Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hahnmischventil.
Hintergrund der Erfindung
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Einhandhähne, üblicherweise als Mischventile bezeichnet, die
sowohl den Durchfluß von Warmwasser als auch von Kaltwasser
steuern, werden beim Verbraucher weithin akzeptiert. Diese
Hähne sind herkömmlicherweise derart konstruiert, daß ein
Handgriff oder Knopf in zwei verschiedene Richtungen bewegbar ist,
um die Mischung von Warmwasser und Kaltwasser einzustellen und
um die Menge oder die Durchflußrate einzustellen.
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Die zwei Grundtypen von Mischventilen, die am meisten
kommerzielle Aufnahme gefunden haben, sind Plattenventile und
Kugelventile. Während Kugelventile eine zuverlässige kompakte
Konstruktion haben, die dauerhaft ist, stellen Plattenventile
einen Antriebsmechanismus bereit, der eine Bewegung des
Handgriffs in zwei gewünschten Richtungen ermöglicht, die von den
Verbrauchern am besten allgemein akzeptiert werden. Die
gewünschte Bewegung des Handgriffs gestattet eine Kreisbewegung
des Handgriffs um eine feste Längsachse des Ventilkörpers und
eine Pendel-, d. h. Schwenkbewegung um eine bewegbare
horizontale Achse relativ zu dem Ventilkörper. Die horizontale Achse
steht senkrecht zu der Längsachse des Ventilkörpers und ist in
Bezug auf den Handgriff feststehend, so daß sie sich um das
Gehäuse bewegt, wenn sich der Handgriff um die feste Längsachse
dreht. Die eine unterscheidende Charakteristik dieses Typs der
Handgriffbewegung besteht darin, daß, wenn der Handgriff in
eine Aus-Stellung verschwenkt wird, das gewünschte
Mischungsverhältnis von Warmwasser und Kaltwasser durch die Stellung des
Handgriffs in Erinnerung behalten werden kann, so daß, wenn der
Hahn wieder angestellt wird, die gleiche Mischung von
Warmwasser und Kaltwasser durch den Hahn strömt.
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In letzter Zeit wurden Kugelventile konstruiert, die es
gestatten, daß der Handgriff in der gleichen Weise bedient wird wie
bei den kommerziell akzeptierten Mischventilen vom Plattentyp.
Einige dieser Mischventile vom Kugeltyp benötigen die Einfügung
eines anderen sich bewegenden Teils in der Form einer drehbaren
Platte, die oberhalb des Kugelventilelements montiert ist.
Ferner wurden diese Kugelventile mit Platteneinrichtungen
kombiniert, die einstellbar um eine Abdeckungsöffnung positioniert
werden können, durch welche der Handgriff das Kugelventil
steuert, um die Gesamtdurchflußrate zu begrenzen. Alternativ dazu
oder zusätzlich begrenzen diese Begrenzungseinrichtungen das
maximale Verhältnis von Warmwasser zu Kaltwasser und im
Ergebnis die maximale Temperatur des Mischwassers an dem Auslaß.
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Bei der oben erwähnten Kugelventil-Konstruktion existieren
verschiedene Nachteile. Insbesondere ist das Kugelventilelement
zwischen elastomeren Einlaß-Durchlaß-Dichtungen, die um die
Einlaß-Durchlässe des Ventilkörpers herum angeordnet sind, und
einem Dichtelement montiert, das unter der Ventilabdeckung oder
Kappe angebracht ist. Die elastomeren Durchlaß-Dichtungen und
das Dichtelement sind alle nachgebend und geben dem
Kugelventilelement zwischen dem Ventilkörper und der Kappe eine
schwimmende Charakteristik. Es gibt keinen Formschluß oder
Führungsmechanismus, der das Kugelventil sicher am Platz positioniert.
Weil das Kugelventil in einer translatorischen Weise gegen die
elastomeren Elemente bewegt werden kann, kann die Bedienperson,
wenn sie den Handgriff bedient, den Handgriff ebenfalls um
einen kleinen Betrag in jede Richtung bewegen, eingeschlossen
die Richtungen, die bei Konstruktion des Mischventils nicht
erwogen worden sind. Diese unerwünschte Bewegung hat ein
unerwünschtes schwammiges Gefühl bei der Betätigung des Hahns zur
Folge, und eine Unsicherheit bezüglich der einwandfreien Funktion
des Hahns bei der Bedienperson. Weiterhin hinterläßt das
schwammige Gefühl des Handgriffs den Eindruck, daß der
Handgriff instabil und nicht richtig montiert ist.
