AGNI 95/96

Mischbatterie

Die Erfindung betrifft eine Mischbatterie für zwei Flüssigkeiten unter- schiedlicher Temperatur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannt sind Mischbatterien mit zwei Drehstellern, die über je ein

Schließventil oder ein Schließventil und ein Mischventil zwei eintretende Volumenströme stellen, deren Drehachsen einen Winkel zwischen 60° und 120° einschließen oder beabstandet zueinander verlaufen. Nachteil dieser Mischbatterien ist, dass Größe und Temperatur des aus- tretenden Volumenstroms nur kombiniert durch zwei Greifbewegungen einstellbar sind, wobei beide Bewegungen eine feinfühlige Einstellbarkeit ermöglichen. Dies wird durch einfache, einachsige Drehbewegungen mit Drehwinkeln bis über 360° - erfahrungsgemäß die beste, weil bekannt am sichersten beherrschbare Stellbewegung - erreicht.

Des Weiteren sind Mischbatterien mit einem Stellglied bekannt, das in zwei Freiheitsgraden beweglich ist.

In DE1198150A und DE2724429A1 sind Mischbatterien beschrieben, deren Stellglied über eine Verschiebung in Drehachsenrichtung die Größe des austretenden Volumenstroms stellt und über eine Drehbewegung von maximal 150° das Verhältnis der Größen von zwei eintretenden Volumenströmen. Nachteil ist der begrenzte Drehwinkel von 150°, der keine feine Einstellbarkeit gewährleistet. Die Längsbewegung ist ergonomisch noch ungünstiger und führt nur zu unbefriedigenden Ergebnissen.

In der DE2636517A1 wird ein Stellglied mit zwei Freiheitsgraden gezeigt. Durch Verschiebung in Drehachsenrichtung wird geschaltet, ob die Größe des austretenden Volumenstroms oder das Verhältnis der Größen von zwei eintretenden Volumenströmen durch Drehung des einen Stellgliedes um maximal 180° gestellt wird. Bei der dargestellten Konstruktion erfordert die änderung der Temperatur zwei Bewegungen, nämlich zunächst die Längsbewegung zum Umschalten und dann die Drehbewegung, was nicht nur umständlich, sondern auch ergonomisch nicht plausibel und damit ungünstig ist. Darüber hinaus ist während der Drehbewegung für eine Stellgröße zusätzlich eine Zug- oder Druckkraft aufzubringen, um die Schaltstellung zu halten. Das erschwert die Handhabung. In direktem Zugriff liegt deshalb trotz des einen direkt zugänglichen Stellgliedes tatsächlich nur eine Stellgröße. Feinfühlige, treffsichere Stellung ist durch den begrenzten Drehwinkel nicht möglich. Die aufwendige Ventilkonstruktion mit je einem Schließ- und Mischventil ist empfindlich und kostenintensiv, das

Mischventil schwierig zu reinigen und auszutauschen. Die gesamte Ventilkonstruktion ist überholt.

Am bekanntesten sind die sogenannten Hebelmischer (z.B.:

DE3411447A1 , DE2324364A) mit einem Hebel-Stellglied als Dreh-Kippsteller mit zwei Frei- heitsgraden, bei dem zunächst zum Stellen der Größe des austretenden Volumenstroms die Längsbewegung eines auch drehbaren Steuerkolbens in eine vertikale Kippbewegung des Hebels übersetzt wurde.

Inzwischen ist es Stand der Technik, diese Hebelmischer mit einem

Lochscheiben-Mischventil aus Keramik auszurüsten, wobei die bewegliche Lochscheibe in di- rektem Drehkontakt mit dem Hebel-Stellglied steht. Mittels einer Drehung des Hebel- Stellgliedes wird die Temperatur über das Verhältnis der Größen zweier Eintrittsquerschnitte und mittels einer von der Drehbewegung abhängigen Kippbewegung des gleichen Hebel- Stellgliedes die Größe des austretenden Volumenstroms über die Größe der Eintrittsquerschnitte eingestellt.

Bei diesen Hebelmischern sind nur Kippwinkel von weniger als 30° und

Drehwinkel von weniger als 120° realisierbar, was ergonomisch unzureichend ist. Die Kombination zweier an sich einfacher Dreh- bzw. Kippbewegungen am gleichen Stellglied führt zu einer unüberblickbaren und kaum beherrschbaren dreidimensionalen Bewegung, die bei der kurzzeitigen Bedienung intuitiv nicht steuerbar ist. Die Stellbewegung muss nachträglich korrigiert und erfahrungsgemäß in die beiden Grundbewegungen zerlegt werden, wobei die saubere Trennung selten gelingt. Es hat sich gezeigt, dass die beiden in an sich unabhängigen Stellgrößen Größe und Temperatur des austretenden Volumenstroms mit einer kombinierten Dreh- Kippbewegung praktisch für über 90% der Menschen nicht zielsicher einstellbar sind. Unbeabsichtigtes Verstellen, wie öffnen des Ventils, ist durch einfaches Anstoßen an das Hebel- Stellglied leicht möglich, was ungünstigenfalls zu Verbrühungen führen kann.

Aus der DE10347819A1 ist eine Mischbatterie ohne Mischventil mit zwei koaxialen, hintereinander angeordneten Drehstellern bekannt. Das erforderliche hohe Drehmoment kann hier - auch mit einem Vorgelege - nur durch Hebel aufgebracht werden. Jeder Drehsteller betätigt dabei ein Schließventil für Kalt- bzw. Warmwasser. Das erlaubt keine absichtlich eindeutige Einstellung von Temperatur oder Größe des austretenden Volumenstroms, da sich die Temperatur aus dem Relativdrehwinkel beider Drehsteller ergibt. Dabei sind die Zugriffsrichtungen aufgrund der Hebel weder gleich noch gleichbleibend, so dass eine echte Einhandbedienung - nämlich in einem Zugriff einer Hand - ausgeschlossen ist. Die Stellwinkel sind aufgrund der Untersetzung durch den Innenzahnkranz äußerst gering, was durch das Vor- gelege nur geringfügig und unzureichend ausgleichbar ist. Gleichzeitig erhöht es die Differen-

zen in der Zugriffsrichtung. Feinfühlige, treffsichere Einstellungen sind mit diesem Prinzip unmöglich.

