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Die Erfindung betrifft ein Mischventil zum Einstellen des Mischverhältnisses
zweier Flüssigkeiten und der Gesamtdurchlaufmenge unabhängig voneinander mit zumindest
drei im wesentlichen in einer Ebene liegenden Ventilsitzen und mit Ventilverschlußstücken,
die mittels einer Taumelscheibe verstellt werden können, deren räumliche Winkellage
durch einen Betätigungshebel mit einem abgerundeten Kopf bestimmt wird, der mit
einer napfartigen Vertiefung der Taumelscheibe zusammenarbeitet, wobei die Ventilverschlußstücke
aus einer Kugel oder einem Kugelabschnitt bestehen, der Mittelpunkt der Kugeloberfläche
der Verschlußstücke der Taumelscheibe ränirilich fest zugeordnet ist und der Mittelpunkt
jeweils einer der Kugeln, und zwar derjenigen, die beim Bewegen der Taumelscheibe
auf ihrem Ventilsitz liegenbleibt, den Drehpunkt der Taumelbewegung der Taumelscheibe
bildet.
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Die bekannten Mischventile der obengenannten Art besitzen eine Feder,
um den Betätigungshebel nachgiebig gegen die Taumelscheibe zu drücken, die vom Wasserdruck
beaufschlagt wird. Somit wird bei diesen bekannten Ventilen die räumliche Winkellage
der Taumelscheibe, d. h. die Stellung der Ventilverschlußstücke, einerseits durch
den Wasserdruck und andererseits durch die Stellung des Betätigungshebels bestimmt.
Hieraus ergeben sich sehr schwerwiegende Nachteile: Falls sich der Wasserdruck ändert,
ändert sich auch die räumliche Lage der Taumelscheibe. Praktisch hat das nun zur
Folge, daß, wenn sich beispielsweise -der Druck in -der Heiß-oder Kaltwasserzufuhr
ändert, sich auch das Mischverhältnis zwischen warmem und kaltem Wasser ändert,
was bei Duschen sehr unerwünscht ist. Falls der Wasserdruck unter einen durch den
Federdruck bestimmten Wert fällt, öffnet sich das Mischventil überhaupt nicht mehr.
Der Federverschluß ist an sich zu unsicher und wird von den Behörden in gewissen
Ländern nicht zugelassen. Außerdem bewirkt die Feder, je nach dem Wasserdruck, ein
zu schnelles Schließen mit dadurch erzeugten Schockwellen in den Wasserleitungen.
Ferner erlaubt die Feder keine großen Auslenkungen des Betätigungshebels und somit
keine großen Variationsmöglichkeiten. Auch erfolgt der Übergang von warmem auf kaltes
Wasser zn schnell, so daß mittlere Mischtemperaturen schwierig einzustellen sind.
Schließlich muß die Feder so bemessen werden, daß ihr Druck größer ist als der größte
mögliche Wasserdruck, was die Bedienung sehr hart und für den Gebrauch in Haushalten
ungeeignet macht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist- es, ein Mischventil zu schaffen,
bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden sind und das unabhängig-vom-Wasserdruck
arbeitet. Gemäß der Erfindung drückt der abgerundete Kopf des Betätigungshebels
unnachgiebig gegen die Oberfläche des Napfes, so daß die räumliche Lage der Taumelscheibe
unabhängig vom Wasserdruck ist und nur durch die Stellung des Betätigungshebels
bestimmt wird, und besitzt die Oberfläche des Napfes einen als Kugelkalotte ausgebildeten
der Schließzone aller Ventilverschlußstücke entsprechenden Mittelbereich und eine
den Arbeitsstellungen der Ventilverschlußstücke entsprechende Randzone, die durch
eine koaxial zur Kugelkalotte liegende Rotationsfläche gebildet wird, die sich im
äußeren Bereich zunehmend in Richtung des Kugelinnern von der Kugel entfernt, zu
der die Kugelkalotte gehört. -Die erfindungsgemäße Gestaltung des Mischventils bringt
es mit sich, daß dieses auch während einer längeren Benutzungsdauer immer unbedingt
dicht schließt, ohne daß Schockwirkungen in den Rohrleitungen entstehen. Bei bequemer
Betätigung erlaubt es ein einfaches und genaues Einstellen der Wassermengen und
-temperaturen.
