PL181009B1 - Zawór mieszający termostatyczny do kranu - Google Patents

Abstract

1. Zawór mieszajacy termostatyczny do kranu, zawierajacy mieszajacy czlon zaworowy z glównym przewodem zimnej wody, przewo- dem wody goracej i wylotem wody zmieszanej oraz regulator termostatyczny majacy czujnik temperatury usytuowany w wylocie wody zmieszanej i polaczony z zaworem regulacyj- nym, znamienny tym, ze zawór regulacyjny (20) regulatora termostatycznego (30) znajduje sie w glównym przewodzie zimnej wody (18) przed czlonem zaworowym (12), a czujnik temperatury (32) regulatora termostatycznego (30) znajduje sie w wylocie wody zmieszanej (24) za czlonem zaworowym (12), przy czym przewód wody goracej (16) jest bezposrednio podlaczony do czlonu zaworowego (12), jest usytuowany równolegle do glównego przewo- du zimnej wody (18) i poza zaworem regula- cyjnym (20) regulatora termostatycznego (30). F i g - 2 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór mieszający termostatyczny do kranu.

Znane są krany wyposażone w urządzenia do regulacji temperatury wylotowego strumienia wody powstającego dzięki mieszaniu wody gorącej z zimną. Celem stosowania regulacji termostatycznej jest eliminacja konieczności zmiany nastawy zaworu w miarę wahań temperatury wody gorącej, która może zmieniać się w dużym zakresie. Początkowa temperatura wody gorącej w przewodzie zasilającym może znacznie spaść po dłuższych okresach braku aktywności kranu, zwłaszcza wtedy, gdy kran znajduje się w dużej odległości od zbiornika z gorącą wodą, a więc również w przypadku długiego rurociągu łączącego kran ze zbiornikiem gorącej wody. Ponadto, jeżeli przepustowość podgrzewacza gorącej wody jest limitowana, ze względu na system rozliczeń, i podtrzymywanie temperatury gorącej wody jest odcięte, a gorąca woda w zbiorniku skończyła się, to źródło gorącej wody może znacznie oziębić się w stosunkowo krótkim okresie czasu.

181 009

Większość znanych zaworów mieszających termostatycznych do kranów działa na zasadzie równoczesnej zmiany natężeń przepływu wody gorącej i zimnej, w przeciwnych kierunkach, po to, żeby utrzymać w przybliżeniu stałą temperaturę wypływającej wody zmieszanej w określonych granicach. Nierównomierność równocześnie obniżanego i zwiększanego natężenia przepływu odpowiednio strumienia gorącej i zimnej wody, i na odwrót, jest zastąpiona przez prawie stałe natężenie przepływu podczas regulacji termostatycznej.

W wielu znanych typach zaworów mieszających termostatycznych stosuje się element termostatyczny do określania stosunkowo wąskiego zakresu temperatur dopuszczanych dla zmieszanej wody wylotowej i wprowadza się zespół termostatyczny do sterownika mieszania. W celu regulowania temperatury strumienia wylotowego nastawia się specjalny mechanizm mieszający z elementem termostatycznym. Następnie inny mechanizm musi regulować całkowite natężenie przepływu. Stosowanie dwóch oddzielnych mechanizmów, jednego do regulowania całkowitego natężenia przepływu i drugiego, zawierającego element termostatyczny, do regulowania mieszania, niepotrzebnie komplikuje konstrukcję kranów termostatycznych i zwiększa ich koszt, co obniża ich handlową atrakcyjność na rynku.

Inne niekorzystne zjawisko pojawia się, gdy dotychczas znane zawory mieszające termostatyczne współpracują z przepływowymi podgrzewaczami wody, to znaczy takimi, w których podgrzewanie wody odbywa się podczas przepływu przez nie strumienia wody, czyli po otwarciu kranu. Znane przepływowe podgrzewacze wody są wyposażone w zespoły zabezpieczające, przerywające podgrzewanie w przypadku spadku natężenia płynącej przez nie wody poniżej pewnego określonego natężenia granicznego. Znane zespoły termostatyczne mogą zmniejszyć natężenie przepływu wody ze źródła gorącej wody do wartości mniejszej od tej granicznej, co powoduje wyłączenie przepływowego podgrzewacza wody.

