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Mischbatterie zur Erzeugung eines Mischwasserstromes vorbestimmter Temperatur
Das Stammpatent Nr. 210644 betrifft eine Mischbatterie zur Erzeugung eines Mischwasserstromes vor- bestimmter Temperatur aus je einem Heiss- und Kaltwasserstrom, wobei die Temperatur des Mischwas- sers von einem Temperaturfühler ermittelt und zur Steuerung von Ventilen verwendet wird, mit einem
Ventilkörper mit je einer in axialer Richtung hintereinander angeordneten Heisswasser-, Mischwasser- und Kaltwasserkammer, wobei die Mlschwasserkammer durch je ein axial verschiebbares Tellerventil gegen die beiden andern Kammern verschliessbar ist, und mit einer in der Mischwasserkammer angeord- neten und mit einem im gesamten Temperaturbereich im Nassdampfzustand verharrenden Steuermedium gefüllten Steuerkammer,
wobei der Druck in der Steuerkammer mindestens mittelbar einen axialen Druck auf die beiden Tellerventile gegen die Wirkung einer Feder ausübt.
Die Erfindung des Stammpatentes ist durch einen Drehstift gekennzeichnet, welcher mit einem Gewinde in dem die Steuerkammer bildenden Hohlkörper gelagert ist, einen Bund zur Auflage eines der Ventilteller aufweist und zur Veränderung des axialen Abstandes der Tellerventile mittels eines Drehgriffes gegen den Ventilteller abgedichtet herausgeführt ist, und durch eine ebenfalls mittels einer Handhabe betätigbare Verstelleinrichtung für die Vorspannung der Feder, durch welche das Widerlager der Feder axial verstellt wird, wobei mit der ersten Verstelleinrichtung die Mischwassermenge und mit der zweiten Verstelleinrichtung die Mischwassertemperatur verändert werden kann.
Bei Mischbatterien dieser Art ist die Temperatur des ausfliessenden Mischwasserstromes in der Regel eine Funktion der Voreinstellung. Abweichungen von diesem voreingestellten Wert treten jedoch dann auf, wenn das Heisswasser und das Kaltwasser unter einem unterschiedlichen Druck stehen. Steht beispielsweise das Heisswasser unter einem höheren Druck als das Kaltwasser, so übt das Heisswasser auch einen grösseren Druck auf die beweglichen Ventilorgane aus, so dass beispielsweise das ausfliessende Mischwasser eine höhere Temperatur besitzt, als dies der Voreinstellung entspricht.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, diesen Nachteil zu beseitigen. Die Mischbatterie gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Heisswasserkammer und die Kaltwasserkammer an den der Mischwasserkammer abgewandten Seiten durch mit den jeweiligen Tellerventilen bewegliche Abdichtungsorgane abgeschlossen sind, deren den jeweiligen Kammern zugewandte Flächen gleich den entsprechenden Flächen der Tellerventile sind, so dass der Druck in den beiden Kammern die Stellung der Ventile nicht beeinflusst.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Die Mischbatterie der Fig. l besteht aus dem Ventilkörper 21, einer Kaltwasserzuleitung 23, einer Warmwasserzuleitung 22 und einer Mischwasserableitung 24.
Innerhalb des Ventilkörpers 21 mündet die Heisswasserleitung 22 in die Kammer 25, die einerseits durch die Abdichtung 26 und anderseits durch den Ventilteller 27 abgeschlossen ist. Der Ventilteller 27 ragt mit einem hohlen Schaft 28 durch die Heisswasserkammer 25 hindurch, trägt die an ihm flüssigkeitsdicht angebrachte Abdichtung 26, und setzt sich jenseits der Kammer 25 in die Federkammer 29 fort, wo er einen Teller 30 trägt, gegen den eine Feder 31 drückt. Das andere Ende der Feder 31 (nicht sichtbar) ruht auf einer Gewindemuffe 32, die über den Ventilkörper 21 gestülpt ist, durch Drehung auf den
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Ventilkörper 21 aufschraubbar ist und durch die dabei sich ergebende Axialverschiebung den Druck der
Feder 31 auf den Federteller 30 reguliert.
