WO2018019603A1 - Kartusche mit druckbeaufschlagter steuerscheibe für eine wasserarmatur - Google Patents

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Matthias SELL
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Ceramtec Gmbh
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
    • F16K11/078—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted and linearly movable closure members
    • F16K11/0782—Single-lever operated mixing valves with closure members having flat sealing faces
    • F16K11/0787—Single-lever operated mixing valves with closure members having flat sealing faces with both the supply and the discharge passages being on the same side of the closure members

Definitions

  • the invention relates to a cartridge for a water fitting with a fixed bearing disk, on which a rotatable ceramic control disk is seated and on the control disk is a sliding disk made of plastic in particular.
  • cartridges are used for water fittings for the sanitary sector, in particular for anti-scald cartridges with an integrated safety and comfort function for the end user.
  • Control disc is seated with a mixing chamber for cold and warm water.
  • On the control disc is a sliding washer made of plastic.
  • the invention has for its object to prevent this, so that even at a high water pressure no leak water can escape from the cartridge.
  • the control disk is pressed by a pressure element on the tight bearing disc.
  • the pressure of the pressure element must be selected so that no lifting is possible.
  • the pressure element may be a spring or the water pressure located in the mixing chamber of the control disk or the water pressure applied to the cartridge.
  • a spring has the disadvantage that the pressure on the control disc remains constant, even at low water pressure. This makes it difficult to adjust at low water pressures. If, on the other hand, the water pressure applied to the cartridge is the pressure element, the pressure at lower water pressures is also lower than at high water pressures. As a result, the adjustment is facilitated at lower pressures.
  • control disk has a through bore which directs the water located in the cartridge or in the mixing chamber of the control disk into a pressure space between the control disk and the sliding disk and thus presses the control disk onto the bearing disk.
  • the pressure chamber is sealed horizontally by a molded seal.
  • One side of the pressure chamber forms directly or indirectly the control disk, so that the water located in the pressure chamber presses the control disk in the direction of the bearing disk with a force dependent on the water pressure.
  • the sliding disk is completely closed, so that no water can escape through the sliding disk.
  • the molded seal is preferably arranged in a groove in the control disk or the sliding disk, preferably in the control disk.
  • FIG. 1 shows a cartridge 1 according to the prior art. You can see the upper part of a cartouche. On a base plate 10 with inlet flanges for cold and hot water and a Auslassflanch for mixed water a fixed ceramic bearing plate 2 is arranged. On this bearing disc 2 sits a movable control disk 3. On the control disk 3 is a fixedly connected to it sliding disk 4, which engages one end of a pivot 12. The pivot 12 is rotatably mounted in a bearing bush 1 1 and pivotally. The whole is located in a housing 9. In the base plate 10 and the bearing plate 2 are as usual passages for the water (cold, warm or mixed). The control disk 3 is upwards, i. towards the sliding disk 4, closed and has at least one mixing chamber 18 for the cold and hot water.
  • Figure 2 illustrates the problem with high pressure load, i. at high water pressure in the cold or hot water supply.
  • a pressure load creates a high pressure between the bearing plate 2 and the control disk 3 and these stand out from each other (see arrows 13), so that a leak or leakage occurs and leak water can escape from the cartridge (see arrow 14).
  • control disk 3 It must be ensured that the control disk 3 is not pushed up, but is tracked down the base disk 2.
  • the control disk 3 must be pressurized from above with a pressure, preferably water pressure.
  • FIG. 4 shows a control disk 3 according to the prior art, as shown in FIGS. 1 to 3, from above, ie from the pivot side
  • FIG. 5 shows the same control disk 3 according to the prior art, as shown in FIGS Figures 1 to 3 is shown, from below, ie from the bearing side.
  • the control disk on the pivot side 3a has a recess 16 in the center of the disk and two notches 17 on the edge of the disk. In the indentation protrudes a recess 16 adapted to the recess on the sliding disk 4. In the notches 17 protrude to this adapted driver on the sliding disk 4. This is necessary because the sliding disk 4 controlled by the pivot 12, the control disk 3 leads.
  • FIG. 5 shows the mixing chambers 18 on the bearing disk side 3b of the control disk 3.
  • the control disc 3 must be provided with a through hole so that water pressure can act from above. Furthermore, a molded seal between the control disk and the sliding disk 4 is necessary. The sliding disk 4 must also be closed.
  • FIGS. 6 to 8 show these changes according to the invention on the control disk 3.
  • FIG. 6 shows the control disk 3 according to the invention from the pivot side 3a with the usual recess 16 and the notches 17.