Znane z niemieckiego opisu patentowego No 2,917,233 urządzenie termostatyczne zawiera zespół termostatyczny zmniejszający przepływ gorącej wody ze źródła, kiedy temperatura zmieszanej wody wylotowej przekracza zadaną wartość. W takiej sytuacji strumień zimnej i gorącej wody nie może być równocześnie i w przeciwnych kierunkach regulowany. Zamiast tego stosuje się rozwiązanie polegające na regulacji strumienia gorącej wody, natomiast natężenie strumienia wody zimnej pozostaje stałe. Jednakże, kiedy gorąca woda dostarczana jest z przepływowego ogrzewacza wody, pojawia się to samo niekorzystne zjawisko omówione powyżej.

W związku z tym poszukuje się zespołu termostatycznego umożliwiającego działanie standardowego zaworu mieszającego zarówno w trybie natężenia przepływu, jak i w trybie mieszania, z równoczesnym zapewnieniem regulacji termostatycznej, a który nie powodowałby wyłączenia przepływowego podgrzewacza wody i umożliwił z nim współpracę zaworu mieszającego termostatycznego.

Zawór mieszający termostatyczny do kranu, według wynalazku, zawiera mieszający człon zaworowy z głównym przewodem zimnej wody, przewodem wody gorącej i wylotem wody zmieszanej oraz regulator termostatyczny, który ma czujnik temperatury usytuowany w wylocie wody zmieszanej i połączony z zaworem regulacyjnym. Zawór mieszający termostatyczny do kranu, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawór regulacyjny regulatora termostatycznego znajduje się w głównym przewodzie zimnej wody przed członem zaworowym, a czujnik temperatury regulatora termostatycznego znajduje się w wylocie wody zmieszanej za członem zaworowym, przy czym przewód wody gorącej jest bezpośrednio podłączony do członu zaworowego, jest usytuowany równolegle do głównego przewodu zimnej wody i poza zaworem regulacyjnym regulatora termostatycznego.

Zawór regulacyjny jest osadzony w głównym przewodzie zimnej wody ruchomo i jest on sprzęgnięty z czujnikiem temperatury, przy czym w położeniu pełnego otwarcia zaworu regulacyjnego główny przewód zimnej wody jest całkowicie otwarty.

W korzystnym wariancie wykonania główny przewód zimnej wody jest całkowicie zamknięty za pomocą zaworu regulacyjnego w jego położeniu zamknięcia, przy czym przed członem zaworowym dołączony jest bocznikowy przewód zimnej wody z ogranicznikiem przepływu podłączony bezpośrednio do członu zaworowego.

181 009

Główny przewód zimnej wody jest połączony kanałem ciągłego, ograniczonego przepływu zimnej wody z członem zaworowym.

Kanałem tym, korzystnie, może być co najmniej jeden otwór usytuowany pomiędzy głównym przewodem zimnej wody i przewodem łączącym.

Regulator termostatyczny zaworu, według wynalazku, jest wyposażony w ręczny element regulacyjny nastawy temperatury czujnika temperatury.

W korzystnym wariancie regulator termostatyczny i człon zaworowy są umieszczone w oddzielnych obudowach.

Człon zaworowy ma element ruchomy względem wlotu przewodu wody gorącej i wlotu wody zimnej i połączony z ręczną dźwignią regulacyjną.

Zawór regulacyjny jest skonstruowany tak, żeby modyfikował przepływ tylko strumienia zimnej wody kiedy temperatura zmieszanej wody osiąga wartość wyższą od zadanej.

Natomiast przepływ wody gorącej jest stały i zależy wyłącznie od regulacji całkowitego przepływu i od stosunku mieszania, zadanego przez użytkownika za pomocą dźwigni regulacyjnej. Zmienia się wyłącznie przepływ zimnej wody tak, że temperatura zmieszanej wody pozostaje w pewnych zadanych granicach. Ponieważ regulacja dokonywana prze użytkownika jest zgodna z działaniem przepływowych podgrzewaczy wody, więc termostatyczna regulacja zaworu mieszającego do kranu nie przeszkadza w działaniu przepływowego podgrzewacza wody.