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Das obere Dichtelement hat drei Funktionen. Erstens dichtet es
gegen Leckage von Wasser um die Kugel ab. Zweitens dichtet sein
äußerer Umfang gegen die Innenfläche des Gehäuses ab, um
Leckage zu verhindern. Drittens positioniert das Dichtelement
die Kugel elastisch abwärts gegen die Einlaß-Dichtungen. Im
Ergebnis ist das Dichtelement aufgrund seiner Masse und Form eine
teure Komponente. Um eine reibungslose Bedienung zu erzielen,
weist die elastomere Einlaß-Dichtung eine dünne Schicht aus
Tetrafluorethylen auf, welche mit dem Kugelventil in Kontakt
ist, um verglichen mit einem direkten Kontakt des elastomeren
Materials mit dem Kugelelement die Abnutzung zu reduzieren.
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Um das schwimmende Gefühl zu verringern, wurde in vielen
Mischventilen des Kugeltyps ein Einstellring vorgesehen. Der
Einstellring ist einstellbar auf die Ventilkappe aufgeschraubt.
Der Einstellring drückt das Dichtelement nach unten gegen das
Kugelventilelement, welches seinerseits gegen die
Einlaß-Dichtungen gedrückt wird. Diese Verlagerung des Dichtelements und
des Kugelventilelements nach unten verringert die unerwünschte
Bewegung, aber beseitigt diese nicht. Ferner erhöht die
Kombination des Einstellrings mit der bekannten Dichtung die Kosten
und Komplexität des Mischventils. Der auf das Dichtelement
ausgeübte erhöhte Druck nutzt das Dichtelement ab. Wenn Abnutzung
und Verschleiß fortschreiten, muß der Einstellring wiederholt
justiert werden, um den Druck auf das Dichtelement wieder
herzustellen, um sowohl abzudichten als auch den Handgriff mit
einem Bedienwiderstand zu versehen, der ihn in einer stabilen
Position entgegen den auf einen Hahnhandgriff wirkenden
Schwerkräften hält.
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Eine andere Kugelkonstruktion, welche die erwünschte
Handgriffbewegung von bekannten Plattenventilen nachahmt, ist in der
PCT-Veröffentlichung WO-A-92 22765 offenbart, welche einen
horizontalen Stift enthält, der sich durch das Kugelventil
erstreckt, um die Kugel in dem Gehäuse zu positionieren. Diese
Konstruktion beseitigt praktisch das schwimmende oder
schwammige Gefühl während der Betätigung des Kugelventilhahns.
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Kartuschen für die Ventilteile und -dichtungen haben
gleichfalls kommerzielle Verbreitung gefunden. In bekannten
Kartuschen sind die bewegbare und feststehende Platte untergebracht.
Die Kartusche kann auf einfache Weise entfernt und durch eine
andere ersetzt werden, um eine einfache Reparatur des Hahns zu
bewirken. Nachdem die Wasserzufuhr abgeschaltet ist, wird
lediglich der Hahn geöffnet und die Kartusche wird auf einfache
Weise ersetzt. Diese Art von Reparatur kann geleistet werden,
ohne daß die Hilfe von Fachleuten in Anspruch genommen werden
muß.
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Plattenventile sind oft in ein Kartuschenformat eingebaut
worden. Kugelventile sind jedoch keiner Kartuschenkonstruktion
zugänglich gewesen. Erstens ergibt sich aus der schwimmenden
Natur des traditionellen Kugelventils die Anforderung, daß jede
Kartusche das Kugelventil auf vollständige Weise umgibt und
erfaßt, weil das Kugelventil andernfalls einfach aus der
Unterseite der Kartusche herausfallen würde. Zweitens läßt die
kompakte Natur der Kugelventilkonstruktion wenig Raum für den
Einschluß einer Kartusche. Die Einführung von traditionellen
Kartuschen, bei welchen die Kugel in dem Hahngehäuse untergebracht
und erfaßt ist, stellt die Anforderung, daß das Gehäuse größer
gemacht werden muß, um die zusätzliche Höhe aufzunehmen, die
zum Einschluß der Kartusche benötigt wird.
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Überdies behindern traditionelle Kartuschen die Reparatur von
abgenutzten elastomeren Dichtungen. In der Kartusche sind
sowohl
das bewegbare Ventilelement als auch die feststehenden
Ventil-Durchlässe untergebracht, welche oft die elastomeren
Durchlaß-Dichtungen enthalten. Ein Großteil des Verschleißes
und der resultierenden Leckage in einem Hahn ist das Ergebnis
der wiederholten Bewegung des bewegbaren Ventilelements auf den
elastomeren Durchlaß-Dichtungen. Da die Dichtungen von der
Kartusche umhüllt sind, wird die gesamte Kartusche einschließlich
der vielen guten Kartuschenbestandteile ersetzt, die noch immer
eine lange Restlebensdauer haben. Der Wunsch, Verschwendung zu
vermeiden, wird jedoch ausgeglichen durch die Notwendigkeit,
den Reparaturvorgang zu vereinfachen. Überdies sind viele
Kartuschen dauerhaft zusammengebaut und gestatten keine Demontage.
