DE19580519B3

DE19580519B3 - Ventilanordnung

Info

Publication number: DE19580519B3
Application number: DE19580519.4T
Authority: DE
Inventors: Satoru Fukuzawa; Shoichi Nakamura; Kenji Ito
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2015-04-01
Also published as: CN1129030A; WO1995027162A1; DE19580519T1; CN1051606C; CA2164111A1; CA2164111C; US5755261A

Abstract

Eine Ventilanordnung mit einem Ventilsitz mit Ventillöchern, die durch Gleiten eines Ventilkörpers auf dem Ventilsitz geöffnet und geschlossen werden können, wird offengelegt. Ihre Wasserhaltekapazität wird auch nach langer, andauernder Verwendung aufrecht erhalten. Ihre Griffbedienbarkeit wird ebenso aufrecht erhalten. Ihr Ventilsitz oder ihr Ventilkörper besteht aus einer synthetischen Kunstharzverbindung aus 100 Gewichtsteilen eines Polycyanoarylätherrkunstharzes und 40–165 Gewichtsteilen von glasartigem Kohlenstoff mit einem mittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 25 μm. Diese Kunstharzverbindung kann weiterhin nicht mehr als 30 Gewichtsteile eines Fluorokunstharzpulvers, wie etwa PTFE, enthalten. Außerdem kann die Ventilanordnung einen Ventilkörper aus einem keramischen Material und einen Ventilsitz aus einem synthetischen Kunstharz aufweisen, welcher einen Stegbereich besitzt, der in der Mitte seiner Oberfläche gegenüber dem Ventilkörper geformt ist und geeignet ist, mit dem Ventilkörper in gleitenden Kontakt gebracht zu werden. Der Durchmesser des Stegbereichs ist kleiner als der äußere Durchmesser des Ventilkörpers. Mit dieser Anordnung kann der Stegbereich, selbst wenn der Ventilsitz unter dem Wasserleitungsdruck verformt wird, seine Form beibehalten, da nur die äußere Kante des Ventilsitzes verformt wird. Somit ist es möglich, die Erzeugung einer Lücke zwischen dem Ventilkörper und dem Stegbereich sicher zu vermeiden. Eine Mehrzahl von konzentrischen Vertiefungen kann in der unteren Oberfläche des Hebelhalter 14 geformt sein. Diese untere Oberfläche kann sich an ihrem inneren Randbereich auswölben, so daß sie eine kuppelförmige Form besitzt. Ein Schmierfett sollte in den konzentrischen Vertiefungen festgehalten werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung des Schiebertyps mit einem Ventilkorper, der geeignet ist, in einen gleitenden Kontakt mit einem Ventilsitz gebracht zu werden und in einem Leitungswasserhahn, einem Hahn zum Mischen von heißem und kalten Wasser oder einem Durchflussweg-Wechselhahn für eine Reinigungsvorrichtung zum Spulen einer Toilettenschüssel mit heißem Wasser verwendet wird.
Technischer Hintergrund
Aus der EP 0 437 085 A2 ist ein Werkstoff mit PEN bekannt, welcher zur Herstellung von Ventilen geeignet ist.
Aus DE 39 29 147 A1 ist ferner ein Ventilverschlusskörper zur Regulierung und/oder Absperrung eines oder mehrerer Fluidstrome bekannt, wobei wenigstens ein Ventilkorper zumindest an der Dichtfläche aus hartem, keramischen Material besteht.
DE 9313271 U1 offenbart ein Einhebelmischventil, mit welchem die Kräfte, vor allem die der Drehbewegung eine Regelscheibe dienende Kräfte verschleißarm einleiten lassen und bei dem Fertigungs- und Montagetoleranzen keinen oder zumindest keinen nennenswerten negativen Einfluss auf den Betätigungskomfort einer Armatur ausüben.
9 zeigt eine herkommliche Ventilanordnung des Schiebertyps zum Mischen von kaltem und heißem Wasser.
Diese Ventilanordnung umfasst ein Ventilgehäuse 40, eine Bodenplatte 41, die am Boden des Ventilgehäuses 40 angeordnet ist und zwei ringförmige Muffen (42) (nur eine ist gezeigt) besitzt, die zwei Eingangsoffnungen 43 bilden, einen Ventilsitz 44, der auf der Bodenplatte 41 gehalten wird und zwei Ventillocher 45 besitzt (nur eins ist gezeigt), die mit jeweiligen Eingangsöffnungen 43 in Verbindung stehen, einen Ventilkorper 46, der mit der oberen Oberfläche des Ventilsitzes 44 in Verbindung gehalten wird, einen Hebelhalter 47, der drehbar auf dem Ventilkörper 46 montiert ist, und einen Hebelschaft 49, der gleitend von dem Hebelhalter 47 mittels eines Stiftes 48 gehalten wird und dessen unteres Ende mit dem Ventilkorper 46 verbunden ist. Durch Drehen des Hebelschafts 49 nach links und rechts oder nach oben oder unten wird der Ventilkörper 46 auf der oberen Oberflache des Ventilsitzes 44 gleitend bewegt, so die Ventillöcher 45 selektiv geoffnet und geschlossen werden konnen.
Durch Öffnen beider Ventillocher 45 fließt heißes Wasser, das durch eine der Einlassöffnungen 43 kommt, und kaltes Wasser, das durch die andere Einlassoffnung 43 kommt, durch die jeweiligen Ventillöcher 45 und einen in dem Ventilkorper 46 geformten Durchlass 50 in eine Mischkammer 51 und wird durchmischt Das auf solche Weise gemischte Wasser fließt durch eine Auslassöffnung 52, die in dem Ventilgehäuse 40 geformt ist, nach außen.
Ein ringformiges Dichtungselement 53, das in den Boden des Hebelhalters 47 eingesetzt ist, wird in Kontakt mit der oberen Oberflache des Ventilkörpers 46 gehalten, um zu verhindern, dass Wasser durch die Lucke zwischen dem Ventilkorper 46 und dem Hebelhalter 47 und einem durch den Hebelhalter 47 geformtes Schaftloch 54 leckt. Ein weiteres Dichtungselement 55 ist zwischen dem Hebelhalter 47 und dem Ventilgehäuse 40 angeordnet, um das Lecken von Wasser durch die Lucke zwischen beiden zu verhindern
Die nicht geprüfte japanische Gebrauchsmusterveroffentlichung 63-36765 legt eine Ventilanordnung offen, in der ein Teil von dem Ventilkörper und dem Ventilsitz aus einem keramischen Materials und der andere Teil aus einem Kunststoff, das eine selbstschmierende Eigenschaft besitzt, wie etwa Fluorkunststoff oder ein ultrahochmolekulares Polyethylen, oder einem Kunststoff geformt ist, das einen Füller enthalt, der in der Lage ist, die Schmierung zu verbessern, wie etwa Molybdandisulfid oder Kohlenstoff.
Jedoch besitzt ein Ventilkörper aus einem solchen selbstschmierenden Material eine geringe Kriechfestigkeit. Selbst wenn eine faserförmige Verstarkung dem Material eines solchen Ventilkorpers beigefügt wird, kann er den Ventilkörper nicht in ausreichendem Maße verstarken, da die Benetzbarkeit zwischen dem Verstärker und dem Kunststoff gering ist. Ein solcher Ventilkörper kann ein Lecken von Wasser nur verhindern, wenn der Wasserdruck niedrig ist.
Wenn es erwünscht wird, die Schmierung eines Ventilkörpers aus einem nicht selbstschmierenden Kunststoff, das besonders verstärkt ist, zu verbessern, muss diesem eine große Menge eines schmierenden Fullers beigefügt werden Die Beimengung einer derart großen Menge von Füller führt zu einem deutlichen Ruckgang der Stoßfestigkeit und der Kriechfestigkeit. Ein solcher Ventilkörper neigt dazu, Risse zu entwickeln oder kann ein Grund einer schlechten Wasserdichtigkeit sein.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung 2-190677 legt eine Kunststoffverbindung offen, die eine etwas verbesserte Kriechfestigkeit und Schmierung aufweist. Sie umfasst 25–80-Gew.-% eines Polyphenylensulfidkunststoffes (hiernach PPS-Kunststoff bezeichnet) und 20–75-Gew.-% Kohlenstofffasern mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser, der 8 Mikrometer nicht überschreitet, mit einem beigefügten anorganischen, pulverförmigen Füller, wie etwa naturlichem Glimmer.
Die ungeprufte japanische Patentveröffentlichung 6-213341 schlagt vor, die Verringerung in der Wasserhaltekapazitat einer Ventilanordnung zu verhindern, indem die Abnutzungsfestigkeit gleitender Oberflächen eines Ventilkorpers, der im wesentlichen aus PPS-Kunststoff besteht, und eines Ventilsitzes verbessert werden. Insbesondere schlägt diese Veröffentlichung vor, wenigstens ein Teil des Ventilsitzes und des Ventilkorpers aus einer Kunststoffverbindung mit Polycyanoarylatherkunststoff mit beigefügten Kohlenstofffasern zu formen.
