DE1007256B

DE1007256B - Vorrichtung zur Bereitung beispielsweise eines Wasserstromes von gleichbleibender, vorbestimmter Temperatur durch Mischen von Warm- und Kaltwasser

Info

Publication number: DE1007256B
Application number: DEU2175A
Authority: DE
Inventors: Arsene Charlier
Original assignee: Usines Lauffer Freres S P R L
Current assignee: Usines Lauffer Freres S P R L
Priority date: 1952-05-06
Filing date: 1953-05-02
Publication date: 1957-04-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitung beispielsweise eines Wasserstromes von gleichbleibender, vorbestimmter Temperatur durch Mischen von Warmwasser, das von einem Erhitzer mit schwankenden Temperaturen kommt, mit Kaltwasser mittels eines Temperaturreglers, durch den das Mengenverhältnis der Flüssigkeitsströme gesteuert wird.

Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art ist der Temperaturfühler in der Mischkammer hinter dem den Zustrom von Kalt- und Warmwasser regelnden Steuerorgan angeordnet. Die Arbeitsweise eines solchen Mischventils ist aber unbefriedigend. Sobald die Temperatur des zuströmenden Warmwassers steigt, ändert der Temperaturfühler das Mischungsverhältnis erst dann, wenn das Misch wasser bereits eine erhöhte Temperatur erreicht hat, die höher liegt als die gewünschte Temperatur des Mischwassers. Durch die Regulierung wird die Menge des zuströmenden Warmwassers verringert und die des zuströmenden Kaltwassers vergrößert. Die Folge davon ist, daß die Temperatur des Mischwassers wieder auf die gewünschte Temperatur sinkt und der Temperaturfühler wieder in seine ursprüngliche Lage zurückkehrt, so daß durch Verstellung des Steuerorgans das ursprüngliche Mengenverhältnis wiederhergestellt wird. Demzufolge steigt die Temperatur des Mischwassers wieder über die gewünschte Höhe. Darauf wiederholt sich dieser Vorgang. Diese Schwankungen dauern an, solange das zuströmende Warmwasser eine Temperatur hat, die höher liegt als die Grundtemperatur, von der bei der Einstellung des Mischventils ausgegangen wurde. Die Schwankungen sind natürlich um so stärker, je weiter die Temperatur des Warmwassers von der Grundtemperatur abweicht. Ein solches Mischventil ist für Brausebäder ungeeignet, da der menschliche Körper schon sehr geringen Temperaturschwankungen gegenüber empfindlich ist.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und besteht darin, daß ein z. B. an eine Kaltwasserleitung angeschlossenes Verteilerventil mit regelbaren Durchtrittsöffnungen für eine Rohrleitung zum Erhitzer und für eine Rohrleitung zum Mischventil versehen ist und daß die Durchtrittsöffnungen durch den Temperaturregler, der einen in eine vom Erhitzer zum Mischventil führende Leitung eingebauten und nur vom Warmwasser beeinflußten Temperaturfühler und ein gemeinsames Steuerorgan aufweist, derart geregelt werden, daß die Summe der jeweiligen Durchtrittsöffnungen in allen Fällen konstant bleibt und das Verhältnis ihrer Größe zueinander dem sich aus dem allgemein bekannten Mischungsgesetz ergebenden Verhältnis von Kalt- zu Warmwasser bei gleichbleibender Kalt- und wechselnder Warmwassertemperatur entspricht.

Dabei kann der in die Warmwasserleitung eingebaute Temperaturfühler als Stange ausgebildet und mit dem im Gehäuse des Verteilerventils sitzenden Steuerorgan ge-Vorrichtung zur Bereitung beispielsweise eines Wasserstromes von gleichbleibender, vorbestimmter Temperatur durch Mischen von Warm- und Kaltwasser

Anmelder:

Usines Lauffer Freres S. p. r. L,
Hermalle sous-Argenteau (Belgien)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Dabringhaus, Patentanwalt,
Düsseldorf 1, Charlottenstr. 58