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Selbst bei Kartuschen, die zerlegbar sind, gehen die Vorteile
einer Kartusche verloren, wenn die Kartusche in alle ihre
Bestandteile zerlegt wurde. Das bewegbare Ventilelement fällt
heraus und wird oft nicht in seine korrekte Ausrichtung
zurückgebracht. Dieser falsche Einbau kann leicht auftreten bei
symmetrischen Plattenventilen und Kugelventilen, welche von Natur
aus symmetrisch sind. Es werden Fachleute benötigt, um zu
vermeiden, daß bestimmte Kugelventile in einer Kartusche in einer
falschen Ausrichtung montiert werden.
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Schließlich offenbart die Druckschrift US-A-5 018 553 ein
Mischventil, mit;
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einem Gehäuse, das einen unteren Körper aufweist, der
Warm- und Kalt-Einlaß-Durchgangswege und einen
Abgabe-Durchgangsweg hat;
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einem Hilfsteil, das in einen Sitz des unteren Körpers
eingepaßt ist, wobei das Hilfsteil jeweilige Einlaßöffnungen,
die zur Fluidverbindung mit den Warm- und
Kalt-Einlaß-Durchgangswegen des unteren Körpers ausgefluchtet sind, und einen
zentralen Durchgangsweg hat, der mit dem Abgabe-Durchgangsweg
des unteren Körpers in Fluidverbindung steht; und
einem bewegbaren Ventilelement des Kugeltyps, das
betätigungswirksam in einem teilweise kugelförmigen Sitz des
Hilfsteils aufgenommen ist, um mit den Einlaß-Öffnungen
zusammenzuwirken, um die Flüssigkeitsströmung sowohl in der
Durchflußmenge als auch der Temperaturmischung einzustellen, wobei das
Ventilelement einen Mitnehmer aufweist, der damit verbunden ist
und sich durch eine Öffnung des Gehäuses hindurch erstreckt.
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Ausgehend vom Stand der Technik gemäß der Druckschrift US-A-5
018 553 besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
ein verbessertes Hahnmischventil zu schaffen, welches einen
einfachen und kompakten Aufbau hat und einen vereinfachten
Reparaturvorgang gestattet.
Zusammenfassung der Offenbarung
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Die obige Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 enthaltenen
Merkmale gelöst. Vorteilhaft weiterentwickelte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2
bis 4.
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Gemäß der Erfindung wird ein Hahnmischventil geschaffen, mit:
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einem Gehäusekörper, der ein unteres Basisteil aufweist,
das Warm- und Kalt-Zufuhr-Durchgangswege und einen Auslaß-
Durchgangsweg hat, wobei das untere Basisteil einen im
wesentlichen zylindrischen Hohlraum mit einem ebenen Boden aufweist;
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einem Einsatzteil, das in den Hohlraum des unteren
Basisteils eingepaßt ist, wobei das Einsatzteil jeweilige Einlaß-
Durchlässe, die für eine Fluidverbindung mit den Warm- und
Kalt-Zufuhr-Durchgangswegen ausgefluchtet sind, und einen
jeweiligen Auslaß-Durchlaß hat, der mit dem Auslaß-Durchgängsweg
fluidverbunden ist; und
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einem bewegbaren Ventilelement, das betätigungswirksam in
einer Aussparung des Einsatzteils aufnehmbar ist, um mit den
Einlaß-Durchlässen zusammenzuwirken, um die Flüssigkeitsströmung
sowohl in der Durchflußmenge als auch in der
Temperaturmischung einzustellen, wobei das Ventilelement einen
Steuerschaft aufweist, der damit verbunden ist und sich durch eine
Steueröffnung in dem Gehäusekörper hindurch erstreckt;
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wobei das Hahnmischventil ferner eine Kartusche aufweist,
die ein Gehäuseteil hat, in dem das Ventilelement schwenkbar
montiert ist, wobei das Kartuschengehäuseteil eine obere
Öffnung, welche das Hindurchführen des Steuerschafts gestattet,
und eine untere Öffnung aufweist, durch die das Ventilelement
in die Aussparung in dem Einsatzteil vorsteht, um mit den
Einlaß-Durchlässen zusammenzuwirken, wobei das
Kartuschengehäuseteil ferner einen Dichtungssitz um die obere Öffnung herum hat,
der ein Dichtelement auflagert, das dichtend gegen das
Ventilelement anlegbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nunmehr wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in
denen:
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Die Fig. 1 eine aufgebrochene Seitenansicht eines
Mischventils ist, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
veranschaulicht;
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die Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des
in Fig. 1 gezeigten Mischventils ist;
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die Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht des
Kartuschenteils entlang der in Fig. 1 gezeigten Linie 3-3 ist;
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die Fig. 4 eine fragmentarische Schnittansicht des
Mischventils entlang der in Fig. 2 gezeigten Linie 4-4 ist, die das
Einsatzteil weiter veranschaulicht;
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die Fig. 5 eine Unteransicht der in Fig. 2 gezeigten
Kartusche ist;
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die Fig. 6 eine Draufsicht auf das in Fig. 2 gezeigte
Kartuschengehäuse ist;
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die Fig. 7 eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten
Dichtung in einem nicht belasteten Zustand ist; und
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die Fig. 8 eine aufgebrochene Ansicht eines alternativen
Ausführungsbeispiels ist, die eine Kartuschenbaugruppe
veranschaulicht, welche einen an einer modifizierten Kartusche
angebrachten modifizierten Einsatz aufweist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Bezugnehmend auf die Fig. 1, 2 und 4 enthält ein Mischventil
10 ein Ventilgehäuse 12, das aus einem unteren Basisteil 14 und
einer Abdeckbaugruppe 16 ausgebildet ist. Das Basisteil 14 hat
einen darin ausgebildeten, im wesentlichen zylindrischen
Hohlraum 22 mit zwei Einlaß-Durchlässen 18 und 19 an einem flachen
Bodenende 23 für Kaltwasser und Warmwasser und einem Auslaß-
Durchgangsweg 20 durch eine zylindrische Seitenwand 21 für den
Durchgang von Mischwasser von dem Hohlraum 22.