W innym przykładzie wykonania, zawór regulacyjny jest tak zbudowany, żeby zapewniał ciągły, ograniczony przepływ zimnej wody i nie odcinał całkowicie przepływu zimnej wody do członu zaworowego w razie braku działania ze strony czujnika temperatury. W zaworze regulacyjnym znajduje się co najmniej jeden otwór o ograniczonym polu przekroju umożliwiający ciągły, ograniczony przepływ zimnej wody przez zawór regulacyjny do członu zaworowego.

W takiej sytuacji regulator termostatyczny jest dostosowany do przepływowych podgrzewaczy wody i do konwencjonalnych mechanicznych członów zaworowych, ponieważ umożliwia zarówno ręczne zadawanie temperatury wody zmieszanej, jak i jej termostatyczne regulowanie.,

Ponadto regulator termostatyczny eliminuje wcześniej występującą niedogodność polegającą na tym, że użytkownik otwierający kran z wodą zmieszaną za każdym razem czekał na wzrost jej temperatury, a następnie regulował tą temperaturę po dojściu gorącej wody do jej docelowej temperatury.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje schemat jednego z przykładów wykonania termostatycznego zaworu mieszającego do kranu, fig. 2 - przekrój boczny, częściowy przykładu wykonania przedmiotu wynalazku z fig. 1, fig. 3 - schemat zmodyfikowanego przykładu wykonania urządzenia według wynalazku, fig. 4 - przekrój boczny, schodkowy zmodyfikowanego przykładu wykonania przedmiotu wynalazku z fig. 3, fig. 5 - przekrój poprzeczny ceramicznego elementu tarczowego, korzystnie zastosowanego w zaworze, według przykładu wykonania wynalazku.

Jak pokazano na fig. 1, w skład zaworu mieszającego termostatycznego 10 do kranu wchodzi jednouchwytowy człon zaworowy 12, połączony funkcjonalnie z wlotem wody zimnej 14 oraz z wlotem przewodu wody gorącej 16. Mieszaczem mechanicznym może być dowolny, dostępny na rynku zawór mieszający. Korzystnie, jest to jednouchwytowy człon zaworowy 12 z pojedynczą dźwignią regulacyjną 17, który może zawierać, opisany dalej, ceramiczny element tarczowy 60a pokazany na fig. 5.

Przewód wody gorącej 16 jest bezpośrednio połączony z członem zaworowym 12. Gorącą wodę można doprowadzić z dowolnego źródła, na przykład z przepływowego podgrzewacza gazowego lub elektrycznego podgrzewacza wody. Wlot wody zimnej 14 jest podłączony do zasilającego głównego przewodu zimnej wody 18, w którym znajduje się regulowany termostatycznie zawór regulacyjny 20. Zasilający bocznikowy przewód zimnej wody 22 jest równoległy do głównego przewodu zimnej wody 18 i omija zawór regulacyjny 20. W bocznikowym przewodzie zimnej wody 22 znajduje się ogranicznik przepływu 21. Oba zasilające przewody zimnej wody główny 18 i bocznikowy 22 korzystnie są podłączone przed zaworem regulacyjnym 20, a woda zasilająca jest pobierana do nich ze wspólnego źródła.

181 009

Człon zaworowy 12 wylotem wody zmieszanej 24 jest podłączony do przewodu wody zmieszanej 26. Regulator termostatyczny 30 ma czujnik temperatury 32 zamontowany w komorze 34 wylotu wody mieszanej 24. Czujnikiem temperatury 32 może być znany i dostępny na rynku czujnik ze zbiorniczkiem dylatacyjnym z woskiem. Pręt napędowy 36 jest połączony z czujnikiem temperatury 32, odpowiednio uszczelniony przed przeciekami wody i w znany sposób wychodzi z komory 34. Czujnik temperatury 32 przemieszcza pręt napędowy 36 w funkcji mierzonej temperatury wody mieszanej w komorze 34.

