DE2804755C2

DE2804755C2 - Thermostatventil mit Mengeneinstellung

Info

Publication number: DE2804755C2
Application number: DE19782804755
Authority: DE
Inventors: Heinz 7000 Stuttgart Schmidt
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1978-02-04
Filing date: 1978-02-04
Publication date: 1986-12-11
Also published as: DE2804755A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil mit Mengeneinstellung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Thermostatventile im Sanitärbereich werden häufig getrennt vom Mischwasserauslaß und dem dort befindliehen Schließventil angeordnet Bei bekannten Thermostatventilen, in die eine Mengen-Einstellvorrichtung integriert ist, wird grundsätzlich nicht anders vorgegangen: das Schließventil befindet sich in Wasserflußrichtung gesehen hinter dem Thermostatventil. Das bedeutet, daß in den Warmwasser- bzw. Kaltwasserzuleitungen, Rückschlagventile eingebaut werden müssen. Als Schließelemente finden Kolben oder ähnliche herkömmliche Bauteile Verwendung, die nicht nur sehr groß bauen, sondern auch einem raschen Verschleiß unterliegen.

Aus der CH-PS 3 94 062 ist ein Thermostatventil mit Mengeneinstellung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung hekannt Hier werden dieselben Regelelemente, welche auch die Temperatureinstellung bewirken, zur Steuerung der Menge des austretenden Mischwassers verwendet Eine körperliche Trennung von Schließelementen, welche nur das Mischungsverhältnis des Mischwassers bewirken, und solchen, welche nur die Menge des Mischwassers verändem, findet also im Gegensatz zu den obenerwähnten bekannten Thermostatventilen nicht statt. Es werden jedoch auch bei dem in der CH-PS 3 94 062 beschriebenen Thermostatventil die nachteiligen, rasch verschleißenden und groß bauenden Kolben eingesetzt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Thermostatventil der im Hauptanspruch angegebenen Gattung so auszubilden, daß Rückschlagventile an den Zuleitungen erübrigt werden können, eine besonders kompakte Bauweise erzielt wird und Wartungsarbeiten an den Schließelementen fast völlig vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Thermostatventil baut sowohl axial als auch radial nur unwesentlich größer als die bekannten Ventile.

Die Schließelemente können, in Wasserflußrichtung gesehen, vor dem Regelelement angebracht werden. Ein direkter Wasserübertritt zwischen Kaltwassereinlaß und Warmwassereinlaß ist damit ausgeschlossen, ohne daß Rückschlagventile eingebaut werden müßten. Werden die Steuerscheiben aus Keramik hergestellt, so ist auch bei langjähriger Benutzung ein Abrieb nicht fesl-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Thermostatventil mit Mengenregulierung.

Das Thermostatventil besitzt ein Gehäuse 1 mit Warmwassereinlaß 2, Kaltwassereinlaß 3 und Mischwasserauslaß 4. Das Gehäuse 1 weist einen becherförmigen Innenraum 5 auf, der in einem Halsbereich 6

etwas im Durchmesser verkleinert ist. Der Boden des !nnenraumes 5 ist über Kanäle 7,8 mit dem Warmwassereirdaß 2 bzw. dem Kaltwassereinlaß 3 verbunden. Ein Ringkanal 9 im Halsbereich 6 des Gehäuses 1 kommuniziert über einen Kanal 10 mit dem Mischwasserauslaß 4.

In den becherförmigen Innenraum des Gehäuses 1 ist eine hohlzylindrische Außenhülse 11 eingesetzt Diese ist im Bodenbereich an einem vorstehenden Ringbund 12 über eine Keilverzahnung 13 geführt und mittels eines radialen ilingflansches 14 an der oberen Stirnfläche des Gehäuses 1 verschraubt. Die Außenhülse 11 läßt sich also gegenüber dem Gehäuse 1 nicht verdrehen.

Der Außendurchmesser der Außenhülse 11 ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 1 im Halsbereich 6. Auf diese Weise bildet sich zwischen dem weiteren Abschnitt des Gehäuse-Innenraumes 5 und der äußeren Mantelfläche der Außenhülse 11 ein Ringraum 15, auf dessen Funktion noch eingegangen wird.