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Eine herkömmliche röhrenartige Hülle 17 ist dichtend und
gleitend um das untere Basisteil 14 herum angebracht und bildet
eine ringförmige Kammer 15 aus, die mit dem
Auslaß-Durchgangsweg 20 in Fluidverbindung steht. Ein Auslauf 25 ist an der
Hülle 17 befestigt und steht über eine Öffnung 13 in der Hülle
17 mit der ringförmigen Kammer 15 in Fluidverbindung. Die
Abdeckbaugruppe 16 weist ein mit einem Gewinde versehenes Teil 31
auf, das auf das Basisteil 14 aufgeschraubt ist. Eine
Zierblende 11 ist auf dem mit Gewinde versehenen Teil 31
angeordnet.
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In das untere Basisteil 14 ist ein Einsatzteil 44 eingefügt.
Das Einsatzteil 44 hat jeweilige Einlaß-Durchlässe 45 und 46,
die mit den Einlaß-Durchgangswegen 18 und 19 ausgefluchtet
sind. Die stromaufwärtigen Enden der Einlaß-Durchlässe 45 und
46 sind stirngesenkt, um an dem stromaufwärtigen Ende O-Ringe
47 aufzunehmen. Die O-Ringe 47 dichten gegen das Ende der
Durchgangswege 18 und 19 ab, um eine leckagefreie Verbindung
zwischen dem Durchgangsweg 18 und dem Durchlaß 45 und zwischen
dem Durchgangsweg 19 und dem Durchlaß 46 zu schaffen. Die
stromabwärtigen Enden der Durchlässe 45 und 46 sind
stirngesenkt, um einen Sitz für zwei Vorspannfedern 48 auszubilden,
welche röhrenförmige elastomere Dichtelemente 49 gegen ein
Kugelventilelement 24 vorspannen. Die Löcher durch dieses
hindurch haben einen Durchmesser von ungefähr 6,5 mm. Die
stromabwärtigen Enden der Durchlässe 45 und 46 sind ungefähr 40º
aufwärts von dem Bodenpunkt 51 einer/eines konkav ausgebildeten,
halbkugelförmigen Aussparung oder Hohlraums 50 positioniert.
Überdies sind die Durchlässe 45 und 46 ungefähr 15º von der
Längsebene, gemessen von der vertikalen Achse 28, am Umfang
positioniert.
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Der Auslaß-Durchlaß 52 erstreckt sich von dem halbkugelförmigen
Hohlraum 50 nach unten und durch die Seitenwand 55 des
Einsatzteils 44, um mit dem. Auslaß-Durchgangsweg 20 des Basisteils 14
ausfluchtbar zu sein. Die obere Wand 53 kann einen sich
aufwärts erstreckenden Ansatz oder Keil 54 haben.
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Das Einsatzteil 44 ist aus einem einfach spritzgegossenen
Kunststoffmaterial gefertigt. Das Spritzgießen des
Kunststoffeinsatzes 44 stellt ein schnelles Verfahren bereit, um die
Durchlässe 45 und 46 so auszubilden, daß sie von ihren
Einlaßenden zu ihren stromabwärtigen Enden gebogen und geneigt sind.
Selbst wenn das Einsatzteil 44 aus Metall gefertigt ist, sorgt
die einfache Zugänglichkeit der Durchlässe 45, 46 und 52 für
eine größere Flexibilität in der Gestaltung und eine
Erleichterung der Herstellung der Durchlässe 45, 46 und 52, verglichen
mit vorhergehenden Hähnen, wenn die Durchlässe 45, 46 und 52
direkt in dem unteren Basisteil 14 ausgebildet werden.