Der Anmelder der vorliegenden Erfindung schlug in der ungepruften japanischen Patentveroffentlichung 3-265769 eine Ventilanordnung vor, die einen Ventilkörper aus einer synthetischen Kunststoffverbindung mit einem PPS-Kunststoff oder einer Polymerlegierung mit einem PPS-Kunststoff mit hinzugefügten Fullern und ein Dichtungselement, das unter dem Hebelhalter liegt und aus einem Polyethylen mit hohen Molekulargewicht (HMWPE) besteht, geformt ist, um die Gleiteigenschaften des Ventilkörpers relativ zu dem Ventilsitz und dem Dichtungselement zu verbessern.
Jedoch besitzt die herkommliche Ventilanordnung, die einen Ventilkörper mit Kohlenstofffasern verwendet, insofern ein Problem, als der Ventilkörper eine Anisotropie in der Schrumpfungsrate während des Formens zeigt Er kann nicht mit hoher Maßgenauigkeit geformt werden Außerdem ist auch die Selbstschmierung gering
Neben einer hohen Maßgenauigkeit und Selbstschmierung sollen der Ventilkörper und der Ventilsitz einer solchen Ventilanordnung eine hohe Abnutzungsfestigkeit, damit sie nicht so leicht von Fremdkörpern aufgeraut werden und nicht so leicht schwellen, und eine hohe Kriechfestigkeit besitzen und eine große Ebenheit einhalten, wenn sie einem mechanischen Stoß oder einem Temperaturschock unterworfen werden Es ist, kurz gesagt, wichtig, dass sie eine gute Fähigkeit zum Halten von Wasser besitzen.
Eine Ventilanordnung, deren Ventilsitz und Ventilkorper aus einem synthetischen Harz bzw einem keramischen Material geformt sind, hat insofern Probleme, als das Wasser zum Lecken neigt, wenn das Ventil geschlossen ist, und ihr Hebel nicht gleichmaßig bedient werden kann.
Diese Probleme treten vermutlich auf, weil der Wasserzufuhrdruck, der auf die ringformigen Muffen 42 wirkt, die äußere Kante des Ventilsitzes 44 nach oben drückt, was eine solche Verformung des Ventilsitzes 44 bewirkt, dass eine Lucke an dem Kontaktbereich zwischen dem Ventilsitz 44 und dem Ventilkorper 46 erzeugt wird
In einer herkommlichen Ventilanordnung ist der Ventilkorper, der aus einem Kunststoff oder einem keramischen Material besteht, in einem abgedichteten Zustand gegen den Ventilsitz gepresst, wobei er von einem elastischen Gummiabdichtungselement gepresst wird. Somit wird ein großer Gleitwiderstand zwischen dem ringformigen Abdichtungselement und dem Ventilkorper erzeugt, was die Bewegung des Hebels stört. Es ist unmöglich, diesen Gleitwiderstand auf ausreichende Weise durch Beifügen von Schmiermittel zu verringern
Eine mögliche Lösung für dieses Problem wäre, anstelle des Gummiabdichtungselements eine ringformigen Kunststoffventilsitz in gleitenden Kontakt mit dem Ventilkörper zu bringen, da ein solcher Ventilsitz gleichmaßiger gegen den Ventilkörper gleiten kann, während das Gummiabdichtungselement an einer Stelle vorgesehen wird, an der es nicht in gleitenden Kontakt mit dem Ventilkörper gebracht wird.
Aber diese Lösung hat insofern ein Problem, als dass aufgrund der ungenugenden Flüssigkeitsdichtigkeit zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkorper Wasser leicht durch die Lücke zwischen den gleitenden Kontaktflachen des Ventilsitzes und des Ventilkorpers bei einem relativ geringen Wasserdruck auf den ringförmigen Ventilsitz lecken kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilanordnung zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Probleme nicht besitzt. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Ventilanordnung bereitzustellen, die das Lecken von Wasser verhindert.
Offenbarung der Erfindung
Die obige Aufgabe wird jeweils mit einer Ventilanordnung nach Anspruch 1, 2, 5 und 7 gelöst Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteranspruchen angegeben
Die Ventilanordnung nach Anspruch 5 weist ferner den Vorteil auf, dass sie eine gleichmaßige Bedienung für einen langen Zeitraum ermoglicht
Um den Reibungswiderstand des Ventilkorpers und somit die Bedienungskraft für den Hebel zu verringern, wird eine bevorzugte Ausführungsform der Ventilanordnung nach Anspruch 6 vorgeschlagen.
Die Ventilanordnung nach Anspruch 7 weist ferner den Vorteil auf, dass der Ventilkorper und Ventilsitz nicht unter einer zunehmenden Oberflächenrauhigkeit an ihren reibenden Kontaktflächen während der Verwendung leiden und dass die Ventilanordnung weniger leicht von fremden Gegenstanden beschadigt wird, die zwischen den reibenden Kontaktflächen eingeklemmt werden können. Außerdem halt die Ventilanordnung das Wasser auch nach einer langen Verwendungszeit zuverlassig und ermoglicht eine gleichmäßige Bedienung des Griffs zum Einstellen der Wasserzufuhr
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein vertikaler Querschnitt des Beispiels 9
2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II der 1.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Beispiels 9.
4 ist ein vertikaler Querschnitt des Beispiels 10
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Beispiels 10.
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Wassermischbatterie, die die Bewegung ihres Hebels zeigt
7 ist ein vertikaler Querschnitt des Beispiels 12.
8 ist eine Untersicht des Ventilsitzes des Beispiels 12.
9 ist ein Querschnitt einer herkommlichen Ventilanordnung.
Beste Ausführungsbeispiele der Erfindung
Im Folgenden wird die Erfindung in größerem Detail beschrieben.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Polycyanoarylätherkunststoff (PEN abgekürzt) ist eine Verbindung, die sich wiederholende Einheiten umfasst, die durch die unten stehende Formel 1 dargestellt werden, oder ein Polymer, das diese sich wiederholenden Einheiten und etwa 20 Moleprozent oder weniger einer weiteren sich wiederholenden Einheit, die durch die Formel 2 ausgedruckt wird, umfasst, wobei diese Menge derart ist, dass die inharenten Eigenschaften des PENs nicht verloren gehen [Formel 1]
[Formel 2]
Wobei Ar eine Arylgruppe angibt, wie etwa.
Vorzugsweise besitzt der PEN eine verringerte Viskositat (ηsp/C) von 0,3 dl/g oder mehr bei 60°C in einer 0,2 g/dl p-Chlorphenollosung. Ein solcher PEN ist z. B. das Polyäthernitril (ID300), das von Idemitsu Kosan verkauft wird Der PEN kann auf die in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung 63-3059 offengelegten Weise hergestellt werden.
Der glasartige Kohlenstoff, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, besitzt keine spezielle Kristallstruktur (amorph) und wird durch Glühen und Verkoken eines Phenol- oder Frankunststoffes erhalten Er wird üblicherweise in Pulverform verwendet
Kommerziell erhältliche, glasartige Kohlenstoffe aus Phenolkunststoffpulver umfassen einen Kohlenstoff, der durch Glühen (Erhitzen) eines Phenolkunststoffes mit Methylolgruppen in seinen Molekülen und einem mittleren Molekulargewicht von 3000 oder mehr erhalten wird (hergestellt von Kanebo BELL-PEARL C-800, BELL-PEARL C-2000). Wenn dieser Kohlenstoff in der Erfindung verwendet wird, sollte sein mittlerer Teilchendurchmesser auf 25 μm oder weniger verringert werden. Je höher die Erwärmungstemperatur desto ähnlicher wird der glasartige Kohlenstoff in seiner Struktur dem Graphit gleichen
Der Anteil des glasartigen Kohlenstoffs in dem Material, das den Ventilkorper aus Kunststoff in der Ventilanordnung nach der vorliegenden Erfindung bildet, sollte 40–165 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile PEN betragen Wenn dieser Anteil unter diesem Bereich liegt, ist der Elastizitatsmodul des Ventilkörpers zu gering, um das Wasser zuverlässig zu halten Wenn er über diesem Bereich liegt, wird die Formbarkeit schlecht, und die Stoßfestigkeit wird sehr gering
Weiterhin kann ein Fluorkunststoffpulver diesem Material beigefügt werden, um die Gleiteigenschaften zu verbessern und somit das Griffdrehmoment für die Ventilanordnung und auch das Gleitgerausch, das beim Betätigen des Griffes erzeugt werden kann, zu verringern.
Nachfolgende sind typische derartige Fluorkunststoffe Ihre thermischen Zersetzungstemperaturen sind hier in Klammern angegeben.