Der Boden der Außenhülse 11 wird von einer Kreisöffnung 16 durchsetzt, in der eine Dichtung 17 einliegt. Die Dichtung 17 besitzt zwei Durchtrittsöffnungen 18 und 19, die mit den Mündungen der Kanäle 7, 8 in den Boden des Gehäuse-1 nnenraumes 5 fluchten. Über der Dichtung 17 liegt eine erste Steuerscheibe 20, vorzugsweise aus Keramik, die gegenüber der Außenhülse 11 nicht verdrehbar ist. Auch diese Steuerscheibe 20 besitzt zwei Wasserdurchtrittsöffnungen 21,22, die auf die Durchtrittsöffnungen 18,19 der Dichtung 17 ausgerichtet sind.

Der becherförmige Innenraum 23 der Außenhülse 11 ist mit mehreren ringförmigen Rücksprüngen versehen und über mehrere Durchtrittsöffnungen mit dem Außenraum verbunden, deren jeweilige Funktion später deutlich werden wird.

Eine erste Durchtrittsöffnung 24 befindet sich unmittelbar oberhalb der ortsfesten Steuerscheibe 20, sie führt zum unteren Bereich des Ringraumes 15 zwischen Gehäuse 1 und Außenhülse 11.

Oberhalb der Durchtrittsöffnung 24 ist in die Innenmantelfläche der Außenhülse 11 ein erster ringförmiger Rücksprung 25 eingearbeitet, der ohne Verbindung zur Außenmantelfläche ist. In Abstand darüber befindet sich ein zweiter ringförmiger Rücksprung 26, der über mehrere Radialbohrungen 27 mit dem oberen Bereich des Ringraumes 15 kommuniziert. In Höhe des radialen Ringflansches 14 schließlich ist ein dritter ringförmiger Rücksprung 28 vorgesehen, der über mehrere Radialbohrungen 29 mit dem Ringkanal 9 in Verbindung steht.

In Umfangsnuten der Außenmantelfläche der Außenhülse 11 liegen zwei O-Ringe 30,31, welche den Ringkanal 9 nach oben und unten abdichten.

Die Außenhülse 11 ist bei der Linie 32 unterbrochen, also zweiteilig ausgebildet, damit die nachfolgend beschriebenen Teile eingebracht werden können.

In den becherförmigen Innenraum 23 der Außenhülse 11 ist eine Innenhülse 33 eingesetzt, die gegenüber der Außenhülse 11 verdrehbar ist. Ihr Boden 34 kann zum Einführen weiterer Teile abgenommen werden, steht aber nach dem Zusammenbau immer in Drehverbindung mit dem Mantel der Innenhülse. Der Boden 34 umgreift von oben eine zweite Steuerscheibe 35, vorzugsweise ebenfalls aus Keramik, so daß sie gemeinsam mit der Innenhülse 33 verdreht wird. Die verdrehbare Steuerscheibe 35 liegt mit ihrer (polierten) Unterseite auf der (ebenfalls polierten) Oberseite der ortsfesten Steuerscheibe 20 auf und enthält zwei Ausnehmungen 36, 37, die zur Regelung des Wasserdurchflusses in unterschiedliche Überlappung mit den Durchtrittsöffnungen 21, 22 der ortsfesten Steuerscheibe 20 gebracht werden können.

Bei der ersten Ausnehmung 35 der verdrehbaren Steuerscheibe 35 handelt es sich um eine Axialbohrung, die am unteren Ende — je nach Drehstellung — in Verbindung mit der Durchtrittsöffnung 21 der ortsfesten Steuerscheibe 20 steht und am oberen Ende in allen Drehstellungen mit einer Axiaibohrung 38 im Innenhülsen-Boden 34 fluchtet Der Übergang zwischen den Axialbohrungen 36 und 38 ist durch eine Ringdichtung 39 abgedichtet

Die zweite Ausnehmung 37, die nach unten — je nach Drehstellung — mit der Durchtrittsöffnung 22 der ortsfestea Steuerscheibe 20 kommuniziert öffnet sich zum Umfang der verdrehbaren Steuerscheibe 35 hin. Sie steht dort zumindest in den Winkelstellungen, in denen Wasser fließen soll, mit der radialen Durchtrittsöffnung 24 der Außenhülse 11 in Verbindung.

