DE1550391B2 - Mischventil mit kugelkueken - Google Patents

Description

der Kükenoberfläche, eine mit den anderen Bohrungen im Kugelküken zusammentreffenden Zusatzbohrung vorgesehen ist, derart, daß mit den Mündungen der Eingangskanäle in volle Deckung nur die Zusatzbohrung bringbar ist, und zwar bei maximaler Offenstellung des Kugelkükens — jeweils in den beiden Mischungsgrenzstellungen, in denen die beiden äußeren Bohrungen voll gesperrt sind, und daß die Bohrungen bei Beibehaltung der maximalen Offenstellung und unter weitgehender Konstanthaltung der Strömungsmenge durch Drehung des Kugelkükens um die Schaftachse aus jeder der beiden Mischungsgrenzstellungen unter teilweiser Verbindung der beiden äußeren Bohrungen und der Zusatzbohrung mit den Mündungen der beiden Eingangskanäle in eine mittlere Stellung bewegbar sind, in welcher die Zusatzbohrung vollständig gesperrt ist und die beiden äußeren Bohrungen jeweils die gleiche teilweise Aufdeckung mit der zugehörigen Mündung der Eingangskanäle aufweist.

Bei dieser Ausbildung bestimmt ausschließlich die Zusatzbohrung die Mischungsgrenzstellungen des Kugelkükens, d. h. die Stellungen, in denen nur heißes oder nur kaltes Wasser aus dem Mischventil entnommen werden kann und zwar in variabler Menge bis zur vollen Aufdeckung der Mündung des betreffenden Eingangskanals. Die Zusatzbohrung sorgt aber zusätzlich in den Zwischen- oder Übergangsstellungen dafür, daß sich die Mengeneinstellung bei dem Übergang von der einen Mischungsgrenzstellung zur anderen Mischungsgrenzstellung nicht wesentlich ändert, und daß bei diesem Übergang das Mischungsverhältnis und damit die Wassertemperatur mit der Übergangsbewegung gleichförmig ändert. Dies wird dadurch erreicht, daß in den Übergangsstellungen nicht nur die beiden jeweils nur einem Eingangskanal zugeordneten Eingangsbohrungen des Kugelkükens, sondern auch die Zusatzbohrung mit den Mündungen der Eingangskanäle unter teilweiser Aufdeckung dieser Mündungen zusammenwirken kann. Nur in einer mittleren Stellung, in der die beiden Eingangsbohrungen mit der Mündung des jeweils zugehörigen Eingangskanals die gleiche teilweise Aufdeckung besitzen, ist die Zusatzbohrung gesperrt und beeinflußt in dieser Stellung somit nicht das Mischungsverhältnis. Durch diese Maßnahmen wird auf ff einfache und billige Weise eine Ausbildung des Kugelkükens für Mischventile der betreffenden Art erreicht, bei der bei relativ kurzen Schwenkwegen zwischen den Grenzstellungen in den Mischungsgrenzstellungen eine volle Aufdeckung der Mündungen der Eingangskanäle und damit auch der Grenzwert des Mengenstromes erreicht werden kann und gleichzeitig eine wesentlich genauere Abschätzung des Mischungsverhältnisses und der Mischungstemperatur bei der Voreinstellung des Kugelkükens ermöglich wird. Das gleiche gilt für die Voreinstellung der Strömungsmenge, da sich diese beim Übergang von einer zur anderen Mischungsgrenzstellung aufgrund des Einflusses der Zusatzbohrung nur wenig ändert

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen eo näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht des Mischventils gemäß der Erfindung;

F i g. 2 zeigt im größeren Maßstabe eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1, wobei das Kugelküken in der Schließstellung gezeigt ist;

F i g. 3 ist ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 3-3 der F i g. 2;

F i g. 4 ist ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 4-4 der F i g. 2, wobei in dieser Darstellung das Kugelküken nicht dargestellt ist;

