PL177655B1

PL177655B1 - Zawór mieszający

Info

Publication number: PL177655B1
Application number: PL95319973A
Authority: PL
Inventors: Tage D. Tang
Original assignee: Masco Corp
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1999-12-31
Also published as: JPH10501050A; EP0839296B1; AU692942B2; CA2193504A1; FI971393A; DE69529177D1; EP0839296A4; ES2188673T3; WO1996012128A2; DK115394A; BR9509548A; TR199501217A2; FI971393A0; AU3829795A; CN1096585C; WO1996012128A3; DK173156B1; MY112176A; DE69529177T2; DK0839296T3

Abstract

1 . Z aw ó r m ieszajacy, zaw ierajacy ruchom y kulow y ele- m ent zaw orow y zam ontow any w e w glebieniu obudow y, posiadajacej o tw o ry w lo to w e i o tw ó r w y lo to w y , polaczone przeplyw ow o z w g leb ien iem , przy czym z kulow ym e lem en - tem zaw orow ym je s t po laczo n y trzon kontrolny, który prze- chodzi na zew n atrz przez o tw ó r k o n tro ln y uksztaltow any w obudow ie, zas w okól k u lo w eg o elem en tu zaw o ro w eg o je s t m ieszczona szczelnie p rzy leg ajaca do niego uszczelka, z n a - m ien n y ty m , ze z aw iera w kladke (26), p o siadajaca korpus (56), m ajacy kom ore w ew n etrzn a (101) z osadzonym w niej kulow ym elem entem zaw orow ym (24), przy czym korpus (56) m a górny otw ór (58), przez który przechodzi trzon kontrolny (42), a w okól je g o g ó rn e g o o tw o ru (58) je st usytuow ane gniazdo (94), w którym je s t u sy tu o w an a uszczelka pierscie- niow a (98) szczeln ie sty k ajaca sie z kulow ym elem entem zaw orow ym (24), zas od w ew n atrz korpus (56) w kladki (26) m a pierw szy row ek (6 8 ), u sy tu o w an y pionow o pom iedzy górnym otw orem (58) i d o ln y m k o n cem korpusu (56) w kladki (26), a w tym pierw szym row ku (68) je s t osadzony pierw szy koniec (62) trzp ien ia (60) p o p rze cz n ie przechodzacego przez kulow y elem ent zaw orow y (24), przy czym kulow y elem ent zaw orow y (24) je s t z am o n to w an y o b ro to w o w okól pierw szej osi (75), bedacej o s ia trzp ien ia (6 0 ) i w o k ó l drugiej osi po- przecznej do pierw szego row ka (68) i do pierw szej osi (75) Fig. 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór mieszający.

Zawory kranowe z pojedynczą rękojeścią, powszechnie nazywane zaworami mieszającymi kontrolują przepływ wody gorącej i zimnej, zyskały ogromną akceptację użytkowników. Zawory te są powszechnie tak wykonywane, że rękojeść lub pokrętka jest ruchoma w dwóch różnych kierunkach, w celu regulacji mieszania wody gorącej i zimnej, oraz regulacji natężenia objętościowego, to jest wypływu.

Dwa podstawowe typy zaworów mieszających, które znalazły najszerszą akceptację handlową to zawory płytowe i zawory kulowe. Zawory kulowe mają niezawodną, zwartą budowę, która jest trwała. Zawory płytowe oferują mechanizm napędowy, który od dawna był przystosowany do zabudowy w postaci wkładki.

Znane wkładki zaworów płytowych posiadają zabudowane ruchome i stałe płyty zaworowe. Wkładka taka może być łatwo wyjęta i zastąpiona inną, w celu wykonania łatwej naprawy baterii. Po odłączeniu dopływu wody do baterii bateria zostaje otwarta i następuje łatwa wymiana wkładki. Ten rodzaj naprawy może być wykonany bez potrzeby wzywania fachowej obsługi.

Choć zawory płytowe od dawna było dostosowane do stosowania wkładki, zawory kulowe dopiero ostatnio zostały dostosowane do budowy wkładkowej. Trudności w opracowaniu przydatnej handlowo wkładki dla zaworu kulowego mają wiele aspektów. Po pierwsze, pływający charakter tradycyjnego zaworu kulowego wymagał, aby wkładka całkowicie otaczała i zamykała zawór kulowy, w przeciwnym razie zawór kulowy po prostu wypada ze spodu wkładki. Po drugie, zwarty charakter budowy zaworu kulowego w korpusie baterii pozostawia niewiele miejsca na włożenie wkładki. Wprowadzenie tradycyjnych wkładek, które otaczają i zamykają kulę w obudowie baterii stwarza niepożądane podwyższenie obudowy w dostosowaniu do zwiększonej wysokości potrzebnej dla wkładki.

Ponadto, tradycyjne wkładki utrudniają selektywną naprawę zużytych uszczelek elastomerowych. We wkładce umieszczony jest ruchomy element zaworowy, oraz nieruchome otwory zaworu, które często zawierają elastomerowe uszczelki. W większości przypadków

177 655 zużycie i wynikające z tego przecieki w baterii są powodowane powtarzalnym mchem kulowego elementu zaworowego na elastomerowych uszczelkach otworów. Ponieważ uszczelki te są zabudowane we wkładce, wymieniana jest cała wkładka zawierająca wiele dobrych części. Dążenie do wyeliminowania marnotrawstwa jest jednakże przesądzone przez prostotę naprawy. Ponadto, wiele wkładek składa się w sposób nierozłączny, co nie pozwala na ich demontaż.

Nawet w przypadku wkładek nadających się do rozmontowania korzyści wkładki nie występują jeśli wkładka daje się rozebrać na wszystkie części. Ruchomy element zaworowy wypada i często jest wkładany w niewłaściwej orientacji. Taki wadliwy montaż może łatwo wystąpić dla symetrycznych zaworów płytowych i kulowych. Wymaga to fachowej obsługi, dla uniknięcia nieprawidłowej orientacji kulowych zaworów we wkładce.

