ES2241970T3 - Cartucho termoestatico de cuarto de vuelta con discos ceramicos, medios de control concentricos y grifo mezclador provisto con dicho cartucho. - Google Patents
Cartucho termoestatico de cuarto de vuelta con discos ceramicos, medios de control concentricos y grifo mezclador provisto con dicho cartucho.Info
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Abstract
Cartucho termostático con discos de cerámica para grifo de fluido, del tipo de cuarto de vuelta con mandos concéntricos, que comprende, por una parte, un distribuidor de regulación (6) solidarizado a una parte móvil (5A) de un elemento termostático (5), y, por otra parte, un disco inferior (2) y un disco superior (3) de regulación de caudal, cada uno de los cuales presenta un paso de fluido caliente (2A, 3A), un paso de fluido frío (2B, 3B), y un paso de fluido mezclado (2C, 3C), caracterizado por el hecho de que el paso de fluido frío (3B) del disco superior (3) desemboca en la periferia de dicho disco (3) para constituir un paso lateral de fluido frío adaptado para hacer circular al fluido frío radialmente hacia el exterior del disco superior (3), y por el hecho de que la cara superior del disco superior (3) forma un asiento para el distribuidor (6) para la regulación del fluido caliente.
Description
Cartucho termostático de cuarto de vuelta con
discos cerámicos, medios de control concéntricos y grifo mezclador
provisto con dicho cartucho.
La invención se refiere a un cartucho
termostático con discos de cerámica, del tipo de cuarto de vuelta
con mandos concéntricos, así como a un grifo mezclador dotado de
dicho cartucho.
La mayor parte de los grifos con cartuchos con
discos cerámicos que equipan actualmente los fregaderos o los
lavabos, del tipo de cuarto de vuelta, no permiten estabilizar
eficazmente la temperatura del fluido de salida, denominado fluido
"mezclado" o "mitigado", cuando varía la presión o/y la
temperatura de uno por lo menos de los fluidos de entrada
(denominados "fluido frío" y "fluido caliente").
Por tanto, se han creado unos cartuchos de este
tipo equipados con un elemento termostático, para regular la
temperatura del fluido de salida.
Se conocen en particular unos cartuchos
termostáticos de este tipo con monomando, que permiten realizar
unos grifos "mitigadores", es decir, por medio de los cuales
las regulaciones del caudal y de la temperatura se llevan a cabo
accionando una palanca única. Dichos cartuchos aseguran la
regulación del caudal por medio de dos discos cerámicos
superpuestos, de los cuales el inferior presenta unos canales de
ascenso y de descenso del fluido frío y del fluido caliente de
entrada, y la regulación de la temperatura del fluido mitigado de
salida por medio de un distribuidor de regulación de temperatura
situado aguas abajo, por debajo del disco inferior, solidarizado a
un elemento termostático de mando.
Son conocidos igualmente unos cartuchos
termostáticos de estas características, con mandos concéntricos,
que precisan de un grifo dotado de dos manecillas concéntricas para
los mandos del caudal y de la temperatura. La regulación del caudal
queda asegurado igualmente por dos discos de cerámica, y la
regulación de la temperatura por un distribuidor de regulación de
temperatura solidarizado con un elemento termostático, pero los dos
discos presentan unos canales de ascenso de fluido frío y de fluido
caliente, y el distribuidor, situado aguas abajo de dichos canales
está dispuesto, en este caso, por encima del disco superior.
En los dos casos, la disposición del cartucho
limita el diámetro disponible para el distribuidor de regulación de
temperatura y la sección de paso del fluido, y de ello se deriva
una incorrecta regulación de temperatura, incompatible con las
normas en vigor para los grifos termostáticos, y un escaso caudal,
lo que limita la gama de las posibles aplicaciones.
La invención tiene como objeto solventar estos
inconvenientes y se refiere, a tal fin, a un cartucho termostático
con discos de cerámica para grifo de fluido, del tipo cuarto de
vuelta con mandos concéntricos, dotado de un disco inferior y de un
disco superior de regulación de caudal, cada uno de los cuales
presenta un paso de fluido caliente, un paso de fluido frío, y un
paso de fluido mezclado, caracterizado por el hecho de que el paso
de fluido frío del disco superior desemboca en la periferia de
dicho disco para constituir un paso lateral de fluido frío adaptado
para hacer deslizarse al fluido frío radialmente hacia el exterior
del disco superior.