1. Polytetrafluorethylen (PTFE), (ungefähr 508–538°C)
2. Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinyläther-Kopolymer (PFA), (ungefähr 464°C oder hoher)
3. Tetrafluorethylen-Perfluorpropylen-Kopolymer (FEP), (ungefähr 419°C oder hoher)
4. Polychlortrifluorethylen (PCTFE), (ungefähr 347–418°C)
5. Ethylen-Tetrafluorethylen-Kopolymer (ETFE), (ungefähr 347°C oder hoher)
6. Chlortrifluorethylen-Kopolymer (ECTFE), (ungefähr 330°C oder höher)
7. Polyvinylidenfluorid (PVDF), (ungefähr 440–475°C)
8. Polyvinylfluorid (PVF), (ungefähr 372–480°C)
9. Tetrafluoroethylen-Hexafluorpropylen-Perfluoralkylvinyläther-Kopolymer (EPE)

Außerdem kann der Fluorkunststoff ein Kopolymer von zwei oder mehr der obigen Fluorkunststoffmonomere sein, die in einem Verhältnis von 1:10–10:1 gemischt werden, oder ein fluoriniertes Polyolefin eines ternären Kopolymers sein. Diese weisen Eigenschaften ahnlich denen eines festen Schmiermittels auf Unter diesen ist PTFE besonders vorzuziehen, da es eine hervorragende Hitzefestigkeit, chemische Beständigkeit und Nicht-Klebrigkeit zusammen mit einem ausreichend niedrigen Reibungskoeffizienten besitzt.
Diese Fluorkunststoffe sind auch deswegen vorzuziehen, da ihre derivativen thermischen Zersetzungsstarttemperaturen relativ hoch sind. Zum Beispiel besitzen PTFE und PVDF Zersetzungstemperaturen von etwa 490°C bzw. etwa 350°C und derivative thermische Zersetzungsstarttemperaturen von etwa 555°C bzw. 460°C Unter diesen Fluorkunststoffen sind Perfluorkunststoffe, wie etwa PTFE, PFA und FEP besonders vorzuziehen, da sie hervorragende Hochtemperatureigenschaften besitzen. Diese Kunststoffe halten die oben erwähnten verschiedenen thermischen Behandlungen beim Herstellen des Ventilkörpers aus einem Polycyanoarylatherkunststoff durch Schmelzen relativ gut aus. PTFE ist besonders vorzuziehen, da sein Zersetzungspunkt ungefähr 100°C höher liegt als der Schmelzpunkt von Polycyanoarylatherkunststoff (ungefähr 340°C). Durch Beimengen von 3–30, und vorzugsweise von 5–15, Gewichtsteilen eines solchen Fluorkunststoffes ist es moglich, die Stoßfestigkeit, die Ermudungsfestigkeit und die Abnutzungsfestigkeit des Polycyanoarylathers zu verbessern, der inharent hervorragende mechanische Eigenschaften mit einer hohen Kriechfestigkeit, einer Kompressionsfestigkeit von ungefähr 2100 kgf/cm² (als Standardartikel) und hervorragende Wärmeisolationseigenschaften und eine Festigkeit gegenuber kochendem Wasser besitzt.
Wenn der Anteil weniger als 3 Gewichtsteile betragt, ist es schwierig, die obigen Ergebnisse zu erhalten. Wenn er hoher als 30 Gewichtsteile ist, wirkt eine ungewohnlich hohe Last auf den Zylinder eines Schmelzextruders aufgrund der hohen Schmelzviskositat des Fluorkunststoffes Dies führt zu einer instabilen Pelleterzeugung und einem instabilen Spritzguss und führt somit zu einer Verringerung der Maßgenauigkeit des Endprodukts.
PFA und FEP besitzen Schmelzviskositaten von ungefähr 10⁴–10⁵ Poise bzw. von ungefähr 4 × 10⁴–10⁵ Poise bei ungefähr 380°C. PTFE besitzt eine Schmelzviskositat von ungefähr 10¹¹–10¹² Poise bei ungefähr 340–380°C. Fluorkunststoffe mit einer hohen Viskosität von 10⁴–10¹² Poise bei solch hohen Temperaturen sind ausreichend wärmebestandig und somit vorzuziehen.
Wenn PTFE zugegeben wird, sollte sein Anteil 30 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile PEN nicht übersteigen Wenn er höher als 30 Gewichtsteile ist, werden die mechanischen Eigenschaften des PEN deutlich verschlechtert, so dass der Ventilsitz oder der Ventilkörper leicht beschädigt werden konnen.
PTFE-Pulver mit einer beliebigen Teilchenform oder -größe kann in der Erfindung verwendet werden. Jedoch sollte es zum Verbessern der Gleichformigkeit der Kunststoffverbindung einen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 70 μm besitzen
Ein solches PTFE-Pulver sollte ein recyceltes anstelle eines frischen Materials sein, da ein solches weniger leicht die mechanischen Eigenschaften des PEN verschlechtert. Recyceltes PTFE wird durch einmaliges Glühen von frischem PEN und anschließendem Pulverisieren erhalten. Es wird weniger leicht faserformig und kann die Schmelzviskosität der gesamten Kunststoffverbindung auf dem gewunschten Wert halten Somit wird durch seine Beigabe zur Kunststoffverbindung deren Formbarkeit deutlich erhöht.
Ein Polycyanoarylatherkunststoff ist ein kristalliner Kunststoff mit einer Übergangstemperatur in die Glasphase bei etwa 145°C. Nach dem Formen eines Ventilkörpers aus diesem Kunststoff es erhitzt werden, um seine Kristallisierung zu fordern und somit seine Maßstabilitat zu erhoben
Der durch Beifügen solcher warmebeständigen Fuller zum warmbestandigen Polycyanoarylatherkunststoff und Formgießen geformte Ventilkorper wird keinerlei Wärmeverformung erleiden, auch wenn er kochendem Wasser von ungefähr 100°C ausgesetzt wird. Seine Festigkeit ist also ausreichend hoch.
Der Ventilsitz oder der Ventilkorper der Ventilanordnung wird aus einer Mischung aus PEN, glasartigem Kohlenstoff und PTFE-Pulver geformt Diese Bestandteile können auf jede beliebige Art vermischt werden. Zum Beispiel konnen diese Bestandteile und wahlweise verschiedene weitere Beimengungen einzeln oder zu zweit oder zu mehreren gleichzeitig in einem Mixer, wie etwa einem Henschelmixer, einer Kugelmuhle oder einem Trommelmixer gemischt werden.
Sie konnen dann durch Schmelzen und Mischen mit einer Wärmrolle, einer Knetvorrichtung, einem Banburymixer oder einem Schmelzextruder in eine vorgegebene Form gegossen werden. Die Schmelz-Misch-Temperatur sollte hoher als der Schmelzpunkt des PEN sein, und zwar 330–400°C und vorzugsweise 340–380°C betragen
Jedes gewünschte Formgussverfahren kann zum Formen eines Ventilsitzes oder -körpers verwendet werden Jedoch ist für eine Massenproduktion und niedrige Kosten eine Spritzgussformung vorzuziehen Jedoch ist es mit Spritzgussformung allein sehr schwierig, die Kunststoffverbindung in eine gewunschte endgultige Form mit der erforderlichen Flachheit auf der gleitenden Kontaktoberfläche zu formen Daher ist es vorzuziehen, eine sogenannte Spritzguss-Kompressions-Formtechnik zu verwenden, bei der die Kunststoffverbindung spritzgegossen und dann in einer gewöhnlichen Form kompressionsgeformt werden kann.
Vorzugsweise wird das solcherart geformte Material weiter bearbeitet, um eine ausreichend flache Gleitoberflache zu erhalten. Zum Beispiel wird nach Einstellen der Parallelitat und Flachheit des geformten Materials mit einem Oberflächenschleifer seine Oberfläche mit einer Lappmaschine mit sehr feinen Schleifkornern, die hauptsächlich aus Aluminiumoxyd oder Siliziumkarbid bestehen, um etwa 10–50 μm abpoliert.
Da die Kunststoffverbindung, die weicher ist als Metalle, von harten Schleifkörnern gelappt wird, bestand anfangs die Befürchtung, dass die Schleifkörner in den Kunststoff eindringen könnten. Dies tritt aber selten ein, wenn Körner mit einer Vickershärte von #2000 oder mehr verwendet werden. Die hergestellte gleitende Oberfläche war in ihrer Flachheit sehr gut und besaß eine sehr geringe Oberflachenrauhigkeit. Der Grund, weshalb derart gute Ergebnisse erhalten wurden, ist nicht eindeutig bekannt Es rührt vermutlich daher, dass bei umso harteren Schleifkörnern die Wärmeerzeugung im zu lappenden Material entsprechend geringer ist und somit die Oberflächenharte und die Fließspannung umso weniger abfallen.
Eine solche Einstellung der Flachheit wird gleichzeitig mit dem Polieren der Oberfläche durchgeführt.
Da es möglich ist, eine Mehrzahl von formgegossenen Gegenständen gleichzeitig zu schleifen und zu lappen und das in viel kurzerer Zeit, als es beim Schleifen und Lappen von keramischen oder metallischen Gegenstanden der Fall ist, können solche Kunststoffgegenstände bei geringen Kosten hergestellt werden.
