DE2852935C2 - Thermostatventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Thermostatventile umfassen im allgemeinen einen Regelkolben sowie ein temperaturempfindliches Regelelement, welches den Regelkolben axial verschiebt. Der Regelkolben muß dabei gegen das Gehäuse des Thermostatventils abgedichtet sein. Um nun die bei der Relativverschiebung zwischen Regelkolben und Gehäuse aufgrund der Dichtung stattfindenden Reibungskräfte so niedrig wie möglich zu halten, ist es aus dem DE-GM 19 21 797 bekannt, die Dichtung als elastische Membran auszubilden, die mit dem Außenumfang an einem gehäusefesten Teil und mit dem Innenumfang am Regelkolben befestigt ist. Bei dieser Anordnung ergeben sich keine reibenden Relativbewegungen zweier benachbarter Teile.

Bei dem bekannten Thermostatventil ist nun die Membran etwa in der Mitte des Regelkolbens angeordnet, so daß sie außer der abdichtenden Funktion gegenüber dem Gehäuse keine weiteren Aufgaben übernehmen kann. Insbesondere werden die Regelspalte für Kalt- und Warmwasser beidseits von harten, metallischen Gegenständen begrenzt, die ein zuverlässiges, vollständiges Schließen nicht gewährleisten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Thermostatventil der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß ohne zusätzlichen balilichen Aufwand in einer Endstellung des Kolbens am betreffenden Regelspalt eine gute Abdichtung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Mem-

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b5 bran kann sie eine Doppelfunktion übernehmen: Zum einen gewährleistet sie, ebenso wie dies beim Stande der Technik der Fall ist eine reibungsarme Bewegung des Kolbens innerhalb des Gehäuses; zum anderen aber dient sie gleichzeitig als elastiscne Begrenzung der einen Seite des Regelspaltes, so daß die andere Seite des Regelspaltes als harte, gehäusefeste Kante ausgebildet werden kann und gleichwohl eine vollständige Abdichtung in der Endstellung des Kolbens erzielt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Thermostatventil im Schnitt

Das dargestellte Thermostatventil besitzt ein Gehäuse 1, das eine Einlaßöffnung 2 für Warmwasser, eine Einlaßöffnung 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, in dem 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 20 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 Schraubteiis 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 gerichtete Durchtrittsöffnungen 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 erstreckt 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 Halsei 38 eine Stufe auf, an der ein erster Federteller 39 anliegt. An diesem Federteller 39 stützt sich eine Sicherheits-Spiralfeder 40 ab, die gegen einen zweiten, im Hals 38 eingebördeiten 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 irgendeinem 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.

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 Zylinderfläche des Halses 25 des Einsatzes 17 axial verschiebbar.

Im Kurventei! 46 ist eine nach oben weisende, spiralige Kurvenfläche 47 eingearbeitet, auf der Kugeln 48 laufen. Die ebenfalls spiralige Gegenlauffläche 49 der Kugeln 48 ist an einem Handdrehgriff 50 angeformt, der in noch zu beschreibender Weise der Mengeneinstellung des ausfließenden Mischwassers dient. Der Handdrehgriff 50 ist über dem Kurventeil 46 verdrehbar; er läßt sich jedoch axial nicht bewegen, !n 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 aurch 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 Rirgraum 7 sowie den Regplspalt, der einerseits vom freien Rand 6 des Einsatzes 5 und andererseits von der Membran 21 begrenzt wird.

Das Mischwasser strömt am Dehnstoffelemeni 15 vorbei, beaufschlagt dieses, und fließ« 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 Verhältnis kann durch Drehen des Temperatur-Wählgriffes 13 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 ligenden Regelspalt an der Membran 19 und verbreitert den im Strömungsweg des Kaliwassers 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 'vird 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-Temperatur wird jedoch sofort vom Dehnstoffelement 15 durch Verstellen des Regelkolbens 31 ausgeregeit, 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

so ganz abgestellt werden. Dann liegt die Membran 19 am freien Rand 35 des Regelkolbens 31 (wie in der Zeichnung) und die Membran 21 am freien Rand 6 des Einsatzes 5 an.

Die Verwendung der Membran 21 anstelle herkömmlicher O-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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Thermostatventil, insbesondere für den Sanitärbereich, mit einem Gehäuse, in dem sich ein Kaltwassereinlauf, ein Warmwassereinlauf und ein Mischwasserauslauf befinden, mit einem temperaturempfindlichen Regelement, mit einem vom Regelelement axial verschiebbaren Regelkolben, der auf jeweils einer Seite den Regelspalt für Kalt- und Warmwasser begrenzt, mit einer ringförmigen elastischen Membran, die am Inneriumfang am Regelkolben und am Außenumfang am Gehäuse gehalten ist und die den Regelkolben gegen das Gehäuse abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21) mit einem freien Rand (6) eines gehäusefesten Teiles (5) den Regelspalt für das Kaltwasser oder das Warmwasser bildet

2. Thermostatventil nach «nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21) am Innenumfang mit einem hohlzylindrischen Schraubteil (30) am Regelkolben (31) verklemmt ist.

3. Thermostatventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21) am Außenumfang mittels eines axial beaufschlagten hohlzylindrischen Teils (20) gegen eine Schulter (22) des Gehäuses (1) verklemmt ist

4. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gehäusefeste Teil ein in das Gehäuse (1) eingeschraubter, becherförmiger Einsatz (5) ist.