Wasserhahn

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Hintergrund

Ein Wasserhahn ist ein Gerät zum Zuführen von Wasser aus einem Sanitärsystem. Es kann aus folgenden Komponenten bestehen:Ausguss, Griff(e), Hubstange, Kartusche, Belüfter, Mischkammer und Wassereinlässe. Wenn der Griff eingeschaltet wird, öffnet sich das Ventil und steuert die Einstellung des Wasserdurchflusses unter allen Wasser- oder Temperaturbedingungen. Der Wasserhahnkörper besteht normalerweise aus Messing, aber auch Zinkdruckguss und verchromter Kunststoff kommen zum Einsatz.

Die Mehrheit der Wasserhähne für den Wohnbereich sind Ein- oder Zweihand-Kartuschenhähne. Einige Einzelsteuerungstypen verwenden einen Metall- oder Kunststoffkern, der vertikal arbeitet. Andere verwenden eine Metallkugel mit federbelasteten Gummidichtungen, die in den Wasserhahnkörper eingelassen sind. Die weniger teuren Zweihand-Armaturen enthalten Nylonkartuschen mit Gummidichtungen. Einige Wasserhähne haben eine Keramikscheibenkartusche, die viel haltbarer ist.

Wasserhähne müssen den Wasserschutzgesetzen entsprechen. In den Vereinigten Staaten sind Wasserhähne für Badewannen jetzt auf 7,6 l (2 gal) Wasser pro Minute beschränkt, während Badewannen- und Duscharmaturen auf 2,5 gal (9,5 l) begrenzt sind.

Wasserhähne laufen durchschnittlich acht Minuten pro Kopf und Tag (pcd), laut einer Studie der American Water Works Association Research Foundation aus dem Jahr 1999, die auf Wasserverbrauchsdaten von 1.188 Wohnhäusern basiert. Bei der täglichen pcd-Nutzung lag der Wasserverbrauch in Innenräumen bei 69 gal (261 l), wobei die Wasserhahnnutzung mit 11 gal (41,6 l) pcd am dritthöchsten war. In Wohnungen mit wassersparenden Armaturen bewegten sich die Wasserhähne mit 11 gal (41,6 l) pcd auf den zweiten Platz. Die Wasserhahnnutzung war stark von der Haushaltsgröße abhängig. Die Hinzufügung von Teenagern und Erwachsenen erhöht den Wasserverbrauch. Die Benutzung von Wasserhähnen steht auch in einem negativen Zusammenhang mit der Anzahl der Personen, die außerhalb des Hauses arbeiten, und ist bei denjenigen geringer, die eine automatische Spülmaschine haben.

Verlauf

Sanitärsysteme gibt es seit der Antike. Um 1700 v. Chr. , der minoische Palast von Knossos auf der Insel Kreta verfügte über Terrakotta-Rohre, die Wasser für Brunnen und Wasserhähne aus Marmor, Gold und Silber lieferten. Bleirohrsysteme und persönliche Badezimmer existierten auch während der Römerzeit, von etwa 1000 v. Chr.-n. Chr. 476. Roms öffentliche Bäder hatten auch silberne Wasserhähne mit anderen Armaturen aus Marmor und Gold. Im vierten Jahrhundert n. Chr. gab es in Rom 11 öffentliche Bäder, 1.352 öffentliche Brunnen und Zisternen und 856 private Bäder.

Sanitärsysteme haben sich seitdem drastisch verändert, einschließlich der Wasserhähne. Viele Jahre lang gab es Wasserhähne mit zwei Griffen, einem für kaltes Wasser und einem für heißes Wasser. Erst 1937 änderte sich dieses Design. In diesem Jahr drehte ein College-Student namens Al Moen aus Seattle, Washington, den Wasserhahn auf, um sich die Hände zu waschen, und verbrühte sie, da das Wasser zu heiß war. Das brachte Al Moen eine Idee für den Einhebel-Wasserhahn in Gang.

