構造為防燙保護閥的控制筒的製作方法

2023-06-10 05:51:36

本發明涉及一種帶有殼體的用於單杆混合水器（Einhebelmischbatterien）的控制筒（Steuerkartusche），在所述殼體中布置有陶瓷的基座盤和安放在所述基座盤上的能夠旋轉和能夠移動的陶瓷的控制盤。所述控制盤除了打開位置和閉合位置外還具有混合位置。在所述打開位置和所述混合位置中水會通過所述控制筒流動而在所述閉合位置中不會。

背景技術：

在傳統的單杆混合水器中幾乎僅使用帶有陶瓷的密封盤(基座盤和控制盤)的閥。所述閥在衛生手柄行業（Sanitärarmaturenbranche）中被叫做筒(Kartuschen)或控制筒。所述筒幾乎所有都有特徵：在殼體中包括陶瓷的密封盤。

技術實現要素：

本發明的目的在於，改變控制筒使得集成自動的防燙保護，即在混合水的限定的溫度的情況下自動地關閉所述控制筒。

根據本發明所述目的通過根據權利要求1的控制筒來實現。

因為在所述控制盤上布置至少一個FGL元件(形狀記憶合金元件)，所述FGL元件在所述控制筒的運行中接收混合水的溫度並且在達到所述混合水的燙傷溫度情況下伸展並且在此自動地推動所述控制盤到閉合位置中，在所述閉合位置情況下沒有水達到出口，並且所述FGL元件一方面在所述控制盤處且另一方面在所述殼體處支撐。當所述混合水具有燙傷溫度時(在該燙傷溫度下會燙傷使用人員)所述FGL元件伸展並且在此將所述控制盤推到其閉合位置中。當所述控制筒位於打開位置中時，根據本發明所述控制盤4完全被混合水圍繞流動(umströmt)。

FGL元件意為由形狀記憶合金組成的結構部件。形狀記憶合金例如由以下的材料組成:NiTi，CuZnAl，CuAlNi，FeMnSi或FeNiCoTi。大多數金屬直到其熔點一直具有相同的晶體結構，而形狀記憶合金(取決於溫度)有兩個不同的結構(相)。形狀記憶合金(縮寫FGL，英語shape memory alloy，縮寫SMA)因此是專門的金屬，所述金屬可以存在於兩個不同的晶體結構中。形狀記憶合金通常還被稱為記憶金屬。這起源於如下現象，即記憶金屬儘管有之後的很強的變形卻可以明顯地「記住」之前的造型。

優選地所述FGL元件是FGL板材或FGL線材。板材或線材被如下地製造，即其在控制筒中需要較少的空間。

在優選的實施中僅僅使用如下FGL元件，即所述FGL元件在達到所述燙傷溫度時以至少50N的力伸展。這未預料地已示出了，該較小的力對於當下常見的控制筒足夠用於移動所述控制盤。

優選地使用兩個或多個FGL元件。可以由此提高到所述控制盤上的力。

附圖說明

下面根據8個附圖進一步闡述本發明。所有附圖示出了在不同位置中根據本發明的控制筒的同一的設計方案。

具體實施方式

帶有防燙保護的閥或控制筒有利地如下構建:

圖8示出了根據本發明的控制筒1。在由塑料組成的柱形的殼體2中有由陶瓷組成的基座盤3，所述基座盤相對於所述殼體2的柱形壁是密封的。在所述基座盤3中有三個鑽孔，一個用於冷水入口5a，一個用於溫水入口5b以及一個作為用於混合水的出口6的鑽孔。所述基座盤3相對所述柱形的殼體2被固定以防扭轉。因此所述殼體2和所述基座盤3形成整體，類似柱形的罐。所述兩個入口5a、5b密封水地通過手柄體(未示出)聯接到供水網處。所述混合水鑽孔或所述出口6被聯接在手柄處，例如在噴水設備手柄（Brausearmatur）的出口處。

在所述基座盤3上有另外的由陶瓷組成的盤、控制盤4。所述控制盤4不僅可以平移地還可旋轉地利用樞軸8運動。所述控制盤4可以圍繞所述柱形的殼體2的中心軸線9向左或向右旋轉一個角度(旋轉點9)。另外地所述控制盤4可以平移地在其對稱軸線的方向上移動。在所述繪出的版本中(見圖1)是5mm。所述控制盤4通過其平移的或旋轉的運動增大或減小所述入口5a、5b或其入口鑽孔的橫截面。在圖1中示意地示出了閥在該位置中完全打開。所述溫水入口和冷水入口5a、5b儘可能大地打開，以便在該位置中形成最高的體積流量。在圖1，3，4，5，6中分別示出了垂直於所述控制筒的中心軸線9(見圖8)的截面圖或者從上到控制盤4上的視圖。

通過在浴室或廚房中操縱單杆混合水器，這些運動是普遍已知的。通過在把手處的打開/關閉運動使所述控制盤平移地運動並且通過旋轉運動迴轉地運動。在圖2中這些運動示例性地表述在噴水設備手柄處。箭頭11a、11b標記打開和關閉的位置並且箭頭12a、12b標記冷和溫。與此相同的適用於所有其他的單杆混合水器例如在廚房中或在盥洗臺上。

