La válvula de cartucho de disco de cerámica

El estándar de América La respuesta a las válvulas sin arandelas patentadas de Moen y Delta fue mejorar a sus rivales e inventar el moderno cartucho de disco de cerámica.

El viejo, antes de la ruptura, America Standard fue un pionero ya en la década de 1880 en el uso de cerámica para hacer accesorios de baño, por lo que parece completamente natural que debería aprovechar su experiencia en cerámica industrial creando una válvulao em ducha en cascada que utilizó cerámica casi indestructible en lugar de caucho para controlar el flujo de agua. Pero, evidentemente, el proceso no fue tan sencillo como todo eso.

Cartuchos de vástago de cerámica frente a compresión

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El cartucho de vástago de cerámica (izquierda) está diseñado para reemplazar el cartucho de compresión tradicional en grifos de dos manijas. El flujo de agua en el cartucho de cerámica está controlado por los discos de cerámica casi indestructibles. El flujo de agua en el cartucho de compresión está controlado por la arandela de compresión de caucho o silicona, que tiende a desgastarse con bastante rapidez. El sello o asiento de silicona azul en el cartucho de cerámica indica que es un cartucho de lado frío. Los cartuchos del lado caliente generalmente tienen sellos rojos. Los dos no son intercambiables.

Anatomía de un cartucho de vástago de cerámica

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Anatomía de un cartucho de vástago de función única. Este es un cartucho de lado caliente de Tränkle para un grifo de dos manijas.

La compañía, luego detrás de Moen y Delta en tecnología de válvulas, primero miró a los discos de metal para controlar el flujo de agua. Sin embargo, sus ingenieros sospechaban del metal, temiendo que no fuera lo suficientemente robusto para el duro mundo de las válvulas de grifo y con riesgo de corrosión. Decidieron reemplazar los discos de metal con una cerámica técnica hecha de óxido de aluminio, que sigue siendo el estándar para los discos de cerámica en la actualidad. Después de mucha experimentación y desarrollo, la empresa recibió número de patente US 3810602 A para un "grifo de disco de cerámica" que data de 1972. Fue un gran avance.

La válvula de disco de cerámica American Standard utiliza un par de discos de cerámica que se apoyan entre sí para controlar el flujo de agua. Los discos están pulidos hasta alcanzar una planitud casi perfecta. El espacio entre los discos cerrados es más pequeño que una sola molécula de agua, por lo que el agua no puede fluir entre ellos cuando están cerrados. La tecnología eliminó el desgaste de los anillos de goma y los sellos y extendió enormemente la vida útil de la válvula.

Los discos de cerámica son muy duros, más duros que la mayoría de los depósitos minerales, lo que los hace ideales para el entorno áspero y arenoso de una válvula de grifo. Resisten los efectos del agua dura mejor que cualquier otro material. Cocidos a temperaturas superiores a 2000 ° F, estos discos tampoco se ven afectados por el agua doméstica más caliente, a diferencia de las arandelas de goma de los grifos de compresión que pueden ablandarse.

Una válvula de disco de cerámica común y corriente dura fácilmente de 5 a 10 años, y se estima que algunas superválvulas que utilizan recubrimientos de carbono tipo diamante tienen una vida útil de casi 550 años. Los discos están alojados en un cartucho extraíble que facilita su reemplazo. Simplemente saque el cartucho gastado e inserte uno nuevo.

Pero los cartuchos de cerámica no están exentos de problemas. Los discos encajan tan juntos que en realidad son pegajosos y, a veces, difíciles de mover. Para facilitar el movimiento, la mayoría de los discos de cerámica están recubiertos con un lubricante insoluble en agua duradero. Pero, con el tiempo, el lubricante puede eliminarse mediante la fricción del agua que pasa entre los discos, China grifo activado por movimiento lo que hace que el grifo sea más rígido para operar.

Autopsia de un cartucho de plástico averiado

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Este cartucho falló cuando la brida de retención que posiciona el sello de silicona se deformó, lo que permitió que el sello se saliera de su pista.
La causa probable fue un defecto en la química del plástico.
La falla ilustra cómo un pequeño error en la fórmula plástica puede tener grandes consecuencias en el producto terminado.