Pręt napędowy 36 jest połączony z zaworem regulacyjnym 20 umieszczonym w komorze 38 współliniowo z głównym przewodem zimnej wody 18. Zawór regulacyjny 20 współpracuje z właściwym mu gniazdem 40 usytuowanym pomiędzy komorą 34 a przewodem 42 podłączonym do wlotu wody zimnej 14.

Jak widać na fig. 2, zawór regulacyjny 20 jest zaworem suwakowym z uszczelnieniem 44, opierającym się na ściankach komory 38, i z otworami przepływowymi 46 umieszczonymi w centralnej części zaworu regulacyjnego 20. Zawór regulacyjny 20 współpracuje z gniazdem 40 tak, że po zamknięciu zaworu regulacyjnego 20 następuje całkowite odcięcie przepływu. W suwaku 48 osadzonym suwliwie w komorze 34 jest zamontowany czujnik temperatury 32. Położenie suwaka 48 można regulować za pomocą ręcznego elementu regulacyjnego nastawy temperatury, korzystnie śruby regulacyjnej 50. Śruba regulacyjna 50 reguluje i modyfikuje działanie zaworu mieszającego termostatycznego 10, a zwłaszcza, może ograniczać maksymalną temperaturę, jaką można uzyskać w normalnych warunkach roboczych.

W skład regulatora termostatycznego 30 korzystnie wchodzi sprężyna bezpieczeństwa 51 przymocowana do suwakowego zaworu regulacyjnego 20 w celu zapobieżenia nadmiernym naprężeniom działającym na czujnik temperatury 32 w pewnych warunkach roboczych. Jej zadanie jest dobrze znane w odniesieniu do regulatorów termostatycznych. W komorze 38 znajduje się sprężyna powrotna 49 dociskająca zawór regulacyjny 20 w jego położeniu zamkniętym.

Działanie członu zaworowego 12 jest zazwyczaj realizowane za pomocą dźwigni regulacyjnej 17. Temperaturę i natężenie przepływu dobiera się ustawiając dźwignię regulacyjną 17 w odpowiednim położeniu. Natężenie przepływu gorącej wody wybiera się nastawiając człon zaworowy 12. Natomiast natężenie przepływu zimnej wody jest ograniczone suwakowym zaworem regulacyjnym 20 i ogranicznikiem przepływu 21 zimnej wody doprowadzanej do członu zaworowego 12. Jeżeli użytkownik chce pobrać tylko zimną wodę, to wodę pobiera się z bocznikowanego przewodu zimnej wody 22.

Gorąca woda dostarczana do członu zaworowego 12 przewodem wody gorącej 16 z przepływowego podgrzewacza wody (nie pokazanego) początkowo może mieć tylko temperaturę pokojową lub letnią i stopniowo podgrzewa się do końca. Tak więc, temperatura wody mieszanej, płynącej przez komorę 34, rośnie. Po przekroczeniu pewnej temperatury progowej, czujnik temperatury 32 otwiera zawór regulacyjny 20 względem gniazda 40 i zwiększa dopływ zimnej wody do członu zaworowego 12. W rezultacie do komory 34 wylotem wody mieszanej 24 dopływa chłodniejsza woda. Uzyskuje się stan równowagi, a użytkownik ustala temperaturę i natężenie przepływu wody mieszanej za pomocą członu zaworowego 12.

Regulator termostatyczny 30 umożliwia użytkownikowi nastawienie członu zaworowego 12 na żądaną temperaturę w początkowej fazie działania zaworu mieszającego termostatycznego 10 do kranu. Dzięki zaworowi mieszającemu termostatycznemu 10 do kranu w początkowej fazie jego działania uzyskuje się mieszanie pełnego przepływu gorącej wody i ograniczonego zimnej. W miarę napływu gorącej wody o docelowej temperaturze, regulator termostatyczny 30 zwiększa przepływ wody zimnej, co jest oczywistym sygnałem, że osiągnięte zostały zrównoważone warunki przepływu normalnej fazy działania zaworu mieszającego termostatycznego 10 do kranu.

