WO2011051044A2

WO2011051044A2 - Durchflussmengenregler für sanitäre anwendungen und verfahren zur auslegung derartiger durchflussmengenregler

Info

Publication number: WO2011051044A2
Application number: PCT/EP2010/063314
Authority: WO
Inventors: Christoph Weis; Michael Söchtig
Original assignee: Neoperl Gmbh
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2011-05-05
Also published as: WO2011051044A3; DE102009057559A1; RU2504816C2; DE102009057559B4; RU2010104984A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Durchflussmengenregler für sanitäre Anwendungen mit einem Gehäuse, welches eine ringspaltartige Durchgangsöffnung aufweist, sowie weiterhin mit einem in Ringspaltnähe angeordneten, elastischen Drosselkörper, welcher den Ringspalt oder Abschnitte hiervon aufgrund elastischer Verformung bei sich bildenden Druckdifferenzen des strömenden Mediums verändert, wobei der Ringspalt eine Profilierung aufweist und sich der elastische Drosselkörper mit seiner abstromseitigen Fläche auf einer Auflageschulter, die Bestandteil des Gehäuses ist, abstützt. Erfindungsgemäß sind auf der Zustromseite zur axialen Fixierung des elastischen Drosselkörpers entweder ein Haltering, eine Haltewulst oder mehrere Haltelaschen vorgesehen, wobei von der Zustromseite aus betrachtet der Haltering oder die Haltelaschen die projizierte zustromseitige Fläche des Drosselkörpers im Wesentlichen nur bis maximal zur Hälfte, bevorzugt bis maximal zu einem Drittel bedeckt, so dass der Fließdruck des strömenden Mediums hinreichend am Drosselkörper angreift und Unstetigkeitsstellen in der Regelkennlinie, vermieden werden. Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zur Auslegung der symmetrischen Profilierung eines Ringspalts für Durchflussmengenregler und ein Herstellungsverfahren für einen derartigen Regler.

Description

Durchflussmengenregler für sanitäre Anwendungen und Verfahren zur Auslegung derartiger Durchflussmengenregler

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Durchflussmengenregler für sanitäre Anwendungen mit einem Gehäuse, welches eine ringspaltartige Durchgangsöffnung aufweist, weiterhin mit einem in Ringspaltnähe angeordneten, elastischen Drosselkörper, welcher den Ringspalt oder Abschnitte hiervon aufgrund elastischer Verformung bei sich bildenden Druckdifferenzen des strömenden Mediums verändert, wobei der Ringspalt eine Profilierung aufweist und sich der elastische

Drosselkörper mit seiner abstromseitigen Fläche auf einer Auflageschulter, die Bestandteil des Gehäuses ist, abstützt, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Auslegung der symmetrischen

Profilierung eines Ringspalts für Durchflussmengenregler.

Aus dem russischen Patent RU 416972 ist ein Flüssigkeitsmengenregler bzw. -regulator vorbekannt.

Dieser vorbekannte Mengenregler, der auch in der DE 2060751 AI oder der DE 2131 117 AI erläutert wird, besitzt einen elastisch verformbaren Ring, der abhängig vom Überdruck, der beim Strömen der zu regelnden Flüssigkeit auf den Ring einwirkt, einen vorhandenen Durchlass, der als Ringspalt ausgebildet ist, verengt. Gemäß dem vorerwähnten Stand der Technik wird dem elastischen Ring ein profilierter Kern zugeordnet, wobei das Profil Durchlassöffnungen zur Regelung der durchströmenden Flüssigkeit bildet.

Der vorbekannte Regler ist derart ausgeführt, dass ein elastischer Ring einen wellenförmig profilierten Kern umschließt oder auf einem mit radial

angeordneten Wellen versehenen Ring aufliegt. In Abhängigkeit von dem vor und hinter den wellenförmigen Durchlassöffnungen herrschenden Differenzdruckverhältnissen erfolgt eine Verengung, so dass eine Regelung der durchströmenden Flüssigkeit eintritt. Am Grund der wellenförmigen Durchlassöffnungen, in die der elastische Ring entsprechend dem Flüssigkeitsdruck eingepresst wird, sind Abstütznocken vorhanden. Diese Abstütznocken sind etwa halb bis ein Viertel so hoch wie die Gesamttiefe der Durchlassöffnungen. Mit den Abstütznocken gelingt es, bei hohen Differenzdrücken ein weites Durchbiegen und somit eine bleibende Verformung des elastischen Rings zu verhindern. Auch soll durch eine entsprechende Ausbildung der Abstütznocken eine gute Regelung bis hinein in hohe Druckbereiche möglich werden. Bei einer Ausführungsform ist dargelegt, dass anstelle des Kerns auch eine Innenwandung des Gehäuses profiliert sein kann. Zur Sicherung des elastischen Drosselkörpers in Form eines sogenannten O-Rings ist ein Abdeckkreuz vorhanden, das über eine Schraubhülse mit einem weiteren Gehäuseteil in Verbindung steht, welches den Kern und eine Auflageschulter für den elastischen Ring aufweist.

Gemäß der DE 21 31 117 AI soll ein Flüssigkeitsmengenregler mit elastisch verformbarem Ring, der sich auf einer ebenen Dichtfläche abstützt, dadurch weitergebildet werden, dass die Dichtflächen für den elastischen Ring mit einer Anzahl von muldenförmigen Vertiefungen versehen sind. Durch diese Vertiefungen soll die Druckeinlaufkurve steiler ansteigen und die Regelmenge bereits bei niedrigerem Druck erreicht werden. Konkret sind bei einer bevorzugten Ausführungsform die Dichtflächen für den elastischen Ring in Richtung zum profilierten Kern mit einer Steigung von 10° bis 15° ausgebildet. Durch diese Maßnahme soll bewirkt werden, dass bei fallendem Vordruck der elastische Ring leichter als bei bekannten Ausführungsformen in die Ausgangsstellung zurückkehren kann.

