DE3038232A1

DE3038232A1 - Thermostatisch gesteuerte eingriff-mischbatterie

Info

Publication number: DE3038232A1
Application number: DE19803038232
Authority: DE
Inventors: Walter 7000 Stuttgart Gruber
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1980-10-10
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1982-05-19
Also published as: AT387832B; FR2492130A1; DE3038232C2; JPH0144949B2; JPS57101180A; ATA435881A; FR2492130B1

Description

PATENTANWÄLTE
DR. ULRICH OSTERTAQ ^ % - DR. REINHARD OSTERTAQ

ElBENWEQ 1O. 700O STUTTGART 70. TELEFON Ο7Ι1ί7βΒΘ45 KABEL: OSPAT

Thermostatisch gesteuerte Eingriff-Mischbatterie

Anmelderin:

Hansa Metallwerke AG
Sigmaringer Str. 107

7000 Stuttgart 81

Anwaltsakte: 994

994/UO/p - X- . 22.9.1980

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine thermostatisch gesteuerte Eingriff-Mischbatterie für Kalt- und Warmwasser, mit einem Bedienungshebel, der in einem drehbaren aber axial unverschiebbaren Kopf gelagert ist und in der Axialebene verschwenkbar ist; mit einem in einer Mischkammer angeordneten temperaturempfindlichen Element; mit einem an das temperaturempfindliche Element angekoppelten Regelkolben, der mit zwei gehäusefesten Ventilsitzen einen Regelspalt für Kaltwasser und einen Regelspalt für Warmwasser begrenzt; mit Schließelementen, welche auf die Schwenkbewegung des Bedienungshebels ansprechen und die Menge des auslaufenden Mischwassers bestimmen.

Bei thermostatisch gesteuerten Mischbatterien im Sanitärbereich sind bereits die. verschiedenartigsten Bauweisen in Betracht gezogen worden, wie die Funktionen der Mengen- und der Temperaturregelung bewerkstelligt werden können. Auf den ersten Blick erscheint es ideal, zur Mengen- und zur Temperaturregelung dieselben Schließelemente zu verwenden. Dies deshalb, weil dann in den Zulaufleitungen für Kalt- und Warmwasser keine Rückschlagventile erforderlich sind. Eine Mischbatterie der eingangs genannten Art ist in der DE-PS 26 48 091 beschrieben. Hier erfolgt die Mengenregelung dadurch, daß einer der beiden Ventilsitze axial beweglich gemacht wird. Auf diese Weise wird die Summe der Regelspaltbreiten vorgegeben, welche ein Maß für die ausfließende Mischwassermenge ist. Die Schwenkbewegung des Bedienungshebels wird dabei in eine Äxialbewegung des genannten Ventilsitzes umgesetzt. Diese Anordnung erweist sich jedoch aus verschiedenen Gründen als nachteilig. Zum einen ist es schwierig, die beiden Regelspalte auf diese Weise vollständig, d.h. tropffrei, in der Schließstellung des Ventils abzudichten. Zum anderen liegt verständlicherweise der Bewegungsweg, den der fragliche Ventilsitz bei der Mengenregu-

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lierung ausführen kann, in der selben Größenordnung wie der Hub des temperaturempfindlichen Elements. Dieser ist jedoch vergleichsweise klein. Der geringe Bewegungsweg des die Menge des ausfließenden Mischwassers bestimmenden Veritilsitzes führt dazu, daß eine feinfühlige Dosierung erschwert ist.

Eine ähnlich arbeitende Mischbatterie ist aus der PCT-Anmeldung PCT/SE 79/00038, internationale Veröffentlichungsnummer WO 79/00697, bekannt. Auch hier wird - mit denselben Nachteilen - zur Regelung der Wassermenge die Summe der Breiten der beiden Regelspalte vorgegeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine thermostatisch gesteuerte Eingriff-Mischbatterie so auszubilden, daß eine zuverlässige, auch in die vollständige Schließstellung bringbare, möglichst wartungsfreie und auf geringem Raum unterbringbare Mengenregulierung gewährleistet ist, wobei in üblicher Weise eine Einhand-Bedienung möglich ist. 20

