DE4423240C1

DE4423240C1 - Thermostatventil

Info

Publication number: DE4423240C1
Application number: DE19944423240
Authority: DE
Inventors: Werner Weinmann
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1994-07-02
Filing date: 1994-07-02
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2014-07-03

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil mit

a) einem Armaturengehäuse, welches einen Anschluß für Kalt wasser, einen Anschluß für Warmwasser und einen Auslaß für Mischwasser aufweist;
b) einem in dem Armaturengehäuse angeordneten, von dem Misch wasser beaufschlagten temperaturempfindlichen Regelelement;
c) einem von dem Regelelement verstellbaren hohlzylindrischen und von Kalt- oder Warmwasser durchströmbaren Ventilelement, das an den gegenüberliegenden Enden jeweils mit einem ortsfesten Armaturenteil einen Regelspalt für Kalt- und Warmwasser begrenzt;
d) einer im Bereich des temperaturempfindlichen Regelelements angeordneten, die Vermischung von Kalt- und Warmwasser fördernden Einrichtung.

Bei bekannten sanitären Thermostatventilen stellt sich unter ungünstigen Umständen das Problem, daß sich Kalt- und Warm wasser beim Vorbeistreichen an dem temperaturempfindlichen Regelelement noch nicht vollständig vermischt haben. Es kann also zu "Strömungspfaden" kommen, in denen mehr oder weniger unvermischtes Kalt- und Warmwasser annähernd parallel zuein ander fließen, so daß bestimmte Oberflächenbereiche des tem peraturempfindlichen Regelelementes, deren Größe zeitlich variieren kann, ausschließlich Kalt- oder ausschließlich Warmwasser ausgesetzt sind. Dies führt zu einem schlechten, instabilen Regelverhalten des Thermostatventiles

Ein Thermostatventil der eingangs genannten Art ist in der DE-A-42 25 175 beschrieben. Es weist in dem hohlzylindrischen Ventilelement einen Siebeinsatz auf, dessen Sinn darin be stehen soll, das den Innenraum des Elementes durchströmende Wasser vielfach aufzuteilen und zu verwirbeln. Der Siebein satz erstreckt sich dabei im wesentlichen über den gesamten Strömungsquerschnitt. Siebe sind, wie der Fachmann auf dem Gebiet der Sanitärarmaturen weiß, jedoch gegen Verkalkung und Verschmutzung empfindlich und drosseln den Wasserstrom - nicht nur in verschmutztem Zustand - erheblich.

In der DE-P 25 48 650 ist ein thermostatisch geregeltes Misch ventil beschrieben und gezeigt, bei welchem zur besseren Verwirbelung des Kalt- und Warmwassers zusätzliche Ventil bauteile, nämlich Ablenkhülsen, erforderlich sind. Die Was serströme werden dabei gegensinnig aufeinander zugeführt, so daß sie frontal aufeinanderprallen und auf diese Weise sich innig vermischen. Die gegensinnige Strömungsführung erhöht jedoch den inneren Durchflußwiderstand des bekannten thermostatischen Mischventiles; die zusätzlichen Ventil bauteile erhöhen die Herstellungs- und Montagekosten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Thermostat ventil der eingangs genannten Art anzugeben, welches ein gutes, reproduzierbares Regelverhalten aufweist und dessen Wasserdurchfluß möglichst wenig gedrosselt ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Mittel gelöst.

