SE469698B - Sanitetsarmatur av engreppstyp med broms foer daempning av staengningsroerelsen - Google Patents

Description

4 6 9 6 9 8 2 _ Ventilspindeln har ett medbringarhuvud som är i ingrepp i en medbringaröppning i den rörliga ventilskivan. I detta fall är fjäderelementet lämpligen en tryckfjäder som är inspänd mellan den ena sidan av ventilspindelns medbringarhuvud och den närliggande väggen i medbringaröppningen. En på detta sätt placerad tryckfjäder kan enkelt införas i befintliga armaturkonstruktioner, varigenom armaturen enligt uppfinningen blir "kompatibel" med tidigare monterade armaturer, så att ett utbyte lätt kan göras vid reparation eller renovering.

Vid armaturer vid vilka ventilspindeln svängs när vattenflödet skall ändras kan alternativt spindeln delas i två delar som förbinds kraftöverförande med var- andra med hjälp av en torsionsfjäder på sådant sätt att spindeln viks under sam- tidig spänning av fjädern när rörelsen bromsas av bromsen vid en ändring av den rörliga ventilskivans läge.

Den i patentkravet 1 angivna tankegången är inte beroende av var i kraft- överföringens väg fjäderelementet är placerat. Det exakta stället väljs efter den geometriska uppbyggnaden och vad som kostnadsmässigt är mest gynnsamt.

Teoretiskt kan ett brott på fjäderelementet inträffa efter lång tids använd- ning. Om inte särskilda åtgärder har vidtagits kan armaturen inte stängas helt efter en sådan händelse. För att väsentligen undanröja även denna risk kan läges- anslaget innehålla en fjäder med hög kraft i stängningsriktningen, så att anslaget vid normala stängningskrafter är väsentligen styvt men ger efter för en väsentligt högre kraft. Fjädern skall alltså vara så kraftig att användaren normalt inte mär- ker någon fjädring i stängningsriktningen. Om fjäderelementet däremot skulle brytas av, så att kraftöverföringen mellan greppet och det rörliga ventilelementet upphör, kan kraftöverföringen återupprättas genom att kraften från fjädern i anslaget övervinns.

Vid de ovannämnda kända armaturerna med svängbar ventilspindel är anslaget ofta utformat som en hammarpen som samverkar med en i dess väg belägen yta. I dessa fall kan hammarpenen förbíndas med ventilspindeln med hjälp av en kraftig fjäder. Vid ett brott på fjäderelementet i kraftöverföringen kan då det rörliga ventilelementet ändå stängas helt genom att ventilspindeln förs förbi det normala stängningsläget mot verkan av den kraftiga fjädern.

Fjäderelementets fjäderkonstant skall vara avpassad till bromsen på sådant sätt att fjäderelementet om det trycks samman en sträcka som motsvarar brom- sens verkningssträcka verkar på det rörliga ventilelementet med en kraft som vid den ifrågavarande bromskonstruktionen ger den högsta tillåtna ställhastigheten för det rörliga ventilelementet.

Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare med ledning av ett på ritning- en visat utföringsexempel. Därvid visar fig 1 till 4 en axiell genomskärning genom en som en insats uppbyggd ettgreppsblandarventili olika skeden av stängningsrör- elsen. 469 698 3 Den visade ettgreppsblandaren har ett bägarformigt insatshus 1, vars botten genomgås av två vatteninloppshål 2, av vilka endast det ena är synligt på ritning- en, och ett vattenutloppshål 3. Varje hål 2 och 3 är försett med en cylindrisk tätningshylsa 4 respektive 5 som åstadkommer de vattentäta Övergångarna till det icke visade yttre ventilhuset i vilket ettgreppsblandarinsatsen är monterad.

På bottnen av insatshusets inre utrymme ligger en ovridbar och oförskjutbar första ventilskiva 6 av ett keramiskt material. Skivans 6 uppåtvända yta är polerad till hög ytjämnhet och planhet. Den fasta ventilskívan 6 har likaså två vattenín- loppshål 7 och ett vattenutloppshål 8, vilka kommunicerar med kanalerna inuti tätningarna 4, 5 i de motsvarande hålen 2, 3 i insatshusets 1 botten.

