DE4423853C2 - Einhebelmischventil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Einhebelmischven­ til, mit dessen einem Betätigungselement durch Bewe­ gen in einer ersten Richtung die Menge des das Misch­ ventil verlassenden Wassers und durch dessen Betäti­ gung in einer zweiten Richtung die Temperatur des Wassers bestimmt werden kann.

Einhebelmischventile dieser Art sind sowohl als Mischventile mit Kugelküken als auch als Mischventile mit ebenen Steuerscheiben bekannt.

Es ist bereits ein Einhebelmischventil mit Thermostat­ regelung bekannt (DE-C2-38 17 277). Hierbei handelt es sich um ein Scheibenmischventil mit drei Steuerschei­ ben, nämlich zwei festen und einer zwischen den festen angeordneten bewegbaren Steuerscheibe. Auf diese be­ wegbare Steuerscheibe, die in einer Richtung zur Ände­ rung der Menge des Wassers bewegt werden kann, wirkt ein übliches Ausdehnungselement ein, dessen Vor­ spannung durch Verdrehen des Hebels zur Änderung der Soll-Temperatur verstellt werden kann.

Eine solche Ausbildung ist nur bei einem drei Schei­ ben aufweisenden Mischventil möglich.

Ebenfalls bekannt ist eine thermostatgesteuerte Mischbatterie (DE-A-30 41 979), die zwei Betätigungs­ elemente aufweist. Ein Betätigungselement wirkt über ein Ausdehnungselement auf eine bewegbare Tempera­ tursteuerscheibe ein, während das andere Betätigungs­ element auf eine die Menge steuernde Steuerscheibe einwirkt.

Weiterhin bekannt ist eine sanitäre Mischbatterie mit Thermostatregelung (DE-A1-41 20 024), bei der eine be­ wegbare Steuerscheibe durch ein Betätigungselement zusammen mit einem Temperaturregelungsblock be­ wegt wird. Diese Einrichtung ist nur bei ebenen Steuer­ scheiben möglich.

Eine ähnliche Mischbatterie weist ebenfalls eine zu­ sammen mit einem Ausdehnungselement bewegbare Steuerscheibe auf (DE-A1-36 12 988).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ein­ fach aufgebautes Einhebelmischventil mit geregelter Mischtemperatur zu schaffen, das eine gegenüber her­ kömmlichen Einhebelmischventilen unveränderte Be­ dienung aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Einhebelmischventil mit den im Anspruch 1 aufgeführ­ ten Merkmaien vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Das von der Erfindung vorgeschlagene Ventil enthält eine thermostatische Regelung der Temperatur des Mischwassers, wobei die Einstellung der Soll-Tempera­ tur des Mischwassers, die beispielsweise durch eine Re­ lativbewegung oder mechanische Vorspannung des Ausdehnungselements erfolgt, durch Bewegen des Be­ tätigungselements in einer zweiten Richtung erfolgt. Das Mischventil läßt sich in der gleichen Weise handha­ ben wie ein herkömmliches.

Insbesondere kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß das Ausdehnungselement mit ei­ nem Regelelement wirkverbunden ist, das bei seiner Be­ wegung das Querschnittsverhältnis zwischen einer Was­ serführung für warmes Wasser und einer Wasserfüh­ rung für kaltes Wasser ändert.

Diese Änderung des Querschnittsverhältnisses kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß das Regelelement mit einem eigenen Ventilsitz für das war­ me und das kalte Wasser zusammenwirkt.

Insbesondere kann das Regelelement verschiebbar angeordnet sein. Bei der Verschiebung kann es auf diese Weise das Querschnittsverhältnis sehr einfach ändern.

Es kann jedoch ebenfalls vorgesehen sein, daß das Regelelement mit Wassereintrittsöffnungen des Steuer­ elements zusammenwirkt. In diesem Fall kann sich der Aufbau gegebenenfalls einfacher gestalten.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß das Re­ gelelement verschwenkbar ist und bei der Verschwen­ kung das Öffnungsverhältnis zweier Öffnungen ändert.

