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Diese
Erfindung bezieht sich auf Ventilkonstruktionen und im Besonderen
auf ein Umschaltventil, das einen verbesserten Verschlussmechanismus und
Antiklopfmechanismus integriert.
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Umschaltventile
werden üblicherweise
in Wasserhahnbaugruppen eingesetzt, um Wasser zwischen einem Auslauf
und einer Handbrause umzuschalten. Wenn die Brause betrieben wird,
sperrt das Umschaltventil den Durchfluss des Wassers zum Auslauf
ab. Wenn die Brause abgesperrt wird, stellt sich das Umschaltventil
automatisch so ein, dass das Wasser wieder aus dem Auslauf fließen kann.
Solche Systeme werden insbesondere in häuslichen Umgebungen sowie in
gewerblichen Betriebsstätten
eingesetzt.
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Ein übliches
Verfahren für
die Realisierung dieses automatischen Umschaltsystems ist die Nutzung
eines Kolbenmechanismus. Das Ventil umfasst ein Gehäuse, das
ein Ventilelement enthält,
das so geformt ist, dass es als Kolben fungiert. Das Ventilelement
lässt sich
von einer ersten Position aus, in der der Auslass zum Auslauf geöffnet ist,
zu einer zweiten Position bewegen, in der der Auslass zum Auslauf
geschlossen ist. Der Kolben reagiert auf eine Druckdifferenz zwischen
dem Brauseauslass und dem Einlass, so dass wenn die Brause geöffnet ist, sich
der Kolben bewegt, um den Auslauf abzusperren. Außerdem kann
ein solches Ventil sowohl einen Einlass für heißes Wasser als auch für kaltes
Wasser umfassen, so dass es zum Mischen des heißen und kalten Wassers kommt.
Beispielsweise beschreibt Moen (
US
2,949,933 ) ein Mischventil für heißes und kaltes Wasser, das
außerdem
automatisch das gemischte Wasser von einem Hauptauslasskanal zu
einem Hilfsauslasskanal umschalten kann, wenn ein Steuerventil am
Hilfskanal geöffnet
ist.
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In
US-A-5752541, US-A-5778921, US-A-5881754 und EP-A-0775860 werden
verschiedene Umschaltventilkonstruktionen beschrieben.
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Es
besteht jedoch ein Problem bei den bestehenden Umschaltventilen
dahingehend, dass nur ein Betrieb über einen begrenzten Druckbereich möglich ist.
Bei hohen Drücken
kommt es tendenziell zu Lecks. Bei niedrigen Drücken ist keine ausreichende
Kraft vorhanden, um die Dichtung am Auslauf ordnungsgemäß zu verschließen, was
erneut zu Lecks führt.
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Ein
weiteres Problem ist die oft auftretende Klopferscheinung. Das Klopfen
tritt auf, wenn ein Ventilelement von einer Position schnell zu
der zweiten Position bewegt wird und zurückprallt, wodurch als Effekt
ein hörbares
Schlagen in der Wasserleitung erzeugt wird. Das Geräusch kann
so laut sein, das ein Benutzer des Brause-/Auslaufsystems denken kann,
dass mit dem System irgendetwas nicht in Ordnung ist. In
US 4.577.653 (Masco Corporation)
wird eine neue Konstruktion eines Ventils beschrieben, die dafür vorgesehen
ist, das Klopfen des Ventilelementes im Gehäuse zu reduzieren. Dies wird
größtenteils
durch Klauen an der Unterseite des oberen Gehäuseteils bewerkstelligt, die
am konischen Mittelteil des Ventilelementes eine Stützfunktion übernehmen.
Die Konstruktion des Ventils von Masco ist jedoch äußerst kompliziert.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, sowohl den Druckbereich, über den das
Ventil betrieben wird, wesentlich zu verbessern als auch das Ausmaß des auftretenden
Klopfens zu reduzieren, und zwar basierend auf einer Konstruktion,
die ziemlich einfach und leicht herzustellen ist.
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US-A-4609006,
auf dem der Oberbegriff des Anspruches 1 basiert, beschreibt ein
Umschaltventil mit einem Durchflussregler.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Umschaltventil nach Anspruch 1
bereit.
