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Wassermischarmatur Die Erfindung bezicht sich auf ein Strömungsmittelmischventil
und insbesondere auf ein Mischventil für heißes und kaltes Wasser.
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Erfindungsgemäß besitzt ein Strömungsmittelmischventil einem Ventilkörper,
der eine innerhalb ctes Körpers eine zylindrische Kammer liefernde Oberfläche besitzt
und m@hrere Einlässe für unterschiedliche Strömungsmittelanschlüsse an die Kammer,
sowie zumindest einen Auslaß für das Strömungsmittel aus der Kammer; innerhalb der
Kammer befindet sich eine Ventileinrichtung, die ein Ventilverschlußelement und
ein
Mischkontrollelement besitzt, die gegenüber der Erzeugungsachsc
der Kammer koaxial zueinander liegen; diese beiden Elemente sind Miteinander axial
zur Kainmer in und aus einer Ventilschließstellung bewegbar, in der das Ventilverschlußelement
die Einlässe zur Kammer verschließt; das Mischkontrollelement ist außerdem in del
Kammer urehbar , um den Offnungsgrad der Linlasse zu variieren, wenn die Einlässe
außerhalb der VentilschlieSstellung lieyen; die Axialbewegung und Drehbewegung der
Elemente steuert die Wahl, die Mischung und die Menge der Strömungsmittelzufuhr;
ferner ist ein einzelnes Ventilbetätigungsorgan vorgesehen das an die Ventileinrichtung
angeschlossen ist und die Axialbewegung und Schwenkbewegung oder Drehbewegung der
Elemente der Ventileinrichtung steuert.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fiy. 1 ist eine Schnittansicht durch ein Mischventil gerräß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 und 3 sind Querschnittsansichten des
Mischventils entlang der Schnittlinien II-II und III-III in Fig. 1; Fig. 4 ist eine
der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig.
5 ist eine Querschnittsansicht des Ventils nach der zweiten Ausführungsform entlang
der Schnittlinie V-V in Fig. 4; Fig. 6 zeigt einen Teil des Ventils gemäß Fig. 4
im Schnitt längs der Linie V-V in vergrößertem Maßstab; Fig. 7 ist eine Seitenansicht
eines Teils einer vierten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht
längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7; Fig. 9 ist eine Schnittansicht durch eine vierte
Ausführungsform; Fig.10 und 11 sind Querschnittsansichten längs der Linien X-X und
XI-XI in Fig. 9.
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Bei der ersten Ausführur.gsform nach den Fig. 1 bis 3 besitzt ein
Strömungsmittelmischventil einen Ventilkörper 1 mit einer zylindrischen Kanmer 2
und in diese Rammer führende Einlaßöffnungen 3 und 4 für Heißwasser- und Kaltwasseranschlüsse.
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Ferner hat der Ventilkörper eine Auslaßöffnung 5 für die Abgabe von
kaltem, heißen oder gemischtem Wasser. Wie man aus den Figuren ersieht, sind die
Einlaßöffnungen diametral zueinander ausgerichtet, während die Auslaßöffnung entlang
der Kammer von
diesen axial versetzt ist.
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Innerhalb der Kammer 2 befindet sich eine Ventileinrichtung 6. Die
Ventileinrichtung hat ein Mischkontrollelement 7 und ein Ventilverschlußelement
8, ds mit Bezug auf das Element 7 koaxial in der Kammer untergebracht ist. Es ist
ein einziges Ventilbetätigungsorgan vorgesehen, das eine Spindel 9 aufweist, die
koaxial durch die Elemente 7 und 8 verläuft sowie durch eine Deckkappe 10, die das
obere Ende der Kammer 2 vcrschließt. An das Kopfende der Spindel kann man einen
Bettigungshandgriff (nicht gezeigt) anschließen.
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Das Mischkontrollelement 7 ist mittels Preßsitz oder durch Ankleben
oder mittels anderer Maßnahmen derart an der Spindel 9 befestigt, daß es zu dieser
stets in einer festen Beziehung steht. Die Spindel selbst ist innerhalb des Ventilverschlußelements
8 drehbar, das mit der Spindel über eine das untere Ende des Elements erfassende
Unterlegscheibe 11 sowie eine Federklammer ?2 verbunden ist, die die Unterlegscheibe
fest gegen das Element 8 setzt.
