流体阀以及具有流体阀的水引导系统的制作方法

本发明涉及一种流体阀，该流体阀特别是设置用于卫生管路系统。流体阀通常具有带流体进口和流体出口的壳体，其中，阀杆可纵向运动地在该壳体中被引导。

实际上流体阀用于使流动横截面变化并且由此使流体通道变化。

本发明具体地涉及一种流体阀，该流体阀在节流位置中具有缩小的流动横截面，因而在液体流过流体进口时在流体进口与流体出口之间产生压力降。因此在流体进口与流体出口之间存在压差并且流过流体阀的液体的量受到限制。

因此在本发明的范围中，流体进口与流体出口之间的压差表明流体进口处的压力高于流体出口处。

背景技术：

流体阀可以设置为用于产生气泡的卫生管路系统的组成部分。然后例如提供一种洗澡水引导系统，该洗澡水引导系统具有：流体泵；设有入流节流装置的供气管路，该供气管路接到与流体泵的压力侧连接的输水管路上；和与流体泵的压力侧连接的流体阀，该流体阀在所描述的配置组件中用作减压阀。

由洗澡水引导系统产生的微气泡非常细小并且在它们的结构方面使人想起一种雾或一种非常细小的泡沫。在使用者的皮肤上产生一种有活力的效果，其中，还能够让人具有特别柔和的和惬意的痒痒的感觉。

洗澡水引导系统的作用原理的基础是：通过加载压力使得周围空气或其它气体溶解在洗澡水中，接着通过降低压力可以在空气－水混合物中形成最小的微气泡。

由JP2008－290050A已知一种具有开头所述特征的相应的洗澡水引导系统。在该已知的洗澡水引导系统中通过流体泵将洗澡水从装满的缸体中吸出并且将其在流体泵前与周围空气混合。空气－水混合物由流体泵加载过压，通过这种方式使得周围空气的一部分溶解在洗澡水中。

然后混合物被输送给流体平静室，在该流体平静室中可以将形式为留在混合物中的大气泡的剩余的周围空气分离。通过将液相与气相分离实现了周围空气仅以溶解的形式存在于从流体平静室中抽出的洗澡水中。其内含有溶解的周围空气的洗澡水然后被输送给具有喷嘴状的狭窄部位的节流装置，其中，通过节流装置处的压力降，之前溶解在洗澡水中的周围空气以非常细小的、也相应地称为微气泡的气泡的形式被释放。

由EP2226056A1、EP2226057A1和EP2703071A2已知洗澡水引导系统，在该洗澡水引导系统中利用流体泵输送洗澡水，其中，在借助流体泵给洗澡水加载压力之后才添加气体、特别是周围空气。为了分离剩余的周围空气将如此形成的空气－水混合物输送到流体平静室。

在WO2007/051260A1中说明了一种类似的配置组件，其中为洗澡水增加臭氧。

根据DE202011110581U1为洗澡水增加CO₂，该CO₂储备在相应的储气罐中，其中，在流体泵之后设置有补偿罐。

在将流体阀用作卫生管路系统中的减压阀时存在危险：流体阀由杂质堵塞并且它的功能由于这样的污物而受损害。污物的危险类似地也存在于其它应用情况中。

技术实现要素：

在这个背景下，本发明的目的是：提供一种流体阀，该流体阀的出众之处在于高的运行可靠性和小的维护要求。此外应该提供一种水引导系统，该水引导系统具有流体阀作为减压阀。

本发明的主题以及所述目的的解决方案是如权利要求1所述的流体阀以及如权利要求12所述的水引导系统。

因此本发明的主题是一种流体阀、特别是用于卫生管路系统，该流体阀包括：具有流体进口和流体出口的壳体；在该壳体中引导的阀杆；和用于该阀杆的被压力控制的调节机构，该节机构设置为用于一方面当在流体进口与流体出口之间的压差超过一个预先给定的值时使阀杆运动到缩小流动横截面的节流位置并且另一方面在压差消失时使阀杆运动到开启位置中。

在壳体中可纵向运动地引导的阀杆可以自动占据节流位置和开启位置，其中，被压力控制的调节机构在没有马达、促动器或类似物的情况下运行并且仅仅通过阀杆的以及调节机构的适当的配置和几何形状就能够使得所述阀杆在节流位置与开启位置之间运动。