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Die
Kolbeneinrichtung umfasst vorzugsweise einen ersten Kolben am unteren
Ende des Ventilelementes und einen zweiten Kolben am oberen Ende
des Ventilelementes. Der erste Kolben weist einen größeren effektiven
Querschnitt als der zweite Kolben auf, was dazu führt, das
die Flüssigkeit
in der Kammer auf den ersten Kolben eine größere Kraft ausübt als auf
den zweiten Kolben. Vorzugsweise umfasst die Flüssigkeits-Kanalbildungseinrichtung ein
oder mehrere Kanäle,
die durch die Länge
des ersten Kolbens laufen. Das Umschaltventil umfasst außerdem vorzugsweise
Leckverhinderungsmittel, um ein Flüssigkeitsleck des zweiten Auslasses über irgendeinen
anderen Weg als den durch den Durchflussregler zu verhindern. Vorzugsweise
umfassen die Leckverhinderungsmittel eine flexible, in einer konisch
umgekehrten Lage angeordnete Tellerscheibe, z.B. aus Gummi oder
einem sonstigen geeigneten Polymermaterial. Das Umschaltventil umfasst
vorzugsweise einen zweiten Einlass, so dass heißes Wasser über den ersten Einlass eintritt
und kaltes Wasser über
den zweiten Einlass eintritt und sich das heiße Wasser mit dem kalten Wasser
im Gehäuse mischt.
Das heiße
und das kalte Wasser können
unabhängig
voneinander in das Ventil eintreten oder es kann bereits eine Teilmischung
des Wassers in einer Mischkammer außerhalb des Gehäuses erfolgt
sein.
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Der
erste Auslass kann mit einem Auslauf verbunden sein und der zweite
Auslass kann mit einer Brause verbunden sein. Das Gehäuse des
Ventils kann mit dem Auslauf eine integrale Einheit bilden, kann
am Auslauf angebracht sein (beispielsweise durch Schweißen oder
Löten)
oder kann vom Auslauf getrennt ausgeführt sein. Das Befestigen des Gehäuses am
Auslauf hat den Vorteil, dass es weniger Teile gibt, die beim Zusammenbau
oder bei der Reparatur eines Hahnsystems, das das Umschaltventil
verwendet, zusammengesetzt werden müssen. Falls die Gehäusewand
mit dem Auslauf eine integrale Einheit bilden würde, könnte sie sich als eine Einheit
herstellen lassen.
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Es
ist ferner möglich,
einen getrennten Kanal bereitzustellen, durch den gefiltertes Wasser
zum Auslauf, aber nicht zur Brause, strömen kann. Dies wäre nützlich,
um Trinkwasser von dem gleichen Auslauf, wie er für heißes bzw.
kaltes Wasser in einem Waschbecken verwendet wird, bereitzustellen.
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Es
werden jetzt die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben, wobei:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Konstruktion des Umschaltventils
nach dem Stand der Technik zeigt;
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2 eine
Schnittdarstellung des Ventils von 1 zeigt,
das in einem Außenkörper angeordnet
ist;
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3 eine
perspektivische Darstellung des Umschaltventils gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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4A eine
Seitenansicht des Ventils von 3 zeigt
und 4B eine Schnittdarstellung längs der Schnittlinie A-A von 4A wiedergibt;
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die 5A und 5B eine
detailliertere Ansicht von Kanälen
liefern, die durch das untere Kolbenelement im Ventil von 3 laufen,
wobei 5A eine Unteransicht zeigt und 5B eine
Seitenansicht zeigt;
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die 6A bis 6C einen
Durchflussregler zeigen, wobei 6A eine
Unteransicht darstellt, 6B ein
Querschnitt längs
der Schnittlinie A-A von 6A ist
und 6C den Einbaumechanismus des Durchflussreglers
im Detail zeigt;
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7 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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die 8A bis 8E eine
detaillierte Ansicht eines Ventilelementes der zweiten Ausführungsform
zeigen;
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8A eine
Seitenansicht ist; 8B eine Unteransicht ist; 8C ein
Querschnitt längs
der Schnittlinie A-A von 8C ist; 8D eine
perspektivische Darstellung von oben ist und 8E eine perspektivische
Darstellung von unten ist.