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Die Spindel 9 ist innerhalb der SBlmer drehbar und außerdem axial
bewegbar; dementsprechend ist auch das Mischkontrollelement mit Hilfe der Spindel
in diese beiden Richtungen bewegbar. Axialbewegung der Spindel verursacht Axialbewegung
des Ventilverschlußelements 8. Die Drehung des Ventilverschlußelements 3 wird mit
Hilfe eines Stifts 13 verhindert, der sich in die Kammer erstreckt und an dem Ventilkörper
1 befestigt ist und der in einen Schlitz 14 eingreift, der in
der
Oberfläche des Elements 8 in Axialrichtung verläuft.
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Wird die Spindel 9 gedreht, bleibt das Element 8 stationär.
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Das Ventilverschlußelement 8 ist mit zwei federnd nachgiebigen Dichtungen
15 und 16 versehen, die die Einlässe verschließen, wenn das Ventilverschlußelement
sich in seiner oberen Stellung gemäß Fig. 1 befindet. Dic Dichtungen sind rohrförmig
und sitzen in Z:!ei zylindrischen Vertiefungen 17 und 18, die im Ller.ent 8 ausyebildet
sind, wobei die Dichtungen sich mit der die Kammer 2 bildenden zylindrischen Oberfläche
des Ventilkörpers in Gleit- und Dichtberührung befinden.
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Jede Dichtung sitzt verschiebbar und dichtend in ihrer Vertiefuny
und hat ein Loch 19, das sich durch die Dichtung erstreckt; befindet sich das Loch
mit dem zugehörigen Einlaß 3 oder 4 in Fluchtung, wirkt der Wasserdruck über das
Loch auf das Innenende der Dichtung und drückt das äußere Ende gegen den Teil der
zylindrischen Oberfläche, der den Einlaß umrinyt. Dieses hydraulische Ungleichgewicht
wird dadurch erreicht, daß man die Dichtung mit Preßsitz gegen die zylincrische
Oberfläche der Kammer setzt, wodurch Wasserdruck vom Außenende der Dichtung ferngehalten
wird, während er zum Innenende der Dichtung Zugang hat. Jede Dichtung ist leicht
in Längsrichtung komprimiert, so daß die Federeigenschaft des Materials der Dichtung
das Außenende stets yegen die zylindrische Oberfläche der Kammer hält. Alternativ
kann in jeder Vertiefung 17 oder 18 eine Feder untergebracht sein, um die Dichtung
gegen die zylindrische Oberflache der Kammer 2 zu pressen.
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Das i'iisohkontrollelement 7 ist im wesentlichen ein Zylindersegment;
wird dieses progressiv in der Kammer 2 nach abwärts in fluchtung mit den Einlässen
3 und 4 bewegt und so gedreht, daß jeder relative öffnungsgrad der Einlässe erreichbar
ist, umm die Temperatur des Ablaufwassers einzustellen. Die Einstellung der Axiallage
der Ventileinrichtung variiert das Abgabevolumen ohne Beeinträchtigung der Temperatur,
da die Dichtungen 3 und 4 im erwünschten Mal' die Einlässe überlappen, inden man
die Ventileinrichtung in irgendeine Zwischenstellung zwischen der oberen und der
unteren Grenzstellung bringt. Das Ventil kann in jeder Drehstellung des Mischkontrollelements
vollkommen verschlossen werden, indem man die Spindel in die äußerste obere Grenzstellung
gemaß Fig. 1 axial verschiebt, in der die Ventileinrichtung in der Ventilschließstellung
stellt und die Dichtungen 15 und 16 die Einlässe 3 und 4 verschließen.
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Man er]-ennt, daß die Ventileinrichtung hydraulisch im Ungleichgewicht
ist, wenn sie sich in einer Offenstellung befindet, da dessen gegenüberliegende
Flachen, die dem Wasserdruck innerhalb der Kammer ausgesetzt sind, unterschiedliche
Abmessung haben, so daß eine Nettokraft erzeugt wird, die die Ventileinrichtung
in Aufwärtsrichtung beansprucht. Der in der Kammer 2 herrschende Druck variiert
vom atmosphärischen Druck - wenn das Ventil geschlossen ist, bis zu einem Maximaldruck
bei progressivem Öffnen des Ventils, wobei dieser Druck dem Druckabfall zwischen
der Kammer und dem Auslaß 5 äquivalent ist.
