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TECHNISCHES
GEBIET
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Das
Gebiet dieser Erfindung bezieht sich auf ein thermostatisches Mischventil,
insbesondere auf ein thermostatisch geregeltes Mischventil mit dem Merkmal
einer in demselben integrierten Volumensteuerung.
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HINTERGRUND
DER OFFENBARUNG
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Mischventile
sind auf dem Gebiet der Sanitärtechnik
bekannt und üblich.
Derartige Ventile liefern einen Mischwasserstrom aus getrennten
Warm- und Kaltwasserversorgungen. Ferner ist auch eine Thermostatregelung
für Griffmischventile
bekannt. Ein Grund für
eine Thermostatregelung ist, keine ständige Neueinstellung des Ventils
mehr zu benötigen,
wenn die Temperatur der Warmwasserversorgung Schwankungen unterliegt.
Die Temperatur der Warmwasserversorgung kann erheblich variieren. Ferner
kann auch der Druck in der Kaltwasserleitung variieren und so das
Verhältnis
zwischen warmem und kaltem Wasser verändern, wodurch auch die Temperatur
des Mischwassers Schwankungen unterliegt.
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Bei
bekannten Thermostatventilen bestehen Verpackungsprobleme, weil
diese häufig
sehr viel größer sind
als standardmäßige Mischventile,
in welchen die Thermostatregelung nicht integriert ist. Diese Größe entsteht
aus dem Strömungsweg,
der schon immer für
thermostatische Wasserhähne
verwendet wurde und bei dem sich die Versorgungseinlässe von
einer radial äußeren Position
zu dem mittig angeordneten Thermostatventil hin erstrecken.
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Wenn
Thermostatventile in Mischventilen integriert werden, können die
Volumen- oder Durchflußsteuerventile
entweder nach oder vor dem thermostatischen Ventilelement eingebaut
sein.
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Wird
der Durchfluß nach
dem thermostatischen Element in dem Mischwasserstrom gesteuert, ist
der Einbau von Rückschlagventilen
erforderlich, um die Möglichkeit
einer Verbindung zwischen der Warmwasserversorgung und der Kaltwasserversorgung
zu verhindern. Erfolgt die Durchflußsteuerung für die Warm-
und Kaltwasserversorgung vor dem Thermostatventil, bevor das Wasser
gemischt wird, werden die Rückschlagventile
nicht benötigt.
Aus diesem Grund der Wirtschaftlichkeit erfolgt bei den meisten
thermostatischen Mischventilen die Durchflußsteuerung vor dem thermostatischen
Element.
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Wird
jedoch der Durchfluß mit
Bezug auf die Warm- und Kaltwasserversorgung gesteuert, ist die thermostatische
Vorrichtung aufgrund von Schwankungen der Durchflußgeschwindigkeit
nicht in der Lage, eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten. Ist
der Druck der Warmwasser- und der Kaltwasserversorgung nahezu gleich
oder liegt der Druck der Warmwasserversorgung nur geringfügig unter
dem Kaltwasserdruck, ist es bekannt, daß sich der Unterschied in der
Durchflußgeschwindigkeit
oder der Unterschied zwischen der Warmwasser- und der Kaltwasserversorgung
bei einer Verminderung der gesamten Durchflußgeschwindigkeit erhöht, so daß der Temperaturanstieg
zuweilen signifikant werden kann. Ist andererseits der Druck der
Warmwasserversorgung beträchtlich
niedriger als der Druck der Kaltwasserversorgung, wie es oft aufgrund
der vermehrten Korrosion der Warmwasser-Rohrleitungen der Fall ist, wird bei
einer Verminderung der gesamten Durchflußgeschwindigkeit der Unterschied
in der Durchflußgeschwindigkeit
oder der Unterschied der Durchflußgeschwindigkeit zwischen der
Warmwasser- und der Kaltwasserversorgung niedriger.
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Es
ist bekannt, daß konturierte Öffnungen
in einem Paar von Scheibenventilen das Profil des Wasserstroms zwischen
der Warmwasser- und der Kaltwasserversorgung mit einer Kontur versehen.
Jedoch werden diese Scheibenventile so eingestellt, daß sie sich
mit Bezug zueinander sowohl drehend als auch translatorisch bewegen,
damit eine mechanische Steuerung sowohl der gesamten Durchflußgeschwindigkeit
als auch der gemischten Temperatur von Warm- und Kaltwasser ermöglicht wird.
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Es
wurde ein thermostatisches Mischventil entwickelt, welches zwei
Einlässe
für Warmwasser und
Kaltwasser, eine Mischkammer, Durchgänge zwischen den Einlässen und
der Mischkammer, einen Auslaß für das von
der Mischkammer wegströmende
Mischwasser und ein sich erweiterndes thermostatisches Element umfaßt, welches
zumindest teilweise in dem Auslaß angeordnet ist, damit es
in Berührung
mit dem Mischwasser kommt. Ein von dem thermostatischen Element
aktivierter Schieber wirkt auf einen oder beide Einlaßdurchgänge ein,
um eine konstante Temperatur des Mischwassers aufrechtzuerhalten.
Die Einlässe
sind in einem Zentralkörper
angeordnet, welcher sich in dem von dem thermostatischen Element
aktivierten Schieber befindet. Ein Paar Ventilscheiben, welche von
Durchgängen
für das
Wasser gekreuzt werden, sind so positioniert, daß sie die gesamte Durchflußgeschwindigkeit durch
die Einlässe
für das
warme Wasser und das kalte Wasser steuern, ohne den Auslaß für das Mischwasser
zu beeinträchtigen.
