DE2852935A1

DE2852935A1 - Thermostatventil

Info

Publication number: DE2852935A1
Application number: DE19782852935
Authority: DE
Inventors: Walter Gruber; Heinz Schmidt
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1978-12-07
Filing date: 1978-12-07
Publication date: 1980-06-19
Also published as: CH643928A5; JPS6411872B2; ATA766879A; FR2443630B1; JPS5582872A; FR2443630A1; AT380087B; DE2852935C2

Description

PAT £N 1"ANWALYt DR. ULRICH OSTERTAQ if. DR. REINHARD OSTERTAG

EIBENWEG 10, 7000 STUTTGART 70, TELEFON O7 11/7S 88 45, KABEL: OSPAT

Thermostatventil·

Anmelderin:
Hansa Metailwerke AG Sigmaringer Str. 107 7000 Stuttgart 81

Anwaltsakte:
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OfllGJNAL INSPECTED

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714 - XV 29.11 .1978

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil, insbesondere für den Sanitärbereich, mit einem Gehäuse, in dem sich ein Kaltwassereinlauf, ein Warmwassereinlauf und ein Mischwasseräuslauf befinden, mit einem temperaturempfindlichen Regelelement; mit einem vom Regelelement axial verschiebbaren Regelkolben, der auf jeweils einer Seite den Regelspalt für Kalt- und Warmwasser begrenzt; mit einer Dichtung., welche den Regelkolben gegen das Gehäuse abdichtet. .-:--.

Bei bekannten Thermostatventilen dieser Art besteht die Dichtung zwischen dem Regelkolben und dem Gehäuse aus einem O-Ring. Zwischen dem O-Ring und dem Regelkolben bzw. dem Gehäuse findet bei der axialen Regelbewegung des Regelkolbens eine Relativverschiebung statt. Die damit verbundenen Reibungskräfte führen zu einem Verschleiß der 0-Ringdichtung, die nach einer gewissen Betriebsdauer ausgetauscht werden muß. Außerdem werden bei dieser Konstruktion die zur Bewegung des Regelkolbens erforderlichen Stellkräfte erhöht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Thermostatventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Verschleiß der zwischen Regelkolben und Gehäuse wirkenden Dichtung weitgehend herabgesetzt und die auf den Regelkolben aufzubringende Stellkraft vermindert ist.

^O Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtung eine ringförmige, elastische Membran ist, die am Innenumfang am Regelkolben und am Außenumfang am Gehäuse befestigt ist.

Auf diese Weise findet zwischen Dichtung und Regelkolben

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ebenso wenig wie zwischen Dichtung und Gehäuse eine Relativbewegung statt. Reibungskräfte und hierdurch bedingte Kraftverluste sowie Verschleiß treten nicht ein.
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Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Bauweise ergibt sich dann, wenn das Thermostatventil gleichzeitig mit einer Mengenregulierung ausgestattet ist. Eine solche Mengenregulierung findet üblicherweise dadurch statt, daß die Summe der Breiten der Regelspalte für Kalt- und Warmwasser verändert wird, indem eine Ventilsitzfläche axial verstellt wird. Bei den bekannten Thermostatventilen, die mit einer solchen Mengenregulierung ausgestattet sind, bestehen die zusammenwirkenden Ventilsitzflächen aus Metall. Auf diese Weise ergibt-sich in der vollkommenen Schließstellung nur eine unzulängliche Dichtung. Wird, wie erfindungsgemäß vorgesehen, eine elastische Membran als Dichtung zwischen Regelkolben und Gehäuse verwendet, so kann diese gleichzeitig als eine Ventilsitzfläche eingesetzt werden. Beim Auftreffen auf die zugehörige Gegen-Ventilsitzfläche wird der entsprechende Regelspalt vollständig wasserdicht abgeschlossen.

Zweckmäßigerweise besteht die genannte Membran aus Gummi, Sie kann am Innenumfang mit einem hohlzylindrischen Schraubteil am Regelkolben verklemmt sein. Vorteilhafterweise ist die Membran außerdem am Außenumfang mittels eines axial beaufschlagten hohlzylindrischen Teils gegen eine Schulter des Gehäuses verklemmt.

Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Membran mit einem freien Rand eines gehäusefesten Teils den Regel-.spalt für Kalt- oder Warmwasser bildet. Das gehäusefeste Teil kann ein in das Gehäuse eingeschraubter, be-

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cherförmiger Einsatz sein.

Handelt es sich um ein Thermostatventil, bei dem die Menge des ausfließenden Mischwassers durch axiales Verstellen einer Ventilsitzfläche veränderbar ist, so kann diese verstellbare Ventilsitzfläche von einer weiteren ringförmigen Membran gebildet werden, die am Außenumfang am Gehäuse befestigt ist und am Innenumfang axial ausbiegbar ist. Im auszubiegenden Bereich' der Membran wird dann zweckmäßigerweise ein Druckring angeordnet, der von außerhalb des Gehäuses axial bewegbar ist.

Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, daß der Druckring voneiner Mehrzahl über den Umfang verteilter Druckstifte beaufschlagt ist, die axial verschiebbar und abgedichtet aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Die Druckstifte können in einem Teil enden, das axial verschiebbar auf dem Hals eines gehäusefesten Teils angeordnet ist. Dabei ist vorteilhafterweise das gehäusefeste Teil ein in das Gehäuse eingeschraubter Einsatz. In diesem Falle läßt sich die zweite Membran mit dem Einsatz gegen eine Schulter des Gehäuses klemmen.

Das auf dem Hals des gehäusefesten Teiles axial verschiebbare Teil wird vorteilhafterweise mit einer spiraligen Kugellauffläche versehen, auf der Lagerkugeln abrollen können, wobei eine ebenfalls spiralige Gegenlauffläche . an einem Handdrehgriff ausgebildet ist, der verdrehbar aber nicht axial verschiebbar über dem Teil mit der Kugellauffläche angebracht ist. Diese Bauweise stellt sicher, daß bei der Mengenregulierung nur ein sehr geringer Kraftaufwand erforderlich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur

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zeigt ein erfindungsgemäßes Thermostatventil im Schnitt.

Das dargestellte Thermostatventil besitzt ein Gehäuse 1, das eine Einlaßöffnung 2 für Warmwasser, eine Einlaß-Öffnung 3 für Kaltwasser und eine Auslaßöffnung 4 für Mischwasser aufweist. In das Gehäuse 1 ist in der Zeichnung von unten her ein erster Einsatz 5 eingeschraubt, der das Gehäuse 1 nach unten verschließt. Er erstreckt sich becherförmig in das Gehäuseinnere und besitzt dort einen freien Rand ,6. In der Nähe der Kaltwasser-Einlaßöffnung 3 besitzt der Einsatz 5 einen Bereich kleineren Durchmessers, wodurch sich zwischen ihm und dem Gehäuse 1 ein Ringraum 7 ergibt. In entsprechender Weise ist der Durchmesser des Einsatzes 5 im Bereich der Mischwasser-Auslaßöffnung 4 verringert, so daß hier zwischen Einsatz 5 und Gehäuse 1 ein Ringraum 8 verbleibt. Der Ringraum 8 steht über Durchtrittsöffnungen 9 mit dem Inneren des Einsatzes 5 in Verbindung. Er ist zudem beidseitig mittels O-Ringen 10, 11 gegen das Gehäuse 1 abgedichtet.

Der Einsatz 5 weist einen nach außen ragenden zylindrischen Ansatz 12 auf, indem ein Hand-Temperaturwählgriff 13 axial verschraubbar ist. Am Temperaturwählgriff 13 stützt sich der Druckstift 14 eines herkömmlichen Dehnstoffelements 15 ab, der abgedichtet durch eine Axialbohrung 16 des Einsatzes 15 geführt ist.

In das Gehäuse 1 ist in der Zeichnung von oben her ein zweiter Einsatz 17 eingeschraubt. Zwischen dem unteren Rand des Einsatzes 17 und einer Schulter 18 des Gehäuses 1 ist eine ringförmige Membran 19 verklemmt. An der Membran 19 stützt sich ein hohlzylindrisches Teil 20 ab, welches seinerseits eine zweite Membran 21 gegen eine weitere Schulter 22 des Gehäuses 1 drückt. Im Bereich der Warmwasser-Einlaßöffnung" 2 ist. zwischen dem Teil

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und dem Gehäuse 1 ein Ringraum 23 ausgeformt, der über Durchtrittsöffnungen 24 mit dem Inneren des Teiles 20 kommuniziert.