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Der halbkugelförmige Ventilhohlraum 50 ist dimensioniert, um
das Kugelventilelement 24 aufzunehmen, das in einer Kartusche
26 untergebracht ist. Die Abdeckbaugruppe 16 fixiert die
Kartusche 26 in dem Hohlraum 22. Das Basisteil 14 hat einen
aufrechten Kragenflansch 70 mit einem keilförmigen Schlitz 71, der
einen Vorsprung 72 des Kartuschengehäuseteils 56 aufnimmt, um
die Kartusche 26 auf korrekte Weise in dem Mischventil 10
auszurichten. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, hat die Kartusche in
ihrer Bodenkante 77 ein Loch 73, um einen Vorsprung 54 des
Einsatzteils 44 derart aufzunehmen, daß das Einsatzteil 44 in
seiner korrekten Position drehausgefluchtet ist.
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Das Kugelventilelement 24 hat eine im wesentlichen kugelförmige
Ventilfläche 29 mit Kalt-Einlaß-Öffnungen 30 und 32,
Warm-Einlaß-Öffnungen 34 und 36 und einer Auslaß-Öffnung 38 dort
hindurch. Die Form der Ventilfläche 29 ergänzt im wesentlichen die
konkave Kontur des Hohlraums 50. Die Öffnungen 30 und 32 wirken
jeweils mit dem Kalt-Einlaß-Durchlaß 45 zusammen, die Öffnungen
34 und 36 wirken jeweils mit dem Warm-Einlaß-Durchlaß 46
zusammen, und die Auslaß-Öffnung 38 wirkt mit dem Auslaß-Durchlaß 52
zusammen, um das Mischungsverhältnis des Wassers und die
Durchflußmenge, d. h. das Volumen des Gesamtwassers pro Zeiteinheit
von den zwei Einlaß-Durchlässen 45 und 46 zu dem
Auslaß-Durchlaß 52 zu regulieren.
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Die Abdeckbaugruppe 16 hat eine Steueröffnung 40 dort hindurch.
Die Abdeckbaugruppe 16 ist derart angeordnet, daß die
Längsachse 28 des Ventilgehäuses 12 durch die Steueröffnung 40
hindurch verläuft. Das Kartuschengehäuseteil 56 hat eine obere
Öffnung 58, die unter der Steueröffnung 40 ausgefluchtet ist.
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Ein Steuerschaft 42 ist fest mit dem Kugelventilelement 24
verbunden. Der Steuerschaft 42 erstreckt sich durch die
Steueröffnung 40 hindurch. Der Steuerschaft 42 ist derart konstruiert,
daß er auf herkömmliche Weise an einem Hahnhandgriff 43
angebracht werden kann.
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Das Kugelventilelement 24 ist verschwenkbar an dem
Kartuschengehäuseteil 56 montiert. Das Kartuschengehäuseteil 56 kann aus
einem bekannten Kunststoffmaterial hergestellt sein, das für
Hahnanwendungen geeignet ist. Das Kugelventilelement 24 hat
auch einen sich durch es hindurch erstreckenden zylindrischen
Stift 60, dessen distale Enden 62 sich zur Außenseite der
Kugelventilfläche 29 erstrecken. Löcher 61 sind derart
dimensioniert, daß sie den Stift 60 gleitend aufnehmen. Der Stift 60
ist derart positioniert, daß er das Zentrum 66 des
Kugelventilelements 24 schneidet und senkrecht zu dem Steuerschaft 42
liegt. Der Stift 60 kann an seinem Platz an das
Kugelventilelement 24 angeschweißt sein, wie später detaillierter
beschrieben wird.
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Jedes distale Ende 62 ist in einem am Umfang angeordneten
Schlitz 68 positioniert, der in dem Kartuschengehäuseteil 56
ausgebildet ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat jeder Schlitz
68 eine Mittelachse, die in einer Ebene 69 senkrecht zur Achse
28 angeordnet ist. Da die Enden 62 eine zylindrische Form
aufweisen, haben diese einen kreisförmigen Querschnitt, der es
diesen erlaubt, in den Schlitzen 68 um eine Achse 75 zu
schwenken, die senkrecht zu der Achse 28 verläuft.
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Die Umfangsenden der Schlitze 68 bilden Anschlagschultern 76
für die distalen Enden 62 aus. Die Schlitze 68 sind vertikal
dimensioniert, um nur einen solchen Zwischenraum auszubilden,
der ausreicht, um eine Gleitbewegung der Stiftenden 62 in dem
Schlitz 68 zu gestatten. Wünschenswerterweise existiert
zwischen dem Schlitz 68 und den Enden 62 kein vertikaler Abstand.
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Das Kugelventilelement 24 hat einen unteren Bereich 90 der
kugelförmigen Ventilfläche 29, der durch das große untere
offene Ende 92 des Kartuschengehäuseteils 56 vorsteht. Der
vorstehende Bereich 90 ist ein signifikanter Abschnitt des
Kugelventilelements 24. Wie deutlich in den Fig. 1, 3 und 8 gezeigt
ist, steht ungefähr gerade die untere Hälfte der kugelförmigen
Ventilfläche 29 unter der unteren Kartuschenöffnung 92 in den
Hohlraum 50 des Einsatzteils 44 vor. Die Ventilfläche 29 mit
den Öffnungen 30, 32, 34 und 36 liegt wirkend an den
federvorgespannten Dichtelementen 49 in dem Einsatzteil 44 an.