Wenn der Ventilkorper aus einem keramischen Material hergestellt werden soll, sollte das zu verwendende keramische Material vorzugsweise aus den neuen und herkömmlichen, in Tabelle 1 gezeigten, keramischen Materialien ausgewählt werden, von denen jedes eine Festigkeit und eine Härte in vorgegebenen Bereichen besitzt.
Um die Festigkeit und/oder die thermischen Eigenschaften des Materials zu verbessern, können Si₂, Y₂O₃, Al₂O₇, AlN, TaN, TiC, Co, seltene Erden und/oder andere harmlose Elemente mit einem Gewichtsanteil von 1–10% beigemengt werden
Die oben aufgeführten keramischen Materialien sind alles feuerfeste Materialien Auch wenn ihre Wärmeisolationseigenschaften schlechter sind als die von Kunststoffen, sind ihre linearen Ausdehnungskoeffizienten um etwa 1/10 geringer als die von Kunststoffen Somit ist es bei Verwendung eines dieser keramischen Materialien einfacher, die Lucke zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz der Ventilanordnung zu verringern, und es ist möglich, eine Ventilanordnung mit einer hohen Lückengenauigkeit zu erzeugen
Durch Herstellen des Ventilkörpers aus einem Material mit einem relativ niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten, mit hohen Warmeisolationseigenschaften und einer thermischen Schockfestigkeit von 100°C oder mehr oder von 200°C und mehr, wenn Sicherheit von großerer Bedeutung ist, ist es möglich, die Lücke, die zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz entsteht, zu minimieren und somit zu verhindern, dass sie klappern, selbst wenn sie in einer Umgebung verwendet werden, in der die Temperatur in einem breiten Bereich fluktuiert, wie etwa in einer Ventilanordnung zum Mischen von kaltem und warmem Wasser Weiterhin ermöglicht die Verwendung eines solchen Ventilkorpers die Verwendung eines Hebels mit einem geringen Drehmoment und kann die Lebensdauer der Ventilanordnung verlangern
Aluminiumoxyd (Al₂O₃), ein typisches, feines keramisches Material, kann die in Tabelle 2 gezeigten Eigenschaften in Abhangigkeit seiner Kristallstruktur und der verwendeten Beimengungen aufweisen. Dieses Aluminiumoxyd, das eine hohe mechanische Festigkeit, eine hohe Warmefestigkeit und Maßgenauigkeit und einen vernunftigen Preis besitzt, ist besonders vorzuziehen als Material für den Ventilsitz oder den Ventilkörper der Ventilanordnung
Ein Ventilkorper aus einem keramischen Material, dessen Kompressionsfestigkeit, Biegefestigkeit, Harte, linearer Ausdehnungskoeffizient, thermische Leitfähigkeit und Warmeschockfestigkeit alle in den in Tabelle 2 gezeigten Bereichen liegen, wird eine Biegefestigkeit und Härte aufweisen, die ausreichen, einem Wasserdruck von 17,5 kgf/cm (1716,16 kPa) zu widerstehen. Ein solcher Ventilkörper wird niemals verformt werden Da dieser Ventilkorper auch eine hohe Wärmeisolationskapazität und Warmeschockfestigkeit besitzt, kann die Ventilanordnung Warme effektiv einfangen und das kochende Wasser auf einer stabilen Temperatur halten Weiterhin wird der Ventilkörper aufgrund seiner hohen Wärmeschockfestigkeit niemals beschädigt werden, selbst wenn er gleichzeitig kochendem und kaltem Wasser ausgesetzt wird. Seine Korrosionsbestandigkeit ist außerdem hoch.
In der Ventilanordnung nach der vorliegenden Erfindung ist der Ventilsitz oder Ventilkörper aus einer Kunststoffverbindung aus einem Polycyanoarylather und einer vorgegebenen Menge auf glasartigem Kohlenstoff mit einem mittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 25 μm formgegossen Ein solcher Ventilsitz oder Ventilkörper zeigt ein verbessertes Schmierverhalten und eine bessere Abnutzungsfestigkeit und auch eine verbesserte mechanische und Wärmeschockfestigkeit Da der glasartige Kohlenstoff als Füller keine Anisotropie aufweist, ist es möglich, einen Ventilsitz oder einen Ventilkörper mit einer hohen Genauigkeit in seiner Gleitoberflächenrauhigkeit und -flachheit und mit hoher Maßgenauigkeit herzustellen
Die Ventilanordnung mit einem solchen Ventilsitz und Ventilkorper behalt eine hohe Wasserhaltefähigkeit und ermoglicht eine gleichmäßige und leichte Betätigung des Hebels auch nach langer und standiger Verwendung.
Durch Beimengen von PTFE-Pulver zu dieser Kunststoffverbindung ist es moglich, die Gleiteigenschaften des Ventilkorpers oder des Ventilsitzes zu verbessern und somit das Griffdrehmoment und auch das Gleitgeräusch beim Betätigen des Griffes zu verringern.
Durch Erzeugen eines Stegbereichs mit einem geringerem Durchmesser als dem des Ventilkörpers auf der Oberflache des Ventilsitzes gegenuber dem Ventilkorper wird, selbst wenn der Ventilsitz unter dem Wasserzuführdruck, der beim Zudrehen des Wasser wirkt, verformt wird, dieser nur im Bereich seines äußeren Durchmessers verformt Der Stegbereich selbst wird immer in Kontakt mit dem Ventilkörper gehalten und verhindert somit das Lecken von Wasser
Der Ventilkorper kann in seinem Bereich einschließlich der Oberfläche, die in gleitendem Kontakt mit dem Ventilsitz gehalten wird, aus einem keramischen Material und in seinem Bereich einschließlich der Oberflache, die in gleitendem Kontakt mit dem Dichtungselement des Ventilkörpers gehalten wird, aus einem Kunststoff geformt sein, welches bessere Gleiteigenschaften als das keramische Material besitzt. Mit dieser Anordnung ist es moglich, da der Ventilkörper glatt gegenüber dem Dichtungselement gleiten kann, den Ventilkörper in dem Ventilgehause für einen langen Zeitraum flussigkeitsdicht abzudichten. Der Ventilkorper kann mit dem Hebel gleichmäßiger bewegt werden
Durch Formen eines Loches in der Oberflache des Stegbereichs, die in gleitenden Kontakt mit dem Ventilkörper gebracht werden soll, ist es moglich, die Kontaktfläche zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper zu verringern und somit den Gleitwiderstand des Ventilkörpers zu verringern. Die Bedienbarkeit des Hebels wird dadurch weiter verbessert
Durch Erzeugen einer Mehrzahl von konzentrischen Vertiefungen in der Oberflache des Hebelhalters, die in gleitenden Kontakt mit dem Ventilkorper zu bringen ist, konnen die Bereiche der unteren Oberfläche, die durch die konzentrischen Vertiefungen getrennt werden, als Walle dienen, die ein Lecken von Wasser vom außeren Rand der gleitenden Kontaktoberfläche zu ihrem inneren Rand verhindern konnen.
Durch Erzeugen der Oberflache des Ventilkörpers, die mit dem Hebelhalter in gleitenden Kontakt zu bringen ist, in einer Kuppelform durch Dehnen ihres inneren Randbereichs wird die Hebelbedienbarkeit weiter verbessert.
Durch Zuruckhalten von Schmieröl oder Schmierfett in den konzentrischen Ringen ist es möglich, den Gleitwiderstand des Ventilsitzes weiter zu verbessern, während ein Lecken von Wasser verhindert wird Somit wird die Hebelbedienbarkeit noch weiter verbessert.
Weiterhin wird durch Erzeugen der Oberfläche des Ventilkörpers, die mit dem Hebelhalter in gleitenden Kontakt zu bringen ist, in einer Kuppelform durch Dehnen ihres inneren Randbereichs diese Oberflache völlig flach, wenn ein übermäßiger Druck auf diese Oberfläche wirkt, so dass diese Oberflache in engeren Kontakt mit dem Ventilkörper gebracht wird.
Somit wird, wenn der Flussigkeitsdruck auf den Dichtungsring wirkt, die in den Ventilkorper fließende Flüssigkeit niemals durch eine Lücke zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkorper lecken.
Beispiele 1–8 und Vergleichsbeispiele 1–9
Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Materialien sind hiernach aufgeführt Abkurzungen stehen in Klammern. Ihre Anteile sind in Gewichtsprozent