An dieser Stelle zusammenfassend sind also Mengenregler für Flüssigkeiten bekannt, deren Funktion auf einem aus elastischem Material gefertigten Ring und seiner Interaktion mit einem zentral angeordneten profilierten Kern beruht.

Üblicherweise ist der Regler so ausgeführt, dass der elastische O-Ring den profilierten Kern radial umschließt, im Betrieb von dem vor und hinter dem Regler entstehenden Differenzdruck zu einem bestimmten Grad komprimiert wird und dabei teilweise in das Kernprofil eindringt, wodurch druckabhängig die Durchflussfläche reduziert und auf diese Weise bei orts- und/oder zeitabhängigem Druck eine Konstantregelung des Durchflusses erreicht wird. Die bekannten Regler arbeiten ohne Fremdenergie.

Um das gewünschte Regelverhalten konstruktiv umsetzen zu können, ist eine sehr aufwendige, stark empirisch gestützte Entwicklung erforderlich. Verwiesen sei diesbezüglich auf die DE 3302759 Cl oder die EP 0 115342 AI.

Durch die dort gezeigte manuelle Schleifbearbeitung einzelner lokaler

Kerngeometrien ergibt sich eine komplizierte Endgeometrie, die sich per CAD (Computer-aided Design) nur schwer abbilden lässt und aus diesem Grund nur mit erhöhtem Aufwand überhaupt industriell reproduzierbar ist.

Es hat sich darüber hinaus gezeigt, dass vorbekannte Halteringe oder

Haltekreuze für den elastischen Drosselkörper mehr als zwei Drittel der

Drosselkörper- oder Ringfläche verdecken, und zwar um diesen sicher auch bei Druckrichtungs- oder Fließrichtungswechsel zu halten.

Dabei entsteht ein Nachteil derart, dass der Fließdruck nur an einem kleinen Teil der Fläche des elastischen Drosselkörpers angreift, wodurch der

Drosselkörper bei geringem Fließdruck kaum zur elastischen Verformung gebracht werden kann und somit nicht in regelnden Kontakt mit dem

strukturierten oder profilierten Kern kommt. Die Folge sind Durchflusskennlinien mit einem ungleichmäßigen Verlauf, d.h. mit einem kräftigen lokalen Durchflussmaximum im Druckbereich um 1 bar, was in der industriellen Praxis häufig als unerwünschtes Überschwingen bezeichnet wird.

Eine Verbesserung des Regelverhaltens, allerdings einhergehend mit einem erhöhten konstruktiven Aufwand, gelingt gemäß der Lösung nach EP 1933217 AI. Der dortige Durchflussmengenregler für sanitäre Zwecke umfasst einen Gehäusekörper, der mindestens eine Durchgangsöffnung aufweist, die von einem in Zustromrichtung liegenden Blendenteil begrenzt ist, wobei zwischen Blendenteil und Durchgangsöffnung ein Ringspalt verbleibt. Weiterhin ist ein in Ringspaltnähe angeordneter elastischer Drosselkörper vorhanden, welcher den Ringspalt aufgrund der Verformung des Drosselkörpers bei sich bildenden Druckdifferenzen des strömenden Mediums verändert. Nach der dortigen Lehre führen mindestens Abschnitte oder Teile des Blendenteils eine vom Druck des strömenden Mediums abhängige Relativbewegung oder reversible Verformung in Rieht des Ringspalts aus, um die Ringspaltquerschnittsfläche zu beeinflussen derart, dass der Verlauf der Druck-Durchflussmenge-Kennlinie des Reglers an unterschiedlichste Versorgungs- und Druckverhältnisse angepasst ist.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten Durchflussmengenregler für sanitäre Anwendungen anzugeben, der einerseits einfach und kostengünstig gefertigt werden kann und welcher andererseits über hervorragende Druckregeleigenschaften verfügt und insbesondere ein Überschwingen vermeidet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Verfahrens zur Herstellung eines Durchflussmengenreglers für sanitäre Anwendungen mit ringspaltartiger Durchgangsöffnung sowie in einem Verfahren zur Auslegung der symmetrischen Profilierung des Ringspalts für Durchflussmengenregler, mit dessen Hilfe es gelingt, den Fertigungsaufwand zu reduzieren und eine hohe Fertigungsgüte und damit Qualität des Endprodukts zu gewährleisten.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt zunächst durch einen Durchflussmengenregler für sanitäre Anwendungen mit einem Gehäuse, welches eine ringspaltartige Durchgangsöffnung aufweist, gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1 oder 13.

Verfahrensseitig erfolgt die Lösung der Aufgabe hinsichtlich der Auslegung der symmetrischen Profilierung des Ringspalts für Durchflussmengenregler gemäß der Lehre nach Patentanspruch 15.

Das Verfahren zur Herstellung eines Durchflussmengenreglers ist von der Lehre des Patentanspruchs 16 umfasst, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.