Thermostat-Mischer (z.B.: DE3118003A1 , DE10044684A1 ,

EP0242680A2) bieten zwei einachsige Drehsteller, die zwar Drehwinkel von 180° für die Größe und 360° für die Temperatur des austretenden Volumenstroms zulassen, jedoch in ergonomisch ungünstiger Weise mit entgegengesetzter Zugriffsrichtung weit beabstandet angeordnet sind. Das erfordert zwei Greifbewegungen und entgegengesetzte Drehbewegungen und schließt damit bequeme Einhandbedienung aus.

Einbau-Thermostatmischer (DE10048041 A1) zum teilweisen Wand- einbau sind mit zwei koaxialen, hintereinander angeordneten Drehstellern versehen, wobei Drehwinkel von etwa 360° (für die Temperatur) und knappe 90° (für die Größe des austretenden Volumenstroms) aus zwei zumindest nah beieinander liegenden Zugriffsrichtungen einstellbar sind. Dabei ist der vordere, rotationssymmetrische Drehsteller für die Temperatur end- seitig erfass- und stellbar, der hintere Drehsteller für die Größe des austretenden Volumenstroms wegen des hohen Drehmomentes nur über einen radialen Hebel, was keine echte Einhandbedienung zulässt. Beide Stellbewegungen sind nur über zwei Zugriffe erreichbar, wobei sich die Zugriffsrichtung des Hebels während der Stellbewegung absolut und vor allem relativ zur Zugriffsrichtung des vorderen Drehstellers ändert. Das Einstellen der Temperatur ist naheliegender und leichter möglich, als das Einstellen der Größe des austretenden Vo- lumenstroms. Das ist ergonomisch unzulänglich, da der Start des Volumenstroms über die Einstellung seiner Größe erfolgt, was für die Bedienung höchste Priorität hat. Darüber hinaus ist ein Einbau-Thermostat eben nur nach aufwendigem Wandeinbau, also nicht für die üblichen und weitaus häufigsten .Aufputz-" Spül-, Waschtisch-, Dusch- und Badarmaturen geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischbatterie zu schaffen, die eine der Absicht entsprechende zielsichere Einstellung der beiden Zielgrößen Größe und Temperatur des austretenden Volumenstroms möglichst direkt, bequem, eindeutig sowie unabhängig voneinander erlaubt, dabei unbeabsichtigte Betätigungen - durch z.B. bloßes Anstoßen - ausschließt, prinzipiell die Voraussetzungen für echte Einhandbedienung in einer permanenten Zugriffrichtung schafft und bewährte Ventiltechnologien auch bei Thermos- tatmischern mit geringen Mehrkosten verwendet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Wandelgetriebe gelöst. Durch dieses Wandelgetriebe sind Bewegungsart, -läge und/oder -große der Steuergröße in die erste Rotationsstellgröße auf einer zur Gleitebene des Lochscheibenventils insbesondere parallelen Ebene überführbar. Dieses Wandelgetriebe ist so effizient, dass es leichtgängig ohne Hebelverstärkung nur mittels zweier Fingerkuppen auf jeweils einander etwa gegenüber liegen- HPπ Spitpn HPγ Mantplflär.hp ήei Hrphstpllers in im wesentlichen nur einer Position einer zuαe-

führten Hand wahlweise die unabhängig eindeutige und sichere Einstellung beider Rotationsstellgrößen über den gesamten Stellbereich ermöglicht.

Bei dieser Ausgestaltung der Mischbatterie transformiert das einfache und kostengünstige Wandelgetriebe durch eine Bewegungswandlung, wie z. B. auch Ver- setzung und/oder Umlenkung, einen durch die Ventiltechnologie vorgegebenen Freiheitsgrad des Steuerteils eines Lochscheibenventils als Steuergröße in die ergonomisch günstigste Stellbewegung zur Handhabung und ermöglicht dadurch den Einsatz verschiedener, bewährter Ventiltechnologien - wie Keramik-Lochscheibenventil, thermostatgesteuertes Ventil -, deren Konstruktion gegebenenfalls zur Optimierung zu verändern ist.

Das Wandelgetriebe eröffnet nicht nur prinzipiell eine einfache Möglichkeit für übersetzungen von weit über 2, sondern schafft auch die Voraussetzung dafür, dass die beiden Zielgrößen Temperatur und Größe des austretenden Volumenstroms in ergonomisch optimaler Bewegungslage, in optimaler Bewegungsart, mit optimaler Bewegungsgröße in Form von Stellbereich und Stellkraft unabhängig voneinander, d. h. absichtlich eindeutig und treffsi- eher zu stellen sind. Voraussetzung ist dazu, dass beide Stellbewegungen in keiner Weise gekoppelt sind.

Dieses erfindungsgemäße Konzept mit einem beziehungsweise mehreren Wandelgetrieben erlaubt Konstruktionen, bei denen die ergonomisch am einfachsten und präzisesten zu handhabende einachsige Drehbewegung mittels zweier auf jeweils einander etwa gegenüber liegenden Seiten der gegenüber ihren Stellbewegungen im wesentlichen invarianten, hebelfreien Außenmantelflächen der Drehsteller anlegbarer Fingerkuppen für beide Rotationsstellgrößen in ergonomisch günstigster Lage unabhängig voneinander realisiert ist. Jeder Drehsteller hat nur einen rotatorischen Freiheitsgrad gegenüber dem ortsfesten Gehäuse. Unbeabsichtigte Betätigung ist prinzipiell ausgeschlossen.

