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Die vorliegende Erfindung betrifft
Mischventile, die dazu vorgesehen sind, zwei mit unterschiedlichen
Temperaturen eintretende Fluidströme zu vermischen, um einen
einzigen Fluidstrom zu bilden, der mit einer konstanten Temperatur
austritt, die von den Drücken
und den jeweiligen Temperaturen der beiden eintretenden Fluidströme und vom
Durchsatz des anstretenden Fluids in einem bestimmten Bereich von
Drücken
und Durchsätzen
unabhängig
einstellbar ist.
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Sie betrifft insbesondere den Aufbau
der Patrone, mit der solche Mischventile innen ausgestattet sind,
vor allem hinsichtlich der Steuerung des beweglichen Einstellschiebers,
der die Dosierung der eintretenden Fluidströme in Abhängigkeit von der für das austretende
Fluid gewünschten
Temperatur vornimmt.
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Tatsächlich übersteigt der Hub des Einstellschiebers
in den herkömmlichen
Mischventilen, die vor allem für
Sanitäreinrichtungen
(Duschkabinen, Badewannen mit oder ohne Dusche usw.) bestimmt sind,
selten einen Millimeter bei einem (typischen) Regelbereich von 20°C bis 60°C. Daraus
ergibt sich, daß eine Änderung
von 1°C
bei einem Hub von 0,025 mm entsteht, was eine hohe Genauigkeit und
Positionstreue im Komfortbereich, der von 35 °C bis 40°C geht (und einem Hub von 0,125
mm entspricht), ermöglicht.
Jedoch werden die gewünschte
Genauigkeit und die Zuverlässigkeit
sowie eine hohe Temperaturstabilität nur dank einer sehr strengen
Führung des
Schiebers erhalten.
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Um die Sicherheitsnormen zu erfüllen, ist
es außerdem
erforderlich, daß das
Unterbrechen der Versorgung mit kalten Wasser ein Unterbr echen der Versorgung mit warmem Wasser nach
sich zieht, wobei ein extrem geringes Ausfließen toleriert wird. Der Schieber
muß folglich
auf seinem Sitz frei aufliegen können.
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Die zum Erreichen von Genauigkeit,
Zuverlässigkeit
und Stabilität
erforderliche Führung,
die ein Hindernis für
das freie Aufliegen des Schiebers auf seinem Sitz bildet, stellt
somit einen die Betriebssicherheit des Mischventils betreffenden
Nachteil dar.
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Überdies
muß das
Unterbrechen der Versorgung mit warmem Wasser äußerst schnell erfolgen; die
Reaktionsgeschwindigkeit der Schaltung hängt einerseits von der Reaktionsgeschwindigkeit
der bei diesem Anwendungstyp eingesetzten thermostatischen Elemente,
im allgemeinen mit Wachs, die verbesserbar ist, und andererseits
von der Reaktionsgeschwindigkeit der engen Vermischung der eintretenden
Wasserströme
ab, die ebenfalls verbesserbar ist; die Erfindung zielt darauf ab,
bei der Unterbrechung der Kaltwasserversorgung eine Reaktionszeit
von weniger als einer Sekunde zu erreichen.
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Außerdem muß die Patrone einfach und schnell
in den Körper
des Mischventils eingebaut werden können, was bei den herkömmlichen
Mischventilen nicht immer der Fall ist.
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Die Erfindung hat folglich insbesondere
die Aufgabe, die Nachteile herkömmlicher
Mischventile zu beseitigen und ein Mischventil zu schaffen, das die
Sicherheitsnormen mühelos
erfüllt,
einfach und schnell herzustellen, zu montieren und instandzusetzen
ist und im Rahmen maßvoller
Kosten bleibt.
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Dazu betrifft die Erfindung eine
thermostatische Patrone für
Mischventil, mit einer hohlen äußeren Hülle, die
ein oder mehrere Langlöcher,
die einen ersten Eingang für
einen ersten Fluidstrom bilden, sowie ein oder mehrere Langlöcher, die
einen zweiten Eingang für
einen zweiten Fluidstrom bilden, aufweist und von einem Innenkanal
durchquert wird, der in eine Öffnung
mündet,
die einen Ausgang für
ein aus dem Gemisch der Fluidströme
sich ergebendes gemischtes Fluid bildet, einem wärmedehnbaren thermostatischen
Element, zwei Ventilklappen-Sitzen, die jeweils einem Eingang benachbart
sind, einem Schieber, der zwei Ventilklappen aufweist, die jeweils
mit einem der Sitze zusammenwirken, um den jeweiligen Eingang von
dem Ausgang zu trennen oder zwischen ihnen eine Verbindung herzustellen, und
jeweils an einem Teil des in Abhängigkeit
von seiner Temperatur beweglichen thermostatischen Elements befestigt
sind, einem Kolben, in dem ein Bereich des thermostatischen Elements
untergebracht ist, der für
eine gegebene Einstellung fest bleibt, solange der dem ersten Eingang
benachbarte Sitz nicht mit seiner Ventilklappe in Kontakt ist, und einem
elastischen Organ, das den Kolben in Richtung der Annäherung dieser
Ventilklappe an ihren Sitz vorbelastet, wobei die Patrone dadurch
gekennzeichnet ist, daß der
Kolben wenigstens einen Bereich aufweist, der durch reversibel freigebbare
Führungsmittel
gleitend geführt
wird, die so beschaffen sind, daß sie ihn führen, solange der dem ersten
