DE3122452A1

DE3122452A1 - Mischventil

Info

Publication number: DE3122452A1
Application number: DE19813122452
Authority: DE
Inventors: Alfred M. Grafton Ohio Moen
Original assignee: Stanadyne Inc 06095 Windsor Conn; Stanadyne LLC
Current assignee: Moen Inc
Priority date: 1980-06-19
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1982-03-04
Also published as: IL62895A0; DK149992C; GB2078345B; KR830002827B1; IT8148602A0; FR2485154A1; AT386876B; US4330011A; KR830006608A; DK268581A; CA1156127A; ES8204113A1; CH654089A5; JPS5761876A; NL8102478A; IT1142538B; SE439191B; ES503123A0; JPS5916151B2; DK149992B

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Typ eines Mischventils, in dem ein Umkehr-Ventilglied zur Steuerung eines Fluids zwischen Einlaß- und Auslaßöffnungen einer umgebenden Hülse vorgesehen ist. Die Erfindung ist im besonderen darauf gerichtet, eine Beschädigung der Dichtungselemente bei der Einlaßöffnung zu vermeiden. Erreicht wird dies durch die voreilend erfolgende Ventilschließbewegung bei der Hülsenauslaßöffnung gegenüber der Schließbewegung bei der Hülseneinlaßöffnung, wobei bei dieser Ventilschließbewegung die Druckbelastung auf die Dichtungsmittel bei der Einlaßöffnung reduziert wird.

Vorwiegend soll erfindungsgemäß ein Mischventil dieses Typs geschaffen werden, bei dem ein hin- und hergehendes und verdrehbar bewegliches Ventilglied Abschnitte aufweist, die so angeordnet sind, daß sie für das Verschließen sowohl der Einlaßöffnungen als auch der Auslaßöffnungen sorgen, wobei das Verschließen der Auslaßöffnungen kurz vor dem Verschließen der Einlaßöffnungen stattfindet.

Weiterhin wird eine Ausbildung eines Mischventils angestrebt, bei der Mittel vorgesehen sind, die eine Beschädigung der Dichtelemente in den Einlaßöffnungen beim Schließen des Mischventils verhindern.

Weitere Ziele der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen hervor.

Die Erfindung wird schematisch anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt durch ein Mischventil des eingangs genannten Typs, wobei sich das Mischventil in seiner Schließstellung befindet,

Fig. 2 einen Axialschnitt ähnlich dem von Fig. 1, wobei sich das Mischventil in einer offenen Stellung befindet,

Fig. 3 einen ähnlichen Axialschnitt des Mischventils in einer Stellung, in der das Mischventil gerade noch nicht geschlossen ist,

Fig. 4- einen vergrößerten Teilschnitt unter Hervorhebung eines .Abschnittes des Ventilgliedes, der die Ventilverschlußfunktion ausführt, und

Fig» 5 eine weitere, vergrößerte Schnittansicht durch einen anderen Abschnitt des Ventilgliedes.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mischventil, wie es beispielsweise aus der US-PS 3 840 04-8, die auf den gleichen Erfinder zurückgeht wie die vorliegende Anmeldung, bekannt ist. In einer Ventilkonstruktion dieser Art ist eine Art Manschettendichtung vorgesehen, die an der Außenseite einer Hülse angebracht ist und sich durch die Hülseneinlaßoffnung in diese hinein erstreckt und in Kontakt mit einem Ventilglied steht, das in der Hülse hin- und herbewegbar und verdrehbar ist. Das Ventilglied steuert die Wasserströmung durch die Ventilkonstruktion. Solche Ventile sind üblicherweise in Kuchen-, Toiletten- und Bade- oder Duschwanneninstallationen in Haushalten üblich. Infolge der hohen Drücke auf der Manschettendichtung, die insbesondere beim Schließen