F i g. 5 zeigt das Kugelküken in Ansicht von unten;

Fig.6 ist eine !teilweise weggebrochen dargestellte Ansicht des Kugelkükens und veranschaulicht die Lage der beiden Einlaßbohrungen und der Zusatzbohrung, während die

Fig. 7 bis 12 in Ansichten von der Rückseite die relativen Stellungen der Mündungen der Einlaßkanäle und des Auslaßkanals gegenüber den auf der Kugelfläche liegenden Mündungen der verschiedenen Bohrungen im Kugelküken, und zwar für verschiedene Einstellungen des Mischungsverhältnisses und der Mengenströmung.

Wie in den Figuren, insbesondere in den F i g. 2 bis 6 gezeigt ist, umfaßt das Ventil ein metallisches Ventilgehäuse 10, welches an einem Ende eine kugelförmige Ventilsitzfläche 12 aufweist. In dem Ventilgehäuse ist ein Kaltwasser-Einlaßkanal 14 vorgesehen, der an eine Kaltwasserleitung 16 angeschlossen ist. Der Einlaßkanal 14 endet in der Ventilsitzfläche 12 bei 18. Ein entsprechender nicht gezeigter Heißwasser-Einlaßkanal verbindet eine Heißwasserleitung mit der Mündung 20 in der kugelförmigen Ventilsitzfläche 12. Ein Auslaßkanal 22 verbindet die Ventilsitzfläche 12 mit einer üblichen Auslaßleitung 24. Ein Kugelküken 26 liegt innerhalb der Ventilsitzfläche 12. Das Kugelküken weist eine Einlaßbohrung 28-, welche mit dem Kaltwasser-Einlaßkanal 18 zusammenwirkt und eine Einlaßbohrung 30 auf, die mit dem Heißwasser-Einlaßkanal 20 in Verbindung steht. Eine dritte zentrale Einlaßbohrung 32 liegt zwischen den beiden genannten Einlaßbohrungen 28 und 30 und kann mit jeder der Heißwasser- oder Kaltwasser-Einlaßmündungen 18 und 20 in Verbindung gebracht werden. Alle drei Einlaßbohrungen 28,30 und 32 des Kugelkükens stehen mit einem gemeinsamen Auslaß 34 in Verbindung, der wiederum ständig mit dem Auslaßkanal 22, und zwar unabhängig von der Stellung der Einlaßbohrungen in bezug auf die Einlaßmündungen in der Ventilsitzfläche, in Verbindung steht.

Eine Kappe 38 ist auf das Ende des Ventilgehäuses aufgeschraubt und hält eine Abdeckplatte 40 an dem Gehäuse und über einen Einsteliring 48 und einen Polyamid-Ring 42 einer Abdichtungsmanschette 44 aus Gummi in Anlage an das Kugelküken 26. Die Abdichtungsmanschette 44 ist an der an dem Kugelküken 26 angrenzenden Fläche mit einer Auflage 46 aus plastischem PTFE versehen, welche Abdichtung zwischen der Kugel und der Manschette 44 abdichtet. Über den Einstellring 48 läßt sich die Manschette gegen das Ventilgehäuse 10 und das Kugelküken 26 drücken, um stets eine wirkungsvolle Abdichtung zwischen der Kugel und dem Ventilgehäuse zu gewährleisten. Der Polyamidring 42 ist, wie F i g. 3 zeigt, mit einem in einen Schlitz des Ventilgehäuses 10 greifenden Keil 50 gegen Drehung gesichert.

Die Auflage 46 aus PTFE gestattet, den Einstellring 48 fest anzuziehen und damit die Abdichtung zu verbessern, während die zum Drehen der Kugel in dem Ventil notwendigen Kräfte gering bleiben. Wenn die Kugel in dem Ventil bewegt wird, neigt das PTFE weiterhin dazu, jede Unregelmäßigkeit in der Oberfläche der Kugel auszufüllen, so daß die Reibung zwischen der Kugel und der Auflage 46 klein bleibt.