Die Invarianz erlaubt den Zugriff unabhängig von der aktuellen Winkellage des Drehstellers. Das bedeutet der Zugriff erfordert keine bestimmte Handhaltung. Das ist Bedienungskomfort, weil für den Zugriff weder das Erkennen der aktuellen Winkellage des Drehstellers noch eine entsprechende Anpassung der Handhaltung erforderlich ist und Voraussetzung für den leichten Wechsel zwischen zwei Drehstellern. Invarianz lässt sich durch Rotati- onssymmetrie zur Drehachse erzielen. Das ist im einfachsten Fall ein glatter Zylinder mit der Drehachse als Symmetrieachse.

Für einen sicheren Formschluss zwischen Fingerkuppen und Außenmantelfläche sind geringe Abweichungen von der Rotationssymmetrie - z. B. durch gerundete Polygone wie Dreirund, Vierrund ... - vorteilhaft. Sie sollten jedoch so weit begrenzt werden,

dass keine besondere Position oder Handhaltung beim Zugriff erforderlich wird, um nicht den Bedienungskomfort einzuschränken.

Alternativ können für einen sicheren Reib- oder auch Formschluss die

Außenmantelflächen der Drehsteller in Axialrichtung gerändelt sein, oder auch mit Längsrippen von 1 bis 2mm Dicke und bis zu 3mm Höhe oder Rillen von 1 bis 2mm Tiefe versehen sein. Sie lassen sich so anordnen, dass die Rotationssymmetrie der Drehsteller und damit ihre Invarianz gegenüber Drehung um ihre Drehachse im wesentlichen nicht oder für die Handhaltung zumindest vernachlässigbar eingeschränkt wird.

Mit der Erfindung können darüber hinaus zwei Drehsteller konstruktiv mit gleicher Zugriffsrichtung so angeordnet werden, dass diese Drehsteller nach Zuführung einer Hand aus im wesentlichen nur einer Position wahlweise allein durch Bewegung der Finger bequem, d. h. auch leichtgängig, betätigt werden können. Das schafft die Voraussetzung für eine echte, von an sich bekannten "Einhandmischern" wesentlich abweichende, eindeutige und sichere Einhandbedienung über nur zwei Fingerkuppen.

Darüber hinaus lässt sich die wichtigere Einstellung der Größe des Volumenstroms - ergonomisch richtig - in Zugriffsrichtung leichter und damit bevorzugt erreichbar und einstellbar anordnen, so dass die Summe aller dieser Vorzüge höchsten Bedienungskomfort schafft.

Durch Verwendung eines einfachen, ebenen Wandelgetriebes aus bei- spielsweise Spritzkunststoff entstehen nur geringe Mehrkosten, so dass die Kosten bei einem Lochscheiben-Mischventil mit denen der Hebelmischer, üblicher Mischer der Mittelklasse, oder bei einem Thermostatventil mit denen der Einbau-Thermostate vergleichbar sind.

Die Erfindung erlaubt eine sehr kompakte, stabile Bauweise mit sowohl

Gehäuse- und Drehsteller-Ausführungen in dünnem Edelstahlrohr, als auch in Messingguß oder Kunststoff.

Damit eröffnet die erfinderische Kombination von Wandelgetrieben mit hebelfreien Einhand-Finger-Drehstellern den Weg für eine große Vielfalt von gestalterisch ausgewogenen Designvarianten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stellbewegung der Fingerkuppen der zugeführten Hand ohne Armbewegung und ohne wesentliche Verlagerung der Hand wahlweise in eine der beiden Rotationsstellgrößen schaltbar. Daraus ergibt sich komfortabelste Einhandbedienung auch bei der Einstellung beider Rotationsstellgrößen in einem Zugriff. Dies ist insbesondere bei altersgerechten Badausrüstungen von Interesse, um zum BeisDiel für eine auch behindertenαerechte Ausrüstung des Sanitärbereichs zu sorgen.

Das Wandelgetriebe ermöglicht durch übersetzung einer Steuergröße in die entsprechende Rotationsstellgröße mit einem übersetzungsverhältnis von 1 ,6 bis über 4 ein Einstellen mit praktisch beliebig begrenzbarem Drehmoment und damit die Leichtgängigkeit einer Rotationsstellgröße zu bestimmen und sicherzustellen. Gleichzeitig lassen sich nahezu beliebig große Stellwinkel bis weit über 250° erzielen. Daraus ergibt sich höchster ergonomischer Bedienungskomfort mit feinfühliger, treffsicherer Einstellung. Diese übersetzung des Wandelgetriebes kann auch durch ein zusätzliches Getriebe erfolgen oder verstärkt werden.

Ist das Wandelgetriebe in seiner Gesamtform als Kreisscheibe ausgebildet, die zur Gleitebene des Lochscheibenventils parallel beabstandet angeordnet ist, ergibt das den kompaktesten Aufbau in vollkommener Zylinderform, da die Mittelachse des Wandelgetriebes mit allen Drehachsen der Drehsteller und Rotationsstellgrößen identisch gewählt werden kann.