  • a peripheral groove 8 adjacent to the edge of the disk 3 there is a peripheral groove 8.
  • This molded seal 7 is required because in the control disk 3 according to the invention a through hole 5 is arranged, which connects the one or more mixing chambers 18 with a pressure space between the control disk 3 and the sliding disk 4.
  • the through hole is located inside the molded seal 7.
  • FIG. 7 shows the control disk 3 according to the invention from the bearing disk side 3b with the mixing chambers 18. Good to see in one of the mixing chambers 18 is the through-hole 5.
  • FIG. 8 shows the previously mentioned molded seal 7.
  • Figure 9 shows a prior art sliding disk 4, as shown in Figures 1 to 3, from below, i. from the control wheel side and Figure 10 shows the same prior art sliding disk 4 as shown in Figures 1 to 3, from above, i. from the pivot page.
  • the sliding disk 4 on the control disk side 4b has a passage 19 as a receptacle for the pivot 12. Also visible are two drivers 20 for engaging the two notches 17 (see FIG. 4).
  • FIG. 10 shows the sliding disk 4 from the pivot side with the passage 19 and a web 21.
  • the web 21 protrude two matched grooves on the bearing bush 1 1.
  • FIGS. 11 and 12 show the changes according to the invention on the sealing disk 4.
  • FIG. 11 shows the sliding disk 4 according to the invention from the control disk side
  • FIG. 12 shows the sliding disk 4 according to the invention from the pivot side.
  • the sliding disk 4 according to the invention differs from the sliding disk 4 according to the state of the Tecchnik, see Figures 1 to 3, only by a closed passage 19, which is now a recess. There is no passage left.
  • FIG. 13 shows the optimized cartridge 1 according to the invention or its upper part.
  • a base plate 10 with inlet flanges for cold and hot water and a Auslassflanch for mixed water a fixed ceramic bearing plate 2 is arranged.
  • a movable control disk 3 On this bearing disk 2 sits a movable control disk 3.
  • On the control disk 3 is a fixedly connected to her sliding disk 4, which engages one end of a pivot 12.
  • the pivot 12 is rotatably mounted in a bearing bush 1 1 and pivotally. The whole is located in a housing 9.
  • In the base plate 10 and the bearing plate 2 are as usual passages for the Water (cold, warm or mixed).
  • the control disk 3 is not upwards, ie towards the sliding disk 4, not closed, but has a through hole 5 which leads from the mixing chamber 18 into a pressure chamber 6 between the control disk 3 and the sliding disk 4.
  • This pressure chamber 6 is closed on all sides (mold seal 7), so that no water can escape.
  • the pressure chamber is difficult to see because it has only a small height.
  • the water pressure in the pressure chamber presses the sliding disk 4 on the control disk 3, so that they can not lift. As a result, no leakage water can escape.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kartusche (1) für eine Wasserarmatur mit einer festsitzenden Lagerscheibe (2), auf der eine verdrehbare keramische Steuerscheibe (3) aufsitzt und auf der Steuerscheibe (3) sich eine Gleitscheibe (4) aus insbesondere Kunststoff befindet. Damit auch bei einem hohen Wasserdruck kein Leckwasser aus der Kartusche (1) austreten kann, wird vorgeschlagen, dass die Steuerscheibe (3) durch ein Druckelement auf die festsitzende Lagerscheibe (2) gedrückt wird.

Description

Kartusche mit druckbeaufschlagter Steuerscheibe für eine Wasserarmatur
Die Erfindung betrifft eine Kartusche für eine Wasserarmatur mit einer festsitzenden Lagerscheibe, auf der eine verdrehbare keramische Steuerscheibe aufsitzt und auf der Steuerscheibe sich eine Gleitscheibe aus insbesondere Kunststoff befindet.
Verwendet werden diese Kartuschen für Wasserarmaturen für den Sanitärbereich, insbesondere für Verbrühschutzkartuschen mit einer integrierten Sicherheits- und Komfortfunktion für den Endanwender.
Bekannt sind Kartuschen für Wasserarmaturen, die unter anderem eine festsitzende keramische Lagerscheibe aufweisen, auf denen eine verdrehbare keramische
Steuerscheibe mit einem Mischraum für kaltes und warmes Wasser aufsitzt. Auf der Steuerscheibe befindet sich eine Gleitscheibe aus Kunststoff.