Die Ventilscheiben werden durch Drehung eines Außenkörpers oder -gehäuses des
thermostatischen Mischventils gesteuert. Ein derartiges thermostatisches
Mischventil hat sich als höchst
vorteilhaft erwiesen, kann sich aber (wie auch andere Arten von
thermostatischen Mischventilen) unter bestimmten Umständen auch als
unbequem herausstellen.
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Versorgt
ein thermostatisches Mischventil, welches für die Abgabe einer vorgegebenen
Durchflußgeschwindigkeit
ausgelegt ist, eine nachgeschaltete Vorrichtung, die wegen ihres
eigenen hohen Widerstands nur die Abgabe einer sehr viel niedrigeren Durchflußgeschwindigkeit
zuläßt, ist
der durch das Paar Ventilscheiben am Einlaß erzeugte Druckabfall im Vergleich
zu dem durch die nachgeschaltete Vorrichtung am Einlaß erzeugten
Druckabfall sehr viel geringer, und der Druck in dem thermostatischen Mischventil
ist fast gleich dem Druck in den Versorgungsleitungen. Tritt ein
beträchtlicher
Unterschied zwischen dem Druck der Warmwasserversorgung und dem
Druck der Kaltwasserversorgung auf, beispielsweise weil eine Vorrichtung
mit einer hohen Durchflußgeschwindigkeit,
die hauptsächlich
warmes oder kaltes Wasser vor dem Thermostatventil nutzt, betätigt, wird
das Ventil aufgrund der in dem Thermostatventil auftretenden Querströmung instabil
und zu schwingen beginnen. Die Folge der Schwingungen werden Fehlfunktionen
und instabile Temperaturen in der Mischwasserabgabe nach dem Thermostatventil sein.
Eine solche Situation kann auftreten, wenn ein thermostatisches
Mischventil so ausgelegt ist, daß es eine relativ hohe Durchflußgeschwindigkeit
liefert, beispielsweise 50 oder 60 Liter pro Minute bei 3 bar, jedoch
wegen des Widerstands oder der Begrenzung am Auslaß an bestimmten
nachgeschalteten Vorrichtungen mit einer sehr viel geringeren Abgabegeschwindigkeit
verwendet wird, beispielsweise mit 9 Litern pro Minute. Diese Situation
tritt beispielsweise auf, wenn das thermostatische Mischventil für die Versorgung
einer Reihe mehrerer Auslässe
ausgelegt ist, die jeweils mit einem eigenen Ein/Aus-Ventil versehen
sind, und der Benutzer nur einen Auslaß benutzt. Allgemein gesagt
tritt die Situation auf, wenn das thermostatische Mischventil in
der Lage ist, viele Vorrichtungen zu versorgen, und nur eine oder
wenige dieser Vorrichtungen zu einem gegebenen Zeitpunkt tatsächlich in
Betrieb sind.
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Theoretisch
könnte
der Benutzer diese Instabilität
praktisch durch eine genaue Steuerung des thermostatischen Mischventils
verhindern, um so einen Widerstand am Einlaß zu erzeugen, der proportional
zu dem Widerstand am Auslaß ist.
Dies ist in der Praxis jedoch nicht möglich, weil bekannte thermostatische
Mischventile bei niedrigen Durchflußgeschwindigkeiten nicht die
Möglichkeit
einer ausreichend empfindlichen Steuerung bieten. Da die Durchflußgeschwindigkeit
am Auslaß einer
Vorrichtung mit einer hohen Begrenzung oder einem hohen Widerstand
eingeschränkt
ist, kann der Benutzer darüber
hinaus die Wirkung der Steuerung an der nachgeschalteten Vorrichtung
nicht wahrnehmen und ist daher nicht in der Lage zu entscheiden,
ob die von ihm ausgeführte
Steuerung zur Vermeidung des erwähnten
Problems ausreichend ist.
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Dieses
Problem, welches auch bei anderen Arten von thermostatischen Mischventilen
auftritt, wurde und wird normalerweise beseitigt, indem in den dem
thermostatischen Mischventil vorgeschalteten Versorgungsleitungen
ein Druckregler eingebaut wird. Dieser Druckregler läßt die Installation
jedoch größer, komplizierter
und teurer und die Vorrichtung weniger zuverlässig werden.
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In
der Schrift WO-A-97 01807, welche den Oberbegriff des Anspruchs
1 bildet, ist ein thermostatisches Mischventil offenbart, das unter
anderem zwei keramische Durchflußsteuerscheiben mit Öffnungen
für die
Einstellung des Wasserstroms von einer geschlossenen zu einer vollständig geöffneten Stellung
umfaßt.
Die erste fest angebrachte Scheibe hat jeweilige Kalt- und Warmwasseröffnungen,
die sich voneinander unterscheiden, während die zweite bewegbare
Scheibe einen Kaltwassereinlaß und
einen Warmwassereinlaß umfaßt, die
jeweils eine gebogene bzw. gewölbte
Form mit konstanter Breite haben. Genauer gesagt umfaßt die fest
angebrachte Scheibe eine konturierte Warmwasserversorgungsöffnung mit
einem breiten Abschnitt und einem engen Abschnitt, die in Bezug
auf die andere Öffnung,
d.h. die Kaltwasserversorgungsöffnung,
die ebenfalls eine gebogene bzw. gewölbte Form mit konstanter Breite
hat, eine veränderliche
Durchflußeinstellung ermöglichen.
Demzufolge wird die Durchflußmenge der
Warmwasserversorgung zu Beginn des Regulierungsschritts um einen
größeren Betrag
verringert oder gedrosselt als die Durchflußmenge der Kaltwasserversorgung.
Mit diesem Unterschied in der Drosselung wird der Tendenz zu einem
Anstieg der Temperatur des Mischwassers in Form einer Verringerung
der Durchflußgeschwindigkeit
des Mischwassers entgegengewirkt.