Jeżeli podczas przepływu wody przez człon zaworowy 12 i zawór mieszający termostatyczny 10 warunki zasilania zmienią się w taki sposób, że skończy się zasób gorącej wody, obniży się j’ej temperatura lub nieoczekiwanie chwilowo spadnie ciśnienie napływającej zimnej wody, regulator termostatyczny 30 natychmiast skoryguje położenie zaworu regulacyjnego 20 tak, żeby zmodyfikować przepływ zimnej wody do członu zaworowego 12 i utrzymać

181 009 temperaturę wody zmieszanej wewnątrz komory 34 na stałym poziomie w granicach czułości czujnika temperatury 32. Kompensacja na wypadek spadku ciśnienia zimnej wody ma istotne znaczenie, ponieważ najczęściej takim wahaniom ulega sieć zasilająca zimnej wody współpracująca z toaletowymi zaworami spłukującymi, zmywarkami do naczyń i pralkami.

Drugi przykład wykonania zaworu mieszającego termostatycznego 10 do kranu pokazano na fig. 3 i 4. Te same lub podobne części oznaczono tu takimi samymi odnośnikami, jak odpowiadające im części z głównego przykładu wykonania, a ich opis pominięto. W tym przykładzie wykonania, wlot wody zimnej wody 14 jest zasilany wyłącznie przewodem 42 biegnącym od regulatora termostatycznego 30 i zaworu regulacyjnego 20. W zaworze regulacyjnym 20 znajdują się kanały ciągłego, ograniczonego przepływu zimnej wody, na przykład w postaci otworów 52. Zatem człon zaworowy 12, nawet w położeniu zamkniętym ustawianym za pomocą czujnika temperatury 32, jest ciągle zasilany zimną wodą doprowadzaną otworami 52. To doprowadzenie zimnej wody do członu zaworowego 12 jest konieczne ze względu na możliwość pobierania przez użytkownika tylko zimnej wody.

Alternatywnie, zamiast otworów 52 zawór regulacyjny 20 może mieć zęby utrzymujące go w niewielkim otwartym położeniu względem gniazda 40. Inną konstrukcją zapewniającą uzyskanie podobnego ograniczonego i ciągłego dopływu zimnej wody jest zastosowanie takich wymiarów i układu zaworu regulacyjnego 20 i czujnika temperatury 32, że zawór regulacyjny 20 będzie zawsze pozostawał w niewielkiej odległości od gniazda 40.

Działanie drugiego przykładu wykonania jest takie samo jak głównego przykładu wykonania, z tym wyjątkiem, że ciągły, chociaż ograniczony, przepływ zimnej wody odbywa się przez otwory 52 a nie przez ogranicznik przepływu 21.

Na rysunku, w przykładach wykonania przedmiotu wynalazku, pokazano regulator termostatyczny 30 w jego obudowie oddzielonej od członu zaworowego 12. Istnieje jednak możliwość całkowitego lub częściowego zintegrowania członu zaworowego 12 i regulatora termostatycznego 30 ze sobą. Mechaniczny człon zaworowy 12 i regulator termostatyczny 30 mogą być zespołami wbudowanymi w pojedynczy korpus kranu.

Mechaniczny człon zaworowy 12 zawiera ruchomy element kulowy lub ceramiczny element tarczowy 60a dowolnego typu. Na fig. 5 pokazano przekrój poprzeczny przez ceramiczny element tarczowy 60a do korzystnego współdziałania z regulatorem termostatycznym 30. W korpusie kranu, w członie zaworowym 12, jest umieszczony ceramiczny element tarczowy 60a z płytką mocującą 60 i płytką ruchomą 62, którą można przemieszczać za pomocą dźwigni regulacyjnej 17. W płytce mocującej 60 znajdują się dwa otwory 64 i 66 prowadzące odpowiednio do wlotu przewodu wody gorącej 16 i wlotu wody zimnej 14. W płytce ruchomej 62 znajduje się otwór 68, który współpracuje z otworami 64 i 66 płytki mocującej 60. Na fig. 5 otwór 68 widać w postaci podcięcia obrzeża. Podczas obrotowego i postępowego ruchu płytki ruchomej 62 otwory 64 i 66 płytki mocującej 60 są całkowicie bądź częściowo odsłanianie, co umożliwia regulowanie zarówno natężenia przepływu, jak i proporcji mieszanych wody gorącej i zimnej.