Es vereinfacht die Konstruktion, wenn sich die Drehachsen der Rotationsstellgrößen und der zugehörigen Drehsteller jeweils oder sogar alle schneiden, einfachsten Falls identisch sind. Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn die Drehachsen der Rotationsstellgrößen normal zur Gleitebene der Lochscheiben und damit zu der Ebene angeordnet sind, in der die Steuergrößen liegen. Das gilt sowohl in dem Fall, dass eine rotatorische Steuergröße der beweglichen Lochscheibe durch z. B. ein Planetengetriebe in eine Rotationsstellgröße umgewandelt wird, als auch bei Umwandlung einer translatorischen Steuergröße in eine Rotationsstellgröße.

Sind die Rotationsstellgrößen einachsige Drehungen, deren Drehachsen, insbesondere mit der Drehachse der/des Drehsteller/s, identisch sind, sind die Voraussetzungen für den einfachsten formalen Aufbau, nämlich in der Grundform eines gegenüber den Stellbewegungen invarianten Zylinders mit endseitiger Zugriffsrichtung in Drehachsenrichtung, geschaffen.

Aus ergonomischen alsauch künstlerisch gestalterischen Gründen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Drehachsen der Drehsteller zu den Drehachsen der Rotationsstellgrößen einen Winkel > 0° - etwa im Bereich 30° - einschließen. Dann ist konstruktiv einfacher, wenn sie sich schneiden.

Der geringste Aufwand zum Stellen - d.h. die bequemste, ergono- mischste Lösung - wird dadurch erreicht, dass jeweils nur zwei, drei Fingerkuppen aus immer gleicher Zugriffsrichtung auf einer oder zwei rotationssymmetrischen Außenmantelflächen wahlweise und unabhängig von der aktuellen Relativlage des Drehstellers platziert werden können, die dann mithilfe der Fingerkuppen ohne Hand- oder gar Armbewegung drehbar sind. Der Wechsel erfolgt ebenfalls ohne Hand- und Armbewegung durch geringe Verschiebung der Fin-

gerkuppen, entweder von Außenmantelfläche zu Außenmantelfläche oder mit der Außenmantelfläche.

Ergonomisch sollte die Einstellung der Größe des Volumenstroms beim Zugriff mit höherer Priorität - d.h. „blind" automatisch - erreicht werden. Das bedeutet direkter, einfacher und leichter. Dies wird konstruktiv dadurch erreicht, dass das erforderliche Drehmoment zur Stellung der Größe des Volumenstroms geringer oder zumindest nicht deutlich höher als das zur Stellung der Temperatur ist, dass ein schaltbarer Drehsteller mit der Rotationsstellgröße zur Einstellung der Größe des Volumenstroms als ständige Voreinstellung gekuppelt ist bzw. dass bei zwei Drehstellern derjenige zur Einstellung der Größe beim Zugriff zuerst erreicht wird.

Bei der Ausführung als einfache Mischbatterie wird die Dosier- und

Mischfunktion mit einem 2-Scheiben-Lochscheibenventil als Mischventil realisiert, wobei dessen zwei Steuergrößen mit jeweils einer Rotationssteligröße nahezu unabhängig voneinander stellbar sind. Die Temperatur des austretenden Volumenstroms ist über eine Rotationsstellgröße durch das Verhältnis der Größen zweier über die Zulaufbohrungen in das Mischventil eintretenden Volumenströme unterschiedlicher Temperatur von Hand einstellbar.

Bei erfindungsgemäßer Ausführung als Einhandthermostat ist ein 2-

Scheiben-Lochscheibenventil als Schließventil vorgesehen, dass einen üblichen Drehwinkel von 65 bis 90° als Steuergröße für die Größe des austretenden Volumenstroms aufweist. Des- sen Temperatur wird in einem Thermostatventil als Mischventil durch ein thermostatisches Element nach der Rotationsstellgröße für die Temperatur als Sollwert gesteuert.

Im Stand der Technik sind Thermostatmischer mit koaxialen Drehstellern gleicher Zugriffsrichtung mit Innengehäuse und Gehäuse aufgebaut, wobei der Drehsteller für den Temperatur-Sollwert in dem Innengehäuse gelagert ist, das die Rotationsstellgröße für die Größe des Volumenstroms vom ringförmigen Drehsteller, der hinter dem endseitigen Drehsteller für die Temperatur angeordnet ist, zum Lochscheibenventil überträgt. Dies entspricht weder der ergonomischen Priorität der Volumenstellung, noch bietet es unabhängige Stellbewegungen.

Die ergonomisch richtige Handhabung lässt sich erzielen, indem In- nengehäuse und Gehäuse sich teilweise durchdringen. Das Gehäuse wird in einen äußersten Teil und einen innersten Teil geteilt, in dem die Drehachse der Rotationsstellgröße für die Temperatur ortsfest gelagert ist. Das Innengehäuse wird zwischen diesen Teilen angeordnet und mit Durchbrüchen versehen, durch die zum äußersten Teil hin offene Streben des innersten Teils bis zum Abstützungskontakt zentrierend hindurch greifen. Breite der Streben, Größe der Durch- brüche und Anzahl beider auf dem Umfang werden so abgestimmt, dass das Innengehäuse

gegenüber dem zweiteiligen Gehäuse um den maximalen Drehwinkel des Lochscheibenventils verdrehbar ist.

Bei einer Ausführung der erfindungsgemäßen Mischbatterie mit einem zweiten einachsigen Drehsteller für die zweite Rotationsstellgröße wird direkter Zugriff auf jede Rotationsstellgröße geschaffen. Dadurch können beide Rotationsstellgrößen jeweils mit einer großzügigen, einfach beherrschbaren einachsigen Drehung direkt und eindeutig ohne - unplausiblen und erschwerenden - Zusatzaufwand gestellt werden.