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Ferner
ist in der Schrift US-A-4 877 181 eine Vorrichtung für die Mischung
zweier Flüssigkeiten
mit unterschiedlichen Temperaturen und die Steuerung der daraus
resultierenden Temperatur und der Gesamtdurchflußmenge offenbart. Diese Vorrichtung umfaßt ein Mischventil
mit einem drehbaren Element in einem passenden Gehäuse, welches
zwei benachbarte Flüssigkeitseinlässe und
einen langgestreckten Flüssigkeitsauslaß besitzt.
Das drehbare Element hat einen durch dasselbe hindurchführenden
Durchlaß und
ist drehbar, um ein Ende des Durchlasses in genauer Übereinstimmung
mit beiden Flüssigkeitseinlässen zu
positionieren oder jeden der Flüssigkeitseinlässe in einem
veränderlichen
Maß zu
blockieren, während
das andere Ende des Durchlasses in ungefährer Übereinstimmung mit dem Flüssigkeitsauslaß positioniert
ist. Die Vorrichtung umfaßt ferner
einen in dem Flüssigkeitsauslaß enthaltenen Schwenkarm,
der an dem einen Ende mit dem drehbaren Element und an dem anderen
Ende mit einer ersten Steuerwelle verbunden ist. Außerdem ist
nach dem Schwenkarm in dem Flüssigkeitsauslaß ein Strömungsventil
vorgesehen, welches eine zweite Steuerwelle umfaßt. Schließlich ist außen auf
dem Gehäuse
eine Steuerscheibe angebracht, welche zwei Steuerhebel und ein Zifferblatt
mit Mitteln zur Anzeige der Positionen der Hebel umfaßt, die
wiederum mit den beiden Steuerwellen verbunden sind.
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Benötigt wird
ein kompaktes thermostatisches Mischventil, das leicht zusammengebaut
und mit dem die Temperatur des Mischwasserausgangs geregelt werden
kann. Benötigt
wird außerdem
eine in einem Ventil mit Durchflußsteuerung eingebaute Thermostatregelung,
die für
einen großen
Bereich an Durchflußgeschwindigkeiten
eine korrekte thermostatische Regelung erlaubt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER OFFENBARUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein thermostatisches Mischventil
bereitzustellen, dessen Betrieb so stabil ist, daß beträchtliche
Druckunterschiede in den Versorgungsleitungen ausgeglichen werden
können.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Vorteilhaft entwickelte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche
2 bis 8.
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Ein
thermostatisches Mischventil umfaßt einen Grundkörper, der
zwei Zufuhröffnungen
für Kaltwasser
bzw. Warmwasser hat. Ein drehbarer Griffkörper ist an dem Grundkörper montiert
und mit einer ersten Ventilfläche
mit einem Kaltwasser- und einem Warmwasser-Einlaßdurchgang wirkverbunden, die angrenzend
an die zwei Zufuhröffnungen
wirkpositioniert sind, um den Volumenstrom in das thermostatische
Mischventil zu steuern. Ein thermostatisches Element ist mit einer
bewegbaren zweiten Ventilfläche
wirkverbunden, die zwischen einem ersten und einem zweiten Sitz
bewegbar ist, um in Antwort auf die Temperatur der Flüssigkeit
in einer Mischkammer den Relativstrom von den Kaltwasser- und Warmwasser-Einlaßdurchgängen einzustellen.
Die Öffnungen
und die erste Ventilfläche
sind in zwei konzentrisch angebrachten Ventilscheiben integriert,
die mit Bezug zueinander gedreht werden können und die jeweils mit zwei Öffnungen
für den
gesteuerten Durchgang der Flüssigkeit
durch die zwei Ventilscheiben versehen sind. Erfindungsgemäß haben die
zwei Öffnungen
in einer der Ventilscheiben eine identische Form und Größe, mit
zwei verschiedenen Abschnitten, um den gesamten Einstellbereich,
der durch die relative Drehung der Ventilscheiben festgelegt ist,
in wenigstens zwei aufeinanderfolgende Einstellbereiche zu unterteilen,
wobei der erste Einstellbereich, angrenzend der Absperrposition,
durch einen ersten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitt von begrenztem
Durchfluß in
der jeweiligen Öffnung
festgelegt ist, und der zweite Einstellbereich, nach dem ersten,
durch einen zweiten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitt
mit einem vergrößerten Querschnitt in
der jeweiligen Öffnung
gebildet ist. Somit sind der erste Einstellbereich und der zweite
Einstellbereich sowohl in den Warmwasserdurchgang als auch in den
Kaltwasserdurchgang eingefügt.
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Muß das thermostatische
Mischventil eine oder mehrere Vorrichtungen mit niedriger Durchflußgeschwindigkeit
versorgen, wird es auf seinen ersten Einstellbereich gesetzt, welcher
sich ergibt, sobald das thermostatische Mischventil aus seiner geschlossenen
Stellung bewegt wird. Die engen Abschnitte der Einlaßdurchgangsöffnungen
bewirken daraufhin einen relativ deutlichen Druckabfall, selbst bei
einer durch hohen Widerstand am Auslaß verursachten niedrigen Durchflußgeschwindigkeit,
und lassen das thermostatische Mischventil praktischer- und vorteilhafterweise
stabil werden, damit es signifikante Druckunterschiede zwischen
den Versorgungsleitungen ausgleichen kann. Wird das thermostatische
Mischventil für
die Versorgung von Vorrichtungen mit hohen Durchflußgeschwindigkeiten
verwendet, wird das Thermostatventil auf seinen zweiten Einstellbereich
gesetzt. Die breiten Abschnitte der Einlaßöffnungen erlauben eine Abgabe
mit hohen Durchflußgeschwindigkeiten.