Opracowane wkładki zaworów kulowych umożliwiają wykonywanie takich samych ruchów dźwigni jak w znanych zaworach mieszających typu płytowego. Niektóre z tych zaworów mieszających typu kulowego wymagają wprowadzenia następnej części ruchomej w postaci obrotowej płyty zamontowanej ponad kulowym elementem zaworowym. Jeden z takich zaworów kulowych jest ujawniony w opisie patentowym U.S. Nr 4,449,551. Zawór mieszający według tego rozwiązania zawiera ruchomy kulowy element zaworowy zamontowany we wgłębieniu obudowy posiadającej otwory wlotowe i otwór wylotowy połączone przepływowo z wgłębieniem. Z kulowym elementem zaworowym jest połączony trzon kontrolny, który przechodzi na zewnątrz przez otwór kontrolny ukształtowany w obudowie, zaś wokół kulowego elementu zaworowego jest umieszczona szczelnie przylegająca do niego uszczelka.

Inna konstrukcja zaworu kulowego, która imituje ruch rękojeści zaworów płytowych jest ujawniona w publikacji nr WO 92/22765 z 23.12.1992 zgłoszenia PCT. W kuli tej zastosowano poziomy trzpień przechodzący przez jej równik, dla pionowego zamocowania kuli w obudowie.

Konstrukcja zaworu kulowego ujawniona w powyższych dokumentach umożliwia ruch rękojeści wokół nieruchomej osi podłużnej korpusu baterii, oraz ruch wychylny wokół ruchomej poziomej osi względem korpusu. Ruchoma oś pozioma jest prostopadła do podłużnej osi korpusu i jest nieruchoma względem rękojeści, przez co porusza się wokół obudowy podczas obracania rękojeści wokół osi stałej. W wyniku występowania stałej osi podłużnej zawory kulowe z tym typem ruchu mogą być skutecznie i łatwo ustalone wewnątrz wkładki poprzez zastosowanie poziomego trzpienia przechodzącego przez kulę i wchodzącego w poziomy rowek we wkładce.

Mieszanie temperaturowe gorącej i zimnej wody może być dokładnie wyregulowane poprzez dookolny ruch dźwigni wokół podłużnej osi, gdy dźwignia znajduje się w położeniu zamkniętym lub w pobliżu.

Jednakże czułość temperaturowa i dokładność ustawienia temperatury w zaworze kulowym opisanym powyżej ulegają zmniejszeniu, gdy zawór jest obrócony w kierunku położenia pełnego otwarcia. Taki wpływ zmniejszający wynika z faktu, że trzon kontrolny jest często mocowany do dźwigniowej rękojeści, która wystaje do przodu z trzonu. Podczas ruchu otwierania, to jest pochylenia trzonu do tyłu, zakończenie dźwigniowej rękojeści zbliża się do pionowej podłużnej osi stałej dla obrotu przy regulacji temperatury. Powoduje to wydatne skrócenie długości skutecznej ramienia momentu dla ustawienia temperaturowego. Tak skrócone ramię momentu utrudnia dokładne ustawienie temperatury.

Występują alternatywne typy mechanizmów napędowych kuli, które mogą być pożądane w pewnych sytuacjach, gdzie wymagane jest dokładne ustawienie temperatury podczas warunków pełnego przepływu. Takie alternatywne typy kulowych mechanizmów napędowych posiadają stałą oś obrotu, poprzeczną do osi podłużnej zaworu, to jest poziomej osi w wielu bateriach toaletowych. Jeden z mechanizmów napędowych zaworu kulowego posiada drugą poziomą oś stałą a oś ruchoma jest do niej zasadniczo prostopadła. Ruchoma oś obrotu jest wychylna w płaszczyźnie pionowej wokół stałej osi przy ruchu kuli i jest wycentrowana wokół położenia poziomego. Przykład tego typu mechanizmu napędowego zaworu kulowego jest ujawniony w opisie patentowym U.S. Nr 3,056,418. W innym znanym mechanizmie napędowym oś stała i ruchoma występują w obróconym położeniu niż w wyżej wymienionym

177 655 wynalazku. Przykład tego typu kulowego mechanizmu napędowego jest ujawniony w opisie patentowym U.S. Nr 2,592,062.

Jednakże takie alternatywne typy mechanizmów napędowych zaworu kulowego, które zapewniają lepsze ustawienie temperaturowe przy dużych natężeniach wypływu nie są przystosowane do korzystnego instalowania w zespole wkładkowym z wielu powodów. Jeden z powodów wynika częściowo z braku stałej osi obrotu, która jest zorientowana podłużnie do korpusu baterii. Taki brak stałej podłużnej osi utrudniał opracowanie mechanizmu, który odpowiednio ustala kulę w dogodnie zwymiarowanej wkładce w pionowym położeniu i przy zachowaniu ograniczeń wychylania kuli wokół wymaganych dwóch osi, z których oś stała jest pozioma, a oś ruchoma jest do niej prostopadła.

Potrzebna jest łatwa do wykonania konstrukcja zaworu kulowego, zapewniająca montaż elementu kulowego we wkładce dla zaworu mieszającego oraz kulowy element zaworowy, który zapewnia łatwe ustawienie temperatury w położeniu pełnego otwarcia zaworu.

Zawór mieszający, według wynalazku, zawierający ruchomy kulowy element zaworowy zamontowany we wgłębieniu obudowy posiadającej otwory wlotowe i otwór wylotowy połączone przepływowo z wgłębieniem, przy czym z kulowym elementem zaworowym jest połączony trzon kontrolny, który przechodzi na zewnątrz przez otwór kontrolny ukształtowany w obudowie, zaś wokół kulowego elementu zaworowego jest umieszczona szczelnie przylegająca do niego uszczelka, charakteryzuje się tym, że zawiera wkładkę posiadającą korpus, mający komorę wewnętrzną z osadzonym w niej kulowym elementem zaworowym. Korpus ma górny otwór, przez który przechodzi trzon kontrolny, a wokół jego górnego otworu jest usytuowane gniazdo, w którym jest usytuowana uszczelka pierścieniowa szczelnie stykająca się z kulowym elementem zaworowym, zaś od wewnątrz korpus wkładki ma pierwszy rowek usytuowany pionowo pomiędzy górnym otworem i dolnym końcem korpusu wkładki. W tym pierwszym rowku jest osadzony pierwszy koniec trzpienia poprzecznie przechodzącego przez kulowy element zaworowy. Kulowy element zaworowy jest zamontowany obrotowo wokół pierwszej osi będącej osią trzpienia i wokół drugiej osi poprzecznej do pierwszego rowka i do pierwszej osi.