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Der obere Bereich 99 des Kugelventilelements 24 ist innerhalb
der Innenkammer 101 des Kartuschengehäuseteils 56
untergebracht, die teilweise durch eine nach innen gerichtete
zylindrische Wand 103 begrenzt ist. Die Innenkammer 101 steht mit
dem Hohlraum 50 des Einsatzteils 44 in Fluidverbindung.
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Ein ringförmiger Dichtungssitz 94 ist um die obere Öffnung 58
herum angeordnet und weist in Richtung des Kugelventilelements
24 innerhalb der Innenkammer 101. Der Dichtungssitz 94 ist so
angeschrägt, daß sein Innenumfang 95 höher als sein Außenumfang
96 angeordnet ist. Eine nach unten gerichtete Schulter oder
Kragen 97 schließt sich in vertikaler Richtung an den
Innenumfang 95 an. Ein ringförmiger Dichtelementring 98 ist in dem
Kartuschengehäuseteil 56 gegen den Dichtungssitz 94 montiert,
so daß er unter einer Vorspannung angeordnet ist, wobei sein
Innenumfang 100 verwunden ist, um höher als sein Außenumfang
102 zu sein. Der Dichtelementring 98, wie er in Fig. 7 gezeigt
ist, hat vier abgerundete Umfangslippenbereiche, d. h. Spitzen
104, 106, 108 und 109. Jede Spitze 104, 106, 108 und 109 ist am
Umfang von einer benachbarten Spitze um ungefähr 90º um eine
Ringmittelachse 105 der Dichtung beabstandet. Die Spitzen 104
und 108 sind mit ungefähr 180º gegenüberliegend angeordnet und
die Spitzen 106 und 109 sind gleichermaßen mit ungefähr 180º
beabstandet. Eine der Spitzen 104, die an einer unteren
Innendurchmesserposition an dem Dichtelementring 98 positioniert
ist, liegt an dem Kugelventilelement 24 an und schafft
dazwischen eine Abdichtung gegen Leckage von Wasser. Die jeweiligen
am oberen Innen- und Außendurchmesser positionierten Spitzen
106 und 108 liegen an dem angeschrägten Dichtungssitz 94 an,
wobei die Spitze 106 am Innendurchmesser höher positioniert ist
als die Spitze 108 arn Außendurchmesser, wie in den Fig. 3 und 8
gezeigt ist. Der Dichtelementring 98 ist in Fig. 7 in der nicht
belasteten Position gezeigt, wobei die Spitzen 106 und 108
horizontal ausgefluchtet sind. Der obere Bereich 99 der
Kugelventilfläche 29, der an dem Dichtelementring 98 anliegt, ist
auf passende Weise auf die geeignete Glätte poliert, um eine
geeignete Dichtung mit dem Dichtelementring 98 zu schaffen.
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Der Außenumfang 110 des Kartuschengehäuses 56 hat eine
ringförmige Nut 111, in welcher ein O-Ring 112 sitzt. Der O-Ring 112
ist dimensioniert, um den Kartuschenaußenumfang 110 mit dem
Hohlraum 22 in dem unteren Basisteil 14 des Gehäuses 12
abzudichten. Ein Verschwenken des Steuerschafts 42 entlang einer
Ebene, welche die Längsachse 28 enthält, verschwenkt das
Kugelventilelement 24 um die Schwenkachse 75 unabhängig von der
Drehstellung des Kugelventilelements 24 um die Achse 28.
Überdies können die distalen Enden 62 entlang der Schlitze 68
gleiten, um dem Kugelventilelement 24 zu gestatten, um die Achse 28
zu drehen, wenn der Steuerschaft 42 um die Längsachse 28
geschwenkt wird.
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Die Drehung des Kugelventilelements 24 um die Achse 28 wird
durch die Position der Anschlagschultern 76 angehoben, die an
den distalen Enden 62 anliegen. Mischventile, die verschiedene
Anwendungen haben, können verschiedene Drehwinkel haben, die
durch die Umfangspositionierung der Anschlagschultern 76 festgesetzt
werden. Die Drehung des Kugelventilelements 24, wie
veranschaulicht, stellt das Mischungsverhältnis und somit die
Temperatur des abgegebenen Mischwassers ein.