Die Enden der Heißwasser- und Kaltwasser-Einlaßkanäle sind bei 62 und 63 erweitert, um ringförmige Abdichtungsbuchsen 60 aufzunehmen, die durch Federn

64 gegen die Kugel 26 gedrückt werden und eine zuverlässige Abdichtung zwischen den Buchsen 60 und der Kugel sicherstellen.

Die Kugel ist mit einem Schaft 53 versehen, der durch einen Schlitz 52 des Polyamidringes 42 hinausragt. Der Schaft 53 weist im Bereich des Schlitzes einen Anschlag 58 auf, wie er in den Fig. 2, 5, 8 gezeigt ist. Ein Griffknopf 54 ist am äußeren Ende des Schaftes 53 bei 56 befestigt, so daß das Kugelküken 26 um die Achse des Schaftes 53 gedreht und, unabhängig davon, um eine zweite Achse verschwenkt werden kann, indem der Schaft in dem Schlitz 52 bewegt wird. Wie in F i g. 7 bis 12 gezeigt ist, begrenzt derAnschlag 58 das Ausmaß der Drehbewegung des Kugelkükens um die Achse des Schaftes, während die Enden des Schlitzes 52 das Ausmaß begrenzen, um welches die Kugel durch Verstellen des Schaftes in dem Schlitz geschwenkt werden kann.

Von den beiden Drehachsen des Kugelkükens ist die erste gegenüber dem Ventilgehäuse fest und verläuft parallel zu einer Linie, welche die Mitten der Einlaßmündungen 18 und 20 in der Ventilsitzfläche verbindet. Die Kugel ist um diese Achse durch Verschwenken des Schaftes 53 in dem Schlitz 52 drehbar. Eine Drehung um diese Achse verändert die Strömungsmenge der Flüssigkeit durch das Ventil. Die zweite Achse, um welche das Kugelküken gedreht werden kann, ist die Achse des Schaftes 53, die gegenüber der Kugel fest ist und senkrecht zu der ersten Achse verläuft. Eine Drehung um diese Achse verändert das Mischungsverhältnis der Flüssigkeiten, die durch das Ventil hindurchströmen. Durch entsprechende Handhabung des Handgriffes 54 wird es möglich, die Kugel um jede der Achsen zu verschwenken, während die Stellung gegenüber der anderen Achse festgehalten werden kann.

In Fig.2 ist das Ventil in seiner geschlossenen Stellung gezeigt, in welcher die Einlaßbohrungen 28 und 30 und 32 der Kugel außer Verbindung mit den Einlaßmündungen 18 und 20 in der Ventilsitzfläche stehen. Fig. 7 entspricht dieser Stellung und zeigt die Einlaßöffnungen 28, 30 und 32 von den Einlaßmündungen 18 und 20 fortgeschwenkt und auch außer Eingriff mit den Abdichtflächen der Buchsen 60. In Fig. 7 ist auch noch die Stellung des Schaftes 53 in dem Schlitz 52 gezeigt, welche der wiedergegebenen Stellung der Kugel in F i g. 7 entspricht.

In F i g. 8 ist eine voll geöffnete Stellung gezeigt, in welcher das Kugelküken um die Schaftachse maximal gedreht und der Schaft bis in die obere Stellung in dem Schlitz 52 geschwenkt worden ist. Die mittlere Einlaßbohrung 32 steht damit in voller Verbindung mit der Heißwasser-Einlaßmündung 20, während die außenliegenden Einlaßbohrungen 28 und 30 geschlossen sind. Es handelt sich hier um die voll aufgedrehte Heißwasserstellung, bei der unvermischtes, heißes Wasser durch die Heißwasser-Einlaßöffnung 20 und die zentrale Einlaßbohrung 32 in den Auslaßkanal 22 fließt.