Für Einhandbedienung sollte die Drehachse des zweiten Drehstellers dicht beabstandet, möglichst parallel zur Drehachse des ersten Drehstellers verlaufen. Je dich- ter die Drehsteller mit einer Zugriffsrichtung angeordnet werden, desto bequemer wird die Einhandbedienung. Sind ihre Drehachsen identisch, lassen sich beide Drehsteller in nur einem Griff einer Hand bedienen. Wenn sie direkt hintereinander angeordnet sind, werden die Fingerkuppen nur leicht - um ca. 2 cm - verschoben, um zum gewünschten Drehsteller zu wechseln und dadurch die Drehbewegung der Finger in eine der beiden Rotationsstellgrößen zu schalten. Bei endseitigem Zugriff in Drehachsenrichtung ergibt dieses den ergonomisch optimalen Aufbau. Die Drehsteller bilden gegenüber den Stellbewegungen im wesentlichen invariante Rotationskörper.

Mit einem Radial-Hebel kann die Drehstellung verdeutlicht und zusätzlich die Stellkraft reduziert werden, was sich aber bei der Erfindung erübrigt. Er verkompliziert aber die Stellbewegung insbesondere bei großzügigen, präzis zu stellenden Stellwinkeln und erlaubt bei zwei Drehstellern keine echte Einhandbedienung. Mit der aktuellen Relativlage ändert sich die Zugriffrichtung, die vor Zugriff und Stellvorgang erst zu erkennen ist, um die Zugriffbewegung darauf abstimmen zu können.

Ein Schaltgetriebe als das erfindungsgemäß ausgeführte Wandelge- triebe ermöglicht z.B. über eine Wechselkupplung das Schalten der Drehbewegung der Finger an einem Drehsteller zu den beiden Rotationsstellgrößen wahlweise. Ein Drehsteller mit einem zusätzlichen Freiheitsgrad zum Umschalten zwischen den beiden Rotationsstellgrößen hat naturgemäß für beide Stellbewegungen eine einheitliche Zugriffsrichtung und auch eine identische Drehachse. Er ist auf kürzestem Weg direkt zugänglich. Die Rotationsstellgrößen sind eindeutig mit einer einachsigen Drehung zu stellen. Nur die erste liegt jedoch in direktem Zugriff und ist eine einfache Drehung, wenn beispielsweise eine Feder den Drehsteller als Voreinstellung in der Schaltposition für die erste Rotationsstellgröße hält. Die Einstellung der zweiten Rotationsstellgröße erfordert vor der Drehbewegung ein Umschalten und während der Drehbewegung eine Haltekraft, die der Stellkraft überlagert werden muss.

Einfachster Fall für die Umschaltung ist eine Schubbewegung in Richtung der Drehachse - entweder durch Drücken oder Ziehen. Eine Schubbewegung etwa orthogonal zur Richtung der Drehachse ist ebenso möglich wie eine Schwenk- oder Kippbewegung des Drehstellers oder eines Teils der Mischbatterie.

Als Wechselkupplung kommen Reib- oder auch Zahnkupplungen als

Radial-, Axial- oder Kegelkupplungen in Betracht. Vorteil der Reibkupplung ist der kurze Schaltweg und das problemlose Kuppeln in jeder Relativdrehstellung der Rotationsstellgrößen. Vorteil der Zahnkupplung ist die geringere Haltekraft, die nicht als höhere Normalkraft erst die erforderliche Haft-Reibkraft erzeugen muss, sondern nur die Schaltfeder zu überwinden hat und die sichere Drehmomentübertragung nach erfolgtem Kupplungsvorgang.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Konzepts in einem Einhand-

Thermostaten kann der Drehwinkel von etwa 90° der beweglichen Lochscheibe durch ein Planetengetriebe, das ganz innerhalb des Drehstellers angeordnet werden kann, im Eingang über Steg oder Hohlrad in die Rotationsstellgröße am Sonnenrad übersetzt werden. Das durch Dich- tungen und Dichtfett hohe Drehmoment der Steuergröße und gleichzeitig ihr geringer Drehwinkel lassen sich mit mehr als 3-facher übersetzung in eine ergonomisch bequeme Stellbewegung wandeln.

Als einfaches, haltbares Ventil für beide Funktionen Mischen und Dosieren bietet sich ein 2-Scheiben-Lochscheibenventil als Mischventil aus Keramik an, dessen Steuergrößen eine Verschiebung und eine Drehung oder zwei zueinander orthogonale und damit voneinander unabhängige Verschiebungen sein können, wodurch bei der Einstellung der Temperatur die Größe des Volumenstroms nicht verändert wird und umgekehrt. Die Zielgrößen Temperatur und Größe lassen sich so eindeutig unabhängig voneinander bestimmen. Die bewegliche Lochscheibe mit einem Loch steht mit der im Gehäuse festgelegten Lochscheibe mit zwei Zulaufbohrungen und einer Auslaufbohrung in einer Berührungsfläche über ein Fett in Flächenkontakt.

Prinzipiell können Steuerteil und bewegliche Lochscheibe identisch sein. Aus konstruktionstechnischen Gründen empfiehlt es sich jedoch, die Steuergrößen über ein mit der beweglichen Lochscheibe in direktem Abstützungskontakt stehendes Steuerteil auf die Lochscheibe zu übertragen.

Alternativ kann die zweite Steuergröße als Freiheitsgrad einer dritten beweglichen Lochscheibe gewählt werden.

Auch eine zweite Steuergröße des Steuerteils eines Ventils lässt sich entweder durch einen zusätzlichen Freiheitsgrad des ersten Wandelgetriebes oder durch ein eigenes zweites Wandelgetriebe in die zweite Rotationsstellgröße übertragen.

Sie kann aber im Falle eines rotatorischen Freiheitsgrades auch selbst als Rotationsstellgröße direkt genutzt werden.