Die Erfindung schlägt ebenfalls vor, das Regelele­ ment derart anzuordnen und auszubilden, daß es das in einem zweiten Freiheitsgrad bewegbare Steuerelement in diesem zweiten Freiheitsgrad zur Änderung des Querschnittsverhältnisses von Strömungswegen be­ wegt.

Die Erfindung schlägt vor, das Mischventil nach Art eines Kugelkükenmischventils auszubilden. Es können daher vorhandene Ventilgehäuse mit nur geringen Än­ derungen für das von der Erfindung vorgeschlagene Mischventil verwendet werden.

Die Erfindung schlägt insbesondere vor, das Ausdeh­ nungselement und das von ihm betätigte Regelelement in der Kugel anzuordnen.

Dies bedeutet eine außerordentlich platzsparende Un­ terbringung des Thermostaten.

Erfindungsgemäß kann das Betätigungselement einen radial zu dem Steuerelement verlaufenden Schaft auf­ weisen.

Der Schaft des Betätigungselements kann durch eine radiale Öffnung des Steuerelements abgedichtet hin­ durchgeführt werden.

In beiden Fällen läßt sich eine Verschwenkung des Steuerelements sehr einfach durch Verschwenken des Betätigungselements durchführen.

Zum Einstellen der Solltemperatur kann erfindungs­ gemäß vorgesehen sein, daß der Schaft des Betätigungs­ elements um seine eigene Achse verdrehbar ausgebildet ist.

Denkbar ist ebenfalls eine Verschiebung des Schafts.

Das Ausdehnungselement kann erfindungsgemäß ein übliches Wachselement, ein Bimetallelement o. dgl. auf­ weisen. Das Bimetallelement kann beispielsweise in Form einer Feder ausgebildet sein.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn erfindungsge­ mäß das Ausdehnungselement eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder, aus einer sogenannten Shaped Memory Legierung (SMA) aufweist. Derartige Legie­ rungen fassen sich mit bestimmten speziellen Ausdeh­ nungscharakteristika in Abhängigkeit von den Tempe­ raturen herstellen. Diese Ausdehnungscharakteristika brauchen daher nicht linear zu sein, was zur Verwirkli­ chung bestimmter Regelkennlinien wünschenswert sein kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß in Ge­ genrichtung zu der aus SMA bestehenden Feder eine normale Schraubenfeder aus Federstahl angeordnet ist, die zur Beeinflussung der Ausdehnungscharakteristik der SMA-Feder verwendet werden kann.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge erge­ ben sich aus den Patentansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung ge­ macht wird, der folgenden Beschreibung einer bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines mit einem Kugelküken versehe­ nen Einhebelmischventils;

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch eine zweite Ausführungsform.

In Fig. 1 ist abgebrochen ein Armaturengehäuse 1 eines Einhebelmischventils dargestellt. Aus dem Arma­ turengehäuse führt an der Vorderseite ein Auslauf 2 für Mischwasser. In dem Armaturengehäuse ist ein Arma­ turengrundkörper 3 befestigt, beispielsweise mit Hilfe der Schraube 4 an einem Quersteg festgeschraubt. Der Armaturengrundkörper enthält an seiner Unterseite 2 Öffnungen 5, in die eine Leitung 6 für kaltes Wasser und eine Leitung 7 für warmes Wasser einmünden.

In dem Armaturengrundkörper 3 ist eine Ausneh­ mung gebildet, die etwa die Form einer Halbkugel auf­ weist. Diese Innenfläche der Ausnehmung bildet eine halbkugelförmige feststehende Steuerfläche 8. In der feststehenden Steuerfläche 8 mündet eine Einlaßöff­ nung 9 für kaltes Wasser, die mit der Leitung 6 für kaltes Wasser in Verbindung steht. In der Steuerfläche 8 mün­ det ebenfalls eine Einlaßöffnung 10 für warmes Wasser, die mit der Leitung 7 für warmes Wasser in Verbindung steht. In beiden Einlaßöffnungen 9, 10 ist jeweils eine unter Federspannung stehende Manschette 11 aus gummielastischem Material angeordnet, die eine Ab­ dichtung der Einlaßöffnungen bewirkt.