(1) Polycyanoarylätherkunststoff (PEN) ID 300 von Idemitsu Kosan
(2) glasartiger Kohlenstoff (GC) BELL-PEARL C-2000 von Kanebo
(3) recycelter Tetrafluorethylenkunststoff (PTFE) PFE-KT 400H von Kitamura
(4) Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (PE) LUMBER in Spritzgussqualitat von Mitsui Petrochemical
(5) Polyphenylensulfidkunststoff (PPS) T-4 von Tohpren
(6) Polyatherimidkunststoff (PEI) ULTEM 1000 von General Electric
(7) Polyathersulfonkunststoff VICTREX 4800P von I C I.
(8) Kohlenstofffaser (CF) BESFIGHT HTA von Toray, Faserdurchmesser: 7,2 μm, Zugdehnung: 1,52%
(9) Glimmer MICA S-200 von Canada Mica, mittlerer Teilchendurchmesser: 60 μm.

Ein Ventilkörper (mit der in 3 gezeigten Form), der geeignet ist, in eine Ventilanordnung des in 1 gezeigten Typs montiert zu werden (der Typ mit einem Ventilsitz mit einer flachen Oberseite), wurde auf folgende Weise hergestellt
Die Materialien wurden mit den in den Tabellen 3 und 4 gezeigten Raten zusammengebracht und trocken gemischt Die Mischungen wurden in einen Zwillings-Schraubextruder (hergestellt von Ikegai Tekko PCM-30) gebracht, um sie durch Extrusion in Pellets zu formen Die derart erhaltenen Pellets wurden in eine vorgegebene Form spritzgegossen. Die gleitenden Oberflachen der auf solche Arte geformten Ventilkörper wurden mit einem Oberflächenschleifer bearbeitet, um ihre Flachheit zu erhohen, und dann mit einer Läppmaschine geläppt, um ihre Oberflächenrauhigkeit in ausreichendem Maße zu verringern (auf etwa Ra 0,1–0,2 μm)
Die so geformten Ventilkörper wurden zusammen mit keramischen Ventilsitzen in Ventilanordnungen montiert und Funktionstests unterworfen, um ihre Wasserhaltefähigkeit, ihre Hebelbedienbarkeit, und ihre Festigkeit gegen Beschädigung und Verformung bei Absorbieren von Wasser zu bestimmen Die Ergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
(1) Wasserhaltekapazitat und Bedienbarkeit des Hebels.
Diese Ventilanordnungen wurden in einer Einhebel-Wassermischbatterie montiert, wie sie in 6 gezeigt ist, um ihre Wasserhaltekapazität und die Bedienbarkeit des Hebels zu bestimmen.
Die Wasserhaltekapazität wurde bestimmt durch Messen des Betrags des Wasserdruckabfalls (kgf/cm², kPa) aufgrund von Wasserlecks nach Anlegen eines Wasserdrucks von 17,5 kgf/cm² (≈ 1716 kPa) für 30 Sekunden mittels einer Pumpe, wobei der Hebel in der unteren, mittleren Position gehalten wurde (in der die Wasserzufuhr abgeschaltet sein sollte) Wenn der Betrag des Druckabfalls weniger als 0,3 kgf/cm² (≈ 29,42 kPa) betrug, wurde beurteilt, dass das Ventil eine annehmbare Wasserhaltekapazität besitzt.
In dem Hebeldrehmomenttest wurde das Drehmoment, das erforderlich ist, wenn der Hebel nach oben und unten (zum Einstellen der Wasserzufuhr von Null auf Maximum) und nach rechts und links (zum Einstellen der Wassertemperatur) bewegt wird, unter Verwendung eines Drehmomentmessers (DFG-2K, hergestellt von Sinpo Kogyo) gemessen. Wenn das Drehmoment im Bereich von 300 bis 1000 gf·cm (≈ 0,0294 bis 0,0981 Nm) lag, wurde beurteilt, dass die Ventilanordnung von annehmbarer Qualitat ist. Das Drehmoment sollte größer als 300 gf·cm (0,0294 Nm) sein. Sonst könnte sich der Griff aufgrund der Schwerkraft spontan nach unten bewegen. Ein Griffdrehmoment von mehr als 1000 gf·cm (0,0981 Nm) wurde eine gleichmäßige Griffbedienbarkeit schwierig machen. Vorzugsweise sollte das Griffdrehmoment zwischen 400 und 800 gf·cm (≈ 0,0392 bis 0,0785 Nm) liegen Die folgenden Anfangstests und Haltbarkeitstests wurden durchgeführt, um die Wasserhaltekapazitat und die Hebelbedienbarkeit zu bestätigen.

1) Anfangstest. Die anfängliche Wasserhaltekapazität und Hebelbedienbarkeit wurden vor dem Haltbarkeitstest bestimmt.
2) Haltbarkeitstest Der Hebel jeder Ventilanordnung wurde mit einem Haltbarkeitstester (hergestellt von NTN Engineering Plastics Corporation) verbunden und, wie in 6 gezeigt, von der oberen, rechten Position RU (Wasserzufuhr uhrunterbrochen) zur unteren, rechten Position RD (Zuf von kaltem Wasser), dann zur unteren, linken Position LD (kochendes Wasser, 90°C), zur oberen, linken Position LU (Wasserzufuhr unterbrochen), zur unteren, linken Position LD (kochendes Wasser, 90°C), zur unteren, mittleren Position CD (heißes Wasser, 45°C), zur oberen, mittleren Position CU (Wasserzufuhr unterbrochen), zur unteren, mittleren Position CD (heißes Wasser, 45°C), zur unteren, rechten Position RD (kaltes Wasser) und zur oberen, uhrrechten Position RU (Wasserzuf unterbrochen) bewegt Dieser Zyklus (der etwa 25 Sekunden dauerte) wurde viele Male wiederholt. Nach 100.000 Zyklen und 200.000 Zyklen wurde die Wasserhaltekapazität und die Hebelbedienbarkeit gemessen Bei den Ventilanordnungen, die eine schlechtere Wasserhaltekapazitat zeigten als bei den Anfangsergebnissen, wurden keine weitere Haltbarkeitstests durchgeführt.
3) Wasserabsorptionstests Die Wasserhaltekapazitat jedes Ventilkorpers und die Hebelbedienbarkeit wurden nach dem Eintauchen des Ventilkörpers in kochendes Wasser (90°C) für 200 Stunden gemessen