Korpus wkładki posiada dolny otwór, poprzez który kulowy element zaworowy wystaje do wgłębienia obudowy, przy czym, w położeniu zamontowanym wkładki w obudowie, kulowy element zaworowy jest usytuowany w styku nad otworami wlotowymi wody zimnej i wody ciepłej, a korpus ma drugi rowek usytuowany pionowo pomiędzy górnym otworem i dolnym końcem korpusu wkładki przeciwlegle do pierwszej szczeliny, a drugi koniec trzpienia jest osadzony ślizgowo i obrotowo w drugim rowku, a ponadto rowki pierwszy i drugi mają dolne występy oporowe usytuowane na ich dolnych końcach powyżej dolnego otworu wkładki i stanowiące ogranicznik ruchu końców trzpienia. Odległość pomiędzy końcami trzpienia jest większa niż średnica dolnego otworu, a kulowy element zaworowy jest osadzony we wkładce poprzez końce umieszczone w rowkach powyżej dolnych występów oporowych.

Osie rowków pierwszego i drugiego są usytuowane w płaszczyźnie symetrii, będącej płaszczyzną symetrii usytuowania otworów wlotowych zimnej wody i gorącej wody podstawy.

Symetrycznie względem płaszczyzny symetrii, zawierającej osie rowków jest usytuowany górny otwór wkładki, przy czym górny otwór ma półkolistą krawędź łukową o rozwartości około 180° i dwie promieniowo biegnące proste krawędzie tylne, tworzące między sobą kąt około 160°, a w środku półkolistej krawędzi łukowej znajduje się wycięcie, w którym jest umieszczony trzon kontrolny.

Przy środkowym położeniu mieszania kulowego elementu zaworowego, symetrycznie względem płaszczyzny symetrii są usytuowane parami otwory wlotowe zimnej wody i gorącej wody ukształtowane w kulowym elemencie zaworowym, przy czym kulowy element zaworowy posiada dwa otwory wlotowe zimnej wody oddzielone pierwszym cienkim żebrem oraz dwa otwory wlotowe gorącej wody oddzielone drugim cienkim żebrem.

Kulowy element zaworowy posiada parę otworów wylotowych, umieszczonych symetrycznie pomiędzy otworami wlotowymi wody zimnej i otworami wlotowymi wody gorącej.

\ΊΊ 655

W innej odmianie wynalazku, zawór mieszający, charakteryzuje się tym, że obudowa posiada usytuowany pionowo i wzdłużnie pierwszy rowek, w którym jest umieszczony ślizgowo i obrotowo koniec trzpienia wystającego poprzecznie z kulowego elementu zaworowego. Kulowy element zaworowy jest zamontowany obrotowo wokół pierwszej osi, która jest osią trzpienia i wokół drugiej osi, która jest prostopadła do pierwszego rowka i do pierwszej osi, a oś pierwszego rowka jest usytuowana w płaszczyźnie symetrii, leżącej pomiędzy otworami wlotowymi wody zimnej i wody gorącej podstawy.

Symetrycznie względem płaszczyzny symetrii, zawierającej oś pierwszego rowka jest usytuowany otwór kontrolny, który ma konturową krawędź zawierającą półkolistą krawędź łukową o rozwartości około 180° i dwie promieniowo biegnące proste krawędzie tylne, tworzące między sobą kąt około 160°, a w środku półkolistej krawędzi łukowej znajduje się wycięcie, w którym jest umieszczony trzon kontrolny.

Kulowy element zaworowy posiada parę otworów wylotowych umieszczonych symetrycznie pomiędzy otworami wlotowymi wody zimnej i otworami wlotowymi wody gorącej.

W kolejnej odmianie wynalazku, zawór mieszający, charakteryzuje się tym, że zawiera wkładkę posiadającą korpus, mający komorę wewnętrzna z osadzonym w niej kulowym elementem zaworowym, mającym co najmniej jeden wlot i jeden wylot. Korpus ma górny otwór, przez który przechodzi trzon kontrolny i ma dolny otwór, poprzez który wystaje kulowy element zaworowy, poprzez który kulowy element zaworowy wystaje do wgłębienia obudowy, przy czym, w położeniu zamontowanym wkładki w obudowie, kulowy element zaworowy jest usytuowany w styku nad otworami wlotowymi wody zimnej i wody ciepłej. Otwory wlotowe kulowego elementu zaworowego są ustawione współosiowo z otworami wlotowymi wody zimnej i wody gorącej obudowy w zamontowanym położeniu wkładki i są przesunięte względem otworów wlotowych wody zimnej i wody gorącej obudowy w niewspółosiowym położeniu wkładki, natomiast pomiędzy kulowym elementem zaworowym i korpusem wkładki jest osadzona uszczelka pierścieniowa, zaś od wewnątrz korpus wkładki ma pierwszy rowek usytuowany pionowo pomiędzy jego górnym otworem i dolnym otworem, a w tym pierwszym rowku jest osadzony ślizgowo i obrotowo pierwszy koniec trzpienia poprzecznie przechodzącego przez kulowy element zaworowy.

Kulowy element zaworowy wystaje poprzez dolny otwór korpusu wkładki do wgłębienia obudowy, a korpus ma drugi rowek usytuowany pionowo pomiędzy górnym otworem i dolnym końcem korpusu wkładki przeciwlegle do pierwszej szczeliny, zaś drugi koniec trzpienia jest osadzony ślizgowo i obrotowo w drugim rowku, przy czym odległość pomiędzy końcami trzpienia jest większa niż średnica dolnego otworu, a kulowy element zaworowy jest osadzony we wkładce poprzez końce umieszczone w rowkach.

Osie rowków pierwszego i drugiego korzystnie są usytuowane w płaszczyźnie symetrii, będącej płaszczyzną symetrii usytuowania otworów wlotowych zimnej wody i gorącej wody podstawy.