W płytkach mocującej 60 i ruchomej 62 znajdują się również odpowiednio otwory 70 i 72, które prowadzą do regulatora termostatycznego 30. Wymiary i położenie otworu 72 płytki ruchomej 62 są takie, że przepływ przez otwór 70 płytki mocującej 60 jest zablokowany, kiedy mechaniczny człon zaworowy 12 jest w położeniu zamkniętym lub gdy pobiera tylko zimną wodę. Otwór 70 płytki mocującej 60 i otwór 72 płytki ruchomej 62 odcinają regulator termostatyczny 30 od wodnej sieci zasilającej, kiedy jego działanie nie jest potrzebne. Zatem zimna woda może opuścić korpus kranu przez oddzielny otwór z zaworem kontrolnym ciśnienia i przez końcówkę wylotową, omijając czujnik temperatury 32.

W innych przykładach wykonania przedmiotu wynalazku można zastosować pewne odmiany i modyfikacje bez zmiany zakresu i istoty wynalazku określonych w załączonych zastrzeżeniach patentowych.

181 009

181 009

Fig-5

181 009

50

IFig - 4

8

181 009

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór mieszający termostatyczny do kranu, zawierający mieszający człon zaworowy z głównym przewodem zimnej wody, przewodem wody gorącej i wylotem wody zmieszanej oraz regulator termostatyczny mający czujnik temperatury usytuowany w wylocie wody zmieszanej i połączony z zaworem regulacyjnym, znamienny tym, że zawór regulacyjny (20) - regulatora termostatycznego (30) znajduje się w głównym przewodzie zimnej wody (18) przed członem zaworowym (12), a czujnik temperatury (32) regulatora termostatycznego (30) znajduje się w wylocie wody zmieszanej (24) za członem zaworowym (12), przy czym przewód wody gorącej (16) jest bezpośrednio podłączony do członu zaworowego (12), jest usytuowany równolegle do głównego przewodu zimnej wody (18) i poza zaworem regulacyjnym (20) regulatora termostatycznego (30).
2. 2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór regulacyjny (20) jest osadzony w głównym przewodzie zimnej wody (18) ruchomo i jest on sprzęgnięty z czujnikiem temperatury (32), przy czym w położeniu pełnego otwarcia zaworu regulacyjnego (20) główny przewód zimnej wody (18) jest całkowicie otwarty.
3. 3. Zawór według zastrz. 2, znamienny tym, że główny przewód zimnej wody (18) jest całkowicie zamknięty za pomocą zaworu regulacyjnego (20) w jego położeniu zamknięcia, przy czym przed członem zaworowym (20) dołączony jest bocznikowy przewód zimnej wody (22) z ogranicznikiem przepływu (21) podłączony bezpośrednio do członu zaworowego (12).
4. 4. Zawór według zastrz. 2, znamienny tym, że główny przewód zimnej wody (18) jest połączony kanałem ciągłego, ograniczonego przepływu zimnej wody z członem zaworowym (12).
5. 5. Zawór według zastrz. 4, znamienny tym, że kanał ciągłego, ograniczonego przepływu zimnej wody stanowi co najmniej jeden otwór (52) usytuowany pomiędzy głównym przewodem zimnej wody (18) i przewodem łączącym (42).
6. 6. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że regulator termostatyczny (30) jest wyposażony w ręczny element regulacyjny nastawy temperatury czujnika temperatury (32).
7. 7. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że regulator termostatyczny (30) i człon zaworowy (12) są umieszczone w oddzielnych obudowach.
8. 8. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że człon zaworowy (12) ma element ruchomy względem wlotu przewodu wody gorącej (16) i wlotu wody zimnej (14) i połączony z ręczną dźwignią regulacyjną (17).