根據本發明兩個FGL元件7a、7b(FGL=形狀記憶合金)形狀配合地插入到所述控制盤4中(見圖3)。所述FGL元件7a、7b由形狀記憶合金(鎳-鈦-合金)組成並且有在確定和可限定的溫度時變形的特性。所述FGL元件7a、7b在平時運行中應沒有作用，所述FGL元件跟隨所述控制盤4的運動並且在閥打開的情況下持續地被混合水圍繞流動。

在優選的設計方案中這些FGL元件7a、7b是板材或線材。

在圖3中表述了在關閉位置中的閥。所述入口5a、5b或其入口鑽孔這時通過所述控制盤4覆蓋。在殼體2中存在水(並且也在所述FGL元件7a、7b處)，該水接收或已經接收環境溫度（當所述閥已經關閉更長時間時）。

圖4示出了閥位置，如其可以典型地用於淋浴或洗手的那樣。所述閥被3/4打開並且往溫水位置旋轉了20°。混合水的溫度這時是令人舒適的38°C。這個以及無數多個中間位置發生在產品生命周期期間。估計4到6百萬次運動用盡。在申請者在其壽命測試臺上的實驗的過程中試驗了500000次載荷變化，這相應於約4、5百萬次單次運動。

假如冷水供應被節流或完全地失效時，混合水-溫度可上升到引起使用人員的燙傷的值。此時(並且僅此時!)所述FGL元件7a、7b應履行其工作。從所述混合水的確定的溫度(例如46°C)開始所述FGL元件7a、7b應表現出如在圖5中的形狀。通過所述FGL元件7a、7b的變形所述控制盤4在其對稱軸線的方向上移動，(見在圖5中的箭頭方向)。這時所述閥是封閉的並且防止了不僅冷水還有溫水的進一步供應。

在此在基座盤3和控制盤4之間的摩擦力是可推測的並且未表述的槓桿機械裝置需要約80N。所述FGL元件7a、7b必須施加該力。在此需考慮，用於在FGL元件7a、7b和殼體2之間的摩擦的力的一部分「丟失」了。此外大約在轉變結束時所述力的僅83%在平移方向上傳導(cos34°，見圖5)。在所述平移開始時接近於100%，這無疑迎合轉變過程的性能。在所述轉變開始時快且強，大約在結束時稍微更慢和更弱。假如考慮到所有這些情況可以得出結論：所述兩個FGL元件7a、7b中的每個必須施加至少50N。

該力強烈地取決於滑動配對（Gleitpaarung）和/或陶瓷/陶瓷摩擦系統的法向力。所述槓桿機械裝置只有較小的影響，因為這裡選擇帶有極小摩擦係數的滑動配對。所述力是通常結構上易受影響的，這在這裡說明的系統中卻僅僅有條件地還是這種情況，因為所述整個系統在體積流量和液壓功能上將被優化並且因此所述法向力還不易受影響。僅僅通過所述摩擦係數還是可以設想優化。另外需考慮，對於可比較的系統力在時間上增加，因為所述摩擦系統惡化。這尤其適用於該系統，因為在此涉及所謂的「打開的系統（offenes System）」，對於所述系統所述控制盤4完全地被水圍繞流動。因此必須考慮相應的儲備，由此所述系統在這種條件下也還起作用。

所述轉變過程應該儘可能快和儘可能不帶有溫度的進一步上升地進行。1到2秒是可接受的。

所述FGL元件7a、7b或所述FGL板材的回調機械地通過所述手柄的把手實現(圖2)。在所述水冷卻後所述FGL元件7a、7b的自主的回覆變形是有利的。

圖6右側示出了在正常狀態中的FGL元件7a、7b並且左側示出了在變形的狀態中的FGL元件7a、7b，以及圖7示出了FGL元件7a、7b的草圖，在這裡在未變形的狀態中在兩個視圖中所述FGL元件構造為板材。

圖8(也參見上方的說明)示出了在由塑料組成的柱形的殼體2中的根據本發明的控制筒1。在所述殼體2中布置有帶有用於溫水的入口14b和用於冷水的入口14a的底座13以及混合水出口(在圖8中不可見)。在所述底座13上方有由陶瓷組成的基座盤3。在所述基座盤3中有三個鑽孔，一個用於冷水入口5a，一個用於溫水入口5b和一個用於混合水的鑽孔。所述基座盤3相對所述柱形的殼體2被固定以防扭轉。因此所述殼體2和所述基座盤3形成整體，類似柱形的罐。所述兩個入口5a、5b在入口14a、14b上密封水地通過手柄體聯接到供水網處。所述混合水鑽孔被聯接在手柄的出口處，例如在噴水設備手柄的出口處。

在所述基座盤3上方安放有另一個由陶瓷組成的盤、所述控制盤4。在該控制盤上布置所述FGL元件7a、7b，所述FGL元件在以熱水加載時向關閉方向移動所述控制盤4，直到所述控制筒1關閉。所述控制盤被由陶瓷組成的支承盤15覆蓋。