177 655

W zaworze kulowym według wynalazku wyeliminowano potrzebę stosowania dużego elastycznego pierścienia regulacyjnego, przeznaczonego do dociśnięcia kulowego elementu zaworowego do elementów uszczelniających na sprężynach. Pierścień uszczelniający służy jedynie do zapobieżenia przeciekom pomiędzy kulowym elementem zaworowym i obudową. Pierścień uszczelniający służy wyłącznie do zapobieżenia przeciekom pomiędzy obudową wkładki i podstawą.

Ponadto, kulowy element zaworowy jest umieszczony w zespole wymiennej wkładki bez konieczności zwiększenia całkowitej wysokości obudowy zaworu w porównaniu z poprzednimi zaworami mieszającymi, w których występowały kulowe elementy zaworowe. Zespół wkładki jest łatwy do montażu. Mechanizm napędowy dla tego zaworu kulowego umożliwia łatwe ustawianie temperatury, niezależnie od natężeń przepływu. Ustawienie temperatury mieszania nie ulega pogorszeniu przy większych natężeniach przepływu. Odległa końcówka dźwigni zachowuje stałą odległość od obu osi obrotu, utrzymując w ten sposób tę samą czułość temperaturową podczas pracy, niezależnie od wielkości wypływu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zawór mieszający baterii według jednego przykładu wykonania wynalazku, widziany w położeniu zamkniętym, przedstawiony w przekroju rzutu bocznego; fig. 2 zespół wkładki i korpus baterii w częściowym przekroju poprowadzonym wzdłuż linii 2-2 na fig. 1; fig. 3 - zawór mieszający według fig. 1, rozłożony na części składowe, przedstawiony w widoku perspektywicznym; fig. 4 - powiększony fragment zespołu wkładki pokazanego na fig. 1, w przekroju poprzecznym; fig. 5 - zespół wkładki pokazany na fig. 1 w rzucie z dołu; fig. 6 - zespół wkładki w rzucie z góry.

Pokazany na fig. 1-3 zawór mieszający 10 posiada typową obudowę 12, która składa się z podstawy 14 i zespołu pokrywy 16. Podstawa 14 posiada wgłębienie 22, mające zasadniczo półkolistą powierzchnię dolną 21. Dwa otwory wlotowe wody zimnej 18 i wody gorącej mają wykonane na swych ujściowych końcach pogłębienia w półkolistej powierzchni dolnej 21, tworzące gniazda na dwie sprężyny dociskowe 23, które dociskają rurkowe, elastomerowe elementy uszczelniające 25 do kulowego elementu zaworowego 24, umieszczonego w zespole wkładki 26. Kanały wylotowe 20 przedni i tylny przechodzą od powierzchni dolnej 21 i poprzez boczną ściankę cylindryczną 27, tworząc przelot dla zmieszanej wody z wgłębienia 22.

Konwencjonalna rurowa osłona 17 jest szczelnie i ślizgowo zamontowana wokół podstawy 14 i tworzy pierścieniową komorę 15 w połączeniu cieczowym kanałami wylotowymi przednim i tylnym. Pierścienie uszczelniające 28 o przekroju okrągłym umieszczone pomiędzy obudową 12 i rurową osłoną 17 zapobiegają niepożądanym przeciekom wody w tym miejscu. Wylewka 29 jest zamocowana do osłony i pozostaje w połączeniu cieczowym z pierścieniową komorą 15 poprzez szczelinę 13 w osłonie 17. W skład zespołu pokrywy 16 wchodzi gwintowany człon kołpakowy 30, który jest nakręcony na podstawę 14. Na gwintowany człon 30 korzystnie jest nałożona osłona maskująca 11.

Jak wyraźnie przedstawiono na fig. 5 kulowy element zaworowy 24 posiada zasadniczo kulową powierzchnię zaworową 31 z odpowiednio ukształtowanymi i umieszczonymi dwoma otworami wlotowymi wody zimnej 32 i 33, oraz dwoma otworami wlotowymi wody gorącej 34 i 35. Otwory wlotowe wody zimnej 32 i 33 są odsunięte od siebie tworząc między sobą pierwsze cienkie żebro 39. Otwory wlotowe wody gorącej 34 i 35 są podobnie odsunięte od siebie tworząc drugie cienkie żebro 39' umieszczone między nimi. Wykonano tu również parę otworów wylotowych 36 i 37 przechodzących przelotowo. Kształt powierzchni zaworowej 31 zasadniczo odpowiada wklęsłemu kształtowi powierzchni dolnej 21 wgłębienia 22. Otwory 32, 33, 34 i 35 współpracują z odpowiadającymi otworami wlotowymi 18 i 19, i otworami wylotowymi 35 i 36, pozostając w połączeniu cieczowym z kanałem wylotowym 20, w celu regulacji stopnia zmieszania i natężenia przepływu wody, to znaczy objętości ogólnej wody wypływającej w jednostce czasu z dwóch otworów wlotowych 18 i 19 do kanału wylotowego 20.

177 655

W zespole pokrywy 16 występuje przelotowy otwór, kontrolny 40. Pokrywa 16 jest umieszczona w taki sposób, że podłużna oś symetrii 28 obudowy zaworu 12 przechodzi poprzez otwór kontrolny 40. W skład wkładki 26 wchodzi korpus 56, który posiada otwór górny 58 wyrównany z otworem 40.

Do kulowego elementu zaworowego 24 zamocowano na stałe trzon kontrolny 42. Człon kontrolny 42 przechodzi poprzez otwór kontrolny 40. Trzon kontrolny 42 wykonano w dostosowaniu do zamocowania z rękojeścią kranu 43 w konwencjonalny sposób. Rękojeść 43 zaworu mieszającego 10 ma postać dźwigni zaopatrzonej w końcówkę 45.

Zespół wkładki, 26 posiada kulowy element zaworowy 24, skrętnie zamontowany w korpusie 56 wkładki 26. Korpus 56 wkładki 26 korzystnie jest wykonany ze znanego tworzywa sztucznego, odpowiedniego. dla zastosowań do zaworu. Kulowy element zaworowy 24 posiada również walcowy trzpień 60 przechodzący przez niego, którego końce 62, 62’ wystają na zewnątrz z kulowej powierzchni zaworowej 31. Trzpień 60 korzystnie jest zamocowany do kulowego elementu zaworowego 24 poprzez pasowanie wtłaczane w diametralnie przeciwległych otworach 61 przechodzących przez powierzchnię zaworową 31. Trzpień 60 umieszczono w taki sposób, że przecina środek 66 kulowego elementu zaworowego 24 i jest usytuowany prostopadle do trzonu kontrolnego 42.

