DE1550391A1 - Mischventil - Google Patents

Description

DIPL-ING. F. THIELEKE DR.-INQ. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG - MÜNCHEN "^ '

uns.Z.: 11 257

James Eiston Meagher, Altadena Californien, U.S.A.

Mischventil

Die Erfindung betrifft ein Mischventil mit einem Ventilgehäuse mit einem flächenförmigen Ventilsitz, in welchem zwei Eingangsund eine Ausgangsleitung münden und auf welcher Ventilsitzfläche ein Ventilkörper beweglich geführt ist, in dem zwei Eintrittskanäle vorgesehen sind, welche mit einem gemeinsamen Austrittskanal in Verbindung stehen und jeweils den Leitungsmündungen zugeordnet sind.

Das Mischventil gemäß der Erfindung dient insbesondere zum Mischen von heißem und kaltem Wasser.Derartige Mischventile sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Insbesondere sind solche Mischventile oder Mischbatterien bekannt, in denen für jede der beiden Eintrittsleitungen ein gesonderter Ventilkörper vorgesehen ist, welcher unabhängig von dem anderen betätigt werden kann. Hierbei ist das Mischen der beiden Flüssigkeiten zum Erzielen z.B. einer bestimmten Temperatur außerordentlich schwierig und hängt weitgehend vom Geschick der.Bedienungsperson ab.

Es sind aber auch bereits Mischventile mit nur einem einzigen Ventilkörper bekannt, welche in der eingangs angedeuteten Weise

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aufgebaut sind. Insbesondere ist auch schon ein kugelförmiges Mischventil bekannt, bei dem die Ventilkugel allgemein zwei Einlaßöffnungen bzw. Einlaßkanäle umfaßt, welche gegenüber den beiden Einlaßleitungen in der Ventilsitzfläche des Ventilgehäuses so beweglich sind, daß die Strömung und die Mischung der Flüssigkeit, die durch das Ventil fließt, verändert werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung,ein Mischventil der eingangs näher bezeichneten Art so zu verbessern, daß eine genauere Kontrolle der Strömung von heißem und kaltem Wasser durch das Ventil möglich ist und die Auswahl der Mischung und der Strömung für die Bedienungsperson genauer und leichter ist, wobei die Mischung sich gleichförmig ändert, wenn der Ventilkörper von seiner einen Endstellung, in der er nur heißes Wasser liefert bis in seine andere Stellung, in welcher er nur kaltes Wasser liefert, gleichförmig bewegt werden kann. Dadurch soll es leichter werden, die Temperatur, bzw. Strömungsmenge der austretenden Flüssigkeitsmenge durch eine bestimmte Stellung des Ventilbetätigungsgliedes abzuschätzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilkörper zwischen den beiden Eintrittskanälen einen dritten Eintrittskanal aufweist, der ebenfalls mit dem gemeinsamen Austrittskanal in Verbindung steht und daß der Bewegungsbereich des Ventilkörpers in der Weise begrenzt ist, daß die beiden äußeren Eingangskanäle nur jeweils eine Eintrittsleitung und

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der mittlere Eintrittskanal wahlweise mit jeder Eintrittsleitung in Verbindung zu bringen sind.

Vorteilhafterweise sind dabei die Ventilsitzfläche und der Ventilkörper bzw. dessen mit der Ventilsitzfläche zusammenwirkende Ventilfläche in an sich bekannter Weise kugelförmig ausgebildet.

Bei der neuen Anordnung laßt sich die Verbindung zwischen den einzelnen Eintrittskanälen in genauerer und zuverlässigerer Weise steuern, wobei die Extremstellungen ausschließlich durch den zentralen Eintrittskanal bestimmt werden, indem nur dieser Kanal in der einen mit dem heißen und in der anderen Stellung mit der kalten Wasserquelle in Verbindung steht. Außerdem liefert in den Übergangsstellungen der zentrale Kanal einen besseren, zuverlässigeren Übergang von der einen Endstellung in die andere. Zusätzlich gestattet die neue Ausbildung eine besonders einfache Abdichtung und vermindert die Abnutzung der aufeinander beweglichen Flächen.