Gracias a esta disposición, se obtiene una
regulación de temperatura eficaz en un amplio margen de caudales,
y, especialmente, para caudales muy intensos.
El cartucho puede presentar, además, una o varias
de las siguientes características:
- el mismo presenta una manecilla de mando del
caudal, un distribuidor solidarizado a una parte móvil de un
elemento termostático, y un conducto anular para el fluido frío que
se extiende sobre toda la periferia de una parte inferior de la
manecilla de mando de caudal, adaptado para recibir una circulación
de fluido frío que se dirija del disco superior al distribuidor de
regulación;
- el mismo presenta una garganta para el fluido
caliente, que se extiende circunferencialmente en por lo menos una
de las piezas que son el distribuidor de regulación y su
asiento;
- el mismo presenta una manecilla de mando de
caudal, unida en rotación al disco superior, que presenta una parte
superior de maniobra, una superficie de apoyo para el distribuidor
de regulación adaptada para delimitar un paso para la circulación
del líquido frío, y una superficie interna lateral de guía para el
distribuidor;
- el mismo presenta un órgano de creación de
turbulencias, que presenta una superficie interior de forma
irregular y enfrentada a una zona termosensible de un elemento
termostático.
Dichas características adiciones permiten,
respectivamente:
- crear un distribuidor de regulación de gran
diámetro, haciendo precisa una sola pared entre dicho distribuidor
y la caja del cartucho, lo que permite obtener una regulación
precisa de la temperatura y un caudal elevado;
- obtener un buen reparto del fluido caliente
alrededor del distribuidor de regulación y, por tanto, una
regulación estable;
- optimizar los costes de fabricación del
cartucho;
- homogeneizar la mezcla del fluido y favorecer
los intercambios térmicos entre el fluido mezclado y la zona
termosensible del elemento termostático.
La invención se refiere igualmente a un grifo
mezclador dotado con un cartucho tal como el definido
anteriormente, caracterizado por el hecho de que el mismo presenta
un órgano de mando de caudal solidarizado con una manecilla de mando
de caudal del cartucho, y un órgano de mando de temperatura
solidarizado con una manecilla de mando de temperatura del
cartucho.
Otras características y ventajas de la invención
se desprenderán de la descripción que sigue a continuación, de una
forma de realización de la invención establecida a título de
ejemplo no limitativo, representada por los diseños adjuntos, en
los cuales:
- La figura 1 es una vista en sección
longitudinal esquemática de un cartucho termostático de acuerdo con
la invención;
- la figura 2 es una vista en despiece y en
perspectiva, que muestra los principales componentes del cartucho
de la figura 1;
- la figura 3 es una vista en perspectiva de un
disco superior de que va dotado el cartucho de la figura 1;
- la figura 4 es una vista en perspectiva de un
disco inferior de que va dotado el cartucho de la figura 1;
- la figura 5 es una vista en sección por un
plano transversal al cartucho que pasa por la línea
V-V de la figura 1, del montaje del disco superior
de la figura 3 sobre el disco inferior de la figura 4; y
- la figura 6 es una vista exterior en
perspectiva del cartucho de la figura 1.
El cartucho representado en los dibujos,
dispuesto alrededor y a lo largo de un eje central, está destinado
a equipar un grifo mezclador de agua.
Dicho cartucho presenta una caja 1, que presenta
en su base, extendiéndose longitudinalmente, un conducto excéntrico
1A de entrada de agua caliente, un conducto excéntrico 1B de
entrada de agua fría, y un conducto central 1C de salida de agua
mezclada, y en su parte superior, exteriormente de forma general
cilíndrica, un alojamiento igualmente de forma general cilíndrica,
en el que están alojados especialmente un disco inferior 2, un
disco superior 3, cuya cara inferior está adosada a la cara
superior del disco inferior 2, y la parte inferior 4A de una
manecilla de mando de caudal 4, adaptada para ser solidarizada a un
órgano de mando de caudal de un grifo mezclador. La base de la
parte inferior 4A de la manecilla queda enfilada alrededor de la
parte superior del disco superior 3, el cual está unido en rotación
a dicha manecilla; la parte inferior 4A encierra, por otra parte,
un equipo móvil que comprende un elemento termostático 5 de cera
dilatable, que presenta una parte móvil 5A, una zona de la cual es
termosensible, a la que se halla solidarizada, por ejemplo por
atornillado, un distribuidor de regulación 6; en la parte superior
4B de la manecilla 4, queda alojada la base de una manecilla de
mando de temperatura 7, a la que el equipo queda unido por un
sistema tornillo-tuerca y que está adaptada para
ser solidarizada con un órgano de mando de temperatura del
grifo.