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die 9A bis 9E eine
detaillierte Ansicht eines oberen Ventilgehäuses der zweiten Ausführungsform
zeigen, wobei 9A eine Seitenansicht ist, 9B eine
Draufsicht ist, 9C eine Querschnittsdarstellung
längs der
Schnittlinie A-A von 9B ist, 9D eine
Querschnittsdarstellung längs
der Schnittlinie B-B von 9B ist
und 9E eine perspektivische Darstellung von oben ist;
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die 10A bis 10B eine
detaillierte Ansicht der Führungsplatte
der zweiten Ausführungsform
zeigen, wobei 10A eine Basisansicht und 10B eine Querschnittsdarstellung längs der Schnittlinie
A-A von 10A ist;
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die 11A bis 11E eine
detaillierte Ansicht eines äußeren Gehäuses der
zweiten Ausführungsform
zeigen, wobei 11A eine Seitenansicht zeigt, 11B eine Draufsicht zeigt, 11C einen Querschnitt
längs der
Schnittlinie A-A von 11B zeigt, 11D eine Querschnittsdarstellung längs der
Schnittlinie B-B von 11A zeigt und 11E eine perspektivische Seitenansicht zeigt;
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12 eine
Basisansicht der Hahnbaugruppe zeigt, die die zweite Ausführungsform
integriert;
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die 13A bis 13G Details
der Hahnbaugruppe von 2 zeigen, wobei 13A eine Vorderansicht zeigt, 13B eine Seitenansicht zeigt, 13C einen Querschnitt längs der Schnittlinie A-A von 13B zeigt, 13D einen
Querschnitt längs
der Schnittlinie B-B von 13A zeigt, 13E einen Querschnitt längs der Schnittlinie C-C von 13A zeigt, 13F eine
Querschnittsdarstellung längs
der Schnittlinie D-D von 13B zeigt und 13G eine Basisansicht zeigt;
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14 eine
perspektivische Darstellung des Auslaufs und der in der Hahnbaugruppe
fixierten Ventilbaugruppe gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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15 eine
vergrößerte Ansicht
der Ventilbaugruppe von 14 zeigt;
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16 eine
perspektivische Darstellung der Hahnbaugruppe und des Auslaufs der
zweiten Ausführungsform
zeigt;
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17A eine Seitenansicht des Auslaufs im Schnitt
zeigt und 17B eine Vorderansicht des Auslaufs
der zweiten Ausführungsform
zeigt;
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18A eine Basisansicht der Abschlusskappe des Auslaufs
von 17 zeigt und 18B eine Querschnittsdarstellung längs der
Schnittlinie A-A von 18A zeigt;
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1 zeigt
eine Konstruktion des Ventils nach dem Stand der Technik, bei der
ein Messing- oder Kunststoffventilelement 100 in einem
Messinggehäuse 101 enthalten
ist. Das Ventil weist zwei Einlässe 120, 121 und
zwei Auslässe 109, 113 auf.
Die zwei Einlässe
werden für
heißes
und kaltes Wasser verwendet. Der Weg des Wassers ist, mit dem Ventilelement 100 in
der dargestellten Position, durch die Pfeile 106 und 107 angegeben.
Die Einlässe 120, 121 münden in
einen gemeinsamen Kanal außerhalb des
Gehäuses,
wobei dem Kanal heißes
und kaltes Wasser so zugeführt
wird, das gemischtes heißes und
kaltes Wasser in das Gehäuse
eintritt, das danach im Gehäuse
noch weiter gemischt wird. Der untere Auslass 113 dient
zum Anschluss an eine Brauseeinheit und der obere Auslass 109 dient
zum Anschluss an eine Düse
oder einen Auslauf. Das Ventilelement 100 ist in Form eines
Schaftes 105 ausgeführt,
mit einem Kolben 115 am oberen Ende und einem Kolbenelement 114 am
unteren Ende. Der obere Kolben 115 fungiert ferner als
Verschlusselement für den
Auslass 109 zum Auslauf.
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Das
Gehäuse
gerade unterhalb des oberen Kolbens 115 ist mit einem vorspringenden
Rand 125 geformt, auf dem der Kolben 115 aufliegt,
um den Auslaufauslass 109 abzusperren. Eine O-Ring-Dichtung 110 ist
auf dem Ventilelement 100 gerade oberhalb des oberen Kolbens 115 angeordnet,
damit der Düsenauslass 109 dicht
verschlossen wird, wenn das Ventilelement 100 nach unten
gedrückt
wird. An dem Ende des Ventilelementes 100, das dem oberen Kolben 115 am
nächsten
ist, befindet sich eine dreiecksförmige Führung 130, die den
oberen Teil des Ventilelementes 100 im Gehäuse 101 führt, um
Vibrationen zu minimieren. Die dreieckige Form bewirkt, dass dem
Weg des Wassers ein größerer Querschnitt
zur Verfügung
gestellt wird als dies, beispielsweise, bei einer quadratischen
Form der Fall wäre. An
der Unterseite des Ventils wird eine Gummitellerscheibe 102 in
einer Position zwischen einer Buchse 103 und einem Halter 104 gehalten.
