Vorrichtung zum Mischen flüssiger Medien von verschieden hohen Temperaturen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichlung zum Mischen flüssiger Medien, z. B. von Was ser, von verschieden hohen variablen Tem peraturen, die in getrennten Strömen einer Mischstelle zufliessen, mit Mitteln, die ge statten, die Mischtemperatur innerhalb der durch die Temperaturen der Teilströme ge gebenen Grenzen beliebig einzustellen.
In der beiliegenden Zeichnung ist die er-- findungsgemässe Vorrichtung zum Mischen flüssiger Medien in zwei beispielsweisen Aus- führungsformen schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt eine, erste Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt nach der Linie A in Fig. 2, und Fig. 2 und 3 zeigen Schnitte nach den Linien B-E und C-C der 'i--. l; Fig. 4 zeigt eine Variante im Schnitt.
Pie in den Fig. 1. bis ä dargestellte Vor- i-3.clitung weist einen Gehäuseoberteil 1 auf, ii:. dem das Reglergehäuse 2 angeordnet ist: und einen Gehäuseunterteil 3, an das die Speiseleitungen angeschlossen sind. Im Ge- häuseunterteil 3 ist ein nach oben offener Zylinderraum, der Mischraum 4, vorgesehen. In die Bodenfläche dieses Raumes mündet die nicht durchgehende Bohrung 5.
Um den Misch- raum 4, durch die zylindrische Wand 6 von ihm abgegrenzt, sind zwei halbringförmige Hohlräume 7 und 8 vorgesehen, die an die bei den Speiseleitungen angeschlossen sind. Der Hohlraum 7 .steht durch den Eintrittskanal 9 in Verbindung mit z. B. einer Warmwasser leitung. Die Verbindung zwischen dem Hohlraum 8 und z. B. einer Kaltwasserleitung wird durch den Eintrittskanal 10 hergestellt. Die beiden Hohlräume 7 und 8 sind durch die radial angeordneten Rippen 11 und 12 von einander getrennt. Der Mischraum 4 steht in Verbindung mit dem Warmwasserraum 7 und dem Kaltwasserraum B.
Die Einlassfenster 13 und 14, welche einander gegenüber in gleicher Höhe in der Wand 6 vorgesehen sind, verbin den den Raum 7 bzw. 8 mit dem Mischraum 4. Das als Hohlzylinder ausgebildete Regler gehäuse 2 ist im Gehäuseoberteil 1 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Es wird zwischen den am Gehäuseoberteil 1 vorge sehenen Tatzen 15 geführt. Es kann in be liebiger Lage fixiert werden. Verstellung und Fixierung des Reglergehäuses 2 erfolgen durch entsprechende Einwirkung auf die durch die (''-ehäusewandung herausgeführte Reglerspindel 16. Dies geschieht mit Hilfe an sich bekannter und daher in der Zeichnung nichtdargestellter Mittel.
Der Reglerkörper 2 ist an seinem untern Ende durch eine Mut ter 17 hermetisch abgeschlossen. Die Mutter 17 klemmt einen Ring 18 gegen die im Reglergehäuse vorgesehene Schulter 19. Im Reglerkörper 2 ist der Reglerkolben 20 be weglich angeordnet. Der Kolben 20 weist an seinem Umfang eine Reihe von Nuten 21 auf, die die Räume über und unter dem Kolben miteinander verbinden. Die Kolbenstange 2? ragt durch eine in der Mutter 17 vorgesehene Bohrung 23 unten aus dem Reglergehäuse heraus. Die Kolbenstange 22 trägt an ihrem untern Ende einen Steuerkolben 24, der fest mit ihr verbunden ist.
Der zylindrische Man tel 25 des Kolbens 24 ragt in den Mischraum 4 hinein und ist in diesem geführt. Der Kopf 26 des Kolbens 24 greift in die Bohrung 5 des Gehäuseunterteils 3 ein und dichtet den Mischraum 4 gegen den unter ihm in der Boh rung 5 vorhandenen Hohlraum 27 ab. Im Bo den des Steuerkolbens 24 sind einige Bohrun gen 28 vorgesehen, welche die durch den Kol benboden im Mischraum abgegrenzten Räume miteinander verbinden. Im Mantel 25 des Kolbens 24 sind zwei einander gegenüberlie gende Schlitze 29 (Warmwasserseite) und 30 (Kaltwasserseite) vorgesehen.