In die Ausnehmung des Grundkörpers ist ein Steuer­ element 12 in Kugelform eingesetzt, dessen geometri­ sche Abmessungen den Abmessungen der feststehen­ den Steuerfläche 8 entsprechen. Die Außenseite 13 des Steuerelements 12 in seinem in Fig. 1 unteren Bereich bildet eine bewegbare Steuerfläche.

Das Steuerelement 12 wird unter Zwischenlage einer Dichtung 14 und eines Ringelements 15 von einer Über­ wurfmutter 16 gegen die feststehende Steuerfläche 8 gehalten und verspannt.

Das Steuerelement 12 weist einen durch das Ringele­ ment 15 hindurchtretenden radialen Ansatz 17 auf. Der radiale Ansatz 17 enthält eine in radialer Richtung durchgehende Öffnung.

Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Kugelküken- Mischventil, wie es beispielsweise aus EP-A-43 076 be­ kannt ist, ist das Steuerelement nur um eine senkrecht zur Papierebene verlaufende Achse verschwenkbar, sie­ he den Doppelpfeil 18. Dies kann beispielsweise durch eine Kulisse 19 erreicht werden, die an dem im Quer­ schnitt rechtwinkligen Ansatz 17 angreift.

Das Steuerelement 12 enthält in seinem Inneren einen in radialer Verlängerung des Ansatzes 17 angeordneten zylindrischen Innenraum 20, an dessen Seitenwand ein Gewinde 21 ausgebildet ist. Mit dem Gewinde 21 steht eine Schraubspindel 22 in Eingriff, die mit ihrem gewin­ defreien Schaft 23 verringerten Durchmessers durch die Öffnung des Radialansatzes 17 nach außen ragt. Zur Abdichtung weist dieser Schaft 23 eine mit einer Dich­ tung 24 versehene Nut 25 auf.

In axialer Verlängerung des zylindrischen Innen­ raums 20 ist ein Ventilsitz für ein Regelelement 26 gebil­ det. Das Regelelement 26 weist die Form eines kurzen Kreiszylinders auf, der längs seiner Mantelfläche an ei­ ner kurzen zylindrischen Innenwandfläche des Steuer­ elements 12 anliegt. Diese Fläche weist eine Nut mit einem Dichtring auf. Das Regelelement 26 kann längs dieser Wandfläche in Axialrichtung verschoben werden. Beide axialen Stirnkanten des Regelelements bilden ei­ nen Ringspalt, jeweils gegenüber einer ebenen Fläche des Steuerelements. Der Ringspalt gegenüber der ebe­ nen Steuerfläche 27 bildet einen Durchgang für das kal­ te Wasser, während der Ringspalt gegenüber der ebe­ nen Steuerfläche 28 einen Durchgang für das warme Wasser bildet.

Das Regelelement 26 weist einen mehrere Öffnungen aufweisenden stegartigen mittleren Bereich auf.

Das durch die beiden erwähnten Ringspalten gelan­ gende kalte und/oder warme Wasser gelangt zu einer seitlich angeordneten Austrittsöffnung 29 für das Mischwasser, die über einen in dem Armaturengrund­ körper 3 angeordneten Kanal zu der Öffnung 30 für den Auslauf 2 aus der Armatur führt.