Der Einsatz 17 besitzt einen in der Zeichnung nach oben weisenden, zylindrischen Hals 25, an dessen oberer Stirnseite ein Haltering 26 angebördelt ist.

Von der oberen Stirnseite des Halses 25 erstreckt sich ein zylindrischer Einsatz.27 nach innen, der eine Führungsbohrung 28 zur Aufnahme des freien Endes der Betätigungsspindel 29 des Dehnstoffelementes 15 aufweist.

Der Innenumfang der Membran 21 ist mittels eines ringförmigen Schraubten s 30 an einem Regelkolben 31 verklemmt, der in noch zu beschreibender Weise vom Dehnstoffelement 15 über die Betätigungsspindel 29 axial verstellbar ist.

Der Regelkolben 31 besitzt einen becherförmigen Innenraum 32, der über das Schraubteil 30 zugänglich ist. Dieser kommuniziert über schräg nach außen und oben gericht tete Durchtrittsoffnungen 33 mit einem Ringraum 34, der von oben her in den sonst im wesentlichen zylindrischen Körper des Regelkolbens 31 eingebracht ist. Auf diese Weise entsteht am Regelkolben 31 ein freier Rand 35, der mit der Membran 19 in noch zu beschreibender Weise als Warmwassersitz zusammenwirkt.

Die Betätigungsspindel 29 des Dehnstoffelements 15 er- ^O streckt sich koaxial durch das Schraubteil 30, den becherförmigen Innenraum 32 des Regelkolbens 31 und durch eine Axialbohrung 36 in die Zylinderbohrung 37 eines Halses 38 des Regelkolbens 31. Die Betätigungsspindel 29 weist beim Eintritt in die Zylinderbohrung 37 des Hai- · ses 38 eine Stufe auf, an der ein erster Federteller 39

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anliegt. An diesem Federteller 39 stützt sich eine Sicherheits-Spiralfeder 40 ab, die gegen einen zweiten, im Hals 38 eingebördelten Federteller 41 verspannt ist. Die Sicherheitsfeder 40 ist verhältnismäßig steif, so daß sich unter normalen Bedingungen die Bewegung der Betätigungsspindel 29 auf den Regelkolben 31 überträgt.-Ist jedoch die Bewegung des Regelkolbens 31 in axialer Richtung aus irgend einem Grunde blockiert, so nimmt die Sicherheitsfeder 40 die Bewegung der Betätigungsspindel 29 auf. Auf diese Weise wird die Beschädigung von Teilen des Thermostatventils bei blockiertem Regelkolben 31 verhindert.

An einer Stufe des Halses 38 des Regelkolbens 31 liegt ein Federteller 42 an. Zwischen diesem und.der oberen, inneren Stirnseite des Einsatzes 17 ist eine Spiralfeder 43 verspannt, die schwächer als die Sicherheitsfeder 40 ist. Sie hält den Kraftschluß zwischen der Betätigungsspindel 29 und dem Regelkolben 31 aufrecht. 20

Über der Membran 19 liegt ein Druckring 44, an dem sich mehrere über den Umfang verteilte Druckstifte 45 abstützen. Nur einer dieser Druckstifte 45 ist in der Zeichnung erkennbar. Er ist - wie die anderen - abgedichtet durch den Einsatz 17 hindurchgeführt und endet in einem ringförmigen Kurventeil 46. Dieses ist auf der äußeren Zylinderflache des Halses 25 des Einsatzes 17 axial verschiebbar.