Es wird demnach von einem Durchflussmengenregler für sanitäre

Anwendungen mit einem Gehäuse ausgegangen, welches eine ringspaltartige Durchgangsöffnung aufweist. Weiterhin ist ein in Ringspaltnähe angeordneter, elastischer Drosselkörper, insbesondere ein sogenannter O-Ring vorhanden, welcher den Ringspalt oder Abschnitte hiervon aufgrund elastischer

Verformung bei sich bildenden Druckdifferenzen des strömenden Mediums verändert, wobei der Ringspalt eine symmetrische Profilierung aufweist und sich der elastische Drosselkörper mit seiner abstromseitigen Fläche auf einer Auflageschulter, die bevorzugt Bestandteil des Gehäuses ist, abstützt.

Erfindungsgemäß ist (sind) auf der Zustromseite zur axialen Fixierung des elastischen Drosselkörpers ein Haltering oder mehrere Haltelaschen

vorgesehen, wobei von der Zustromseite aus betrachtet der Haltering oder die Haltelaschen die projizierte zustromseitige Fläche des Drosselkörpers im Wesentlichen nur bis maximal zur Hälfte, bevorzugt bis maximal zu einem Drittel, bedeckt. Hierdurch greift der Fließdruck des strömenden Mediums hinreichend wirksam am Druckkörper an und es werden Unstetigkeitsstellen in der Regelkennlinie, vermieden.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die symmetrische

Profilierung des Ringspalts mittels einer Reglerkontur eines zentralen Kerns realisiert, wobei der zentrale Kern, über radiale Stege mit dem Haltering verbunden, ein einstückiges Teil bildet, welches in das Gehäuse einsetz-, insbesondere einpressbar ist.

Am Gehäuse ist ein umlaufender Innenbund vorgesehen, welcher den Haltering mit dem zentralen Kern abstützt und fixiert. Die Verbindung zwischen

Haltering und Gehäuse kann durch Einpressen, d.h. durch Kraftschluss, aber auch durch Formschluss und/oder Stoffschluss erfolgen.

Bei einer wiederum bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der radiale Kern einen konischen Verlauf auf. Die Konizität erstreckt sich hier vom zustromseitigen zum abstromseitigen Ende der Gesamtanordnung hin.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die Auflageschulter des Durchflussmengenreglers zur Längsachse oder zum Mittelpunkt des Reglers verlängert ausgebildet, um eine verstärkte Abstützung des Drosselkörpers, insbesondere bei sehr hoher Druckbelastung zu erreichen. Weiterhin kann das Gehäuse innenseitig eine umlaufende Nut oder segmentartige Aussparungen zur Abstützung und Aufnahme eines entsprechenden Abschnitts des elastischen Drosselkörpers bei starker druckbedingter

Verformung aufweisen.

Zum Zweck der Verbesserung des Abdichtens beim Einbau des Durchflussmengenreglers in eine Hülse oder beim Einbringen in eine Bohrung einer Armatur weist das Gehäuse über mindestens einen Endabschnitt außen- umfangsseitig eine Konizität oder einen konischen Ringabschnitt auf.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die symmetrische Profilierung des Ringspalts mittels einer Reglerkontur realisiert, welche sich über die Innenumfangsfläche oder Innenseite des zum Ringspalt weisenden bevorzugt hülsenförmigen Gehäuseteils erstreckt.

Die umlaufende Nut ist hier in wiederum bevorzugter Weise in hervorspringenden Abschnitten der Reglerkontur eingebracht.

Die Haltelaschen bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchflussmengenreglers erstrecken sich von einem Kernteil eines einstückig ausgeführten Gehäuses in Zustromrichtung, wobei die freien Enden der Haltelaschen in Richtung Ringspalt eine Biegung oder Abkantung aufweisen oder derartig verlaufen, so dass der übergestülpte elastische Drosselkörper gesichert und geführt ist.

Wie bereits erwähnt, kann das Gehäuse eine Hülsen- oder Zylinderform aufweisen, wobei der Außendurchmesser dem Innendurchmesser eines

Adapters entsprechen kann, der wiederum ein Außen- oder ein Innengewinde trägt und der zwischen Armatur und z.B. einem Brauseschlauch einschraubbar ist.

Bei einem ergänzenden erfindungsgemäßen Ansatz weist das Gehäuse oder weisen die Gehäuseteile eine die Durchflussmenge und/oder die Eigenschaften des elastischen Drosselkörpers repräsentierende Farbkodierung auf, so dass eine leichte Zuordnung beim geplanten Einsatz der Durchflussmengenregler auch durch den Laien möglich wird und hierdurch die Vorteile der Mengen- regier in Bezug auf Energieersparnis, Wasserersparnis und damit CO2- Reduktion wirksam eintreten ebenso wie die Vorteile bei der Verwendung von Durchflussmengenreglern innerhalb öffentlicher Versorgungsnetze, bei denen der flächendeckende Einsatz als Investitionsschutz und zur gleichmäßigen Versorgung der Verbraucher dient.

Bei dem Verfahren zur Auslegung der symmetrischen Profilierung eines

Ringspalts für Durchflussmengenregler gemäß der vorbeschriebenen Art werden zunächst aus einer jeweils vorhandenen Charge zur Verfügung stehender elastischer Drosselkörper, insbesondere ausgeführt als O-Ringe, die durchschnittlich gegebenen elastischen Eigenschaften ermittelt. Dies kann durch an sich bekannte Mess- und Prüfverfahren erfolgen.

Die ermittelten Werte der jeweiligen Charge werden unter Nutzung einer Datenverarbeitungsanlage abgespeichert.