Das Regelelement 26 weist einen zentralen zylindri­ schen Innenraum 31 auf. In den Innenraum ragt ein vorderer Ansatz 32 der Schraubspindel. Dieser Ansatz 32 weist den gleichen Durchmesser wie der Innenraum 31 auf. In Fig. 1 ist links der Mittellinie der Schraubspin­ del 22 diese in einer unteren Position dargestellt, wäh­ rend sie rechts der Mittellinie in einer oberen Position dargestellt ist. Zwischen der freien Stirnfläche des vor­ deren Ansatzes 32 der Schraubspindel und dem Boden des Innenraums 31 ist eine Schraubenfeder 33 aus Sha­ ped Memory Alloy angeordnet, die das temperaturemp­ findliche Ausdehnungselement darstellt.

In dem Steuerelement ist ein in Verlängerung der Schraubspindel 22 angeordneter weiterer zylindrischer Innenraum 34 ausgebildet in dem eine Schraubendruck­ feder 35 aus Federstahl angeordnet ist. Diese liegt an dem mittleren Bereich des Regelelements 26 an und beaufschlagt dieses in Gegenrichtung zu der Beauf­ schlagungsrichtung durch die SMA-Feder 33.

Durch Verdrehen der Schraubspindel 22 wird die das Ausdehnungselement bildende SMA-Feder vorge­ spannt. Der Raum 31 des Regelelements steht durch radiale und axiale Öffnungen mit dem Mischwasser füh­ renden Bereich des Steuerelements in Verbindung. Da­ durch ist die SMA-Feder 33 der Temperatur des Misch­ wassers ausgesetzt. Sie ändert bei Änderung der Tem­ peratur des Mischwassers ihre Federkraft und regelt dadurch die Temperatur des Mischwassers auf einen bestimmten Wert, der durch Verdrehen der Schraub­ spindel 22 eingestellt werden kann.

Zum Einstellen der Soll-Temperatur durch Verdre­ hen der Schraubspindel 22 ist ein Betätigungsgriff 36 vorgesehen, der eine Sacklochbohrung aufweist, in die das obere Ende des Schafts 23 der Schraubspindel 22 eingreift. Dort ist der Schaft 23 mit Hilfe einer Maden­ schraube 37 festgelegt. Der Betätigungsgriff dient so­ wohl zum Verschwenken des Schafts 23 und damit des Steuerelements 12 als auch zum Verdrehen des Schafts 23 der Schraubspindel 22. Das Mischventil wird also in der gleiche Weise wie ein herkömmliches Einhebel­ mischventil mit fester Kulisse bedient, wobei die Ver­ drehung des Betätigungsgriffs 36 nicht zur Verdrehung der Kugel, sondern zur Veränderung der mechanischen Vorspannung des Ausdehnungselements und damit zum Ändern der Soll-Temperatur des Mischwassers führt.

Das Regelelement 26, das axial verschiebbar ist, wirkt mit der ebenen Fläche 27 als Ventilsitz für das kalte Wasser und der ebenen Fläche 28 als Ventilsitz für das warme Wasser zusammen. Zu dem erstgenannten Ven­ tilsitz führt eine Wasserführung 38 für das kalte Wasser und eine Wasserführung 39 für das warme Wasser.

Während bei der Ausführungsform der Fig. 1 das ku­ gelförmige Steuerelement 12 nur teilweise hohl ist, also genau definierte Hohlräume aufweist, ist bei der jetzt zu behandelnden Ausführungsform nach Fig. 2 das Steuer­ element 12 als hohle Kugel ausgebildet.

Der Aufbau der Armatur einschließlich des Armatu­ rengrundkörpers 3 ist gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 ungeändert, so daß die Beschreibung nicht nochmals wiederholt wird. Geändert ist hier nur ein Teil des Steuerelements 12. Das Steuerelement 12 enthält wiederum einen radialen Ansatz 17 und eine in gleicher Weise angeordnete Schraubspindel 22, die mit ihrem Schaft 23 durch den Ansatz 17 nach außen ragt.

Im Bereich ihres in das Innere der Kugel 40 ragenden Endes weist die Schraubspindel 22 eine Schraubenfeder 33 aus SMA mit einem daran angeordneten Ansatz 41 auf.

