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Zum Mischen einer warmen und einer kalten Flüssigkeit bestimmte, thermostatisch gesteuerte Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine zum Mischen einer warmen und einer kalten Flüssigkeit bestimmte, thermostatisch gesteuerte Vorrichtung, die mit einem Griff zur Regulierung der Mischflüssigkeitsmenge und mit einem dazu koaxialen Griff zur Regulierung der Temperatur der Mischflüssigkeit versehen ist. Bekann- te Vorrichtungen dieserArt arbeiten nur dann richtig, wenn die warme und die kalte Flüssigkeit, meistens Wasser, denselben Druck haben. Diese Voraussetzung ist aber nicht immer gegeben, weshalb dann noch Druckreduzierventile od. dgl. vorgesehen werden müssen.
Zur Vermeidung dieses Nachteils zeichnet sich die Vorrichtung nach der Erfindung aus durch zwei Paare von mit den beiden Griffen koaxialen Ventilen, von denen das eine Paar mit dem Mengenreguliergriff und das andere Paar mit dem Temperaturreguliergriff wirkungsmässig verbunden ist, und dass jedes der Ventile des zweitgenannten Paares unter dem Einfluss eines eigenen, ihm zugeordneten Steuerelementes steht, das sich in Funktion der Temperatur der Mischflüssigkeit ausdehnt bzw. zusammenzieht und das einen Teil aufweist, dessen Lage vom Druck der zugeführten warmen bzw. kalten Flüssigkeit unabhängig ist.
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miteinander zusammenhängen, und Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Einzelheit.
Die dargestellte Mischvorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, das mit einem Eintrittsstutzen 2 für warmes Wasser und mit einem Eintrittsstutzen 3 für kaltes Wasser versehen ist. Die Stutzen 2 und 3 sind mit Anschlussgewinde versehen. Auf der diesenStutzen gegenüberliegenden Seite weist das Gehäuse einen us- trittsstntzen 4 auf, in welchen ein mit einem Mundstück 5 versehener Austrittsbogen 6 eingelötet ist. Die nicht dargestellte Austrittsöffnung des Mundstückes weist in der Normallage der Mischvorrichtung nach unten, die Schnittebene ist aiso eine Horizontalebene. In die Eintrittsstutzen 2 und 3 sind Filter 7 und 8 eingesetzt.
Zur Regulierung derMischwass : 3rmenge ist einReguliergriff9 und zur Regulierung der Temperatur des Mischwassers ein Reguliergriff 10 vorgesehen. Diese beiden Griffe 9 und 10 sind koaxial angeordnet und an ihrem Umfange mit einem Kranz von das Fassen erleichternden Rippen 9a bzw. 1Ga versehen. Der Griff 9 ist mittels einer Schraube 11 auf dem einen Ende einer Achse 12 befestigt, deren anderes Ende mit einem Gewinde 13 versehen ist, das in eine Abschlussmutter 14 eingeschraubt ist, die ihrerseits bei 15 in das Gehäuse l eingeschraubt und mit einer auf ihr aufgeschraubten Gegenmutter gesichert ist. Es ist ersichtlich, dass bei einer Verdrehung des Griffes 9 die Achse 12 eine axiale Bewegung ausführt, indem sie sich mittels des Gewindes 13 in der gehäusefesten Abschlussmutter 14 vorwärts oder rückwärts schraubt.
Diese Axialbewegung der Achse 12 wird zur Einstellung zweier Ventile 17 und 18 benützt, welche vom warmenbzw. vom kalten Wasser durchströmt werden und zur Regulierung der Mischwassermenge dienen.
Das warme Wasser fliesst ausser durch das Ventil 17 auch noch durch ein thermostatisch gesteuertes Ventil 19 und das kalte Wasser ausser durch das Ventil 18 auch noch durch ein thermostatisch gesteuertes Ventil 20, bevor diese in eine Wassermischkammer 21 fliessen, wie später noch im einzelnen erläutert werden wird. Die thermostatisch gesteuerten Ventile 19 und 20 werden mittels des Griffes 10 auf die gewünschte Temperatur des Mischwassers eingestellt, wie ebenfalls noch näher gezeigt werden wird.