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An Hand der Zeichnung werden nachstehend zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen Axialschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels
in geschlossener Stellung; F i g. 2 zeigt eine Ansicht gemäß Linie 2-2 in F i g.
1; F i g. 3 zeigt einen Schnitt gemäß Linie 3-3 in F i g.1; F i g. 4 zeigt ein Erläuterungsdiagramm;
F i g. 5 ist ein Teilschnitt gemäß Linie 5-5 der F i g. 2, wobei die Organe in der
geöffneten Stellung sind; F i g. 6 zeigt ein Erläuterungsschema; F i g. 7 ist eine
Ansicht entsprechend F i g. 3, jedoch für ein zweites Ausführungsbeispiel; F i g.
8 ist ein Schema entsprechend F i g. 6, jedoch das zweite Ausführungsbeispiel betreffend.
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Das in den F i g.1 bis 6 dargestellte Mischventil weist einen Körper
10 auf, der vier Wasserleitungen 11,12,13 und 14 besitzt, die der Zufuhr von warmem
bzw. kaltem Wasser (F i g. 1) bzw. der Ableitung von gemischtem Wasser zum Bad bzw.
zur Dusche dienen (F i g. 5). Diese vier Leitungen münden an vier Ventilsitzen,
die symmetrisch bezüglich der Ventilachse 16 angeordnet sind, in eine Mischkammer
15.
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Zum Steuern des Durchflusses des Wassers durch die Ventilsitze ist
in der Kammer 15 eine Taumelscheibe 17 vorgesehen, an der vier Ventilverschlußstücke
11 a, 12 a, 13 a und 14 a mit halbkugelförmigen Köpfen befestigt sind,
die bezüglich der Scheibenmitte symmetrisch angeordnet sind und die mit den entsprechenden
vier Ventilsitzen zusammenwirken, die in einer Platte 18 aus elastischem Material
vorgesehen sind.
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Die Kammer 15 ist durch einen Deckel 19 verschlossen, der mittels
einer Mutter 24 auf dem Körper 10 befestigt ist. Ein Betätigungshebel 20 mit einer
Kugel 21 dient zum Steuern des Mischventils. Zwischen dem Deckel 19 und dem
Körper 10 sowie zwischen der Kugel 21 und dem Deckel 19 sind Dichtungen
22 bzw. 23 vorgesehen. Die Kugel 21 ist in der Kammer 15 angeordnet, und der Betätigungshebel
20 geht durch eine Mittelöffnung 25 im Deckel hindurch. An der Kugel 21 ist diametral
gegenüber dem Betätigungshebel 20 ein zapfenartig abgerundeter Kopf 26 vorgesehen.
Dieser Kopf 26 des Betätigungshebels 20 arbeitet mit der Oberfläche eines Napfes
27 zusammen, der in der Taumelscheibe 17 auf der den Ventilverschlußstücken entgegengesetzten
Seite ausgebildet ist.
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Die Kaltwasser- und Warmwasserzuführrohre werden mit Hilfe der Gewinde
28 und 29 an den Körper 10 angeschraubt. Die Rohre vom Mischventil zum Bad und zur
Dusche werden an den Teilen 30 und 31 des Körpers 10 befestigt (F i g. 2 und 3).
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Der Rand der Mittelöffnung 25 des Deckels 19 bildet eine Kurve mit
zwei symmetrischen Ästen, die beide die Form eines C aufweisen, wobei die Hohlseiten
der
beiden C gegeneinander schauen (F i g. 2 und 6).
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Nachstehend wird die Gestalt des Napfes 27 und des abgerundeten Kopfes
26 des Betätigungshebels 20 an Hand der F i g. 4 beschrieben.
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Mit 32 ist der Mittelpunkt der Kugel 21, mit 33 der Mittelpunkt der
Halbkugel 11 a (oder 13 a) und mit 34 der Mittelpunkt der Halbkugel 12a (oder 14a)
bezeichnet, wenn die Ventilverschlußstücke sich in der geschlossenen Stellung befinden.