Ovanpå den fasta ventilskívan 6 ligger en rörlig andra ventilskiva 9, som kan både vridas och förskjutas relativt den fasta skivan 6. Den är sammansatt av en plan undre keramikskíva 11 och en övre plastdel 11, som är i profilbetingat ingrepp 32 med varandra med en mellanliggande tätning 12. Keramikskivan 10 är på sin mot den fasta keramikskivan 6 glidande undersida polerad till hög yt- jämnhet och planhet på samma sätt som skivans 6 ovansida. Keramikskivan 10 har ett genomgångshål 13, som har stor area och övergår i ett urtag 14 i plast- delen 11. Hålet 13 i skivan 10 och urtaget 14 i plastdelen 11 bildar tillsammans en samlíngskanal 15, genom vilken vattnet vid lämpliga relativlägen mellan ventil- skivorna 6 och 9 kan strömma från ínloppshålen 7 till utloppshålet 8 i den fasta ventilskívan 6.

Den rörliga ventilskivans 9 läge ställs in med en spindel 16, som är sväng- bart lagrad i en vridbar lagerdel 18 med en pinne 17 och kan vridas gemensamt med lagerdelen 18 kring den vertikala ventílaxeln. Lagerdelen 18 skjuter ut ur ínsatshuset 1 med en axiell hals och har på sin undersida ett spår 22, vars paral- lella sidoytor tjänar som styrytor för motsvarande styrytor på den rörliga ventil- skívan 9.

Spindeln 16 är vid sin undre ände försedd med ett förstorat medbringarhuvud 20 som är i ingrepp i ett medbringarhål 21 i den rörliga ventilskivans 9 ovansida.

Medbringarhuvudet 20 anligger normalt direkt mot den i figurerna vänstra ytan i medbringarhålet 21, medan en tryckfjäder 35 är isatt mellan medbringarhuvudet 21 och medbringarhålets 21 högra yta.

Ett icke visat handtag sätts på sedvanligt sätt fast på den övre änden av ventilspindeln 16.

Den rörliga ventilskivans 9 plastdel 11 innehåller en broms, som på längre fram beskrivet sätt tillsammans med tryckfjädern 35 förhindrar att det även vid mycket snabba stängningsrörelser uppstår tryckstötar i ledningsnätet. Den rörliga ventilskivans 9 plastdel 11 är för ändamålet försedd med en stegformigt avsmalnande cylindrisk urtagning 23, vars axel är parallell med den rörliga ventil- skivans 9 rörelseriktning, dvs parallell med de båda ventilskivornas 6 och 9 kon~ 469 69 8 taktplan.

En som en dubbelkolv utförd dämpkolv 24 är längsrörligt anordnad i den cylindriska urtagningen 23. Den har en inre kolv 24a och en yttre kolv 24b, som av en mellanliggande stång 25 hålls på axiellt avstånd från varandra.

Den inre kolven 24a, som samverkar med urtagningens 23 smalare del 23a, är utformad som en elastisk läpptätning. Den yttre kolven 24b, som samverkar med urtagningens 23 yttre, bredare del 23b, är bildad av en stel kropp i vars periferisída en O-ringstätning 26 är isatt. Den yttre kolvens 24b ur urtagningen 23 utskjutande del är utformad som en tapp 27 med rundat huvud.

Ett axelparallellt spår 30 med liten tvärsektion är upptaget i sidoväggen i urtagningens 23 del 23a. Den yttre delen 23b av urtagningen 23 är förbunden med den andra ventilskívans 9 samlingskanal 15 genom en smal kanal 31.

Funktionssättet för den av dämpkolven 24 och den cylindriska urtagningen 23 i den rörliga ventilskivan 9 bildade bromsen kommer nu att förklaras. Först antas att tryckfjädern 35 mellan medbringarhuvudet 20 och medbringarhålet 21 är en stel kropp. Funktionssättet för tryckfjädern 35 i samverkan med bromsen kommer att förklaras längre fram.

När vattnet i ventilens i fig 1 visade öppna läge strömmar genom samlings- kanalen 15 i den rörliga ventilskivan 9 fylls den cylindriska urtagningen 23 med vatten genom kanalen 31. Trycket i urtagningen 23 förskjuter dubbelkolven 24 maximalt utåt tills rörelsen stoppas av ett icke visat anslag. I detta läge, som visas i fíg 1, ligger tappen 27 på den yttre kolven 24b på avstånd från insats- husets vägg 1.