Das Gewinde 21, in das die Schraubenspindel 22 mit ihrem Außengewinde 42 eingreift, ist an der Innenwand einer Schürze 43 ausgebildet. Auf der Außenseite dieser Schürze 43 ist eine Hülse 44 verschiebbar geführt, die in ihrem in das Innere der Kugel 40 gerichteten Endbe­ reich einen Außenflansch 45 aufweist. Zwischen dem Außenflansch 45 und der Innenwand der Kugel er­ streckt sich eine Schraubendruckfeder 46, die die Hülse 44 nach innen in die Kugel 40 beaufschlagt.

In der Kugel ist ein Regelelement 47 um eine Achse 48 verschwenkbar gelagert. Die Form des Regelele­ ments ist aus zwei jeweils einer Teilkugel entsprechen­ den Abschnitten zusammengesetzt. Wird das Regelele­ ment 47 um seine Schwenkachse 48 in Fig. 2 im Gegen­ uhrzeigersinn verschwenkt, so liegt die linke Hälfte des Regelelements 47 an der Innenseite der Kugel 40 an, während die rechte Hälfte sich schräg nach innen er­ streckt. Der an der Innenseite der Kugel 40 anliegende Teil deckt damit eine dort angeordnete Einlaßöffnung 49 für kaltes Wasser ab, die der Einlaßöffnung 9 im Armaturengrundkörper 3 gegenüberliegt.

Wird das Regelelement 47 dagegen in Fig. 2 im Uhr­ zeigersinn verschwenkt, so gelangt es schließlich in eine Stellung, in der die rechte Hälfte eine dort vorhandene Einlaßöffnung 50 für warmes Wasser abdeckt, die der Einlaßöffnung 10 im Armaturengrundkörper 3 gegen­ überliegend angeordnet ist.

Zur Verschwenkung im Uhrzeigersinn, d. h. in Rich­ tung einer Vergrößerung des Strömungsquerschnitts für kaltes Wasser, ist an der Innenseite des Regelele­ ments 47 ein Zapfen 51 angeformt, an dem die Stirnkan­ te 52 der von der Feder 46 beaufschlagten Hülse 44 anliegt.

Zum Verschwenken des Regelelements 47 im Gegen­ uhrzeigersinn, d. h. in Richtung einer Verringerung des Strömungsquerschnitts für kaltes Wasser, ist an der In­ nenseite des Regelelements 47 ein weiterer Zapfen 53 angeformt, an dem der am vorderen Ende der SMA-Fe­ der angeordnete Ansatz 41 anliegt.

Die beiden Feder stellen daher eine bestimmte Schwenkposition des Regelelements 47 in Abhängigkeit von ihren jeweiligen Federkräften her, wobei die Feder­ kraft der SMA-Feder 33 temperaturabhängig ist. Ihre Vorspannung wird wiederum durch die Position der Schraubspindel 22 hergestellt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 wird die Tempe­ raturregelung also durch die Verschwenkung des Regel­ elements 47 bewirkt, das zusammen mit dem Rand der Öffnung 49 ein Ventil für das kalte Wasser und mit dem Rand der Öffnung 50 ein Ventil für das warme Wasser bildet.

Die Mischtemperatur bildet sich in dem in der Kugel 40 vorhandenen Wasser, das die SMA-Feder 33 um­ spült, so daß diese auf der Temperatur des Mischwas­ sers liegt. Der Wasserauslaß aus der Kugel 40 geschieht wieder durch eine Fig. 2 nicht zu sehende Auslaßöff­ nung 29 für das Mischwasser, die dann wiederum zu dem Auslauf 2 führt.