Es ist üblich, an den Einlaßmündungen der Ventilsitzfläche Abdichtungselemente vorzusehen. Diese bestehen in der Regel aus flexiblem Material, welches deformiert wird, wenn die Einlaß- -> kanäle des Kugelventils über diese dichten Elemente hinweggleiten* Auf Grund der neuen Ausbildung stehen die Einlaßkanäle in der Ventilkugel oder einem anders gestalteten Ventilkörper

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nicht in unmittelbarem Kontakt mit der Abdichtfläche, wenn sich der Ventilkörper in der ausgeschalteten oder Schließstellung befindet, so daß keine Möglichkeit besteht, daß das Abdichtungselement permanent verformt wird, und zwar während sich in die Länge ziehender Perioden, während der sich die Ventilkugel in der Ausstellung befindet. Diese Ausbildung vergrößert die Lebensdauer der Abdichtungselemente und vermindert die Möglichkeit, daß in der Ventileinheit Undichtigkeiten und Leckflüsse auftreten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Frontansicht des Ventils gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Ansicht entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig.l und zeigt das Ventil in der ausgeschalteten Stellung.

Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2.

Fig. 4 ist eine Schnittlinie entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig. 2, wobei der Ventilkörper aus der das Ventilgehäuse bildenden Buchse entfernt ist.

Fig. 5 ist eine Bodenansicht der Mischkugel.

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Fig. 6 ist eine Ansicht der Kugel, welche den Einlaß und den Auslaß veranschaulicht, während die

Fig. 7 bis 12 Ansichten von rückwärts der Ventilbuchse in dem Ventilkörper sind und die relativen Stellungen der Einlaßkanäle und des Auslasses der Kugel zeigen und zwar zusammen mit der Stellung der Einlaßmündungen und der Auslaßmündungen in dem Ventilgehäuse, wenn die Kugel gegenüber dem Ventilgehäuse so bewegt wird, um die Mischung und die Strömungsmenge der Flüssigkeit, die durch das Ventil hindurchgeht, zu ändern.

Wie in den Figuren, insbesondere in den Fig. 2 bis 6 gezeigt ist, umfaßt das Ventil ein metallisches Ventilgehäuse 10, welches an einem Ende eine kugelförmige Ventilsitzfläche 12 aufweist. In dem Ventilgehäuse ist ein Kaltwasser-Einlaßkanal 14 vorgesehen, der an eine Kaltwasserleitung 16 angeschlossen ist. Der Einlaßkanal 14 endet in der Ventilsitzfläche 12 bei 18. Ein entsprechender nicht gezeigter Heißwasser-Einlaßkanal verbindet eine Heißwasserleitung mit der Mündung 20 in der kugelförmigen Ventilsitzfläche 12. Ein Auslaßkanal 22 verbindet die Ventilsitzfläche 12 mit einer üblichen Auslaßleitung 24. Ein Kugelküken 26 liegt innerhalb der Ventilsitzfläche 12. Das Kugelküken weist eine Einlaßbohrung 28, welche mit dem Kaltwasser-Einlaßkanal 18 zusammenwirkt und eine Einlaßbohrung 30 auf, die mit dem Heißwaseer-Einlaßkanal 20 in Verbindung steht. Eine dritte zentral· Einlaßbohrung 32 liegt zwischen den beiden ge-

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nannten äinlaßbohrungen 28 und 30 und kann mit jeder der Heißwasser- oder Kaltwasser-Einlaßmündungen 18 und 20 in Verbindung gebracht werden. Alle drei Einlaßbohrungen 28, 30 und 32 des Kugelkükens stehen mit einem gemeinsamen Auslaß 34 in Verbindung, der wiederum ständig mit dem Auslaßkanal 22, und zwar unabhängig von der Stellung der Einlaßbohrungen in Bezug auf die Einlaßmündungen in der Ventilsitzfläche, in Verbindung steht.