Unter Berücksichtigung der abgespeicherten Elastizitätswerte und dem jeweils gewünschten Mengenregler-Durchlasskurvenverlauf werden aus einer

Datenbank diejenigen produktkonkreten Reglerkonturen ausgewählt, welche in Kombination mit der jeweiligen Drosselkörper-Charge den abgestrebten Me ng en reg I er- Du rchla ss kurvenverlauf realisieren.

Weiterhin bestimmen die geometrischen Daten der ausgewählten Reglerkontur das einzusetzende Werkzeug, insbesondere die jeweilige Spritzgussform.

Alternativ kann mittels der geometrischen Daten aus einer Menge vorrätig gehaltener Gehäuse oder vorrätig gehaltener ringspaltbestimmender

Gehäuseteile diejenige Teilmenge zur Komplettierung mit der jeweiligen Charge des Drosselkörpers bereitgestellt werden, die den gewünschten

Mengenregler- Durchlasskurvenverlauf ergibt.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Durchflussmengenreglers, der gemäß der zweiten Ausführungsform vorstehend erläutert wurde, wird der

Drosselkörper über die kranzförmig angeordneten Haltelaschen gestülpt. Anschließend werden mit Hilfe eines stempelartigen Werkzeugs endseitige Abschnitte der Haltelaschen radial nach außen umgeformt, wodurch die gewünschte Sicherung der elastischen Drosselkörper gegeben ist. Bei einer Alternative zu einer axialen Fixierung des elastischen Drosselkörpers kann der O-Ring axial mit einer Haltewulst gesichert werden, die entweder ebenfalls durch Umformen eines zylindrischen Kragens entsteht oder durch Zwangsentformung bzw. entsprechende Abformung eines Hinterschnitts über ein geteiltes Spritzgusswerkzeug entstehen kann.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen:

Fig. la eine Längsschnittdarstellung des Durchflussmengenreglers gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. lb eine perspektivische Darstellung des Durchflussmengenreglers gemäß erster Ausführungsform;

Fig. lc einen Querschnitt entlang der in Fig. la gezeigten Linie der ersten Ausführungsform des Durchflussmengenreglers;

Fig. 2 einen typischen Anwendungsfall eines Durchflussmengenreglers im Sanitärbereich, und zwar innerhalb eines Adapters, angeschlossen an einer Brause-Auslaufarmatur im Verbindungsbereich zu einem Brauseschlauch;

Fig. 3a einen Längsschnitt des Durchflussmengenreglers gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 3b eine teilgeschnittene perspektivische Darstellung der zweiten

Ausführungsform des Durchflussmengenreglers;

Fig. 3c einen Querschnitt längs der in Fig. 3a gezeigten zweiten

Ausführungsform des Durchflussmengenreglers; einen Längsschnitt einer Weiterbildung der zweiten

Ausführungsform des Durchflussmengenreglers mit

Führungsnut bei geringer Druckbelastung des Drosselkörpers; eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 4a, jedoch bei höherer Druckbelastung bzw. Druckkrafteinwirkung auf den elastischen Drosselkörper, welcher nunmehr stützend in der zusätzlichen Ringnut gelagert ist; eine teilweggebrochene spezifische Darstellung der Weiterbildung der zweiten Ausführungsform des Durchflussmengenreglers; einen Längsschnitt durch einen Durchflussmengenregler gemäß der zweiten Ausführungsform mit zusätzlichem

Vorsatzsieb; eine perspektivische, teilweggebrochene Darstellung der Ausführungsform gemäß Fig. 5a; einen Querschnitt der Ausführungsform des Durchflussmengenreglers mit Vorsatzsieb längs der in Fig. 5a

dargestellten Linie;

Durchlasskurven des Mengenreglers, wobei der dicker dargestellte Kurvenverlauf für die erfindungsgemäßen Durchflussmengenregler repräsentativ und der mit einer dünneren Linie dargestellte Kurvenverlauf demjenigen entspricht, der bei Durchflussmengenreglern des Standes der Technik gegeben ist; verschiedene Ausführungsformen von jeweils symmetrischen Reglerprofilen, mit denen der Durchfluss des Durchflussmengenreglers sowohl auf den Betriebsdruck sowie die jeweiligen Eigenschaften des Drosselkörpers angepasst werden kann; Fig. 8a und b teilweggebrochene perspektivische Darstellungen der

Durchflussmengenregler gemäß der Erfindung mit typischen Durchflussraten und tabellarisch zusammengestellter diesbezüglicher Farbkodierung der Gehäuse oder von Teilen des Gehäuses (Fig.8b);

Fig. 9a, b und c Darstellungen des verfahrenstechnischen Ablaufs bei

Verfahren zur Herstellung von Durchflussmengenreglern gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit Überstülpen des Drosselkörpers über die Haltelaschen und anschließender Verformung endseitiger Abschnitte der Haltelaschen radial nach außen mit Hilfe eines Werkzeugs (Fig.9b), wobei der Endzustand in Fig. 9c gezeigt ist;

Fig. 10a und b einen Querschnitt bzw. eine teilweggebrochene perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Durchflussmengenreglers mit zustromseitiger

Haltewulst;

Fig. IIa und b eine Querschnittsdarstellung sowie eine teilweggebrochene perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Durchflussmengenreglers, komplettiert mit Vorsatzsieb, Belüftungs- und strahlbeeinflussenden Mitteln und

Fig. 12a und b eine Querschnittsdarstellung sowie eine perspektivische, teilweggebrochene Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines mit Vorsatzsieb und strahlformenden Mitteln komplettierten Durchflussmengenreglers, wobei in den Fig. IIa und IIb sowie 12a und 12b eine herausgezogene

Detaildarstellung mit erkennbarem Haltering oder Haltewulst gezeigt ist. Bei den in den Figuren gezeigten Durchflussmengenreglern für sanitäre Anwendungen wird grundsätzlich von einem Gehäuse 1 ausgegangen, wobei im Gehäuse 1 jeweils ringspaltartige Öffnungen 2 ausgebildet sind.