Ein unterer Kolben ist so ausgebildet, dass er sowohl das untere Kolbenelement 114 als
auch die Gummitellerscheibe 102 umfasst. Die Gummitellerscheibe
erhöht
effektiv die Fläche
des unteren Kolbens gegenüber
der des unteren, alleinigen Kolbenelementes 114. Somit
ist die effektive Querschnittsfläche
des unteren Kolbens größer als
die des oberen Kolbens 115. Der Durchfluss der Flüssigkeit
zur Brause wird dadurch gedrosselt, dass sie um den äußeren Rand
der Gummitellerscheibe 102 herumströmen muss. Auf der Außenseite
des Gehäuses
befinden sich O-Ring-Dichtungen 111, 112, damit
sich abgedichtete Verbindungen zum Auslauf und zu den Brauseauslässen herstellen
lassen, so dass der Ausfluss von diesen Auslässen voneinander und von den
Einlässen
jeweils isoliert werden kann. Das gesamte Gehäuse passt in einen Hohlraum
in einem Körper
eines Hahnsystems. Der mittige Teil des Gehäuses 101 fungiert
als Druckkammer 108.
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Im
Betrieb tritt das heiße 106 als
auch das kalte 107 Wasser in die Druckkammer 108 ein.
Bei geschlossener Brauseeinheit fließt das Wasser nicht durch den
Auslass 113. Der (am Auslass 109 angeschlossene)
Hahnauslauf ist stets geöffnet,
so dass durch diesen Wasser fließen kann. Somit ist eine Druckdifferenz
am oberen Kolben 115, jedoch nicht am unteren Kolben, vorhanden.
Der Druck des Wassers in der Druckkammer 108 drückt somit
das Ventilelement 100 nach oben hin zum Auslass 109,
so dass Wasser durch den Auslass 109 fließen kann. Wenn
die Brauseeinheit geöffnet
ist, kann Wasser durch den Auslass 113 fließen und
so ist jetzt eine Druckdifferenz über beide Kolben 114, 115 hinweg vorhanden.
Infolgedessen, dass der untere Kolben einen größeren Flächeninhalt aufweist als der
obere Kolben 115, ist die (hin zum Auslass 113 gerichtete) Abwärtskraft
größer als
die (hin zum Auslass 109 gerichtete) Aufwärtskraft.
Das Ventilelement 100 bewegt sich deshalb im Gehäuse 101 nach
unten, wodurch die Wasserzufuhr zur Düse abgesperrt wird, was verursacht,
dass das Wasser einen Druck bis hinter die Gummitellerscheibe 102 ausübt. Es ist deutlich
zu machen, dass sich die Angaben „nach oben" bzw. „aufwärts" und „nach unten" bzw. „abwärts" auf die Richtung
der Auslässe 109, 113 beziehen.
Im Einsatz könnte
das Gehäuse 101 in
jeder Lage eingebaut werden.
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2 zeigt
eine Schnittdarstellung des Umschaltventils von 1,
das sich in einem Außenkörper 126 eines
Hahns befindet. Eine Mischkammer 122 wird im Außenkörper 126 bereitgestellt,
in dem das heiße
und das kalte Wasser vor dem Eintritt in das Ventil teilweise gemischt
werden. Der Mischvorgang wird anschließend in der Druckkammer 108 beendet.
Das untere Ende der oberen Düse 123 ist
mit dem Auslass 109 fluidisch verbunden dargestellt. Ein Kanal 124 stellt
die Verbindung mit dem Auslass 113 her und leitet zu einer
Brauseeinheit (nicht dargestellt).
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Das
Ventil der 1 und 2 wird in
einem Bereich zwischen 1 bar und 6 bar betrieben. Oberhalb von 6
bar besteht bei Umschaltung auf die Brause, insbesondere bei heißem Wasser,
eine Neigung zur Leckbildung von dem Auslauf. Dies ist durch die Lippe
der Gummitellerscheibe 102 bedingt, die durch den Durchfluss
des Wassers nachgiebiger und durch denselben nach innen gezogen
wird. Ein Druckabfall tritt im mittigen Teil des Gehäuses 108 auf
und somit geht ein Teil der Schließkraft an der Düsendichtung 110 verloren.
Das Ventil der Erfindung wurde konstruiert, um dieses Problem zu
vermeiden und ferner um einen einfachen Mechanismus zum Reduzieren
des Klopfens zu integrieren.
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3 zeigt
ein Ventil gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung. Die Anordnung ist im Allgemeinen mit der Anordnung
der 1 und 2 vergleichbar. Die Gummitellerscheibe 202 wurde
in einer umgekehrten Lage eingebaut, um das Wasser einzuschließen und
bildet eine Dichtung zwischen der äußeren Lippe der Scheibe 202 und
dem Gehäuse 201.