Oberhalb des Bodens 34 verbinden eine oder mehrere radiale öffnungen 40 den Innenraum der Innenhülse 33 mit dem unteren Bereich des Rücksprunges 25 in der Außenhülse 11. Der obere Bereich des Rücksprungs 25 ist über weitere radiale öffnungen 41 ebenfalls mit dem Innenraum der Innenhülse 33 verbunden. Die Öffnungen 41 sind vorzugsweise Schlitze, zwischen denen Verbindungsstege (nicht sichtbar) belassen sind. Entsprechende Schlitze 43, die etwas höher im Mantel der Innenhülse 33 vorgesehen sind, verbinden den Innenraum der Innenhülse 33 mit dem Rücksprung 26 der Außenhülse 11. Die Schlitze 41, 43 bilden an der Innenfläche der Innenhülse in noch zu beschreibender Weise einen Warmwasser- bzw. Kaltwasserventilsitz. An der äußeren Mantelfläche der Innenhülse 33 sitzen über den Schlitzen 41,43 lärmmindernde Siebe 42, die (teil-)ringförmig ausgebildet sind.

Etwa in Höhe des Ringflansches 14 der Außenhülse 11 weist die Innenhülse 33 weitere radiale Durchtrittsöffnungen 44 auf, welche eine Verbindung zwischen dem Innenraum der Innenhülse 33 und dem Rücksprung 28 der Außenhülse 11 herstellen.

In Umfangsnuten der Innenhülse 33 liegen mehrere im einzelnen nicht bezeichnete O-Ringe, die verhindern, daß ein direkter Wasserübertritt zwischen den verschiedenen Rücksprüngen 25, 26, 28 bzw. der Öffnung 24 entlang der Berührungsfläche von Außen- und Innenhülse 11 bzw. 33 stattfindet.

Der obere Bereich der Innenhülse 33 steht in Drehverbindung mit einem aufgeschobenen Ring 45, an den ein Handgriff 51 angeformt ist. Wird somit der Handgriff 51 um die in der Zeichnung senkrecht verlaufende Achse des Thermostatventils verschwenkt, so drehen sich die Innenhülse 33, deren Boden 34 und die verdrehbare Steuerscheibe 35 mit.

In den zwischen den Schlitzen 41 und 43 liegenden Bereich der Innenhülse 33 ist ein Halteteil 46 eingeschraubt, welches einen Führungsstift 47 für ein als solches bekanntes Dehnstoffelement 48 trägt.

Das Dehnstoffelement 48 stützt sich nach oben über

fin einen Druckstift 49 an einer Einstellspindel 50 ab. Das obere Ende der Einstellspindel 50 ist im Durchmesser erweitert und wird von einem Zylindergehäuse 52 aufgenommen. Es steht dort unter der Einwirkung einer bzw. mehrerer Druck-Sicherheitsfedern 53, welche verhältnismäßig starr sind und das verbreiterte obere Ende gegen den Boden des Zylindergehäuses 32 zu drücken suchen.
Der obere Bereich des Zylindergehäuses 52 ist in eine

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Axialbohrung 54 eines hohlzylindrischen Teil 55 eingeschraubt und dort fixiert. Das hohlzylindrische Teil 55 ist auf eine Gewindemuffe 56 aufgeschraubt, die raumfest innerhalb der Innenhülse 33 angeordnet ist. Die Fixierung der Gewindemuffe 56 erfolgt mittels einer Schraube 57, die in den oberen Bereich der Außenhülse 11 eingeschraubt ist und durch einen Schlitz 58 der Innenhülse 33 in eine Sackbohrung 59 der Gewindemuffe 56 ragt Die Länge des Schlitzes 58 in der Innenhülse 33 begrenzt den Winkelbereich, um den Handhebel 51, Ring 45, Innenhülse 33, Boden 35 und verdrehbare Steuerscheibe 35 verschwenkt werden können.

Die Gewindemuffe 56 weist eine mehrfach abgestufte Zentralbohrung 60 auf, in der (von oben nach unten gesehen) das Zylindergehäuse 52, die Stellspindel 50, der Druckstift 49 und der obere Bereich des Dehnstoffelementes 48 axial verschiebbar geführt sind. Ein O-Ring 61 in der Außenfläche der Gewindemuffe 56 sowie ein den Druckstift 49 in der Zentralbohrung 60 umgebender O-Ring 62 dichten den Wasserbereich des Thermostatventils nach oben ab.

Auf die äußere Mantelfläche des hohlzylindrischen Teils 55 ist ein Drehgriff 63 aufgesetzt und dort mittels einer Madenschraube 64 gesichert

Zwischen einem in der Zentralbohrung 60 der Gewindemuffe 56 eingesetzten Anschlagring 65 und der oberen Stirnfläche des Dehnstoffelementes 48 ist eine Druckfeder 66 eingesetzt Diese drückt einen unteren, zylindrischen Ansatz 67 des Dehnstoffelementes 48 nach unten gegen eine obere Kugelkalottenfläche 68 eines hohlen Ventilkegels 69. Der hohle Ventilkegel 69 wird andererseits von einer weiteren Druckfeder 70 nach oben gedrückt, die zwischen ihm und dem Halteteil 46 eingespannt ist Auf diese Weise werden Ventilkegel

69 und Ansatz 67 des Dehnstoffelementes 48 immer formschlüssig gehalten. Die Druckfeder 70 sorgt ferner für eine einwandfreie Rückstellung des Dehnstoffelementes 48.

