleich 90°. Die Linie 33 liegt winkelrecht zur
Zeichenebene und erscheint daher in der F i g. 1 nur als Punkt. Die Verbindungslinie
zwischen den Punkten 18 und 19 liegt in der Zeichenebene. Wenn man die Mischbatterie
durch Drehen der Spindel 6 öffnet, wird der Ventilteller 5 nach oben gedrückt. Die
Scheibe 16 schwenkt dabei um die Linie 33, da der Kolben 29 sich ebenfalls nach
oben bewegt. Da die Linie 33 die geometrische Achse des Ventiltellers 4 schneidet,
bleibt aber das Kaltwasserventil4 geschlossen; nur das Warmwasserventil öffnet sich.
Dreht man den Teil 21 um 90°, so werden beide Ventile gleichmäßig geöffnet. Damit
die Scheiben 16 an der ganzen Länge der Schneide 32 anliegen kann und ihr Schwenken
um die Linie 33 möglich wird, ist das untere gegen die Scheibe gerichtete Ende des
Kolbens 29 so geformt, wie dies zuvor beschrieben ist.
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Das gegen die Scheibe 16 anliegende Ende des Kolbens 31 ist
eben oder konkav. Infolge dieser Form der Fläche liegt die Scheibe 16 schon nach
einer kleinen Kippbewegung am Scheibenrand 30a auf, und zwar in jeder Drehlage der
Schneide 33. In F i g. 2 ist der Scheibenrand 30 a dargestellt. Bei der in
F i g. 2 dargestellten Lage der Schneide 33 liegt die Scheibe im Punkt 38 auf dem
Scheibenrand 30a auf. Dieser Punkt liegt auf der durch die Achse 31 gehenden Normalen
zur Schneide 33. Aus F i g. 2 ist klar ersichtlich, daß die von den Ventiltellern
bei 18 und 19 auf die Scheibe ausgeübten Kräfte die Scheibe fest gegen die Schneide
drücken.
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Weiter ist wichtig, der Schneide 33 eine gewisse Länge zu geben, um
zu verhindern, daß verschieden große Wasserdrücke in der Kalt- und Warmwasserleitung
die Scheibe kippen können. Ein solches Kippen würde im Fall einer zu kurzen Schneide
je nach den Verhältnissen entweder um die Verbindungslinie zwischen den Punkten
33 a und 38 oder 33 b
und 38 stattfinden (33 a und 33
b sind die Enden der Schneide). Je länger die Schneide ist, desto größer
müßte der Unterschied der Wasserdrücke sein, wenn die Summe der von den Ventiltellerkräften
um die genannten Verbindungslinien ausgeübten Momente noch eine Kippbewegung erzeugen
sollen. So wäre eine Kippung um die Linie 33 a bis 38 möglich, wenn bei 18 ein sehr
großer und bei 19 ein sehr kleiner Druck wirksam wäre. Ist diese Druckdifferenz
nicht sehr groß, so genügt die dargestellte Länge der Schneide, um einen ausreichenden
Druck auf die Kante aufrechtzuerhalten, zumal die bei 19 angreifende Kraft einen
größeren Hebelarm bezüglich der Verbindungslinie 33a bis 38 hat als die bei 18 angreifende
Kraft. Je weiter die Enden 33a und 33b
der Schneide 32, von der durch die
Achse 33 gehenden Normalen abliegen, desto kleiner wird der Hebelarm, der bei 18
angreifenden Kraft und desto größer der Hebelarm, der bei 19 angreifenden Kraft,
so daß die Kippgefahr immer geringer wird.