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PROCEDE DE PRODUCTION D"UN FLUIDE DE TEMPERATURE DETERMINEE ET MOYENS
POUR REALISER CE PROCEDE.
Généralement, dans les installations connues de mélange d'un li- quide froid avec un liquide chaud en vue d'obtenir un liquide mitigé de tem- pérature désirée,spécialement dans le cas de distribution d'eau mitigée pour installations sanitaires : bains-douches, etc., on utilise les mélangeuses automatiques dont l'action est déterminée par une plonge thermostatique qui prend la température de l'eau mitigée pour modifier la proportion des deux fluides à mélanger.
Ces appareils sont donc réglés en général pour une température du fluide chaud bien déterminée, c'est-à-dire pour une proportion des fluides chaud et froid qui l'est également. Les rectifications nécessitées par les variations de. température du fluide chaud s'effectuent par des oscillations autour du point de réglage.
On conçoit aisément que dans ces conditions le dosage souhaité de liquide froid et de liquide chaud ne peut s'effectuer avec la précision re- quise, et qu'il peut en résulter des inconvénients graves.
La présente invention a pour objet un procédé qui permet d'obtenir automatiquement et sûrement le dosage désiré. '
Ce procédé consiste essentiellement à diriger le fluide froid sous pression, à partir d'un dispositif régulateur, d'une part vers un ré- chauffeur du fluide et d'autre part vers un collecteur du fluide froid et chaud, et cela dans des proportions respectives déterminées par les variations de température du fluide dans le dit réchauffeur. Ce procédé présente encore le grand avantage d'être soustrait à l'influence des variations de pression dans la conduite générale d'alimentation.
Pour réaliser ce procédé nouveau, on utilise un appareillage nou- veau comprenant notamment, comme dispositif régulateur, une vanne pré-mélan- geuse, qui est en communication avec la canalisation de fluide sous pression, en même temps qu'avec le réchauffeur d'une part et le collecteur d'autre part.
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Pour la commande de cette vanne,on emploie une plonge thermostatique influen- cée par le liquide chauffé.
En outre, conformément à l'invention, les orifices de passage du fluide froid vers le réchauffeur et vers le collecteur présentent des formes et des sections calculées suivant la courbe déterminée par les mélanges en- visagés.
Un tel procédé et un tel appareillage peuvent recevoir de très nom- breuses applications industrielles. Non seulement ils pourront être utilisés dans les installations sanitaires ou autres d'eau mitigée, mais ils peuvent trouver aussi emploi, spécialement la vanne, pour mélanger l'eau en circula- tion dans la tuyauterie de départ avec l'eau en circulation dans la tuyauterie de retour dans les installations de chauffage central, et sur les moteurs Die- sel à refroidissement par eau pour maintenir le régime de refroidissement. D' une manière générale, cet appareillage trouve des applications dans toutes les installations de refroidissement ou de réchauffement par injection d'un flui- de froid et d'un fluide chaud.
Le procédé conforme à l'invention sera décrit ci-après en détail dans son application à une distribution d'eau mitigée dans une installation de bains-douches, avec référence au dessin annexé, lequel représente en :
Fig. 1 une vue schématique de l'appareillage utilisé;
Fig. 2 le tracé de la courbe de divers mélanges d'eau chaude et d'eau froide déterminant la forme des orifices de passage de la vanne vers le collecteur ;
Fig. 3 montre la forme de l'orifice de passage de l'eau froide vers le réchauffeur;
Fig. 4 à 6 diverses positions des orifices de passage vers le col- lecteur et vers le réchauffeur pour différentes températures.
Dans la forme d'exécution représentée en Fig. 1, l'appareillage comprend un réchauffeur 1, comportant un corps chauffant 2, électrique ou au- tre, susceptible de porter l'eau qui s'y trouve contenue à des températures variables, et une vanne pré-mélangeuse.
La vanne est,d'une manière générale, constituée par un corps cylindrique 3 pourvu de trois orifices de passage a;, b, c. L'orifice a sert à l'admission d'eau venant de la canalisation générale 5, tandis que les ori- fices b et c sont reliés d'une part avec le réchauffeur 1 et d'autre part à un collecteur 6. Celui-ci est relié par exemple à une installation de dou- ches 7.