Moens erster Entwurf war für einen Doppelventilhahn mit einer Nocke zur Steuerung der beiden Ventile. Es wurde von einem großen Armaturenhersteller abgelehnt, da der Wasserhahn nicht funktionierte, und Moen ging dann zu einem zylindrischen Design. Aus dieser Erfahrung heraus beschloss er, einen Wasserhahn zu entwickeln, der dem Benutzer mit einer Kolbenbewegung Wasser mit der gewünschten Temperatur liefert. Zwischen 1940 und 1945 entwarf er mehrere Armaturen und verkaufte schließlich den ersten Einhebelmischer Unter Verwendung von 6rass-Material formt die Mehrspindelmaschine automatisch die Armaturenteile. Die Beschichtung erhöht die Haltbarkeit durch Hinzufügen einer zusätzlichen Schutzschicht. Mischwasserhahn in San Francisco Ende 1947 an einen lokalen Sanitärlieferanten. Bis 1959 war der Einhebelmischer von Moen in Hunderttausenden von Haushalten in den Vereinigten Staaten zu finden und wurde in ungefähr 55 Ländern auf der ganzen Welt verkauft. Heute sind Einhebelmischer so beliebt, dass sie in über 40% der amerikanischen Haushalte zu finden sind.

Moen hat im Laufe seines Lebens einige andere Erfindungen gemacht, darunter die austauschbare Kartusche (Beseitigung von Unterlegscheiben in Wasserhähnen), der Siebbelüfter, die Umsteller für das Duschventil mit Druckknopf, der schwenkbare Strahl, das druckausgleichende Duschventil und der Luftsprudler. Aber Moen war nicht der einzige, der sich mit Verbesserungen der Wasserhähne beschäftigte. 1945 entwarf Landis H. Perry den ersten Kugelhahn für Wasserhähne. Ihr Ziel war es, eine kombinierte Volumen- und Mischsteuerung bereitzustellen, die ein einfaches und wirksames Mittel zum Abdichten des Ventilelements bietet. Das Design könnte auch leicht repariert werden.

Für Perrys Kugelhahn wurde 1952 ein Patent erteilt. Kurz darauf erwarb Alex Manoogian die Rechte an dem Patent und stellte 1954 den ersten Delta-Wasserhahn vor sehr erfolgreich. 1958, nur vier Jahre nach der Vorstellung des Produkts, überstieg Deltas Umsatz 1 Million US-Dollar.

Etwa 20 Jahre später wurde von Wolvering Brass eine Keramikscheibe zur Wasserkontrolle patentiert. Im Gegensatz zu Kartuschen, die in der Wasserstraße Gummi verwenden, werden Keramikscheiben auf eine Ebenheit geläppt und poliert, die nur in Lichtbändern gemessen werden kann. Solche Scheiben halten aufgrund ihrer hohen Verschleißfestigkeit viel länger und bieten eine genauere Kontrolle. Diese Scheiben oder Ventile sind heute weit verbreitet.

Zu den weiteren jüngsten Innovationen gehören eingebaute Filterpatronen zur Reduzierung von Chlor, Blei und Zysten; integrierte ausziehbare Brause; Wasserhähne für Menschen mit Behinderungen; und elektronische Wasserhähne. Letztere wurden Anfang der 1980er Jahre aus konservatorischen und hygienischen Gründen eingeführt. Diese Wasserhähne sind mit einem Infrarotstrahl ausgestattet. Wenn eine Person ihre Hände unter den Wasserhahn hält, wird der Strahl unterbrochen, wodurch das Wasser aufgedreht wird. In den letzten Jahren sind auch batteriebetriebene elektronische Wasserhähne auf den Markt gekommen.

Rohstoffe

Messing, eine Legierung aus Kupfer und Zink, ist aufgrund seiner Beständigkeit gegen Weichwasserkorrosion und Hartwasserverkalkung das am häufigsten verwendete Material für Armaturen. Es enthält normalerweise einige Legierungselemente wie Wismut, um die Verarbeitung zu erleichtern. Messing wird als Stangenmaterial mit einem Durchmesser von 0,13-2 Zoll (0,33-5 cm) geliefert, je nach Größe des Wasserhahns. Die meisten anderen Komponenten, aus denen eine Armatur besteht, bestehen aus anderen Metallen oder Keramiken und werden als Fertigteile von anderen Herstellern bezogen.