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Die Achse 12 besteht aus mehreren fest miteinander verbundenen Teilen. Von rechts beginnend ist der erste dieser Achsenteile, auf welchem der Mengenreguliergriff 9 befestigt ist, mit 22 bezeichnet. Dieser Achsenteil 22 ist mit drei ringförmigen Nuten 23 vergehen, in welchen sich Dichtungen 24 befinden, und weist ein Gewinde 25 auf, auf welchem eine Mutter 26 aufgeschraubt ist. Am linken Ende des Achsentei- le 22 ist eine mit einem Innengewinde 27 versehene, axiale Bohrung 28 vorgesehen.
Der nächste, mit 29 bezeichnete Achsenteil ist in das Gewinde 27 eingeschraubt und bildet die Achse eines ersten, sich in Funktion der Temperatur ausdehnenden bzw. zusammenziehenden Steuerelementes 30. Das linke Ende des Achsenteiles 29 ist bei 31 mit dem rechten Ende des folgenden Achsenteiles 32 zusammengeschraubt und ausserdem durch"einenStift33 mit demselben verbunden. DerAchsenteil32 bildet die Achse eines zweiten, sich in Funktion der Temperatur ausdehnenden bzw. zusammenziehenden Steuerelementes 34. Der Achsenteil 32 ist mit einem Gewinde 35 versehen, das in eine mit entsprechendem Gegengewinde versehene Axialbohrung 36 des folgenden, letzten Achsenteiles 37 eingeschraubt ist, der mit dem bereits erwähntenGewinde 13 versehen ist und eine ringförmige Nut 38 aufweist, in welcher sich eine Dichtung 39 befindet.
Es soll nun zunächst das vom Warmwasser durchströmte Mengenregulierventil 17 betrachtet werden, Der Sitz des Ventiles 17 wird durch einen Gummiring 40 gebildet, der in die rechte Stirnfläche der Abschlussmutter 14 eingelassen ist. Der bewegliche Ventilkörper 41 weist einen ringförmigen Vorsprung 42 auf, der sich bei der Längsbewegung der Achse 12 dem Ventilsitz 40 nähert bzw. von demselben entfernt.
Der Ventilkörper 41 weist eine nach innen ragende Schulter 43 auf, die auf dem Achsenteil 37 sitzt und einerseits durch eine Schulter 44 dieses Achsenteiles und anderseits durch eine auf diesem Achsenteil befestigte Sicherung (sogenannte "Benzing-Sicherung") gehalten ist, so dass er die Längsbewegungen der Achse 12 mitmachen muss. In der Schulter 43 des Ventilkörpers 41 ist ein Kranz von Axialbohrungen 45 für den Durchgang des warmen Wassers vorgesehen.
Der Ventilkörper 41 ist mit Ringnuten 46 und 47 versehen, in denen sich Dichtungen 48 und 49 befinden.
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dieses Ventiles 19 wird durch einen Gummiring 50 gebildet, der in die linke Stirnseite einer Buchse 51 eingelassen ist, die innen auf dem Achsenteil 37 und aussen in einer die Mischkammer 21 umgebenden, inneren Hülse 52 verschiebbar ist, u. zw. unter der Einwirkung des temperaturempfindlichen Steuerelementes 34, das einen an der Buchse 51 anliegenden, die Steuerkraft auf dieselbe übertragenden Ring 53 aufweist. Der vor dem Ventil 19 herrschende Wasserdruck drückt die Buchse 51 gegen diesen Ring 53.
Der Ventilkörper 54 des Ventiles 19 weist einen ringförmigen Vorsprung 55 auf, der sich dem Ventilsitz 50 nähert bzw. von demselben entfernt, wenn der Ventilkörper 54 auf später näher erläuterte Weise inAxialrichtung verschoben wird. Der Ventilkörper 54 weist ferner eine Buchse 56 auf, die in dem Ventilkörper 41 des Ventiles 17 in Axialrichtung geführt ist.