Pierwszy koniec 62 trzpienia 60 jest umieszczony we wzdłużnie pionowo biegnącym pierwszym rowku 68, a drugi koniec 62’ trzpienia 60 jest umieszczony we wzdłużnie pionowo. biegnącym drugim rowku 70 znajdujących się w wewnętrznej ściance walcowej 57 korpusu 56 wkładki 26. Rowki pierwszy 68 i drugi 70 są diametralnie przeciwległe i zorientowane pionowo, jak przedstawiono. Należy jednakże rozumieć, że gdy kran zostanie zamontowany na ścianie, kierunek podłużny może być kierunkiem poziomym. Dolny koniec rowków pierwszego 68 i drugiego 70 leży powyżej dolnego otworu 92 korpusu 56 tworząc występy oporowe 82, 82’. Występy oporowe 82, 82’ leżą w odległości mniejszej niż rozstaw końców 62, 62’ dla utrzymania kulowego elementu zaworowego 24 w korpusie 56 wkładki 26.

Każdy z rowków pierwszy 68 i drugi 70 posiada centralną oś leżącą w płaszczyźnie symetrii 69. Drugi rowek 70 posiada okienko przelotowe 79, które przechodzi poprzez ściankę zewnętrzną 80 korpusu 56 wkładki 26. Jak pokazano na fig. 2, rowki pierwszy 68 i drugi 70 mają szerokość, tworzącą tylko wystarczające wyluzowanie dla umożliwienia ślizgowego ruchu zakończeń 62 w rowkach 68 i 70 wokół stałej, poziomej drugiej osi 64, która jest prostopadła do płaszczyzny 69, a zatem również prostopadła do podłużnych rowków 68 i 70. W pożądany sposób pomiędzy rowkami pierwszym 68 i drugim 70 oraz końcami 62, 62’ trzpienia 60 występuje poprzeczny odstęp, przez co nie występuje widoczny obrót kulowego elementu zaworowego 24 wzdłuż kierunku szerokości rowka.

Ponieważ każdy koniec 62, 62’ jest cylindryczny, mają one kołowe przekroje, które umożliwiają im obracanie w rowkach 68 i 70 wokół pierwszej osi 75 zaworu, będącej jednocześnie osią trzpienia 60. Pierwsza oś 75 leży w płaszczyźnie symetrii 69, która jest prostopadła do ' drugiej osi 64 poziomej i stałej. Pierwsza oś 75 przecina drugą oś 64 w środku 66 i jest ruchoma z trzpieniem 60, to znaczy pozostaje nieruchoma względem kulowego elementu zaworowego 24, lecz porusza się względem obudowy 12 zaworu 10. Pierwsza oś 75 jest również prostopadła do trzonu kontrolnego 42. Innymi słowy ruchoma pierwsza oś 75 jest prostopadła i pozostaje prostopadła do trzonu kontrolnego 42 i stałej drugiej osi 64 podczas normalnego działania kranu. Druga oś 64 jest prostopadła zarówno do pierwszej osi 75 jak i do wzdłużnych rowków pierwszego 68 i drugiego 70.

Kulowy element zaworowy 24 posiada sekcję dolną 90 powierzchni zaworowej 31, przechodzącą poprzez duży dolny otwarty koniec 92 korpusu 56 wkładki 26. Wystająca sekcja dolna 90 jest istotną częścią kulowego elementu zaworowego 24, jak wyraźnie przedstawiono na fig. 1 i 2. Powierzchnia zaworowa 31 z otworami wlotowymi 32, 33, 34 i 35, oraz otworami wylotowymi 36 i 37 roboczo i bezpośrednio opiera się na dociskanych sprężynowo elementach uszczelniających 25 umieszczonych w otworach wlotowych 18 i 19, jak przedstawiono na fig. 2.

Otwory wlotowe wody zimnej 18 i wody gorącej 19 obudowy 12 są symetrycznie umieszczone względem przeciwnych stron płaszczyzny symetrii 69. Kanały wylotowe 20 są

177 655 wyrównane względem płaszczyzny symetrii 69 pod trzpieniem 60. Trzpień 60 przechodzi pomiędzy otworami wlotowymi wody zimnej 18 i wody gorącej 19. Otwory wlotowe zimnej wody 32 i 33 kulowego elementu zaworowego 24, oraz jego otwory wlotowe gorącej wody 34 i 35 są symetrycznie umieszczone względem płaszczyzny symetrii 69, gdy zawór mieszający 10 znajduje się w środkowym położeniu temperaturowym, jak przedstawiono na fig. 2 i 5. Otwory wylotowe 36 i 37 kulowego elementu zaworowego 24 są również symetrycznie wyrównane względem płaszczyzny symetrii 69, gdy zawór mieszający 10 znajduje się w środkowym położeniu mieszania, jak przedstawiono na fig. 2 i 5.

Sekcja górna 99 kulowego elementu zaworowego 24 jest umieszczona w komorze wewnętrznej 101 korpusu 56 wkładki 26 utworzonej w części przez wewnętrzną ściankę cylindryczną 80. Komora wewnętrzna 101 jest połączona cieczowo z wgłębieniem 22 obudowy 12 zaworu mieszającego 10.

Jak przedstawiono na fig. 1 i 4 gniazdo 94 uszczelki pierścieniowej 98 jest umieszczone wokół górnego otworu 58 i zwrócone do elementu kulowego 24 w komorze wewnętrznej 101. Gniazdo 94 jest zukosowane w taki sposób, że jego wewnętrzne obrzeże 95 leży wyżej niż zewnętrzne obrzeże 96. Biegnący w dół kołnierz 97 łączy się z obrzeżem wewnętrznym i pozostaje w małej odległości od górnego obrzeża sekcji górnej 99, kompensując tolerancje wykonawcze.