Eingang benachbarte Sitz nicht mit seiner Ventilklappe in Kontakt
ist, die Führung
unterdrücken,
wenn sich die Ventilklappe auf dem Sitz abstützt, um eine Fehlausrichtung
des Kolbens, des thermostatischen Elements und des Schiebers zuzulassen,
damit die Ventilklappe hermetisch gegen diesen Sitz drückt, und die
Führung
Wiederaufnehmen, wenn die Ventilklappe ihren Sitz verläßt.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung
ist ein Bereich des thermostatischen Elements von einem Turbulenzerzeugungsorgan
umgeben, wobei das Turbulenzerzeugungsorgan vorzugsweise ein Ring ist,
der in dem Bereich des Ausgangs für das gemischte Fluid angeordnet
ist und einen Durchlaß besitzt,
der zwischen der inneren Oberfläche
seiner Wand und dem thermostatischen Element einen im allgemeinen
ringförmigen
Raum zurückläßt, wobei dieser
Durchlaß in
Richtung zur Außenseite
der Patrone eine Ausvreitung, longitudinal sich erstreckende Rillen
und an seinem zur Innenseite der Patrone gerichteten Ende eine Einsenkung
aufweist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der
Erfindung umfassen die reversibel freigebbaren Führungsmittel einen Stirnbereich
des Kolbens, der in ein Loch eindringt, das in einer Trennwand ausgebildet ist,
die sich quer zur Längsachse
der Hülle
erstreckt, eine Führungsscheibe,
die um diesen Stirnbereich angeordnet ist, und einen für die Führungsscheibe
in der Trennwand vorgesehenen Sitz.
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Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal der
Erfindung umfaßt
das thermostatische Element einen Behälter für eine Masse eines wärmedehnbaren
Materials, der Platten oder Vertiefungen und Reliefs aufweist, die
im Querschnitt eine Form bestimmen, die wenigstens zwei Keulen besitzt.
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Ebenso gemäß einem Merkmal der Erfindung
weist der Umfang der Hülle
zwei Platten auf, während
der Mischer einen Körper
umfaßt,
der einen Schlitz aufweist, in den eine Raste eingesetzt ist, die im
wesentlichen geradlinige Schenkel aufweist, die sich beiderseits
der Hülle
gegenüber
diesen Platten erstrecken, wobei der Umfang der Hülle außerdem eine
Rinne aufweist, die das Einschieben eines Werkzeugs zum Herausziehen
der Raste ermöglicht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen
hervor, die beispielhalber und nicht einschränkend gegeben und durch die
beigefügte Zeichnung
veranschaulicht wird, worin:
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1 ein
Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen thermostatischen
Patrone ist,
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die 2A und 2B Querschnitte eines einen Wachsbehälter bildenden
Abschnitts zweier Ausführungsformen
eines thermostatischen Elements sind, das als Bestandteil einer
erfindungsgemäßen Patrone
besonders gut geeignet ist,
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3 eine
Außenansicht
des thermostatischen Elements ist, dessen Querschnitt in 2B gezeigt ist,
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4 in
einem Querschnitt auf Höhe
der Linie IV–IV
in 1 eine Variante zu
dieser 1 der Einbauweise
einer erfindungsgemäßen Patrone
in einen Mischventilkörper
zeigt.
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Wie zahlreiche herkömmliche
Mischventilpatronen umfaßt
die Patrone von 1 eine
langgestreckte hohle äußere Hülle 1,
die außen
näherungsweise
die Grundform eines Rotationskörpers
um eine in Längsrichtung
verlaufende Mittelachse aufweist.
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Die Hülle wird von entlang dieser
Längsachse
von einem inneren Kanal durchquert, der ebenfalls näherungsweise
die Grundform eines auf diese Achse zentrierten Rotationskörper aufweist.
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Die Wand der Hülle 1 weist wenigstens
zwei seitliche Langlöcher 11, 12 auf,
die in Längsrichtung versetzt
diese Wand radial durchqueren, um das äußere Volumen der Hülle mit
ihrem inneren Kanal zu verbinden, diese Langlöcher können zwei kreisförmige Löcher sein
oder auch in einem Kreisbogen (in Kreisbögen) in der Wand der Hülle 1 verlaufen;
die Hülle
kann beispielsweise zwei Folgen aus vier kreisbogenförmigen Langlöchern 11, 12 aufweisen,
die gleichmäßig an ihrem
Umfang verteilt sind, wobei die zwei Folgen in Längs richtung der Hülle in Abhängigkeit
von den Abmessungen der Patrone um einige Millimeter bis einige
Zentimeter getrennt sind.
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Eines der Langlöcher oder eine der Folgen von
Langlöchern 11 in
der Wand der Hülle
bildet einen Eingang für
warmes Wasser, während
das andere Langloch oder die andere Folge von Langlöchern 12 einen
Eingang für
kaltes Wasser bildet. Diese beiden Eingänge können jeweils mit einem Filter,
beispielsweise in Form eines Perforationen aufweisenden nichtrostenden
Metallbandes, versehen sein, das hier in einer Auskehlung der Hülle angeordnet
ist.