Der Ventilkegel 69 besitzt eine zylindrische Mantelfläche 71, die in der Innenhülse 33 gleitet und — je nach Stellung des Dehnstoffelementes 48 — die Schlitze 41 und 43 der Innenhülse 33 mehr oder weniger freigibt Ein in einer Umfangsnut der Mantelfläche 71 liegender O-Ring verhindert den Wasserdurchtritt an der Berührungsfläche von Ventilkegel 69 und Innenhülse 33.

Der Ventilkegel 69 weist ferner einen konischen Übergangsbereich 72 auf. der die Mantelfläche 71 mit der Kugelkalottenfläche 68 verbindet Dieser Übergangsbereich 72 ist von mehreren Durchgangslöchern

70 durchsetzt so-Die Wasserwege in dem beschriebenen Thermostatventil verlaufen folgendermaßen:

Das Warmwasser tritt über den Einlaß 2 und den Kanal 7 ein. Es durchsetzt — je nach der Relativstellung der Steuerscheiben 20 und 35 — die öffnungen 18, 21, 36 und 38 und tritt so in den Innenraum der Innenhülse 33 unterhalb des Halteteils 46 ein. Durch die radiale öffnung 40 der Innenhülse 33 gelangt das Warmwasser in den ringförmigen Rücksprung 25 der Außenhülse 11 und von dort durch das Sieb 42 zu dem den Warmwassersitz bildenden Schlitz 41 in der Innenhülse 33. Je nach der Stellung des Ventilkegels 69 fließt das Warmwasser dann in den Innenraum des Ventilkegels 69, durch die Durchgangslöcher 73 im Übergangsbereich 72 des Ventilkegels 69 und vermischt sich dann mit dem vom Schlitz 43 kommenden Kaltwasser.

Der Weg des Kaltwassers zwischen dem Einlaß 3 und dem den Kaltwassersitz bildenden Schlitz 43 verläuft über den Kanal 8, die Durchtrittsöffnungen 19, 22 und

— je nach Stellung der verdrehbaren Steuerscheibe 35

— durch die Ausnehmung 37 der verdrehbaren Steuerscheibe 35 zur Durchtrittsöffnung 24 der Außenhülse 11, von dort weiter über den Ringraum 15 zu den Radialbohrungen 27 und dem ringförmigen Rücksprung 26 der Außenhülse 11. Über den Schlitz 43 schließlich (soweit er vom Ventilkegel freigegeben wird), gelangt das Kaltwasser in den Innenraum der Innenhülse 33, wo es sich mit dem von den Durchgangslöchern 73 des Ventilkegels 69 kommenden Warmwasser vermischt.

Das Mischwasser strömt am Dehnstoffelement 48 entlang, und zwar zur Optimierung der thermischen Ankopplung innerhalb und außerhalb des hohlzylindrischen Dehnstoff-Aufnahmeraumes. Durch die Durchtrittsöffnung 44 der Innenhülse 33, den ringförmigen Rücksprung 28 sowie die Radialbohrungen 29 der Außenhülse U und durch den Kanal 10 des Gehäuses 1 fließt das Mischwasser schließlich zum Auslaß 4.

In der Zeichnung ist die volle Offenstellung des Thermostatventils gezeigt, in der die Ausnehmungen 36 und 37 der verdrehbaren Steuerscheibe 35 die maximale Überlappung mit den Durchtrittsöffnungen 21 bzw. 22 der ortsfesten Steuerscheibe 20 haben. Zur Verringerung des Mischwasserflusses wird der Handhebel 51 um die in der Zeichnung senkrecht verlaufende Hauptachse des Thermostatventils verschwenkt Diese Bewegung überträgt sich über den Ring 45 auf die Innenhülse 33, von dort auf den Boden 34 der Innenhülse 33 und auf die verdrehbare Steuerscheibe 35. Die Überlappung der Ausnehmungen 36, 37 der verdrehbaren Steuerscheibe 35 mit den Durchtrittsöffnungen 21, 22 der ortsfesten Steuerscheibe 20 wird zunehmend verringert, bis sie schließlich ganz beseitigt ist: das Thermostatventil ist nun geschlossen.