När den rörliga ventilskivan 9 därefter förs åt höger på ritningen för att stänga ventilen påverkas denna rörelse till en början inte. Först när tappen 27 stöter i den närbelägna väggen i insatsens hus 1 börjar en dämpningsverkan att uppträda. Under bromsning av den rörliga ventilskívans 9 högerrörelse förträngs vattnet av den yttre kolven 24b genom kanalen 31 ut ur urtagningens 23 yttre del 23b och in i samlingskanalen 15. Samtidigt kommer den inre kolven 24a in i urtagningens 23 inre del 23a och tränger ut det i denna befintliga vattnet genom spåret 30 och in i urtagningens 23 yttre del 23b. Den resulterande bromskraften bestäms i huvudsak av tvärsnittsarean för spåret 30.

Genom att den inre kolven 24a utformas som en läpptätning kan bromskraften göras särskilt starkt beroende av den rörliga ventilskívans 9 rörelsehastighet.

Om hastigheten är hög pressar trycket i urtagningen 23 den inre kolvens 24a tätningsläpp relativt hårt mot urtagningens 23 vägg. Vattnet kan i detta fall endast trängas ut ur urtagningens 23 del 23a genom spåret 30. Vid en långsammare rörelse blir däremot trycket i urtagningen 23 så lågt att den inre kolvens 24a tätningsläpp kan släppa från urtagningens vägg, varigenom en relativt stor area blir tillgänglig för förträngningen av vattnet. Bromskraften blir därför knappt 469 698 märkbar vid en långsam rörelse.

När ventilen öppnas genom att den rörliga ventilskivan 9 förs åt vänster på ritningen strömmar vatten från samlingskanalen 15 genom kanalen 31 in i urtagningen 23 och ställer tillbaka dämpkolven 24 till det på ritningen visade läget.

Vid den nu följande beskrivningen av växelverkan mellan tryckfjädern 35 och bromsen i den rörliga ventilskivan 9 är det tillräckligt att veta att bromsen alstrar en bromskraft som är beroende av stängningsrörelsens hastighet och sätter in när kolvens 24 tapp 27 stöter i insatshusets 1 invändiga mantelyta.

Så länge den rörliga ventilskivans 9 rörelsehastighet är låg är således även den av bromsen (dämpkolven 24 och urtagningen 23) utövade bromskraften låg.

Detta innebär att när den rörliga ventilskivan 9 ställs om med låg hastighet är funktionssättet detsamma som utan bromsen och tryckfjädern 35. Tryckfjädern 35 trycks inte samman nämnvärt eftersom den endast skall överföra små krafter och då väsentligen fungerar som en stel kropp. I detta fall följer den rörliga ventilskivan 9 således direkt ventilspindelns 16 rörelser.

Om ventilspindeln 16 däremot förs snabbt i stängn-ingsriktningen blir förhåll- andena annorlunda. I extremfallet sker stängningen med ett hårt slag av handen mot det på ventilspindelns 16 övre ände påsatta greppet.

Fig 1 till 4 visar momentanbilder från fyra tidpunkter under en sådan snabb stängning av ventilen.

I fig 1 är ettgreppsblandarventilen i sitt helt öppna läge, som bildar utgångs- punkt för den beskrivna rörelsen. Tryckfjädern 35 är normalspänd, så att den trycker den i fig 1 vänstra sidan av ventilspindelns 16 medbringarhuvud 20 mot den närliggande sidan av medbringarhålet 21. Dämpkolvens 24 tapp 27 befinner sig i detta läge på avstånd från insatshusets vägg.

I fig 2 visas det skede av stängningsrörelsen då bromsen börjar verka. Dämp- kolvens 24 tapp 27 har nu kommit till anliggning mot insatshusets 1 insida. Fram till denna tidpunkt har ventilskivans 9 ställrörelse skett praktiskt taget utan kraft- förbrukning, dvs utan att tryckfjäderns 35 sammantryckning ökat. Förhållandena är därmed så långt desamma som vid en långsam stängníngsrörelse.

