SE442924B - Termostatisk blandarventil - Google Patents

Description

7903884-0 Det är redan känt att använda bälgkonstruktioner, där bälgen bil- dar en sluten kammare, i vilken det värmekänsliga materialet inneslutes som en massa och vars temperaturförändri ngar fortplantas genom värme- , överföring vid fluidens kontakt med bälgdelens utsida.

Föreliggande uppfinning avser en termostatisk blandarventil för en vattenledningsvatten blandande anordning, vilken anordning omfattar en ihålig, rörformig kropp, som bildar en ventilkammare med separata in- loppskamrar för varmt och kallt vatten och en blandningskammare, som står i fluidförbindelse med inloppskamrarna och har ett utlopp för blan- dat vatten, varjämte ett ventilorgan är anordnat axiellt rörligt i ven- tilkammaren för inställning av andelarna varmt och kallt vatten, som av- ges till blandningskammaren, en termostatisk bälg, som innehåller värme- påverkbart material, är monterad i blandningskammaren, så att det blan- dade vattnet strömmar över utsidan på bälgen och varjämte ett mamöveror- gan är manövrerbart förbundet med bälgen och ventilorganet för styrning av rörelsen av ventilorganet under påverkan av expansionen/kontraktionen av bälgen vid ändring av temperaturen hos det blandade vattnet från den förinställda temperaturen för inställning av delarna av varmt och kallt vatten, så att på så sätt i det blandade vattnet upprätthålles den för- utbestämda temperaturen.

Denna ventil kännetecknas däri genom, att ventilorganet omfattar en fluidtryckbalanserad skyttelventil, som utgöres av en enda ihålig, rör- formig ventil, vilken är axiellt glidbar i det inre av ventilkammaren mellan varandra helt motstående, åtskilda ventilsäten, av vilka det ena ventilsätet har en mittöppning, som står i fluidförbindelse med bland- ningskammaren, att ventilorganet är tätat i förhållande till ventilkam- maren medelst en böjlig tätning, som är belägen mellan ändarna på ven- tilorganet för att åtskilja varmvattens- och kallvattenskamrarna och är fjäderbelastat mot manöverorganet för rörelse samtidigt med detta man- överorgan, att det värmepåverkade materialet består av ett vax, som in- nehåller hög halt av kolväten och ger en i huvudsak enhetlig expan- sions/kontraktionsgrad per ändrad temperaturenhet över det för drift avsedda vattentemperaturområdet och att ventilen omfattar en separat, '.sig sluten enhet, som_är lösbart monterad i den rörformiga kroppen. 7903884-0 Tack vare detta arrangemang kan det värmekänsïiga materialet inne- sïutas i en expansionskammare med 1itet tvärsnitt, som möjïiggör snabb värmeöverföring. Övriga kännetecken på uppfinninen framgår av underkraven.

Uppfinningen ska11 i det föïjande närmare beskrivas med hänvisning ti11 de bifogade ritningarna, varå fig. 1 är en de1vis skuren sidovy av en bïandarventii enïigt föreïiggande uppfinning, fig. 2 visar ett tvär- snitt genom en fïuidbïandaranordning, i vi1ken ingår den i fig. 1 visade bïandarventiïen, fig. 3 visar i större skaïa ett tvärsnitt genom en dei av den i fig. 2 visade anordningen, och fig. fig. 4 är en de1vis skuren sidovy av en bïandarventiï enïigt föreïiggande uppfinning enïigt ett något modifierat utförande.

Den i fig. 1 visade bïandarventiïdeïen 1 består av en i huvudsak cyïindrisk kropp 2, i viïken upptagits en inre säckborrning 3, och av en veckad, cylindrisk meta11bä1g 4, som är anbragt i borrningen 3. Bälgen 4 är ihåïig men ti11s1uten i ena änden och anordnad att vid sin öppna ände upptaga ett manöverorgan 5, vars ändamåï ska11 beskrivas nedan.

Bä1gens 4 öppna ände är tätad mot borrningens 3 mynning, varigenom biïdas en expansionskanmare 6, som sträcker sig me11an kroppen 2 och bäïgen 4. Kammaren 6 är fy11d med ett 1ämp1igt, värmekänsïigt materiaï, exempeïvis vax, som utvidgas och dras samman vid temperaturförändringar.

Materiaïet bör väïjas med hänsyn ti11 det temperaturområde, inom viïket b1andarventi1en skalï fungera, så att inom detta område erhåiïes en i huvudsak enhetlig utvidgnings/sammandragningsgrad per temperaturenhet.