Innerhalb der Buchse 56 befindet sich eine Druckfeder 57, die sich rechts auf einer Innenschulter 58 des Ventilkörpers 54 und links auf einer Buchse 59 abstützt und bestrebt ist, das Ventil 19 zu schliessen. Die Buchse 59 ist ihrerseits links an der Schulter 43 des Ventilkörpers 41 abgestützt und mit einem Kranz von Einschnitten 60 zur Erleichterung des Durchtrittes des von den Axialbohrungen 45 kommenden Wassers in den Innenraum der Buchse :) 05 versehen.
Der Ventilkörper 54 ist bei 61 mit einer ausserenHulse 62 fest verbunden. welche die innere Hükse 52 umgibt, unter Bildung eines zylinderringförmigen Hohlraumes 63 zwischen diesen Hülsen. Die äussere Hülse 62 ist bei 64 mit einerVerstellhülse 65 fest verbunden, die auf später naher erläuterte Weise durch Verdrehen des Temperaturreguliergriffes 10 betätigt wird.
Das vom Kaltwasser durchströmte Mengenregulierventil 18 weist einen durch einen Gummiring 66 gebildeten Sitz auf, der auf einer Schulter 67 eines drehbarenRinges 68 angebracht ist, der mit einem weiteren Ring 69 und mit einer Buchse 70 fest verbunden ist. Der in Längsrichtung bewegliche, buchsenförmige Ventilkörper 71 des Ventiles 18 weist einen ringförmigen Vorsprung 72 auf, der mit dem Sitz 66 zusammenarbeitet. Der Ventilkörper 71 weist einen inneren, ringförmigen Teil 73 auf, der auf dem Achsenteil 22 sitzt und einerseits durch eine Schulter 74 dieses Achsenteiles und anderseits durch die auf letzterem aufgeschraubte Mutter 26 unter Zwischenlage eines Schleifringes 73 gehalten ist, so dass der Ventilkörper 71 die Längsbewegungen der Achse 12 mitmachen muss.
Das thermostatisch gesteuerte Warmwasserventil 20, das in der Zeichnung im vollständig geschlossenen Zustande dargestellt ist, weist einen durch einen Gummiring 76 gebildeten Ventilsitz auf, der in
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gende Distanzhülse 79 gedrückt, die mit einer weiteren Distanzhülse 80 in Berührung steht. deren linkes Ende in der innerenHülse 52 gleitet und die an einem Ring 81 des thermostatischenSteuerelemeates 30 anliegt. Dieser
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Ring 81 überträgt die Steuerkraft des Steuerelementes 30 über die Distanzhülsen 80 und 79 auf den Teller 77.
Der Ventilkörper 82 des Ventiles 20 weist einen Kranz von radialen Löchern 82a für den Durchtritt d-s kalter. Wassers auf und ist mit einem ringförmigen Vorsprung 83 versehen, der mit dem Ventilsitz 76 zusammenarbeitet. Der Ventilkörper 82 ist bei 84 im drehbaren Ring 68 und bei 85 im Ventilkörper 71 des Ventiles 18 geführt und wird durch eine an letzterem Ventilkörper 71 abgestützte Feder 86 gegen den drehbaren Ring 68 angedrückt.
Um eine Verdrehung des Ventilkörpers 82 zu verhindern, ist derselbe an seinem linken Ende mit einem Längsschlitz 87 versehen, in welchen das freie Ende eines Stiftes 88 eingreift, dessen mit Aussengewinde versehener Kopf 89 in das Gehäuse 1 eingeschraubt ist. Der Stift 88 greift auch durch einen Scnlitz 90 der Verstellhülse 65 hindurch und sichert dadurch auch diese Hülse 65 und die mit derselben fest verbundenen Teile 62 und 54 gegen Verdrehung.