Es wird angenommen, das Ventilverschlußstück 12 a sei maximal geöffnet. Die Taumelscheibe
17 bewegt sich dann um den Winkel a um den Mittelpunkt 33 des Ventilverschlußstücks
11a, und der Mittelpunkt 34 kommt nach 34a. Die Achse des Betätigungshebels 20 verlief
in F i g. 4 vertikal, wobei der Betätigungshebel mit dem Napf 27 in dessen Mittelbereich
in Berührung war. Wenn das Ventilverschlußstück 12 a in die Maximalstellung gehoben
ist, kommt der Mittelpunkt 35 des abgerundeten Kopfes 26 nach 35 a. Mit R
wird der Radius der Kugel bezeichnet, die durch den Punkt 35 erzeugt werden kann.
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Der Mittelbreich 36 des Napfes 27 ist eine Kugelkalotte mit dem Radius
R und dem Mittelpunkt 32. In F i g. 4 ist mit 37, 38 der Rand dieser Kalotte bezeichnet.
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Um die Form des Napfes 27 im Bereich um die Kalotte 36 zu bestimmen,
geht man wie folgt vor. Von den Punkten 37 und 38 aus zieht man zwei Gerade durch
Punkt 32. Mit Punkt 33 als Mittelpunkt zieht man einen Kreisbogen von
35a, und man bestimmt einen Punkt 39, indem man im Winkel a von der Geraden
33-35a eine Gerade zieht. Der Punkt 39 ist, wie erwähnt, der Ort, an dem der Berührungspunkt
35a auf dem Napf 27 sein muß, wenn das Ventil geschlossen ist. Nun zeichnet man
die Mittelsenkrechte zur Linie 37-39, und der Schnitt dieser Mittelsenkrechten mit
dem Radius 32-37 bestimmt einen Punkt 40. Dieser Punkt ist der Mittelpunkt
eines Kreises mit dem Radius f- durch die Punkte 37 und 39, der bei 37 die Kugelkalotte
36 tangiert. Man zeichnet den Kreisbogen 37-39 ein und erhält so die Form der linken
Hälfte des Napfes auf der F i g. 4 im Schnitt. Die rechte Hälfte ist symmetrisch
dazu, da der Bogen 37-39 um die Achse 16 des Mischventils umläuft.
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Das Ende des Kopfes 26 weist eine Kugelkalottenform auf, wobei der
Radius r-1 (keiner als R) mit dem Napf 27 in seinem Mittelbereich in Berührung steht,
wenn das Ventil geschlossen ist.
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Die Wirkungsweise des Mischventils ist folgende: Wenn man den Betätigungshebel
20 neigt, bewirkt der Kopf 26 eine Senkung der Taumelscheibe 17 und dadurch das
öffnen eines oder mehrerer Ventilverschlußstücke je nach der Stellung, in die der
Betätigungshebel gebracht wird.
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Wenn der Betätigungshebel in die obere Hälfte (F i g. 2 und 6) der
Öffnung 25 gebracht wird, öffnet sich das Ventilverschlußstück 14a, und das Wasser
fließt zur Dusche. Der Grad der Öffnung regelt den Ausfluß, und die Neigung des
Betätigungshebels bezüglich der Vertikalen in F i g. 2 regelt die Mischung.
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Wenn der Betätigungshebel 20 in die untere Hälfte der Öffnung 25 (F
i g. 2 und 6) gebracht wird, regelt das Ventilverschlußstück 13a den Zufluß zum
Bad.
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Wenn der Betätigungshebel 20 auf der Vertikalachse gemäß F i g. 2
und 6 steht, sind die Ventilverschlußstückella und 12a in der Warm- bzw. Kaltwasserzufuhr
gleich weit geöffnet. Je mehr der Betätigungshebel 20 nach rechts ausgelenkt wird,
um so mehr kaltes Wasser und um so weniger warmes Wasser fließt nach. Im umgekehrten
Betätigungssinn ist auch der Wasserzufluß umgekehrt.