Uszczelka pierścieniowa 98 jest zamontowana w korpusie 56 wkładki 26 w gnieździe 94 w taki sposób, że spoczywa ze wstępnym obciążeniem na jej obrzeżu wewnętrznym, skręconym i ułożonym wyżej względem jej obrzeża zewnętrznego 102. Powierzchnia sekcji górnej 99 kulowego elementu zaworowego 24, która opiera się o uszczelkę pierścieniową 98, jest odpowiednio wypolerowana do potrzebnej gładkości w celu zapewnienia dobrej szczelności z uszczelką.

Możliwe są również inne konstrukcje uszczelki pierścieniowej 98, jak na przykład zwykły pierścień uszczelniający o przekroju okrągłym, lub uszczelka wargowa. Uszczelka pierścieniowa nie wymaga wykonania zapewniającego znaczne ściskanie, ponieważ kołnierz 97 wprowadza górną wartość graniczną dla nacisku wywieranego na uszczelkę pomiędzy kulowym elementem zaworowym 24 i obudową 12 wkładki 26.

Powierzchnia zewnętrznej ścianki 80 korpusu 56 wkładki 26 posiada rowek pierścieniowy 111, w którym mieści się pierścień uszczelniający 112 o przekroju okrągłym. Pierścień uszczelniający 112 o przekroju okrągłym jest dobrany wymiarowo dla uszczelnienia zewnętrznego obrzeża 110 wkładki 12 z wgłębieniem 22 w podstawie 14 obudowy 12.

Przechylanie trzonu kontrolnego 42 wokół stałej poziomej drugiej osi 64 obraca kulowy element zaworowy 24 wokół tej osi niezależnie od położenia kulowego elementu zaworowego wokół ruchomej pierwszej osi 75. Końce 62, 62’ trzpienia 60 ślizgają się wzdłuż odpowiadających im rowków pierwszego 68 i drugiego 70, umożliwiając obrót kulowego elementu zaworowego 24 wokół drugiej osi 64. Obracanie trzpienia 60 w rowkach pierwszym 68 i drugim 70 umożliwia obrót kulowego elementu zaworowego 24 wokół ruchomej osi 75. Obracanie kulowego elementu zaworowego 24 wokół stałej osi poziomej 64 jest ograniczone przez dolne występy oporowe 82, 82’ i górne występy oporowe 84, 84’ rowków pierwszego 68 i drugiego 70, które powstrzymują trzpień 60. Obrót kulowego elementu zaworowego 24 wokół drugiej osi 64, jak przedstawiono na fig. 4, reguluje natężenie przepływu dla wypływającej wody.

Alternatywnie, lub w uzupełnieniu do występów oporowych 82, 82’ i 84, 84’ obrócenie kulowego elementu zaworowego 24 wokół nieruchomej drugiej osi 64 i ruchomej pierwszej osi 75 jest również ograniczone przez promieniową krawędź górnego otworu 58 wkładki 26. Jak wyraźnie przedstawiono na fig. 6 górny otwór 58 korzystnie jest tak ukształtowany z wycięciem 86 wystarczająco szerokim dla wejścia trzonu kontrolnego 42. Półkolista łukowa krawędź 87 o kącie rozwarcia około 180° odchodzi symetrycznie od wycięcia 86. Dwie prostoliniowe krawędzie 88 biegną od półkolistej krawędzi łukowej 87 i spotykają się w płaszczyźnie symetrii 69, tworząc między sobą kąt około 160°.

Wkładka 26 jest montowana wraz z odpowiednio ułożoną uszczelką pierścieniową 98 i pierścieniem uszczelniającym 112. Kulowy element zaworowy 24 montuje się we wkładce 26

177 655 umieszczając najpierw go w korpusie 56 przez dolny otwarty koniec 92, oraz wkładając trzon 42 do górnego otworu 58. Otwory 61 są wyrównane z okienkiem 85. Następnie przez okienko 85 przekłada się trzpień 60, który jest pasowany z wtłaczaniem w obu otworach 61, gdzie jest utrzymywany w wyniku pasowania wtłaczanego.

Dolny otwór 92 korpusu 56 może opcyjnie mieć wymiar nieco mniejszy od średnicy kulowego elementu zaworowego 24. Kulowy element zaworowy 24 jest korzystnie wkładany w komorę wewnętrzną 101 poprzez dolny otwór 92 w wyniku odkształcenia elastycznego materiału korpusu 56 wkładki 26 w pobliżu dolnego otworu 92 dla umożliwienia rozszerzenia występów oporowych 82.

Kulowy element zaworowy 24 z trzpieniem 60 następnie prześlizguje się przez występy oporowe 82, 82'. Po zwolnieniu odkształcenia tworzywa występy oporowe 82 zaskakują na miejsce, utrzymując tam kulowy element zaworowy 24 i trzpień 60. Zmontowana wkładka 26 jest zespołem niezależnym, który może być sprzedawany oddzielnie jako zestaw naprawczy w celu późniejszego zamontowania w zaworze mieszającym 10.

Jak przedstawiono na fig. 3 zmontowana wkładka 26 jest umieszczona we wgłębieniu 22 podstawy 1-4 obudowy 12 zaworu mieszającego 10. Rowek 71 w podstawie 1-4 odpowiednio ustala wkładkę 26 z występami 72 we wkładce 26, a występ 130 ustawia wkładkę 26 pionowo na odpowiadającym występie 132 w podstawie 14. Na pionową kryzę 133 nakręcany jest człon kołpakowy 23 w celu dociśnięcia wkładki 26 na występie 132.

Przy naprawie zaworu mieszającego 10 wymiany wymagają tylko te części, to znaczy uszczelki elastomerowe 25, przy jednoczesnym zachowaniu zalet łatwości montażu i demontażu zespołu wkładki kranu.

Mechanizm napędowy dla tego zaworu kulowego umożliwia łatwe ustawianie temperatury, niezależnie od natężeń przepływu. Ustawienie temperatury mieszania nie ulega pogorszeniu przy większych natężeniach przepływu. Odległa końcówka 45 dźwigni 43 zachowuje stałą odległość od obu osi 64 i 75, utrzymując w ten sposób tę samą czułość temperaturową podczas pracy, niezależnie od wielkości wypływu.