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Ebenfalls wie manche herkömmliche
Mischventilpatronen umfaßt
die Patrone von 1 eine Hülse 2,
die in dem inneren Kanal der Hülle 1 koaxial befestigt
ist, indem sie beispielsweise in einen mit Gewinde versehenen Endabschnitt
von diesem eingeschraubt ist; diese Hülse weist einen auf die Längsachse
der Hülle
zentrierten Durchlaß auf;
ihr in der Hülle
befindliches Ende steht vorzugsweise wenigstens etwas in das Volumen
vor, das durch die Verlängerung
des Umrisses desjenigen Langlochs oder derjenigen Folge von Langlöchern 11,
die dem Ende der Hülle,
in die es geschraubt ist, am nächsten liegen
und den Eingang für
warmes Wasser bilden, in Richtung zur Innenseite des Kanals der
Hülle abgegrenzt
ist; dieses Ende der den Langlöchern 11 benachbarten
Hülse ist
in Form eines ringförmigen
Sitzes 21 für
eine ringförmige
Ventilklappe zur Einstellung des Durchsatzes von warmem Wasser verwirklicht,
wie im folgenden zu sehen ist. Dem Ende der in Form eines Sitzes
verwirklichten Hülse 2 zugewandt umfaßt die Hülle 1 oder
ein in dieser Hülle
eingesetztes ringförmiges
Teil eine Schulter die ebenfalls in Form eines ringförmigen Sitzes 13 verwirklicht
ist, der vorzugsweise abgeschliffen ist oder etwas in das Volumen
vorsteht, das durch die Verlängerung
des Umrisses des anderen Langlochs oder der anderen Folge von Langlöchern 12,
die den Eingang für
kaltes Wasser bilden, in Richtung zur Innenseite des Kanalas der
Hülle abgegrenzt
ist; dieser den Langlöchern 12 benachbarte
Sitz ist dazu vorgesehen, eine ringförmige Ventilklappe zur Einstellung
des Durchsatzes von kaltem Wasser aufzunehmen.
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Die Hülle 1 und die Hülse 2 sind
in dem Körper
des Mischventils mittels wulstförmiger
Dichtungen, die in in ihrem Umfang verlaufenden Auskehlungen angeordnet
sind, dicht angebracht.
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Stets wie bei herkömmlichen
Patronen umfaßt
die Patrone von 1 einen
Schieber 3, der in Längsrichtung
gleitend in der Hülle 1 zwischen
den beiden Sitzen 21, 13 eingebaut ist. Dieser
Schieber ist aus zwei konzentrischen Ringen 31, 32 gebildet, die
durch Rippen verbunden sind, die sich radial und longitudinal erstrecken
und zwischen sich Durchlässe 33 bestimmen,
die in Längsrichtung
von einem Ende des Schiebers zum anderen verlaufen. Der äußere Ring 31 ist
in dem Kanal der Hülle
ausgerichtet und mittels einer Ringdichtung 34 in Bezug
auf sich selbst abgedichtet; seine Länge ist im allgemeinen größer als
der Abstand zwischen den beiden Langlöchern oder der beiden Folgen
von Langlöchern 11, 12;
der innere Ring 32 ist aufgesteckt und angenähert mittig
um ein Teil angeordnet, das im folgenden. als "bewegliches Teil"
41 eines wärmedehnbaren thermostatischen
Elements 4 bezeichnet wird, das näherungsweise die äußere Grundform
eines langgestreckten Rotationskörpers
um eine in Längsrichtung
verlaufende Mittelachse aufweist, den Schieber 3 durchquert
und sich bis über
die beiden Sitze 21, 13 hinaus erstreckt; dazu
weist das bewegliche Teil 41 beispielsweise eine Schulter
und einen mit Gewinde versehenen Bereich kleineren Durchmessers
auf, wobei der Ring 32 des Schiebers 3 dann durch
eine auf den Gewindebereich geschraubte Mutter in Abstützung gegen
die Schulter gehalten ist. Zwischen dem thermostatischen Element 4 und
der inneren Oberfläche
der Hülse
erstreck sich ein Ringraum 22, der eine Verbindung zwischen
der longitudinalen Durchlässe 33 des
Schieber mit der Umgebung der Patrone herstellt. Die beiden Enden
des äußeren Rings 31 des
Schiebers sind in Form von ringförmigen
Ventilklappen 35, 36 verwirklicht, die so beschaffen
sind, daß sie
mit dem Sitz 21, 13, der ihnen gegenüberliegt,
in der Weise zusammenwirken, daß die Ventilklappen
an den Sitzen anliegen können,
um so den Durchgang des betreffenden Wasserstroms zum Ausgang der
Patrone zu verhindern.
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Wenn ein Warmwasserstrom zu einem
Langloch oder einer Folge von Langlöchern 11 der Hülle und
ein Kaltwasserstrom zum anderen Langloch oder zu der anderen Folge
von Langlöchern 12 geführt werden,
vermischen sich die beiden Ströme
innerhalb des Schiebers 3 und der Hülse 2 in der Umgebung
des thermostatischen Elements 4 mehr oder weniger stark;
die zugeführten
Warmwasser- und Kaltwassermengen und somit die Temperatur des sogenannten
"Mischwassers", das die Patrone um das bewegliche Teil 41 des thermostatischen
Elements durch die Öffnung,
in die der innere Kanal der Hülle mündet, verläßt, werden
durch den Ort des Schieber 3 zwischen den beiden Sitzen 21, 13,
der die Durchlaßquerschnitte
für die
beiden Ströme
in Entsprechung der sich mehr oder weniger nahe an ihrem jeweiligen
Sitz befindlichen Ventilklappen definiert, bestimmt.