Bei einem sehr hohen Wasserdruck, z.B. 34,5 bar kann sich die keramische
Steuerscheibe etwas von der festsitzenden Lagerscheibe abheben. Bei diesen hohen Druckbelastungen heben sich aufgrund der ungünstig ausgelegten Flächen die beiden keramischen Scheiben voneinander ab. Als Folge hiervon tritt Leckwasser aus der Kartusche aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dies zu verhindern, so dass auch bei einem hohen Wasserdruck kein Leckwasser aus der Kartusche austreten kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Um dem Abheben der Steuerscheibe von der Lagerscheibe entgegenzuwirken, wurden die hydraulischen Flächen der Scheiben konstruktiv so verändert, dass diese immer zusammengepresst werden.
In erfinderischer Ausgestaltung wird die Steuerscheibe durch ein Druckelement auf die festsitzende Lagerscheibe gedrückt. Der Druck des Druckelements muss so gewählt werden, dass kein Abheben möglich ist. Das Druckelement kann eine Feder oder der sich im Mischraum der Steuerscheibe befindliche Wasserdruck bzw. der an der Kartusche anliegende Wasserdruck sein. Eine Feder hat den Nachteil, dass der Druck auf die Steuerscheibe konstant bleibt, also auch bei niedrigem Wasserdruck. Dies erschwert das Verstellen bei niedrigen Wasserdrücken. Wenn hingegen als Druckelement der an der Kartusche anliegende Wasserdruck ist, ist der Druck bei kleineren Wasserdrücken auch kleiner als bei hohen Wasserdrücken. Hierdurch ist das Verstellen bei kleineren Wasserdrücken erleichtert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerscheibe eine Durchgangsbohrung auf, die das sich in der Kartusche bzw. im Mischraum der Steuerscheibe befindliche Wasser in einen Druckraum zwischen der Steuerscheibe und der Gleitscheibe leitet und damit die Steuerscheibe auf die Lagerscheibe drückt. Der Druckraum ist horizontal durch eine Formdichtung abgedichtet. Eine Seite des Druckraums bildet dabei direkt oder indirekt die Steuerscheibe, so dass das sich im Druckraum befindliche Wasser die Steuerscheibe in Richtung zur Lagerscheibe mit einer vom Wasserdruck abhängigen Kraft drückt.
Die Gleitscheibe ist vollständig geschlossen, so dass kein Wasser durch die Gleitscheibe austreten kann.
Die Formdichtung ist bevorzugt in einer Nut in der Steuerscheibe oder der Gleitscheibe angeordnet, bevorzugt in der Steuerscheibe.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Kartusche mit einer festsitzenden Lagerscheibe, auf der eine verdrehbare keramische Steuerscheibe aufsitzt und auf der Steuerscheibe sich eine Gleitscheibe aus Kunststoff befindet, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Steuerscheibe und der Gleitscheibe ein Druckraum angeordnet wird, wobei eine Seite des Druckraums direkt oder indirekt die Steuerscheibe bildet und die Steuerscheibe eine Durchgangsbohrung aufweist, die in der Kartusche befindliches Wasser in den Druckraum zwischen der Steuerscheibe und der Gleitscheibe leitet und dadurch der an der Kartusche anliegende Wasserdruck die Steuerscheibe auf die festsitzende Lagerscheibe drückt, ist das Verstellen der Kartusche bei kleineren Wasserdrücken leichter als bei hohen Wasserdrücken.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren weiter erläutert. Die
nachfolgenden Figuren zeigen auch die Problematik bis hin zum optimierten Produkt auf.
Figur 1 zeigt eine Kartusche 1 nach dem Stand der Technik. Zu sehen ist der obere Teil einer Kartusche. Auf einer Basisplatte 10 mit Einlassflanchen für Kalt- und Warmwasser und einem Auslassflanch für Mischwasser ist eine festsitzende keramische Lagerscheibe 2 angeordnet. Auf dieser Lagerscheibe 2 sitzt eine bewegliche Steuerscheibe 3. Auf der Steuerscheibe 3 befindet sich eine fest mit ihr verbundene Gleitscheibe 4, an die ein Ende eines Pivot 12 eingreift. Der Pivot 12 ist in einer Lagerbuchse 1 1 dreh- und schwenkbar gelagert. Das Ganze befindet sich in einem Gehäuse 9. In der Basisplatte 10 und der Lagerscheibe 2 befinden sich wie üblich Durchlässe für das Wasser (Kalt, Warm oder gemischt). Die Steuerscheibe 3 ist nach oben hin, d.h. zur Gleitscheibe 4 hin, geschlossen und weist zumindest einen Mischraum 18 für das Kalt- und Warmwasser auf.
Figur 2 verdeutlicht die Problematik bei hoher Druckbelastung, d.h. bei hohem Wasserdruck im Kalt- oder Warmwasserzulauf. Bei einer Druckbelastung entsteht ein hoher Druck zwischen der Lagerscheibe 2 und der Steuerscheibe 3 und diese heben sich voneinander ab (siehe Pfeile 13), so dass eine Undichtigkeit bzw. ein Leck entsteht und Leckwasser aus der Kartusche austreten kann (siehe Pfeil 14).