(2) Festigkeit gegenuber Kratzern
1 g von Metallteilen (Gewehrmetall) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 3 μm wurden zusammen mit Wasser, das mit einer Rate von 8 Liter/Minute zugeführt wurde, in die Ventilanordnung eingeführt All dies wurde durchgeführt, wahrend der oben erwähnte Hebelbetatigungszyklus 10 mal wiederholt wurde. Nach dem Test wurde die gleitende Kontaktoberfläche jedes Ventilkörpers unter Verwendung eines Rauhigkeitsmessgerats (hergestellt von Sloan Technology Corporation Typ Dektak II) gemessen. In den Tabellen zeigen die Marken o, Δ und x an, dass die Ventilkorper vollständig frei von Kratzern waren, dass sie Kratzer aufwiesen, deren Tiefe aber geringer als 1 μm war, bzw. dass sie Kratzer mit einer Tiefe von mehr als 1 μm aufwiesen
(3) Anderung in der Oberflächenform aufgrund von Wasserabsorption
Die Form der gleitenden Kontaktoberflache jedes Ventilkörpers wurde mit dem Oberflachenrauhigkeitsmesser vor und nach dem Eintauchen in kochendes Wasser (90°C) fÜr 200 Stunden gemessen. Die Markierungen o, Δ und x in den Tabellen bedeuten, dass sich die Oberfächenform um weniger als 3 μm, zwischen 3 μm und 5 μm bzw um mehr als 5 μm geändert hat
Wie aus den Tabellen 3 und 4 ersichtlich, erreichten die Beispiele 1–8 gute Ergebnisse in der Wasserhaltekapazitat und in der Bedienbarkeit des Hebels in dem Anfangstest und in den Funktionstests. Insbesondere fiel nach dem Haltbarkeitstest mit 200.000 Zyklen der Wasserdruck nur um 0,3 kgf/cm² (≈ 29,42 kPa) oder weniger ab, und die Bedienbarkeit des Hebels war hoch, d. h., das Hebeldrehmoment lag im Bereich von 300–1000 gf·cm (≈ 0,0294 bis 0,0981 Nm) Selbst nach der Absorption von Wasser wurde keine merkliche Anderung in der Wasserhaltekapazität, der Hebelbedienbarkeit und der Form des Ventilkörpers und des Ventilsitzes festgestellt.
In den Beispielen 5–8, die PTFE-Pulver enthielten, war die Bewegung des Hebels etwas leichter als in den Beispielen, die kein PTFE-Pulver enthielten.
Hinsichtlich der Festigkeit gegenuber Kratzern wies Beispiel 6, das 40 Gewichtsteile von glasartigem Kohlenstoff und 30 Gewichtsteile PTFE-Pulver bezogen auf 100 Gewichtsteile PEN enthielt, kaum feststellbare Kratzer auf, und diese hatten praktisch keinen Einfluss auf die Leistung der gesamten Ventilanordnung.
Im Gegensatz dazu lag im Vergleichsbeispiel 1 mit einer Zusammensetzung, die im wesentlichen aus 100 Gewichtsteilen PEN und 30 Gewichtsteilen glasartigem Kohlenstoff bestand, der Abfall des Wasserdrucks, der die Wasserhaltekapazität des Ventils angibt, über 0,3 kfg/cm² (≈ 29,42 kPa). Die Hebelbedienbarkeit, bzw. das Drehmoment war unakzeptabel hoch, war also großer als 1000 gf·cm (0,0981 Nm).
Die Vergleichsbeispiele 2 und 3, die 40 Gewichtsteile PTFE-Pulver enthielten, hatten eine geringe Wasserhaltekapazitat und eine geringe Festigkeit gegenuber Kratzern. Das Vergleichsbeispiel 4, das PEN und Glimmer enthielt, das Vergleichsbeispiel 6, das PPS, Kohlenstofffaser und Glimmer enthielt, das Vergleichsbeispiel 7, das PEI und Kohlenstofffaser enthielt und das Vergleichsbeispiel 8, das PES und Kohlenstofffaser enthielt, waren in der Hebelbedienbarkeit so schlecht, dass sie praktisch nicht verwendbar waren. Das Vergleichsbeispiel 5, das PE und Kohlenstofffaser enthielt, war in seiner Wasserhaltekapazität extrem schlecht.
Beispiele 9–11 und Vergleichsbeispiel 9
Das Beispiel 9 wird unter Bezugnahme auf die 1–3 beschrieben.
Das in den 1–3 gezeigte Beispiel 9 unterscheidet sich von dem in 9 gezeigten Stand der Technik dadurch, dass sein Ventilsitz 6 einen kreisförmigen Stegbereich 12 besitzt, der auf seiner oberen Oberfläche, die sich in gleitendem Kontakt mit dem Ventilkorper befindet, geformt ist. Dieser Steg besitzt einen kleineren Durchmesser als der Ventilkörper 11.
Insbesondere umfasst das Beispiel 9 ein röhrenformiges Ventilgehäuse 1, eine Bodenplatte 2, die im Bodenbereich des Ventilgehäuses 1 eingesetzt ist, und zwei Dichtungselemente 3, die in der Bodenplatte 2 montiert sind und zwei Wassereinlasse 4a und 4b bilden.
Der kreisförmige Ventilsitz 6 wird von der Bodenplatte 2 getragen. Es ist mit axialen Vertiefungen 8 entlang seines außeren Umfangs geformt Auf der anderen Seite besitzt die Bodenplatte 2 Ausstülpungen 9 entlang ihres außeren Umfangs Die Ausstülpungen 9 stehen in Eingriffsverbindung mit den Vertiefungen 8 und verhindern die Rotation des Ventilsitzes 6 Der Ventilsitz 6 besitzt zwei Ventillöcher 10a und 10b, die für eine Verbindung mit den Einlassen 4a und 4b geeignet sind.
Der Ventilsitz 6 besteht aus einem Kunststoff mit einer Zusammensetzung aus 80 Gewichtsprozent Polyphenylensulfidkunststoff (PPS) und 20 Gewichtsprozent Kohlenstofffaser
Der Ventilkörper 11 tragt einen Hebelhalter 14, der drehbar in dem Ventilgehause 1 montiert ist. Ein Dichtungselement 15a ist auf der äußeren Peripherie des Ventilhalters 14 in dessen unterem Bereich eingesetzt. Es verhindert das Lecken von Wasser durch Kontaktieren der inneren Oberflache des Ventilgehäuses 1 Weiterhin ist ein ringförmiges Dichtungselement 15b aus hochdichtem Polyethylen (HMWPE) in die Bodenoberflache des Hebelhalters 14 eingesetzt. Es kontaktiert die obere Oberfläche des Ventilkörpers 11, wodurch es eine Abdichtung zwischen dem Hebelhalter 14 und dem Ventilkorper 11 bildet.
Der Hebelhalter 14 ist mit einem Schaftaufnahmeloch 16 geformt, das sich vertikal erstreckt, um einen Hebelschaft 17 aufzunehmen, der drehbar über einen Stift 18 von dem Hebelhalter 14 gehalten wird
Der Hebelschaft 17 besitzt einen Bodenkopplungsbereich 19, der in ein Loch 21 eingesetzt ist, das in der oberen Oberfläche des Ventilkörpers 11 geformt ist.
Durch Kippen des Hebelschafts 17 um den Stift 18 gleitet der Ventilkörper 11 entlang der oberen Oberfläche des Ventilsitzes 6. Durch Drehen des Hebelschafts 17 um seine eigene Achse wird der Hebelhalter 14 gedreht, so dass der Stift 18, der den Hebelschaft 17 halt, gedreht wird. Somit kann der Hebelschaft 17 in jede gewünschte Richtung gekippt werden Der Ventilkörper 11 kann in die Richtung gleitend bewegt werden, in die der Hebelschaft 17 gekippt wird
Der Ventilkörper 11 besteht aus einem keramischen Material, das Aluminiumoxyd enthalt. Eine Wassermischkammer 22 wird durch den außeren Umfang des Ventilkörpers 11 und den inneren Umfang des Ventilgehauses 1 gebildet Ihr Ausgang ist in der Umfangswand des Gehäuses 1 geformt.
Ein Wasserdurchlass 24 ist im Boden des Ventilkorpers 11 geformt. Durch gleitendes Bewegen des Ventilkörpers 11 wird der Durchlass 24 selektiv in Verbindung mit einem oder beiden Ventillöchern 10a und 10b in dem Ventilsitz gebracht oder von diesen getrennt
Die Ventilanordnung des Beispiels 9 wird wie folgt verwendet. Um Wasser zuzuführen, wird der Ventilkorper 11 gleitend entlang der oberen Oberfläche des Stegbereichs 12 bewegt, indem der Hebelschaft 17 gedreht und gekippt wird, bis der Durchlass 24 in Verbindung mit einem oder beiden Ventillöchern 10a und 10b des Ventilsitzes 6 steht.
Wenn der Durchlass 24 in Verbindung mit beiden Ventillöchern 10a und 10b steht, fließt heißes Wasser, das durch einen der Einlässe 4a und 4b beigeführt, und kaltes Wasser, das durch den anderen Einlass beigeführt wird, durch die jeweiligen Ventillocher 10a und 10b und den Durchlass 24 in die Wassermischkammer 22, wird darin vermischt und dann durch den Auslass 23 herausgelassen.
Entweder kann ein normaler Wasserhahn oder ein Duschschlauch mit einem Duschkopf an dem Auslass 23 befestigt sein.
Um das Wasser anzuhalten, wird der Ventilkörper 11 durch Bewegen des Hebelschafts 17 gleitend bewegt, bis der Durchlass 24 von den beiden Ventillöchern 10a, 10b getrennt ist.
Das Beispiel 10 wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben