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Jedoch wird bei den herkömmlichen
Patronen das feste (oder genauer das normalerweise feste) Teil 42 des
thermostatischen Elements, das ein Endabschnitt des Elements 4 ist,
der sich auf der entgegengesetzten Seite der Hülse 2 jenseits der
Warmwasser- und Kaltwassereingänge
befindet, geführt und
in dem Kanal der Hülle
zentriert. Genau diese Führung
und Zentrierung ermöglichen
im übrigen
das Erreichen einer Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Stabilität der Temperatureinstellung.
Umgekehrt, wie noch zu sehen ist, liegt gerade darin die Ursache
des in der Einleitung der Anmeldung erwähnten Nachteils in Sachen Betriebssicherheit.
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Genauer, bei den herkömmlichen
Patronen wird das sogenannte feste Teil 42 des thermostatischen
Elements anders als im Fall der in 1 gezeigten
Erfindung stets in einer Aufnahme für einen Kolben geführt und
zentriert, der entlang der Mittelachse der Hülle gleitend angebracht ist
und seinerseits über
seinen gesamten Hub streng geführt
wird; zum einen ist dieser Kolben der Einwirkung einer ersten zylindrischen
Schraubenfeder, die ihn in Richtung zum betreffenden Sitz am Warmwassereingang
zurückstellt,
um so das bewegliche Teil 41 des thermostatischen Elements
und den Schieber zu ihrem Ort, an dem sie diesen Eingang verschließen, zurückzuführen, und
einem Kolbenanschlag, dessen Ort in Abhängigkeit von der für das austretende
Gemisch gewünschten
Temperatur veränderbar
ist, unterworfen; zum anderen ist das thermostatische Element 4, im
allgemeinen ein Flansch 43 des beweglichen Teils von diesem
in der Nähe
des Abschnitts, an dem der Schieber 3 befestigt ist, der
Einwirkung einer zweiten Feder, die schwächer als die erste ist und
es in Gegenrichtung vorbelastet, um seinen festen Endabschnitt in
der Aufnahme des Kolbens zu halten, unterworfen.
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Wenn sich der Schieber 3 an
einem gewählten
Ort befindet, um eine gewünschte
Warmwasser-Kaltwasser-Dosierung zu erzielen, nimmt somit der Durchsatz
von kaltem Wasser bei diesen herkömmlichen Patronen ab oder wird
unbeabsichtigt unterdrückt,
dehnt sich das thermostatische Element 4, dessen Temperatur
ansteigt, und führt
das bewegliche Teil 41 den Schieber mit sich bis zu seiner
Stelle, an der er den Warmwasserdurchsatz unterbricht, d. h. in
Anschlag gegen die Hülse 2 (in
punkto Warmwasser), wobei im Fall, daß die Temperatur dennoch weiter
ansteigt und sich das thermostatische Element bei blockiertem beweglichen
Teil weiter dehnt, sich das normalerweise feste Teils 42 in
Gegenrichtung zu jener Richtung verschiebt, in der sich das bewegliche Teil
unter Mitnahme des Kolbens entgegen der von der ersten Feder, die
ihn in Richtung zur Warmwasserseite vorbelastet, verschieben würde, wobei
diese erste Feder folglich die Überhub-Federfunktion
gewährleistet,
bis die Temperatur abnimmt und das thermostatische Element, das
seitens seines normalerweise festen Endes 42 ununterbrochen
geführt und
zentriert wird, in seine Anfangsposition zurückkehrt.
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Bei der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Patrone
wird das sogenannte feste Teil 42 des thermostatischen
Elements ebenfalls in einer Aufnahme eines Kolbens 5 mit Überhub,
der entlang der Mittelachse der Hülle 1 gleitend angebracht
ist, geführt.
Andererseits sind der Kolben 5 und das feste Teil 42 des
thermostatischen Elements 4 so beschaffen, daß sie in
denn Kanal lediglich beim regulären Betrieb
des Mischventils, um die gewünschte
Genauigkeit, Zuverlässigkeit
und Stabilität
der Einstellung zu bewahren, d. h. lediglich solange sich das thermostatische
Element nicht über
das Erforderliche hinaus dehnt und der Schieber nicht in Anschlag
gegen die Hülse 2 in
punkto Warmwasser gelangt, zentriert bleiben, jedoch sich verlagern
können,
damit der Kontakt zwischen dem Sitz 21 und der Ventilklappe
35 ohne Behinderung, wenn sich das thermostatische Element weiterhin
dehnt, vollkommen werden kann.
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Genauer, gemäß der Erfindung ist die in Form
eines ringförmigen
Sitzes 13 verwirklichte Schulter direkt in der Hülle 1 geformt,
während
eine in dem inneren Kanal der Hülle
untergebrachte Hülse 6 den
Gleitkolben 5 sowie die zylindrische Schraubenfeder 7,
die ihn in Richtung zum Warmwassereingang zurückstellt, enthält.
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Außerdem wird gemäß der Erfindung,
anstatt den Kolben 5 durch diese Feder 7 gegen
einen Anschlag mit einem in Abhängigkeit
von der gewünschten Temperatur
veränderbaren
Ort zurückzustellen,
der Ort der Hülse 6 in
Abhängigkeit
von der gewünschten
Temperatur verändert.