Eine Kappe 38 ist auf das Ende des Ventilgehäuses aufgeschraubt, und hält eine Abdeckplatte 40 an dem Gehäuse und über einen Einstellring 48 und einen Nylonring 42 einer Abdichtungsmanschette 44 aus Gummi in Anlage an das Kugelküken 26. Die Abdichtungsmanschette 44 ist an der an dem Kugelküken 26 angrenzenden Fläche mit einer Auflage 46 aus plastischem Teflon versehen, welche Abdichtung zwischen der Kugel und der Manschette 44 abdichtet. Über den Einstellring 48 läßt sich die Manschette gegen das Ventilgehäuse 10 und das Kugelküken 26 drücken, um stets eine wirkungsvolle Abdichtung zwischen der Kugel und dem Ventilgehäuse zu gewährleisten. Der Nylonring 42 ist, wie Fig. 3 zeigt, mit einem in einen Schlitz des Ventilgehäuses 10 greifenden Keil 50 gegen Drehung gesichert.

Die Auflage 46 aus Teflon gestattet, den Einstellring 48 fest anzuziehen und damit die Abdichtung zu verbessern, während die zum Drehen der Kugel in dem Ventil notwendigen Kräfte gering

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bleiben. Wenn die Kugel in dem Ventil bewegt wird, neigt das Teflon weiterhin dazu, jede Unregelmäßigkeit in der Oberfläche der Kugel auszufüllen, so daß die Reibung zwischen der Kugel und der Auflage 46 klein bleibt.

Die Enden der Heißwasser- und Kaltwasser-Einlaßkanäle sind bei 62 und 63 erweitert, um ringförmige Abdichtungsbuchsen 60 aufzunehmen, die durch Federn 64 gegen die Kugel 26 gedrückt werden und eine zuverlässige Abdichtung zwischen den Buchsen 60 und der Kugel sicherstellen.

Die Kugel ist mit einem Schaft 53 versehen, der durch einen Schlitz 52 des Nylonringes 42 hinausragt. Der Schaft 53 weist im Bereich des Schlitzes einen Anschlag 58 auf, wie er in den Fig. 2, 5, 8 gezeigt ist. Ein Griffknopf 54 ist am äußeren Ende des Schaftes 53 bei 56 befestigt, so daß das Kugelküken 26 um die Achse des Schaftes 53 gedreht und, unabhängig davon, um eine zweite Achse verschwenkt werden kann, indem der Schaft in dem Schlitz 52 bewegt wird. Wie in Fig. 7 bis 12 gezeigt ist, begrenzt der Anschlag 58 das Ausmaß der Drehbewegung des Kugelkükens um die Achse des Schaftes, während die Enden des Schlitzes 52 das Ausmaß begrenzen, um welches die Kugel durch Verstellen des Schaftes in dem Schlitz geschwenkt werden kann.

Von den beiden Drehachsen des Kugelkükens ist die erste gegenüber dem Ventilgehäuse fest und verläuft parallel zu einer Li-

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nie, welche die Mitten der Einlaßmündungen 18 und 20 in der Ventilsitzfläche verbindet. Die Kugel ist um diese Achse durch Verschwenken des Schaftes 53 in dem Schlitz 52 drehbar. Eine Drehung um diese Achse verändert die Strömungsmenge der Flüssigkeit durch das Ventil. Die zweite Achse, um welche das Kugelküken gedreht werden kann, ist die Achse des Schaftes 53, die gegenüber der Kugel fest ist und senkrecht zu der ersten Achse verläuft. Eine Drehung um diese Achse verändert das Mischungsverhältnis der Flüssigkeiten, die durch das Ventil hindurchströmen. Durch entsprechende Handhabung des Handgriffes 54 wird es möglich, die Kugel um jede der Achsen zu verschwenken, während die Stellung gegenüber der anderen Achse festgehalten werden kann.