des Ventils auftreten, zeigt sich, bei dem Ventilglied die Tendenz, daß es beim Schließen das Dichtungsglied einklemmt, einschneidet oder in irgendeiner Weise stark abradiert. Mit der Zeit führt dies zu einem Lecken durch das Dichtungsglied, wodurch das Mischventil dann nurmehr unbefriedigend arbeitet. Die vorliegende Erfindung ist im besonderen darauf gerichtet, die hohen Druckbelastungen bei diesem Dichtungstyp im Moment der Schließbewegung zu reduzieren. Erreicht wird dies durch ein voreilendes Schließen und ein frühzeitiges Absperren der Aüslaßöffnung, wodurch die Druckbelastungen, die auf die Dichtung im Einlaßbereich einwirken, im Moment des endgültigen Ventilabschlusses reduziert werden.

Die Erfindung wird in Verbindung mit einem spezifischen Typ einer Ventilkonstruktion erläutert, die im Handel als sog. Ventilpatrone bezeichnet wird. Dies ist eine vollständig geschlossene Baueinheit, die in einen Absperrhahn oder in ein Armaturengehäuse eingebaut ist. Die Erfindung soll jedoch nicht auf diese spezielle Konstruktion beschränkt sein. Bei der hier erläuterten Ausführungsform ist diese spezielle Ventilpatrone so ausgebildet, daß beim Herausziehen des Ventilgliedes das Mischventil geöffnet und beim Hineinschieben des Ventilgliedes das Ventil geschlossen wird. Genausogut kann jedoch die Ventilkonstruktion so ausgelegt sein, daß das Ventil beim Hineinschieben des Ventilgliedes geöffnet und beim Herausziehen wieder geschlossen wird.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 enthält die Ventilpatrone eine Hülse 10 mit einem Paar Einlaßöffnungen 12 und 14, die in konventioneller Weise mit einem Warm- und einem Kaltwasseranschluß verbunden sind. In der Hülse sind weiterhin Auslaßöffnungen 16 und 18 vorgesehen, die in konventioneller Weise mit einem Auslaufrohr oder einer anderen Auslaufvorrichtung verbunden sind. In der Hülse können Nuten für Dichtungs-

ringe 20 und 22 angebracht sein, welche mit der Innenwand des Hahnes oder des Armaturengehäuses in dichtendem Kontakt stehen.

Die Einlaßöffnungen 12 und 14 enthalten identische Dichtelemente 24 und 26, die so ausgebildet sind, wie es in der zuvor erwähnten US-Patentschrift beschrieben wird. Solche Dichtglieder besitzen Grundkörperabschnitte 24a und 26a sowie öffnungsdichtabschnitte 24b und 26b. Die Öffnungsdichtabschnitte erstrecken sich durch die Einlaßöffnungen hindurch und stehen mit dem innenliegenden Ventilglied in dichtendem Kontakt.

Das Ventilglied ist allgemein mit 28 bezeichnet und besitzt einen Schaftabschnitt 30, der sich aus der Hülse heraus erstreckt und in konventioneller Weise einen Handgriff oder andere Betätigungselemente trägt. Das innere Ende des Ventilgliedes weist eine kolbenartige Struktur 32 auf, die hohl ist und eine Vertiefung besitzt, welche wahlweise auf die Einlaßöffnungen 12 und 14 ausrichtbar ist, um die Durchströmung des Wassers zu steuern. Ferner ist hier ein innerer Dichtungsring 36 angebracht, der mit der Innenseite der Hülse 10 in dichtendem Kontakt steht und eine Leckage am inneren Ende des Ventils unterbindet. In vergleichbarer Weise ist ein Dichtungsring 38 am äußeren Ende des Ventilgliedes 28 angeordnet, der hier Leckagen entlang dem Schaftabschnitt 30 und aus der Ventilpatrone heraus unterbindet.