Från och med nu börjar emellertid bromsen att verka, och eftersom omställ- ningen av det på Ventilspindeln 16 påsatta greppet förutsätts vara mycket snabb fås en mycket hög bromskraft. Följden blir att den rörliga ventilskivan 9 inte längre följer ventilspindelns 16 rörelse. I stället stannar den rörliga ventilskivan 9 upp nästan helt (i verkligheten fortsätter rörelsen med mycket låg hastighet).

Ventilspindeln 16 rör sig tills den i det i fig 3 visade läget stoppas av lägesan- slaget (den exakta utformningen av lägesanslaget kommer att förklaras längre fram). Under denna rörelse trycks fjädern 35 samman. Medbringarhuvudets 20 vänstra sida har nu avlägsnat sig från medbringarhålets vänstra sida eftersom 46.9 698 6 den rörliga ventílskivan 9 inte kunnat röra sig med samma hastighet som medbring- arhuvudet.

Från användarens sida sett har blandaren ställts i sitt stängda läge eftersom greppet förts till det kännbara anslaget. I verkligheten är dock stängningsrörelsen inuti ettgreppsblandarventilen ännu inte avslutad. Där avlöper i stället de moment som motsvarar övergången från fig 3 till fig 4. Tryckfjädern 35 expanderar och för den rörliga ventílskivan 9 långsamt mot bromsens verkan' till det verkliga stängningsläget. Rörelsehastigheten under detta slutskede beror av samverkan mellan tryckfjäderns 35 tryckkraft och bromsens bromskraft.

Det är nu möjligt att i förväg fullständigt bestämma den rörliga ventilskivans 9 högsta rörelsehastighet. Tryckfjäderns 35 fjäderkonstant och bromsens bromskraft kan avpassas till varandra på följande sätt: Först bestäms den rörliga ventilskivans 9 högsta tillåtna Stängningshastighet. Där- efter kan den yttre kraft som tryckfjädern 35 får utöva på den rörliga ventílskivan 9 innan dennas högsta tillåtna Stängningshastighet uppnås bestämmas. Tryckfjäderns 35 fjäderkonstant väljs därefter på följande sätt: Vid maximal sammantryckning får endast den kraft som ger den högsta tillåtna stängningshastígheten utövas på den rörliga ventílskivan 9. Den maximala kompressíonen är den vid vilken den rörliga ventílskivan 9 blir helt stillastående när bromsens verkan sätter in medan ventilspindeln 16 rör sig vidare till slutet av sin ställväg. Detta framgår vid betraktande av fig 3 och 4, som visar just detta ytterlighetsfall. Med den tidigare beskrivna uppbyggnaden av bromsen motsvarar den maximala sammantryck- ningen av fjädern 35 således bromsens verkningssträcka, dvs den sträcka dämpkol- ven 24 förflyttar sig mellan de i fig 3 och 4 visade lägena.

Fördelarna med den beskrivna växelverkan mellan tryckfjädern 35 och bromsen i den rörliga ventílskivan 9 är uppenbara. Helt oberoende av hur snabbt användaren manövrerar greppet förflyttar sig den rörliga ventílskivan 9 under den av bromsen styrda delen av stängningsförloppet inte fortare än en i förväg exakt bestämbar högsta hastighet. Vid givna yttre tryckförhållanden i ledningsnätet innebär detta att den kvarvarande tryckstötens storlek kan förutses exakt. Problemet med tryck- stötar blir därmed inte längre beroende av slumpmässiga yttre faktorer vid manöv- reringen.