Im Beispiel 10 umfasst der Ventilkorper 25 einen Aluminiumoxydkermamikschicht 25a, die die Oberfläche für den gleitenden Kontakt mit dem Ventilsitz 26 umfasst, und eine Kunststoffschicht 25b, die die Oberfläche für den gleitenden Kontakt mit einem Dichtungselement 27b aus hochdichtem Polyethylen umfasst und eine Zusammensetzung aus 80 Gewichtsprozent Polyphenylensulfidkunststoff (PPS) und 20 Gewichtsprozent aus Kohlenstofffaser besitzt. Ansonsten ist das Beispiel vom Aufbau her gleich dem Beispiel 1.
Die keramische Schicht 25a und die Kunststoffschicht 25b werden durch Presspassen der konvexen keramischen Schicht 25a in die konkave Kunststoffschicht 25b oder durch Spritzgießen, bei dem der Kunststoff in eine Form, die ein keramisches Material enthält, spritzgegossen wird, miteinander verbunden Andererseits können die Schichten 25a und 25b auch durch Klebung oder Warmefusion unter Verwendung von Ultraschall miteinander verbunden werden.
Beispiel 11 ist gleich dem Beispiel 9, außer dass ein Durchgangsloch 13 in dem Stegbereich 12 geformt ist, wie durch die gestrichelte Linie in den 1–3 gezeigt.
Das Vergleichsbeispiel 9 ist die herkömmliche Ventilanordnung, die in 9 gezeigt ist. Sie unterscheidet sind von dem Ventilsitz 44 dadurch, dass sie keinen Stegbereich besitzt.
Die Beispiele 9–11 und das Vergleichsbeispiel wurden auf ihre Wasserhaltekapazitat und ihre Hebelbedienbarkeit auf die oben beschriebene Weise getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 5 ersichtlich wird, waren die Beispiele 9–11 in ihrer Wasserhaltekapazität und Hebelbedienbarkeit dem Vergleichsbeispiel 10 uberlegen, welches keinen Stegbereich auf dem Ventilsitz hat In jedem der Beispiele 9–11 fiel der Wasserdruck nur um 0,3 kgf/cm² (29,42 kPa), wenn ein Wasserdruck von 17,5 kgf/cm² (≈ 1716,16 kPa) angelegt wurde Das Griffdrehmoment (die Bedienbarkeit) lag ebenfalls in dem Akzeptanzbereich von 300–1000 gf·cm (≈ 0,0294 Nm bis 0,0981 Nm). Die Hebelbedienbarkeit war in Beispiel 10, in dem der Ventilkörper eine keramische Schicht und eine synthetische Schicht umfasst, besonders hoch. Seine Leistung war auch stabil.
Beispiel 12
Das Beispiel 12 und das Vergleichsbeispiel 10 werden unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben.
Das Beispiel 12 unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 gezeigten Beispielen dadurch, dass kein Stegbereich auf der oberen Oberflache des Ventilsitzes 31 geformt ist und dass eine Mehrzahl von kreisförmigen Vertiefungen 33 in der Bodenoberflache des Hebelhalters 32, die mit dem Ventilkörper 34 in gleitenden Kontakt zu bringen ist, geformt ist Die gleichen Elemente wie im Beispiel 9 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Die ringförmige, gleitende Kontaktoberflache am unteren Ende des Hebelhalters 32 ist kuppelförmig, wobei ihr innerer Rand 17B (8) 10–20 μm über den außeren Rand 17a hinausragt Die obere Oberfläche des Ventilkorpers 34, die mit dem Hebelhalter 32 in gleitenden Kontakt zu bringen ist, ist ebenfalls kuppelförmig, wobei ihr zentraler Bereich 3–8 μm über den Umfang hinausragt. Ein Silikonfett wird in den kreisformigen Vertiefungen 33 festgehalten Der Ventilkörper 34 besteht aus einem Aluminiumoxyd-Keramikmaterial und der Hebelhalter 32 aus HMWPE.
Die kreisförmigen Vertiefungen 33 sind V-förmige Vertiefungen von 0,5 mm Breite und 0,6 mm Tiefe. Sie sind in gleichmäßigen Abstanden von 0,7 mm angeordnet. Anstelle des V-förmigen Querschnitt können sie eine U-Form, eine quadratische Form oder eine andere Querschnittsform besitzen. Die Anzahl und der Durchmesser solcher kreisformiger Vertiefungen sollten so bestimmt sein, dass das Lecken von Wasser minimal ist Die oben erwahnten Dimensionen der Vertiefungen sind lediglich Beispiele und können frei geändert werden
Vergleichsbeispiel 10
Von der Struktur her ist das Vergleichsbeispiel 10 exakt identisch mit dem Vergleichsbeispiel 9. Ähnlich dem Beispiel 12 ist sein Ventilkörper aus einem Aluminiumoxyd-Keramikmaterial und sein Hebelhalter aus HMWPE geformt.
Das Beispiel 12 und das Vergleichsbeispiel 10 wurden auf ihre Wasserhaltefähigkeit und ihre Hebelbedienbarkeit hin getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 6 ersichtlich, war das Beispiel 12 mit einer Mehrzahl von konzentrischen, kreisförmigen Vertiefungen in der Bodenoberflache des Hebelhalters, die mit dem Ventilkörper in gleitenden Kontakt zu bringen ist, in seiner Wasserhaltekapazität und Hebelbedienbarkeit der herkömmlichen Ventilanordnung nach dem Vergleichsbeispiel 10 überlegen.
Industrielle Anwendbarkeit
Durch Erzeugen wenigstens eines Teils des Ventilsitzes und des Ventilkörpers aus einer Kunststoffverbindung aus einem Polycyanoarylätherkunststoff und einer vorgegebenen Menge von glasartigen Kohlenstoff mit einem vorgegebenen Teilchendurchmesser ist es möglich, deren Maßgenauigkeit zu verbessern. Außerdem ist ein solcher Ventilkörper oder Ventilsitz sehr wasserfest, so dass er seine geringe Oberflächenrauhigkeit bei der Verwendung beibehalten kann und weniger leicht von Fremdmaterialien beschadigt wird
Da ein solcher Ventilkörper oder Ventilsitz hervorragende mechanische Eigenschaften, wie etwa Kriechfestigkeit und hohe Selbstschmierung, besitzt, besitzt die Ventilanordnung eine verbesserte Was serhaltekapazität und kann die Hebelbedienbarkeit verbessern.
Durch Bilden eines Stegbereichs mit einem geringeren Durchmesser als dem des Ventilkorpers auf der Oberflache des Ventilsitzes wird, selbst wenn der Ventilsitz unter dem Wasserzuführdruck verformt ist, der Stegbereich nicht verformt, und nur der außere Umfangsbereich des Ventilsitzes wird verformt. Der Stegbereich wird immer in engem Kontakt mit dem Ventilkörper gehalten, was ein Lecken von Wasser durch eine Lucke zwischen dem Ventilkorper und dem Ventilsitz verhindert
Durch Verwenden eines keramischen Ventilkorpers und eines Kunststoffventilsitzes mit einem Stegbereich mit einem kleineren Durchmesser als dem des Ventilkorpers, der geeignet ist, in gleitenden Kontakt mit dem Ventilkörper gebracht zu werden, trifft der Ventilkörper nur auf einen sehr geringen Widerstand beim Gleiten Der Ventilsitz wird daher weniger leicht abgenutzt, so dass es moglich ist, zu verhindern, dass der Ventilkörper an dem Ventilsitz haften bleibt Dies stellt eine leichte und gleichmäßige Bewegung des Hebels für einen langen Zeitraum sicher.
Durch Erzeugen eines Bereichs des Ventilkorpers einschließlich der Oberfläche, die mit dem Ventilsitz in gleitenden Kontakt zu bringen ist, aus einem keramischen Material und eines Bereichs, der mit dem Dichtungselement in Kontakt zu bringen ist, aus einem Kunststoff ist es moglich, den Gleitwiderstand zwischen dem Ventilkorper und dem Dichtungselement zu verringern. Dies ermöglicht eine noch einfachere und gleichmäßigere Bedienung des Hebels, während ein Lecken von Wasser verhindert wird. Durch Erzeugen eines Lochs in der Oberfläche des Stegbereichs, der in gleitenden Kontakt mit dem Ventilkörper zu bringen ist, ist es möglich, den Gleitwiderstand des Ventilkörpers noch weiter zu verringern, so dass der Ventilkörper nach gleichmäßiger bewegt werden kann.
Durch Formen einer Mehrzahl von konzentrischen Vertiefungen in der Bodenoberfläche des Hebelhalters, die in gleitenden Kontakt mit dem Ventilkörper zu bringen ist, ist es möglich, ein Lecken von Wasser durch eine Lücke zwischen dem Hebelhalter und dem Ventilkörper noch weiter zu verhindern, während eine gleichmäßige Bewegung des Hebels nicht verhindert wird.
In einer Anordnung mit einer solchen gleitenden Kontaktfläche des Hebelhalters mit konzentrischen Vertiefungen mit einer Kuppelform, wird diese Oberfläche vollständig flach, wenn ein übermäßiger Druck auf diese Oberfläche wirkt, so dass ein Lecken von Wasser vollständig verhindert werden kann.