In Fig. 2 ist das Ventil in seiner geschlossenen Stellung gezeigt, in welcher die Einlaßbohrungen 28, 30 und 32 der Kugel außer Verbindung mit den Einlaßmündungen 18 und 20 in der Ventilsitzfläche stehen. Fig. 7 entspricht dieser Stellung und zeigt die Einlaßöffnungen 28, 30 und 32 von den Einlaßmündungen 18 und 20 fortgeschwenkt und auch außer Eingriff mit den Abdichtflächen der Buchsen 60. In Fig. 7 ist auch noch die Stellung des Schaftes 53 in dem Schlitz 52 gezeigt, welche der wiedergegebenen Stellung der Kugel in Fig. 7 entspricht.

In Fig. 8 ist eine voll geöffnete Stellung gezeigt, in welcher das Kugelküken um die Schaftachse maximal gedreht und der

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Schaft bis in die obere Stellung in dem Schlitz 52 geschwenkt worden ist. Die mittlere Einlaßbohrung 32 steht damit in voller Verbindung mit der Heißwasser-Einlaßmündung 20, während die außenliegenden Einlaßbohrungen 28 und 30 geschlossen sind. Es handelt sich hier um die voll aufgedrehte Heißwasserstellung, bei der unvermischtes, heißes Wasser durch die Heißwasser-Einlaßöffnung 20 und die zentrale Einlaßbohrung 32 in den Auslaßkanal 22 fließt.

Die Mischung der durch das Ventil fließenden Flüssigkeit kann durch Drehung, der Kugel um die Schaftachse verändert werden. Wie Fig. 9 zeigt, bleibt hierbei die Strömungsmenge durch das Ventil konstant, während eine anteilige Menge von kaltem Wasser zugemischt wird, so daß die Temperatur der Flüssigkeit abnimmt. Die zentrale Einlaßbohrung, durch welche das heiße Wasser in der vollen Heißwasserstellung hindurchfließt, wird dabei von der Heißwasser-Einlaßmündung 20 in dichtung auf die Kaltwasser-Einlaßöffnung 18 weggedreht, während die Einlaßbohrung 28 teilweise in Fluchtung mit der Kaltwaseer-Einlaßöffnung 18 und die Einlaßbohrung 30 teilweise in Fluchtung mit der Heißwasser-Einlaßmündung 20 gedreht werden.

Wenn der Schaft in eine halb geöffnete Stellung, wie «ie Fig. 10 zeigt, gedreht wird, findet keine Strömung durch die zentrale Einlaßbohrung 32 statt, während die außenliegenden Einlaß-

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bohrungen 28 und 30 jeweils eine gleiche Flüssigkeitsmenge an heißem und kaltem Wasser von den Heißwasser- und Kaltwassermündungen 20 und 18 zuführen.

Bei weiterer Drehung im Uhrzeigersinne des Schaftes wird schließlich die Kaltwasserstellung erreicht. Gemäß Fig. 11 geht dann die ganze Strömung durch die zentrale Einlaßbohrung 30, welche sich in vollständiger Fluchtung mit der Kaltwasser-Einlaßmündung 18 befindet, während die außenliegenden Einlaßbohrungen 28 und 32 von beiden Einlaßmündungen 18 und 20 getrennt sind.

Bei Bewegung des sich in der Heißwasserstellung befindlichen Schaftes 48 in dem Schlitz 52 nach unten in eine Stellung, wie sie Fig. 12 zeigt, steht die zentrale Einlaßbohrung 30 teilweise in Fluchtung mit der Heißwasser-Einlaßmündung 20, so daß nur heißes Wasser durch das Ventil fließt. In dieser Stellung ist die Strömungsmenge des heißen Wassers durch das Ventil jedoch geringer, als wenn das Ventil sich in der voll geöffnenten Heißwasserstellung nach Fig. 8 befindet und zwar auf Grund der Tatsache, daß die zentrale Einlaßbohrung sich nur teilweise mit der Heißwasser-Einlaßmündung 20 deckt. Wenn der Schaft 53 um seine Achse la Uhrzeigersinne gedreht wird, gleiten die Einlaßbohrungen 28, 30 und 32 über die Heiß- und Kaltwaaser-Einlässe 20 unt 18 in ähnlicher Weise, wie das oben

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bei der maximalen Durchströmung des Ventils beschrieben ist. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Überdeckungsflächen zwischen den Einlaßmündungen in der Ventilsitzfläche und den Einlaßbohrungen geringer ist als in der vollen Strömungsstellung, so daß die Gesamtströmung durch das Ventil vermindert ist.