Tryckfjädern 35 gör vidare att armaturen alltid med säkerhet stängs i och med att användaren vid manövreringen av greppet inte längre förväxlar ändanslaget med ett "skenbart" anslag som annars kan uppträda när bromsen plötsligt börjar verka. i I allmänhet behöver inte särskilt tillses att tryckfjäderns 35 expansion från det i fig 3 visade läget verkligen förflyttar den rörliga ventílskivan 9 i stället för att trycka tillbaka ventilspindeln 16. Det finns flera orsaker till detta. För det första verkar tryckfjädern 35 på ventilspíndelns 16 medbringarhuvud 20 med 'i 469 698 7 ett relativt ogynnsamt hävarmsförhållande, varigenom den rörliga ventilskivan 9 redan vid relativt låg friktion i ventilspindelns svängrörelse rör sig lättare än ventilspindeln 16. Därvid skall minnas att bromskraften som åstadkommes av dämpningskolven 24 tack vare den beskrivna uppbyggnaden av ventilen inte längre behöver vara på långt när så stor som vid kända konstruktioner. Vidare gör även de dynamiska förhållandena att övergången från fig 3 till fig 4 förlöper på det avsedda sättet. Ventilskivan 9, som har en viss massa, är redan i rörelse mot stängningsläget och behöver bromsas och stoppas för att rörelsen skall kunna gå fel väg. Samtidigt måste därvid ventilspindeln 16 och det på denna sittande tunga greppet accelereras i öppningsríktningen. Dessa förlopp måste ske mycket snabbt, vilket kräver mycket höga krafter. Ett tredje skäl till att rörelserna för- löper på det önskade riktiga sättet är att användaren efter att spindeln stoppats av ändanslaget håller i greppet ytterligare några tiondels sekunder innan han släpper det på grund av de naturliga reaktionstiderna. Denna reaktionstidsfördröj- ning under vilken ventilspindeln 16 hålls fast i sitt ändläge är emellertid tillräcklig för att fullborda övergången från fig 3 till fig 4.

Om de beskrivna konstruktionsegenskaperna ändå inte skulle vara tillräckliga för att hindra tryckfjädern 35 att trycka tillbaka ventilspindeln 16 i stället för att föra den rörliga Ventilskivan 9 till dess stängningsläge från läget enligt fig 3 till läget enligt fig 4 måste i undantagsfall friktionen vid ventilspindelns 16 svängrörelse höjas .på konstlad väg.

Teoretiskt kan det inträffa ett brott på tryckfjädern 35 efter en längre tids användning, även om det i praktiken är föga sannolikt. I ett sådant fall skulle det utan förhandsåtgärder inte vara möjligt att stänga blandarventilen helt.

För att även ta hänsyn till detta sällsynta fall är ändanslaget vid det visade utföringsexemplet utformat på ett särskilt sätt.

Som framgår av ritningen är ventilspindelns 16 från insatshuset 1 utskjutande del utformad med två "hammarpenar" 36, 37. Ventilspindelns 16 svängrörelse i ventilens öppningsriktning stoppas när penen 37 slår emot styrdelens 18 ovansida.

På motsvarande sätt begränsas ventilspindelns 16 svängrörelse i stängningsriktningen av att penen 36 slår emot styrdelens 18 ovansida.

Penen 37 är på känt sätt stelt utformad i ett stycke med ventilspindeln 16. Mellan penen 36 och ventilspindeln 16 sitter däremot en relativt kraftig blad- fjäder 38. Bladfjäderns 38 styrka väljs så att den vid d_e krafter som normalt behövs för att ställa om den rörliga Ventilskivan 9 uppfattas som stel. Penens 36 funktion som ändanslag i stängningsriktningen är således densamma som om penen 36 hade varit stelt förbunden med ventilspindeln 16. Om tryckfjädern 35 dock på grund av onormala omständigheter skulle brista kan ventilspindeln 16 svängas ytterligare ett stycke genom att användaren övervinner den höga fjäder- kraften från bladfjädern 38 så att medbringarhuvudet 20 genom direkt ingrepp

Claims (7)