Erneut bilden die Gummitellerscheibe 202 und das untere
Kolbenelement 214 zusammen einen unteren Kolben, mit einem
größeren effektiven Querschnitt
als der obere Kolben 215. Das Ventil weist einen mittigen
Wasserweg auf, der mehrere Kanäle 219 umfasst,
durch die der Durchfluss des Wassers zu einem Standard-Durchflussregler 216 geführt wird,
der den Durchfluss auf eine im Wesentlichen konstante Rate über einen
Bereich des Wasserdruckes drosselt. Dies führt zu einer Druckerhöhung in
der Druckkammer 208, was eine wesentlich verbesserte Dichtung
an der Düse
erzeugt. Das Ventil der Erfindung arbeitet zwischen 1 bar und 10
bar. Ein zusätzlicher
Nutzeffekt besteht darin, dass der Druck des Wassers die Tellerscheibe 202 an
die Innenseite des Gehäuses 201 drückt und
dort festklemmt, wodurch die Neigung für das Ventilelement 200 verringert
wird, sich vor und zurück
zu bewegen und daher die Möglichkeit
des Klopfens reduziert wird.
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4A zeigt
eine Seitenansicht des Ventils der ersten Ausführungsform. Eine Schnittdarstellung längs der
Schnittlinie A-A ist in 4B wiedergegeben.
Anhand der Konstruktion des Durchflussreglers 216 lässt sich
erkennen, wo die Kanäle 230 der
Flüssigkeit
erlauben mit einer geregelten Durchflussrate durchzuströmen. Der
Durchflussregler 216 wird in seine Position im Gehäuse 201 eingeschnappt,
indem er durch eine konische Form 227 gedrückt wird.
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5 zeigt
weitere Details der durch den unteren Kolben verlaufenden Kanäle. 5A zeigt
eine Unteransicht des Ventilelementes, bei dem sechs Kanäle 228 durch
das untere Kolbenelement 214 hindurch ausgebildet sind.
Die Kanten des oberen Kolbens 215 lassen sich hinter dem
unteren Kolbenelement 214 erkennen. Das untere Ende 229 des
Ventilelementes lässt
sich in der Mitte der Figur erkennen. 5B zeigt
eine Seitenansicht des unteren Kolbenelementes 214. Die
sechs Kanäle 228 erstrecken sich
durch die konische Kolbenfläche 229 hindurch.
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6 zeigt
den Durchflussregler im Detail. 6A stellt
eine Rückansicht
dar, die die sechs Auslasskanäle 230 im
Körper 234 des
Durchflussreglers zeigt. Der Durchflussregler weist eine mittige Säule 231 auf,
von der ein Ende am Körper 234 des Durchflussreglers
befestigt ist. Das andere Ende der mittigen Säule 231 weist eine
verjüngte
Form auf, wodurch die mittige Säule 231 einen
darum geschlungenen O-Ring 232 halten kann. Der O-Ring 232 ist
aus einem elastischen Material hergestellt. Wenn der Druck im Wasserweg
erhöht
wird, wird der O-Ring 232 an die Drosselstege 233 gedrückt, die
die Auslasskanäle 230 im
Körper 234 des
Durchflussreglers umgeben. Je höher
der Druck, desto stärker
wird der O-Ring 232 flachgedrückt und somit die Größe des Wasserwegs
mehr und mehr reduziert. Auf diese Weise wird ein konstanter Wasserdurchfluss
aufrechterhalten.
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6B zeigt
einen Schnitt längs
der Schnittlinie A-A von 6A. Der
Durchflussregler 2l6 ist am Gehäuse 201 durch ein
Schnappbefestigungsmittel angebracht, das eine konische Form 227 umfasst. 6C zeigt
dieses Schnappbefestigungsmittel im Detail.
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Die
Ausführungsform
der 3 bis 6 funktioniert in der gleichen
allgemeinen Weise wie die Ausführungsform
nach dem Stand der Technik der 1 und 2,
wobei sich das Ventil bewegt, um den Auslass 209 abzusperren,
wenn die Brausedüse
geöffnet
ist. Das Wasser in der Kammer 208 fließt anschließend durch die Kanäle 230 zum
Brauseauslass. Wenn der Brauseauslass geschlossen ist, bewegt sich
das Ventilelement 200 hin zum Düsenauslass 209, wodurch
der Durchflusskanal durch die Hahndüse geöffnet wird.