Les orifices b et c du corps cylindriques 3 peuvent être couverts ou obturés par un piston coulissant 4 relié à une plonge thermostatique 8,la- quelle est influencée par l'eau chaude amenée du réchauffeur 1 par une cana- lisation 9. Cette eau chaude se dirige ensuite vers le collecteur 6 où l'eau prend finalement, par mélange à l'eau froide venant directement de la vanne, sa température d'utilisation. Le piston 4 est lui-même percé d'orifices b', c', qui, suivant qu'ils coincident plus ou moins avec les orifices b et ± per- mettent le passage d'une quantité d'eau froide plus ou moins grande dans l'u- ne et l'autre direction.
Il est évident que les variations de température de l'eau chaude dans le réchauffeur 1 provoquent la dilatation ou le, retrait de la plonge ther- mostatique 8. Ces mouvements transmis au piston 4 de la vanne ont pour effet de faire varier la section découverte des orifices b et .± vis à vis de b' et
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Par exemple, si l'on désire fournir à une douche de l'eau mitigée à une température constante t', en admettant pour l'eau froide une températu- re constante t et pour l'eau chaude des températures variables T, il suffira que la vanne règle les sections de passage des orifices b et c en fonction de la loi des mélanges pour les valeurs T, t et t' considérées.
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Dès lors, la vanne fonctionne comme suit ;
L'eau froide de la canalisation 5 pénètre dans la vanne prémé- langeuse et se répartit entre les ouvertures b et c, dans la proportion qui correspond exactement à la température enregistrée par la plonge. Si¯cette température varie, la plonge fait varier automatiquement l'importance de l'écoulement de l'eau froide vers le collecteur 6 et vers le réchauffeur 1, tandis que de l'eau chaude en quantité égale est appelée au collecteur en influençant la plonge au passage.
Ce procédé de mélange permet d'agir préventivement sur la tem- pérature de l'eau mitigée tout en maintenant une pression égale sur les ori- fices b et .± de la vanne, quelles que soient les variations de pression dans la canalisation d'alimentation 5. En outre, ce procédé permet d'éviter l'en- tartrage de l'intérieur de la vanne, du fait que celle-ci est soustraite à l'action de l'eau chaude.
Comme il a été dit, les formes et sections des orifices b et ±. sont déterminées par la loi des mélanges, laquelle fixe les quantités d'eau chaude et d'eau froide à mettre en présence pour obtenir ùne température dé- terminée par l'eau mitigée.
Si, par exemple, on admet une température constante de 10 pour l'eau froide et une température T variable pour l'eau chaude, comprise entre 40 et 100 , le tableau ci-dessous renseigne des pourcentages d'eau chaude et d'eau froide à mélanger pour obtenir 100 kg. d'eau mitigée à une température t' égale à 40 .
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TABLEAU
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<tb> I <SEP> ¯ <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> ¯ <SEP> 4 <SEP> ¯ <SEP> 5
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<tb> Valeurs <SEP> Pourcentages <SEP> d'eau <SEP> Total <SEP> % <SEP> augmen-
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<tb> de <SEP> T. <SEP> chaude <SEP> et <SEP> d'eau <SEP> froide <SEP> eau <SEP> mitigée <SEP> tation <SEP> d'-
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<tb> à <SEP> 40 <SEP> eau <SEP> froide.
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Eau <SEP> Eau
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<tb> chaude <SEP> froide
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<tb> 40 <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 0
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<tb> 50 <SEP> 75 <SEP> 25 <SEP> 100- <SEP> 25
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<tb> 60 <SEP> 60 <SEP> 40 <SEP> 100 <SEP> 15
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<tb>
<tb>
<tb> 70 <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 100 <SEP> 10
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<tb>
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<tb> 80 <SEP> 42.8 <SEP> 57.2 <SEP> 100 <SEP> 7,2
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<tb> 90 <SEP> 37.5 <SEP> 62. <SEP> 5 <SEP> 100 <SEP> 5.3
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<tb> 100 <SEP> 33.3 <SEP> 66.7 <SEP> 100 <SEP> 4.2
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP> :
<SEP> 66.7
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Il ressort des chiffres de ce tableau que les pourcentages maxima et minima de l'eau chaude correspondent à 100 et à 33,3, tandis que les pour- centages maxima et minima de l'eau froide correspondent à 66,7 et 0.
Ce qui revient à dire que la section maxima de l'eau chaude sera toujours plus grande que la section maxima de l'eau froide, ou aussi que l'eau chaude ne peut jamais être fermée complètement. Dans le cas envisagé ci-dessus, sa section minimum correspond à un pourcentage de 33,3.
Partant de ces considérations, il est facile de déterminer la for- me des orifices b et c.