Unter dem Begriff "massiv" wird in der vorliegenden Erfindung eine Platte verstanden, die im Gegensatz zur DE-A-42 25 175 nicht siebartig ausgestaltet ist, also nicht eine Vielzahl von kleinen Durchströmungsöffnungen aufweist, welche den Wasserstrom in Einzelströme unterteilt. "Massiv" ist eine Platte vielmehr dann, wenn sie für den Wasserfluß undurch lässig ist, diesen also zwingt, aus der ursprünglichen Rich tung auszubiegen und den Spalt zu durchqueren, den die massive Platte an einer Seite begrenzt. Die - in Durchströmungsrichtung gesehen - Länge dieses Spaltes kann sehr kurz sein, so daß die von dem Spalt hervorgerufene Drosselung des Wasserstromes entsprechend gering bleibt. Eine Verkalkung oder Verschmutzung des Spaltes findet nicht statt, da der gesamte Durchströmungs querschnitt in sich zusammenhängend und nicht - wie etwa bei einem Siebeinsatz - durch eine Vielzahl von Drähten in kleine Öffnungen unterteilt ist. Schließlich ist die erfin dungsgemäß zur Verbesserung der Vermischung der Wasserströme vorgesehene massive Platte auch ein sehr viel preiswerteres und billiger zu montierendes Teil als ein Siebeinsatz. Da durch, daß die massive Platte an dem in Strömungsrichtung gesehen stromabwärts gelegenen Ende des hohlzylindrischen Ventilelementes angeordnet ist, befindet sich der schmale, die Wirbelbildung hervorruf ende Spalt in unmittelbarer Nähe desjenigen Regelspaltes, den das Wasser, welches nicht durch das hohlzylindrische Ventilelement strömt, durchtritt. Mit anderen Worten: Das das hohlzylindrische Ventilelement im wesentlichen axial durchströmende Wasser der einen Temperatur wird genau an derjenigen Stelle durch die massive Platte zur Wirbelbildung veranlaßt, in der es in die Wasserströmung der jeweils anderen Temperatur eintritt. Auf diese Weise ist eine besonders gründliche und rasche Durchmischung der beiden Wasserströme unterschiedlicher Temperaturen gewähr leistet. Die Bildung von "Strömungspfaden" von Wasser, wel ches noch im wesentlichen die Einlaßtemperatur aufweist, ist bei dieser Ausgestaltung praktisch ausgeschlossen.

Zweckmäßig ist, wenn die massive Platte als Ring ausgebildet ist, welcher von einem Bereich des temperaturempfindlichen Regelelementes durchsetzt wird. Auf diese Weise findet die massive Platte ihren Halt konzentrisch zum Regelelement, ohne daß es besonderer Befestigungselemente bedürfte. Sie ragt dann von dem Regelelement radial nach außen und bildet mit ihrem Umfangsrand die radial innenliegende Begrenzungs linie des wasserdurchströmten Spaltes.

In vielen Fällen ist das temperaturempfindliche Regelelement ein Dehnstoffelement, dessen Hauptgehäuse einen größeren Durchmesser aufweist als das an das Hauptgehäuse anschlies sende Dehnstoffkammergehäuse. Verwendet man ein derartiges bekanntes Dehnstoffelement, so wird die Befestigung des mas siven Ringes sehr einfach, wenn dieser an einer Stufe zwischen Bereichen unterschiedlichen Durchmessers, insbesondere also zwischen dem Hauptgehäuse und dem Dehnstoffkammergehäuse, des temperaturempfindlichen Regelelementes anliegt.

Der Ring kann dabei durch eine Druckfeder gegen die Stufe des temperaturempfindlichen Regelelementes angedrückt werden. Er ist auf diese Weise besonders einfach zu montieren.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder, welche den Ring gegen die Stufe des temperatur empfindlichen Regelelementes andrückt, die Rückstellfeder des temperaturempfindlichen Regelelementes selbst. Bei dieser Ausgestaltung wird einem ohnehin vorhandenen Bauelement, nämlich der Rückstellfeder, eine zweite Funktion zugewiesen, was die Anzahl der herzustellenden und zu montierenden Teile ebenso wie die Kosten des gesamten Thermostatventiles ver ringert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt im Axialschnitt denjenigen Endbereich eines sanitä ren Thermostatventiles, in welchem das temperaturempfind liche Regelelement angeordnet ist.

In der einzigen Figur ist in einem im wesentlichen horizon talen Teilschnitt ein Endbereich eines sanitären Aufputz- Thermostatventiles dargestellt. Dabei handelt es sich um diejenige Ausgestaltung, welche ein längliches, im wesentlichen rohrförmiges Armaturengehäuse 1 aufweist, das sich im Montagezustand entlang der Installations wand erstreckt. An beiden Stirnseiten des Armaturengehäu ses 1 ist jeweils ein Bedienungsgriff 2 vorgesehen. Der in der Montagestellung linke Bedienungsgriff (in der Zeich nung nicht dargestellt) dient im allgemeinen der Einstel lung der Menge des das Thermostatventil verlassenden Misch wassers, während mit Hilfe des in der Montagestellung rechten Bedienungsgriffs 2, welcher in der Zeichnung erkennbar ist, die Vorwahl der Temperatur des Mischwassers vorgenommen wird.