Eine Marke 33 auf der Gewindemuffe 32 und eine auf dem Ven- tilkörper 21 angebrachte Skala ermöglichen die reproduzierbare Einstellung des Federdrucks auf den Tel- ler 30.
Unterhalb des Federtellers 30 befindet sich ein auf den Schaft 28 aufgeschraubter Ring 12, der als
Auflage und Befestigung für die Abdichtung 26 dient. Die Abdichtung selber besteht aus einem flexiblen, dichtenden Material, oder enthält eine derartige Schicht, welche jedoch nicht elastisch sein darf. Die- se Schicht bildet einen Wulst, der sich bei einer axialen Verschiebung abrollt. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass der Schaft 28 sich völlig widerstandslos und reibungsfrei in Längsrichtung bewegen kann, wobei jedoch die Kammern 25 und 29 völlig gegeneinander abgedichtet bleiben. Der Abstand zwi- schen zwei gegenüberliegenden Wulstpunkten, beispielsweise den Punkten 65 und 66, ist dabei ungefähr gleich dem wirksamen Durchmesser des Ventiltellers 27.
Dies ist deswegen erforderlich, damit eine Druck- änderung in der Kammer 25 keine Längsverschiebung des Schalters verursachen kann. Die wirksamen-An- griffsflächen in beiden Richtungen, d. h. nach oben und unten, sind gleich gross, so dass sich die durch einen in der Kammer herrschenden Druck verursachten Kräfte aufheben.
Die Heisswasserkammer 25 mündet über ein vom Ventilteller 27 verschliessbares Ventil in die Misch- kammer 34, die mit der Austrittsleitung 24 verbunden ist. Innerhalb der Mischkammer 34 befindet sich ein Hohlkörper 35, der die Steuerkammer für das Dehungsmedium bildet. Der Hohlkörper 35 ist relativ zum Ventilteller 27 in axialer Richtung verschiebbar, u. zw. mittels eines durch den hohlen Schaft 28 hindurch ragenden Drehstiftes 36, der mit dem Drehgriff 37 von ausserhalb des Ventilkörpers 21 verstell- bar ist. Bei einer Betätigung des Drehgriffes 37 verschiebt sich der Hohlkörper 35 in einer am Ventiltel- ler 27 befestigten Führung.
An der dem Ventilteller 27 gegenüberliegenden Seite ist die Mischkammer
34 durch einen zweiten, am Hohlkörper-35 starr befestigten Ventilteller 38 abgeschlossen, der sich samt dem Hohlkörper 35 bei Betätigung des Drehgriffes von seinem Ventilsitz abhebt.
Der Ventilteller 38 verschliesst die Mischkammer 34 gegen eine mit der Kaltwasserzuleitung 23 ver- bundene Kammer 39, deren gegenüberliegender Abschluss durch ein Dichtungsorgan 40 gebildet wird, die an einer hohlen Buchse 41 bzw. an der Innenwandung der Kammer 39 entsprechend der obenliegenden
Dichtung 26 luftdicht angebracht ist. Die hohle Buchse 41 ragt durch die Kammer 39 hindurch und kann sich in einer Führung 42 des Ventiltellers 38 in axialer Richtung relativ zu diesem und zum Ventilkörper
21 bewegen. Der Innenraum 43 des Hohlkörpers 35 steht über eine sehr enge Bohrung 44 mit dem Kanal
45 der Buchse 41 in Verbindung, der seinerseits mit seitlichen Bohrungen in einen Hohlraum 46 mündet.