Los fabricantes de cartuchos de cerámica han mejorado los lubricantes a lo largo de los años, buscando fórmulas que sean más duraderas y que duren más. Pero esta tecnología tiene un límite, y no importa qué tan bueno sea el lubricante, el efecto abrasivo del agua y los minerales en el agua finalmente lo desgastará. Puede que tarde más, pero sucederá. Por lo tanto, el siguiente paso en la tecnología de discos cerámicos en constante evolución es eliminar la necesidad de lubricantes haciendo que los discos sean más resbaladizos para que no se peguen entre sí.

Un método consiste en recubrir los discos de cerámica con un material más resbaladizo e incluso más duro que los propios discos. Carbono similar al diamante (DLC) es uno de esos materiales. Una fina capa depositada sobre los discos de cerámica es suficiente no solo para mejorar la dureza del disco, sino para crear una superficie muy "resbaladiza" que se desliza libremente sin necesidad de lubricante.

Tipos de válvulas de cartucho de cerámica

Las válvulas de cartucho cerámico imitan las tecnologías de válvulas

El cartucho de una sola función o de vástago, a veces llamado cabezal, se usa con grifos de dos manijas. Duplica exactamente la acción de la válvula de compresión más antigua. Cartucho de vástago de función única (o cabezal)

Cada asa del juego de dos asas se adjunta a un cartucho separado, uno para caliente y otro para frío. Cada válvula controla solo el flujo de agua. La mezcla de temperatura se logra aumentando o disminuyendo el flujo de agua fría y caliente dentro del grifo. Aumentar el flujo de agua caliente o disminuir el flujo de agua fría hace que la mezcla se caliente más. Disminuir el volumen de agua caliente o aumentar el flujo de agua fría enfría la mezcla.

Cartucho mezclador de doble función

Una forma sencilla de diferenciar una función única de un cartucho mezclador de función doble es contar los puertos en la parte inferior del grifo. Un cartucho de mezcla tiene tres, una entrada fría, una entrada caliente y una salida. Un cartucho de vástago de función única tiene dos, una entrada y una salida.

Materiales de cartucho de cerámica

Un cartucho de cerámica tiene tres partes principales: los discos de cerámica, un vástago y una carcasa o caja. El vástago está unido a la manija del grifo en un extremo y a uno de los discos de cerámica en el otro. Al mover la manija para operar el grifo, se mueve el vástago que opera el disco "móvil". El otro disco "fijo" está unido firmemente a la carcasa. La carcasa o carcasa mantiene todas las piezas juntas.

Una carcasa de latón, aluminio o acero inoxidable se sostiene muy bien. Sin embargo, estos metales son relativamente caros, grifo del baño del sensor de movimiento de China proveedores por lo que los fabricantes de cartuchos no tardaron en empezar a experimentar con materiales menos costosos: principalmente plásticos. Las partes móviles del cartucho – el vástago y los discos – son los más susceptibles al desgaste y a los daños. Estos deben ser fuertes. No es necesario que la carcasa sea especialmente duradera. En los mejores cartuchos, el vástago es de latón o inoxidable. En los cartuchos económicos es de plástico. El plástico no es tan duradero como el metal y puede dañarse más fácilmente por las fuerzas de torsión repetidas aplicadas cuando se opera el grifo (llamado "torque" en los círculos de ingeniería). Si se aplica un par de torsión suficiente a un cartucho atascado, se puede arrancar completamente un vástago de plástico.

Los plásticos utilizados en válvulas de cerámica, principalmente cloruro de polivinilo (PVC), polioximetileno (POM) y nailon, son mezclas químicas complejas que requieren un procesamiento muy preciso. Si algo sale mal, es probable que el resultado sea un plástico quebradizo o frágil que no se sostendrá dentro de un grifo.

Parte del plástico que se utiliza en las cápsulas de los cartuchos es realmente resistente.C eramTec de Luft, Alemania, utiliza un plástico avanzado desarrollado por EMS-Grivory para su uso, entre otros lugares, en el espacio exterior. Si sobrevivirá al espacio, es una apuesta segura que sobrevivirá en su cocina. Pero la mayoría de los plásticos utilizados en los cartuchos de cerámica no son tan duraderos. En el ejemplo que se muestra en la barra lateral