Die Ausnehmungen 36,37 der verdrehbaren Steuerscheibe 35 und die Durchtrittsöffnungen 21,22 der ortsfesten Steuerscheibe 20 sind so dimensioniert daß das Verhältnis der für Warm- und Kaltwasser freigegebenen effektiven Durchströmungscjuerschnitte für alle Stellungen der verdrehbaren Steuercheibe 35 dasselbe ist

Die Temperaturvorwahl erfolgt in bekannter Weise am Drehgriff 63. Wird dieser gemeinsam mit dem hohlzylindrischen Teil 55 auf dem Gewinde der Gewindemuffe 56 verdreht so verschieben sich das Zylindergehäuse 52, die Stellspindel 50, der Druckstift 49 und das Dehnstoffelement 48 axial innerhalb der Innenhülse 33 bzw. der Gewindemuffe 56. Auf diese Weise wird die Relativstellung zwischen dem Ventilkegel 69 und den Schlitzen 41 und 43 der Innenhülse 33 verändert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

l.Thennostatventil mit Mengeneinstellung, insbesondere für den Sanitärbereich, mit im wesentlichen zylindrischem, um eine Hauptachse gruppiertem Aufbau, mit einem Warmwassereinlaß, einem KaItwassereinlaß und einem Mischwasserauslaß, mit einem auf die Temperatur des Mischwassers ansprechenden Stellglied und einem hiervon betätigten, das Mischungsverhältnis des Mischwassers bestimmenden Regelelement, mit einem von Hand betätigbaren Verstellmechanismus für die die Mischwassermenge bestimmenden, relativ zueinander bewegbaren und koaxial zur Hauptachse des Ventils angeordneten Schließelemente, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung der gesamten Ausflußmenge stirnseitig auf der Einlaßseite des Thermostatventils und ebenfalls koaxial zu dessen Hauptachse zwei zusätzliche, gegeneinander verdrehbare, aufeinander aufliegende Steuerscheiben (20,35) angeordnet sind und der Verstellmechanismus eine Hülse (33) umfaßt, die ebenfalls koaxial zur Hauptachse verläuft, um diese drehbar ist und an einem Ende mit einer der Steuerscheiben (35) in Drehverbindung steht
2. Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheiben (20, 35) aus Keramik sind.
3. Thermostatventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Steuerscheiben (20) gegen Verdrehung gesichert ist und ihre Wasser-Durchtrittsöffnungen (21, 22) ständig mit den Kanälen (7,8) für Warm- und Kaltwasser kommunizieren, und daß die darüber liegende Steuerscheibe (35) mit der Hülse (33) verbunden und verdrehbar ist und ihre Ausnehmungen (36, 37) in allen Drehstellungen in Verbindung mit den inneren Wasserwegen des Thermostatventils sind.
4. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (33) einen abnehmbaren Boden (34) besitzt.
5. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die verdrehbare Hülse (33) als Innenhülse ausgebildet ist, weiche in einer Außenhülse (fl) einsitzt, die ihrerseits in einem Gehäuse (1) drehfest angeordnet ist, wobei die inneren Wasserwege des Thermostatventils teilweise in Ringräumen (15) zwischen Gehäuse (1) und Außenhülse (11) teilweise in Ringräumen (25,26,28) zwischen der Außenhülse (11) und der Innenhülse (33) verlaufen.
6. Thermostatventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausnehmung (36) der verdrehbaren Steuerscheibe (35) eine Axialbohrung ist, die mit einer Axialbohrung (38) im Boden (34) der Innenhülse (33) fluchtet.
7. Thermostatventil iiach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausnehmung C¥7\ rlpr vprHrphharpn St^pU^prsch^pihf* (¹^Vi 711m I imfang hin offen ist und in allen Drehstellungen, bei denen Wasser fließt, mit einer radialen Durchtrittsöffnung (24) der Außenhülse (11) kommuniziert.
8. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 —7, dadurch gekennzeichnet, daß die verdrehbare Hülse (33) einen Umfangsschlitz (58) aufweist, der zur Begrenzung des Dreh-Bereiches der Hülse (33) mit einem feststehenden Stift (57) zusammen

wirkt
9. Thermostatventil nach Anspruch 8 ui Verbindung mit einem der Anspruches—7, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Stift (57) eine in die Außenhülse (11) eingedrehte Schraube ist