Kroppen 2 omges över i huvudsak he1a sin axie11a ïängd av en rör- formig sïinga 7, som är anbragt på avstånd från kroppen 2, så att fluid kan strömma meiïan sïingan och kroppen ïiksom me11an sïingans ïindnings- varv. Sïingans 7 fria ände är ti11s1uten, medan dess andra ände är an- sïuten ti11 och står i förbindeïse med kanmaren 6 inti11 borrningens 3 sïutna, inre ände. S1ingan 7 biïdar en behå11are, som är fy11d med sam- ma värmekäns1iga materiaï som kammaren 6. 7903884-Û Vid användning befinner sig blandarventildelen 1 i en fluidbana så, att den reagerar för och/eller övervakar förändringar i temperaturen hos den fluid, som strömmar runt och över delen. En höjning av tempera- turen medför utvidgning av det i kammaren 6 och slingan 7 inneslutna ma- terialet. Genom denna utvidgning åstadkommes ett tryck mot bälgen 4, som därigenom trycks sanman, varvid dess axiella längd minskas. Denna rörel- se hos bälgen kan överföras av manöverorgant 5 för manövrering av en ventil eller liknande anordning för att minska eller ändra fluidens strömningsriktning eller för att ändra blandningsförhållandet mellan två eller flera fluider, så att en i huvudsak konstant temperatur upprätt- håiies.

En fluidblandaranordning 8, i vilken ingår den ovan beskrivna blandarventildelen 1 visas i fig. 2 och 3, till vilka hänvisas i det följande.

Fluidblandaranordningen 8 består av en ihålig kropp 9 med två skilda inloppskanaler 10 och 11, som är anslutna till varm- resp- kall- vattenkällor 10a resp. lla. I den ihåliga kroppen 9 är anordnad en ter- mostatblandningsventilenhet 12. Kroppen 9 är utformad med en utlopps- kammare 13 med en utloppskanal 14 (visad med streckade linjer), som på vanligt sätt är avsedd att anslutas till en eller flera ledningar till ett duschmunstycke eller annat sprutmunstycke (ej visat).

Fluidflödet genom resp. fluidinloppskanal 10 och 11 styres av en ventilenhet 15, som består av en avskiljningsventil 16 och en tallriks- ventil 17. Varje avskiljningsventil 16 är inställbar så, att öppningen på inloppet till den därmed förbundna matningskanalen kan varieras och kan ställas in i ett läge, i vilket inloppet stänges, varvid motsvarande inloppskanal isoleras från den ihåliga kroppen 9. Varje tallriksventil 17 är förspänd av en fjäder 18 mot stängt läge. Fjäderns 18 förspänning är sådan, att under normal drift trycket hos den genom resp. inlopps- matning inströmmande fluiden håller tallriksventilen 17 öppen mot verkan av fjädern. Vid minskat tryck eller vid negativt tryck stänges tall- riksventilen 17, vilket sålunda hindrar flöde av fluiden tillbaka till matningsledningen från kroppens 9 inre. 7905884-0 Varje ventilenhet 15 fasthålles i kroppen 9 och tätas mot resp. inloppskanal av ett par 0-ringar 19, 20. De båda kanalerna är försedda med var sin tillslutningshuv 21, som är avtagbar för justering av av- skiljningsventilen 16 eller avlägsnande av ventilenheten 15.

Den i detalj i fig. 3 visade termostatblandningsventilenheten 12 är anordnad att styra blandningsförhållandet mellan varmt och kallt vat- ten och därigenom åstadkomma en till utloppskanalen 14 matad fluidbland- ning med en i huvudsak konstant temperatur. Enheten 12 består av en ihå- lig, i huvudsak cylindrisk kropp 22, som bildas av två delar 23, 24. De- len 23 avgränsar en ventilkammare 25, i vilken är anordnad en ventilen- het 26, och en fluidblandarkanmare 27, i vilken blandarventildelen 1 är anordnad. Delen 24 är försedd med en styrenhet 28, som är manuellt man- övrerbar genom en på utsidan belägen manöverknopp 29 (se fig. 2) för in- ställning av ventilenheten 26, så att den önskade temperaturen eller temperaturområdet för den blandning, som skall frammatas genom utloppet 14 kan inställas på förhand.