469 698 8 med den rörliga ventilskivan 9 kan föra denna till dess helt stängda läge. Fjäderelementet som separerar den rörliga ventilskivans 9 rörelse från ventil- spindelns 16 rörelse behöver självfallet inte vara anordnad på det visade sättet mellan medbringarhuvudet 20 och den närliggande väggen i medbringarhålet 21. I princip kan fjäderelementet placeras var som helst i stängningskraftens väg mellan ändanslaget och den rörliga ventilskivan 9. Här finns altså en valfrihet som styrs av de geometriska förhållandena och kostnaderna. Vid ett utföringsexempel som inte visas på ritningen är ventilspindeln 16 avbruten i höjd med pinnen 17. Spindelns 16 båda delar är förbundna med varandra med hjälp av en torsionsfjäder. I övrigt överensstämmer konstruktionen med den som beskrivits i det föregående med hänvisning till fig 1 till 4. Så länge bromsen är overksam, oberoende av om det beror på att den befinner sig utanför sitt verksamhetsområde eller att rörelsehastigheten är låg, överför torsíonsfjädern, som i detta fall ersätter tryckfjädern 35 vid det på ritningen visade utföringsexem- plet, kraften väsentligen stelt mellan ventilspindelns 16 delar. Om bromsen däremot belastar den rörliga ventilskivan med en avsevärd bromskraft kommer ventilspindeln att vika sig vid förbindningsstället mellan dess båda delar genom elastisk deforma- tion av torsionsfjädern. Ventilspindelns 16 yttre del, på vilken greppet är påsatt, rör sig vidare till ändanslaget, dvs tills penen 36 slår emot styrdelens 18 ovansida. Den inre delen av den "vikta" ventilspindeln 16 bromsas upp tillsammans med den rörliga ventilskivan 9. Därefter svängs den långsamt av kraften från torsions- fjädern och för samtidigt med sig ventilskivan 9 tills ventilspindeln 16 åter rätat ut sig. Ventilspindelns 16 båda delar utformas så att spindeln endast kan vika sig vid en manöverrörelse i stängningsriktningen. I den andra riktningen överförs kraften genom direkt anliggning utan att böja fjädern eller spindeln 16. Det utifrån sedda funktionssättet blir således detsamma vid det närmast ovan beskrivna utförandet som vid det på ritningen visade utföringsexemplet. P a t e n t k r a v :

1. Sanitetsarmatur med minst ett rörligt ventilelement (9) för styrning av ett vattenflöde, ett manövergrepp från vilket en kraftöverföringsväg (16, 2D) går till det rörliga ventilelementet (9), ett ändanslag (36) som begränsar greppets rörelseväg, och en broms (24) som motverkar snabba stängningsrörelser för det rörliga ventilelementet (9), kännetecknad av att kraftöverföringsvägen (16, 20) i stängningsriktningen till det rörliga ventilelementet (9) innehåller ett fjäder- element (35) mellan ändanslaget (18, 36) och det rörliga ventilelementet (9).

2. Armatur enligt kravet 1, vid vilken det rörliga ventilelementet bildas av en rörlig ventilskiva (9) som kan ställas om linjärt av en svängbar ventilspindel (16), som är i ingrepp i en medbringaröppning (21) i den rörliga ventilskivan (9), kännetecknad av att fjäderelementet bildas av en tryckfjäder (35), som är in- spänd mellan den ena sidan av ett medbringarhuvud (20) på ventilspindeln (16) 469 698 9 och den mot denna sida vända väggen i medbringaröppningen (21).

3. Armatur enligt kravet 1, vid vilken det rörliga ventilelementet vid en ändring av vattenflödet förflyttas linjärt av en svängbar ventilspindel, känneteck- nad av att ventilspindeln är delad i två delar, som är kraftöverförande förbundna med varandra med en torsionsfjäder på sådant sätt att spindeln under samtidig spänning av torsionsfjädern viker sig när bromsen blir verksam under en omställning av det rörliga ventilelementet.

4. Armatur enligt kravet 3, kännetecknad av att ventilspindelns båda delar är förbundna med varandra på sådant sätt att spindeln inte kan vika sig vid en rörelse i ventilens öppningsriktning.

5. Armatur enligt något av kraven 1 till 4, kännetecknad av att ändan- slaget (18, 36) i ventilens stängningsriktning innehåller ett kraftigt fjäderelement (38), som är väsentligen stelt för normala stängningskrafter men ger efter vid en avsevärt förhöjd stängningskraft.

6. Armatur enligt kravet 5, vid vilken ändanslaget bildas av ett med en svängbar ventilspindel (16) förbundet hammarpenformigt element (36), som sam- verkar med en i dess rörelseväg belägen fast yta (18), i kännetecknad av att hammarpenen (36) är förbunden med ventilspindeln (16) via en kraftig fjäder (38).

7. Armatur enligt något av kraven 1 till 6, kännetecknad av att fjäder- elementets (35) fjäderkonstant är avpassad till bromsen (24, 23) på sådant sätt att fjädern (35) om den trycks samman en sträcka som är lika med bromsens (24, 23) verkningssträcka påverkar det rörliga ventilelementet (9) med en kraft som med den ifrågavarande bromsen leder till att det rörliga ventilelementet (9) rör sig med sin högsta tillåtna hastighet.