Dieser einerseits durch das an der Buchse 41 befestigte Dichiungsorgan 47 und anderseits durch die
Stirnwand des Ventilkörpers 21, gebildete Hohlraum 46 stellt zusammen mit dem Kanal 45, der Bohrung
44 und dem Innenraum 43 die Steuerkammer samt Druckübertragungssystem dar. Zwischen den beiden, an der Buchse 41 befestigten Dichtungsorganen 40 und 47 befindet sich eine Kammer 48, die über Boh- rungen 49 im Ventilkörper 21 mit der Aussenluft in Verbindung steht. Die Buchse 41 wird, ausser durch die Führung 42, auch noch durch eine Bohrung 50 in der Stirnwand des Ventilkörpers 21 axial verschieb- bar gehalten.
Die Kammer 46, der Kanal 45, die Bohrung 44. und ein Teil des Innenraumes 43 ist mit einer Deh- nungsflüssigkeit, beispielsweise Freon gefüllt, so dass im Oberteil des Innenraumes 43 ein Nassdampfdruck entsprechend der Temperatur in der Mischkammer 34 herrscht. Durch die sehr enge Bohrung 44 ; die hier eine "Wärmebrücke" bildet, findet nur eine sehr. geringe Wärmeübertragung zum Kanal 45 und zur Kammer 46 statt.
In der gezeichneten Ruhestellung ist der Zustrom zur Mischkammer 34 durch die beiden Ventilteller 27 und 38 abgeschlossen, wobei der Drehstift 36 über das Gewinde 51 einerseits den Ventilteller 38 auf seinen Sitz nach abwärts drückt, und anderseits mittels des Bundes 52 den Ventilteller 27 an dessen Ven- tilsitz presst.
Wird nunmehr der Drehgriff 37 in der Öffnungsrichtung betätigt, so schraubt sich das Gewinde 51 in den Hohlkörper 35 hinein, und der unter dem Druck der Feder 31 stehende Schaft 28 folgt dem Bund 52 nach, so dass sich der Ventilteller 27 von seinem Sitz abhebt, aus der Leitung 22 Warmwasser in die Mischkammer 34 strömt und über die Leitung 24 abläuft. Am Drehgriff 37 kann dabei die austretende Wassermenge durch mehr oder weniger weites Öffnen des Ventils zwischen den Kammern 25 und 34 reguliert werden. Da durch geeignete Ausbildung der Kammern 25 bzw. 39 dafür gesorgt ist, dass der vom Wasser der Leitungen 22 bzw. 23 ausgeübte Druck sich bezüglich des Schaftes 28 bzw. der Buchse 41 kompensiert, wirkt auf die Ventilteller 27 und 38 nur noch der Druck auf der Feder 31.
Kurz nach dem Öffnen des Ventiltellers 27 wird das in die Mischkammer 34 strömende Wasser noch kalt sein. Sobald jedoch Warmwasser durch die Mischkammer 34 läuft, beginnt die Steuerkammer 43 zu
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wirken, der Nassdampfdruck im Innenraum 43 vergrössert sich, überträgt sich hydraulisch in die Kammer
46, bewirkt einen zunehmenden Druck auf die Membrane 47 und damit einen über die Buchse 41 und die
Führung 42 sich auf den Schaft 28 sich übertragenden Gegendruck gegen die Wirkung der Feder 31.
Bei einer bestimmten, von der Einstellung der Feder 31 abhängigen Temperatur in der Mischkammer 43 über- trifft der Nassdampfdruck etwas den Druck der Feder 31, so dass sich der Hohlkörper 35 samt dem Ven- tilteller 38 in Richtung auf die Kammer 25 verschiebt, wodurch der Kaltwasserzufluss aus der Kammer 39 in die Mischkammer 34 beginnt, und der Warmwasserzufluss aus der Kammer 25 gedrosselt wird.
Es stellt sich somit bei einer bestimmten Mischwassertemperatur in dem Temperaturfühler ein Gleich- gewichtszustand zwischen dem Druck der Feder 31 und dem Nassdampfdruck in der Steuerkammer 43 her.