通过本发明实现的是：阀杆在预先给定的压差、即在流体进口处的过压的情况中位于缩小流动横截面的节流位置中，因而几何比例是事先准确决定的并且当在所输送的流体中相应气体首先在压力下溶解时例如通过流体阀上的压差能够形成细小的气泡。

在此需注意的是：在压差消失时，阀杆通过调节机构自动转移到开启位置中，因此然后释放较大的流动横截面并且可以将之前沉积的污物释放。当然后重新为流体进口输送液体时，应该注意的是：在流体进口与流体出口之间的压差由于阀杆开启位置中的大的流动横截面而比较小，然而这个压差足够通过调节机构将阀杆压力控制地转移到节流位置中。然后压差进一步增加，由此基于相应的应用情况产生一个工作压力。

在这个背景下，调节机构可以构造成使阀杆在压差在0.5bar至3bar之间的情况下占据节流位置。

根据一种优选的构造，调节机构由壳体的以及阀杆的适当的几何形状提供。

因此根据本发明的一种优选的构造规定：阀杆具有指向流体进口的方向的第一端面和第二端面，该第二端面与构造在壳体中的压力腔连接，该压力腔经由旁路而与流体进口连接，并且第二端面大于第一端面。

通过所述构造可以实现的是：通过流体进口上的过压，阀杆在考虑到两个端面的面积比的情况下运动进入节流位置。在此优选向着流体进口的方向对阀杆进行可纵向运动的调节。

通过旁路实现的是：在压力腔中存在与流体进口处相同的或大致相同的压力。在此，旁路既可以穿过壳体延伸也可以穿过阀杆延伸。当旁路穿过阀杆延伸时，不仅第一端面而且第二端面都相应地缩小。

根据本发明的一种优选的改进方案，在壳体中在阀杆的中间区段上延伸的补偿腔经由连接部(Verbindung)与流体出口连接。

通过这样的排气部类型的连接部实现的是：阀杆可以在壳体中自由运动。

阀杆可以通过滑套和/或密封环在壳体中被引导以及还有被密封。相应的密封件优选设置在补偿腔的至少一侧。

在此需要考虑的是：阀杆应该是容易运动的并且完全的密封是不必要的。所以可以如下地选择密封环和/或滑套，即，容忍微弱的泄漏流。鉴于阀杆的良好的可运动性，具有弹性密封唇(唇形密封件)的密封环是有利的。

根据本发明实现的是：在压差消失的情况下，例如当流体的流入中断时，流体阀自动离开节流位置并且由此自动离开真正的工作位置并且转移到开启位置中，通过这种方式可以从之前变窄的阀间隙中去除、就是说冲洗掉污物。原则上阀杆与壳体也可以相互协调，从而由阀杆将污物刮除。

尽管上述自动清洁，但是对维护有益的是：壳体可以开启。为了这个目的，壳体可以具有可拆下的封盖、例如形式为塞子或护盖，其中，可以通过这个封盖接近阀杆。封盖优选为螺纹连接并且例如可以连接到压力腔上。然而为了能够维护阀杆，也可考虑其它构造诸如分成两部分的壳体。

如前所述，通过被压力控制的调节机构实现的进口侧上的过压使得阀杆转移到节流位置中，因此过压还进一步增大。为了在压差消失时使阀杆重新运动进入开启位置，例如可以设置压力弹簧，该压力弹簧将阀杆压入到开启位置中。压力弹簧优选为简单的螺旋弹簧。

本发明的主题还包括用于产生气泡的水引导系统、特别是洗澡水引导系统，其包括：流体泵；设置有入流节流装置的供气管路，该供气管路通入与流体泵的吸入侧连接的输水管路；和连接在流体泵的压力侧上的并且设置为减压阀的前述流体阀。

在此可以规定：流体阀作为减压阀在中间没有连接设置为用于分离气泡的流体平静室的情况下优选利用连接管路直接与流体泵的出口连接。

在这种构造的范畴中，放弃根据现有技术始终设置的流体平静室，其中，一方面通过减压阀而另一方面通过入流节流装置、特别是用于吸入的周围空气的入流阀可以调节洗澡水的和周围空气的压力比、流量比例和数量比，使得被吸入的周围空气在压力侧能够完全地或者至少很大部分地溶解在洗澡水中，因而在减压阀前没有剩下或者剩下无关紧要的少量的未溶解的周围空气并且由此不影响或至少不显著影响也可以称为微气泡的小气泡的形成。