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In Zähnen, Armaturen und Ventilen für Wasserversorgungen ist dieser
Druck vergleichsweise klein; wird der Unterschied zwischen den beiden gegenüberlieyendenArDeitsflächen
ausreichend klein gehalten, reicht die die Ventileinrichtung in Axialrichtung beanspruchende
Nettoaxialkraft nicht aus, die Kraft zu überwinden, die durch die Reibung zwischen
den Dichtungen 15 und 16 an der Oberfläche der Kammer 2 erzeugt wird. Diese Reibungsgriff
wird noc durch einen O-Ring 20 unterstützt, der sich innerhalb der Abdeckkappe 10
befindet und gegen die Spindel 9 abdichtet. Der Dichtungsring 21 dichtet ebenfalls
die Abdeckkappe gegenüber dem Ventilkörper 1 ab.
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Der Unterschied zwischen den ggenüberliegenden Querflächen schließt
die Querschnittsfläche der Spindel 9; wird der Durchmesser der Spindel 9 so klein
wie möglich gehalten ( üblicherweise in der Größenordnung von 6 mm), ist eine solche
Ausgestaltung vollkonunen ausreichend und hat den Vorteil geringerer Kompliziertheit
und geringerer Kosten als eine im Gleichgewicht stehende Anordnung.
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Es werden nunmehr die weiteren Ausführungsformen erläutert, wobei
dieselben Bezugszeichen für die der ersten Ausführungsform entsprechenden Teile
benutzt werden.
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Bei der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 4 und 6.
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besitzt eine innerhalb eines Strömungsmittelmischventils 22 befindliche
Ventileinrichtung ein Mischkontrollelement 23, das einstückig mit einer Spindel
24 ist, so daß diese Teile eine Einheit hilden. Zusammen mit dem Ventilverschlußelement
25 sitzen das Element 23 und die Spindel innerhalb einer zylindrischen kammer 26
eines Ventilkörpers 27. Wie bei der ersten Ausführungsform sitzt das Ventilverschlußelement
25 axial verschiebbar innerhalb der Kammer und wird mit IIilfe des Stifts 13 undrehbar
festgehalten, der in einen Schlitz 14 eingreift. Zwischen der Spindel 24 und dem
Element 25 ist ein O-Ring 28 angeordnet, der Wasserdurchgang in den Boden die Kammer
26 verhindert. In der Bodenendwand 27 des Ventilkorpers befindet sich ein Entlüftungsloch
29, das die Innenseite der Ventileinrichtung zur Atmosphäre entlüftet.
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Wie bei der ersten Ausführungsform ist eine Federklammer 12 am unteren
Lnde der'Spindel 24 vorgesehen, um das Element 25 auf der Spindel und in fester
Zuordnung zum .lischkontrollelement 23 zu halten.
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Das Ventilverschlußelement 25 ist mit zwei federnd nachgiebigen Dichtungen
für das Verschließen der Einlässe in die Kammer versehen. Diese Dichtungen haben
die Form zweier O-Ringe 30, die in einer Ringnut 31 sitzen, welche zwischen den
Seiten von Bohrungen des Elements 25 und einem Stopfen 32 gebildet sind, der in
die Bohrung eingesetzt ist. Dies kann man deutlich aus Fig. 6 erkennen. Die Hauptachse
der O-Ringe und der Nuten liegen normal zur Achse der Kammer 26, wobei jeder O-Ring
zwischen dem Bonden einer zugehörigen Nut und der
die Kammer 2
bildenden Oberfläche des Ventilkörpers zusammen gepreßt wird. Durch das Element
25 wird außerdem mit der Seitenwand 33 der zugehörigen Nut ein Sitz geliefert. Die
Stopfen 32 zentrieren die O-Ringe und verhindern, daß diese bei der Wechselbewegung
des Ventilverschlußelements nach innen zusammenfallen. Fluchten die O-Ringe 30 mit
dem Oberflächenbereich des Ventilkörpers, der unmittelbar die Einlaßöffnungen 3
und 4 umringt, wirkt der IJasserdruck auf die nach innern gerichtete Fläche der
Ringe und drückt diese stärker gegen die Oberfläche 33 und den Boden der Nut 31,
sowie ferner gegen die zylindrische Oberfläche 26. Die Ventilschließstellung, in
der diese Situation vorliegt, ist in den Fig.4, 5 und 6 gezeigt. Die Einheit aus
Ventil, Verschlußelement 25 und Spindel besitzt ferner einen radial verlaufenden
Flansch 34, der vom Element 23 im Axialabstand liegt. Der Flansch 34 hat eine O-Ringdichtung
35, die in einer Nut im Außenumfang des Flansches liegt und die gegen die die jNaniner
2 bildende zylindrische Oberfläche des Körpers abdichtet. Wie man aus Fig. 4 ersieht,
befindet sich der O-RincJ 35 oberhalb des Auslasses 5; bei Abwärtsbewegung der Ventileinrichtung
aus der Ventilschließstellung in Fig. 4 bewegt sich die Dichtung@35 in Richtung
zum Auslaß,-überkreuzt diesen jedoch nie, so daß der Teil der Kammer, der sich oberhalb
der Dichtung befindet, stets vom Wasserdurchfluß abgedichtet ist. Der Flansch 34
berührt in seiner oberen-Stellung die Abdeckkappe 36, die lediglich in das Kopfende
des Ventilkörpers einyeschraubt ist, wobei keine Dichtungen zwischen der Kappe 36,
dem Ventilkörper und der Spindel notwendig sin,d.