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) die Mischkammer bis auf eine oder mehrere radiale Austrittsöffnungen und die Regelspalte gegenüber der rest™ liehen Batterie wasserdicht ist;

b) über jeder Austrittsöffnung der Mischkammer ein achsparallel ausgerichtetes Steuerscheibenpaar, bestehend aus einer feststehenden Steuerscheibe und eine relativ zu dieser achsparallel verschiebbaren Steuerscheibe, angeordnet ist;

c) ein Mechanismus vorgesehen ist, der die Schwenkbewegung des Bedienungshebels in eine achsparallele Bewegung der verschiebbaren Steuerscheibe(n). umsetzt.

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Erfindungsgemäß werden also zur Mengenregulierung gesonderte Schließelemente eingesetzt, die stromab von der Mischkammer angeordnet sind. Hierzu wird die Mischkammer - abgesehen selbstverständlich von den Zulauföffnungen für Kalt- und Warmwasser - bis auf radial ausgerichtete Auslaßöffnungen wasserdicht ausgebildet. Der Austritt des Mischwassers aus der Mischkammer wird durch Steuerscheibenpaare geregelt, die an den Austrittsöffnungen achsparallel angeordnet sind. Ihre Orientierung ist dabei von vornherein so, daß die erforderliche Relativbewegung der einen Steuerscheibe gegenüber der anderen aus der Schwenkbewegung des Bedienungshebels ohne große Komplikationen erzeugt werden kann. Die Anordnung ist gegen Verkalkung und Verschleiß außerordentlich unempfindlich. Die Mengenregulierung kann sehr feinfühlig erfolgen, da bezüglich der Bewegungswege der beweglichen Steuerscheiben keinerlei Beschränkungen bestehen. Ein kartuschenartiger Aufbau, d.h., ein Aufbau der regulierenden Elemente der Mischbatterie als austauschbare Einheit, ist ohne weiteres möglich.

Der Mechanismus, der die Schwenkbewegung des Bedienungshebels in eine achsparallele Bewegung der verschiebbaren Steuerscheibe (n) umsetzt, kann ein am inneren Ende des Bedienungshebels angeformtes Zahnrad und eine mit diesem kämmende, achsparallel geführte Zahnstange umfassen. Auf diese Weise ist eine präzise, gleichmäßig dem Schwenkwinkel· des Bedienungshebels folgende Relativbewegung der Steuerscheiben möglich.

Die Zahnstange kann mit einem senkrecht zur Batterieachse angeordneten Druckring in Verbindung stehen, an dem die bewegliche(n) Steuerscheibe(n) über achsparallele Schieber befestigt sind. Diese Anordnung empfiehlt sich insbesondere dann, wenn mehrere Austrittsöffnungen der Mischkammer und damit mehrere Steuerscheibenpaare vorhanden sind,

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die gleichzeitig bedient werden müssen.

Die Mischkammer kann im Innenraum des Gehäuses eines kartuschenartigen, als Einheit auswechselbaren Ventileinsatzes (Kartusche) ausgeformt sein.

Von Vorteil ist, wenn die äußere Mantelfläche des Kartuschengehäuses im Bereich jeder Austrittsöffnung eine Abflachung aufweist, gegen welche das Steuerscheibenpaar unter Zwischenschaltung einer Dichtung angedrückt ist. Zum'Andrücken jedes Steuerscheibenpaares ist zweckmäßigerweise ein äußeres Führungsteil vorgesehen, das am Kartuschengehäuse befestigt ist. Vorteilhafterweise geschieht die Befestigung dadurch, daß das Führungsteil auf das Kartuschengehäuse elastisch aufgesprengt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Figur 1: einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Eingriff-Mischbatterie ;

Figur 2: schematisch die Draufsicht auf eines der beiden

Steuerscheibenpaare in zwei verschiedenen Stellungen; 25

Figur 3: einen Teilschnitt gemäß Linie III-III von Figur 1.