在本发明的范畴中，为了不影响使用者的舒适度，应该实现特别小的运转噪声。同样在这个背景下放弃流体平静室是有益的，因为这个流体平静室在众所周知的构造中可以用作一种用于放大噪声的谐振器，此外，在一个流体平静室中根据现有技术通过使各个气泡开裂分离较大的气泡导致升高的运转噪声，这些运转噪声根据构造还能让人感觉为一种马达噪声。此外在流体平静室的过渡部上出现横截面变化，这些横截面变化同样会导致流动噪声。

在噪声生成，优选还为配管(Verrohrung)使用塑料软管和塑料管，它们与金属管路相比具有小的噪声传播。

优选洗澡水引导系统设置为用于使洗澡水循环，该洗澡水之前被从浴缸的缸体中抽出。此外，作为补充或替换方案，洗澡水引导系统也可以利用新鲜水或者至少一部分新鲜水运行，在必要时也可以进行循环的洗澡水与新鲜水的混合或转换。

在所述优选构造的范畴中，放弃了流体平静室，因而在流体泵的出口与减压阀之间优选设置的连接管路根据本发明的一种优选的构造具有保持不变的、就是说在它的长度上恒定不变的横截面。连接管路例如可以是简单的管道或软管。

为了在连接管路内确保周围空气能够足够量地溶解在输送的洗澡水中，必须设置足够长度的连接管路。在流体泵的出口与减压阀之间的连接管路的长度优选大于100mm、特别优选大于300mm、例如在350mm与500mm之间。

原则上适用的是：在连接管路延长的情况中获得周围空气在洗澡水中的更好的混合和更高程度的浓度。

一方面为了向着流体泵建立背压(Staudruck)，另一方面为了使周围空气能够溶解在洗澡水中，减压阀是必要的。

减压阀的和流体泵的参数优选协调一致，从而在洗澡水引导系统运行时，为了产生微气泡而在连接管路中相对浴盆的环境压力产生例如2.5bar至7bar、优选在3.5bar与5bar之间的过压。随着过压的上升，能够溶解在洗澡水中的周围空气的量也增加。另一方面，洗澡水引导系统应该在构造尽可能简单的同时还可靠地运行，因此更高的压力可能是不利的。

此外，经由减压阀的压力降低通过如下方式构成形成微气泡的原因，即，随着压力的下降在洗澡水中周围空气的溶解度迅速下降并且因此产生微气泡。为了能够形成尽可能多的很小的气泡，突然的压力下降是有利的。

除了纯的压力降低以外，减压阀上的横截面变化同样会导致空穴类型的微气泡的形成。即使为了确定的配置组件未详细地用数量表示和区分导致气泡形成的效果，在本发明的范围内也可以容易地通过定向试验获得最佳运行性能。

在减压阀之后原则上存在危险：产生的小的气泡(微气泡)相互结合并且由此形成较大的气泡，这些较大的气泡很少能够在使用者中触发所期望的柔和的珠光效果。在这个背景下，在减压阀与缸体的流体入口之间的过长的距离会是不利的。

微气泡的形成和稳定性令人惊喜地还可以通过通常的沐浴添加剂(Badezusatz)诸如浴油、浴盐、酒精，香皂或类似物得到改善，因为这样的添加物能够妨碍微气泡合并，即，微气泡结合成较大的气泡。也设想：通过由于所述沐浴添加剂降低表面张力，可以形成更小的并且对于使用者来说更加惬意的小气泡。

如前面已经阐述的那样，根据本发明应该调节洗澡水的和周围空气的流量以及流体或流体混合物的流量比例和压力比，从而在没有附加的流体平静室的情况下，周围空气通过加压而完全或至少尽可能大程度地溶解在洗澡水中。通过流体泵的吸入侧的(静态和动态)负压以及入流阀来确定吸入的周围空气的量。在此优选入流阀是可调节的阀、特别是可调节的针状定量阀(Nadeldosierventil)，利用它可以进行精调。然而原则上也可以考虑其它阀或者固定的节流器。

