构造为防烫保护阀的控制筒的制作方法

本发明涉及一种带有壳体的用于单杆混合水器（Einhebelmischbatterien）的控制筒（Steuerkartusche），在所述壳体中布置有陶瓷的基座盘和安放在所述基座盘上的能够旋转和能够移动的陶瓷的控制盘。所述控制盘除了打开位置和闭合位置外还具有混合位置。在所述打开位置和所述混合位置中水会通过所述控制筒流动而在所述闭合位置中不会。

背景技术：

在传统的单杆混合水器中几乎仅使用带有陶瓷的密封盘(基座盘和控制盘)的阀。所述阀在卫生手柄行业（Sanitärarmaturenbranche）中被叫做筒(Kartuschen)或控制筒。所述筒几乎所有都有特征：在壳体中包括陶瓷的密封盘。

技术实现要素：

本发明的目的在于，改变控制筒使得集成自动的防烫保护，即在混合水的限定的温度的情况下自动地关闭所述控制筒。

根据本发明所述目的通过根据权利要求1的控制筒来实现。

因为在所述控制盘上布置至少一个FGL元件(形状记忆合金元件)，所述FGL元件在所述控制筒的运行中接收混合水的温度并且在达到所述混合水的烫伤温度情况下伸展并且在此自动地推动所述控制盘到闭合位置中，在所述闭合位置情况下没有水达到出口，并且所述FGL元件一方面在所述控制盘处且另一方面在所述壳体处支撑。当所述混合水具有烫伤温度时(在该烫伤温度下会烫伤使用人员)所述FGL元件伸展并且在此将所述控制盘推到其闭合位置中。当所述控制筒位于打开位置中时，根据本发明所述控制盘4完全被混合水围绕流动(umströmt)。

FGL元件意为由形状记忆合金组成的结构部件。形状记忆合金例如由以下的材料组成:NiTi，CuZnAl，CuAlNi，FeMnSi或FeNiCoTi。大多数金属直到其熔点一直具有相同的晶体结构，而形状记忆合金(取决于温度)有两个不同的结构(相)。形状记忆合金(缩写FGL，英语shape memory alloy，缩写SMA)因此是专门的金属，所述金属可以存在于两个不同的晶体结构中。形状记忆合金通常还被称为记忆金属。这起源于如下现象，即记忆金属尽管有之后的很强的变形却可以明显地“记住”之前的造型。

优选地所述FGL元件是FGL板材或FGL线材。板材或线材被如下地制造，即其在控制筒中需要较少的空间。

在优选的实施中仅仅使用如下FGL元件，即所述FGL元件在达到所述烫伤温度时以至少50N的力伸展。这未预料地已示出了，该较小的力对于当下常见的控制筒足够用于移动所述控制盘。

优选地使用两个或多个FGL元件。可以由此提高到所述控制盘上的力。

附图说明

下面根据8个附图进一步阐述本发明。所有附图示出了在不同位置中根据本发明的控制筒的同一的设计方案。

具体实施方式

带有防烫保护的阀或控制筒有利地如下构建:

图8示出了根据本发明的控制筒1。在由塑料组成的柱形的壳体2中有由陶瓷组成的基座盘3，所述基座盘相对于所述壳体2的柱形壁是密封的。在所述基座盘3中有三个钻孔，一个用于冷水入口5a，一个用于温水入口5b以及一个作为用于混合水的出口6的钻孔。所述基座盘3相对所述柱形的壳体2被固定以防扭转。因此所述壳体2和所述基座盘3形成整体，类似柱形的罐。所述两个入口5a、5b密封水地通过手柄体(未示出)联接到供水网处。所述混合水钻孔或所述出口6被联接在手柄处，例如在喷水设备手柄（Brausearmatur）的出口处。

在所述基座盘3上有另外的由陶瓷组成的盘、控制盘4。所述控制盘4不仅可以平移地还可旋转地利用枢轴8运动。所述控制盘4可以围绕所述柱形的壳体2的中心轴线9向左或向右旋转一个角度(旋转点9)。另外地所述控制盘4可以平移地在其对称轴线的方向上移动。在所述绘出的版本中(见图1)是5mm。所述控制盘4通过其平移的或旋转的运动增大或减小所述入口5a、5b或其入口钻孔的横截面。在图1中示意地示出了阀在该位置中完全打开。所述温水入口和冷水入口5a、5b尽可能大地打开，以便在该位置中形成最高的体积流量。在图1，3，4，5，6中分别示出了垂直于所述控制筒的中心轴线9(见图8)的截面图或者从上到控制盘4上的视图。

通过在浴室或厨房中操纵单杆混合水器，这些运动是普遍已知的。通过在把手处的打开/关闭运动使所述控制盘平移地运动并且通过旋转运动回转地运动。在图2中这些运动示例性地表述在喷水设备手柄处。箭头11a、11b标记打开和关闭的位置并且箭头12a、12b标记冷和温。与此相同的适用于所有其他的单杆混合水器例如在厨房中或在盥洗台上。