Das mit 1 bezeichnete Batteriegehäuse hat einen mit Außengewinde versehenen Einsteckstutzen 2, der beispielsweise eine Waschtischbank durchdringt und mit dieser verspannt wird. Das kalte und das warme Wasser wird durch Rohre 3 bzw. 4 (nur eines in der Zeichnung erkennbar) zugeführt, welche den Einsteckstutzen 2 durchsetzen und in als Ringkammern ausgebildete Zuflußräume 5, 6 des Batteriegehäuses 1 münden.

Das Batteriegehäuse 1 weist außerdem einen Auslaufraum 7 auf,

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der ebenso wie die Zuflußräume 5, 6 mit einem zylindrischen Aufnahmeraum 8 für einen kartuschenartigen Ventileinsatz (Kartusche) 9 kommuniziert.

Die Kartusche 9 enthält ein Kartuschengehäuse 10, das äußerlich - von oben nach unten - in vier Abschnitte unterteilt ist: an einen Halsabschnitt 10a kleinsten Durchmessers schließt sich ein Montageflansch 10b größten Durchmessers an. Auf diesen folgen ein Mittelabschnitt 10c mit einem Durchmesser, der etwas kleiner als der Durchmesser des Aufnahmeraums 8 ist, sowie ein Bodenabschnitt 1Od, dessen AuBendurchmesser dem Innendurchmesser des Aufnahmeraumes 8 entspricht.

Der nach unten offene, durch einen plattenartigen Ventilsitz 11 abgedeckte, als Mischkammer dienende Innenraum 12 des Kartuschengehäuses 10 enthält ein als solches bekanntes, temperaturempfindliches Dehnstoffelement 13. Dieses umfaßt einen nach oben ragenden Druckstift 14, der sich aus dem Gehäuse des Dehnstoffelements 13 bei Erwärmung ausschiebt. Der Druckstift 13 durchsetzt eine radiale Zwischenwand 15 im Halsabschnitt 1Oa des Kartuschengehäuses 10 und ragt in eine Federkammer 16, die in einer Stirnbohrung 17 des Halsabschnittes 10a axial verschiebbar ist. Der Druckstift 14 stützt sich dabei an einer Platte 18 ab, die von einer gegen den Boden der Federkammer 16 verspannten Druckfeder 19 beaufschlagt ist. Die Außenseite des Federkammerbödens liegt an einer Stellschraube 20 an, welche in die Stirnseite einer Schraubmuffe 21 eingedreht ist.

Die Schraubmuffe 21 läßt sich auf einem Außengewinde an der Mantelfläche des Halsabschnittes 10a des Kartuschengehäuses 10 axial verschrauben. Sie steht hierzu in Keilverbindung mit einem verdrehbaren, aber axial fixierten Kopf.22, der eine weit herabhängende, als Sichtblende dienende Schürze aufweist.

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Die Stellschraube 20 ist von außen her zugänglich, wenn eine aufgesetzte Zierhaube 24 abgenommen ist.

Durch eine radiale Öffnung 25 des Kopfes 22 ragt ein Bedienungshebel 26, dessen inneres Ende mittels eines waagerecht verlaufenden Schwenkzapfens 27 am Kopf 22 angelenkt ist.

An den glockenförmigen Dehnstoff-Aufnahmeraum 13a des Dehnstoff elements 13 schließt sich nach unten ein erstes Teil 28a eines zweiteiligen Regelkolbens 28 an. Der Regelkolben 28 - und damit auch das gesamte Dehnstoffelement 13 - wird durch eine ringförmige Membran 29 schwimmend gehaltert. Diese ist an ihrem Außenumfang zwischen einer Stufe des Kartuschengehäuses 10 und einem Schraubteil 30, am Innenumfang zwischen

-\ 5 dem ersten Regelkolbenteil 28a und einem aufgeschraubten zweiten Regelkolbenteil 28b verspannt«

Regelkolben 28 und Dehnstoffelement 13 werden durch eine Spiralfeder 53 in der Zeichnung nach oben gedrückt, so daß der Druckstift 14 in kraftschlüssiger Anlage an der Platte in der Federkammer 16 bleibt. Die in bekannter Weise als Sicherheitsfeder dienende Druckfeder 19 ist steifer als die Spiralfeder 53. So bleibt auch die Federkammer 16 in kraftschlüssiger Anlage an der Einstellschraube 20, ohne daß die Druckfeder 19 nennenswert komprimiert würde.