Unter diesen Umständen
bewirken selbst signifikante Druckunterschiede zwischen der Warmwasser-
und der Kaltwasserversorgung keine Probleme aufgrund von Temperaturschwankungen.
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Es
ist wünschenswert,
einen gesonderten dritten Einstellzwischenbereich vorzusehen, welcher zwischen
dem ersten und dem zweiten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitt eingefügt ist.
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Bei
einer Ausgestaltung der Erfindung haben die Öffnungen jeweils die Form eines
langgestreckten Schlitzes, mit einer Anfangslänge reduzierter Breite, die
den ersten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitt bildet, und
einer Schlußlänge vergrößerter Breite,
die den zweiten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitt
bil det, wobei eine gesonderte Zwischenlänge einer Zwischenbreite vorgesehen
ist, die zwischen der ersten reduzierten Breite des ersten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitts
und der zweiten vergrößerten Breite
des zweiten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitts
liegt.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung haben die Öffnungen
jeweils die Form eines langgestreckten Schlitzes großer und
gleichbleibender Breite, wobei der Schlitz einen Abschnitt hat,
der sich vollständig
durch die Ventilscheibe hindurch erstreckt und den zweiten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitt
bildet, und einen gestuften Abschnitt begrenzter Tiefe aufweist,
der sich nicht vollständig durch
die Ventilscheibe hindurch erstreckt und den ersten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitt
bildet, wobei der Schlitz ferner einen Zwischenabschnitt hat, dessen
Tiefe größer als
die des gestuften Abschnitts ist, der sich aber nicht vollständig durch
die Ventilscheibe hindurch erstreckt, wobei der Zwischenabschnitt
zwischen dem zweiten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitt
und dem gestuften Abschnitt eingefügt ist.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung haben die Öffnungen
jeweils einen breiten Abschnitt, der sich vollständig durch die Ventilscheibe hindurch
erstreckt und den zweiten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitt
bildet, und einen gestuften Abschnitt begrenzter Tiefe, der dem
engen ersten Einlaßdurchgang-Öffnungsabschnitt benachbart liegt.
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Es
ist wünschenswert,
sichtbare Anzeigen vorzusehen, die an dem thermostatischen Mischventil
angebracht sind und den Benutzer darüber informieren, in welchem
Einstellbereich das thermostatische Mischventil arbeitet.
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Schließlich kann
mindestens eine elastische Auslöseeinrichtung
vorgesehen sein, die geeignet ist, dem Benutzer beim Übergang von
einem Einstellbereich zu einem anderen Einstellbereich des thermostatischen
Mischventils eine Sinneswarnung zu geben, wobei die elastische Auslöseeinrichtung
zwischen sich relativ bewegenden Teilen des thermostatischen Mischventils
eingesetzt ist. Die elastische Auslöseeinrichtung kann eine mittels
einer Feder vorgespannte Kugel aufweisen, welche in einem ersten Teil
des Grundkörpers
des thermostatischen Mischventils sitzt und die in eine oder mehrere
ihr zugewandte Vertiefungen vorgespannt sein kann, welche in einem
zweiten Teil des Grundkörpers
des thermostatischen Mischventils vorgesehen sind. Diese Einrichtung
ist nützlich,
da sie es dem Benutzer sehr leicht macht, den Einstellbereich des
thermostatischen Mischventils zu erkennen, welcher der geeignetste
ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird nun Bezug genommen auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine
segmentierte Seitenansicht eines thermostatischen Mischventils gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist;
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2 eine
perspektivische Draufsicht auf eine fest angebrachte Scheibe für die in 1 gezeigte
Steuerung der Durchflußgeschwindigkeit
ist;
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3 eine
perspektivische Draufsicht auf die in 1 gezeigte
bewegbare Scheibe ist;
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die 4A und 4B die
bewegbare und die fest angebrachte Scheibe in ihren relativen geschlossenen
Stellungen veranschaulichen;
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die 5A und 6A die
bewegbare Ventilscheibe in zwei verschiedenen Betriebsstellungen veranschaulichen;
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die 5B und 6B die
relativen Stellungen der fest angebrachten Scheibe und der hinter
der fest angebrachten Scheibe positionierten bewegbaren Ventilscheibe
veranschaulichen;
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7 eine
zweite Ausgestaltung der bewegbaren Scheibe veranschaulicht;
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8 eine
perspektivischer Unteransicht einer dritten Ausgestaltung der bewegbaren
Ventilscheibe ist;
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9 eine
segmentierte Ansicht ist, die die bewegbare Scheibe gemäß 8 in
der vollständig geöffneten
Stellung in Bezug auf die fest angebrachte Scheibe zeigt;
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10 eine
Ansicht ähnlich
der 8 ist, die eine vierte Ausgestaltung veranschaulicht;
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11 eine
Ansicht ähnlich
der 9 für
die vierte Ausgestaltung ist;
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12 eine
Ansicht ähnlich
der 8 ist, die eine fünfte Ausgestaltung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
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Unter
Bezugnahme auf 1 umfaßt ein thermostatisches Mischventil 10 einen
drehbaren Grundkörper 12,
der drehbar in einer Rohrleitungshalterung oder einer anderen geeigneten
Rohrleitungshalterung 14 montiert ist. Die Rohrleitungshalterung 14 umfaßt eine
Kaltwasserversorgung 16 und eine Warmwasserversorgung 18.
Der Griffkörper 12 ist
drehbar an einem in der Halterung 14 befestigten Wasserhahngrundkörper 17 angebracht.
Der Grundkörper 17 hat
einen Positionieransatz 19, der in einer Ansatzaufnahmeöffnung in
der Halterung 14 sitzt. Das Mischventil umfaßt ein Durchflußsteuerventil 20, welches
zwei keramische Scheiben 22 und 24 aufweist. Die
fest angebrachte keramische Scheibe 22 ist in dem Grundkörper 17 montiert.