En ce qui concerne l'orifice c d'eau froide vers le collecteur 6,
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si l'on porte en abscisse les augmentations consécutives de son pourcentage en fonction des augmentations de la valeur de T (colonne 5 du tableau), et en ordonnée la longueur de la dilatation de la plonge thermostatique pour les températures comprises entre 40 et 100 , on obtiendra la courbe maxima tracée en Fig. 2, la dilatation de la plonge étant dans cet exemple supposée linéaire, de telle sorte qu'il sera possible de diviser la longueur de la dilatation en sept parties égales correspondant chacune aux températures T du tableau. Le tracé de cette courbe doit naturellement tenir compte des pertes de charge et du fait que la dilatation de la plonge n'est pas en géné- ral linéaire.
Quant à. la forme des orifices b d'eau froide vers le réchauffeur 1 (ou d'eau chaude vers le collecteur), cet orifice a la même forme que celle de l'orifice c, comme le montre la Fig. 3. De plus, il présente une ouver- ture complémentaire d à sa base, ouverture qui correspond au pourcentage cons- tant déterminé précédemment, lequel est de 33,3 dans le cas présent. On ob- tient ainsi le schéma représenté en Fig. 4.
Il faut noter que pratiquement les ouvertures, basées sur les courbes de mélanges se présentent sous des formes qui sont des multiples ou des sous-multiples des orifices calculés comme il vient d'être indiqué.
Tenant compte de ce qui précède, les orifices b et ±. du corps cy- lindrique 3 ont une telle forme et disposition qu'ils peuvent découvrir et re- couvrir simultanément les orifices b' et c' du piston 4, dans le rapport don- né par la courbe des mélanges, la somme des deux sections b et c du piston restant toujours constante et représentée par 100.
Les schémas des fig. 4 à 6 illustrent quelques positions des ou- vertures b et c du corps cylindrique 3 par rapport aux positions des ouver- tures b' et c' du piston 4. Ainsi, en Fig. 4, pour T=40 , l'orifice b sera ou- vert à 100% et l'orifice c sera complètement fermé. Pour T=70 (Fig. 5), les orifices b et c seront ouverts à 50% et pour T=100 (Fig. 6), l'orifice b n' aura que sa partie complémentaire d découverte, soit 33,3% et l'orifice c se- ra ouvert à 66,7%.
On remarquera que, grâce à la libre dilatation de la plonge ther- mostatique, l'arrivée d'eau à température variables pourra être complètement obturée si on désire fixer pour l'eau chaude une température maxima. Cette disposition supprime en même temps tout danger de surchauffe pour la plonge thermostatique. Enfin, le piston de la vanne étant équilibré, on peut marcher à des pressions pouvant atteindre la pression maxima de marche prévue pour la construction de la vanne.
REVENDICATIONS.
1. Procédé d'obtention d'un fluide de température déterminée par mélange d'un fluide froid et d'un fluide chaud, caractérisé en ce que le flpi- de froid est dirigé en partie directement vers un. collecteur de distribution et en partie vers la chaudière ou un réchauffeur approprié dans des propor- tions respectives réglées par les variations de température dans la dite chau- dière ou le réchauffeur approprié.
2. Appareillage destiné à l'exécution du procédé suivant reven- dication 1 comportant un réchauffeur de liquide, une vanne en relation avec une canalisation d'alimentation de liquide froid sous pression, avec le dit réchauffeur et avec un collecteur de liquide mitigé, la dite vanne étant com- mandée par une plonge thermostatique ou analogue, influencée par le passage du liquide allant du réchauffeur au susdit collecteur, l'entartrage de cette vanne prémélangeuse étant ainsi évité, grâce à, l'appareillage susvisé.
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PROCESS FOR PRODUCING A FLUID OF DETERMINED TEMPERATURE AND MEANS
TO CARRY OUT THIS PROCESS.
Generally, in known installations for mixing a cold liquid with a hot liquid in order to obtain a mixed liquid of the desired temperature, especially in the case of mixed water distribution for sanitary installations: baths-showers , etc., automatic mixers are used, the action of which is determined by a thermostatic dip which takes the temperature of the mixed water to modify the proportion of the two fluids to be mixed.
These devices are therefore generally adjusted for a well-determined hot fluid temperature, that is to say for a proportion of hot and cold fluids which is also determined. Corrections necessitated by variations in. hot fluid temperature are effected by oscillations around the set point.