根据本发明两个FGL元件7a、7b(FGL=形状记忆合金)形状配合地插入到所述控制盘4中(见图3)。所述FGL元件7a、7b由形状记忆合金(镍-钛-合金)组成并且有在确定和可限定的温度时变形的特性。所述FGL元件7a、7b在平时运行中应没有作用，所述FGL元件跟随所述控制盘4的运动并且在阀打开的情况下持续地被混合水围绕流动。

在优选的设计方案中这些FGL元件7a、7b是板材或线材。

在图3中表述了在关闭位置中的阀。所述入口5a、5b或其入口钻孔这时通过所述控制盘4覆盖。在壳体2中存在水(并且也在所述FGL元件7a、7b处)，该水接收或已经接收环境温度（当所述阀已经关闭更长时间时）。

图4示出了阀位置，如其可以典型地用于淋浴或洗手的那样。所述阀被3/4打开并且往温水位置旋转了20°。混合水的温度这时是令人舒适的38°C。这个以及无数多个中间位置发生在产品生命周期期间。估计4到6百万次运动用尽。在申请者在其寿命测试台上的实验的过程中试验了500000次载荷变化，这相应于约4、5百万次单次运动。

假如冷水供应被节流或完全地失效时，混合水-温度可上升到引起使用人员的烫伤的值。此时(并且仅此时!)所述FGL元件7a、7b应履行其工作。从所述混合水的确定的温度(例如46°C)开始所述FGL元件7a、7b应表现出如在图5中的形状。通过所述FGL元件7a、7b的变形所述控制盘4在其对称轴线的方向上移动，(见在图5中的箭头方向)。这时所述阀是封闭的并且防止了不仅冷水还有温水的进一步供应。

在此在基座盘3和控制盘4之间的摩擦力是可推测的并且未表述的杠杆机械装置需要约80N。所述FGL元件7a、7b必须施加该力。在此需考虑，用于在FGL元件7a、7b和壳体2之间的摩擦的力的一部分“丢失”了。此外大约在转变结束时所述力的仅83%在平移方向上传导(cos34°，见图5)。在所述平移开始时接近于100%，这无疑迎合转变过程的性能。在所述转变开始时快且强，大约在结束时稍微更慢和更弱。假如考虑到所有这些情况可以得出结论：所述两个FGL元件7a、7b中的每个必须施加至少50N。

该力强烈地取决于滑动配对（Gleitpaarung）和/或陶瓷/陶瓷摩擦系统的法向力。所述杠杆机械装置只有较小的影响，因为这里选择带有极小摩擦系数的滑动配对。所述力是通常结构上易受影响的，这在这里说明的系统中却仅仅有条件地还是这种情况，因为所述整个系统在体积流量和液压功能上将被优化并且因此所述法向力还不易受影响。仅仅通过所述摩擦系数还是可以设想优化。另外需考虑，对于可比较的系统力在时间上增加，因为所述摩擦系统恶化。这尤其适用于该系统，因为在此涉及所谓的“打开的系统（offenes System）”，对于所述系统所述控制盘4完全地被水围绕流动。因此必须考虑相应的储备，由此所述系统在这种条件下也还起作用。

所述转变过程应该尽可能快和尽可能不带有温度的进一步上升地进行。1到2秒是可接受的。

所述FGL元件7a、7b或所述FGL板材的回调机械地通过所述手柄的把手实现(图2)。在所述水冷却后所述FGL元件7a、7b的自主的回复变形是有利的。

图6右侧示出了在正常状态中的FGL元件7a、7b并且左侧示出了在变形的状态中的FGL元件7a、7b，以及图7示出了FGL元件7a、7b的草图，在这里在未变形的状态中在两个视图中所述FGL元件构造为板材。

图8(也参见上方的说明)示出了在由塑料组成的柱形的壳体2中的根据本发明的控制筒1。在所述壳体2中布置有带有用于温水的入口14b和用于冷水的入口14a的底座13以及混合水出口(在图8中不可见)。在所述底座13上方有由陶瓷组成的基座盘3。在所述基座盘3中有三个钻孔，一个用于冷水入口5a，一个用于温水入口5b和一个用于混合水的钻孔。所述基座盘3相对所述柱形的壳体2被固定以防扭转。因此所述壳体2和所述基座盘3形成整体，类似柱形的罐。所述两个入口5a、5b在入口14a、14b上密封水地通过手柄体联接到供水网处。所述混合水钻孔被联接在手柄的出口处，例如在喷水设备手柄的出口处。

在所述基座盘3上方安放有另一个由陶瓷组成的盘、所述控制盘4。在该控制盘上布置所述FGL元件7a、7b，所述FGL元件在以热水加载时向关闭方向移动所述控制盘4，直到所述控制筒1关闭。所述控制盘被由陶瓷组成的支承盘15覆盖。