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Die 7 bis 18 zeigen
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung, in die das Ventilgehäuse mit dem Auslauf des Hahns
integriert ist. Wie in 7 dargestellt, umfasst die Ventilbaugruppe
ein äußeres Gehäuse 301,
das am Einlassende 370 des Auslaufs 371 angebracht
ist. Bei dieser Ausführungsform
wird das äußere Gehäuse 301 an
den Auslauf gelötet,
wobei ein Lötring
in einer Nut im äußeren Gehäuse 301 platziert
wird. Die Lötverbindung
wird durch einen dekorativen Ring, der mit Hilfe eines O-Ringes
in seiner Position gehalten wird, verborgen.
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Ein
oberes Ventilgehäuseteil 345 wird
in das äußere Gehäuse 301 eingeführt und
unter Verwendung eines O-Ringes an demselben abgedichtet. Eine Führungsplatte 346 und
ein Dichtungs-O-Ring 347 werden
in einen Kanal 365 (9) im oberen Ventilgehäuse 345 eingepasst.
Das Ende des Ventilelementes 300 wird an der Führungsplatte 346 befestigt.
Ein Durchflussregler 316, dessen Konstruktion mit der des
Durchflussreglers 216 der ersten Ausführungsform vergleichbar ist,
wird am unteren Teil des Ventilelementes 300 positioniert.
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Der
untere Teil des äußeren Gehäuses 301, der
die Ventilbaugruppe enthält,
wird bezüglich
seiner Lage im Hahnkörper 380,
beispielsweise, mit Hilfe eines Gewindestiftes 366 gesichert.
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Die
Einzelteile der Ventilbaugruppe sind in den 8 bis 11 im
Detail dargestellt. Die 8A bis 8E zeigen
das Ventilelement 300, das einen kleinen oberen Kolben 315,
einen größeren unteren
Kolben 314 und einen Schaft 305, der die zwei
Kolben verbindet, umfasst. Der obere Kolben 315 weist einen
Führungsstift 390 auf,
der an dessen oberen Fläche
angebracht ist und zum Eingriff in die Führungsplatte 346 dient.
Die Führungsplatte 346 lässt sich
auf dem Führungsstift 390 durch
Einschnappen befestigen. Das Ventilelement 300 weist einen
Hohlraum 394 an der unteren Fläche des unteren Kolbens 314 auf,
in den der Durchflussregler 316 eingeführt wird. Der untere Kolben 314 weist
eine Anzahl von Löchern 391 auf,
die sich abstandsgleich in einer kreisförmigen Anordnung um dessen
Mittelachse 392 herum befinden. Diese Löcher sind so positioniert,
dass wenn der Durchflussregler 316 im unteren Kolben 314 positioniert
ist, die Löcher 391 im
unteren Kolben 314 mit den Löchern des Durchflussreglers 316 fluchten.
Zwei Hakenauskragungen 393 sind neben dem Hohlraum 394 positioniert.
Diese gestatten den einfachen Ausbau des Ventilelementes 300 aus
dem äußeren Gehäuse 301,
z.B. bei der Wartung der Ventilbaugruppe, durch Heraushebeln der
Ventilbaugruppe 300 unter Verwendung eines Schraubendrehers,
der an einer der Hakenauskragungen 393 angesetzt wird.
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Die 9A bis 9E zeigen
das obere Ventilgehäuse 345 im
vergrößerten Maßstab. Es weist
einen Kanal 365 auf, der durch dasselbe verläuft, damit,
wenn das Ventil geöffnet
ist, Wasser über ihn
in den Auslauf strömen
kann. Der Kanal weist eine umlaufende Lippe 367 am unteren
Teil seiner Innenfläche
auf. Im Betrieb ist der obere Kolben 315 des Ventilelementes 300 im
Kanal 365 angeordnet und drückt nach unten gegen die Lippe 367,
um den Kanal 365 abzusperren, wenn sich das Ventil in einer geschlossenen
Position befindet.
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Die 10A und 10B zeigen
die Führungsplatte 346.
Diese weist einen mittigen Kanal 396 auf, in den der Stift 390 des
Ventilelementes eingeführt
wird. Die Führungsplatte 346 weist
außerdem eine
Lippe 395 auf, die vom Umfang ihrer oberen Fläche aus
nach oben hervorsteht. Der Dichtungs-O-Ring 347 (7)
wird an der Führungsplatte 346 und
am inneren Umfang der Lippe 395 eingelegt.
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Die 11A bis 11E zeigen
das äußere Gehäuse 301.