Das Ventilglied 28 weist ferner einen Verschlußabschnitt für die Auslaßöffnungen auf, der allgemein zylindrische Form hat und dessen Außendurchmesser nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse 10. Dieser Durchmesserunterschied ist in den Zeichnungen zum besseren Verständnis übertrieben dargestellt. Der zylindrische Ab-

schnitt 40 sitzt in Wirklichkeit mit einem engen Paßsitz in der Hülse und kann - wie nachstehend erläutert wird die Auslaßöffnungen 16 und 18 vollständig verschließen. Der zylindrische Abschnitt 40 ist aus massivem Material ausgebildet, während der kolbenartige Abschnitt 32 hohl ist. Die beiden Abschnitte sind miteinander durch einen Schaft gekoppelt.

Der hohle, kolbenartige Abschnitt 32 ist insbesondere aus Fig. 3 deutlich erkennbar. Die Ausnehmung 34 kann im Umfangsbereich einen geringfügig abgerundeten Rand 44 (Fig. 5) aufweisen. Die nach innen einspringenden Abschnitte 46 sichern, sobald das Ventilglied in Richtung auf seine Schließstellung bewegt wird, daß keine scharfen Ränder mit den Einlaßöffnungs-Dichtabschnitten 24b und 26b der Manschettendichtungen in Berührung kommen. Ähnlich ist auch der obere oder äußere Rand 48 der Ausnehmung 34 abgerundet bzw. in der aus Fig. 4 erkennbaren Weise ausgebildet. Und zwar ist hier ein nach innen gedrehter Abschnitt 50 vorgesehen, mit dem eine Berührung zwischen scharfen Kanten und den Abschnitten der Manschettendichtungen in den Einlaßöffnungen vermieden wird. In dem kolbenartigen Abschnitt ist ferner eine schräge Innenwand 52 vorgesehen, die die rückwärtige Begrenzung der Ausnehmung 34- bildet und die so angeordnet ist, daß sie das entlang den Schaft 42 in Richtung auf die Auslaßöffnungen 16 und 18 strömende Wasser radial und axial nach außen lenkt.

Die Schließstellung des Mischventils ist aus Fig. 1 erkennbar. Hervorzuheben ist dabei, daß die Manschettendichtungen 24 und 26 hier an der äußeren Zylinderoberfläche des kolbenartigen Abschnittes 32 dichtend anliegen. Der zylindrische Abschnitt 40 des Ventilgliedes 28 hat hier die Auslaßöffnungen 16 und 18 abgesperrt..

Die voll geöffnete Stellung des Mischventils geht aus Fig. 2 hervor. Der kolbenartige Abschnitt 32 ist zusammen mit dem Schaft bis zu einem Punkt bewegt worden, an dem die Ausnehmung 34 mit der öffnung 12 ausgerichtet ist. Das Ventilglied ist verdrehbar, so daß die Ausnehmung gleichzeitig mit Abschnitten der beiden öffnungen 12 und 14 ausgerichtet sein kann, so daß sowohl kaltes als auch warmes Wasser in das Ventil einströmen kann. In jedem Fall ist die Manschettendichtung mit Teilen des kolbenartigen Abschnitts 32 benachbart zur Ausnehmung 34- in dichtendem Kontakt. Der zylindrische Abschnitt 40 wurde dabei erheblich unterhalb die Auslaßöffnungen 16 und 18 bewegt. Venn dann das Mischventil in Richtung auf seine vollständige Schließstellung (Fig. 3) zu bewegt wird, ergäbe sich eine erhebliche Druckbelastung für die Manschettendichtungen, sobald das Ventil zu schließen beginnt. Der Abstand zwischen dem schließenden Rand der Ausnehmung 34 und der inneren Oberfläche 41 des zylindrischen Abschnittes 40 ist so groß, daß die Fläche 41 die Auslaßöffnungen 16 und 18 vollständig abschließt, und zwar kurz vor dem Zeitpunkt, an dem der kolbenartige Abschnitt 32 die Einlaßöffnungen 12 und 14.vollständig verschließt. Da keine Gummidichtung bei dem zylindrischen Abschnitt 40 vorgesehen ist, sondern ein enger Paßsitz, ist hier eine geringfügige Leckage möglich; diese ist jedoch ohne Bedeutung. Grundsätzlich sorgt der zylindrische Abschnitt 40 für ein weitgehend vollständiges Unterbrechen jeglicher Strömung, kurz bevor der kolbenartige Abschnitt 32 dann für das endgültige Abschließen des Ventils sorgt. Der mit 50 bezeichnete, obere Rand der Ausnehmung 34- ist nach innen eingebogen und kann deshalb weder den inneren Rand des Dichtungsabschnittes 24b oder 26b einschneiden noch abradieren, sobald die endgültige Schließstellung eingenommen wird. In vergleichbarer Weise stellen auch die nach innen gebogenen Abschnitte 46 des Randes 44