Die Mischung der durch das Ventil fließenden Flüssigkeit kann durch Drehung der Kugel um die Schaftachse verändert werden. Wie F i g. 9 zeigt, bleibt hierbei die Strömungsmenge durch das Ventil weitgehend konstant, während eine anteilige Menge von kaltem Wasser zugemischt wird, so daß die Temperatur der Flüssigkeit abnimmt. Die zentrale Einlaßbohrung, durch welche das heiße Wasser in der vollen Heißwasserstellung hindurchfließt, wird dabei von der Heißwasser-Einlaßmündung 20 in Richtung auf die Kaltwasser-Einlaßöffnung 18 weggedreht, während die Einlaßbohrung 28 teilweise in Fluchtung mit der Kaltwasser-Einlaßöffnung 18 und die Einlaßbohrung 30 teilweise in Fluchtung mit der Heißwasser-Einlaßmündung 20 gedreht werden.

Wenn der Schaft in eine halb geöffnete Stellung, wie sie Fig. 10 zeigt, gedreht wird, findet keine Strömung durch die zentrale Einlaßbohrung 32 statt, während die außenliegenden Einlaßbohrungen 28 und 30 jeweils eine ίο gleiche Flüssigkeitsmenge an heißem und kaltem Wasser von den Heißwasser- und Kaltwassermündungen 20 und 18 zuführen.

Bei weiterer Drehung im Uhrzeigersinne des Schaftes wird schließlich die Kaltwasserstellung erreicht. Gemäß Fig. 11 geht dann die ganze Strömung durch die zentrale Einlaßbohrung 30, welche sich in vollständiger Fluchtung mit der Kaltwasser-Einlaßmündung 18 befindet, während die außenliegenden Einlaßbohrungen 28 und 32 von beiden Einlaßmündungen 18 und 20 getrennt sind.

Bei Bewegung des sich in der Heißwasserstellung befindlichen Schaftes 48 in dem Schlitz 52 nach unten in eine Stellung, wie sie Fig. 12 zeigt, steht die zentrale Einlaßbohrung 30 teilweise in Fluchtung mit der Heißwasser-Einlaßmündung 20, so daß nur heißes Wasser durch das Ventil fließt. In dieser Stellung ist die Strömungsmenge des heißen Wassers durch das Ventil jedoch geringer, als wenn das Ventil sich in der voll geöffneten Heißwasserstellung nach Fig.8 befindet und zwar auf Grund der Tatsache, daß die zentrale Einlaßbohrung sich nur teilweise mit der Heißwasser-Einlaßmündung 20 deckt. Wenn der Schaft 53 um seine Achse im Uhrzeigersinn gedreht wird, gleiten die Einlaßbohrungen 28, 30 und 32 über die Heiß- und Kaltwasser-Einlässe 20 und 18 in ähnlicher Weise, wie das oben bei der maximalen Durchströmung des Ventils beschrieben ist. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Überdeckungsflächen zwischen den Einlaßmündungen in der Ventilsitzfläche und den Einlaßbohrungen geringer ist als in der vollen Strömungsstellung, so daß die Gesamtströmung durch das Ventil vermindert ist.

Selbstverständlich kann auch das Kugelküken ohne Drehung um die Schaftachse gedreht werden. Auf diese Weise kann das Kugelküken so verstellt werden, daß unabhängig voneinander sowohl das Mischungsverhältnis als auch nur die Strömungsmenge der durch das Ventil tretenden Flüssigkeit geändert werden können. Diese Ausbildung bietet einen wesentlichen Vorteil, da das Kugelküken bezüglich der Mischung durch Drehen um die Schaftachse voreingestellt werden kann, so lange sich das Ventil noch in der Sperrstellung befindet. Das Ventil kann dann geöffnet werden, und zwar in eine der gewünschten Ausflußmenge der voreingestellten Mischung entsprechende Strömungsstellung, und zwar lediglich durch Drehen der Kugel durch Verschieben des Schaftes im Schlitz.