In beiden dargestellten Ausführungsformen hat das Steuerelement 12 die Außenform einer Kugel. In beiden Fällen erfolgt jedoch nur eine Verschwenkung der Ku­ gel, so daß es möglich ist, dem Steuerelement 12 die Form einer ebenen kreiszylindrischen Scheibe zu geben, die dann in einer flachzylindrischen Tasche innerhalb des Armaturengrundkörpers 3 angeordnet wäre. In die­ sen Fällen kann der Wassereintritt durch die Mantelflä­ che der zylindrischen Scheibe erfolgen. Ebenfalls mög­ lich wäre es jedoch auch, den Wassereintritt in die Scheibe durch eine ebene an der Stirnfläche der Scheibe anliegende Steuerfläche zu bewirken.

Claims (13)

1. Einhebelmischventil mit

• 1. 1.1 einem Ventilgehäuse (3), das
  • 1. 1.1.1 eine in einer feststehenden Steuerfläche (8) mündende Einlaßöffnung (9) für kaltes Wasser und
  • 2. 1.1.2 eine in der feststehenden Steuerfläche (8) mündende Einlaßöffnung (10) für Warmwasser aufweist,
• 2. 1.2 einem die Menge des das Mischventil verlassenden Wassers steuernden Steuerelement (12), das
  • 1. 1.2.1 gegenüber dem Gehäuse (3) in mindestens einem Freiheitsgrad bewegbar angeordnet ist und
  • 2. 1.2.2 eine mit der feststehenden Steuerfläche (8) zusam­ menwirkende bewegbare Steuerfläche (13) aufweist,
• 3. 1.3 einem temperaturempfindlichen Ausdehnungselement, das
  • 1. 1.3.1 an dem Steuerelement (12) angeordnet,
  • 2. 1.3.2 der Temperatur des Mischwassers ausgesetzt und
  • 3. 1.3.3 derart ausgebildet ist, daß es die Temperatur des Mischwassers auf einen eingestellten Wert regelt, sowie mit
• 4. 1.4 einem Betätigungselement (36), das
  • 1. 1.4.1 bei Bewegung in einer Richtung das Steuerelement (12) bewegt und
  • 2. 1.4.2 bei Bewegung in einer zweiten Richtung die Soll- Temperatur ändert, wobei
• 5. 1.5 das Steuerelement (12) als eine Kugel (40) ausge­ bildet ist.

2. Einhebelmischventil nach Anspruch 1, bei dem das Ausdeh­ nungselement mit einem Regelelement (26, 47) wirkverbun­ den ist, das bei seiner Bewegung das Querschnittsver­ hältnis einer Wasserführung (38) für kaltes und einer Wasserführung (39) für warmes Wasser ändert.

3. Einhebelmischventil nach Anspruch 2, bei dem das Regel­ element (26) einen eigenen Ventilsitz für das warme und für das kalte Wasser aufweist.

4. Einhebelmischventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem das Regelelement (26, 47) mit Wassereintritts­ öffnungen (49, 50) des Steuerelements (12) zusammen­ wirkt.

5. Einhebelmischventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Regelelement (26) verschiebbar angeordnet ist.

6. Einhebelmischventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem das Regelelement (47) verschwenkbar angeordnet ist.

7. Einhebelmischventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem das Regelelement derart angeordnet und ausgebil­ det ist, daß es das Steuerelement (12) in einem zweiten Freiheitsgrad bewegt.

8. Einhebelmischventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ausdehnungselement in der Kugel (40) angeordnet ist.

9. Einhebelmischventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Betätigungselement einen radial zu dem Steuerelement (12) angeordneten Schaft (23) aufweist.

10. Einhebelmischventil nach Anspruch 9, bei dem der Schaft (23) durch eine radiale Öffnung des Steuerelements (12) abgedichtet hindurchgeführt ist.

11. Einhebelmischventil nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem der Schaft zur Einstellung der Soll-Temperatur um seine Achse verdrehbar ausgebildet ist.

12. Einhebelmischventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ausdehnungselement ein Wachsele­ ment, ein Bimetallelement aufweist.

13. Einhebelmischventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ausdehnungselement eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder, aus SMA aufweist.