Dazu ist die Hülse 6 gleitend
angebracht und translatorisch entlang des inneren Kanals der Hülle 1 geführt sowie
in zwei Kammern 61, 62, die in Längsrichtung
aufeinanderfolgen und durch eine Trennwand 63, die sich
quer zur Längsachse
der Hülle
erstreckt und durch ein Mittelloch, dessen Rolle im folgenden erläutert wird, durchbrochen
ist, getrennt sind.
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In der sich auf Seiten des Schieber
befindenden Kammer 61 sind der Kolben 5 und seine
Rückstellfeder 7 untergebracht;
die Rückstellfeder
wird außen
durch die innere seitliche Oberfläche der Kammer 61 und
innen. an einem seiner Enden durch die Peripherie eines Höckers der
Trennwand 63, in der das Mittelloch ausgebildet ist, geführt, während ihr entgegengesetztes
Ende gegen eine Stirnfläche 51 (auf
Seiten des Schiebers) des Kolbens, der seinerseits außen durch
die innere seitliche Oberfläche
der Kammer 61 geführt
wird, in Abstützung
ist. Der Kolben 5 umfaßt
einen Körper,
der sich von der Stirnfläche 51 longitudinal
in Richtung zu dem dem Schieber 3 gegenüberliegenden Ende der Hülse 6 erstreckt und
durch das Mittelloch der transversalen Trennwand geht; der der Stirnfläche gegenüberliegende Stirnbereich 52 des
Körpers
des Kolbens wird dadurch, daß er
von einer Führungsscheibe 8 umgeben ist,
die an der Trennwand auf derjenigen Seite anliegt, die der Kammer 61 auf
Seiten des Schiebers gegenüberliegt,
wie dies im folgenden zu sehen ist, sowie an einer Schulter der äußeren Oberfläche dieses
Stirnbereichs aufliegt, in reversibel freigebbarer und lösbarer Weise
gleitend geführt;
derjenige Abschnitt des Körpers
des Kolbens 5, der mit der Stirnfläche 51 verbunden ist, führt die
Rückstellfeder 7 innen über einen
Abschnitt ihrer Länge,
wobei der von einer Scheibe 8 umgebene Bereich kleineren
Durchmessers durch eine Schulter für den Anschlag gegen die Trennwand
mit diesem Führungsabschnitt
der Feder verbunden ist; der Kolben 5 wird in Längsrichtung
von einem Mittelkanal durchquert, der auf Seiten der Stirnfläche 51 durch
eine Kammer endet, in der sich das feste Teil 42 des thermostatischen
Elements und eventuell ein Bereich des beweglichen Teils von diesem
erstrecken; das gewölbte,
beispielsweise halbkugelförmige
Ende dieses festen Teils ist gegen einen Bereich des Kolbens in
Abstützung,
der den Übergang
zwischen dieser Kammer des Kolbens und einem verengten Abschnitt
seines Mittelkanals bildet; der Boden 53 dieses Übergangsbereichs
weist eine abgerundete Form, beispielsweise in Form einer Kugelkappe,
auf und mündet
in die kegelstumpfartige Kammer; der kreisförmige Umriß der Stirnfläche 51 weist
im Querschnitt ebenfalls eine gewölbte Form auf; die zweite Feder 7',
die danach strebt, das thermostatische Element 4 in Abstützung gegen
den abgerundeten Boden 53 zu drücken, der einen Sitz des Übergangsbereichs
des Mittelkanals des Kolbens bildet, besitzt hier eine zylindrische
Grundform; sie wirkt nicht direkt auf das thermostatische Element 4,
sondern auf eine Schulter der inneren Oberfläche dies äußeren Rings 31 des
Schiebers 3 ein.
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Die Kammer 62 der Hülse 6,
die von der vorhergehenden durch die Trennwand 63 getrennt
ist, weist ein Innengewinde auf, das dazu vorgesehen ist, mit einem
Außengewinde
eines Schafts 91 einer Schraube 9 für die Einstellung
der gewünschten
Temperatur zusammenzuwirken, deren Kopf 92 sich außerhalb
der Patrone am entgegengesetzten Ende des Mischfluidausgangs befindet;
dieser Kopf 92 ist in der Weise gerieft, daß er mit
einem (nicht gezeigten) Betätigungsknopf
drehverbunden ist, der an ihm durch eine mittige Längsschraube
befestigt ist; ein nicht gewindeter Abschnitt des Schafts 91 der
Einstellschraube 9 verbindet den Gewindeabschnitt mit dem
Kopf der Schraube; dieser Abschnitt umfaßt einen in dem inneren Kanal
der Hülle 1 ausgerichteten Bereich,
wobei die Dichtheit zwischen der Wand der Hülle und diesem Bereich durch
im wesentlichen wulstförmige
Dichtungen 93 sichergestellt ist; der Außendurchmesser
dieses Bereichs ist etwas größer als
jener des Kopfs der Schraube; der nicht gewindete Abschnitt des
Schafts der Schraube umfaßt
außerdem
in der Nähe
des gewindeten Abschnitts einem Anschlagflansch 94 gegen
eine Schulter des inneren Kanals der Hülle 1 und in der Nähe des Kopfes
außerhalb
der Hülle,
wenn der Flansch in Anschlag ist, eine Auskehlung, die eine Sicherungsscheibe 95 wie etwa
einen Sicherungsbügel
aufnimmt, um jegliche Translationsbewegung der Schraube 9 zu
verhindern. Die Einstellschraube 9 umfaßt eine zylindrische Anschlußkammer 96,
die sich in Längsrichtung
und koaxial zu dem inneren Kanal der Hülle erstreckt und sich gegenüber dem
Kolben 5 öffnet;
die Führungsscheibe 8 ist
durch Aufdrücken
auf das Ende des Überhub-Kolbens 5 befestigt und profiliert, um an einem für sie in
der Trennwand 63 zwischen den beiden Kammern 61, 62 vorgesehenen
Sitz anzuliegen; dieser Sitz ist kegelstumpfartig und wie der Umriß des gegenüberliegenden
Bereichs der Scheibe 8 in Richtung zur Einstellschraube
konisch erweitert; so kann die Scheibe 8 von ihrem Sitz
reversibel freigegeben werden, um die Führung des Kolbens vorübergehend
auszusetzen.