由于洗澡水引导系统由相互协调的部件构成，所以在出厂时可以预先给定这种可调节的阀的适当位置，然后在安装或维护期间在需要时可以以此为出发点进行校准或修正。

可以如下地构造和设置洗澡水引导系统，即，可以直接地或在移除护罩、检视盖(Revisionsklappe)或类似物之后接近可调节的入流阀。原则上也可以设置通过鲍登线或其它机械联接机构的遥控调节。最后电子控制同样是可能的，为此需在可调节的入流阀上设置相应的促动器或调节装置。

如前面已经说明的那样，减压阀在流量确定的情况中导致回流并且因此还导致必要的压力降低，其中，减压阀在产生微气泡时位于大幅缩小横截面的节流位置中。优选也可以在用于调整和维护目的的减压阀上或者通过遥控调节机构来改变这个节流位置。

原则上在一种装置中可以调节减压阀和入流阀，从而即使在不同的运行参数诸如变化的水温的情况中也获得稳定的和有益的运行参数。只有为了维护目的才改变入流阀的以及减压阀的运行位置。

从实际角度出发和在总成本方面，洗澡水引导系统的这种构造是有利的并且通常也完全充分地满足使用者的需求。

在洗澡水引导系统为了产生气泡的运行中，这样的减压阀位于节流位置中。当与此相反流体泵被关掉并且由该流体泵建立的压力低于一个预先给定的极限值时，减压阀转移到开启位置中，由此释放较大的流动横截面。

在关闭减压阀之前不仅通过后流动的(nachlaufend)洗澡水而且在重新开始使用洗澡水引导系统时可以将杂质从然后开启的空隙中移除。

在本发明的范畴中优选设置有离心泵作为流体泵。可以如下地选择流体泵，即，在费用尽可能少且噪声生成少的同时实现对吸出的洗澡水和吸入的周围空气的良好的混合。

本发明的主题还包括卫生缸、特别是浴缸，其包括缸体和前述的水引导系统。卫生缸例如也可以是座盆(Sitzwanne)、足浴盆、盥洗盆或类似物。流体泵的吸入侧在此与缸体的排出口或抽吸口连接，其中，流体泵的出口经由连接管路和减压阀和优选一个与该减压阀连接的排出管路而与缸体的流体排出口连接。当流体泵的吸入侧与缸体的排出口连接时，产生具有排放口的一体化构造。然而也可单独地通过抽吸口抽出洗澡水，该抽吸口如一个排水口那样位于缸体的底部或侧壁上。

所述流体排出口特别是可以位于缸体的侧壁上或底部上。流体排出口原则上也可以与流入口排放口组合。此外，也可以与一个另外的功能件例如涡旋喷嘴或照明装置组合。

最后本发明还涉及一种用于在缸体上运行前述洗澡水引导系统的方法。在此在流体泵的吸入侧上将洗澡水从装满的缸体中吸出，其中，在流体泵的吸入侧上在吸出的洗澡水中相对环境压力产生负压，从而经由设有入流阀的供气系统来吸入周围空气。既可以通过根据文丘里原理的动态负压也可以通过吸入侧上的静态负压来产生吸入，自然两个效果可以相互组合。

利用流体泵来输送吸出的洗澡水与吸入的周围空气的混合物并将其置于压力下，其中，在通过压力加载的情况下，周围空气至少部分地溶解在洗澡水中。然后在减压阀上将带有至少部分地溶解在其内的周围空气的洗澡水减压，通过这种方式构成包括洗澡水和气泡、特别是很细小的气泡的混合物。最后将洗澡水与气泡的混合物放入到缸体中。

所输送的洗澡水的体积流量优选在10升/分钟与20升/分钟之间，其中，相对环境压力下的体积，周围空气的体积流量在0.5升/分钟与2升/分钟之间，因而为吸出的洗澡水和吸入的周围空气产生在10：2与40：1之间、优选约10：1的体积比。

与环境压力相比，由流体泵给吸出的洗澡水与吸入的周围空气的混合物加载在优选2.5bar至7bar之间的并且特别优选在3.5bar与5bar之间的过压。

如已经在前面阐述的那样，根据本发明的一种优选的构造，在所述实施例中设置为减压阀的流体阀为了占据节流位置或开启位置而具有被压力控制的调节机构。根据本方法的一种优选的构造相应地规定：在断开流体泵和过压相应消失后，减压阀自动地从节流位置转移到开启位置中并且释放扩大的流动横截面。在此，通过穿过减压阀随后而来的吸出的洗澡水已经可以进行清洁。