Design

Um den unterschiedlichen Bedürfnissen der Verbraucher gerecht zu werden, gibt es Wasserhähne in einer Vielzahl von Stilen, Farben und Oberflächen. Ergonomische Designs können eine längere Auslauflänge und einfacher zu bedienende Griffe beinhalten. Die Form des Wasserhahns und sein Finish beeinflussen den Herstellungsprozess. Einige Designs sind schwieriger zu bearbeiten oder zu schmieden als andere. Ein anderes Finishing-Verfahren kann verwendet werden, um ein anderes Aussehen zu erzielen.

Für den Hausbesitzer sind spezielle Oberflächen erhältlich, darunter Nickel gebürstet, Nickel poliert, Satinschwarz, Gold, Platin und eine Vielzahl von Farben. Verbraucher können jetzt auch das Aussehen der Armatur anpassen, indem sie mehr als eine Art von Finish kombinieren. Die Garantien sind länger und es stehen mehr Funktionen zur Verfügung. Die Preise für den Verbraucher reichten im Frühjahr 2000 von 40 $ bis hin zu 500 $.

Der Herstellungsprozess

Der Herstellungsprozess für Wasserhähne ist hochgradig automatisiert, wobei Computer die meisten Maschinen steuern. Produktivität und Effizienz haben sich somit über die Jahre verbessert. Der grundlegende Prozess besteht aus dem Formen des Hauptkörpers der Armatur (manchmal einschließlich des Auslaufs, wenn kein Drehgelenk benötigt wird), dem Auftragen eines Finishs und dem anschließenden Zusammenbauen der verschiedenen Komponenten, gefolgt von der Inspektion und Verpackung. Die Armaturenindustrie ist auch von Umweltauflagen betroffen, die die Entwicklung spezieller Verfahren erfordert haben.

Formen

• 1 Es gibt zwei Methoden, um die Wasserhahnkörper herzustellen. Die meisten Hersteller verwenden ein spanendes Verfahren, um die Karosserie in die erforderliche Größe und Dimension zu bringen. Dabei werden die Stangen zunächst in kurze Rohlinge geschnitten und automatisch einem computergesteuerten numerisch gesteuerten Bearbeitungszentrum in Mehrspindel- und Mehrachsenbauweise zugeführt. Diese Maschine führt Dreh-, Fräs- und Bohroperationen durch. Die Herstellung eines Teils dauert normalerweise etwa eine Minute.

  Größere Wasserhähne können zahlreiche Bearbeitungsvorgänge erfordern. Beispielsweise sind für einige Küchenarmaturenkörper über 32 Bearbeitungsvorgänge mit einem Rotationsbearbeitungszentrum erforderlich. Mit der richtigen Maschine kann die Herstellung eines Teils nur 14 Sekunden dauern. Einige Teile, wie zum Beispiel Gussausläufe für Küchenarmaturen, werden vor der Montage ebenfalls in einem separaten Arbeitsgang bearbeitet.

• 2 Einige Armaturenhersteller verwenden das Warmschmieden anstelle der maschinellen Bearbeitung, da dieses Verfahren mit wenig Abfall in etwa drei Sekunden eine endkonturnahe Form herstellen kann. Schmieden ist der Prozess der Formgebung von Metallen, indem man sie in irgendeiner Weise verformt. Beim Warmschmieden wird erhitztes Metall in ein Gesenk gepresst, das fast die gleiche Form wie der Wasserhahnkörper hat. Der Druck wird über mehrere Sekunden langsam erhöht, um sicherzustellen, dass die Matrize vollständig mit Metall gefüllt ist. Zur Herstellung der exakten Maße sind nur geringfügige Bearbeitungen erforderlich.