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Als Alternative dazu oder zusätzlich zu den Anschlagschultern
76 kann die Drehung des Kugelventilelements 24 um die Achse 28
auch durch sich radial erstreckende Kanten 80, 82, 84 und 86
einer oberen Öffnung 115 in einer Führungskulisse 120 begrenzt
werden, die in eine obere Aussparung 122 um die obere Öffnung
58 in dem Kartuschengehäuseteil 56 paßt, wie in Fig. 6 gezeigt
ist. Die Aussparung 122 ist durch einen ringförmigen
Haltekragen 125 umgeben. Der Schaft 42 ist, wenn er an den Kanten 80-86
anliegt, daran gehindert, eine weitere Bewegung über die
jeweiligen Kanten hinaus auszuführen. Die Kanten 80 und 82
definieren die Kalt-Begrenzung und die Kanten 84 und 86 definieren die
Warm-Begrenzung. Die Kanten 80-86 gestatten es dem
Kugelventilelement 24, sich um ungefähr 90º um die vertikale Achse 28 zu
drehen.
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Die obere Öffnung 58 hat gleichfalls Umfangskanten 88 und 89,
welche jeweils das Ausmaß der Schwenkbewegung um die Achse 75
des Stifts 60 aus der Aus-Stellung bis zur Vollständig-Ein-
Stellung steuern.
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Die Kartusche 26 wird mit den an geeigneter Stelle eingesetzten
Dichtelementringen 98 und 112 zusammengebaut. Das
Kugelventilelement 24 wird dann gegen den Dichtelementring 98 positioniert
und leicht gedrückt, um den Dichtelementring 98 vorzuspannen.
Der Stift 60 wird dann durch die Schlitze 68 und die Löcher 61
in der Kugelventilfläche 29 geschoben. Die Vorspannung des
Dichtelementrings 98 auf das Kugelventilelement 24 schafft
einen Kraftschluß der Stiftenden 62 auf der unteren Fläche 67
jedes Schlitzes 68, was das Herausfallen des Stifts 60
verhindert. Dann wird die Kulisse 120 in der Aussparung 122 plaziert.
Die Kulisse 120 hat einen äußeren Flansch 123, der entweder
mittels Preßpassung in die Aussparung 122 eingefügt oder in
diese eingerastet werden kann. Es ist außerdem vorgesehen, daß
die Kulisse 120 einstückig mit dem Kartuschengehäuseteil 56
geformt sein kann. Die zusammengebaute Kartusche 26 ist eine in
sich abgeschlossene Baugruppe, die separat als ein
Reparaturersatzteil für den späteren Einbau in das Hahnmischventil 10
verkauft werden kann.
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Die zusammengebaute Kartusche 26 wird im Hohlraum 22 des
Basisteils 14 angeordnet. Der Schlitz 71 positioniert die Kartusche
26 auf geeignete Weise in dem Hohlraum 22, und die
Verstärkungsrippe 130 positioniert die Kartusche 26 geeignet vertikal
auf einer entsprechenden Verstärkungsrippe 132 in dem Basisteil
14. Die Abdeckbaugruppe 16 wird dann auf den aufrechten Flansch
70 aufgeschraubt, wobei ein feder-vorgespannter gewellter Ring
135 zwischen die Kartusche 26 und die Abdeckbaugruppe 16
eingesetzt ist, um die Kartusche 26 nach unten gegen die
Verstärkungsrippe 132 vorzuspannen.
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Der minimale Abstand zwischen den Enden 62 des Stifts 60 und
den Schlitzen 68 in der vertikalen Richtung verhindert eine
vertikale Verlagerung des Kugelventilelements 24 mit Bezug auf
das Ventilgehäuse 12 und das Kartuschengehäuseteil 56. Im
Ergebnis zeigt der Steuerschaft 42 keine Instabilität oder
überträgt kein schwammiges Gefühl auf die Bedienperson, wenn das
Kugelventilelement 24 entlang seiner zwei vorgeschriebenen
Schwenkrichtungen verschwenkt wird.
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Es ist normalerweise nicht erforderlich, das Einsatzteil 44 zu
entfernen, wenn es einmal in das untere Basisteil 14 eingebaut
wurde. Wenn Reparaturen an oder ein Auswechseln der elastomeren
Dichtelemente 49 erforderlich sind, werden der Handgriff 43 und
die Abdeckbaugruppe 16 entfernt und die Kartusche 26 wird axial
aus dem unteren Basisteil 14 herausgehoben, um von dem
Einsatzteil 44 getrennt zu werden und um die Dichtelemente 49 freizulegen.
Die Dichtelemente 49 und die Federn 48 können dann
entfernt und/oder ersetzt werden. Nach Reparaturen oder einer
Auswechslung werden dann die Kartusche 26, die Abdeckbaugruppe 16
und der Handgriff 43 wieder installiert.