Der untere Teil des äußeren Gehäuses 301 nimmt
(wie in 11C gezeigt) das obere Ventilgehäuse 345 und
das Ventilelement 300 auf. Der untere Teil des äußeren Gehäuses 301 fungiert für die Ventilbaugruppe
als Druckkammer 399. Das heiße und das kalte Wasser treten über die
Seiteneinlässe 352, 353 in
die Druckkammer ein. Das äußere Gehäuse 301 weist
eine Sperre 350 auf, die dessen unteren und oberen Teil
voneinander trennt. Das obere Ventilgehäuse 345 liegt an der
unteren Fläche
der Sperre 350 an. Der obere Teil des äußeren Gehäuses 301 ist am Auslauf 371 angebracht und
Wasser, das in den oberen Teil fließt, strömt durch denselben und aus
dem Auslauf 371 heraus. Die Sperre 350 beinhaltet
eine Reihe von Löchern 354 (11B), durch die das Heiß-/Kaltwasser-Gemisch strömen kann,
wenn sich das Ventil in einer geöffneten
Position befindet. Die Sperre 350 beinhaltet ferner einen
separaten mittigen Kanal 398, der in einer horizontalen
Richtung verläuft
und die Verbindung zu einem separaten mittigen Auslass 357 zum Auslauf 371 herstellt.
Gefiltertes Wasser kann, unter Umgehung des Ventilsystems, durch
diesen Kanal 398 fließen
und in den Auslauf 371 austreten. Das äußere Gehäuse 301 weist eine
Reihe von umlaufenden Nuten 397 um seine Außenfläche herum
auf, die jeweils einen O-Ring aufnehmen können, um das äußere Gehäuse 301 an
der Innenseite der Hahnbaugruppe 380 abzudichten. Hähne, die
heißes,
kaltes und gefiltertes Wasser zuführen, sind allgemein bekannt
und, beispielsweise, in EP-A-501989 beschrieben.
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12 zeigt
eine Unteransicht der Hahnbaugruppe. Die Hahnbaugruppe weist drei
Einlassrohre auf – einen
Einlass für
heißes
Wasser 381, einen Einlass für kaltes Wasser 382 und
einen Einlass für
gefiltertes Wasser 383. Jeder Einlass weist ein ihm zugeordnetes
Steuerventil 360, 361, 362 auf, um den
Durchfluss des Wassers zu steuern. Die Hahnbaugruppe weist außerdem ein
Auslassrohr 384 auf, das durch dieselbe verläuft. Dieser
Auslass leitet zur Brause. Wenn die Brause geöffnet ist, werden das heiße und das
kalte Wasser, das zusammen in der Ventilbaugruppe gemischt wurde,
zu diesem Auslass 384 umgeleitet. Wenn die Brause geschlossen
ist, strömt
das gesamte Wasser über
den Auslauf 371 heraus. Die Klemmplatte 363 und
Klemmmutter 364, die verwendet werden, um den Hahn an einer
Fläche zu
befestigen, sind ebenfalls dargestellt.
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Die 13A bis 13E zeigen
Seitenansichten und Querschnittsdarstellungen der Hahnbaugruppe
und 13F zeigt eine Basisansicht. 13C entspricht einem Querschnitt A-A von 13B und 13D entspricht
einem Querschnitt B-B. Das Gehäuse
oder die jeweiligen Räume
des Ventils für
das heiße 385,
das kalte 386 und das gefilterte 387 Wasser sind
dargestellt. Jeder Raum 385, 386, 387 ist
mit einem der drei Einlasskänale 381, 382, 383 verbunden.
Die Ventilräume
für heißes und kaltes
Wasser 385, 386 weisen Auslässe auf, die so gerichtet sind,
dass sie zur Druckkammer des äußeren Gehäuses 301 leiten.
Der Ventilraum für
gefiltertes Wasser 387 weist einen Auslass auf, der so
gerichtet ist, dass er zum Umgehungskanal 398 im äußeren Gehäuse 301 leitet.
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Die
Hahnbaugruppe weist ferner ein Loch 368 auf, in das ein
Gewindestift eingeschraubt werden kann, um die Hahnbaugruppe und
das äußere Gehäuse 301 aneinander
zu befestigen.
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14 zeigt
eine perspektivische Darstellung der Ventilbaugruppe, wobei diese
in der Hahnbaugruppe 380 eingebaut ist. 15 zeigt
eine vergrößerte perspektivische
Darstellung der Ventilbaugruppe, in der die Konstruktionen der Ventilteile
deutlicher dargestellt sind.