In üblichen, kugelförmigen Mischventilen mit Kugelküken ist die Einstellung der Mischung bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten empfindlich abhängig von wider Stellung des Kugelkükens und erschwert die Auswahl einer vorgegebenen Mischung bei einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit außerordentlich. Mit dem neuen Mischventil wird die Mischung durch Drehung des Kugelkükens über den gesamten Bogen variiert und zwar unabhängig von der Einstellung der Strömungsmenge, was die Auswahl einer vorgegebenen Mischung auch bei niedrigen Strömungsgeschwindig keiten außerordentlich erleichtert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mischventil mit Kugelküken, bei dem in der als Kugelfläche ausgebildeten Ventilsitzfläche des Ventilgehäuses zwei Eingangskanäle münden, mit denen je eine von drei im Kugelküken zusammentreffenden Bohrungen wahlweise in veränderliche Überdeckung gebracht werden können, und zwar mit Hilfe eines von dem Kugelküken ausgehenden Betätigungsschaftes, der zur Veränderung der Strömungswege um eine zur Mittenverbindung der Mündungen der beiden Eingangskanäle parallele Achse in begrenztem Umfang in einem Führungsschlitz des Gehäuses verschwenkt und zur Veränderung des Mischungsverhältnisses um seine Schaftachse in einem durch Anschläge begrenzten Umfang gedreht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den mit je einer der beiden Eingangskanäle (18,20) zusammenwirkenden Bohrungen (28, 30), jedoch etwas außerhalb der Mittenverbindung ihrer Mündungen in der Kükenoberfläche eine mit den anderen Bohrungen im Kugelküken zusammentreffende Zusatzbohrung (32) vorgesehen ist, derart, daß mit den Mündungen der Eingangskanäle (18,20) in volle Deckung nur die Zusatzbohrung (32) bringbar ist, und zwar — bei maximaler Offenstellung des Kugelkükens — jeweils in den beiden Mischungsgrenzstellungen, in denen die beiden äußeren Bohrungen (28,30) voll gesperrt sind, und daß die Bohrungen bei Beibehaltung der maximalen Offenstellung und unter weitgehender Konstanthaltung der Strömungsmenge durch Drehung des Kugelkükens um die Schaftachse aus jeder der beiden Mischungsgrenzstellungen unter teilweiser Verbindung der beiden äußeren Bohrungen und der Zusatzbohrung mit den Mündungen der beiden Eingangskanäle (18, 20) in eine mittlere Stellung bewegbar sind, in welcher die Zusatzbohrung (32) vollständig gesperrt ist und die beiden äußeren Bohrungen (28, 30) jeweils die gleiche teilweise Aufdeckung mit der zugehörigen Mündung der Eingangskanäle (18,20) aufweist.

   Die Erfindung betrifft ein Mischventil mit Kugelküken, bei dem in der als Kugelfläche ausgebildeten Ventilsitzfläche des Ventilgehäuses zwei Eingangskanäle münden, mit denen je eine von drei im Kugelküken zusammentreffende Bohrungen wahlweise in veränderliche Überdeckung gebracht werden können, und zwar mit Hilfe eines von dem Kugelküken ausgehenden Betätigungsschaftes, der zur Veränderung der Strömungsmenge um eine zur Mittenverbindung der Mündungen der beiden Eingangskanäle parallele Achse in begrenztem Umfang in einem Führungsschlitz des Gehäuses verschwenkt und zur Veränderung des Mischungsverhältnisses um seine Schaftachse in einem durch Anschläge begrenztem Umfang gedreht werden kann.