Eine nach unten zeigende Kante 28c des zweiten Regelkolbenteiles 28b begrenzt zusammen mit dem plattenartigen Ventilsitz 11 einen ersten variablen Regelspalt, welcher den Warmwasserzustrom aus dem Zuflußraum 5 drosselt. Das Warmwasser durchströmt dann den zweiteiligen Regelkolben 28 und tritt unter Vermischung mit dem Kaltwasser in den Innenraum 12 des Kartuschengehäuses 10 ein.

Der Kaltwasserzustrom aus dem Zuflußraum 6 wird durch einen

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zweiten variablen Regelspalt eingestellt, der einerseits von der Membran 29, andererseits von einem am Kartuschengehäuse 10 angeformten, nach unten zeigenden Ventilsitz 31 begrenzt wird.
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Das Mischwasser strömt an der Innen- und Außenseite des glockenförmigen Dehnstoffaufnahmeraums 10a vorbei und beeinflußt dabei die axiale Position des Regelkolbens 28. Der Innenraum 12 des Kartuschengehäuses 10 ist bis auf zwei diametral gegenüberliegende Austrittsöffnungen 32, 33 und selbstverständlich die Zulauföffnungen für Kalt- und Warmwasser wasserdicht. Der Durchfluß des Mischwassers durch die Mischkammer kann daher an diesen beiden Austrittsöffnungen 32, 33 geregelt werden.

Wie in Figur 3 zu erkennen ist, ist die Mantelfläche des Mittelabschnittes 10c des Kartuschengehäuses 10 in der Umgebung der Austrittsöffnungen 32, 33 abgeflacht. Auf diesen Abflachungen ruht - unter Zwischenschaltung einer Dichtung jeweils eine feststehende Steuerscheibe 34 bzw. 35. Diese besteht vorzugsweise aus Keramik und ist auf der nach außen zeigenden Seite in bekannter Weise poliert. Jede Steuerscheibe 34 weist eine mit der zugehörigen Austrittsöffnung 32 bzw. 3 3 fluchtende Durchtrittsöffnung 36 bzw. 37 auf, deren "hausähnliche" Form in Figur 2 deutlich erkennbar ist: auf ein Rechteck ist eine dreieckige Spitze aufgesetzt. Diese besondere Form hat den Vorteil, daß die Mengendosierung in der anfänglichen Öffnungsphase des Ventils "gefühlvoller" erfolgen kann.

Über den beiden feststehenden Scheiben liegt jeweils eine zweite, keine Durchtrittsöffnungen aufweisende Steuerscheibe 38, 39, die in noch zu beschreibender Weise in axialer Richtung bewegt werden kann. Die Berührungsfläche der beweglichen Steuerscheibe 38, 39 mit der feststehenden Steuer-

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scheibe 34, 3 5 ist ebenfalls auf hohe Güte poliert.

Die Steuerscheibenpaare 34, 38 bzw. 35, 39 werden durch jeweils ein Führungsstück 40 bzw. 41 gegen die zugehörige Abflachung des Kartuschengehäuses 10 gedrückt. Die Führungsstücke 40 bzw. 41, die gleichzeitig der Führung der beweglichen Steuerscheiben 38, 39 dienen, sind, wie Figur 3 zeigt, auf das Kartuschengehäuse 10 aufgesprengt. Die Führungsstücke 40 und 41 besitzen Durchtrittsöffnungen 42 bzw. 43, welche mit den Durchtrittsöffnungen 36, -37 der feststehenden Steuerscheiben 34, 35 und den Austrittsöffnungen 32, 33 des Kartuschengehäuses 10 fluchten und in den Auslaufraum 7 münden.