Diese Schlitze 29 und 30 bilden zusammen mit den Einlass- fenstern 13 bzw. 14 die einzigen Verbindun gen vom Mischraum 4 zum Warm- bzw. Kalt- uTasserraum. Die Schlitze 29 und 30 sind in der Höhe gegeneinander versetzt angeordnet;
derart, dass eine Verschiebung des Kolbens 24 in axialer Richtung den wirksamen Einlass- querschnitt auf der einen Seite erhöht, auf der andern Seite verkleinert und umgekehrt, und zwar wird bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 24 .der freie Einlassquerschnitt gegen den Warmwasserraum 7 verkleinert, derjenige gegen den Kaltwasserraum 8 dagegen ver grössert.
Jeder Kolbenstellung entspricht somit ein bestimmtes Verhältnis zwischen den beiden freien Einlassquerschnitten. Der Reglerkolben 20 trägt auf seiner untern Seite fest mit ihm verbunden einen Metallbalg 31. Das untere Ende dieses Metallbalges ist in ähnlicher Weise fest verbunden mit dem im Regle.r- gehäuse 2 festgeklemmten Ring 18.
Der Me tallbalg 31 trennt somit den unter dem Kol ben 20 befindlichen Hohlraum des Regler gehäuses 2 in zwei Teile, in einen Aussenraum 32 -und einen Innenraum 33. Der Aussenraum 32, der mit Äther oder dergleichen gefüllt ist, wird, dank der Verwendung des Metall- balges, gegen die Kolbenstange hin ganz ein wandfrei abgedichtet.
Ein Entweichen des Äthers ist bei dicht eingesetztem Ring 18 un- möglich. Der Metallbalg ersetzt die üblicher weise für ähnliche Zwecke angewendeten Stopfbüchsen aufs vorteillkafteste. Die .grosse Schwierigkeit der einwandfreien Abdichtung des zwischen zwei gegeneinander bewegten Teilen vorhandenen Spaltes wird umgangen. Gleichzeitig ersetzt der Metallbalg, dank seiner Elastizität, eine Druckfeder. Der Innen raum 33 des Reglers steht in Verbindung mit dem Hohlraum 27 durch die in der Kolben stange 22 vorgesehenen horizontalen und ver tikalen Bohrungen 34 und 35.
In den Hohl raum 27 mündet anderseits der horizontale Kanal 36, der über den vertikalen, in der Rippe 11 vorgesehenen Kanal 37, den darüber im Gehäuseoberteil befindlichen Kanal 38 und den horizontalen, in den Auslaufkanal 40 mündenden Kanal 39 die Verbindung mit der Atmosphäre herstellt. Der Reglerkolben 20 steht somit unter Einwirkung des im Aussenraum 32 herrschenden, vom Zustand des Äthers abhängigen Druckes, der ver änderlichen Federkraft des Metallbalges 31 und -des im Innenraum 33 herrschenden kon stanten Druckes.
Die jeweils auf den Kolben 20 wirkende Resultierende dieser Kräfte wird eine Verschiebung desselben veranlassen, bis er sieh im Gleichgewicht befindet, das heisst bis die der Kolbenlage entsprechende resul tierende Kraft den Wert Null erreicht hat. Bei Zustandsänderungen des Äthers, welche durch äussere Temperaturschwankungen ver- anlasst werden, wird somit jeweils eine Stö rung des Gleichgewichtes des Reglerkolbens 20 stattfinden. Der Kolben 20 wird sieh dann im Reglergehäuse 2 verschieben, bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist.
Jeder Temperatur der Umgebung entspricht somit eine bestimmte Stellung des Kolbens 20. Über dem im Gehäuseoberteil 1 vorgesehenen Aus laufkanal 40 ist ein Absperrorgan 41 angeord net. Durch Verstellung desselben kann die Grösse des Durchgangsquerschnittes zwischen dem Innenraum des Ventilgehäuses und dem Auslaufkanal 40 von Null bis zur maximalen Öffnung beliebig eingestellt werden. In der Sitzfläche 42 für den Ventilteller 41 ist eine Nute 43 vorgesehen, die auch bei geschlos senem Ventil den Kanal 39 mit dem Auslauf kanal 40 verbindet.