Die drehbare keramische Scheibe 24 ist am Boden einer Kartuschenbaugruppe 25 befestigt.
Die Kartuschenbaugruppe 25 umfaßt ein thermostatisch geregeltes
zweites Ventil 26, das nach dem Durchflußsteuerventil 20 in dem
Griffkörper 12 angebracht
ist, um die Temperatur des zu einem Auslaßdurchgang 28 strömenden Mischwassers
zu regeln. Das Thermostatventil ist detailliert in den PCT-Veröffentlichungen
WO 95/30940 und WO 95/30939 beschrieben.
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Die
fest angebrachte keramische Scheibe 22 hat Zufuhröffnungen 30 und 32 für Kaltwasser
bzw. Warmwasser und eine mittig angeordnete Auslaßöffnung 34 für Mischwasser.
Die keramische Scheibe 24 ist an dem drehbaren Griffkörper 12 über ein
innenliegendes Grundkörperelement 36 der
Kartuschenbaugruppe 25 zur Drehung mit dem Griffkörper 12 befestigt.
Die bewegbare keramische Scheibe 24 umfaßt einen
Kaltwassereinlaß 38 und
einen Warmwassereinlaß 40 sowie
eine mittig angeordnete Auslaßöffnung 42,
die sich in konstanter Fluchtung mit der Auslaßöffnung 34 der fest
angebrachten keramischen Scheibe 22 befindet. Durch Drehung
des Griffkörpers 12 dreht
sich die keramische Scheibe 24 in Bezug auf die Scheibe 22,
um den Einlaß 38 und 40 wahlweise
mit den Einlässen 30 und 32 fluchtend oder
nichtfluchtend auszurichten und so die Gesamtdurchflußgeschwindigkeit
von Warmwasser und Kaltwasser zu steuern. Der Griffkörper 12 kann
von einer wärmeisolierenden
Griffhülse 27 umgeben
sein, die als Griff fungiert.
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Das
innenliegende Grundkörperelement 36 hat
einen Warmwasser-Einlaßdurchgang 44,
der mit dem Warmwassereinlaß 40 ausgefluchtet
ist, und einen Kaltwasser-Einlaßdurchgang 46,
der mit dem Kaltwassereinlaß 42 ausgefluchtet
ist. Ein mittiger Mischwasserausgang 43 ist fluchtend mit
den Auslässen 42, 34 und 28 angeordnet.
Der Durchgang 44 hat stromabwärts ein ringförmiges Ende 48,
das angrenzend an einen ringförmigen
Ventilsitz 50 in dem innenliegenden Grundkörperelement 36 und
an dem axialen unteren Ende 52 eines ringförmigen thermostatisch
geregelten Ventils 26 angeordnet ist. Der Durchgang 46 hat
stromabwärts
ein ringförmiges Ende 54,
das angrenzend an einen ringförmigen
Ventilsitz 56 und das axiale obere Ende 58 des
ringförmigen
Ventils 26 angeordnet ist. Der Ventilsitz 56 ist
an dem innenliegenden Grundkörperelement 36 befestigt.
Der Durchgang 46 führt
axial durch das ringförmige
Ventil 26 innerhalb seiner radialen Begrenzungen hindurch.
Das innenliegende Grundkörperelement 36 umfaßt einen
Zwischendichtungssitz 60, in welchem eine Dichtung 62 sitzt,
die den Durchgang 44 innen aus 46 der axialen
Ausdehnung des ringförmigen
Ventils 26 heraus abdichtet.
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Das
ringförmige
Ventil 26 ist an einer Einfassung 64 mittels eines
Gewindeeingriffs befestigt. Eine Feder 66 spannt das Ventil 26 vor,
damit es in Eingriff mit dem Sitz 56 kommt und den Durchgang 46 verschließt. Die
Einfassung 64 erstreckt sich über den innenliegenden Grundkörperabschnitt 36 und
ist an dem Grundkörperabschnitt 68 des
thermostatischen Elements 70 wirkbefestigt. Das thermostatische
Element hat einen expandierenden Kolbenfuß 72, welcher in Eingriff
mit einem Sicherheitsfeder-Auslösesitz 74 steht,
der in dem Einstellgriff 76 angeordnet ist. Der Einstellgriff 76 ist
auf den Griffkörper 12 mit
einer geeigneten Dichtung 75 zur mechanischen Anhebung
und Absenkung der thermostatischen Baugruppe 70 in der
Kartuschenbaugruppe 25 geschraubt. Der Grundkörperabschnitt 68 kann
sich in den mittigen Auslaßdurchgang 42 des
innenliegenden Grundkörpers 36 hinein
erstrecken.
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Die
Kartuschenbaugruppe 25 bleibt in ihrer Konstruktion unversehrt,
weil das ringförmige
Ventil 26 zwischen dem innenliegenden Grundkörperventilsitz 50 und
dem oberen Sitz 56 eingeschlossen ist. Das thermostatische
Element 70 ist an der Ein fassung 64 befestigt,
welche wiederum an dem ringförmigen
Ventil 26 befestigt ist. Auch das Federelement 66 ist
zwischen dem innenliegenden Grundkörper 36 und dem Ventil 26 eingeschlossen.
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Es
ist ein Haltering 82 vorgesehen, der in seinem eingefügten Zustand
den außenliegenden Grundkörper 12 der
Vorrichtung, den innenliegenden Grundkörper 36 und das Wasserhahn-Grundkörperelement 17 fest
zusammenfügt.