Abschluss

• 3 Nach der Bearbeitung sind die Teile bereit für die Endbearbeitung. Bauteile, die mit Wasser in Berührung kommen, müssen eventuell erst durch eine spezielle Oberflächenbehandlung von Bleiresten befreit werden. Dabei handelt es sich um einen Auslaugprozess, bei dem Bleimoleküle von der Messingoberfläche entfernt werden. Das konventionelle Finish ist Chrom, da dieses Material am beständigsten gegen Korrosion ist. Zuerst wird eine Grundschicht aus galvanisiertem Nickel aufgetragen, gefolgt von einer dünnen Schicht aus galvanisiertem Chrom. Die Chromschicht wird aus einem Galvanisierbad aufgebracht, das bestimmte Zusätze enthält, die die Korrosionsbeständigkeit verbessern.
• 4 Wenn eine Messingbeschichtung verwendet wird, wird eine klare Polymerbeschichtung aufgetragen, um die Haltbarkeit zu verbessern. Bei weißen und anderen farbigen Oberflächen wird ein ähnlicher Polymer- oder Epoxidkunststoff mit Farbzusatz in einer elektrisch geladenen Umgebung auf den Wasserhahn gesprüht. Beide Beschichtungen werden dann wärmegehärtet.
• 5 Um eine polierte Messingoptik zu erzielen, wird physikalische Gasphasenabscheidung verwendet, die gilt Sobald die Teile zusammengebaut sind, werden sie einem Drucktest unterzogen. die Metallbeschichtung in einer Vakuumkammer. Diese Kammer hat vier Komponenten:eine Vakuumpumpe, um eine kontrollierte Umgebung frei von Verunreinigungen bereitzustellen; ein Tank, der verschiedene Arten von Gasen abgibt; ein Zielstab dient als Metallquelle; und Gestelle, um die Wasserhahnteile zu halten. Das Target besteht aus einem korrosionsbeständigen Material wie Zirkonium.
• 6 Ein Lichtbogen erhitzt das Target, um das Material zu verdampfen, trifft dann mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des Wasserhahns und reagiert mit dem Gasgemisch. Ein Gas sorgt für die Farbe und ein anderes für die Korrosionsbeständigkeit. Durch die Verbindung des Targetmaterials mit diesen Gasen haftet es am Armaturenteil und bildet eine nahezu unzerstörbare Verbindung. Einige Hersteller verwenden eine spiralförmige Spule um das Target, um eine gleichmäßige Verteilung der Beschichtung zu gewährleisten.

Montage

• 7 Nach der Beschichtung werden die Teile bis zur Montage in Behältern gelagert. Die Montage kann sowohl manuelle als auch automatisierte Prozesse umfassen. Bei einigen Wasserhähnen werden vorgeschmierte Gummidichtungen oder O-Ringe von Hand eingebaut.
• 8 Schließlich werden die Armaturen und andere Komponenten zur Endmontage geschickt. Dieser Prozess findet auf Rundläufer-Montagemaschinen, die genau gesteuert werden, oder durch Roboter statt. Der Spross, falls separat, wird zuerst installiert, gefolgt von der Keramikkartusche. Diese Kartusche wird mit einer pneumatischen Pistole mit einem Messing verschraubt und dann der Griff von Hand befestigt. Manchmal werden die Kupferrohre vor der Montage installiert. Nach der Montage werden die Armaturen zusammen mit allen anderen Komponenten, die für die Endmontage benötigt werden, in Kartons verpackt.

Qualitätskontrolle

Nachdem das erste Teil bearbeitet wurde, wird es anhand der Blaupausen überprüft, um sicherzustellen, dass es allen Abmessungen entspricht. Eine Go-No-Go-Lehre wird verwendet, um sicherzustellen, dass das Innen- und das Außengewinde zusammenpassen. Da die Bearbeitung automatisiert ist, werden dann Stichproben auf die kritischeren Maße überprüft. Vor dem Plattieren werden die Teile visuell auf Oberflächenfehler überprüft, die durch Schleifen entfernt werden. Nach der Endmontage wird jeder Wasserhahn mit Luft auf Dichtheit druckgeprüft und auf Haltbarkeit geprüft.

Auch Wasserhähne müssen mehrere Umweltauflagen erfüllen. Die Verordnung der National Sanitation Foundation 61, die Schadstoffe im Trinkwasser begrenzt (Blei beträgt lIppb [Teile pro Milliarde] im Wasser von Endgeräten) gilt für Küchenarmaturen, Toilettenarmaturen und Trinkwasserspender. Andere Gesetze sind strenger – die kalifornische Proposition 65 begrenzt die zulässige Bleimenge für einen Verbraucherhahn auf 5 ppb. Es gibt auch Installationsvorschriften, die von Stadt zu Stadt unterschiedlich sein können. Viele benötigen jetzt verbrühungsgeschützte Wannen- und Duscharmaturen.