Eine sehr elegante Lösung für ein geeignetes ebenes Wandelgetriebe ist ein Kurvenscheibengetriebe aus einer als Ring ausgebildeten Spiralnutscheibe und einem Schieber, dessen Kulisse in der spiralförmigen Führungsnut geführt ist, wobei das Zentrum der Spirale vorteilhaft auf der Drehachse der Spiralnutscheibe angeordnet ist. Der Schieber trägt einen Mitnehmer, der in eine Nut des Steuerteils eingreift, deren Länge seiner Breite und der Verschiebung des anderen Freiheitsgrades entspricht. Die Lochung ermöglicht das Hindurchführen des Mitnehmers eines zweiten Schiebers und/oder die drehbare Lagerung der Kurvenscheibe auf einer Welle, deren Außendurchmesser dem Lochdurchmesser entspricht. Selbstverständlich ist hier auch die kinematische Umkehrung möglich, bei der die Führungsnut durch eine Führungsrippe auf der Kurvenscheibe und die Kulisse durch eine Nut im Schieber ersetzt sind.

Die einfachste, symmetrischste und kompakteste Konstruktion entsteht, wenn die Drehachsen einer Rotationsstellgröße und der zugehörigen Kurvenscheibe identisch sind. Sind dazu noch die jeweiligen Drehachsen der Drehsteller identisch und sogar unter sich identisch, lassen sich alle drehbaren Teile auf einer gemeinsamen Welle, wie zum Beispiel dem Hals einer Kartusche lagern. Darüber hinaus können Drehsteller und Kurvenscheibe drehfest miteinander verbunden oder einstückig ausgeführt sein.

Eine Kartusche verbindet Ventil und Wandelgetriebe zu einer Baueinheit. Sie vermindert die Geräuschabgabe über die Luft und gibt allen Ventil- und Getriebeglie- dem Führung und Halt. So können ein Schieber in einer Nut der Kartusche verschiebbar und eine Kurvenscheibe mit einer Lochung oder Buchse auf einer Welle der Kartusche oder mit einer Welle oder ihrem Außenrand in einer Bohrung der Kartusche oder auch an der Innenseite eines kreisrunden Kartuschenmantels drehbar gelagert sein. Die Kartusche dient auch der leichten Montage beim Austausch des Ventils oder Wandelgetriebes.

Beim Einsatz von zwei - vor allem ebenen - Wandelgetrieben für die beiden Freiheitsgrade der beweglichen Lochscheibe ist es vorteilhaft, die Wandelgetriebe in Flächenkontakt übereinander anzuordnen, wobei es Voraussetzung ist, dass ein Wandelgetriebe einen gestellfesten Durchlass, wie z. B. bei einem Kurvenscheibengetriebe eine zur Drehachse der Kurvenscheibe konzentrische Lochung, aufweist, um die Kraftübertragung des ande- ren hindurchleiten zu können.

Im Falle von Kurvenscheibengetrieben mit Nutscheiben können dann jeweils Nutscheibe und Schieber abwechselnd blockartig übereinander geschichtet werden. Sie geben sich gegenseitig Führung und Halt. Dies ergibt den kompaktesten, stabilsten und bei identischen Drehachsen der Kurvenscheiben auch prinzipiell einfachsten Aufbau, bei dem gro- ße Teile der Wandelgetriebe innerhalb der Drehsteller untergebracht werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den

Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung schematisch veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Mischbatterie, wobei der Einfachheit halber auf die Darstellung des üblichen Auslaufarms und der Zulaufanschlüsse verzichtet wurde,

Fig. 2 eine weitere perspektivische Darstellung der gleichen Ausführungs- form, bei der des besseren Einblicks wegen nur das Ventil und die

Wandelgetriebe explosionsartig in Vertikalrichtung jeweils um 5 mm zueinander beabstandet dargestellt sind, unter Weglassung der Drehsteller, der Kartusche und des Gehäuses,

Fig. 3 eine weitere perspektivische Darstellung der gleichen Ausführungs- form, bei der jeweils ein Drehsteller mit der dazugehörigen Kurvenscheibe explosionsartig in Vertikalrichtung um jeweils 20 mm zum anliegenden Teil beabstandet dargestellt ist, unter Fortfall des Gehäuses,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Mischbatterie, wobei auf die Darstellung des üblichen Auslaufarms und der Zulaufanschlüsse verzichtet wurde,

Fig. 5 ein symbolischer Schnitt durch den Stellmechanismus des vereinfacht dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mischbatterie, wobei das Thermostatventil 2 mit dem thermostatischen Element 45 nur als Blackbox, Durchbrüche 64 und diese durchdrin- gende Streben 63 als fette, punktierte Linien dargestellt und Auslaufarm und Anschlüsse weggelassen sind.

In Fig. 1 ist die Mischbatterie in der üblichen Außenansicht dargestellt. Die beiden gegenüber ihren Stellbewegungen invarianten zylinderförmigen Drehsteller 31 ,32

mit jeweils einem einachsigen, rotatorischen Freiheitsgrad 311 ,321 sind direkt übereinander angeordnet. Ihre Zugriffsrichtung 6 ist gleich und über den gesamten Stellbereich konstant. Ihre Aussenmantelflächen sind gerändelt, um sicheren Reibschluss auch mit seifigen Fingern zu gewährleisten. Ihre Drehachsen sind identisch mit der Mittelachse des ebenfalls zylinderförmi- gen Gehäuses 170. Diese aufrechte Anordnung entspricht dem Einsatz der Mischbatterie an Spülen oder Waschbecken. Die greifende Hand kommt endseitig von oben parallel zu den Drehachsen. Die Länge des Gehäuses 170 unter den beiden Drehstellern 31 ,32 beträgt ergonomisch vorteilhaft zwischen 45 und 200 mm.