Die beweglichen Steuerscheiben 38, 39 werden jeweils von einem Schieber 44 bzw. 45 gehalten und betätigt, der axial verläuft, wasserdicht durch den Montageflansch 10b des Kartuschengehäuses 10 hindurchgeführt und an einem axial verschiebbaren Druckring 46 befestigt ist. Der Druckring 46 steht in Mitnahmeverbindung mit einer axial beweglichen, am Kopf 22 geführten Zahnstange 47. Diese wiederum kämmt mit einem am Ende des Bedienungshebels 26 angeformten Zahnrad 48. Die gesamte Kartusche 9 wird im Aufnahmeraum 8 des Batteriegehäuses 1 durch eine Mutter 49 gehalten, die gegen einen zwischen Kopf 20 und Montageflansch 10b gelegten, metallischen Armierungsring 50 gedreht wird. Dieser versteift den Montageflansch 10b gegen den Druck, der in der Mischkammer 12 insbesondere bei geschlossenen Steuerscheiben 38, 39 herrscht und sorgt durch formschlüssigen Eingriff sowohl in das Batterie- als auch das Kartuschengehäuse für eine Verdrehsicherung der Kartusche.

Der Wasserlauf innerhalb der beschriebenen Mischbatterie ist wie folgt:
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Das Warmwasser fließt über das Rohr 3, den Zulaufraum 5 sowie eine oder mehrere radiale öffnungen 51 im Bodenab-

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schnitt 10d des Kartuschengehäuses 10 (und ggf. im Schraubteil 30) zum Regelspalt zwischen Regelkolben 28 und Ventilsitz 11. über das Innere des Regelkolbens 28 und schräg nach außen gerichtete Durchflußöffnungen gelangt es in die Mischkammer, den Innenraum 12 des Kartuschengehäuses 10, wo es sich mit dem Kaltwasser vermischt.

Dieses gelangt an diese Stelle aus dem Rohr 4 über den Zuflußraum 6 sowie durch radiale Öffnungen 52 im Bodenteil 10d des Kartuschengehäuses 10 und durch den Regelspalt zwischen dem Ventilsitz 31 am Kartuschengehäüse 10 und der Membran Das Mischwasser strömt, wie oben beschrieben, am Dehnstoffelement 13 vorbei durch die Austrittsöffnungen 32, 33 des Kartuschengehäuses 10 zu den beiden Steuerscheibenpaaren 34, 38 bzw. 35, 39. Je nach deren Relativstellung ist der weitere Mischwasserweg zum Auslaufraum 7 durch die Durchtrittsöffnungen 36, 37, 42, 43 der feststehenden Steuerscheiben 34, 35 bzw. der Führungsstücke 40, 41 mehr oder weniger frei.

Umfangsdichtungen am Bodenabschnitt 10d des Kartuschengehäuses 10 verhindern einen direkten Wasserübertritt zwischen den Zulaufräumen 5, 6 sowie zwischen dem Zulaufraum 6 und dem Auslaufraum 7.

Funktion und Handhabung der beschriebenen Mischbatterie sind wie folgt:

Zur Vorgabe einer Solltemperatur des auslaufenden Mischwassers wird der Kopf 22 mittels des Bedienungshebels 26 um die senkrechte Achse der Mischbatterie gedreht. Dies hat zur Folge, daß sich die Schraubmuffe 21 auf dem Halsabschnitt 10a des Kartuschengehäuses 10 axial verschraubt. Aufgrund des beschriebenen Kraftschlusses zwischen Schraubmuffe 21, Stellschraube 20, Federkammer 16 und Druckstift 14 verschiebt sich das Dehnstoffelement 13 in entsprechender Weise axial.

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Die verhältnismäßig steife Sicherheitsfeder 19 verhält sich dabei praktisch wie ein starrer Körper. Hierdurch wird der Regelkolben 28 in eine neue axiale Stellung gebracht, in der die Breiten der beiden Regelspalte in einem neuen Ver- , hältnis zueinander stehen.