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Die translatorische Führung der
Hülse 6 entlang
des inneren Kanals der Hülle 1 ist
dadurch sichergestellt, daß die
Oberflächen
gegenüber
diesen beiden Teilen in ihrem Bereich, der die Kammer 61 für den Kolben 5 umgibt,
mit Rillen versehen sind.
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Noch immer gemäß der Erfindung weist der Bereich
des äußeren Rings 31 des
Schiebers 3, der in dem inneren Kanal der Hülle ausgerichtet
ist und durch eine nahezu wulstförmige
Dichtung 34 abgedichtet ist, im Längsschnitt eine leicht nach
außen
gewölbte
Form auf; dasselbe gilt für
einen Bereich der Hülse 6 nahe
am Sitz 13 in der Nähe
des Eingangs für
das Warmwasser, vorzugsweise für
den mittleren Scheitelabschnitt der Rillen 64, wobei angemerkt
sei, daß die
Hülse 6 mit
einer relativ großen
Länge nur über einen
Bereich 65 geringer Länge
in der Nähe der
Einstellschraube 9 in dem inneren Kanal der Hülle 1 ausgerichtet
ist; somit kann der Schieber 3 eine Position einnehmen,
in der seine Längsachse
zur Längsachse
des Mittelkanals der Fülle 1 geneigt
ist, wobei sein Einbau in diesem dennoch dicht bleibt und die Gefahr
eines Klemmens der Hülse 6,
die lediglich in der Nähe
ihrer Enden geführt
wird, gering gehalten ist.
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Der Normalbetrieb der Patrone gleicht
jener der herkömmlichen
Patronen, wobei den verschiedenen Positionen der Einstellschraube 9 in
einem gegebenen Einstellbereich genauso viele Abstützorte des Kolbens 5 für das thermostatische
Element 4 entsprechen; für die in geeigneter Weise berechneten Patronen
entsprechen diese Orte genauso vielen Stabilitätszuständen der Gesamtlänge des
thermostatischen Elements und somit genauso vielen Kombinationen
zwischen den Zuständen,
in denen die Kaltwasser- und Warmwassereingänge teilweise verschlossen
sind. Wenn sich dagegen das thermostatische Element 4,
bei einem stabilen Zustand oder nicht, infolge einer unbeabsichtigten
Unterbrechung der Kaltwasserversorgung oder einer Überversorgung
mit Warmwasser dehnt; nähert
sich der Schieber 3 dem Sitz 21 in punkto Warmwasser,
wobei dies so weit gehen kann, daß seine betreffende Ventilklappe 35 an
diesem Sitz anliegt, wenn die Erhöhung der Temperatur des Mischwassers
stark ist; wenn die Temperatur derart ist, daß sich das thermostatische Element
weiterhin dehnt, verschiebt sich das normalerweise feste Teil 42 des
letzteren seinerseits und drückt
den Kolben 5 entgegen der von seiner schraubenförmigen Rückstellfeder 7 ausgeübten Kraft
in seine Hülse 6,
was ein Lösen
der von dem Kolben getragenen Scheibe 8 von der Trennwand 63 der Hülse bewirkt;
somit ist der Kolben an seinem normalerweise festen Ende nicht mehr
geführt
und kann die Ventilklappe 35 des Schieber hermetisch an
ihrem Sitz 21 anliegen und jeglichen, selbst einen minimalen,
Durchsatz von Warmwasser verhindern, und zwar um so leichter, als
daß der äußere Ring 31 des Schiebers 3 gewölbt ist,
der Sitz 53 des Kolbens 5 für das normalerweise feste Ende
des thermostatischen Elements 4 abgerundet ist und die
kreisförmige
Umriß der
Stirnfläche 51 des
Kolbens 5 gewölbt
ist, was eine Fehlausrichtung wie beispielsweise eine Neigung der
Längsachsen,
insbesondere des Kolbens 5, des thermostatischen Elements 4 und
des Schiebers 3 zu jener der Hülle 1, zuläßt. Wenn
sich das thermostatische Element 4 zusammenzieht, wird der Kolben 5 durch
seine Rückstellfeder 7 in
seine Anfangsposition zurückgebracht
und gelangt die Scheibe 8 wieder an ihrem Sitz in der Trennwand 63 an,
wobei die erneute Zentrierung der verschiedenen Teile durch die
bereits erwähnten
runden Formen und durch die kegelstumpfartige Form der Scheibe 8 und
ihres Sitzes erleichtert wird; die Führung des Kolbens ist damit
wiederhergestellt.