Der Haltering 82 kann aus Kunststoff hergestellt und bequemerweise
mit einer elastischen Auslöseeinrichtung
befestigt sein. Der Kunststoff kann einen niedrigen Reibungskoeffizienten
haben, so daß der
Haltering 82 ebenfalls die Funktion einer Reibungsbegrenzung übernimmt, wenn
das thermostatische Mischventil 10 zur Regulierung der
Durchflußgeschwindigkeit
gedreht wird. Auf diese Weise nimmt das gesamte thermostatische Mischventil 10 den
Charakter einer Kartusche an, die in die Rohrleitungshalterung 14 eingebaut
und aus dieser ausgebaut werden kann, ohne daß seine Teile auseinandermontiert
werden müssen.
Die gleiche Eigenschaft ermöglicht,
daß die
gesamte Vorrichtung bei der Herstellung unabhängig von dem Einlaß zusammengebaut
werden kann und die beiden Teile im Lager getrennt aufbewahrt werden
können.
Anschließend
wird ein Klemmring 83 in die Rohrleitungshalterung 14 geschraubt,
um das Thermostatventil 10 an der vorgesehenen Stelle zu
montieren.
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Der
Wasserstrom aus der Kaltwasserversorgung 16 wird aufwärts durch
das Steuerventil 20 und axial nach oben durch das innenliegende
Grundkörperelement
geleitet, wobei das kalte Wasser radial nach außen durch den in seiner Größe verstellbaren Spalt 78 zwischen
dem Sitz 56 und dem ringförmigen Ventil 26 und
in die Mischkammer 80 strömt. Der Strömungsweg der Warmwasserversorgung 18 führt durch
das Steuerventil 20 und dann axial nach oben durch das
innenliegende Grundkörperelement,
wobei das warme Wasser radial nach außen durch den in seiner Größe verstellbaren
Spalt 79 zwischen dem Sitz 50 und dem ringförmigen Ventil 26 in
die Mischkammer 80 strömt.
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Anschließend wird
das Wasser gemischt und radial nach innen zu dem mittigen Auslaßdurchgang 42 zurück und aus
der Kartusche 25 und dem Mischventil 10 herausgeleitet.
Durch die Thermostateinstellung gleitet das Ventil 26 automatisch
in axialer Richtung, um die Größe der beiden
Spalte 78 und 79 einzustellen. Der spezielle Innenaufbau
des thermostatischen Elements 70 ist in der Technik bekannt und
im Handel erhältlich.
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In
seiner geschlossenen Stellung verhindert das Volumensteuerventil 20 jede
Verbindung zwischen den Wasserversorgungen 16 und 18,
so daß der
Wasserhahn folglich nicht mit Rückschlagventilen ausgestattet
werden muß.
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Es
werden nun unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 die keramischen Scheiben 22 und 24 sowie
die Form und Arbeitsweise der Öffnungen 30 und 32 in
der fest angebrachten Scheibe 22 und der Einlässe 38 und 40 in
der bewegbaren Scheibe detailliert beschrieben. Zur besseren Veranschaulichung
werden die beiden Scheiben in 4 bis 6 mit unterschiedlichen Durchmessern gezeigt,
aber es versteht sich von selbst, daß die Durchmesser der jeweiligen Scheiben
für die
Erfindung unbedeutend sind und die Scheiben auch den gleichen Durchmesser
haben können.
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Diese Öffnungen 38 und 40 in
der bewegbaren Scheibe 24 sind so geformt, daß der gesamte Einstellbereich,
der durch die relative Drehung der Scheiben festgelegt ist, in mindestens
zwei aufeinanderfolgende Bereiche unterteilt wird. Der erste angrenzend
an die Absperrposition befindliche Einstellbereich wird durch eine
entsprechende Einlaßdurchgangsöffnung mit
einem engem Querschnitt festgelegt, die jeweils in den Rohrleitungen
für Warmwasser
bzw. Kaltwasser eingefügt
ist. Der zweite Einstellbereich wird durch Einlaßdurchgangsöffnungen mit einem größeren Strömungsquerschnitt
festgelegt, die sowohl in die Warmwasser- als auch die Kaltwasserleitungen
eingefügt
sind. Es ist nicht notwendig, in beiden Ventilscheiben Einlaßdurchgangsöffnungen mit
speziellen Formen zu verwenden. Eine der Ventilscheiben, beispielsweise
das fest angebrachte Ventil 22, das in 2 veranschaulicht
ist, kann auf der Seite einer mittigen Durchgangsöffnung 34 für Mischwasser
(die jedoch in anderen Ausgestaltungsformen entfallen kann) zwei
Einlaßdurchgangsöffnungen 30 und 32 für warmes
und kaltes Wasser umfassen, welche eine normale Form mit einem langgestreckten
gekrümmten
Schlitz haben. Hierbei handelt sich daher um eine wirkungsvolle
Ventilscheibe in normaler herkömmlicher
Bauweise.
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Die
kennzeichnenden Strukturen der Erfindung betreffen jedoch die andere
Ventilscheibe, beispielsweise die bewegbare Ventilscheibe 24.
Die Durchgangsöffnungen
mit einem engen Abschnitt 85, die den ersten Einstellbereich
festlegen, sind sowohl in dem Durchgang für Warmwasser als auch in dem Durchgang
für Kaltwasser
eingefügt.
Ausgestaltungen, bei denen die Durchgangsöffnungen mit einem engen Abschnitt,
die den ersten Einstellbereich festlegen, sowohl in den Warmwasser-
als auch in den Kaltwasserleitungen eingefügt sind, werden unter Bezugnahme
auf die 3 bis 12 beschrieben.