Weiterhin sind im Ringspalt jeweils elastische Drosselkörper 3, insbesondere ausgebildet als sogenannter O-Ring, vorhanden.

Diese elastischen Drosselkörper 3 veränden den Ringspalt oder Abschnitte hiervon aufgrund ihrer elastischen Verformung bei sich bildenden Druckdifferenzen des in den Figuren nicht gezeigten strömenden Mediums.

Wie erkennbar, weist der Ringspalt mindestens einseitig eine symmetrische Profilierung 4 auf, die bei den Darstellungen gemäß den Fig. la bis lc und 2 durch einen Kern 5 gebildet ist, der eine entsprechende, z.B. zahnähnliche Struktur aufweist.

Der elastische Drosselkörper 3 stützt sich mit seiner abstromseitigen (in den Figuren unterseitigen) Fläche auf einer Auflageschulter 6 ab, die Bestandteil des Gehäuses 1 ist.

Wie in der Fig. la, lb und 2 ersichtlich, ist auf der Zustromseite zur axialen Fixierung des elastischen Drosselkörpers 3 ein Haltering 7 vorgesehen, wobei von der Zustromseite aus betrachtet der Haltering 7 die projizierte zustrom- seitige Fläche des Drosselkörpers im Wesentlichen nur bis maximal zur Hälfte, bevorzugt bis maximal zu einem Drittel bedeckt, so dass der Fließdruck des strömenden Mediums hinreichend am Drosselkörper 3 angreift und Ungleich- mäßigkeitsstellen in der Regelkennlinie (siehe Fig. 6) vermieden werden.

Der zentrale Kern 5 ist über radiale Stege 8 mit dem Haltering 7 verbunden, wobei hier bevorzugt von einem einstückigen Teil ausgegangen wird, welches in das Gehäuse 1 einsetz- oder einpressbar ist.

Am Gehäuse 1 ist darüber hinaus ein umlaufender Innenbund 9 vorgesehen, welcher den Haltering 7 mit dem zentralen Kern 5 abstützt. Der zentrale Kern 5 kann, wie insbesondere aus der Darstellung nach Fig. la und lb ersichtlich, einen konischen Verlauf besitzen, wobei die Konizität von der Zustromseite (Fig. la Oberseite) zur Abstromseite (Fig. la Unterseite) abnimmt.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Auflageschulter 6 zur Längsachse bzw. zum Mittelpunkt des Reglers verlängert ausgebildet, um eine verstärkte Abstützung des Drosselkörpers 3, insbesondere bei höherer

Druckbelastung zu erreichen.

In den Fig. la bis lc nicht gezeigt besteht die Möglichkeit, dass im Gehäuse innenseitig eine umlaufende Nut zur Abstützung und Aufnahme eines

entsprechenden Abschnitts des elastischen Drosselkörperen 3 vorgesehen ist.

Hierdurch wird eine nachteilige Beeinflussung des Drosselkörpers 3 bei starker druckbedingter Verformung ausgeschlossen.

Das Gehäuse 1 oder Teile des Gehäuses 1 können insbesondere in einem oberen Abschnitt eine Konizität 10 (siehe prinzipielle Darstellung nach Fig. 5a) besitzen, um beim Einbringen eines derartig ausgestalteten Durchflussmengen- reglers in eine Einbaubohrung oder Einbauhülse eine entsprechende Dichtwirkung zu gewährleisten.

Gemäß der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 3a bis 3c, 4a bis 4c sowie 5a bis 5c wird die symmetrische Profilierung des Ringspalts 2 im Gehäuse 1 mittels einer Reglerkontur realisiert, welche sich über die Innenumfangsfläche oder Innenseite des zum Ringspalt 2 weisenden Gehäuseteils erstreckt.

Insbesondere sind hier innenumfangsseitig Erhebungen 11 oder entsprechende Strukturen angeformt.

Wie in den Fig.4a bis 4c erkennbar, ist eine umlaufende Nut 12 in den hervorspringenden Abschnitten (Erhebungen 11) der Reglerkontur vorgesehen.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 3a bis 3c und 4a bis 4c sowie 5a bis 5c wird von Haltelaschen 13 ausgegangen, die sich von einem Kernteil 14 des hier einstückig ausgeführten Gehäuses 1 in Zustrom- richtung (nach oben) erstrecken, wobei die freien Enden der Haltelaschen 13 in Richtung Ringspalt 2 gebogen verlaufen.

Diese freien Enden 15 sind in Richtung Außenumfang des Gehäuses 1 abgebogen und sichern hierdurch den elastischen Drosselkörper 3 insbesondere bei Strömungsrichtungsänderungen.

Auch für die Ausbildung der Haltelaschen 13 mit ihren freien Enden 15 gilt die erfindungsgemäße Lehre, wobei von der Zustromseite aus betrachtet die Haltelaschen die projizierte zustromseitige Fläche des Drosselkörpers 3 im Wesentlichen nur bis maximal zur Hälfte, bevorzugt bis maximal zu einem Drittel bedeckt, so dass der Fließdruck des strömenden Mediums hinreichend am Drosselkörper 3 angreift und Unstetigkeitsstellen in der Regelkennlinie vermieden werden.