Der vorteilhafte Außendurchmesser für beide Drehsteller 31,32 liegt zwischen 25 und 50 mm. Wenn der Außendurchmesser des Gehäuses 170 denen der Drehsteller 31 ,32 entspricht, zwischen 40 und 50 mm. Ihre Höhe ist vorteilhaft je nach Durchmesser jeweils 15 bis 40 mm, um die Bedienung in einem Griff einer Hand sicher zu ermöglichen.

Bei der Verwendung der Mischbatterie an Duschen oder Badewannen wird die Mischbatterie um 90° in waagerechte Lage gedreht angeordnet, so dass die beiden Drehsteller 31,32 nach vorn zum Benutzer zeigen. Die Gehäuselänge hinter den Drehstellern 31 ,32 beträgt dann etwa 65 mm.

Die Fig. 2 zeigt im unteren Bereich ein Lochscheiben-Mischventil 1 , bestehend aus einer im nicht dargestellten Gehäuse festgelegten ersten Lochscheibe 11 mit je einer Zulaufbohrung 180 für Warm- und Kaltwasser und einer Auslaufbohrung 190 für das Mischwasser und einer mit ihr in einer Berührungsfläche 140 in Flächenkontakt angeordneten und in zwei zueinander orthogonalen translatorischen Freiheitsgraden als Steuergrößen 51 ,52 gegenüber ihr verschiebbaren zweiten Lochscheibe 12, die durch Formschluß mit dem Steuerteil 150 verbunden ist. Dieses hat zum einen die Aufgabe, die eintretenden Kalt- und Warmwasserströme um 180° umzulenken, zum andern trägt es zwei Steuernuten 121 ,122, deren Haupterstreckungsrichtung jeweils einem der beiden Steuergrößen 51 ,52 entspricht, zur Aufnahme der Mitnehmer 111,112.

Oberhalb des Steuerteils 150 sind zwei Kurvenscheibengetriebe als ebene Wandelgetriebe 41 ,42 in Flächenkontakt blockartig übereinander geschichtet. Ihre Glieder stützen und führen sich dadurch gegenseitig. Dabei ist jeweils unter einer ringförmigen Nut- scheibe als Kurvenscheibe 71 ,72 mit jeweils einem einachsigen, rotatorischen Freiheitsgrad als Rotationsstellgröße 21,22, der bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils dem Freiheitsgrad 311 ,321 des Drehstellers 31 ,32 entspricht, mit dem sie drehfest verbunden ist, ein Schieber 101 ,102 angeordnet, der mit seiner Kulisse 81 ,82 in der spiralförmigen Führungsnut 91 ,92 auf der Unterseite der Nutscheibe geführt wird. Die beiden Kurvenscheibengetriebe wandeln die zwei durch die Ventilkonstruktion vorgegebenen, zueinander orthogonalen Verschiebungen als St ^p u ^p rnr ^ή R ^p n 51 FO γIPγ I nr.hsriipihR 1 ? in einaπhsiαe Drehunαen der Kurvenscheiben 71.72

mit begrenztem Drehmoment und großzügigem Stellwinkel als Rotationsstellgrößen 21 ,22 um. Die Drehachsen der beiden Kurvenscheiben 71 ,72 sind identisch, mittig zu ihren äußeren Mantelflächen und normal zur Berührungsfläche 140 der beiden Lochscheiben 11 ,12.

Der Mitnehmer 111 des oberen Wandelgetriebes 41 ragt durch den Durchlass 13 der Kurvenscheibe 72 des unteren Wandelgetriebes 42 bis in die Steuernut 122 des Steuerteils 150. Der Durchlass 13 ist eine kreisrunde, mittige, zur Drehachse der Kurvenscheibe 72 konzentrische Lochung, die der Verschiebung der Steuergröße 51 des oberen Schiebers 101 ausreichend Spielraum gewährt und gestellfest ist, da ihre Mittelachse identisch ist mit der Drehachse der unteren Kurvenscheibe 72.

Fig. 3 offenbart den Zusammenhang der beiden Drehsteller 31,32 mit gleicher Zugriffsrichtung 6 und der beiden Wandelgetriebe 41 ,42 und zeigt die gestellfeste Kartusche 200, die die relative Lage aller Glieder der Wandelgetriebe 41 ,42 und der nicht dargestellten ersten Lochscheibe des Lochscheiben-Mischventils 1 bestimmt. Sie selbst ist in dem nicht dargestellten Gehäuse festgelegt und trägt in ihrem Boden zwei Zulaufbohrungen 180 für die eintretenden warmen und kalten Volumenströme und eine Auslaufbohrung 190 für den Mischstrom.

Ihr unterer Teil ist als nahezu geschlossener Zylinder ausgebildet, der das Lochscheiben-Mischventil 1 und das Steuerteil 150 umschließt. Der obere Abschluss dieses Zylinders trägt eine Nut 212 zur Aufnahme und Führung des Schiebers 102 des unteren Wandelgetriebes 42 in Richtung seiner Verschiebung als Steuergröße 52.

Nach oben setzt sich die Kartusche 200 in einem Hals mit kreisringförmigem Querschnitt fort, der durch eine weitere Nut 211 zur Aufnahme und Führung des Schiebers 101 des oberen Wandelgetriebes 41 in Richtung seiner Verschiebung als Steuergröße 51 unterbrochen ist. Der Hals bildet eine gemeinsame Welle 220, auf der beide Kurven- Scheiben 71 ,72 und somit auch die beiden mit ihnen jeweils paarweise drehfest verbundenen Drehsteller 31 ,32 in ihren Freiheitsgraden 311 ,321 drehbar gelagert sind. Dadurch sind sowohl die Drehachsen beider Drehsteller 31 ,32 als auch beider Kurvenscheiben 71 ,72 und damit der Rotationsstellgrößen 21 ,22 identisch. Die Freiheitsgrade 311 ,321 der Drehsteller 31 ,32 sind auch die der Kurvenscheiben 71 ,72 als Rotationsstellgrößen 21 ,22 und in diesem Ausführungs- beispiel identisch.