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Die
in der ersten Ausgestaltung in 3 gezeigte
Ventilscheibe 24 hat auf der Seite einer mittigen Öffnung für Mischwasser
zwei Durchgangsöffnungen 38 und 40 für Warm-
und Kaltwasser, die mit breiten Abschnitten 84 und engen
Abschnitten 85 hergestellt sind, um die verschiedenen Einstellbereiche
des Ventils festzulegen. Bei dieser Form der Ausgestaltung erstrecken
sich der enge Abschnitt 85 und der breite Abschnitt 84 jeweils
vollständig 14 durch die
Ventilscheibe hindurch. Die 4A, 4B, 5A, 5B, 6A und 6B (in
denen der Einfachheit halber und besseren Übersicht der Zeichnungen wegen
die mittigen Auslaßöffnungen 34 und 42 weggelassen
wurden) veranschaulichen, wie diese Ventilscheiben 22 und 24 zusammenarbeiten.
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4A beziehungsweise 4B veranschaulichen
die bewegbare Scheibe 24 und die fest angebrachte Scheibe 22 in
ihrer relativen Absperrposition oder geschlossenen Stellung. Werden
diese Ventilscheiben übereinander
in dieser relativen Stellung angeordnet, versteht es sich von selbst,
daß ihre Einlaßdurchgangsöffnungen 30, 32, 38 bzw. 40 nicht-fluchtend
angeordnet sind und der Durchfluß durch das thermostatische
Mischventil vollständig abgeschaltet
ist.
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Wird
die bewegbare Scheibe 24 veranlaßt, sich in eine in 5A gezeigte
Stellung zu drehen, und wird sie wie in 5B gezeigt
gegen die fest angebrachte Scheibe 22 gesetzt, korrespondiert
nur ein größerer oder
kleinerer Teil der engen Abschnitte 85 der bewegbaren Scheibe 24 mit
den jeweiligen Einlaßdurchgangsöffnungen 30 und 32 der
fest angebrachten Scheibe 22. In dieser Stellung legt die
bewegbare Scheibe 24 für
das thermostatische Mischventil einen Einstellbereich fest, in dem
die Einlässe für Warm-
und Kaltwasser in hohem Maße
begrenzt sind. Folglich tritt selbst bei einer durch einen stark begrenzenden
Abgabeauslaß bewirkten
Verminderung der abgegebenen Durchflußmenge ein signifikanter Druckabfall
auf, wenn das Wasser durch die Einlaßdurchgangsöffnungen der Ventilscheiben 22 und 24 strömt, und
der Druck in der Mischkammer 80 des Ventils sinkt dann
beträchtlich
im Vergleich zu den Drücken
in den Versorgungsleitungen. Dieser signifikante Druckabfall am
Einlaß läßt das Ventil
praktisch unempfindlich (zum Zwecke seiner Stabilität) gegenüber Druckunterschieden,
selbst wenn diese groß sind,
werden, die zwischen den Versorgungsleitungen auftreten und ansonsten
die Ursache von Instabilität
sein können.
Andererseits ist es offensichtlich, daß unter diesen Umständen das
Ventil nicht in der Lage ist, eine Vielzahl von Vorrichtungen zu
versorgen, die zusammen eine hohe Durchflußgeschwindigkeit benötigen. Dieser
Einstellbereich ist für die
Versorgung eines einzigen Auslasses in einer Reihe mehrerer Auslässe geeignet.
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Wird
die bewegbare Scheibe 24 dann zu einer Drehung in eine
Stellung, wie sie in 6A gezeigt ist, veranlaßt und über die
fest angebrachte Scheibe 22, wie in 6B gezeigt,
gesetzt, wird ein größerer oder
kleinerer Teil der breiten Abschnittsöffnungen 84 der Öffnungen 38 und 40 in
der bewegbaren Scheibe 22 mit den Einlaßdurchgangsöffnungen 30 und 32 der
fest angebrachten Scheibe 22 ausgefluchtet. In dieser Stellung
legt die bewegbare Scheibe 22 einen Einstellbereich für das thermostatische Mischventil
fest, in dem die Einlässe
für das
warme und das kalte Wasser nur geringfügig eingeschränkt sind
und für
hohe Durchflußgeschwindigkeiten
wirken. Demzufolge ist das thermostatische Mischventil in diesem
Einstellbereich in der Lage, mehrere Vorrichtungen oder solche Vorrichtungen
zu versorgen, die eine hohe Durchflußgeschwindigkeit benötigen. Dieser
Einstellbereich ist für
die gleichzeitige Versorgung einer ganzen Reihe mehrerer Auslässe geeignet.
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Daher
kann der Benutzer das thermostatische Mischventil so einstellen,
daß es
unter unterschiedlichen Bedingungen ordnungsgemäß funktioniert, indem er einfach
den Grundkörper
des thermostatischen Mischventils in eine ausgewählte Stellung dreht. Dieser
Drehungsschritt entspricht dem normalen Schritt bei der Regulierung
der Durchflußgeschwindigkeit
eines Wasserhahns und wird daher leicht und instinktiv ausgeführt. Es
kann wünschenswert
sein, auf den sichtbaren Teilen des thermostatischen Mischventils
Zeichen oder Anzeigen anzubringen, die dem Benutzer mitteilen, ob
das thermostatische Mischventil für niedrige Durchflußgeschwindigkeiten
oder für
höhere
Durchflußgeschwindigkeiten eingestellt
ist.
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Es
scheint in jedem Fall vorteilhaft zu sein, dem Benutzer eine Sinnesanzeige über den Übergang
von einem Einstellbereich des thermostatischen Mischventils zu einem
anderen Bereich zu geben, beispielsweise mit Hilfe eines Markierungsauslöse systems.