Theoretischer Lösungsansatz:
Es muss dafür gesorgt werden, dass die Steuerscheibe 3 nicht nach oben gedrückt, sondern nach unten der Grundscheibe 2 nachgeführt wird. Dazu muss die Steuerscheibe 3 von oben mit einem Druck, bevorzugt Wasserdruck beaufschlagt werden.
Diesen theoretischen Lösungsansatz zeigt bildlich Figur 3 mit den Pfeilen 15. Ansonsten bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Figur 4 zeigt eine Steuerscheibe 3 nach dem Stand der Technik, wie sie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt ist, von oben, d.h. von der Pivot-Seite und Figur 5 zeigt die gleiche Steuerscheibe 3 nach dem Stand der Technik, wie sie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt ist, von unten, d.h. von der Lagerscheiben-Seite.
Wie in der Figur 4 zu sehen ist, weist die Steuerscheibe auf der Pivot-Seite 3a eine Einbuchtung 16 in der Mitte der Scheibe und zwei Kerben 17 am Rand der Scheibe auf. In die Einbuchtung ragt eine an die Einbuchtung 16 angepasste Ausbuchtung an der Gleitscheibe 4. In die Kerben 17 ragen an diese angepasste Mitnehmer an der Gleitscheibe 4. Dies ist erforderlich, weil die Gleitscheibe 4 vom Pivot 12 gesteuert, die Steuerscheibe 3 führt.
Figur 5 zeigt die Mischräume 18 auf der Lagerscheiben-Seite 3b der Steuerscheibe 3.
Konstruktiver Lösungsansatz:
Die Steuerscheibe 3 muss mit einer Durchgangsbohrung versehen werden, damit Wasserdruck von oben wirken kann. Weiterhin ist eine Formdichtung zwischen Steuerscheibe und der Gleitscheibe 4 notwendig. Die Gleitscheibe 4 muss zudem verschlossen werden.
Die Figuren 6 bis 8 zeigen diese erfindungsgemäßen Veränderungen an der Steuerscheibe 3.
Figur 6 zeigt die erfindungsgemäße Steuerscheibe 3 von der Pivot-Seite 3a mit der üblichen Einbuchtung 16 und den Kerben 17. Zusätzlich befindet sich benachbart zum Rand der Scheibe 3 eine umlaufende Nut 8. In diese Nut 8 wird eine Formdichtung 7 eingelegt, wie sie in Figur 8 gezeigt ist. Diese Formdichtung 7 ist erforderlich, weil in der erfindungsgemäßen Steuerscheibe 3 eine Durchgangsbohrung 5 angeordnet ist, die den oder die Mischräume 18 mit einem Druckraum zwischen der Steuerscheibe 3 und der Gleitscheibe 4 verbindet. Die Durchgangsbohrung befindet sich innerhalb der Formdichtung 7. Figur 7 zeigt die erfindungsgemäße Steuerscheibe 3 von der Lagerscheiben-Seite 3b mit den Mischräumen 18. Gut zu sehen ist in einem der Mischräume 18 die Durchgangsbohrung 5.
Figur 8 zeigt die eben schon erwähnte Formdichtung 7.
Figur 9 zeigt eine Gleitscheibe 4 nach dem Stand der Technik, wie sie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt ist, von unten, d.h. von der Steuerscheiben-Seite und Figur 10 zeigt die gleiche Gleitscheibe 4 nach dem Stand der Technik, wie sie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt ist, von oben, d.h. von der Pivot-Seite.
Wie in der Figur 9 zu sehen ist, weist die Gleitscheibe 4 auf der Steuerscheiben-Seite 4b einen Durchgang 19 als Aufnahme für den Pivot 12 auf. Weiterhin zu sehen sind zwei Mitnehmer 20 zum Eingriff in die zwei Kerben 17 (siehe Figur 4).
Figur 10 zeigt die Gleitscheibe 4 von der Pivot-Seite mit dem Durchgang 19 und einem Steg 21 . In den Steg 21 ragen zwei angepasste Nuten an der Lagerbuchse 1 1 . Beim Schwenken des Pivot 12 wird die Gleitscheibe 4 mitgedreht.
Die Figuren 1 1 und 12 zeigen die erfindungsgemäßen Veränderungen an der Dichtscheibe 4.