Beanspruchte Priorität:
Belgien vom 6. Mai 1952

Arsene Charlier, Evere, Brüssel (Belgien),
ist als Erfinder genannt worden

kuppelt sein, das in diesem Fall aus einem Kolben mit Durchtrittsöffnungen besteht, die zur Regelung der Durchtrittsöffnungen des Verteilerventils dienen. Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind der Temperaturfühler und das Verteilerventil in koaxial zueinander liegenden, durch eine Zwischenwand voneinander getrennten Kammern eines zylindrischen Gehäuses angeordnet, wobei die in Querwänden der hinteren von beiden Kammern sich befindlichen Durchtrittsöffnungen des Verteilerventils durch den Temperaturfühler und das mit ihm verbundene stangenförmige Steuerorgan, welches entsprechende Abschlußventile trägt, geregelt werden. Im obigen wie in diesem Falle sind der Temperaturfühler und das mit ihm verbundene Steuerorgan durch ein Handrad in ihrer Längsrichtung verstellbar.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Teil der Beschreibung, in welchem als beispielsweise Ausführungsform der Gegenstand der Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Brauseanlage erläutert ist. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Anordnung der Brauseanlage mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Mischkurve für eine Kaltwassertemperatur von 10° und für Warmwassertemperaturen von 40 bis 100° zur Erzielung einer Mischwassertemperatur von 40°,

Fig. 3 die sich aus der Mischkurve ergebende Form der Öffnung im Verteilerventil für den Durchtritt des Kaltwassers zum Mischventil,

709 506/119

Fig. 4 die sich aus der Mischkurve ergebende Form der Öffnung im Verteilerventil für den Durchtritt des Kaltwassers zum Erhitzer, z. B. Warmwasserspeicher,

Fig. 5 bis 7 verschiedene relative Lagen der zum Mischventil und zum Erhitzer führenden Durchtrittsöffnungen des Verteilerventils bei verschiedenen Warmwassertemperaturen entsprechend der Mischkurve, Fig. 8 eine Ausführungsvariante des Verteilerventils,

Fig. 9 ein Abschlußventil des Verteilerventils nach Fig. 8 in größerem Maßstab.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Erhitzer bezeichnet, in welchem das darin enthaltende Wasser durch eine Heizschlange 2 oder eine andere Heizvorrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird.

Mit 3 ist ein besonders ausgebildetes Ventil bezeichnet, das als Verteilerventil dient. Dieses Ventil besteht aus einem zylindrischen Gehäuse, in welchem drei Durchtrittsöffnungen a, b und c angeordnet sind. Die Durchtrittsöffnung α dient zur Zuführung von kaltem, unter Druck stehendem Wasser aus der Wasserleitung 4, während die Durchtrittsöffnungen b und c durch eine Rohrleitung 5 mit dem Erhitzer 1 bzw. durch eine Rohrleitung 6 mit dem Mischventil? verbunden sind. An dieses ist im vorliegenden Fall eine Brausebadanlage 8 angeschlossen.

Die Durchtrittsöffnungen b und c des Verteilerventils 3 werden durch einen im Innern seines zylindrischen Gehäuses gleitenden Kolben 9, der mit einem als Stange ausgebildeten Temperaturfühler 10 verbunden ist, geöffnet oder geschlossen. Der Temperaturfühler 10 ist in einem Gehäuse 11 untergebracht und steht unter dem Einfluß des aus dem Erhitzer 1 durch eine Leitung 12 zugeführten Warmwassers. Eine Leitung 13 verbindet das Gehäuse 11 mit dem Mischventil 7, in dem das Warmwasser durch Mischung mit dem direkt aus dem Ventil 3 durch die Leitung 6 kommenden Kaltwasser endlich die Gebrauchstemperatur erhält. Die aus dem Verteilerventil 3 durch die Durchtrittsöffnungen b und c austretende Kaltwassermenge wird durch Öffnungen V und c' des Kolbens 9 bestimmt. Je nachdem, ob diese die Durchtrittsöffnungen 5 und c des Verteilerventils 3 mehr oder weniger abdecken, geht eine größere oder kleinere Menge des Wassers in der einen oder anderen Richtung hindurch.