Durch Veränderung des Federdrucks mittels der Gewindebuchse 32 kann die Temperatur, bei welcher die- ser Gleichgewichtszustand eintritt, also die Temperatur des aus der Leitung 24 strömenden Mischwassers auf einen gewünschten Wert eingestellt werden, der dann von der beschriebenen Steuereinrichtung auto- matisch hergestellt und aufrechterhalten wird.
Bei hohen Temperaturdifferenzen empfiehlt es sich, bei der beschriebenen Mischbatterie ferner Mit- tel vorzuziehen, durch die erreicht wird, dass der Fühlkörper tatsächlich nur mit dem bereits gemischten
Wasser in Berührung kommt. Diese Mittel bestehen bei der Mischbatterie der Fig. l aus zwei ungefähr halbkreisförmigen Zwischenwänden 54, die symmetrisch zu dem Mischwasserausfluss 24 in der Höhe der
Endflächen des zylindrischen Fühlorgans 35 angebracht sind. Es wird dadurch erreicht, dass das heisse und kalte Wasser nicht direkt zu dem Ausfluss strömen kann, wodurch zunächst in Richtung der Pfeile an die dem Ausfluss 24 gegenüberliegende Seite. Hier findet eine weitgehende Mischung statt, so dass die Um- fangsfläche des Fühlorgans tatsächlich mit Wasser der Mischtemperatur in Berührung kommt.
Ferner kön- nen die Stirnflächen des Fühlorgans 35 mit Isolierungen 55 versehen sein, so dass das kalte bzw. heisse
Wasser nicht direkt auf das Fühlorgan einwirken kann.
In Fig. 2 ist ein weiteres Beispiel einer Mischbatterie dargestellt, die in einigen Punkten von der in Fig. l dargestellten Mischbatterie abweicht. Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Eine Mischbatterie der vorliegenden Bauart wird vorzugsweise so ausgebildet, dass bei einer waagrechten Anordnung sich die Betätigungsknöpfe rechts befinden. Da jedoch die Heisswasserleitung meistens (von der Batterie aus gesehen) links von der Kaltwasserleitung angeordnet ist, kann dies durch eine symmetrische Vertauschung der in Fig. l beschriebenen Mischbatterie nicht erreicht werden. Die nachstehend beschriebene Mischbatterie ist entsprechend umgebildet, so dass sie für den Anschluss an normal angeordnete Heiss- bzw. Kaltwasserleitungen geeignet ist und trotzdem die Betätigungsgriffe an der rechten Seite besitzt.
Die Mischbatterie der Fig. 2 besteht ebenfalls aus drei axial hintereinander angeordneten Kammern 25, 34 und 39, die durch die Ventile 38 und 27 voneinander getrennt sind. Die beiden äusseren Kammern sind wieder durch die Dichtungsorgane 26 und 40 abgeschlossen. Die Schliessrichtung der Ventilteller 27 und 38 ist diesmal von aussen nach innen gerichtet, da sonst die Betätigungsknöpfe nicht an der rechten Seite des Ventils angeordnet werden könnten.
Zur Druckkompensation müssen Scheiben 60 auf der axialen Ventilführung angebracht sein, die den Wasserstrahl umlenken. Diese Scheiben bewirken, dass das in die Mischkammer strömende Wasser seine kinetische Energie an die Scheiben 60 abgibt, so dass der auf die Ventilteller wirkende Rückstoss ausgeglichen wird, d. h., dass durch die Strömung keine längsgerichtete Kraft auf die Achse einwirkt.
Das Fühlorgan 35 befindet sich hier in dem Ausfluss des bereits gemischten Wassers. Es wird dadurch erreicht, dass das Fühlorgan tatsächlich nur die Temperatur des gemischten Wassers annehmen kann und die Regelung somit nach der tatsächlichen Mischtemperatur erfolgt. Ferner können in dem Ausfluss 24 Leitflächen vorgesehen sein, die das Mischwasser in dem Ausfluss zum besseren Temperaturausgleich in Drehung versetzen. In Fig. 2 sind diese Flächen bei 62 angedeutet.