Ventilanordningen 26 omfattar en skyttelventil 30, vilken består av ett ihåligt, cylindriskt ventilelement 31, som är anordnat att glida axiellt i ventilkammaren 25 mellan två mitt emot varandra belägna ven- tilsäten 32 och 33. Ventilsätet 32 tillsluter delens 23 ände. Ventilele- mentet 31 är tätat gentemot ventilkammaren 25 med hjälp av en böjlig tätning 34, som är belägen i ett spår 35 i ventilkammarens 25 insida mellan ventilsätena 32 och 33. Tätningen 34 uppdelar ventilkammaren i två åtskilda kammare 24a och 25b. Kammaren 25a står i förbindelse med inloppskanalen 10 genom flera längs omkretsen åtskilda gångar 36, som upptagits i kammarens vägg, och kammaren 25b står i förbindelse ed in- loppskanalen 11 genom en andra rad längs omkretsen upptagna och på av- stånd från varandra belägna gångar 37 i kammarens vägg.

Av gasväv bestående filterskärmar 38 och 39 är anordnade runt ven- tilkammaren så, att de täcker gångarna 36, 37 för att hindra av fluiden medfört grus att tränga in i blandningskammaren 12 och täppa till eller på annat sätt störa ventilelementets 31 funktion eller åstadkomma för- slitning av detsamma. 79o3as4-o Ventilelementet 31 arbetar mellan två ändlägen, vilka visas i fig. 2 resp. fig. 3. Vid det i fig. 2 visade läget ingriper ventilorganet 31 med ventilsätet 32 på sådant sätt, att kamaren 25a isoleras och endast kallvatten kan strömma in i kammaren 25b och strömma mellan ventilele- mentets ände 31b och ventilsätet 33 genom mittgången eller -öppningen 40 i ventilsätet 33. Öppningen 40 står i förbindelse med blandningskammaren 27, där fluiden passerar över och runt blandarventildelen 1, för att slutligen strömma genom en rad längs omkretsen anbragta åtskilda ut- loppsöppningar 41, vilka leder till utloppskammaren 13.

Såsom visas i fig. 3 anligger ventilorganet 31 mot ventilsätet 33 på sådant sätt, att kammaren 25b isoleras och endast varmvatten kan in- föra i denna kammare, varvid det passerar mellan ventilorganets ände 31a och ventilsätet 32 och in i och genom ventilorganet i riktning mot och genom öppningen 40.

Ventilorganets 31 rörelse mellan ändlägena styres av manöverorga- net 5, som utövar sin verkan mellan blandarventildelens 1 bälg och ett med hål försett anslag 42, som är utformat i ett stycke med ventilorga- net. Manöverorganet 5 sträcker sig med spelrum genom en mittöppning, upptagen i ett skovelformigt element 43, som är fäst vid ventilorganet medelst en ringformig fläns, vilken är belägen i en på motsvarande sätt utformad, inre kanal i ventilorganet 31. Manöverorganets 5 ände Sa är avrundad, så att den kan inpassas i en motsvarande urtagning i anslaget 42. En returfjäder 44, som verkar mot anslaget 42, förspänner ventilor- ganet 31 i riktning mot manöverorganet 5 på sådant sätt, att manöveror- ganet och ventilorganet alltid förflyttas samtidigt. Fjädern är anordnad i en i ventilsätet 32 belägen hylsa 45 för att styra och skydda fjädern mot fluidtryck och fluidturbulens, när fluiden strömmar genom ventilor- ganet 31.

Manöverorganets 5 inledande, axiella rörelse för inställning av ventilorganet 31 i det läge, som ger den önskade temperaturen hos det utgående flödet, åstadkommes med hjälp av styrenheten 28 vid vridning av styrknappen 29, vilken är fäst medelst spår och en fläns 29a på sådant 7903884-0 sätt, att den åstadkommer vridning av styrspindeln 28a. En skruv 46 håller knappen 29 i läge, och ett nav 47, som är fastkilat såväl vid spindeln 28a som vid knappen 29, är försett med en stoppklack 47a, som är anordnad att ligga an mot ett par stoppytor (ej visade) på elementet 24. Stoppytorna är vinkelförskjutna på sådant sätt, att elementets 46 vridning begränsas till ca 2700, vilket vid drift är tillräckligt för att flytta ventilorganet 31 mellan dettas två varandra motsatta änd- lägen, såsom visas i fig. 2 och 3.

Fortsatt axialrörelse av manöverorganet 5 för inställning av ven- tilorganet för kompensation av förändringar i fluidens temperatur i blandningskanmaren 27 uppnås genom ventilorganets 31 reaktion, fram- kallad av bälgenhetens 4 rörelse.