此外在接通流体泵时，在减压阀通过相应的压力控制自动从开启位置转移到节流位置中之前可以将污物从处于开启位置中的减压阀中冲掉。

附图说明

下文将参照示出仅一个实施例的附图对本发明加以阐述。附图中：

图1为包括缸体和洗澡水引导系统的浴缸；

图2为图1所示出配置组件，其中略去了缸体、支撑结构和其它安装件；

图3为洗澡水引导系统的原理图；

图4为洗澡水引导系统中的压力变化；

图5A为减压阀在节流位置中；

图5B为图5A所示出的减压阀在开启位置中；

图6A、7A为减压阀的可选的构造在节流位置中；

图6B，7B为减压阀的可选的构造在开启位置中。

具体实施方式

图1示出浴缸，该浴缸具有一个缸体1和一个洗澡水引导系统2，利用该洗澡水引导系统可以将来自缸体1的洗澡水在循环中引导并且为其提供小气泡，用以提高使用者的舒适感并实现对使用者皮肤的有利影响。

图2从不同的视角示出图1所示出的配置组件，然而其中略去了缸体1、支撑结构3和其它安装件。

从对图1和2的比较观察中可以看到：利用形式为离心泵的流体泵4将洗澡水由一个底部排水口5从缸体1中抽出，其中，流体泵4产生负压。具有入流阀7的供气管路6与流体泵4的吸入侧连接。

根据图1和2的实施例，入流阀7设置在缸体1的上部边缘之下。入流阀7优选为针状定量阀，该针状定量阀能够实现对吸入的周围空气的精确计量。优选可以直接通过手或利用工具来调节入流阀7，该入流阀7为此可以通过检视盖而是可接近的或在护罩下是可接近的，或者也可以设置为可自由接近的。在可自由接近的情况中，入流阀7例如可以设置在缸体1的上部区段上(例如外缘或上部镜面)。然而原则上机械的或电的遥控调节也是可能的，其中，空气入流阀7也可以设置在一个不能接近的位置上。

由流体泵4产生的负压大得不仅将洗澡水从缸体1中吸出，而且还通过供气管路6和入流阀7吸入周围空气。因此在流体泵4的吸入侧产生吸出的洗澡水和吸入的周围空气的混合物。优选如下地运行洗澡水引导系统2，即，洗澡水的体积流量在10升/分钟与20升/分钟之间，其中，周围空气的体积流量――优选涉及环境压力情况下的体积――在1升/分钟与2升/分钟之间。

洗澡水与周围空气的混合物由流体泵4输送并且相应地在流体泵4的出口处设有过压。

设置为减压阀8的流体阀用于建立过压，该流体阀利用连接管路9在中间没有连接设置为用于分离气泡的流体平静室5的情况下与流体泵4的出口连接。

减压阀8一方面用于将在流体泵4上输送的和包括洗澡水和周围空气的介质抑制在一定量内并且由此加载预先给定的过压。通过连接管路9中的过压和在流体泵4中对洗澡水与周围空气的紧密混合，周围空气在连接管路9中可以溶解在洗澡水中。过压例如与环境压力相比可以为2.5至7bar、特别是3.5至5bar和特别优选为4至4.5bar。

如下地选择压力与流量比率以及洗澡水与周围空气的体积流量，即，周围空气能够很大部分地或优选完全地或几乎完全地溶解在洗澡水中，从而没有或者仅仅很少的气泡能够到达减压阀8。

为了实现紧密的和尽可能完全的混合和溶解，管道或软管形式的连接管路9优选具有长于100mm、特别优选长于300mm的长度。原则上适用的是：长度的增加有利于尽可能完全的溶解。

在减压阀8上进行迅速的压力降，通过这种方式使得周围空气在洗澡水中的溶解度相应下降并形成最细小的气泡。经由与减压阀8连接的排出管路10将在减压阀8中形成的洗澡水和最细小的小气泡的混合物引导向缸体1的流体入口11，该流体入口在该实施例中位于缸体1的一个侧壁上。