Im Kurventeil 46 ist eine nach oben weisende, spiralige Kurvenfläche 47 eingearbeitet, auf der Kugeln 48 laufen. Die ebenfalls spiralige Gegenlauffläche 49 der Kugeln ist an einem Handdrehgriff 50 angeformt, der in noch zu beschreibender Weise der Mengeneinstellung des ausfließenden Mischwassers dient. Der Handdrehgriff 50 ist über

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dem Kurventeil 46 verdrehbar;. er läßt sich jedoch axial nicht bewegen. In der einen Richtung wird diese Axialbewegung durch den Haltering 26 verhindert; in der anderen Richtung kann die Axialbewegung beispielsweise dadurch unterbunden werden, daß der untere Rand 51 des Handdrehgriffes 50 an einem ortsfesten Teil entlanggleitet.

Das oben beschriebene Thermostatventil' funktioniert wie folgt: - . ."

Das Warmwasser strömt über die Einlaßöffnung 2 in den Ringraum 23 ein. Von dort gelangt es durch die Durchtrittsöffnungen 24 im hohlzylindrischen Teil 20 zu dem Regelspalt, der einerseits vom freien Rand.35 des Regelkolbens 31, andererseits von der.-Membran 19 gebildet wird. Das Warmwasser fließt weiter in den Ringraum 34 am Regelkolben 31, durch die Durchtrittsöffnungen 33, den becherförmigen Innenraum 32, das Schraubteil 30 in den becherförmigen Innenraum des in der Zeichnung unteren Einsatzes 5. ' -

Hier vermischt sich das Warmwasser mit dem Kaltwasser., Dieses gelangt an diese Stelle von der Einlaßöffnung 3 über den Ringraum 7 sowie den Regelspalt, der einerseits vom freien Rand 6 des Einsatzes 5 und andererseits von der Membran 21 begrenzt wird.

Das Mischwasser strömt am Dehnstoffelement 15 vorbei, beaufschlagt dieses, und fließt an der Auslaßöffnung 4 aus.

Das Mischungsverhältnis und damit die Temperatur des Mischwassers werden in erster Linie durch das Verhältnis .der Breiten der beiden Regelspalte bestimmt. Dieses Ver.-hältnis kann durch Drehen des Temperatur-Wählgriffes 13

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verändert werden. Dies hat nämlich zur Folge, daß die gesamte Regeleinheit, welche das Dehnstoffelement 15 und den Regelkolben 31 umfaßt, axial verschoben wird. Eine Bewegung des Regelkolbens 31 in der Zeichnung nach oben verschmälert den im Strömungsweg des Warmwassers liegenden Regelspalt an der Membran 19 und verbreitert den im Strömungsweg des Kaltwassers liegenden Regelspalt an der Membran 21: Das auslaufende Mischwasser wird kälter, ohne daß sich dabei die Menge verändern würde. Bei Bewegung des Regelkolbens 31 in der Zeichnung nach unten wird das ausfließende Mischwasser aufgrund entsprechender Vorgänge an den Regelspalten wärmer.

Die Menge des auslaufenden Mischwassers ist in erster Linie durch die Summe der Breiten der beiden Regelspalte bestimmt. Diese Summe der Breiten hängt von der Entfernung ab, welche die Unterseite der Membran 19 vom freien Rand 6 des Einsatzes 5 trennt. Diese Entfernung kann durch Verdrehen des Griffes 50 verändert werden. Aufgrund der spiraligen Laufflächen 47 und 49 hat die Verdrehung des Griffes 50 eine axiale Bewegung des Kurventeiles 46 zur Folge. Diese überträgt sich über die Druckstifte 45 auf den Druckring 44, der seinerseits die Membran 19 in entsprechendem Ausmaße axial durchbiegt. Hierdurch wird zunächst nur die Breite des Warmwasser-Regelspaltes direkt beeinflußt. Die sich ergebende, kurzzeitige Änderung der Mischwasser-Temperatür wird jedoch sofort vom Dehnstoff-, element 15 durch Verstellen des Regelkolbens 31 ausgeregelt, so daß das Verhältnis der Breiten der Regelspalte im Idealfalle unabhängig von der Drehstellung des Griffes 50 ist.

Am Griff 50 kann das auslaufende Mischwasser auch ganz abgestellt werden. Dann liegt die Membran 19 am freien . Rand 3 5 des Regelkolbens 31 (wie in der Zeichnung) und

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die Membran 21 am freien Rand 6 des Einsatzes 5 an.