Más concretamente, el disco inferior 2, unido en
rotación a la caja 1, presenta, frente a unos conductos de entrada
de agua caliente 1A, de entrada de agua fría 1B, y de salida de
agua mezclada 1C, respectivamente, pasos de entrada de agua
caliente 2A, de entrada de agua fría 2B y de salida de agua mezclada
2C; el paso de salida 2C atraviesa el disco axialmente; los pasos
de entrada 2A, 2B, se extienden en arcos de circunferencia,
respectivamente a uno y otro lado del paso de salida, desembocando
el paso de agua caliente 2A en la cara superior del disco por un
orificio en arco de circunferencia de menor radio que el paso de
agua fría 2B; queda previsto una junta de estanqueidad insertada en
unas gargantas formadas enfrentadas en la caja 1 y el disco 2.
El disco superior 3 presenta un paso de agua
caliente 3A, un paso de agua fría 3B, y un paso de agua mezclada
3C; el paso de agua mezclada 3C atraviesa al disco axialmente; el
paso de agua caliente y el paso de agua fría se extienden en arcos
de circunferencia, respectivamente a uno y otro lado del paso de
agua mezclada; el paso de agua caliente 3A y el paso de agua fría
3B se extienden según arcos de circunferencia, respectivamente de
los mismos radios que los pasos de entrada 2A, 2B, pero el paso de
agua fría 3B desemboca, sobre toda la longitud de su arco de
circunferencia, en la periferia del disco 3, para constituir un
paso lateral de agua fría adaptado, para conducir la misma a
deslizarse radialmente hacia el exterior del disco; el paso de agua
caliente 3A se extiende, preferentemente, a todo alrededor del paso
de agua mezclada 3C, pero no atraviesa al disco de lado a lado más
que sobre una parte de su extensión.
La manecilla de mando de caudal 4, unida en
rotación al disco superior 3, se apoya, por la base de su parte
inferior 4A, sobre un collarín del mismo; una junta tórica queda
interpuesta entre la superficie lateral interior de la manecilla y
la superficie lateral exterior del disco; la manecilla 4 presente un
ensanchamiento que une su parte inferior 4A y su parte superior de
maniobra 4B, acanalada o ranurada longitudinalmente, por la cual
queda unida axialmente a la caja 1, quedando apoyada contra un
tapón 8 de la misma insertado en la caja con interposición de una
junta tórica. Las dimensiones exteriores de la parte inferior 4A
son inferiores al diámetro interior de la caja 1, de manera que se
reserve un conducto anular 4C para el agua fría en el interior de la
caja y del tapón 8 sobre toda la periferia de la manecilla. La
pared de la zona de la parte inferior 4A que queda próxima al
ensanchamiento no es continua sobre la periferia de la manecilla,
sino que la unión entre dicha zona y el ensanchamiento queda
asegurado por unos puentes de material que constituyen unos brazos
que delimitan entre sí pasos laterales 4D para el agua fría.
El distribuidor de regulación 6 queda montado
deslizante en el interior de la parte inferior 4A de la manecilla
de mando de caudal 4, en la que está guiada por la superficie
inferior lateral de la misma, con interposición de una junta tórica
de estanqueidad; está adaptado para poder apoyarse selectivamente
por una de sus caras contra la cara superior del disco superior 3 o
por su cara opuesta contra la superficie del fondo de la parte
inferior 4A de la manecilla de mando de caudal; comprende
interiormente una cámara anular 6A, que desemboca en su cara que
queda enfrentada al disco superior, en la que se halla alojado un
resorte de retorno 9; presenta igualmente orificios de paso de agua
fría 6B, para permitir la circulación del agua fría
longitudinalmente a través del distribuidor, que desembocan, por un
lado, en la cara del distribuidor vuelta hacia el fondo de la parte
inferior 4A de la manecilla, y, por el lado opuesto, en la cámara
6A.