Um die Zuleitung 59 in dem Fühlorgan 35 ist ferner eine Isolierschicht 61 angeordnet, die eine Beeinflussung des Fühlorgans durch das noch ungemischte Wasser verhindern soll.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist derjenigen von Fig. l ähnlich. Erhöht sich bei einer bestimmten gewünschten Mischtemperatur die Temperatur des heissen Wassers, dehnt sich zunächst das Medium in dem Fühlorgan 35 aus, wodurch der Druck in der Kammer 46 erhöht wird. Hiedurch wird die Feder 31 etwas weiter komprimiert und der Ventilteller 38 rückt in der Darstellung der Fig. 2 etwas weiter nach unten, womit der Anteil des aus der Zuleitung 22 strömenden heissen Wassers an dem Mischwasser vermindert wird. Da bei dieser Anordnung die Expansionskammer 46 hinter der Heisswasserzuleitung angeordnet ist, ist die Druckübertragung pneumatisch.
Durch die Kapillare 44 ist dabei wieder eine
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"Wärme brücke" gegeben ; ferner verhindert die Kapillare ein Eindringen von Flüssigkeit in den Expansions- raum 46.
. Durch die beschriebenen Anordnungen ist einerseits der Vorteil einer guten Raumausnutzung gegeben, ferner-werden sämtliche Abschliess-Funktionen im Gegensatz zu bereits existierenden Systemen von nur zwei Ventilen erfüllt. Durch die Veränderung des Abstandes zwischen den Ventiltellern können beide Ven- tile geschlossen werden, so dass einerseits kein Wasser ausströmt, anderseits aber auch kein Wasser von dem Heisswasserzufluss in den Kaltwasserzufluss strömen kann oder umgekehrt, falls in den Zuleitungen ein unterschiedlicher Druck herrschen sollte.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mischbatterie nach Patent Nr, 210644 zur Erzeugung eines Mischwasserstromes vorbestimmter Tem- peraturaus je einem Heiss- und einem Kaltwasserstrom, wobei die Temperatur des Mischwassers von einem
Temperaturfühler ermittelt und zur Steuerung von Ventilen verwendet wird, mit einem Ventilkörper mit je einer in axialer Richtung hintereinander angeordneten Heisswasser-, Mischwasser-und Kaltwasserkammer, wobei die Mischwasserkammerdurch je einaxial verschiebbaresTellerventilgegendie beiden andetnKammern verschliessbar ist, und mit'einer in der Mischwasserkammer angeordneten und mit einem im gesamten Temperaturbereich im Nassdampfzustand verharrenden Steuermedium gefüllten Steuerkammer,
wobei der Druck in der Steuerkammer mindestens mittelbar einen axialen Druck auf die beiden Tellerventile gegen die Wirkung einer Peder ausübt, mit einem Drehstift, welcher mit einem Gewinde indem die Steuerkammer bildenden Hohlkörper gelagert ist. einen Bund zur Auflage eines der Ventilteller aufweist und zur Veränderung des axialen Abstandes der Tellerventile mittels eines Drehgriffes gegen den Ventilteller abgedichtet herausgeführt ist und mit einer ebenfalls mittels einer Handhabe betätigbaren Verstelleinrichtung für die Vorspannung der Feder, durch welche das Widerlager der Feder axial verstellt wird, wobei mit der ersten Verstelleinrichtung die Mischwassermenge und mit der zweiten Verstelleinrichtung die Mischwassertemperatur verändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Heisswasserkammer (25) und die Kaltwasserkammer (39)
an den der Mischwasserkammer (34) abgewandten Seiten durch mit den jeweiligen Tellerventilen (27, 38) bewegliche Abdichtungsorgane (26, 40) abgeschlossen sind, deren den jeweiligen Kammern zugewandte Flächen gleich den entsprechenden Flächen der Tellerventile (27, 38) sind, so dass der Druck in den beiden Kammern (25,39) die Stellung der Ventile (27, 38) nicht beeinflusst.