Aufgrund der einheitlichen Rotationssymmetrie um die vertikale Mittelachse als einzige, gemeinsame Drehachse kann das komplette Wandelgetriebe 41 und ein großer Teil des Wandelgetriebes 42 auf einfache Weise und sich selbst gegenseitig führend und stabilisierend innerhalb des Drehstellers 32 untergebracht werden.

In den Ausführungsbeispielen Fig. 4 und 5 ist die Mischbatterie ein echter Einhand-Thermostatmischer mit Thermostatventil 2 als Mischventil zum Steuern der Steuergröße für das Mischungsverhältnis der eintretenden Volumenströme, das die Temperatur des austretenden Volumenstroms nach einem durch die Rotationsstellgröße 22 vorgegebenen Sollwert bestimmt und Lochscheibenventil 1 zum Steuern der Steuergröße 51 für die Größe des austretenden Volumenstroms als Schließventil, das durch die Rotationsstellgröße 21 gestellt wird.

Durch ein Schaltgetriebe als Wandelgetriebe 41 sind beide Rotationsstellgrößen 21 ,22 aus einer permanenten Zugriffsrichtung 6 im Zugriff einer Hand mit nur einem einachsigen Drehsteller 31 stellbar. Ein zusätzlicher translatorischer Freiheitsgrad 312 in Richtung der Drehachse seines ersten rotatorischen Freiheitsgrades 311 erlaubt das Hinzufügen einer radialen Wechselkupplung 17,18, die ihn je nach Endlage 3121 ,3122 in seinem Freiheitsgrad 312 bei der Drehung seines Freiheitsgrades 311 entweder über die Hohlwelle 35, Planetengetriebe 29 und das Innengehäuse 171 mit der beweglichen Lochscheibe 12 des Lochschei- benventils 1 oder über den Kranz 16, Achse 152, Schraubgewinde 65 und Schubhülse 66 mit dem Stellglied des thermostatischen Steuerelementes 45 des Thermostatventils 2 kuppelt, wodurch sein rotatorischer Freiheitsgrad 311 entsprechend zu der einen oder anderen Rotationsstellgröße 21,22 wird.

Innengehäuse 171 und Gehäuse 170 durchdringen sich gegenseitig durch Ausbildung von Durchbrüchen 64 und diese durchdringende Streben 63. Dazu ist das Gehäuse 170 in einen äußersten, geschlossenen Teil 62 und einen innersten, unter Ausbildung von zum Abstützungskontakt mit dem äußersten Teil 62 hin offenen Streben 63 durchbrochenen Teil 61 , die zueinander verdrehfest und lösbar verbunden sind, geteilt. Im innersten Teil 61 sind die Achse 152 für die Rotationsstellgröße 22 und die Schubhülse 66 gelagert. Das Innen- gehäuse 171 ist zwischen diesen Teilen 61 ,62 angeordnet und mit Durchbrüchen 64 versehen, durch die die Streben 63 des innersten Teils 61 des Gehäuses 170 bis zum äußersten Teil 62 zentrierend und in Abstützungskontakt hindurch greifen. Die Breite der Streben 63 und die Größe der Durchbrüche 64 ist so abgestimmt, dass das Innengehäuse 171 gegenüber dem zweiteiligen Gehäuse 170 um die maximale Steuergröße 51 als Drehwinkel der beweglichen Loch- scheibe 12 des Lochscheibenventils 1 von etwa 65 bis 80° verdrehbar ist.

Die Steuergröße 51 wird über das Innengehäuse 171 zur Drehung des

Planetenträgers 25. Das Hohlrad 26 ist im äußersten Teil 62 des Gehäuses 170 festgelegt. Die resultierende Drehung des Sonnenrades 27 mit begrenztem Drehmoment und vergrößertem Drehwinkel von vorteilhaft über 250° bildet die Rotationsstellgröße 21. Das übersetzungsver- hältnis ist vorteilhaft 1,6 bis 4, empfehlenswert über 2. Wechselkupplung 17,18 und das Planetengetriebe 29 bilden zusammen das Schaltgetriebe als Wandelgetriebe 41.

Durch eine Feder 19 wird die Wechselkupplung 17,18 als Voreinstellung in der Endlage 3121 gehalten, so dass das Stellen der Rotationsstellgröße 21 immer direkt, sicher und praktisch „blind" automatisch, ohne zusätzlichen Kupplungsvorgang möglich ist. Das entspricht der ergonomischen Priorität für das Stellen der Größe des austretenden VoIu- menstroms, das auch Start und Schluss des Wasserzapfens bestimmt. Zum Wechsel in die Endlage 3122 und damit zur Rotationsstellgröße 22 ist dann die Federkraft durch eine Druckkraft in Zugriffsrichtung 6 zu überwinden und während der gesamten Dauer der Einstellung aufrechtzuerhalten. Das kann durch Anschlag der oberen Endfläche 310 des Drehstellers 31 in der Höhlung der in Zugriffsrichtung 6 greifenden Hand bewirkt werden, wenn die Höhe des Drehstellers 31 größer als die Tiefe der Höhlung gewählt wird oder für einen sicheren Reibschluß, z. B. durch eine Riffelung, der Endfläche 310 mit der Höhlung gesorgt wird.

Dementsprechend sind im Rahmen der Ansprüche auch anderweitige

Ausgestaltungen und Modifikationen denkbar und möglich. Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbei- spiele beschränkt.