Die Verwendung der Membran 21 anstelle herkömmlicher 0-Ringe hat den außerordentlich großen Vorteil, daß bei der Bewegung des Regelkolbens 31 praktisch keine Reibungskräfte mehr auftreten. Dadurch, daß die elastische Membran 21 gleichzeitig einen Teil des Kaltwasser-Ventilsitzes bildet, also auf der einen Seite den Kaltwasser-Regelspalt begrenzt, kann der Kaltwasserweg tropffrei abgesperrt werden.·Der.gleiche Vorteil wird durch die Verwendung der Membran 19 am Warmwasser-Regelspalt erzielt.

Die praktisch als Kugellager wirkenden Kugeln zwischen dem Handdrehgriff 50 und dem Kurventeil 46 -vermindern die zur Einstellung der Mischwassermenge erforderlichen Kräfte. "

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Claims

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Schutzansprüche

Thermostatventil, insbesondere für den Sanitärbereich, mit einem Gehäuse, in dem sich ein Kaltwassereinlauf, ein Warmwassereinlauf und ein Mischwasserauslauf befinden; mit einem temperaturempfindlichen Regelelement;

vom

mit einem Regelelement axial verschiebbaren Regelkolben, der-auf jeweils einer Seite den Regelspalt für Kalt- und Warmwasser begrenzt; mit einer Dichtung, welche den Regelkolben gegen das Gehäuse abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine ringförmige, elastische Membran (21) ist, die am Innenumfang am Regelkolben (31) und am Außenumfang am Gehäuse (1) befestigt ist.

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2. Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21) aus Gummi ist. ·
3. Thermostatventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21) am Innenumfang mit einem hohlzylindrischen Schraubteil (30) am Regelkolben (31) verklemmt ist.
4. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21) am Außenumfang mittels eines axial beaufschlagten hohlzylindrischen Teils (20)" .gegen eine Schulter (22) des Ge- . häuses (1) verklemmt ist.
5. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21) mit einem freien Rand (6) eines gehäusefesten Teiles (5) den Regelspalt für Kaltwasser bildet.
6. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da-

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durch gekennzeichnet, daß die Membran (21) mit einem freien Rand eines gehäusefesten Teils den Regelspalt für Warmwasser bildet.
7. Thermostatventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gehäusefeste Teil ein in das Gehäuse (-1) eingeschraubter, becherförmiger Einsatz (5) ist.
8. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Menge des ausfließenden Mischwassers durch axiales Verstellen einer Ventilsitzflache veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzflache von einer weiteren ringförmigen Membran (19) gebildet wird, die am Außenumfang am Gehäuse (1) befestigt ist und am Innenumfang axial ausbiegbar ist..
9. Thermostatventil nach Anspruch 8, dadurch-gekennzeichnet, daß am auszubiegenden Bereich der Membran (19) ein Druckring (44) anliegt, der von außerhalb des Gehäuses (1) axial bewegbar ist.
10. Thermostatventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (44) von einer Mehrzahl über, den Umfang verteilter Druckstifte (45) beaufschlagt ist, die axial verschiebbar und abgedichtet aus dem Gehäuse (1, 17) herausgeführt sind.
11. Thermostatventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstifte (45) in einem Teil (46) enden, das axial verschiebbar auf dem Hals (25) eines gehäusefesten Teiles (17) verschiebbar ist.
12. Thermostatventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gehäusefeste Teil (17) ein in das Gehäuse

(1) eingeschraubter Einsatz (17) ist.

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13. Thermostatventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Membran (19) mit dem Einsatz (17) gegen eine Schulter (18) des Gehäuses (1) geklemmt ist.
14. Thermostatventil nach Anspruch 11, dadurch gekenn-zeichnet, daß das Teil (46) mit einer spiraligen Kugellauffläche (47) versehen ist, auf der Lagerkugeln (48) abrollen können, wobei die ebenfalls spiralige Gegenlauffläche' (49) an einem Handdrehknopf (50) ausgebildet ist, der verdrehbar aber nicht axial verschiebbar über dem Teil (46) mit der Kugellauffläche (47) angebracht ist.

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