Selbstverständlich kann auch das Kugelküken ohne Drehung um die Schaftächse gedreht werden. Auf diese Weise kann das Kugelküken so verstellt werden, daß unabhängig voneinander sowohl das Mischungsverhältnis als auch nur die Strömungsmenge der durch das Ventil tretenden Flüssigkeit geändert werden können. Diese Ausbildung bietet einen wesentlichen Vorteil, da das Kugelküken bezüglich der Mischung durch Drehen um die Schaftachse voreirigestellt werden kann, solange sich das Ventil noch in der Sperrstellung befindet. Das Ventil kann dann geöffnet werden, und zwar in eine der gewünschten Ausflußmenge der voreingesteliten Mischung entsprechende Strömungsstellung, und zwar lediglich durch Drehen der Kugel durch Verschieben des Schaftes^im Schlitz. - ,

In üblichen, kugelförmigen Mischventilen mit-Kugelküken ist die Einstellung der Mischung bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten empfindlich abhängig von der Stellung des Kugeikükens und erschwert die Auswahl einer vorgegebenen Mischung bei einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit außerordentlich. Mit dem

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neuen Mischventil wird die Mischung durch Drehung des Kugelkükens über den gesamten Bogen variiert und zwar unabhängig von der Einstellung der Strömungsmenge, was die Auswahl einer vorgegebenen Mischung auch bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten außerordentlich erleichtert.

Patentansprüche

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Mischventil mit Kugelküken, bei dem in der als Kugelfläche ausgebildeten Ventilsitzfläche des Ventilgehäuses zwei Eingangs- und ein Ausgangskanal münden, mit denen je eine von drei im Kugelküken zusammentreffenden Bohrungen wahlweise in mehr oder weniger starke Überdeckung gebracht werden können, und zwar mit Hilfe eines von dem Kugelküken ausgehenden Betätigungsschaftes, der in einem Führungsschlitz des Gehäuses zur Veränderung des Mischungsverhältnisses bzw. der volumetrischen Strömungsmenge in jeweils durch Anschläge begrenztem Umfange verschwenkbar bzw. um eine Achse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Kugelküken (26) zwischen den beiden jeweils mit den Mündungen (18, 20) der beiden Eingangskanäle zusammenwirkenden Eintrittsbohrungen (28, 30) eine zusätzliche Eintrittsbohrung (32) vorgesehen ist, die ebenfalls in die Austrittsbohrung (34) mündet und so angeordnet ist, daß sie wahlweise mit der einen oder der anderen Eintrittsmündung (18, 20) in der Ventilsitzfläche (12) mehr oder weniger in Uberdeckung verbringbar ist.

2. Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die mittlere Einlaßbohrung (32) so angeordnet ist, daß in den durch die Anschläge (52, 58) begrenzten, das Mischungsverhältnis betreffenden Endstellungen des Ku

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gelkükens (26) nur die zusätzliche mittlere Eintrittsbohrung (32) mit einer der beiden Eingangsmündungen (18, 20) in Fluchtung steht.

3. Mischventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede Eingangsmündung (18, 20) gleichzeitig mit der zugehörigen Eintrittsbohrung (28,30) und der mittleren Eintrittsbohrung (32) in teilweise Überdeckung verbringbar ist.

4. Mischventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die mittlere Einlaßbohrung (32) so angeordnet ist, daß sie in der Stellung abgesperrt ist, in der die äußeren beiden Einlaßbohrungen (28, 30) jeweils in Fluchtung mit den Eingangsmündungen (18, 20) stehen.

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