洗澡水和最细小的小气泡的混合物然后在流体入口11处流出并且在缸体1内分散，该缸体被装满超过流体入口11高度的洗澡水。

特别细小的小气泡使使用者感觉惬意和有活力。通过大量最小的小气泡使洗澡水变成乳白色，其中，在图1示出的实施例中与流体排出口11相对地设置有照明装置12并且由该照明装置12发出的光由最细小的小气泡均匀地散射，由此实现特别和谐的彩色印象，其中，小气泡上的光折射也实现乳白色变幻。

图3示出的是洗澡水引导系统的纯示意图。

据此，洗澡水被从缸体1中抽出，其中，通过将底部排水口5与流体泵4连接的输水管路13的横截面或者通过该输水管路13中的附加的节流器14实现节流作用，从而在输水管路13中相对环境压力产生负压，其中，相应地通过供气管路6和入流阀7吸入周围空气。在图1和2中在输水管路13下方示出用于流体泵4的剩余水排空的回流管路。

图4纯示意性地表示出不同区域中的压力变化。

在缸体1内通过那里的水柱产生第一压力I，该压力略高于环境压力。

然后在输水管路13中通过流体泵4的抽吸来相对环境压力产生例如-0.1bar的负压II，从而将空气吸入。

然后通过流体泵4联合位于下游的减压阀8给周围空气与洗澡水的混合物加载过压III，该过压例如可以在4与4.5bar之间。在过压III中，周围空气在连接管路9内可以溶解在洗澡水中，其中，根据本发明通过共同作用的部件的适当协调而放弃用于分离过剩的周围空气的单独的流体平静室。

在减压阀8处在构成最细小的微气泡的情况下进行迅速的压力降低，其中，减压阀8后的压力大致与缸体1内的压力相同。在图4的纯示意性图示中出于简单的原因没有考虑在底部排水口5和流体入口11上的由于不同的水柱高度导致的压差。

图5A示出的是在实施例中设计为减压阀8的流体阀的一种优选的构造，该流体阀既在流体进口15上也在流体出口16上具有软管护套17。图5A示出减压阀8在节流位置中，在该节流位置中由阀杆19释放仅仅小的环形空隙18。阀杆19可纵向运动地在滑套20a、20b中引导并且被压力弹簧21加载，该压力弹簧将阀杆19在减压阀8的壳体22内压入到开启位置中。

为了使阀杆19能够克服压力弹簧21的力而到达图5A所示的节流位置中，壳体22具有旁路23，因而作用在流体进口15上的压力在压力腔30中从上作用到阀杆19上。阀杆19在滑套20a、20b之间具有台阶式的形状，从而在进口15的过压的情况中，阀杆19被置入到节流位置中。

在壳体22中，补偿腔31在阀杆19的一个中间区段上延伸，该补偿腔经由一个排气口24形式的连接部与流体出口16连接。

阀杆通过可拆下的封盖25为了维护和清洁目的是可接近的，其中，设计成塞子的可拆下的封盖25通过螺纹连接紧固。

当在流体进口15处过压通过断开流体泵4停止时，阀杆19由压力弹簧21的力移入到图5B示出的开启位置中，因此在减压阀8内释放一个较大的流动横截面26。这样可以排出之前留在环形空隙18处的污物。原则上在所示出的实施方式的一种变型中，阀杆19也可以如下地成形，即，在它通过与配属的滑套20a和壳体22共同作用而运动进入开启位置中时实现刮除功能。

在阀杆19被压力控制地占据节流位置之前，例如可以在开启减压阀8之后洗澡水随后流动时或者在洗澡水引导系统开始运行时排出首先在环形空隙18上残留的污物。

图6A和6B或7A和7B示出的是减压阀8的可选的构造在节流位置中以及在开启位置中。

根据图6A和6B，作为相对前述减压阀8的变型设置有密封环27a、27b来代替滑套20a、20b，这些密封环分别置入阀杆19的一个槽中。适宜地选择滑套20a、20b或者密封环27a、27b，使得阀杆19容易运动，其中，可以毫无问题地接受微弱的泄漏流。

根据图7A和7B作为变型获得的是：旁路23不是构成在壳体22中，而是构成在阀杆19中，其中，同样程度地获得前述的自动清洁作用。