Det torde framgå av ovanstående, att en temperaturhöjning av flui- den medför, att materialet i kammaren 6 och slingan 7 utvidgas och där- igenom utövar det en kraft mot bälgen 4, så att denna trycks samman och dess axiella rörelse pressar ned manöverorganet 5. Genom denna rörelse av manöverorganet 5 åstadkommes en förskjutning av ventilorganet 31 i riktning mot sätet 32, så att en förändring sker av proportionerna mellan varm- och kallvatten som införes i blandningskammaren genom minskning av varmvattenandelen resp. en ökning av kallvattenandelen, vilket åstadkommas genom förändringen i de mellanrum, som bildar ström- ningsbanor mellan ventilorganet 31 och ventilsätena 32 och 33. Fluidens temperatur i blandningskammaren 27 sänkes sålunda till önskad tempera- tur. Omvänt sker vid sänkning av temperaturen i blandningskammaren 27 en sammandragning av materialet i kammaren 6 och slingan 7, vilket medför axiell utvidgning av bälgen 4, varvid manöverorganet 5 tvinga suppåt och därvid medbringas ventilorganet 31, som också är förspänt av fjädern 44. Även i detta fall åstadkommer ventilorganets 31 förflyttning en föränd- ring av proportionerna mellan varm- och kallvatten, som inströmmar i blandningsksammaren 27, genom ökning resp. minskning av mellanrummet och strömningsbanorna mellan ventilorganet 31 och resp. säte 32 och 33.

När temperaturen i blandningskammaren 27 ökas enligt förinställningen och därefter stabiliserats, kommer manöverorganet 5 inte att ytterligare förflyttas. 7903884-0 Styrenheten 28 omfattar en säkerhetsanordning 48 mot överbelast- ning, i vilken anordning ingår en icke visad fjäder. Överbelastningsan- ordningen 48 är anordnad att hindra alltför stora belastningar på blan- darventildelen 1 vid vridning av styrenheten 28. I vissa fall kan över- belastningsanordningen fungera även som en säkerhetsanordning mot drift- störningar i händelse av plötsliga temperaturchocker eller vid fel i fluidmatningen. ~ Termostatblandarventilenheten 12 är anbragt i kroppen 9 och fast- skruvas i denna samt tätas medelst tre böjliga tätningar 49, 50 och 51.

Hela termostatblandarventilen 12 bildar en modulenhet anpassad till en lämplig kropp för anslutning till fluidmatningen. Anordningen 12 kan in- passas eller avlägsnas för underhåll eller byte, när så behövs. Termo- statblandningsventilen 12 är dessutom så anordnad, att flera olika tem- peraturområden kan inställas i förväg genom lämpligt val av värmekäns- ligt materia, och olika termostatiska blandningsventiler kan användas för anpassning till lämpliga kroppar.

Vid den alternativa utföringsformen av blandarventildelen som vi- sas i fig. 4, har slingan 7 ersatts med ett koniskt element 52. Samma hänvisningsbeteckningar som i fig. 1 har använts för att ange motsvaran- de delar.

Elementet 52 är ihåligt och avgränsar en runt kroppen 2 sig sträckande behållare 53, som är fylld med samma material som kammaren 6.

Behållaren 52 står i förbindelse med kammaren 6 genom en ringformig öppning 54 i kroppens 2 vägg. Blandarventildelen arbetar på det sätt som beskrivits med hänvisning till det första utförandet, varvid det ko- niska elementets 52 hålrum fungerar som en värmeöverföringsdel med stor yta. Fluiden kan strömma över och runt elementet 52 på det sätt, som beskrivits ovan, men elementet kan också anbringas i strömningsbanor, där ett flöde skall upphöra, genom manövrering av en av manöverorganet 5 styrd ventil. Blandarventildelen enligt detta alternativa utförande kan likaledes monteras vid en fluidblandarventil och utgöra en del av en mo- dul av det slag, som har visats och beskrivits med hänvisning till tig-_?- 7903884-0 Uppfinningen är givetvis inte begränsad ti11 de ovan beskrivna och i fig. 1 och 4 visade b1andarventi1de1arna utan kan modifieras på många sätt. Såiunda kan exempeïvis sïingan 7 eiier eïementet 52 ersättas med någon annan komponent med iämpiig form, dvs. ett organ med stor yta, längs viïken värmeöverföringen kan ske ti11 det i resp. komponent innes1utna, värmekäns1iga materiaïet.