Der drehbare Ring 68, der im Folgenden auch als"Verstellring"'bezeichnet wird, ist in Fig. 2 in der Draufsicht dargestellt. Er weist links eine Stirnfläche 91 auf, die durch eine einzige Windung einer links- gängigenschraubenfläche gebildet ist ; zwischen denEnden der Windung ist die der Gewindehöhe entspre- chende Sprungfläche 92 vorhanden. Die andere Stirnfläche 93 des Verstellringes 68 ist durch eine einzige Windung einer rechtsgängigen Schraubenfläche gebildet, wobei zwischen den Enden der Windung die Sprungfläche 94 vorhanden ist. Die Sprung flächen 92 und 94 stehen in Wirklichkeit nicht genau senkrecht zurEbene des Ringes 68, wie dies einfachheitshalber. in der Zeichnung angenommen ist.
Die rechte Stirnfläche 95 der Verstellhülse 65 ist durch eine der Stirnfläche 91 entsprechende Schraubenfläche gebildet, weshalb bei Verdrehen des Verstellringes 68 die gegen Verdrehen gesicherte Verstellhülse 65 eine Längsverschiebung in bezug auf den Versteilring 68 erfährt, wobei die beiden Schraubenflächen 91 und 95 durch die Feder 57 über die Teile 54,63, 65 miteinander in Berührung gehalten werden. In Fig. lb ist die Verstellhülse 65 in der äusserstenLinkslage gezeichnet, wobei der am weitesten nach rechts ragende Teil der Schraubenfläche 95 unmittelbar bei der Sprungfläche 92 auf dem am weitesten nach links ragerden Teil
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mit derselben zusammenarbeitet, um den Ventilkörper 82 in Längsrichtung zu verstellen.
Bei der in Fig. Ib dargestellten Lage des Verstellringes 68 befindet sich der Ventilkörper 82 in seiner äusserstenRechtslage, wobei das thermostatisch gesteuerte Kaltwasserventil 20 vollständig geschlossen ist.
Der Verstellring 68 ist, nie erwähnt, mit dem Ring 69 und der Buchse 70 fest verbunden. Der Ring 69 dient zusammen mit einer gehäuse festen Dichtung 97 lediglich zuAndichtungszwecken. Die Buchse 70 ist bei 98 im Gehäuse 1 und bei 99 in einer Abschlussmutter 100 geführt, die bei 101 auf das Gehäuse aufgeschraubt ist. Eine Dichtung 102 befindet sich zwischen Gehäuse 1 und Abschlussmutter 100. In der Abschlussmutter 100 ist bei 102 eine Mitnehm ecbuchse 104 gelagert, die Vorsprünge 105 aufweist, welche in entsprechende Aussparungen der Buchse 70 eingreifen, so dass die Mitnehmerbuchse 104 die Buchse 70 in Drehung mitnimmt.
Der Temperaturreguliergriff 10 sitzt bei 105 auf der Mitnehmerbuchse 104 und ist mittels einer auf letzterer aufgeschraubten Mutter 107 fest mit dieser Buchse verbunden. Es ist somit ersichtlich, dass bei Drehen des Griffes 10 der Verstellring 68 über die Teile 104 und 70 mitgedreht wird. Die Mitnehmerbuchse 104 ist mit einer Ringnut 108 versehen, in welcher eine Dichtung liegt.
Die beiden temperaturempfindlichen Steuerelemente 30 und 34, die durch den Stift 33 miteinander verbunden sind, befinden sich in der Mischkammer 21, die durch einen zentralen Kranz von in der inneren Hülse 52 vorgesehenen Löchern 109 mit dem zylinderringförmigen Hohlraum 63 in Verbindung steht.
Die Mischkammer 21 ist anderseits durch zwei kurze Stutzen 110 der inneren Hülse 52, welche Stutzen fest in entsprechenden Löchern der äusseren Hülse 62 sitzen, mit einem Auslaufraum 111 in Verbindung, aus welchem das Mischwasser über den am Austrittsstutzen 4 befestigten Bogen 6 zum Mundstück 5 gelangt.