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Die Form des Randes der Öffnung 25 in den Bereichen 41 und 42, die
nur an dieser Stelle einen geringen Abstand von dem Betätigungshebel 20 aufweisen,
hat folgenden Vorteil: Um von der Stellung »Bad« in die Stellung »Dusche« oder umgekehrt
zu gelangen, muß der Betätigungshebel gezwungenermaßen die geschlossene Stellung
durchfahren. Man vermeidet dadurch aus Unachtsamkeit entstehende falsche Handhabungen.
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Das Diagramm gemäß F i g. 6 zeigt die Arbeitsweise des Mischventils.
Der Kreis 43 gibt die Ausflußmenge Null an. Die radial nach außen von diesem Kreis
gemessenen Entfernungen stellen einen Ausflußmaßstab dar. Die Kurve 44 zeigt die
Änderung der zur Dusche fließenden Warmwassermenge in Abhängigkeit von der Neigung
des Betätigungshebels zur Achse des Mischventils und in Abhängigkeit von- der Winkellage
des Betätigungshebels in F i g. 6: Die Kurve 45 zeigt die zur Dusche fließende Kaltwassermenge,
die Kurve 46 die zum Bad fließende Warmwassermenge und die Kurve 47 die zum Bad
fließende Kaltwassermenge in Abhängigkeit von der erwähnten Neigung und Winkellage.
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Für jede Stellung des Betätigungshebels zwischen 48 und 49 oder zwischen
50 und 51 ist die praktisch konstante Ausflußmenge des Mischventils gleich der Summe
der durchfließenden Warm- und Kaltwassermengen entsprechend dieser Stellung. Die
Stellung 48 des Betätigungshebels entspricht der maximalen Warmwassermenge der Dusche,
wobei die Kaltwassermenge Null ist. In der Stellung 49 ist die Kaltwassermenge der
Dusche maximal, in der Stellung 50 ist die Warmwassermenge für das Bad maximal,
und die Stellung 51 entspricht der maximalen Kaltwassermenge für das Bad.
Wenn sich die Achse des Betätigungshebels der Linie 52 nähert, wird der Betätigungshebel
durch Kurven 41 und 42 gezwungenermaßen in die Mitte zurückgestellt, was einem völligen
Schließen entspricht, wobei Punkt 35 zwischen den Punkten 37 und 38 liegt (F i g.
4).
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Die beschriebene Form des Napfes 27 ergibt folgende Eigenschaften:
Der Teil des Napfes, der den Mittelbereich 36 umgibt, ist im Axialschnitt dargestellt
durch einen Kreisbogen mit dem Radius r, der sich in seinem äußeren Gebiet zunehmend
in Richtung des Kugelinnern von der Kugel entfernt, zu welcher die Kalotte 36 gehört,
in dem Maße, wie man sich von der Achse des Mischventils entfernt. So entspricht
der Grad der Neigung des Betätigungshebels dem Grad der erzwungenen Öffnung des
Ventilverschlußstückes. Wenn der Betätigungshebel mit dem Mittelbereich 36 in Berührung
steht, bewirkt der Kopf 26 die erzwungene Schließung aller Ventilverschlußstücke.
Man sieht also, daß die Öffnung und Schließung der Ventilverschlußstücke vollständig
unabhängig ist vom Druck in den Warm- und Kaltwasserzuleitungen. Das Mischventil
funktioniert also absolut sicher.
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Im Beispiel gemäß F i g. 7 und 8 weist das Mischventil nur einen einzigen
Wasserausfluß auf, von der Art, wie bei 30 des ersten Ausführungsbeispiels gezeigt.
Es sind vier Ventilverschlußstücke wie im ersten Fall vorgesehen, jedoch arbeitet
das Ventilverschlußstück
14ä mit einer blinden Leitung zusammen.
Die Wirkungsweise dieses Mischventils ist in F i g. 8 dargestellt, in welcher die
Ausfiußkurven denjenigen in der unteren Hälfte der F i g. 6 entsprechen. In diesem
Ausführungsbeispiel entspricht der untere Teil der Kurve 25' dem unteren Teil der
Kurve 25 in F i g. 6. Der obere Teil der Kurve 25' umfaßt den Betätigungshebel
20 vollständig und hält ihn so in der Schließmittelstellung unbewegbar fest.