Bäïgenheten kan bestå av annat materiai än meta11, exempeïvis en eiastomer såsom gummi e11er pïast med sådana egenskaper, att delen kan utstå de påfrestningar som temperaturen och andra i biandningskammaren förekommande förhåiïanden utsätter den för. Dess hysteresisfaktor ska11 också vara ïämpïig. Metaiibäigar är emeilertid vanïigen iämpiigast på grund av sin iåga hysteresis och ïånga ïivsiängd.

Claims (6)

7903884-0 P a t e n t k r a v

1. Termostatisk blandarventil (12) för en vattenledningsvatten blandande anordning, vilken anordning omfattar en ihålig, rörformig kropp (9), som bildar en ventilkammare med separata inloppskamrar (10, 11) för varmt och kallt vatten och en blandningskammare (27), som står i fluidförbindelse med inloppskamrarna (10, ll) och har ett utlopp för blandat vatten, varjämte ett ventilorgan (26) är anordnat axiellt rör- ligt i ventilkammaren (25) för inställning av andelarna varmt och kallt vatten, som avges till blandningskammaren, en termostatisk bälg (4), som innehåller värmepåverkbart material, är monterad i blandningskammaren (27), så att det blandade vattnet strömmar över utsidan på bälgen (4) och varjämte ett manöverorgan (5) är manövrerbart förbundet med bälgen (4) och ventilorganet (26) för styrning av rörelsen av ventilorganet (26) under påverkan av expansionen/kontraktionen av bälgen (4) vid änd- ring av temperaturen hos det blandade vattnet från den förinställda tem- peraturen för inställning av delarna av varmt och kallt vatten, så att på så sätt i det blandade vattnet upprätthålles den förutbestämda temperaturen, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ventilorganet (26) omfattar en fluidtryckbalanserad skyttelventil (30), som utgöres av en enda ihålig, rörformig ventil (31), vilken är axiellt glidbar i det inre av ventilkammaren (25) mellan varandra helt motstående, åtskilda ventil- säten (32, 33) av vilka det ena ventilsätet (33) har en mittöppning (40), som står i fluidförbindelse med blandningskammaren (27), att ven- tilorganet (31) är tätat i förhållande till ventilkammaren (25) medelst en böjlig tätning (34), som är belägen mellan ändarna (31a, 31b) på ven- tilorganet (31) för att åtskilja varmvattens- och kallvattenskamrarna (25a, 25b) och är fjäderbelastat (44) mot manöverorganet (5) för rörelse samtidigt med detta manöverorgan (5), att Net värmepåverkade materialet består av ett vax, som innehåller hög halt av kolväten och ger en i hu- vudsak enhetlig expansions/kontraktionsgrad per ändrad temperaturenhet över det för drift avsedda vattentemperaturområdet och att ventilen (12) omfattar en separat, sig sluten enhet, som är lösbart monterad i den rörformiga kroppen (9). 7903884-0 Il

2. Ventil enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ventilenheten (12) dessutom omfattar manövrerbara styrorgan (8) för inställning av läget hos ventilorganet (31) för förinställning av den önskade temperaturen hos det blandade vattnet, varjämte styrorganet (28, 8) är anordnat att åstadkomma inställningsrörelsen av ventilorganet (31) medelst bälgen (1) och manöveranordningen (5) och omfattar en säkerhetsanordning (48) för att hindra en överbelastning av bälgen (1).

3. Ventil enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ventilorganet (31) är försett med ett med öppningar ut- rustat skovelorgan (43) nära öppningen (40), varjämte skovelorganet (43) har en mittöppning, genom vilken sträcker sig manöverorganets (5) änd- del.

4. Ventil enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ventilorganet (41) är försett med ett med öppningar ut- rustat anslag (42), varjämte den ände (5a) på manöverorganet (5), som är vänd från bälgen (1), är avrundad och anbragt i en med komplementär form utformad fördjupning i ena sidan av anslaget (42) och varjämte fjädern (44) är anordnad att verka mot den motsatta sidan av anslaget (42).

5. Ventil enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ventilenheten (12) är inskruvad i apparatkroppen (9) och försedd med ett flertal ringformiga, böjliga tätningar (49, 50, 51) för tätning av ventilenheten (12) gentemot apparatkroppen (9).

6. Ventil enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att var och en av inloppskamrar (25a, 25b) är försedd med ett flertal längs omkretsen åtkilda inloppsöppningar (36, 37), som är täckta med var sin filterskärm (38, 39).