Un tornillo de regulación de temperatura 10 queda
alojado en el interior de la parte superior 4B de la manecilla de
mando de caudal, a la que está unida en rotación; dicho tornillo de
regulación 10 queda unido por un fileteado a la manecilla de mando
de temperatura 7; la misma presenta una cámara interior, en la que
están alojados un apoyo de sobrecarrera 11 en forma de campana para
una parte normalmente fija 5B del elemento termostático 5 (es
decir, fijo en ausencia de sobrecarrera del elemento 5 debida a una
temperatura muy elevada), un resorte de sobrecarrera 12, y una
arandela hendida y elástica de detención 13, una parte de cuyo
contorno queda alojada en una garganta anular de la superficie
interior de la cámara, en las proximidades del extremo de la misma,
que está abierta hacia el distribuidor 6; la parte normalmente fija
5B del elemento termostático (en este caso el pistón interior del
elemento 5) es aplicada contra el fondo del apoyo de sobrecarrera
11, y, en ausencia de sobrecarrera, el resorte de sobrecarrera 12
aplica el apoyo de sobrecarrera 11 contra la arandela de detención
13.
Un órgano anular de creación de turbulencias 14,
denominado "turbolador", fijado en la salida 2C y el paso 3C
de agua mezclada alrededor de la zona termosensible de la parte
móvil 5A del elemento termostático 5, tiene una superficie interior
de forma irregular enfrentada y a distancia de dicha zona, para
asegurar la homogeneidad de la temperatura de la circulación de
salida del cartucho entre el turbulador 14 y el elemento 5, y
favorecer el intercambio térmico entre el agua mezclada y la zona
termosensible del elemento termostático.
El tapón 8, que asegura la cohesión de las piezas
del cartucho, permite especialmente adosar uno contra otro a los
discos 2, 3, por medio de la manecilla 4 de mando de caudal.
El funcionamiento del cartucho es el
siguiente:
El agua caliente entra en el cartucho por el
conducto 1A de la caja 1, recorre los pasos 2A, 3A de los discos 2,
3, se distribuye en un conducto anular 15, definido entre el disco
superior 3, la manecilla 4 y el distribuidor 6, pasa por el espacio
entre el disco superior 3 y el distribuidor 6, y llega a la base de
la cámara 6A del distribuidor 6. Simultáneamente, el agua fría entra
en el cartucho por el conducto 1B de la caja 1, recorre los pasos
2B, 3B de los discos 2, 3, y después de haber salido radialmente
del paso lateral 3D del disco superior 3, se distribuye en el
conducto anular 4C, atraviesa los pasos 4D de la manecilla 4, para
alcanzar el distribuidor 6, pasa por el espacio entre el
distribuidor 6 y el fondo de la parte inferior 4A de la manecilla 4,
luego por los orificios de paso 6B y llega al fondo de la cámara
6A.
En la base del distribuidor 6, el agua caliente y
el agua fría empiezan a mezclarse, y la mezcla se prosigue
alrededor del elemento termostático 5, en el interior del
turbulador 14, y en el interior del conducto 1C de salida.
La regulación del caudal se obtiene por una
rotación de la manecilla de mando 4, provocando una rotación del
disco superior 3, que define la posición angular de dicho disco con
relación al disco inferior 2, y, de esta manera, la sección de
circulación para el agua caliente resultante de la superposición más
o menos extensa de los pasos 2A, 3A y la sección de circulación
para el agua fría resultante de la superposición más o menos
extensa de los pasos 2B, 3B. Las formas de los pasos están
adaptadas para que las secciones de circulación de agua caliente y
de agua fría sean iguales, sea cual sea la posición angular
relativa entre los dos discos. Las secciones de circulación varían
del cierre total a una apertura máxima.
Cuando aumenta la temperatura del agua mezclada,
el elemento termostático 5 se alarga, el distribuidor de regulación
6 que está fijo al mismo reduce el espacio que la separa del disco
superior 3 y aumenta el que la separa del fondo de la parte
inferior 4A de la manecilla de mando de caudal 4, lo que disminuye
la sección de circulación del agua caliente y aumenta la sección de
circulación del agua fría; de ello resulta una disminución de la
temperatura del agua mezclada; el funcionamiento es inverso, cuando
la temperatura del agua mezclada disminuye. Las correcciones de la
temperatura del agua mezclada por el elemento termostático se
equilibran hasta la estabilización de dicha temperatura a un valor
que depende de la altitud a la que culmina el pistón del elemento
termostático 5.