Zwei Anschlußstutzen 3, von denen in der Zeichnung nur einer erkennbar ist, dienen dem Anschluß des Thermostat ventiles an die Hausleitungen. Über den in der Zeichnung erkennbaren, rechten Anschlußstutzen 3 strömt Kaltwasser in einen im Armaturengehäuse 1 vorgesehenen Zuflußraum 4 und von dort durch radiale Öffnungen 6 eines dicht in das Armaturengehäuse 1 eingepaßten Einsatzes 5 zu einem an dem Einsatz 5 ausgebildeten Kaltwassersitz 7.

Das Warmwasser strömt aus der entsprechenden Hausleitung über den in der Zeichnung nicht dargestellten, linken Anschlußstutzen in einen achsparallel innerhalb des Arma turengehäuses 1 verlaufenden Kanal 8 und von dort in einen Zulaufraum 9. Von diesem fließt das Warmwasser über wei tere radiale Öffnungen 10 des Einsatzes 5 zu einem Warmwas sersitz 11.

Kaltwassersitz 7 und Warmwassersitz 11 des Einsatzes 5 wirken mit einem axial beweglichen Ventilelement, in diesem Falle einem Doppelventilkegel 12, zusammen, das in seinem mittleren Bereich durch einen O-Ring 13 gegen den Einsatz 5 abgedichtet ist.

Der Doppelventilkegel 12 steht über seinen radial inneren Bereich bewegungsschlüssig mit einem temperaturempfindlichen Regelelement in Verbindung, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist. Dieses ist im vorliegenden Falle als an und für sich bekanntes Dehnstoffelement ausge führt und umfaßt ein im Durchmesser vergrößertes Hauptgehäuse 15, in welchem eine den Dehnstoffraum an einer Seite begren zende Membran untergebracht ist, die auf einen aus dem Hauptgehäuse 15 ausgeführten Druckstift 16 wirkt. Der Druckstift 16 seinerseits stützt sich an seinem freien Ende an der über den Bedienungsgriff 2 zu betätigenden Vorein stellvorrichtung für die Solltemperatur des Mischwassers ab, wie dies ebenfalls an und für sich bekannt ist.

Auf der dem Druckstift 16 gegenüberliegenden Seite schließt sich an das Hauptgehäuse 15 des Dehnstoffelementes 14 über eine radiale Stufe 18 ein im Durchmesser verringertes Dehnstoffkammergehäuse 17 an, welches die Hauptmasse des Dehnstoffes enthält. Das Dehnstoffkammergehäuse 17 ragt in eine hohlzylindrische Abflußbuchse 19 hinein, welche den Anfangsbereich des Abströmweges für das Mischwasser bildet. Dieses gelangt aus der Abflußbuchse 19 in eine sich axial innerhalb des Armaturengehäuses 1 erstreckende Abflußleitung 20 und von dort zu dem in der Zeichnung nicht mehr darge stellten Auslauf, der seinerseits beispielsweise mit einer Handbrause oder einem Wannenauslauf in Verbindung steht.

An der zwischen dem Hauptgehäuse 15 und dem Dehnstoff kammergehäuse 17 des Dehnstoffelementes 14 gebildeten radialen Stufe 18 liegt eine ringförmig ausgebildete Platte 21 aus massivem Material an, die sich bis auf einen verhält nismäßig schmalen Spalt radial auf die Innenwandung des Doppelventilkegels 12 zu erstreckt. Das Dehnstoffkammerge häuse 17 ist dabei durch die Mittelöffnung der Platte 21 hindurchgeführt.

Zwischen der Platte 21 und einem radialen Flansch 22 der Abflußbuchse 19, der sich in axialer Richtung an dem Ein satz 5 abstützt, ist eine Druckfeder 23 verspannt.

Die Funktionsweise des oben beschriebenen Thermostatven tiles ist wie folgt:
Warmwasser strömt, wie bereits oben erwähnt, über den Warmwasserkanal 8 und den Zulaufraum 9 im Armaturengehäuse 1 und durch die Öffnungen 10 des Einsatzes 5 hindurch zu dem Regelspalt, der einerseits von dem Warmwassersitz 11 und andererseits von der in der Zeichnung linken Stirnseite des Doppelventilkegels 12 gebildet wird. Je nach der Axialstell ung des Doppelventilkegels 12 fließt mehr oder weniger Warmwasser in das Innere des Einsatzes 5 hinein und, geführt durch den von der Druckfeder 23 umgebenen Bereich der Abflußbuchse 19, an dem Dehnstoffkammergehäuse 17 entlang zur Abflußleitung 20 und von dort zum Auslauf.