Um die NSF-Zertifizierung eines Wasserhahns zu erhalten, reichen die Hersteller zunächst eine Liste aller Materialien ein, einschließlich der im Produkt verwendeten Formulierung. NSF-Toxikologen überprüfen dann die Materialformulierungen, um potenzielle Verunreinigungen zu bestimmen, die aus dem Wasserhahn und in das Trinkwasser gelangen können. NSF führt dann eine Inspektion der Produktionsstätte durch, um Materialformulierungen, Materiallieferanten, Qualitätskontrollverfahren und Betriebsabläufe zu überprüfen. Produktproben werden nach dem Zufallsprinzip für Tests in NSF-Labors ausgewählt.

Wasserhähne werden einer strengen dreiwöchigen Testsequenz unterzogen, bei der sie mit einem in der Norm angegebenen Extraktionswasser gefüllt werden. Ausgewählte Wasserproben werden auf Schadstoffe untersucht. NSF-Toxikologen vergleichen die Schadstoffkonzentrationen mit den im ANSI/NSF-Standard 61 festgelegten maximal zulässigen Konzentrationen. Wenn alle Schadstoffkonzentrationen des Produkts die Anforderungen des Standards erfüllen, kann das Produkt zertifiziert werden. Erst dann darf der Hersteller das NSF-Zeichen auf dem Produkt anbringen, das die NSF-Zertifizierung kennzeichnet. Um zertifiziert zu werden, mussten einige Hersteller ihren Herstellungsprozess komplett umstellen, beispielsweise auf ein reineres Messingmaterial umsteigen oder einen Finishing-Rinse-Prozess hinzufügen.

Nebenprodukte/Abfälle

Metallabfälle aus dem Bearbeitungs- oder Schmiedeprozess werden recycelt. Bei der Veredelung können Abfallstoffe entstehen, die entsorgt oder durch Recycling minimiert werden müssen. Da die meisten Prozesse automatisiert sind, wird Abfall minimiert.

Die Zukunft

Die Armaturenhersteller werden weiterhin Wert und Qualität schaffen, um den steigenden Anforderungen der Verbraucher gerecht zu werden. Die Anzahl der Stile und die Preisspanne werden zunehmen, wobei höherwertige Produkte mit zunehmendem Umbau immer beliebter werden. Europa wird den Vereinigten Staaten in der Designabteilung weiterhin voraus sein und modernere Stile und Farben anbieten. Obwohl der gesamte Herstellungsprozess ungefähr gleich bleiben wird, wird mehr Automatisierung verwendet.

Neuartige Oberflächen, die mit PVD-Technologie hergestellt werden, werden immer weiter verfügbar sein, da die Verbraucher erkennen, dass diese Oberflächen sowohl Stil als auch Haltbarkeit bieten können. Dies kann von den Herstellern verlangen, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu verbessern, da es teurer ist als das Verchromen. Die Popularität der Filtration wird sich auch auf Wasserhähne ausdehnen, da die Verbraucher die Vorteile eingebauter Filter erkennen. Irgendwann werden diese Arten von Wasserhähnen zur Norm.

Der Trend zu batteriebetriebenen elektronischen Armaturen wird sich voraussichtlich fortsetzen, und bei insgesamt sinkenden Preisen sollten die kommerziellen Märkte expandieren. Die Technologie wird sich weiter verbessern, wodurch diese Wasserhähne leichter zu reparieren sind und durch die Glasfasern eine verbesserte Bedienung erzielt wird. Mit solchen technologischen und preislichen Verbesserungen wird der elektronische Wasserhahn bald auch den Wohnungsmarkt erobern.

Insgesamt wird sich die Sanitärbranche weiter konsolidieren und Hersteller müssen daher flexibel bleiben. Das Internet wird weiterhin eine Rolle auf dem Markt spielen und eines Tages werden Armaturenhersteller ihre Produkte sogar direkt online an den Verbraucher verkaufen.