Alternativ zur axialen Fixierung des elastischen Drosselkörpers über einen Haltering oder mehrere Haltelaschen kann auch der O-Ring axial über eine Haltewulst gesichert werden, die entweder ebenfalls durch Umformen eines zylindrischen Kragens entsteht oder durch Zwangsentformung bzw.

entsprechende Abformung eines Hinterschnitts mit einem geteilten Spritzgusswerkzeug entstehen kann. Das nachstehend erläuterte Herstellungsverfahren gemäß den Fig. 9a bis 9c kann vom Prinzip her auch für die

Herstellung der vorgenannten Wulst Verwendung finden, wenn diese aus einem in Achsrichtung bestehenden Kragen umgeformt wird.

Die Fig. 2 zeigt einen typischen Anwendungsfall eines Mengenreglers innerhalb eines Adapters 16, der ein Außengewinde 17 und ein Innengewinde 18 trägt.

Dieser Adapter kann zwischen einer Armatur 19 und einem Brauseschlauch 20 angeordnet werden.

Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass eine Nachrüstbarkeit bei nahezu jeder Brause- und/oder Wannen-Brausearmatur gegeben ist, ist zwar aufgrund der genormten Gewinde für Brauseschläuche und Armaturenabgänge. Außerdem schützt die Anordnung des Mengenreglers bei starken Drücken den

Brauseschlauch im Betrieb vor übermäßiger Druckbeanspruchung. Der zustromseitig vor der Armatur herrschende Systemdruck wird somit durch die Druckverluste der Armatur selbst sowie des Mengenreglers in gewünschter Weise reduziert.

In der Darstellung nach Fig. 4a, die einem Längsschnitt des Durchfluss- mengenreglers gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht, ist die erwähnte Nut 12 ausgebildet.

In dieser umlaufenden Nut 12 kann sich der elastische Drosselkörper 3 bei starker Druckverformung abstützen (siehe Fig. 4b), wodurch das gewünschte Regelverhalten und dessen Reproduzierbarkeit erhalten bleibt.

Bei der Darstellung nach den Fig. 5a bis 5c wird wiederum von einem Regler der zweiten Ausführungsform ausgegangen, wobei zusätzlich zulaufseitig ein Schutz- oder Vorsatzsieb 21 montiert ist.

Das Reglergehäuse 1 ist hier einteilig ausgebildet, wobei das Vorsatzsieb 21, über eine Snap-in-Verbindung einrastend, an der Oberseite des Gehäuses 1 fixiert ist.

Die Darstellung der Durchflussmenge Q in l/min über dem Druck gemäß den Kurven nach Fig. 6 zeigt die Wirkungsweise beim Einsatz des erfindungsgemäßen Durchflussmengenreglers.

Mit der hier vorgestellten konstruktiven Lösung und Auslegungstechnologie wird ein Überschwingen (dünne Kurve) vermieden.

Auch wird mit der erfindungsgemäßen Lösung ein steilerer Anstieg und ein Übergang in einen horzontalen Kurvenverlauf ohne Unstetigkeitsstellen

(dickerer Kurvenverlauf) erreicht. Der dargestellte Kurvenverlauf ist nur beispielhaft.

Der gewünschte Anstieg kann nach Auslegung des Mengenreglers auch so gewählt werden, dass ein nominaler Durchfluss bereits bei ca. 0,2 bar vorliegt.

Die Fig. 7a bis 7f zeigen verschiedene Ausführungsformen von jeweils symmetrischen Reglerprofilen, mit denen der Durchfluss des Mengenreglers sowohl auf den Betriebsdruck sowie die Eigenschaften des jeweiligen

Drosselkörpers angepasst werden kann. Relevant sind diesbezüglich die Ausführungsformen der Profile nach den Fig. 7a bis 7c.

Die Fig. 7d bis 7f zeigen eine symmetrische Kombination verschiedener Zahnprofile (hohes Profil und flaches Profil). Bei der Fig. 7e sind zwei oder mehr verschieden gestaltete Teilsegmente des Reglers kombiniert, um ein gewünschtes Reglerergebnis zu erreichen. Es ergibt sich somit anhand von vorgefertigten Profilen oder Teilprofilen eine erhebliche Möglichkeit der Feinjustierung von Durchflussleistungen, indem nicht nur zwischen

verschiedenen vorgefertigten Vollprofilen variiert werden kann, sondern bei dem durch die Kombinationsmöglichkeiten von Teilprofilen das Spektrum zur Abstimmung nochmals vergrößert wird.

Die figürlich dargestellte erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch auf eine Kombination von einzelnen Zähnen fortsetzen, die bei gleicher Teilung aus einem Baukasten verschiedenster Zahnformen individuell zusammengesetzt werden können, und zwar ohne die in der Vergangenheit im Stand der Technik erforderlichen geometrischen und in der Regel irreversiblen Anpassungen am Herstellungswerkzeug, die durch Schleif- oder andere spanende bzw.

abtragende Verfahren erfolgte.

Bei den Darstellungen nach den Fig. 8a und 8b ist unterhalb der teilweg- gebrochenen perspektivischen Darstellung der zweiten Ausführungsform des Durchflussmengenreglers (Fig. 8a) bzw. der ersten Ausführungsform des Durchflussmengenreglers (Fig. 8b) eine Tabelle gezeigt, die verschiedene Durchflussraten (linke Spalte der Tabelle) aufführt, wobei zugehörig in der jeweiligen Zeile die entsprechende Kodierfarbe angegeben ist.