der Ausnehmung 34 keine scharfen Ränder dar, sobald der kolbenartige Abschnitt über die Manschettendichtungen hinweg in die in Fig. 1 gezeigte Schließstellung bewegt werden.

Bei bekannten Ventilkonstruktionen, in denen ein Abschnitt wie der zylindrische Abschnitt 40 nicht für eine Verringerung der Druckbelastungen sorgt, hat sich gezeigt, daß die sehr hohen Drücke auf den Manschettendichtungen gerade kurz vor Erreichen der vollen Schließstellung die Dichtungen nach innen und sogar in die Ausnehmung hineindrücken. Dann kann jedoch die obere Fläche der Ausnehmung tatsächlich die Dichtungen einschneiden oder einklemmen, wie dies zuvor erläutert wird. Daraus resultieren mit der Zeit Undichtigkeiten und ein Lecken des Ventils. Durch ein wirksames Verringern der Druckbelastungen bei der abschließenden Schließbewegung auf ein minimales Maß kann die Manschettendichtung nicht mehr in die Ausnehmung hineingedrückt werden. Aus diesem Grund ist der Abstand zwischen dem zylindrischen Abschnitt 40, der Fläche 41 und der Ausnehmung des kolbenartigen Abschnitts von besonderer Bedeutung, da diese Dimensionsverhältnisse den erläuterten, frühzeitigen Verschluß bewirken und damit die Druckbelastungen für die Manschettendichtungen reduzieren. Ebenso wird eine zusätzliche Schutzwirkung gegen eine Beschädigung der Dichtungselemente durch die nach innen gebogenen Ränder in diesen Bereichen der Ausnehmung erreicht, welche die Dichtungselemente bei der Schließbewegung berühren.

Die Fläche 41 an dem zylindrischen Abschnitt 40 ist im wesentlich flach gezeichnet. Im Rahmen der Erfindung können hier jedoch Einschnitte oder Ausnehmungen vorgesehen werden, um den Wasserdruck beim Schließen des Ventils zusätzlich zu modulieren. Diese Ausnehmungen dürften sich jedoch nicht so weit erstrecken, daß sie einen erheblichen Wasserdurchfluß in der Schließstellung gestatten, sie wür-

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den hingegen ein abgestuftes Unterbrechen der Strömung
durch den Abschnitt 40 dann herbeiführen, wenn das Ventil "in seine Schließstellung gebracht wird.

Obwohl nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
gezeigt und erläutert wurde, soll darauf hingewiesen, daß in diesem Rahmen der Erfindung noch viele Modifikationen, Inderungen oder ein Ersatz einzelner, gezeigter Komponenten möglich ist.