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Das Ventilmischelement 23 hat eine dem Element 7 der ersten Ausführungsform
entsprechende Gestalt. Befindet sich die Ventileinrichtung in ihrer Ventilschließstellung
gemäß Fig 4, befindet sich ein das Ventilverschlußelement 25 umgebender O-Ring 37
unterhalb der Dichtungen 30 und gleicht zusammen mit dem O-Ring 35 die Ventileinrichtung
in allen Lagen hydraulisch aus.
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Die Betätigung dieser Ventilkonstruktion ist gleich derjenigen der
ersten Ausführungsform hinsichtlich der Axialbewegung der Ventileinrichtung aus
der Stellung nach Fig. 4 abwärts, wobei die Dichtungen 30 des Ventilverschlußelements
25 den Öffnungsgrad der Einlässe in die Kammer variieren.
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Dr@hen aor Spindel 24 und damit des Dtischkontrollelements 23 verändert
den Durchflußgrad aus den beiden Einlässen, so daß die Mischung variiert wird.
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bei einer dritten Ausführungsform gemäß den Fig. 7 und 8 hat ein
Mischventil, das sonst yleich der zweiten usführungsform ausgestaltet ist, ein Ventilverschlußelement
38, das sich von dem Ventilverschlußelement 25 der zweiten Aüsführungsform unterscheidet.
Das Ventilverschlußelement 38 unterscheidet sich von demjenigen der zweiten Ausführungsform
darin, daß es eine einzige federnd nachgiebige Dichtung 39 besitzt, die mit der
die Kammer bildenden Oberfläche des Ventilkörpers in Berührung steht. In diesen
Fall besteht die Dichtung 39 aus zwei ringförmigen Dichtungsabschnitten 40, die
in
Ringnuten sitzen, die entlang dem Ventilverschlußelement in Axialabstand angeordnet
und rund um dieses Element verlaufen, sowie zwei diametral einander gegenüberliegende
axial verlauEende Dichtungsabschnitte 41, die in axial verlaufenden Vertiefungen
sitzen und zwischen den ringförmigen Dichtungsabschnitten verlaufen. In einer Ventilschließstellung
liegt das Ventilverschlußelement 38 mit den ringförmigen Dichtungsabschnitten 40
so, daß die Einlässe 3 und 4 zwischen diesen Dichtungsabschnitten liegen. Die Lage
der Einlässe ist in Fig. 7 auf jeder Seite des Verschluß elements strichpunktiert
angedeutet. in der Ventilschließstellung liegen die axial verl@@dfenden Dichtungsabschnitte
41 zwischen den Einlässen.
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Die Wirkung der Anordnung der Dichtungsabschnitte in dieser preise
liegt darin, daß die Einlässe voneinander und vom Auslaß getrennt sind.
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Dei einer vierten Ausführungsform gemäß den Fig. 9 bis 11 bildet
der Ventilkörper 42 eine Ventilkammer 43. Die Ventileinrichtung besitzt eine Spindel
44, an der in der vom ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Weise ein Mischkontrollelement
45 befestigt ist. Das Element 45 hat die gleiche Gestalt wie die entsprechenden
Elemente der vorhergehenden Ausführungsformen, ist jedoch einstückig mit einem nach
oben verlaufenden zylindrischen Teil 46 ausgebildet, der an seinem Kopfende in einen
radial verlaufenden Flansch 47 übergeht . der einen O-Ring 48 enthält, welches in
einer Nut seines Außenumfangs lieyt. Befindet sich gemäß Fig. 9 die Ventileinrichtung
in der Schließstellung, liegt die Dichtung
48 zwischen den Einlässen
3 und 4 und dem Auslaß 5.