Beim einteiligen Gehäuse nach Fig. 8a wird eine einfache Kodierung genutzt.

Bei dem zweiteiligen Gehäuse nach Fig. 8b kann eine Zweifarbenkodierung erfolgen, wobei die zweite, hier noch nicht kodierseitig belegte Farbe z.B. die Eigenschaften des jeweils eingesetzten elastischen Drosselkörpers angibt. Mit Hilfe der Fig. 9a bis 9c ist das Herstellungsverfahren der Verlier- und Aufschwimmsicherung des Mengenreglers gemäß der zweiten Ausführungsform in seinem Ablauf dargestellt.

Gemäß Fig. 9a wird der elastische Drosselkörper 3 über die noch gestreckten Haltelaschen 13 gestülpt. Diese Haltelaschen 13 stellen in ihrer Gesamtanordnung einen Zentrier- und Führungsdorn für den elastischen Drosselkörper 3 dar.

Nachdem der Drosselkörper 3 entsprechend angeordnet wurde, wird in einem nächsten Schritt (Fig. 9b) ein stempelartiges Werkzeug 22 eingesetzt, das an seiner Unterseite einen abgesetzten, durchmesserreduzierten Abschnitt 23 besitzt. Dieser durchmesserreduzierte Abschnitt 23 geht bogenförmig konkav (Bereich 24) in einen durchmessergrößeren Abschnitt 25 über.

Der konkave Abschnitt 24 wirkt auf die Haltelaschen 13 ein und verformt deren freies Ende 15, wie in der Fig. 9c nach Entfernen des Werkzeugs 22 gezeigt.

Speziell für öffentliche Ausschreibungsprojekte kann der erfindungsgemäße Durchflussmengenregler eingesetzt werden, und zwar unter Beachtung der sich ergebenden Einsparungen des Wasserverbrauchs, einer Reduktion der mit dem Warmwasserverbrauch verbundenen Heizenergie und einen im Fall fossiler Wärmegewinnung verminderten Ausstoß an Kohlendioxid. Weiterhin ergibt sich der Vorteil einer verbesserten Netzauslastung bei einer bereits

vorhandenen versorgungsseitigen Infrastruktur.

Öffentliche, aber auch private Wasserversorger sind mit einem immer höheren Komfort- und Anspruchsdenken der Bevölkerung konfrontiert, was sich zum einen in einem häufigeren Gebrauch von Körperduschen, zum anderen aber auch im oft steigenden Wasserverbrauch durch komfortable Sanitärarmaturen und Brauseeinrichtungen, die den Wellnessgedanken verkörpern, widerspiegelt.

So existiert die Problematik, dass bestehende Wasserversorgungs-Infrastrukturen dem zunehmenden Wasserverbrauch der Bevölkerung nicht schnell genug folgen können und an ihre Grenzbelastung gelangen, mit der Folge, dass die Versorgungssicherheit und Druckstabilität gefährdet ist. Ein flächendeckender Einsatz der vorgestellten Druckmengenregler kann diese Situation jedoch verzögern oder verhindern, da zum einen der Absolutverbrauch pro Zapfstelle reduziert wird und zum anderen insbesondere die Belastung des Netzes in Spitzenzeiten weniger groß ist. Dies wiederum kommt dem Komfort der Verbraucher zugute, und zwar insbesondere bei druckseitig problematisch höher gelegenen Stockwerken in Wohngebäuden oder dergleichen oder in Stadtgebieten, die gegenüber der Umgebung höher gelegen sind. Auch innerhalb eines Hauses oder eines Straßenzugs wirkt der Einsatz von Mengenreglern vergleichmäßigend, d.h. Verbraucher in niedrigeren Druckzonen werden durch den übermäßigen Verbrauch einzelner Zapfstellen nicht mehr hydraulisch ungleich bedient, da die Mengenregler zu einer Vergleichmäßigung des insgesamten Wasserdurchflusses beitragen.

Die vorgestellten Durchflussmengenregler können selbstverständlich mit üblichen Strahlreglern kombiniert werden. Auch ist es möglich, Niedrigdruckvarianten durch Einsatz von Drosselkörpern mit einer geringen

Shorehärte < 60 bei entsprechend ausgewählter Profilkontur zu realisieren.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

2 ringspaltartige Öffnung

3 elastischer Drosselkörper

4 symmetrische Profilierung

5 Kern

6 Auflageschulter

7 Haltering

8 Steg

9 Innenbund

10 Konizität

11 Erhebung

12 Nut

13 Haltelaschen

14 Kernteil

15 freies Ende der Haltelasche oder der Haltewulst Adapter

Außengewinde

Innengewinde

Armatu r

Brauseschla uch

Vorsatzsieb

stempelartiges Werkzeug Abschnitt

Bereich

Claims

Patentansprüche

1. Durchflussmengenregler für sanitäre Anwendungen mit einem Gehäuse, welches eine ringspaltartige Durchgangsöffnung aufweist, weiterhin mit einem in Ringspaltnähe angeordneten, elastischen Drosselkörper, welcher den

Ringspalt oder Abschnitte hiervon aufgrund elastischer Verformung bei sich bildenden Druckdifferenzen des strömenden Mediums verändert, wobei der Ringspalt eine Profilierung aufweist und sich der elastische Drosselkörper mit seiner abstromseitigen Fläche auf einer Auflageschulter, die Bestandteil des Gehäuses ist, abstützt,

dadurch gekennzeichnet, dass

auf der Zustromseite zur axialen Fixierung des elastischen Drosselkörpers ein Haltering, eine Haltewulst oder mehrere Haltelaschen vorgesehen sind, wobei von der Zustromseite aus betrachtet der Halterin, die Haltewulst oder die Haltelaschen die projizierte zustromseitige Fläche des Drosselkörpers im Wesentlichen nur bis maximal zur Hälfte, bevorzugt bis maximal zu einem Drittel bedeckt, so dass der Fließdruck des strömenden Mediums hinreichend am Drosselkörper angreift und Unstetigkeitsstellen in der Regelkennlinie vermieden werden.