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Die
Wege, die von dem kalten Wasser 307 und dem gefilterten
Wasser 355 genommen werden, sind in diesem Zusammenhang
dargestellt. Das kalte Wasser tritt über das Einlassrohr 382 in
der Hahnbaugruppe 380 in das System ein und strömt anschließend durch
das Kaltwasserventil 361, das den Durchfluss regelt. Es
tritt anschließend über den
Seiteneinlass 353 in die Druckkammer 399 ein.
Das heiße
Wasser tritt über
einen zweiten vergleichbaren Weg (Ventil 360) in die Druckkammer 399 ein.
In der Druckkammer 399 werden das heiße und das kalte Wasser zusammen
gemischt. Anschließend
tritt das Gemisch entweder über
den oberen Austritt, zum Auslauf, aus oder über den unteren Austritt, zur
Brause, aus, und zwar je nach Position des Ventils. Wenn der Brauseauslass
geschlossen ist, fließt
das Heiß-/Kaltwasser-Gemisch
am oberen Kolben 315 vorbei und tritt über die Kanäle 354 im äußeren Gehäuse in Richtung
des Auslaufs aus. Wenn die Brause geöffnet ist, wird das Ventilelement 300 nach
unten gedrückt.
Dies ist durch den Umstand bedingt, dass der untere Kolben einen
größeren Flächeninhalt aufweist
als der obere Kolben, so dass wenn beide Kolben über dieselben einen Differenzdruck
aufweisen, die Abwärtskraft
größer ist
als die Aufwärtskraft. Der
obere Kolben 315 wird nach unten gedrückt. Die Führungsplatte 346,
die am oberen Kolben 315 befestigt ist, wird ebenfalls
nach unten in Richtung des oberen Gehäuses 345 gedrückt, wodurch
der O-Ring 347 zusammengedrückt wird, um eine Dichtung
bereitzustellen, die verhindert, dass Wasser zum Auslauf fließt. Die
Dichtung kann Drücken
bis zu 8 bar standhalten. An Stelle durch den Auslauf zu strömen, strömt das Wasser
durch die Kanäle 391 im
unteren Kolben 314 und durch den Durchflussregler 316,
um über
die Brauseeinheit auszutreten. Der Durchflussregler 316 verhindert,
dass das Wasser die Druckkammer 399 zu schnell verlässt, so
dass der hohe Druck in der Druckkammer 399 aufrechterhalten
werden kann. Es ist ein gewisses Maß an Undichtigkeit um die Kolbenseiten
herum vorhanden, aber dieses wird minimiert, indem die maschinelle
Bearbeitung des Kolbens und des äußeren Gehäuses unter
Vorgabe von hohen Anforderungen an die Toleranz erfolgt. Es ist
außerdem
vorzugsweise eine Nut im Kolben vorhanden, um das Geräusch bei
höheren
Drücken
zu minimieren.
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Das
gefilterte Wasser 355 strömt nicht durch das Ventil.
Es tritt über
das Einlassrohr 383 in die Hahnbaugruppe 380 ein
und dessen Durchfluss wird mit Hilfe des Hahns 362 geregelt.
Es fließt
anschließend
durch einen Kanal 356 in der Hahnbaugruppe, wobei das Ventil
umgangen wird. Der Auslauf weist in demselben ein inneres Rohr 374 auf
und das gefilterte Wasser strömt
durch dieses innere Rohr 374 heraus. Es mischt sich deshalb
nicht mit dem heißen bzw.
kalten Wasser im Auslauf 371. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung ist kein Weg vorhanden, über den das gefilterte Wasser über die
Brause austreten kann.
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16 zeigt
eine perspektivische Darstellung des Auslaufs 371, der
mit der Hahnbaugruppe verbunden ist. Der Auslauf weist eine Abschlusskappe 375 auf,
die einen Kanal umfasst, durch den das Innenrohr 374 hindurchgeht.
Die Abschlusskappe 375 weist außerdem eine Reihe von Löchern 359 auf, damit
das Heiß-/Kaltwasser-Gemisch
aus dem Auslauf 371 austreten kann.
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17A zeigt eine seitliche Querschnittsdarstellung
des Auslaufs. 17B zeigt eine Vorderansicht.
Die Abschlusskappe 375 und die Ventilbaugruppe lassen sich
erkennen. 18 zeigt eine Querschnittsdarstellung
der Abschlusskappe 375, mit den Kanälen für das Heiß-/Kaltwasser-Gemisch und dem
mittigen Kanal 390 für
das gefilterte Wasser.