It will easily be understood that under these conditions the desired dosage of cold liquid and hot liquid cannot be carried out with the required precision, and that serious drawbacks may result therefrom.
The object of the present invention is a method which enables the desired dosage to be obtained automatically and reliably. '
This process essentially consists in directing the cold fluid under pressure, from a regulating device, on the one hand to a fluid heater and on the other hand to a cold and hot fluid collector, and this in proportions respective values determined by the temperature variations of the fluid in said heater. This method also has the great advantage of being exempt from the influence of pressure variations in the general supply pipe.
To carry out this new process, use is made of a new apparatus comprising in particular, as a regulating device, a pre-mixing valve, which is in communication with the pressurized fluid line, at the same time as with the heater. on the one hand and the collector on the other.
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To control this valve, a thermostatic dip is used, influenced by the heated liquid.
In addition, according to the invention, the orifices for the passage of the cold fluid to the heater and to the manifold have shapes and sections calculated according to the curve determined by the mixtures envisaged.
Such a method and such an apparatus can receive a very large number of industrial applications. Not only can they be used in sanitary installations or other mixed water installations, but they can also be used, especially the valve, to mix the water circulating in the starting pipe with the water circulating in the outlet. return piping in central heating installations, and on water-cooled Die-sel engines to maintain the cooling regime. In general, this apparatus finds applications in all cooling or heating installations by injection of a cold fluid and a hot fluid.
The method according to the invention will be described in detail below in its application to mixed water distribution in a bath-shower installation, with reference to the appended drawing, which represents in:
Fig. 1 a schematic view of the equipment used;
Fig. 2 the plot of the curve of various mixtures of hot and cold water determining the shape of the orifices through which the valve passes to the manifold;
Fig. 3 shows the shape of the orifice for the passage of cold water to the heater;
Fig. 4 to 6 various positions of the passage openings towards the manifold and towards the heater for different temperatures.
In the embodiment shown in FIG. 1, the apparatus comprises a heater 1, comprising a heating body 2, electric or otherwise, capable of carrying the water contained therein at variable temperatures, and a pre-mixing valve.
The valve is, in general, constituted by a cylindrical body 3 provided with three passage orifices a ;, b, c. The port a serves for the water intake coming from the general pipe 5, while the ports b and c are connected on the one hand with the heater 1 and on the other hand to a manifold 6. The latter. this is connected, for example, to a shower installation 7.
The orifices b and c of the cylindrical body 3 can be covered or closed by a sliding piston 4 connected to a thermostatic plunge 8, which is influenced by the hot water supplied from the heater 1 via a pipe 9. This hot water then goes to the collector 6 where the water finally takes, by mixing with cold water coming directly from the valve, its operating temperature. The piston 4 is itself pierced with orifices b ', c', which, depending on whether they coincide more or less with the orifices b and ± allow the passage of a greater or lesser quantity of cold water. in one and the other direction.
It is obvious that the variations in the temperature of the hot water in the heater 1 cause the expansion or the withdrawal of the thermostatic plunge 8. These movements transmitted to the piston 4 of the valve have the effect of varying the uncovered section. holes b and. ± with respect to b 'and
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For example, if one wishes to provide a shower with mixed water at a constant temperature t ', admitting for cold water a constant temperature t and for hot water variable temperatures T, it will suffice that the valve regulates the passage sections of orifices b and c according to the law of mixtures for the values T, t and t 'considered.
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Therefore, the valve operates as follows;
The cold water from line 5 enters the premixer valve and is distributed between openings b and c, in the proportion which exactly corresponds to the temperature recorded by the sink. If this temperature varies, the plunge automatically varies the extent of the flow of cold water to the collector 6 and to the heater 1, while hot water in equal quantity is drawn to the collector by influencing the dives in passing.
This mixing process makes it possible to act preventively on the temperature of the mixed water while maintaining an equal pressure on the ports b and. ± of the valve, whatever the pressure variations in the pipe d '. supply 5. In addition, this method makes it possible to prevent the inside of the valve from becoming calcified, since the latter is withdrawn from the action of hot water.
As has been said, the shapes and sections of orifices b and ±. are determined by the law of mixtures, which fixes the quantities of hot and cold water to be brought together to obtain a temperature determined by the mixed water.
If, for example, we admit a constant temperature of 10 for cold water and a variable temperature T for hot water, between 40 and 100, the table below gives the percentages of hot water and water. cold to mix to obtain 100 kg. of mixed water at a temperature t 'equal to 40.