   Mischventile mit Kugelküken sind in verschiedenen Ausführüngsformen bereits bekannt. Bei einem bekannten Mischventil dieser Art ist das Kugelküken ausschließlich durch Schwenken des Betätigungsschaftes um jeweils eine im wesentlichen waagerecht liegende Achse betätigbar (vgl. franz. PS 12 89 198). Es ist aber auch bekannt, daß Kugelküken mit Hilfe des Betätigungsschaftes in begrenztem Umfang in einem Führungsschlitz des Gehäuses einerseits und um die Achse des Betätigungsschaftes andererseits zu drehen (vgl. US-PS 30 43 337). Bei einem Mischventil der zuletzt genannten Art, das der eingangs wiedergegebenen Gattung entspricht, sind die drei im Kugelküken zusammentreffenden Bohrungen im wesentlichen in Form eines Y angeordnet, wobei die beiden divergierenden Schenkel so orientiert sind, daß sie mit den beiden Eingangskanälen in veränderliche Überdeckung gebracht werden können, während die dritte Bohrung mit dem Auslaßkanal des Mischventils in ständig offener Verbindung steht. Die inneren Mündungen der Eingangskanäle sind erweitert und dienen zur Aufnahme von Dichtungsbuchsen, die durch Feder in Anlage an der Oberfläche des Kugelkükens gehalten sind; dabei ist die Anordnung so getroffen, daß jede der beiden divergierenden Eintrittsbohrungen in dem Kugelküken jeweils nur mit einem der beiden Eingangskanäle zusammenwirken kann. Durch Verschwenken des Kugelkükens durch Entlanggleiten des Betätigungsschaftes in dem Führungsschlitz läßt sich die Durchflußmenge durch das Mischventil bestimmen, während durch Drehen des Kugelkükens um die Achse des Betätigungsschaftes das Mischungsverhältnis zwischen den beiden durch die Eingangskanäle zuströmenden Flüssigkeiten verändert werden kann. Die Menge und das Mischungsverhältnis lassen sich unabhängig voneinander und damit jeweils auch bei geschlossenem Ventil vorweg einstellen (vgl. US-PS 31 56 260). An sich ist es bei einem solchen Mischventil wünschenswert, daß in einer Stellung des Kugelkükens beide im Kugelküken zusammentreffenden Eintrittsbohrungen nach Möglichkeit in voller Aufdeckung mit den Mündungen der beiden Eingangskanäle des Mischventils stehen sollen, um gleiche Mengen der beiden Flüssigkeiten miteinander zu mischen, während in zwei anderen vorbestimmten Stellungen des Kugelkükens jeweils nur eine der beiden Eintrittsbohrungen mit der Mündung des zugehörigen Eingangskanals in möglichst offener Aufdeckung stehen sollte, um nur die eine oder nur die andere der beiden zugeführten Flüssigkeiten in voller Durchflußmenge entnehmen zu können. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß diese beiden Forderungen mit dem bekannten Kugelküken, das um zwei zueinander senkrechte Achsen drehbar ist, nur in relativ unvollkommener Weise erfüllt werden können. Dabei muß man sich entscheiden, ob man in den Grenzstellungen nur relativ geringe maximale Aufdeckungsquerschnitte oder aber für die Verstellungen des Kugelkükens große Schwenkwege in Kauf nehmen will. Wegen dieser Schwierigkeiten ist es auch problematisch, ein genaues Mischungsverhältnis einzustellen.

   Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mischventil der eingangs näher bezeichneten Gattung so weiterzubilden, daß eine genauere Kontrolle der Strömung von heißem und kaltem Wasser durch das Mischventil und damit eine genauere Mischung und eine genauere Einstellung der gewünschten Mischtemperatur erreicht wird, und zwar unter Gewährleistung einer gleichförmigen Änderung der Mischungstemperatur bei Verstellung des Kugelkükens von einer Endstellung, in der das Mischventil nur heißes Wasser liefert, bis in seine andere Endstellung, in der das Mischventil nur kaltes Wasser liefert.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den mit je einer der beiden Eingangskanäle zusammenwirkenden Bohrungen, jedoch etwas außerhalb der Mittenverbindung ihrer Mündungen in