2. Regler nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die symmetrische Profilierung des Ringspalts mittels einer Reglerkontur eines zentralen Kerns realisiert ist, wobei der zentrale Kern, über radiale Stege mit dem Haltering oder der Haltewulst verbunden, ein einstückiges Teil bildet, welches in das Gehäuse einsetz- oder einpressbar ist.

3. Regler nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

am Gehäuse ein umlaufender Innenbund vorgesehen ist, welcher den Haltering oder die Haltewulst mit zentralem Kern abstützt.

4. Regler nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

der zentrale Kern einen konischen Verlauf oder einen konischen Abschnitt aufweist.

5. Regler nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Auflageschulter zur Längsachse oder zum Mittelpunkt des Reglers verlängert ausgebildet ist, um eine verstärkte Abstützung des Drosselkörpers, insbesondere bei höherer Druckbelastung zu erreichen.

6. Regler nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Gehäuse innenseitig eine umlaufende Nut zur Abstützung und Aufnahme eines entsprechenden Abschnitts des elastischen Drosselkörpers bei starker druckbedingter Verformung aufweist.

7. Regler nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Gehäuse über mindestens einen Endabschnitt außenumfangsseitig eine Konizität zur Abdichtung beim Einbringen des Reglers in eine Einbaubohrung oder Einbauhülse aufweist.

8. Regler nach Anspruch 1, 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die symmetrische Profilierung des Ringspalts mittels einer Reglerkontur realisiert ist, welche sich über die Innenumfangsfläche oder Innenseite des zum Ringspalt weisenden Gehäuseteils erstreckt.

9. Regler nach Anspruch 6 und 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die umlaufende Nut in hervorspringenden Abschnitten der Reglerkontur vorgesehen ist.

10. Regler nach Anspruch 1, 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

sich die Haltelaschen von einem Kernteil eines einstückig ausgeführten Gehäuses in Zustromrichtung erstrecken, wobei die freien Enden der

Haltelaschen in Richtung Ringspalt gebogen verlaufen.

11. Regler nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Gehäuse eine im Wesentlichen Zylinder- oder Hülsenform aufweist.

12. Regler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Gehäuse eine die Durchflussmenge und/oder eine die Eigenschaften des elastischen Drosselkörpers repräsentierende Farbkodierung aufweist.

13. Durchflussmengenregler für sanitäre Anwendungen mit einem Gehäuse, welches eine ringspaltartige Durchgangsöffnung aufweist, weiterhin mit einem in Ringspaltnähe angeordneten, elastischen Drosselkörper, welcher den

dadurch gekennzeichnet, dass

die symmetrische Profilierung des Ringspalts mittels einer Reglerkontur eines zentralen Kerns realisiert ist, wobei die Profilierung hinsichtlich Durchfluss und Betriebsdruck variierbar ist und hierbei die Profilierung ein Zahnprofil, ein Rechteckprofil, ein wellenförmiges Profil, ein Trapezprofil oder Kombinationen der vorgenannten Profile umfasst, wobei bei einer Kombination eine jeweils typische geometrische Profilart über einen Kreissegmentabschnitt der Kontur geführt ist.

14. Durchflussmengenregler nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

die symmetrische Profilierung aus Profilen unterschiedlicher Höhe und/oder unterschiedlicher geometrischer Form besteht, wobei zwei oder mehr verschieden gestaltete Teilsegmente kombinierbar sind.

15. Verfahren zur Auslegung der symmetrischen Profilierung eines Ringspalts für Durchflussmengenregler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - aus einer jeweiligen Charge zur Verfügung stehender elastischer

Drosselkörper, insbesondere diese ausgeführt als O-Ringe, die

durchschnittlich gegebenen elastischen Eigenschaften ermittelt und für die jweilige Charge abgespeichert werden;

- unter Berücksichtigung der abgespeicherten Elastizitätswerte und dem

gewünschten Mengenregler-Durchlasskurvenverlauf aus einer Datenbank die jeweilige produktkonkrete Reglerkontur ausgewählt wird, welche in

Kombination mit der jeweiligen Drosselkörper-Charge dem angestrebten Mengenregler-Durchlasskurvenverlauf realisiert und

- wobei weiterhin die geometrischen Daten der ausgewählten Reglerkontur das einzusetzende Werkzeug, insbesondere die jeweilige Spritzgussform bestimmen oder wobei mittels der geometrischen Daten vorrätig gehaltene Gehäuse oder ringspaltbestimmende Gehäuseteile zur Komplettierung mit der jeweiligen Charge der Drosselkörper bereitgestellt werden.

16. Verfahren zur Herstellung eines Durchflussmengenreglers nach einem der Ansprüche 1, 6, 7, 8, 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Drosselkörper über die Haltelaschen oder Teilen der Haltewulst gestülpt und anschließend mit Hilfe eines stempelartigen Werkzeugs endseitige

Abschnitte der Haltelaschen oder Teilen der Haltewulst radial nach außen umgeformt und hierdurch die jeweiligen Drosselkörper gesichert werden.