Die temperaturempfindlichen Elemente 30 und 34 sind in gleicher Weise aufgebaut. Nachfolgend soll das auf Fig. la dargestellte Element 34 näher beschrieben werden. Der bereits erwähnte, den Steuerdruck übertragende Ring 53 ist mit einem äusseren Federbalg 112 und mit einem inneren Federbalg 113 verbunden. Der äussere Federbalg 112 ist anderseits mit dem Aussenrand eines Abs, hlusstelleis 114 verbunden, der mit dem Achsenteil 32 aus einem Stück besteht. Der innere Federbalg 113 ist dagegen anderseits mit einem Bund 115 des Achsenteiles 32 verbunden. Auf diese Weise wird ein Füllraum 116 gebildet, der aus
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zwei miteinander kommunizierenden Teilen 116a und 116b besteht und der mit einer Steuerflüssigkeit von hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten gefüllt ist.
Um die Steuerflüssigkeit in den Füllraum 116 zu bringen, ist der Achsenteil 32 mit einer Axialbohrung 117 versehen, die an ihrem inneren Ende über eine Radialbohrung 118 mit dem Füllraum 116 verbunden ist. Das äussere Ende der Axialbohrung 117 ist nach dem Einfüllen der Steuerflüssigkeit mit Lötmaterial 119 zugelötet worden.
Der grösste Teil der Steuerflüssigkeit befindet sich in dem vom Aussenbalg 112, dem Abschlussteller 114 und dem Achsentei132 begrenztenRaumtei1116a, indern der durch die beiden Federbälge 112 und 113 sowie den Ring 53 begrenzte Raumteil 116b relativ klein ist. Die bei einer Temperaturerhöhung infol-
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steuerflüssigkeitgehende Flüssigkeitsmenge bewirkt eine besonders starke Ausdehnung der den Raumteil Hob begrenzenden Federbälge.
Es ergibt sich ein Multiplikationseffekt in bezug auf die Längsdehnung des Raumteiles 116b, den man sich am besten erklären kann, wenn man sich vorstellt, dass der Raumteil 116b einen wesentlich kleineren wirksamen Querschnitt hat als derRaumteil 116a, so dass die aus dem Raumteil 116a verdrängte Flüssigkeit eine entsprechend grössere Längenausdehnung des Raumteiles 116b zur Folge haben muss. Durch diese Konstruktion wird es möglich, bei etwa gleicher Temperatur-Ausdehnungskurve das ganze Steuerelement 34 kürzer zu machen als bei der in derartigen Steuerelementen üblichen Anwendung von nur einem Federbalg.
Die beschriebene Mischvorrichtung arbeitet wie folgt :
Durch Drehen des Mengenreguliergriffes 9 werden über die Achse 12 die Ventilkörper 41 und 71 der beiden Mengenregulierventile 17 bzw. 18, in der gleichen Richtung, also entweder beide nach rechts oder beide nach links, bewegt, wobei im ersten Fall beide Ventile geöffnet, im zweiten Falle dagegen geschlossen werden.
Durch Drehen des Temperaturreguliergriffes 10 wird dagegen der Verstellring 68 auf die bereitsbeschriebene Weise mitgedreht, wodurch die Ventilkörper 54 und 82 infolge der Wirkung der gegensinnigen Schraubenflächen 91 und 93 des Verstellringes in entgegengesetzten Richtungen bewegt weiden und dabei das eine Ventil im Schliesssinn, das andere Ventil dagegen im Öffnungssinnbetätigt wird bzw. umge- kehrt.
Das warme Wasser strömt durch den EintrittSstutzen 2, das Mengenregulierventil 17, die Löcher 45 und die Einschnitte 60, die Buchse 56, das Temperaturregulierventil 19 und den linken Teil des zylinder- ringförmigenHohlraumes 63 zu den Eintrittslöchern 109 der Mischkammer 21. Das kalte Wasser strömt von dem Eintrittsstutzen 3 durch das Mengenregulierventil 18, die Löcher 82a, das Temperaturregulierventil 20, das Innere des Ventilkörpers 82 und den rechten Teil des zylinderringförmigen Hohlraumes 63 zu den Eintrittslöchern 109 der Mischkammer 21. Das kalte und das warme Wasser mischen sich bereits beim Eintritt in die Mischkammer 21 und das MIschwasser strömt von der Mitte der Kammer längs der Steuerelemente 30 und 34 und um dieselben herum zu den Stutzen 110 und von da in den Austrittsraum 111.