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Es werden nur die Teile, die ersetzt werden müssen,
normalerweise nur die elastomeren Dichtelemente 49, tatsächlich
ersetzt, während die Vorteile der Einfachheit des Einbaus und
Ausbaus einer Kartuschen-Hahnbaugruppe erhalten bleiben. Das
Einsatzteil 44 kann wahlweise mit
Geräuschverminderungseinrichtungen versehen sein. Das Einsatzteil 44 kann außerdem
Durchlässe 45 und 46 haben, die gebogen und angeordnet sind, um die
Warm- und Kaltwasserzufuhr umzukehren, wenn die Warm- und
Kaltwasserleitungen in einer umgekehrten Anordnung vorzufinden
sind. Dies tritt oft auf, wenn eine sogenannte Rücken-an-
Rücken-Installation für zwei angrenzende Duschkabinen oder
Bäder vorliegt.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 8
gezeigt ist, haben Teile ähnlich den beim ersten
Ausführungsbeispiel beschriebenen Teilen die gleichen Bezugszeichen. Das
Einsatzteil 44 ist am Kartuschengehäuseteil 56 vorbefestigt, um
dem Äußeren nach eine komplette Kartuschenbaugruppe 126
auszubilden. Zacken 154 Erstrecken sich vom oberen Ende 53 nach oben
und rasten lösbar in komplementär geformte Nuten 173 in dem
Kartuschengehäuseteil 56 ein, um sowohl das Einsatzteil 44 auf
korrekte Weise mit dem Kartuschengehäuseteil 56 auszurichten
als auch die zusammengebaute Kartuschenbaugruppe 126 zu
erhalten. Die gesamte Kartuschenbaugruppe 126 kann vormontiert und
in den Hohlraum 22 des unteren Basisteils 14 eingebaut werden,
wie man eine herkömmliche Kartusche einbauen würde.
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Wenn Reparaturen erforderlich sind, wird die gesamte
Kartuschenbaugruppe 126 aus dem unteren Basisteil 14 entfernt. Die
Zacken 154 können zum Auslösen gebogen werden und gestatten es,
daß das Einsatzteil 44 axial aus der Kartusche 26 entfernt wird
und daß ein Zugang zu den elastomeren Dichtelementen 49 und den
Federn 48 geschaffen wird.
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Anders als bei herkömmlichen Kartuschen bleibt die Kartusche 26
jedoch intakt, wenn das Einsatzteil 44 aus der
Kartuschenbaugruppe 126 entfernt wird, wobei das bewegbare
Kugelventilelement 24 darin betätigungswirksam befestigt bleibt und nicht aus
dem Kartuschengehäuseteil 56 herausfällt.
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Wenn die Federn 48 und die Dichtelemente 49 ersetzt sind, kann
das Einsatzteil 44 erneut auf die Kartusche 26 aufgerastet
werden, um die Kartuschenbaugruppe 126 auszubilden. Die
Kartuschenbaugruppe 126 wird dann wieder in dem Hohlraum 22
montiert. Die Abdeckbaugruppe 16 und der Handgriff 43 werden dann
wieder installiert, um die Reparatur abzuschließen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel können sowohl die
Kartuschenbaugruppe 126 als auch die Kartusche 26 in sich abgeschlossene
Baugruppen sein, die als Ersatzteile für den späteren Einbau in
das Hahnmischventil 10 verkauft werden können.
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Die Notwendigkeit eines großen elastisch vorspannenden
Einstellrings, der dafür vorgesehen ist, das Kugelventilelement 24
gegen die federvorgespannten Dichtelemente 49 zu drücken, ist
beseitigt. Der Dichtungsring 98 dient ausschließlich dazu, eine
Leckage zwischen dem. Kugelventilelement 24 und dem
Kartuschengehäuseteil 56 zu verhindern. Der O-Ring 112 dient
ausschließlich dazu, eine Leckage zwischen dem Kartuschengehäuseteil 56
und dem unteren Basisteil 14 zu verhindern. Die vertikale
Position des Kugelventilelements 24 ist innerhalb des
Kartuschengehäuseteils 56 durch den Stift 60 und die Schlitze 68 fixiert.
Überdies wird jedes Einstellringteil 140 optional, das vorher
benötigt worden ist, um eine geeignete Vorspannung des
Kugelventilelements 24 gegen die Dichtelemente 49 vorzusehen.
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Weiterhin ist das Kugelventilelement 24 in einer auf einfache
Weise austauschbaren Ventilkartusche 26 integriert, ohne,
verglichen mit Mischventilen nach dem Stand der Technik, in denen
Kugelventilelemente integriert sind, eine Vergrößerung der
Gesamthöhe des Ventilgehäuses 12 erforderlich zu machen.
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Überdies ist die Kartusche 26 in dem Standardbasisteil 14
nachrüstbar oder verwendbar, in das vorher Kugelventile eingesetzt
worden sind, die im Stand der Technik gefunden wurden, wenn das
Kugelventil die auf geeignete Weise gestalteten Einlässe und
einen auf geeignete Weise gestalteten Auslaß hat. Die Kartusche
26 kann auch mit einem unteren Einsatzteil 44 genutzt werden,
das die Herstellung des unteren Basisteils 14 vereinfacht. Die
Kartusche 26 kann an eine Vormontage an dem Einsatzteil 44
angepaßt sein, um eine einfach zu installierende
Kartuschenbaugruppe 126 auszubilden.
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Variationen und Modifikationen sind möglich, ohne sich von dem
Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen, wie sie in den
beigefügten Ansprüchen definiert ist.