Możliwe są tu odmiany i zmiany, bez odstępstwa od zakresu i ducha obecnego wynalazku, jak przedstawiono w załączonych zastrzeżeniach.

177 655

F/g-5 /30

177 655

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zawór mieszający, zawierający ruchomy kulowy element zaworowy zamontowany we wgłębieniu obudowy, posiadającej otwory wlotowe i otwór wylotowy, połączone przepływowo z wgłębieniem, przy czym z kulowym elementem zaworowym jest połączony trzon kontrolny, który przechodzi na zewnątrz przez otwór kontrolny ukształtowany w obudowie, zaś wokół kulowego elementu zaworowego jest umieszczona szczelnie przylegająca do niego uszczelka, znamienny tym, że zawiera wkładkę (26), posiadającą korpus (56), mający komorę wewnętrzną (101) z osadzonym w niej kulowym elementem zaworowym (24), przy czym korpus (56) ma górny otwór (58), przez który przechodzi trzon kontrolny (42), a wokół jego górnego otworu (58) jest usytuowane gniazdo (94), w którym jest usytuowana uszczelka pierścieniowa (98) szczelnie stykająca się z kulowym elementem zaworowym (24), zaś od wewnątrz korpus (56) wkładki (26) ma pierwszy rowek (68), usytuowany pionowo pomiędzy górnym otworem (58) i dolnym końcem korpusu (56) wkładki (26), a w tym pierwszym rowku (68) jest osadzony pierwszy koniec (62) trzpienia (60) poprzecznie przechodzącego przez kulowy element zaworowy (24), przy czym kulowy element zaworowy (24) jest zamontowany obrotowo wokół pierwszej osi (75), będącej osią trzpienia (60) i wokół drugiej osi poprzecznej do pierwszego rowka (68) i do pierwszej osi (75).
2. Zawór mieszający według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (56) wkładki (12) posiada dolny otwór (92), poprzez który kulowy element zaworowy (24) wystaje do wgłębienia (22) obudowy (12), przy czym w położeniu zamontowanym wkładki (26) w obudowie (12), kulowy element zaworowy (24) jest usytuowany w styku nad otworami wlotowymi wody zimnej (18) i wody ciepłej (19), a korpus (56) ma drugi rowek (70) usytuowany pionowo pomiędzy górnym otworem (58) i dolnym końcem korpusu (56) wkładki (26) przeciwlegle do pierwszej szczeliny (68), a drugi koniec (62’) trzpienia (60) jest osadzony ślizgowo i obrotowo w drugim rowku (70), a ponadto rowki pierwszy (68) i drugi (70) mają dolne występy oporowe (82, 82’) usytuowane na ich dolnych końcach powyżej dolnego otworu (92) wkładki (26) i stanowiące ogranicznik ruchu końców (62, 62’) trzpienia (60), przy czym odległość pomiędzy końcami (62, 62’) trzpienia (60) jest większa niż średnica dolnego otworu (92), a kulowy element zaworowy (24) jest osadzony we wkładce (26) poprzez końce (62, 62’) umieszczone w rowkach (68, 70) powyżej dolnych występów oporowych (82, 82’).
3. Zawór mieszający według zastrz. 2, znamienny tym, że osie rowków pierwszego (68) i drugiego (70) są usytuowane w płaszczyźnie symetrii (69), będącej płaszczyzną symetrii usytuowania otworów wlotowych zimnej wody (18) i gorącej wody (19) podstawy (14).
4. Zawór mieszający według zastrz. 3, znamienny tym, że symetrycznie względem płaszczyzny symetrii (69), zawierającej osie rowków (68, 70) jest usytuowany górny otwór (58) wkładki (26), przy czym górny otwór (58) ma półkolistą krawędź łukową (87) o rozwartości około 180° i dwie promieniowo biegnące proste krawędzie tylne (88), tworzące między sobą kąt około 160°, a w środku półkolistej krawędzi łukowej (87) znajduje się wycięcie (86), w którym jest umieszczony trzon kontrolny (42).
5. Zawór mieszający według zastrz. 2, znamienny tym, że przy środkowym położeniu mieszania kulowego elementu zaworowego (24), symetrycznie względem płaszczyzny symetrii (69) są usytuowane parami otwory wlotowe zimnej wody (32, 33) i gorącej wody (34, 35) ukształtowane w kulowym elemencie zaworowym (24), przy czym kulowy element zaworowy (24) posiada dwa otwory wlotowe zimnej wody (32, 33) oddzielone pierwszym cienkim żebrem (39) oraz dwa otwory wlotowe gorącej wody (34, 35) oddzielone drugim cienkim żebrem (39’).
6. Zawór mieszający według zastrz. 5, znamienny tym, że kulowy element zaworowy (24) posiada parę otworów wylotowych (36, 37), umieszczonych symetrycznie pomiędzy otworami wlotowymi wody zimnej (32,33) i otworami wlotowymi wody gorącej (34, 35).