Zur Mengenregulierung wird der Bedienungshebel 26 um den Schwenkzapfen 27 verschwenkt. Das am Ende des Bedienungshebels 26 angeformte Zahnrad 48 setzt diese Schwenkbewegung in eine Axialbewegung der Zahnstange 47, des' Druckrings 46, der Schieber 44, 45 und damit der beweglichen Steuerscheiben 38, 39 um. Hierdurch wird das Ausmaß, In dem die beweglichen Steuerscheiben 38, 39 die Durchtrittsöffnungen 36, 37 der feststehenden Steuerscheiben 34, 35 abdecken bzw. freigeben, verändert.

In Figur 2 ist strichpunktiert die Lage der beweglichen Steuerscheibe 38 gegenüber der feststehenden Steuerscheibe 34 gezeigt, die der vollen Öffnung der Mischbatterie entspricht: die Durchtrittsöffnung 36 ist vollständig freigegeben. Durchgezogen ist eine Zwischenstellung der Mischbatterie dargestellt; hier gibt die bewegliche Steuerscheibe 38 gerade die "Spitze" der Durchtrittsöffnung 36 der feststehenden Steuerscheibe 34 frei.

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Claims

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Patentansprüche

Thermostatisch gesteuerte Eingriff-Mischbatterie für
Kalt- und Warmwasser mit einem Bedienungshebel, der in einem drehbaren, aber axial unverschiebbaren Kopf gelagert ist und in der Axialebene verschwenkbar ist; mit
einem in einer Mischkammer angeordneten, temperaturempfindlichen Element; mit einem an das temperaturempfindliche Element angekoppelten Regelkolben, der mit zwei gehäusefesten Ventilsitzen einen Regelspalt· für Kaltwasser

und einen Regelspalt für Warmwasser begrenzt; mit Schließelementen, welche auf die Schwenkbewegung des Bedienungshebels ansprechen und die Menge des auslaufenden Mischwassers bestimmen, dadurch gekennzeichnet? daß
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a) die Mischkammer (12) bis auf eine oder mehrere radiale Austrittsöffnungen (32,33) und die Regelspalte gegenüber der restlichen Batterie wasserdicht ist;

b) über jeder Austrittsöffnung (32, 33) der Mischkammer (TO) ein achsparallel ausgerichtetes Steuerscheibenpaar, bestehend aus einer feststehenden Steuerscheibe (34, 35) und einer relativ zu dieser achsparallel verschiebbaren Steuerscheibe (38, 39), angeordnet ist; 25

c) ein Mechanismus (44 - 49) vorgesehen ist, der die
Schwenkbewegung des Bedienungshebels (26) in eine
achsparallele Bewegung der verschiebbaren Steuerscheibe (η) (38, 39) umsetzt.
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2. Mischbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus ein am inneren Ende des Bedienungshebels (26) angeformtes Zahnrad (48) und eine mit dieser kämmende, achsparallel geführte Zahnstange (47) umfaßt. 35

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3. Mischbatterie nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Zahnstange (47) mit einem senkrecht zur Batterieachse angeordneten Druckring (46) in Verbindung steht, an dem die bewegliche(n) Steuerscheibe(n) (38, 39) über achsparallele Schieber (44, 45) befestigt sind.
4. Mischbatterie nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer im Innenraum (12) des Gehäuses (10) eines kartuschenartigen, als Einheit auswechselbaren Ventileinsatzes (Kartusche) (9) ausgeformt ist.
5. Mischbatterie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantelfläche des Kartuschengehäuses (10) im Bereich jeder Austrittsöffnung (32, 33) eine Abflachung aufweist, gegen welche das Steuerscheibenpaar (34, 38; 35, 39) unter Zwischenschaltung einer Dichtung angedrückt ist.
6. Mischbatterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Andrücken jedes Steuerscheibenpaares (34, 38; 35, 39) ein äußeres Führungsteil (40, 41) vorgesehen ist, das am Kartuschengehäuse (10) befestigt ist.
7. Mischarmatur nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welcher das Kartuschengehäuse aus Kunststoff gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Boden der Mischkammer (12) benachbarten äußeren Stirnfläche des Kartuschengehäuses (10) ein metallische Armierungsring (50) anliegt,
8. Mischarmatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Armierungsring (50) in formschlüssiger Verbindung mit dem Batteriegehäuse (1) und dem Kartuschengehäuse (10) steht.