Es kann ein Markierungsmechanismus zwischen zwei relativ bewegbaren
Teilen des thermostatischen Mischventils vorgesehen werden. Beispielsweise
befindet sich in 1 in dem Grundkörper 17 eine
Kugel 188, die durch eine Feder 89 vorgespannt
ist, welche mit Einkerbungen 90 auf dem äußeren Grundkörper 12 des
thermostatischen Mischventils 10 zusammenwirkt, um Einrastanschläge bereitzustellen,
die federnd überwunden
werden können
und dem Übergang
von einem Einstellbereich zu einem anderen entsprechen. Diese Vorrichtung
erleichtert es dem Benutzer, den richtigen Einstellbereich für das thermostatische
Mischventil taktil festzulegen.
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Es
kann wünschenswert
sein, einen Einstellzwischenbereich mit einer Durchflußzwischengeschwindigkeit
zwischen dem Einstellbereich mit niedriger Durchflußgeschwindigkeit
und einem Einstellbereich mit einer hohen Durchflußgeschwindigkeit vorzusehen.
In einem solchen Fall kann es notwendig sein, die Einlaßöffnungen 38 und 40 der
bewegbaren Scheibe 24 wie in 7 veranschaulicht
zu formen. Öffnungsabschnitte 86 mit
einer Zwischenbreite zwischen den Breiten der Öffnungsabschnitte 84 und
der Öffnungsabschnitte 85 sind
zwischen den Öffnungsabschnitten 84 und 85 eingefügt. In diesem Fall
gibt es drei statt zwei Einstellbereiche für das thermostatische Mischventil.
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Es
wird nun auf die in 8 veranschaulichte Ausgestaltung
Bezug genommen. Die Einlaßöffnungen 38 und 40 haben
breite Bereiche 84, die sich vollständig durch die Scheibe 24 erstrecken.
Gestufte Abschnitte 87 führen nicht vollständig durch
die Scheibe 24 hindurch und haben eine relativ reduzierte
Tiefe. Diese gestuften Abschnitte 87 wirken auf die gleiche
Weise wie der in 3 gezeigte enge Abschnitt 85.
Tatsächlich
wird der von den Öffnungen 30 und 32 der
fest angebrachten Scheibe 22 kommende Strom in diese gestuften
Abschnitte 87 geleitet und in Richtung der breiten Öffnungsabschnitte 84 umgelenkt.
Jedoch ist der Durchfluß wegen
der begrenzten Tiefe der gestuften Abschnitte 87 beträchtlich
begrenzt. Der Betrieb ist daher identisch mit dem unter Bezugnahme
auf die Ausgestaltungsform von 3 beschriebenen
Betrieb. Jedoch stellt sich möglicherweise
heraus, daß eine
Massenproduktion der in 8 gezeigten Scheibe ohne die
engen Abschnitte 85 industriell rascher erfolgen kann und
ihre Konstruktion langlebiger ist.
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Es
wird nun Bezug genommen auf die in den 10 und 11 veranschaulichte
Ausgestaltung, die aufgrund ihrer Bauweise drei Einstellbereiche vorsieht.
Zu diesem Zweck liegt ein gestufter Zwischenabschnitt 88 zwischen
den breiten Querschnittsöffnungen 84 und
dem gestuften Abschnitt 87 begrenzter Tiefe. Die Tiefe
des gestuften Abschnitts 88 übersteigt die Tiefe des gestuften
Abschnitts 87. Wie im Zusammenhang mit dem vorhergehenden
Beispiel bereits erläutert,
ist der Betrieb identisch zu dem der in 7 gezeigten
Form der Ausgestaltung, welche drei Öffnungsabschnitte mit unterschiedlicher Breite
hat.
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Es
wird nun Bezug genommen auf die in 12 gezeigte
Ausgestaltung, in der die Gestaltungskriterien für die vorhergehenden Formen
der Ausgestaltung kombiniert sind. In diesem Fall haben die Einlaßöffnungen 38 und 40 jeweils
einen breiten Abschnitt 84, der sich vollständig durch
die Scheibe 24 hindurch erstreckt. Ein enger Schlitzabschnitt 85 erstreckt
sich ebenfalls vollständig
durch die Scheibe 24 hindurch. Ein gestufter Abschnitt 88 ist
angrenzend an den Schlitz 85 angeordnet und hat eine begrenzte
Tiefe. Es versteht sich von selbst, daß diese Form der Ausgestaltung
auf die gleiche Weise wie die in den 7 und 10 gezeigten
Formen der Ausgestaltung arbeitet.
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Es
ist selbstverständlich,
daß die
Erfindung nicht auf die beispielhaft beschriebenen und veranschaulichten
Ausgestaltungsformen beschränkt
ist. Für
Fachleute werden mehrere Modifikationen neben den bereits beschriebenen
möglich
sein. Beispiels weise können
die speziellen Formen in den Einlaßdurchgangsöffnungen der fest angebrachten
Ventilscheibe eher als in denen der bewegbaren Ventilscheibe oder
aber auch in beiden Scheiben ausgebildet werden. Es können neben
den beschriebenen Verfahren auch andere Verfahren gewählt werden, um
dem Benutzer eine optische, taktile oder andere Sinneswarnung in
Bezug auf den Übergang
von einem Einstellbereich zu einem anderen zu geben.
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Auf
diese Weise ist ein Thermostatventil für einen Mischhahn in der Lage,
die Temperatur des Auslaßwassers
unter verschiedenen sanitärtechnischen
Bedingungen und für
mehrere Arten von Wasserversorgungen korrekt einzustellen. Die Erfindung verbessert
die Einsetzbarkeit von thermostatischen Regelventilen, wenn ihre
alleinige Wirkung ohne das Erfindungskonzept nicht ausreicht, um
die Temperatur des Auslaßwassers
auf einem vorgewählten
oder gewünschten
Wert zu halten.
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Weitere
Variationen und Modifikationen sind möglich, ohne den Umfang der
vorliegenden Erfindung, wie er durch die anliegenden Ansprüche definiert
ist, zu verlassen.