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BOARD
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<tb> I <SEP> ¯ <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> ¯ <SEP> 4 <SEP> ¯ <SEP> 5
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<tb> Values <SEP> Percentages <SEP> of water <SEP> Total <SEP>% <SEP> increase-
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<tb> of <SEP> T. <SEP> hot <SEP> and <SEP> of cold <SEP> <SEP> water <SEP> mixed <SEP> tation <SEP> of-
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<tb> to <SEP> 40 <SEP> cold <SEP> water.
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Water <SEP> Water
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<tb> hot <SEP> cold
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<tb> 40 <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 0
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<tb> 50 <SEP> 75 <SEP> 25 <SEP> 100- <SEP> 25
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<tb> 60 <SEP> 60 <SEP> 40 <SEP> 100 <SEP> 15
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<tb> 70 <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 100 <SEP> 10
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<tb> 80 <SEP> 42.8 <SEP> 57.2 <SEP> 100 <SEP> 7.2
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<tb> 90 <SEP> 37.5 <SEP> 62. <SEP> 5 <SEP> 100 <SEP> 5.3
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> 33.3 <SEP> 66.7 <SEP> 100 <SEP> 4.2
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP>:
<SEP> 66.7
<tb>
It can be seen from the figures in this table that the maximum and minimum percentages of hot water correspond to 100 and 33.3, while the maximum and minimum percentages of cold water correspond to 66.7 and 0.
This amounts to saying that the maximum hot water section will always be greater than the maximum cold water section, or also that the hot water can never be closed completely. In the case considered above, its minimum section corresponds to a percentage of 33.3.
On the basis of these considerations, it is easy to determine the shape of the orifices b and c.
With regard to the cold water port c to the collector 6,
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if one plots on the abscissa the consecutive increases of its percentage as a function of the increases in the value of T (column 5 of the table), and on the ordinate the length of the expansion of the thermostatic immersion for temperatures between 40 and 100, we will obtain the maximum curve plotted in Fig. 2, the expansion of the dip being in this example assumed to be linear, so that it will be possible to divide the length of the expansion into seven equal parts each corresponding to the temperatures T in the table. The drawing of this curve must naturally take into account the pressure drops and the fact that the expansion of the plunge is not generally linear.
As for. the shape of the orifices b for cold water to heater 1 (or hot water to the manifold), this orifice has the same shape as that of orifice c, as shown in Fig. 3. In addition, it has a complementary opening d at its base, which opening corresponds to the constant percentage determined previously, which is 33.3 in the present case. The diagram shown in FIG. 4.
It should be noted that practically the openings, based on the mixture curves, are presented in forms which are multiples or submultiples of the orifices calculated as just indicated.
Taking into account the above, orifices b and ±. of the cylindrical body 3 have such a shape and arrangement that they can simultaneously uncover and cover the orifices b 'and c' of the piston 4, in the ratio given by the curve of the mixtures, the sum of the two sections b and c of the piston always remaining constant and represented by 100.
The diagrams in fig. 4 to 6 illustrate some positions of the openings b and c of the cylindrical body 3 with respect to the positions of the openings b 'and c' of the piston 4. Thus, in FIG. 4, for T = 40, port b will be 100% open and port c will be completely closed. For T = 70 (Fig. 5), orifices b and c will be open to 50% and for T = 100 (Fig. 6), orifice bn 'will only have its complementary part exposed, i.e. 33.3% and port c will be 66.7% open.
It will be noted that, thanks to the free expansion of the thermostatic dip, the water supply at variable temperatures can be completely blocked if it is desired to set a maximum temperature for the hot water. This arrangement eliminates at the same time any danger of overheating for the thermostatic immersion. Finally, the piston of the valve being balanced, it is possible to operate at pressures which can reach the maximum operating pressure provided for the construction of the valve.
CLAIMS.
1. A method of obtaining a fluid temperature determined by mixing a cold fluid and a hot fluid, characterized in that the cold flpi- is directed in part directly to a. distribution manifold and partly to the boiler or an appropriate heater in respective proportions regulated by the temperature variations in said boiler or appropriate heater.
2. Apparatus intended for carrying out the process according to claim 1 comprising a liquid heater, a valve in connection with a supply pipe for cold pressurized liquid, with said heater and with a mixed liquid manifold, the said valve being controlled by a thermostatic dip or the like, influenced by the passage of liquid from the heater to the aforesaid manifold, scaling of this premixing valve thus being avoided, thanks to the aforementioned apparatus.