Durch Festhalten von Schmieröl oder Schmierfett in den konzentrischen Vertiefungen ist es möglich, den Gleitwiderstand des Hebelhalters noch weiter zu verringern, während ein Lecken von Wasser verhindert wird. Somit wird die Bedienbarkeit des Hebels noch weiter verbessert. [Tabelle 1]

[Tabelle 2]

Eigenschaften	Aluminiumoxyd
Druckfestigkeit (kgf/mm²) [MPa]	100–450 [980,6–4412]
Biegefestigkeit (kgf/mm²) [MPa]	30–50 [299–490]
Harte (Hv) (kgf/mm²) [MPa]	1500–2000 [14709–19612]
Youngscher Modul (× 10⁴ kgf/mm²) [Mpa]	2,5–4,8 [245150–470688]
Bruchfestigkeit (MN/m^3/2)	3,0–4,6
Poissonrate	0,19–0,26
Linearer Ausdehnungskoeffizient (× 10^–6/°C)	7–9
Warmeleitfähigkeit (cal/cm sek°C) [W/(m·K)]	0,04–0,07 [1,29·10^–4–2,26·10^–4]
Warmeschockfestigkeit (°C)	200–250
Spezifische Warme (cal/g°C) [kJ/(kg·K)]	0,17–0,33 [0,712–1,382]

[Tabelle 3]

[Tabelle 4]

[Tabelle 5]

[Tabelle 6]

		Beispiel 12	Vergleichsbeispiel 10
Wasserhaltekapazität*	Anfangstest	0,23 [22,6]	0,23 [22,6]
Wasserhaltekapazität*	nach Haltbarkeitstest	0,28 [27,5]	0,68 [27,5]
Hebeldrehmoment**	Anfangstest	530 [0,052]	520 [0,051]
Hebeldrehmoment**	nach Haltbarkeitstest	920 [0,090]	1100 [1,19]
Gesamtbeurteilung		o	x

* kgf/cm² [kPa]
** gf·cm [Nm]

Claims

Ventilanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: einen Ventilsitz (6) mit Ventillöchern (10a, 10b), einen Ventilkorper (11), der gleitend auf dem Ventilsitz montiert ist, und einen Hebel (17) zum Gleiten des Ventilkörpers gegen den Ventilsitz, um selektiv die Ventillöcher zu öffnen und zu schließen, wobei wenigstens ein Teil von dem Ventilkorper und dem Ventilsitz ein Formguß einer Kunstharzverbindung aus 100 Gewichtsteilen eines Polycyanoarylatherkunstharzes und 40–165 Gewichtsteilen eines glasartigen Kohlenstoffs mit einem mittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 25 μm ist.
Ventilanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt einen Ventilsitz (6) mit Ventillöchern (10a, 10b), einen Ventilkörper (11), der gleitend auf dem Ventilsitz montiert ist, und einen Hebel (17) zum Gleiten des Ventilkörpers gegen den Ventilsitz, um selektiv die Ventillöcher zu öffnen und zu schließen, wobei wenigstens ein Teil von dem Ventilkörper und dem Ventilsitz ein Formguß einer Kunstharzverbindung aus 100 Gewichtsteilen eines Polycyanoarylatherkunstharzes, aus 40–165 Gewichtsteilen eines glasartigen Kohlenstoffs mit einem mittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 25 μm und aus nicht mehr als 30 Gewichtsteilen eines Fluorokunstharzpulvers ist
Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorokunstharzpulver Tetrafluoroäthylenkunstharzpulver ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tetrafluoroathylenkunstharzpulver recycletes Tetrafluoroathylenkunstharzpulver ist.
Ventilanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: einen Ventilsitz (26) mit Ventillöchern (10a, 10b), der aus einem Kunststoff besteht, einen Ventilkörper (25), der gleitend auf dem Ventilsitz montiert ist, ein Dichtungselement (27b), das in gleitendem Kontakt mit dem Ventilkörper (25) gehalten wird, um den Ventilkörper (25) flüssigkeitsdicht in einem Ventilgehäuse (1) abzudichten, und einen Hebel (17) zum gleitenden Bewegen des Ventilkörpers (25) auf dem Ventilsitz (26) zum selektiven Öffnen und Schließen der Ventillocher (10a, 10b), wobei der Ventilsitz (26) mit einem zylindrischen Stegbereich (12) in der Mitte seiner Oberfläche gegenüber dem Ventilkörper (25) geformt ist, so daß er in gleitenden Kontakt mit dem Ventilkörper (25) gebracht wird, wobei der Stegbereich (12) einen kleineren Durchmesser als der äußere Durchmesser des Ventilkörpers (25) besitzt, wobei der Ventilkörper (25) einen Bereich (25a) einschließlich seiner gleitenden Kontaktoberfläche gegenüber dem Ventilsitz (26) besitzt, der aus einem keramischen Material geformt ist, und einen Bereich (25b) einschließlich seiner gleitenden Kontaktoberfläche gegenüber dem Dichtungselement (27b) besitzt, der aus einem Kunststoff geformt ist.
Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Loch in einer Oberfläche des Stegbereichs (12) geformt ist, die mit dem Ventilkörper (25) in gleitenden Kontakt ist.
Ventilanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: einen Ventilsitz (6) mit Ventillöchern (10a, 10b), einen Ventilkörper (11), der gleitend auf dem Ventilsitz montiert ist, einen Hebel (17) zum gleitenden Bewegen des Ventilkörpers auf dem Ventilsitz, um selektiv die Ventillöcher zu öffnen und zu schließen, und einen Hebelhalter (14), der den Hebel hält und den Ventilkörper und den Ventilsitz in engem Kontakt miteinander hält, wobei der Hebelhalter mit einer Mehrzahl von konzentrischen Vertiefungen (33) in seiner Oberfläche geformt ist, die in gleitenden Kontakt mit dem Ventilkorper zu bringen sind.
Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Hebelhalters, die in gleitenden Kontakt mit dem Ventilkörper zu bringen ist, eine Kuppelform besitzt, deren innere Kante von deren äußerer Kante vorsteht.
Ventilanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmieröl oder ein Schmierfett in den konzentrischen Vertiefungen festgehalten wird.