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Damit das Gemisch, solange ein Warmwasserstrahl
und ein Kaltwasserstrahl geleitet werden, möglichst sehr schnell homogen
wird, ist die Ausgangshülse 2 der
Patrone außerdem
mit einem Turbulenzerzeugungsorgan 10 um das thermostatische Element
versehen. Dieses Turbulenzerzeugungsorgan ist durch einen in das
vom Schieber 3 am weitesten entfernte Ende des Durchlasses
der Hülse
eingesetzten Ring gebildet, um den das thermostatische Element 4 die
Außenseite
der Hülle übertrifft;
der eigentliche Durchlaß 101 dieses
Rings 10 weist eine Ausweitung 102 in Richtung
zur Außenseite
der Hülle 1 auf
und läßt einen
im allgemeinen ringförmigen Raum
zwischen der inneren Oberfläche
seiner Wand und dem thermostatischen Element 4 zrück; neben der
Ausweitung 102 weist diese innere Oberfläche Rillen 103 auf,
die sich in Längsrichtung
erstrecken und entlang ihres Umfangs gleichmäßig verteilt sind; auf der
zur Innenseite der Hülle
gerichteten Seite des Rings endet die innere Oberfläche des
Rings in einer kreisförmigen
Einsenkung 104 mit einer den Boden der Rillen verlängernden
glatten umlaufenden Wand.
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Außen weist der Ring einen Flansch 105 zur Abstützung gegen
die Ausgangswand der Hülse 2 auf,
die vier Anschnitte 23 aufweist, die im Winkel um 90° versetzt
sind; zur Außenseite
der Hülle
hin ist die äußere Oberfläche des
Rings 10 zylindrisch und glatt und weist einen Durchmeeser
auf, der etwas kleiner als jener der Öffnung der Hülse ist;
zur Innenseite der Hülle 1 hin
weist seine äußere Oberfläche Rippen 106 geringer
Höhe auf,
die abnehmend bis zu seinem Ende gehen; diese Rippen und der Flansch 105 des Rings
dienen zur Abstützung
an der zylindrischen Schraubenfeder 7, die dazu bestimmt
ist, das normalerweise festen Teil des thermostatischen Elements in
dem Kolben 5 in Abstützung
zu halten und dazu gegen eine Schulter der inneren Oberfläche des äußeren Rings
des Schiebers drückt.
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Dank der besonderen Form der inneren Oberfläche des
Ausgangsrings 10 wird das Wasser, das die Patrone verläßt und das
thermostatische Element umgibt, von Turbulenzen bewegt, was schnell für eine gute
Homogenität
des Gemischs sorgt.
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Im allgemeinen ist es vorteilhaft,
wenn die Wassereingänge
vom Ausgang entfernt sind, damit das thermostatische Element seine
Temperatur infolge der durch den Ring 10 erzeugten Turbulenzen,
die das Vermischen von Kaltwasser mit Warmwasser begünstigen,
gut annimmt; jedoch ist es außerdem
erforderlich, die Möglichkeit
zu bewahren, einen großen
Durchsatz hervorzubringen, was zum Schließen eines Kompromisses zwischen
Turbulenzen und Durchsatz zwingt.
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Unter Berücksichtigung der Wichtigkeit
des Orts des thermostatischen Elements in dem Kaltwasser-Warmwasser-Strom
für die
Homogenität
des Gemischs kann die Festlegung dieses Orts durch Computerberechnung
optimiert werden. Es können
somit ein thermostatisches Element mit einer sehr kurzen Reaktionszeit
und eine nahezu sofortige und äußerst genaue
Korrektes des Gemischs erzielt werden.
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Damit gerade die Reaktionsverzögerung des thermostatischen
Elements sehr kurz ist, kann dieses Element vorteilhaft anstelle
der herkömmlichen
Form eine besondere Form, wie sie in den 2A, 2B und 3 gezeigt
ist, aufweisen.
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Die herkömmlichen thermostatischen Elemente
umfassen einen Metallbehälter 44,
der eine zylindrische Grundform aufweist, deren Bodenseite verschlossen
ist und deren gegenüberliegende
Seite sich ausbaucht, um den Flansch 43 zu bilden, und eine
Stulpe 45, die ebenfalls eine zylindrische Grundform mit
einem Mittelkanal und einem Ansatz bzw. einer Stirnfläche aufweist,
die sich in dem Flansch des Behälters
befindet, der um diese Stirnfläche
gepreßt ist.
Der zylindrische Abschnitt des Behälters 44 ist mit einer
wärmedehnbaren
Wachsmasse gefüllt,
wobei der Ansatz der Stulpe in seiner dieser Wachsmasse gegenüberliegenden
Fläche
eine Aufnahme für
eine weichen Membran in Form einer Scheibe, die den Mittelkanal
der Stulpe auf Seiten des Behälters
verschließt,
umfaßt;
im Inneren des Kanals der Stulpe ist ein Kolben 47 untergebracht,
der den Bewegungen des mittleren Bereichs der Membran unterworfen
ist, wobei das der Membran gegenüberliegende
Ende dieses Kolbens in Abhängigkeit
von dem von dem Wachs belegten Volumen und folglich von der Temperatur
des Wachses mehr oder weniger aus der Stulpe hervorsteht; ein ringförmiger Schutzbalg 46 umgibt
einen Abschnitt der Stulpe und des Kolbens, wobei seine Enden in
Hohlkehlen im äußeren Umfang
dieser beiden Teile festgehalten sind; dieser Balg in Form einer
weichen Membran mit Abrollen folgt den Bewegungen des Kolbens ohne
elastische Verformung.