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Claims

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PATENTANWÄLTE

EUROPEAN PATENT ATTOSNEYS

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DR, H. KINKELDEY. opl-i«

DR. W. STOCKMAIR. opl ·ιν&. «ε ε jc*ltech>

DR. K. SCHUMANN. db.ws

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DR. G. BEZOLD. opl-chcm

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H. HILGERS, OPL ing

DR. H. MEYER-PLATH. opl-.ng

Stanadyne, Inc. 92 Deerfield Road, Windsor, Connecticut / USA

8000 MÜNCHEN 22 MAXlMiUANSTRASSE 43

4. Juni 1981' P 16 306-55As

Mischventil

Patentansprüche

Mischventil, mit einer voneinander im Abstand liegende Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweisenden Hülse, in der zum Steuern einer Strömung von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung ein Ventilglied beweglich ist, und mit mit dem Ventilglied in dichtendem Kontakt stehenden Dichtungsmitteln in der Einlaßöffnung, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilglied (28) benachbart zu der Einlaßöffnung (12, 14) einen ersten Abschnitt (32) aufweist, um eine Strömung durch die Einlaßöffnung (12, 14) zu steuern, daß das Ventilglied (28) benachbart zur Auslaßöffnung (16, 18) zum Steuern einer Strömung durch diese einen zweiten Abschnitt (40) auf-

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TELEFON (O 88) 332SS2

TELEX 0539380

weist, und daß der erste und der zweite Abschnitt (32, 40) voneinander in einem solchen Abstand angeordnet sind, daß mit einer Bewegung des Ventilglieds (28) in Richtung auf seine Schließstellung &u mit dem zweiten Abschnitt (40) die Auslaßöffnung (16, 18) abschließbar ist, ehe der erste Abschnitt (32) die Einlaßöffnung (12, 14) verschließt, und daß durch diese voreilende Absperrung der Auslaßöffnung (16, 18) die Druckbelastungen auf den Dichtungsmitteln (24, 26) beim Verschließen der Einlaßöffnung (12, 14) mit dem ersten Abschnitt (32) verringerbar sind.

2. Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- (12, 14) und die Auslaßöffnung (16, 18) in der Hülse (10) in einem axialen Abstand angeordnet sind, und daß auch der erste (32) und der zweite Ventilgliedabschnxtt in einem gegenseitigen axialen Abstand angeordnet sind.

3. Mischventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Abschnitt (40) des Ventilgliedes (28) zylindrische Gestalt hat, wobei der Zylinderaußendurchmesser in etwa.gleich dem Innendurchmesser der Hülse (10) ist.

4. Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Einlaßöffnungen (12, 14) und eine Vielzahl von Auslaßöffnungen (16, 18) in der Hülse (10) ausgebildet sind, und daß das Ventilglied (28) in und relativ zur Hülse (10) sowohl hin-und her- als auch drehbewegbar angeordnet ist, um eine Strömung von den Einlaßöffnungen (12, 14) zu den Auslaßöffnungen (16, 18) zu steuern.

5- Mischventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilglied (28) einen ersten Abschnitt (32) mit einer zylindrischen Umfangsfläche und einem dem Innendurchmesser der Hülse (10) annähernd entsprechenden Außendurchmesser aufweist, und daß die Dichtmittel (24, 26) mit der zylindrischen Umfangsfläche in abdichtendem Kontakt stehen, wenn das Mischventil in seiner Schließstellung ist.

6, Mischventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die zylindrische Umfangsfläche des ersten Abschnitts (32) eine Ausnehmung (34) aufweist, die wahlweise auf die Einlaßöffnungen (12, 14) der Hülse ausrichtbar ist, um eine Strömung durch sie zu steuern, und daß die Übergangsbereiche von der Ausnehmung (34) in die zylindrische Umfangsfläche des Abschnittes (32) so ausgebildet sind (abgerundete Kanten 48, 50, 44), daß eine Tendenz zum Einklemmen der anliegenden Dichtelemente (24, 26) ausgeschlossen wird»

7· Mischventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Übergangsbereiche eine geglättete und gerundete Kontur besitzen«.

8. Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtungsmittel (24, 26) durch die Hülse (10) lagegesichert sind und sich bis zu einer Berührung mit dem Ventilglied (28) in die Einlaßöffnungen (12, 14) hinein erstrecken.