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In dieser Stellung berührt die Dichtung 46 eine Dichtfläche 49, die
von dem Ventilkörper am Kopfende der Kammer gebildet wird, so daß verhindert wird,
daß Wasser in der Schließstellung des Ventils von der Kammer durch den Auslaß strömt.
Wird die Ventileinrichtung axial abwärts bewegt, entfernt sich die Dichtung 48 von
der Dichtfläche 49, so daß Wasser aus der.
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Kammer eintreten und durch den Auslaß abströmen kann. Eine Abdeckkappe
50 am I;opfende des Ventilkörpers 1 hat Dichtungen 51 und 52 £ür die Spindel bzw.
den Ventilkörper, um Wasserdurchgang zu verhindern, wenn sich das Ventil in der
Offenstellung befindet.
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Auf der Spindel 44 sitzt wie bei der ersten Ausführungsform drehbar
ein Ventilverschlußelement 53, das mit Hilfe eines Stifts 13 wie bei der ersten
Ausführungsform in seiner Lagc gehalten wird, so daß Drehbewegung der Spindel zur
Bewegung des Misch@@@trollelements 45 keine Drehbewegung des Ventilverschlußelements
verursacht. Das Ventilverschlußelement 53 trägt eine sie umgebende Hülse 53a aus
einem Kunststoffmaterial niedriger Reibung; die Hülse 53a ist an der Stelle 54 gemäß
Fig. 10 in Längsrichtung geschlitzt. Die Hülse 53a ist durch öffnen des Schlitzes
nach außen und von dem Ventilverschlußelement weg in innige Gleit- und Dichtberührung
mit der Oberfläche der Kamriicr 43 vorgespannt, und zwar mit Hilfe einer federnd
nachgiebigen Dichtung 55. Die Dichtung 55 hat denselben Aufbau wie die Dichtung
39 der dritten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß sie drei axial verlaufende
Dichtungsabschnitte
56 besitzt, von denen zwei jeeils auf jeder
Seite des Längsschlitzes 54 liegen. Die Hülse 53a ist mit zwei Löchern 57 versehen,
die bei in Schließstellung befindlicher Ventileinrichtung mit den Einlässen 3 und
4 gemäß Fig. 9 fluchten, wodurch Wasserdruck durch diese Löcher auf das Innere der
Hülse wirkt, um die Dichtung 55 im Andrücken der Hülse gegen die zylindrische Oberfläche
des Körpers zu unterstützen. Die Bereiche, auf die das Wasser in der Hülse wirkt,
sind voneinander durch die axial verlaufenden Dichtungsabschnitte 56 sowie durch
die ringfö.rmigen Dichtungsabschnitte 56a der Dichtung 55 getrennt. Befindet sicii
die Ventileinrichtung in der Schließstellung, wird die Hülse strömungsmitteldicht
gegen die Bereiche der zylindrischen Flache gedrückt, die unmittelbar die Öffnungen
3 und 4 umgeben, so daß Wasser nicht aus den Öffnungen in die Karmer fließen ]rann.
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Der Stift 13 durchragt zur Verhinderung einer Verdrehung des Elements
53 nicht nur den Schlitz 14 sondern erstreckt sich auc1.i durch einen Schlitz 5C,
der in der IIülse ausgebildet ist, so daß die Hülse und das Element 53 unverdrehbar
zusammengehalten sind.
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Das Ventil der vierten Ausführungsform arbeitet in der gleichen Weise
wie die vorbeschriebenen anderen Ausführunysformen, indem axiale Abwärtsbewegung
dazu führt, daß das Ventilverschlußelement die Öffnungen 3 und 4 um Beträge frei-.
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liegt, die von der Axialstellung der Ventileinrichtung abhängig sind,
so daß auf diese Weise die von den Einlässen mögliche
Wasserzufuhrrate
gesteuert wird, während das Mischkontrollelement 45 durch seine Drehstellung das
Gemisch variiert.
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Alternative Ausführungsformen sind denkbar, z.B.
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solche, bei denen das Mischkontrollelement axial gestützt ist und
zwei Hälften besitzt, die f@dernd gegen die Oberfläche der @ammer sitzen. Alternativ
kann die Hülse 53a der vierten Ausführungs@orm aus @etall bestehen und innerhalb
der Kammer nach außen vorgespannt sein, so daß sie dichtend die zylindrische Oberfläche
berührt. In diesem Fall kann man auf die Dichtungselemente 48 und 55 verzichten.