Figur 1 1 zeigt die erfindungsgemäße Gleitscheibe 4 von der Steuerscheiben-Seite und Figur 12 zeigt die erfindungsgemäße Gleitscheibe 4 von der Pivot-Seite. Die erfindungsgemäße Gleitscheibe 4 unterscheidet sich von der Gleitscheibe 4 nach dem Stand der Tecchnik, siehe Figuren 1 bis 3, nur durch einen geschlossenen Durchgang 19, der jetzt eine Einbuchtung ist. Es ist kein Durchgang mehr vorhanden.
Figur 13 zeigt die erfindungsgemäße optimierte Kartusche 1 , bzw. deren oberen Teil. Auf einer Basisplatte 10 mit Einlassflanchen für Kalt- und Warmwasser und einem Auslassflanch für Mischwasser ist eine festsitzende keramische Lagerscheibe 2 angeordnet. Auf dieser Lagerscheibe 2 sitzt eine bewegliche Steuerscheibe 3. Auf der Steuerscheibe 3 befindet sich eine fest mit ihr verbundene Gleitscheibe 4, an die ein Ende eines Pivot 12 eingreift. Der Pivot 12 ist in einer Lagerbuchse 1 1 dreh- und schwenkbar gelagert. Das Ganze befindet sich in einem Gehäuse 9. In der Basisplatte 10 und der Lagerscheibe 2 befinden sich wie üblich Durchlässe für das Wasser (Kalt, Warm oder gemischt). Die Steuerscheibe 3 ist nach oben hin, d.h. zur Gleitscheibe 4 hin, nicht geschlossen, sondern weist eine Durchgangsbohrung 5 auf, der vom Mischraum 18 in einen Druckraum 6 zwischen der Steuerscheibe 3 und der Gleitscheibe 4 führt. Dieser Druckraum 6 ist allseitig geschlossen (Formdichtung 7), so dass kein Wasser austreten kann. In der Figur ist der Druckraum schlecht zu sehen, weil er nur eine geringe Höhe aufweist. Der Wasserdruck im Druckraum drückt die Gleitscheibe 4 auf die Steuerscheibe 3, so dass diese nicht abheben kann. Dadurch kann kein Leckwasser austreten.

Claims

Patentansprüche
1 . Kartusche (1 ) für eine Wasserarmatur mit einer festsitzenden Lagerscheibe (2), auf der eine verdrehbare keramische Steuerscheibe (3) aufsitzt und auf der Steuerscheibe (3) sich eine Gleitscheibe (4) aus insbesondere Kunststoff befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerscheibe (3) durch ein Druckelement auf die festsitzende Lagerscheibe (2) gedrückt wird.
2. Kartusche (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement eine Feder oder der an der Kartusche (1 ) anliegende Wasserdruck ist.
3. Kartusche (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerscheibe (3) eine Durchgangsbohrung (5) aufweist, die in der Kartusche (1 ) befindliches Wasser in einen Druckraum (6) zwischen der Steuerscheibe (3) und der Gleitscheibe (4) leitet, wobei eine Seite des Druckraums (6) direkt oder indirekt die Steuerscheibe (3) bildet, so dass das sich im Druckraum (6) befindliche Wasser die Steuerscheibe (3) in Richtung zur Lagerscheibe (2) mit einer vom Wasserdruck abhängigen Kraft drückt.
4. Kartusche (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (6) horizontal durch eine Formdichtung (7) abgedichtet ist.
5. Kartusche (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitscheibe (4) vollständig geschlossen ist.
6. Kartusche (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formdichtung (7) in einer Nut (8) in der Steuerscheibe (3) oder der Gleitscheibe (4) angeordnet ist.
7. Verfahren zum Betreiben einer Kartusche (1 ) mit einer festsitzenden Lagerscheibe (2), auf der eine verdrehbare keramische Steuerscheibe (3) aufsitzt und auf der Steuerscheibe (3) sich eine Gleitscheibe (4) aus Kunststoff befindet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Steuerscheibe (3) und der Gleitscheibe (4) ein Druckraum (6) angeordnet wird, wobei eine Seite des Druckraums (6) direkt oder indirekt die Steuerscheibe (3) bildet und die Steuerscheibe (3) eine Durchgangsbohrung (5) aufweist, die in der Kartusche (1 ) befindliches Wasser in den Druckraum (6) zwischen der Steuerscheibe (3) und der Gleitscheibe (4) leitet und dadurch der an der Kartusche (1 ) anliegende Wasserdruck die Steuerscheibe (3) auf die festsitzende Lagerscheibe (2) drückt, ist das Verstellen der Kartusche (1 ) bei kleineren Wasserdrücken leichter als bei hohen Wasserdrücken.
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