Die Ventilspindel 44 ragt aus dem Gehäuse heraus und kann mit Hilfe an ,ich bekannter, nicht dargestellter 11ittel beliebig verstellt und fixiert -werden.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Thermoventils ist folgende: Das Thermoventil sei auf eine bestimmte Mischtemperatur ein gestellt, die durch die Lage des Reglergehäu- ,es \? relativ zum Ventilgehäuse festgelegt it. Solange die Temperatur, .die auf den Regler einwirkt (Temperatur des im Ventil- f);
ehäuse befindlichen, den Regler umgebenden Wassers), der eingestellten Misch-, das heisst c] er Solltemperatur entspricht, wird der R egler- kolben 20 in bezug auf -das Reglergehäuse 2 in seiner Lage verharren. Dieser Lage des I, eglerkolbens 20 entspricht eine bestimmte Lage des mit ihm fest verbundenen Steuer kolbens 24. Seiner Stellung entsprechend wird der Steuerkolben 24 je einen bestimmten Querschnitt freigeben für den Einlass des warmen und des kalten Wassers.
Das durch die freien Einlassquerschnitte im Steuerkolben in den Mischraum 4 einströmende kalte und heisse Wasser wird dank den einander gegenüberliegenden Einlassschlitzen 29 und 30 unmittelbar nach seinem Eintritt energisch durcheinandergewirbelt und dadurch gut durchgemischt. Beim Eintritt in den Gehäuse oberteil 1 weist das Wasser somit bereits eine gleichmässige Temperatur auf. Das Wasser durchläuft dann .den Gehäuseoberteil 1 und fliesst unter dem gehobenen Absperrventil teller 41 (strichpunktierte Stellung) hindurch in den Ausgangskanal 40.
Das Reglergehäuse 2 -,t im Gehäuseoberteil 1 derart a.ugeordnel:, dass es vom durchfliessenden Wasser allseitig, innströmt wird. Dabei sind die Durchgangs- qiier-sehnitte zwischen Gehäuseoberteil 1 und Reglergehäuse 2 eng gehalten, so dass verhält nismässig hohe Geschwindigkeiten erzwungen < -erden. Diese beiden Massnahmen sorgen für einen guten Wärmeübergang.
Dank dieser speziellen Ausbildung des Thermoventils wird dessen Trägheit klein gehalten. Der Regler ,prieht bei geringsten Schwankungen der 11i2chtemperatur an und wirkt somit jeder Xn- derung sofort entgegen. Die Mischtemperatur wird praktisch konstant gehalten. Wird nun der Wasserbedarf ein anderer, so wird das Absperrventil (41) verstellt und damit der Austrittsquerschnitt auf die dem Bedarf ent sprechende Grösse eingestellt. Der Verstel lung des Absperrschiebers 41 übt keinerlei unmittelbare Wirkung auf den Regler aus.
Nach wie vor herrscht im Innenraum 33 des Reglers derselbe Druck, nämlich der Aussen druck. Beim Ausströmen des Wassers aus dem Gehäuseoberteil 1 fällt der Druck im Z'entilquerschnitt -stets auf Aussendruck ab, unabhängig von der Stellung des Absperr- organes 41. Infolgedessen bleibt auch die Lage des Steuerkolbens 24 und damit die Grösse der freien Einlassquerschnitte für das kalte und warme Wasser unverändert. Ent sprechend der neuen Bedarfsmenge werden lediglich in diesen Einlassquerschnitten sich andere Geschwindigkeiten einstellen.
Das Verhältnis der einströmenden Warmwasser menge zur Kaltwassermenge ist gleich ge blieben und damit auch die Mischtemperatur. Sollten aus irgendeinem Grunde während der Verwendung des Thermoventils in einer oder beiden Speiseleitungen Änderungen des Druk- kes und/oder der Temperatur auftreten, so bleibt dies praktisch ohne Einfluss auf die Mischtemperatur. Diese wird immer wieder selbsttätig auf den Sollwert eingestellt.
Solche Druckschwankungen üben keinen unmittel baren Einfluss auf den Regler aus, denn un abhängig vom Druck, der jeweils im Ventil gehäuse herrscht, wird im Innenraum 33 des Reglers stets der gleiche Druck, der Aussen druck, vorhanden sein. Dagegen kann infolge Druckanstieges oder Druckabfalles in einer oder in beiden Zuflussleitungen das Verhältnis der bei einer bestimmten Stellung des Kolbens 24 in den Mischraum 4 einströmenden Kalt- und Warmwassermenge eine Änderung erfah ren. Dann wird auch die Temperatur des .den Regler umströmenden Wassers (Mischtem peratur) sich verändern.
Der Regler wird auf diese Temperaturänderung, die eine Druck änderung im Raum 32 zur Folge hat, sofort ansprechen und durch entsprechende Verstel lung des mit dem Reglerkolben 20 verbun denen Steuerkolbens 24 dieser Änderung ent gegenwirken. Schliesslich wird 'der Regler- kolben 20 und damit der Steuerkolben 24 den momentanen Verhältnissen entsprechend eine neue Gleichgewichtslage einnehmen. Analoge Vorgänge spielen sich ab, wenn die Tempera tur des Mischwassers infolge Temperatur- anstieges oder -abfalles in den Speiseleitun gen eine Veränderung erfahren will.