La regulación de la temperatura se obtiene por la
rotación de la manecilla de mando de temperatura 7 que, por un
sistema de tornillo-tuerca, imprime un movimiento
de traslación al tornillo de regulación de temperatura 10, que
acciona el apoyo de sobrecarrera 11 (en tanto que el distribuidor de
regulación 6 no se halla apoyada contra el disco superior 3) contra
el que el pistón del elemento termostático 5 se halla apoyado. Un
dispositivo de tope interno en el cartucho (tope del tornillo de
regulación de temperatura 10 sobre la manecilla de mando de
temperatura 7) o externo (volante adaptado sobre la manecilla 7)
limita la temperatura de regulación a un valor apropiado (por
ejemplo 50ºC o 55ºC máximo en el punto de "extracción").
Además, si se presenta un corte de agua fría, el elemento
termostático 5 está sensibilizado únicamente para el agua caliente,
el pistón se extiende de manera importante, el distribuidor de
regulación 6 al que está unido se desplaza hasta llegar a entrar en
contacto contra su asiento constituido por el disco superior 3, y
el apoyo de sobrecarrera 11 se aleja de la arandela de detención 13
comprimiendo al resorte de sobrecarrera 12; de ello resulta un
cierre automático del agua caliente, evitando así cualquier riesgo
de quemadura, lo que confiere al cartucho una función de seguridad
anti-quemadura.
Como se comprende, la invención no queda limitada
a la forma de realización anteriormente descrita y representada, y
podrán preverse otras sin apartarse del ámbito de la misma.
Por ejemplo, es posible prever diversas variantes
para el trayecto del agua caliente, antes de que la misma penetre
en el distribuidor de regulación 6, entre éste y su asiento tal
como el disco superior 3, comprendiendo dicho trayecto,
preferentemente, una garganta dispuesta circunferencialmente, ya sea
en el distribuidor de regulación 6, ya sea en su asiento tal como
el disco superior 3 (paso 3A), ya sea en los dos.
Claims (6)
1. Cartucho termostático con discos de cerámica
para grifo de fluido, del tipo de cuarto de vuelta con mandos
concéntricos, que comprende, por una parte, un distribuidor de
regulación (6) solidarizado a una parte móvil (5A) de un elemento
termostático (5), y, por otra parte, un disco inferior (2) y un
disco superior (3) de regulación de caudal, cada uno de los cuales
presenta un paso de fluido caliente (2A, 3A), un paso de fluido
frío (2B, 3B), y un paso de fluido mezclado (2C, 3C),
caracterizado por el hecho de que el paso de fluido frío
(3B) del disco superior (3) desemboca en la periferia de dicho disco
(3) para constituir un paso lateral de fluido frío adaptado para
hacer circular al fluido frío radialmente hacia el exterior del
disco superior (3), y por el hecho de que la cara superior del
disco superior (3) forma un asiento para el distribuidor (6) para
la regulación del fluido caliente.
2. Cartucho termostático, según la reivindicación
1, caracterizado por el hecho de que el mismo comprende una
manecilla de mando de caudal (4) y un conducto anular (4C) para el
fluido frío, que se extiende sobre toda la periferia de una parte
inferior (4A) de la manecilla de mando de caudal (4), adaptado para
recibir una circulación de fluido frío que se dirige del disco
superior (3) al distribuidor de regulación (6).
3. Cartucho termostático, según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de
que el mismo presenta una garganta (15, 3A) para el fluido
caliente, que se extiende circunferencialmente en por lo menos una
de las piezas que son el distribuidor de regulación (6) y su
asiento.
4. Cartucho termostático, según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de
que el mismo presenta una manecilla de mando de caudal (4), unida
en rotación al disco superior (3), que comprende una parte superior
de maniobra (4B), una superficie de apoyo para el distribuidor de
regulación 6 adaptada para delimitar un paso para la circulación del
fluido frío, y una superficie interna lateral de guía para el
distribuidor (6).
5. Cartucho termostático, según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por el hecho de
que la misma presenta un órgano de creación de turbulencias (14),
que presenta una superficie interior de forma irregular, frente a
una zona termosensible de un elemento termostático (5),
6. Grifo mezclador provisto de un cartucho de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado por el hecho de que el mismo presenta un
órgano de mando de caudal, solidarizado con una manecilla de mando
de caudal (4) del cartucho, y un órgano de mando de temperatura,
solidarizado con una manecilla de mando de temperatura (7) del
cartucho.
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