177 655
7. Zawór mieszający, zawierający ruchomy kulowy element zaworowy zamontowany we wgłębieniu obudowy, posiadającej otwory wlotowe i otwór wylotowy połączone przepływowo z wgłębieniem, przy czym z kulowym elementem zaworowym jest połączony trzon kontrolny, który przechodzi na zewnątrz przez otwór kontrolny ukształtowany w obudowie, zaś wokół kulowego elementu zaworowego jest umieszczona szczelnie przylegająca do niego uszczelka, znamienny tym, że obudowa (12) posiada usytuowany pionowo i wzdłużnie pierwszy rowek (68), w którym jest umieszczony ślizgowo i obrotowo koniec (62) trzpienia (60) wystającego poprzecznie z kulowego elementu zaworowego (24), przy czym kulowy element zaworowy (24) jest zamontowany obrotowo wokół pierwszej osi (75), która jest osią trzpienia (60) i wokół drugiej osi (64), która jest prostopadła do pierwszego rowka (68) i do pierwszej osi (75), a oś pierwszego rowka (68) jest usytuowana w płaszczyźnie symetrii (69), leżącej pomiędzy otworami wlotowymi wody zimnej (18) i wody gorącej (19) podstawy (14).
8. Zawór mieszający według zastrz. 7, znamienny tym, że symetrycznie względem płaszczyzny symetrii (69), zawierającej oś pierwszego rowka (68) jest usytuowany otwór kontrolny (40), który ma konturową krawędź zawierającą półkolistą krawędź łukową (87) o rozwartości około 180° i dwie promieniowo biegnące proste krawędzie tylne (88), tworzące między sobą kąt około 160°, a w środku półkolistej krawędzi łukowej (87) znajduje się wycięcie (86), w którym jest umieszczony trzon kontrolny (42).
9. Zawór mieszający według zastrz. 7, znamienny tym, że przy środkowym położeniu mieszania kulowego elementu zaworowego (24), symetrycznie względem płaszczyzny symetrii (69) są usytuowane parami otwory wlotowe zimnej wody (32, 33) i gorącej wody (34, 35) ukształtowane w kulowym elemencie zaworowym (24), przy czym kulowy element zaworowy (24) posiada dwa otwory wlotowe zimej wody (32, 33) oddzielone pierwszym cienkim żebrem (39) oraz dwa otwory wlotowe gorącej wody (34, 35) oddzielone drugim cienkim żebrem (39’).
10. Zawór mieszający według zastrz. 9, znamienny tym, że kulowy element zaworowy (24) posiada parę otworów wylotowych (36, 37) umieszczonych symetrycznie pomiędzy otworami wlotowymi wody zimnej (32, 33) i otworami wlotowymi wody gorącej (34, 35).
11. Zawór mieszający, zawierający ruchomy kulowy element zaworowy zamontowany we wgłębieniu obudowy, posiadającej otwory wlotowe i otwór wylotowy połączone przepływowo z wgłębieniem, przy czym z kulowym elementem zaworowym jest połączony trzon kontrolny, który przechodzi na zewnątrz przez otwór kontrolny ukształtowany w obudowie, zaś wokół kulowego elementu zaworowego jest umieszczona szczelnie przylegająca do niego uszczelka, znamienny tym, że zawiera wkładkę (26) posiadającą korpus (56), mający komorę wewnętrzną (101) z osadzonym w niej kulowym elementem zaworowym (24), mającym co najmniej jeden wlot (32, 33; 34, 35) i jeden wylot (36, 37), przy czym korpus (56) ma górny otwór (58), przez który przechodzi trzon kontrolny (42) i ma dolny otwór (92), poprzez który wystaje kulowy element zaworowy (24), poprzez który kulowy element zaworowy (24) wystaje do wgłębienia (22) obudowy (12), przy czym, w położeniu zamontowanym wkładki (26) w obudowie (12), kulowy element zaworowy (24) jest usytuowany w styku nad otworami wlotowymi wody zimnej (18) i wody ciepłej (19), a otwory wlotowe (32, 33; 34, 35) kulowego elementu zaworowego (24) są ustawione współosiowo z otworami wlotowymi wody zimnej (18) i wody gorącej (19) obudowy (12) w zamontowanym położeniu wkładki (26) i są przesunięte względem otworów wlotowych wody zimnej (18) i wody gorącej (19) obudowy (12) w niewspółosiowym położeniu wkładki (26), natomiast pomiędzy kulowym elementem zaworowym (24) i korpusem (56) wkładki jest osadzona uszczelka pierścieniowa (98), zaś od wewnątrz korpus (56) wkładki (26) ma pierwszy rowek (68) usytuowany pionowo pomiędzy jego górnym otworem (58) i dolnym otworem (92), a w tym pierwszym rowku (68) jest osadzony ślizgowo i obrotowo pierwszy koniec (62) trzpienia (60) poprzecznie przechodzącego przez kulowy element zaworowy (24).
12. Zawór mieszający według zastrz. 11, znamienny tym, że kulowy element zaworowy (24) wystaje poprzez dolny otwór (92) korpusu (56) wkładki (26) do wgłębienia (22) obudowy (12), a korpus (56) ma drugi rowek (70) usytuowany pionowo pomiędzy górnym otworem (58) i dolnym końcem korpusu (56) wkładki (26) przeciwlegle do pierwszej szczeliny

177 655 (68), zaś drugi koniec (62’) trzpienia (60) jest osadzony ślizgowo i obrotowo w drugim rowku (70), przy czym odległość pomiędzy końcami (62, 62’) trzpienia (60) jest większa niż średnica dolnego otworu (92), a kulowy element zaworowy (24) jest osadzony we wkładce (26) poprzez końce (62, 62’) umieszczone w rowkach (68, 70).
13. Zawór mieszający według zastrz. 12, znamienny tym, że osie rowków pierwszego (68) i drugiego (70) są usytuowane w płaszczyźnie symetrii (69), będącej płaszczyzną symetrii usytuowania otworów wlotowych zimnej wody (18) i gorącej wody (l9) podstawy (14).
14. Zawór mieszający według zastrz. 13, znamienny tym, że symetrycznie względem płaszczyzny symetrii (69), zawierającej osie rowków (68, 70) jest usytuowany górny otwór (58) wkładki (26), przy czym górny otwór (58) ma półkolistą. krawędź łukową (87) o rozwartości około 180° i dwie promieniowo biegnące proste krawędzie tylne (88), tworzące między sobą kąt około 160°, a w środku półkolistej krawędzi łukowej (87) znajduje się wycięcie (86), w którym jest umieszczony trzon kontrolny (42).
15. Zawór mieszający według zastrz. 13, znamienny tym, że przy środkowym położeniu mieszania kulowego elementu zaworowego (24), symetrycznie względem płaszczyzny symetrii (69) są usytuowane parami otwory wlotowe zimnej wody (32, 33) i gorącej wody (34, 35) ukształtowane w kulowym elemencie zaworowym (24), przy czym kulowy element zaworowy (24) posiada dwa otwory wlotowe zimnej wody (32, 33) oddzielone pierwszym cienkim żebrem (39) oraz dwa otwory wlotowe gorącej wody (34, 35) oddzielone drugim cienkim żebrem (39’).
16. Zawór mieszający według zastrz. 15, znamienny tym, że kulowy element zaworowy (24) posiada parę otworów wylotowych (36, 37), umieszczonych symetrycznie pomiędzy otworami wlotowymi wody zimnej (32,33) i otworami wlotowymi wody gorącej (34, 35).