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Da der Behälter 44 einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist, ist der mittlere Bereich der Wachsmasse von der seitlichen
Oberfläche
des Behälters
weit entfernt und, da das Wachs ein mittelmäßiger Wärmeleiter ist, werden die schnellen
Temperaturänderungen
der Wand des Behälters
mit einer deutlichen Verzögerung
auf diese entfernten Bereiche übertragen,
was ein Nachteil hinsichtlich der Betriebssicherheit der Patrone
ist.
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Um diesen Nachteil zu beseitigen
weist die erfindungsgemäße Patrone
vorzugsweise den Hauptunterschied auf, daß der äußere Umfang des Behälters 44 zwei
parallele Platten 48 oder in Umfangsrichtung eine Follge
von Vertiefungen 48' und Reliefs auf, die beispielsweise
von einer Verformung durch Druck herrühren und im Querschnitt eine
Keulenform bestimmen, die wenigstenszwei Keulen 49 wie
in 2A und vorzugsweise drei Keulen 49 wie
in den 2B und 3 oder eventuell noch mehr Keulen aufweist.
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Unter diesen Bedingungen ist zum
einen selbst der mittlere Abschnitt der Wachsmasse dem äußeren Umfang
des Behälters 44 näher und
zum anderen die Wachsmenge, die ein schlechter Wärmeleiter ist, kleiner und
somit die Reaktionszeit des thermostatischen Elements deutlich kürzer.
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In diesem Fall wird der Behälter zuerst
mit einem kreisförmigen
Querschnitt hergestellt, danach teilweise mit Wachs gefüllt, anschließend der Flansch
des Behälters
unter Vakuum auf den Ansatz des mit seiner Membran versehenen Stulpe
gepreßt, so
daß sich
keine Lufttasche in dem Behälter
befindet, und danach der Behälter
dem Verformungsvorgang durch Druck unterzogen, um die Platten 48 oder die
Vertiefungen 48' und die Reliefs zu schaffen, die die Keulen 49 des
Querschnitts des Behälters
bestimmen.
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Obwohl der Kolben in der vorhergehenden genauen
Beschreibung der thermostatischen Elemente so beschrieben worden
ist, daß er
in Bezug auf den Behälter,
die Stulpe usw. beweglich ist, ist der Kolben in vielen herkömmlichen
Patronen und in der erfindungsgemäßen Patrone normalerweise fest, während die
anderen Organe in der Patrone beweglich sind, wobei die erwähnten Bewegungen
selbstverständlich
Relativbewegungen der verschiedenen Teile des Elements 4 sind.
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Außerdem kann die erfindungsgemäße Patrone
wie manche herkömmlichen
Mischventilpatronen durch Einschrauben in den Körper des Mischventils befestigt
sein; jedoch kann das Befestigen schnell und einfach gemacht werden,
indem in dem äußeren Umfang
der Hülle 1 in
der Nähe
des Endes ihres inneren Kanals, an dem die
Einstellschraube 9 endet, zwei paralle, diametral entgegengesetzte
Platten 14 und in dem Körper
des Mischrentils gegenüberliegend
ein Schlitz 15 mit nahezu ebenen Wänden, der ihn lediglich von
einer Seite durchquert und das Einführen einer flachen Raste 16
ermöglicht, ausgebildet
sind; diese flache Raste gleicht einem Sicherungsbügel, weist
jedoch im wesentlichen geradlinige Schenkel 17 auf, die
sich beiderseits der Hülle gegenüber den
Platten erstrecken; damit sich die Raste 16 nicht spontan
lösen kann,
können
die Schenkel 17 in dem Bereich ihres freien Endes gegenüberliegende
Nocken aufweisen; alternativ kann das Lösen der flachen Raste durch
das Vorhandensein einer in ein Gewindeloch des Köpers eingesetzten und sich
gegen die flache Raste abstützenden
(nicht gezeigten) Schraube verhindert werden; die Raste 16 kann
auch eine Zunge 19 aufweisen, die sich zwischen ihren Schenkeln
in derselben Richtung wie diese und von diesen gleichbeabstandet
erstreckt, während
die Hülle 1 für die Aufnahme
dieser Zunge 19 in ihrer äußeren Oberfläche eine
von den Platten 14 gleichbeibstandete Längsrinne 20 bis zum freien
Ende der Hülle
aufweisen kann; die Länge
der Zunge ist dann etwas kleiner als die Tiefe der Rinne, so daß die Raste
herausgezogen werden kann, indem am Mischventilkörper von außen das Ende einer Schraubenzieherschneide
unter die Zunge geführt wird,
mit der die Zunge unter Abstützung
am Boden der Rinne angehoben wird.
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Der Einbau der Patrone in den Körper des Mischventils
und ihr Ausbau erfolgen somit schnell und sind wesentlich vereinfacht.