Das Kaltwasser fließt, die ebenfalls oben schon angedeutet, über den in der Zeichnung dargestellten Anschlußstutzen 3 zum Zuflußraum 4, durch die Öffnungen 6 des Einsatzes 5 hindurch zu dem Regelspalt, der einerseits von dem Kalt wassersitz 7 und andererseits von der in Fig. 1 rechten Stirnseite des Doppelventilkegels 12 gebildet wird. Je nach der Axialstellung des Doppelventilkegels 12 strömt mehr oder weniger Kaltwasser in den Innenraum des Einsatzes 5, von dort in den Innenraum des Doppelventilkegels 12 und über achsparallele Öffnungen 24 des Doppelventilkegels 12 durch diesen hindurch. Beim Verlassen des Doppelventilkegels 12 in Fig. 1 nach links wird der Querschnitt des Kaltwas serstroms in dem Spalt zwischen dem freien Rand des Doppel ventilkegels 12 und dem äußeren Rand des Ringes 21 über eine kurze Distanz verengt, was beim weiteren Fließen des Kaltwassers zu einer erheblichen Verwirbelung führt. Diese Wirbelbildung findet, wie der Zeichnung zu entnehmen ist, gerade an derjenigen Stelle statt, an welcher das warme Wasser durch den von Warmwassersitz 11 und Doppelventilkegel 12 gebildeten Regelspalt zuströmt. Dies hat eine besonders gute Vermischung von Kalt- und Warmwasser zur Folge, so daß das dann im weiteren Verlauf durch die Abflußbuchse 19 an der Außenwand des Dehnstoffkammergehäuses 17 vorbeifließende Mischwasser gut durchmischt ist und überall denselben Temperaturwert aufweist. Das Dehnstoffelement 14 spricht so zuverlässig auf die tatsächliche Temperatur des Mischwas sers und nicht auf zufällig entlang der Oberfläche des Dehn stoffkammergehäuses 17 vorbeifließende Teilwasserströme an, die möglicherweise noch nicht vollständig vermischt sind und daher auch nicht die echte Mischwassertemperatur repräsentieren.

Claims

1. Thermostatventil mit

a) einem Armaturengehäuse, welches einen Anschluß für Kalt wasser, einen Anschluß für Warmwasser und einen Auslaß für Mischwasser aufweist;
b) einem in dem Armaturengehäuse angeordneten, von dem Misch wasser beaufschlagten temperaturempfindlichen Regelelement;
c) einem von dem Regelelement verstellbaren hohlzylindrischen und von Kalt- oder Warmwasser durchströmbaren Ventilelement, das an den gegenüberliegenden Enden jeweils mit einem orts festen Armaturenteil einen Regelspalt für Kalt- und Warm wasser begrenzt;
d) einer im Bereich des temperaturempfindlichen Regelelements angeordneten, die Vermischung von Kalt- und Warmwasser fördernden Einrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die die Vermischung von Kalt- und Warmwasser fördernde Einrichtung eine massive Platte (21) ist, welche an dem in Strömungsrichtung gesehen stromabwärts gelegenen Ende des hohlzylindrischen Ventilelements (12) angeordnet ist und den freien Durchströmungsquerschnitt des Kalt- oder des Warmwassers vor der Vermischung mit dem jeweils ande ren Wasser auf einen schmalen Spalt begrenzt und so zur Wirbelbildung in dem den Spalt durchströmenden Wasser führt.

2. Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die massive Platte (21) als Ring ausgebildet ist, welche von einem Bereich (19) des temperaturempfind lichen Regelelementes (14) durchsetzt wird.

3. Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Ring (21) an einer Stufe (18) zwischen Bereichen (15, 17) unterschiedlichen Durchmessers des temperaturempfindlichen Regelelementes (14) anliegt.

4. Thermostatventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß der Ring (21) durch eine Druckfeder (23) gegen die Stufe (18) des temperaturempfindlichen Regel elementes (14) angedrückt wird.

5. Thermostatventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Druckfeder (23) die Rückstellfeder des temperaturempfindlichen Regelelementes (14) ist.

6. Thermostatventil nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die massive Platte (21) an dem in Strömungsrichtung gesehen stromabwärts gelegenen Ende des hohlzylindrischen Ventilelementes (12) angeordnet ist.