Wird kein Wasser mehr benötigt, so wird durch Bewegen des Absperrventiltellers 41 gegen dessen Sitz 42 der Wasserstrom unterbrochen. Die Nute 48, die den Auslaufkanal 40 mit dem horizontalen Kanal 39 verbindet, sorgt dafür; dass der Druck im Innenraum 33 des Reglers nach wie vor derselbe bleibt. Das Schliessen des Absperrventils übt also keiner lei Wirkung auf den Regler aus. Der Steuer kolben 24 bleibt in seiner alten Lage stehen.
Je nach den örtlichen Verhältnissen (Tem peratur des umliegenden Raumes, Güte der Isolierung usw.) wird aber das im Ventil gehäuse eingeschlossene Wasser mehr oder weniger Wärme an die Umgebung abgeben. Diese Wärmeabgabe wird zum Teil kom pensiert .durch Wärmezufuhr aus dem Warm wasserraum 7 durch Zirkulationsströmung. Diese Zirkulationsströmung entsteht infolge der vorhandenen Temperaturdifferenz zwi schen Ventilgehäuseraum und Warmwasser raum 7. In gewissen Fällen wird diese Wärmemenge nicht ausreichen, und die Tem peratur im Ventilgehäuse wird allmählich ab sinken.
Auf diese Temperaturabnahme wird der Regler sofort ansprechen und eine Ver stellung des Steuerkolbens 24 nach oben her vorrufen. Dadurch wird der freie Einlassquer- schnitt auf der Warmwasserseite vergrössert, und es entsteht eine intensivere Wärmezufuhr durch Zirkulation. Sobald Gleichgewicht be steht zwischen der vom Mischwasser nach aussen abgegebenen Wärmemenge und der die sem aus dem Warmwasserraum 7 zugeführten Wärme, bleibt das ganze System stationär.
Ist wieder Wasserbedarf vorhanden, so kann jederzeit das Absperrorgan 41 entsprechend dem momentanen Bedarf geöffnet werden. Von Anfang an wird das austretende Wasser die eingestellte Solltemperatur aufweisen.
Zur Umstellung des. Thermoventils ..auf eine andere Mischtemperatur innerhalb ,der durch die Temperaturen des zufliessenden warmen und kalten Wassers gegebenen Gren zen genügt es, das Reglergehäuse 2 durch ein entsprechendes Einstellen an einer Skala axial zu verschieben. Der Reglerkolben 24 erfährt dadurch eine Verschiebung, so dass sich zunächst eine andere Mischtemperatur einstel len wird, die aber von der Solltemperatur ab weicht. Infolge dieser Abweichung wird der Regierkolben 20 aus dein Gleichgewicht ge bracht.
Er wird dann selbsttätig allmählich in eine neue Gleichgewichtslage übergehen, bei der die vom Steuerkolben 24 freigegebenen Einlassquersehnitte der gewünschten Misch temperatur entsprechen.
In Fig. 4 ist eine andere Ausführungs form für den Regler zum Thermoventil dar gestellt. Hier ist wiederum ein als Hohlzylin der ausgebildetes Reglergehäuse 45 vorge sehen, das von aussen durch Einwirkung auf die Reglerspindel 46 axial verstellt werden kann. Auf seiner untern Seite ist. das Ge häuse 45 durch den Deckel 47 abgeschlossen. Zwischen Gehäuse und Deckel ist eine elasti sche Membrane 48 festgeklemmt, die \vie- derum das Innere des Reglergehäuses in zwei Räume unterteilt. Die Membrane ist fest ver bunden mit dem beweglichen Kolben 49.
Die Kolbenstange 50 ist in der im Deckel 47 vorgesehenen Bohrung 51 geführt. Auch hier ist der obere Raum mit Äther gefüllt, wäh rend -der untere Raum :durch die Kanäle 52 und 53, die in der Kolbenstange vorgesehen sind, mit dem Hohlraum 27 (Fig. 1) in Ver bindung steht. An ihrem untern Ende trägt die Kolbenstange 50 den Steuerkolben 24. Der Einbau dieses Reglers im Ventilgehäuse erfolgt genau gleich wie oben an Hand der Fig. 1 bis 3 beschrieben. Auch ist die Wir kungsweise des Reglers genau dieselbe.