Steigt die Temperatur des Mischwassers, so dehnen sich die Steuerelemente 30 und 34 aus, wodurch die Ventilsitze 50 und 76 der Ventile 19 bzw. 20 in entgegengesetzten Richtungen nach aussen bewegt werden, was eine Schliessbewegung des Warmwasserregulierventiles 19 und eine Öffnungsbewegung des Kaltwasserregulierventiles 20 zur Folge hat. Sinkt die Temperatur des Mischwassers, so ergibt sich der umgekehrte Effekt. Auf dem Umfang des Temperaturreguliergriffes 10 ist veine licht dargestellte Temperaturskala angebracht, welche mit einer auf dem Gehäuse l vorgesehenen, ebenfalls nicht dargestellten, ortsfesten Zeigermarke zusammenarbeitet, wobei die Skala so lange zu drehen ist, bis die Zeigermarke auf den gewünschten Temperaturwert hinweist.
Das Mischwasser wird nun automatisch auf diesem Temperaturwert gehalten, unabhängig von den Temperaturen des der Mischvorrichtung zugeführten warmen und kalten Wassers, vorausgesetzt, dass die Temperatur des warmen Wassers genügend hoch ist und genü- gend warmes Wasser zur Verfügung steht, um die gewünschte Menge Mischwasser auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Dabei muss der Druck des zugeführten Warmwassers nicht unbedingt dem Druck des zugeführten Kaltwassers gleich sein.
Da die axiale Lage der Achsen 29 und 32 der beiden Steuerele- mente 30 bzw. 34 durch die Einstellung des Mengenreguliergriffes 9 bestimmt ist, hat eine Änderung des auf das äussere Ende des einen Steuerelementes wirkenden Druckes nämlich keinen Einfluss auf die Lage des äusseren Endes des ändern Steuerelementes, wie dies der Fall wäre, wenn zwischen der Ventilsitz- buchse 51 einerseits und der Distanzhülse 80 anderseits ein einziges Steuerelement angeordnet wäre, wie bei gewissen bekannten Mischvorrichtungen. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Meinen-und die Tem- peraturregulferung durch zwei verschiedene Ventilpaare 17,18 bzw. 19, 20 erfolgen und nicht nur mit einem einzigen Ventilpaar, wie bei diesen bekannten Mischvorrichtungen.
Wenn man die Mengenregu- lierventile 17 und 18 geschlossen hat, so muss man nämlich nicht befürchten, dass dieselben sich infolge
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Abkühlung des in der Mischkammer 21 befindlichen Wassers von selbst wieder öffnen. Ausserdem gestatten die beiden Ventilpaare eine besonders genaue Mengen- und Temperaturregulierung. Es sei noch hervorgehoben, dass alle Ventile 17 - 20 mit den Reguliergriffen 9 und 10 koaxial sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zum Mischen einer warmen und einer kalten Flüssigkeit bestimmte, thermostatisch gesteuerte Vorrichtung, die mit einem Griff zur Regulierung der Mischflüssigkeitsmenge und mit einem dazu koaxialen Griff zur Regulierung der Temperatur der Mischflüssigkeit versehen ist, gekennzeichnet durch zwei Paare von mit den beiden Griffen koaxialen Ventilen, von denen das eine Paar (17, 18) mit dem
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genreguliergriff (9)eigenen, ihm zugeordnetenSteuerelementes (34, 30) steht, das sich in Funktion der Temperatur der Mischflüssigkeit ausdehnt bzw. zusammenzieht und das einen Teil (32, 29) aufweist, dessen Lage vom Druck der zugeführten warmen bzw. kalten Flüssigkeit unabhängig ist.