Die Temperatur des Kaltwassers, des Warmwassers und des Mischwassers kann durch Thermometer 14 kontrolliert werden.

Durch die Temperaturschwankungen des Warmwassers

ίο im Erhitzer 1 wird eine Ausdehnung oder Zusammenziehung des Temperaturfühlers 10 verursacht. Diese Bewegungen werden auf den Kolben 9 des Verteilerventils 3 übertragen und bewirken dadurch eine Veränderung des Querschnittes der Durchtrittsöffnungen b und c,

die durch die Öffnungen V und c' des Kolbens abgedeckt werden.

Während gemäß der Erfindung die Öffnungen V und c' rechteckig sind, besitzen die Durchtrittsöffmmgen b und c des Verteilerventils 3 eine durch die Mischkurve gemäß Fig. 2 bestimmte Form, durch die die Mengen des Warmwassers und des Kaltwassers so geregelt werden, daß das Mischwasser eine vorbestimmte Temperatur erhält.

Wenn man nämlich einer Brause Mischwasser mit einer konstanten Temperatur t' zuführen will, genügt es, angenommen, daß das kalte Wasser eine konstante Temperatur t und das Warmwasser eine variable Temperatur T aufweist, wenn der Kolben den Durchtrittsquerschnitt der Öffnungen b und c regelt, deren Form in Abhängigkeit von dem allgemein bekannten Mischungsgesetz für die in Betracht kommenden Werte T, t und t' bestimmt worden ist.

Diese Bestimmung geht folgendermaßen vor sich: Wenn z. B. für das Kaltwasser eine konstante Temperatur von 10° und für das Warmwasser eine zwischen 40 und 100° liegende variable Temperatur T angenommen wird, wird aus der folgenden Tabelle der prozentuale Anteil des Warmwassers und des beizumischenden Kaltwassers zur Bereitung von 100 kg Misch wassers mit einer Temperatur t' von 40° entnommen.

Tabelle

1	2	3	Kaltwasser	4	5
Temperaturen	Prozentualer Anteil des	t = 10° konstant	Mischwasser von
	Warmwassers und des	0,0	gleichbleibender	Kaltwasser
des	Kaltwassers	25,0	vorbestimmter	überschuß
Warmwassers		40,0	Temperatur	in %
schwankend	Warmwasser	50,0	t' = 40°
T von 40°	100,0	57,2	100	0,0
50°	75,0	62,5	100	25,0
60°	60,0	66,7	100	15,0
70°	50,0	100	10,0
80°	42,8	100	7,2
90°	37,5	100	5,3
bis 100°	33,3	100	4,2

Summe

66,7

Aus den Zahlen der Tabelle sowie aus der Kurve der Fig. 2 ergibt sich, daß der prozentuale Maximal- und Minimalanteil des Warmwassers den Werten 100 und 33,3 entspricht, während der Maximal- und Minimalanteil des Kaltwassers 66,7 und 0 Prozent beträgt.

Daraus ergibt sich, daß der Maximalquerschnitt für den Zufluß des Warmwassers immer wesentlich größer sein muß als der Maximalquerschnitt für den Zufluß des Kaltwassers oder daß die Warmwasserzufuhr niemals ganz geschlossen sein darf. In dem oben beschriebenen Fall entspricht der Minimalquerschnitt des Zuflußes zum Erhitzer einem prozentualen Anteil von 33,3.

Von diesen Bedingungen ausgehend, ist die Form der Öffnungen b und c leicht zu bestimmen.

Da die Durchtrittsmengen durch die Öffnungen b und c proportional den Durchtrittsquerschnitten dieser öffnungen sind, kann man die Durchtrittsquerschnitte aus der Mischkurve, aus dem Ausmaß der Dilatation des Temperaturfühlers 10 und aus dem Verlauf der Dilatation, wenn diese nicht linear ist, berechnen. In allen Fällen jedoch ist die Summe der beiden Querschnitte b und c konstant und entspricht dem Wert von 100. Die Durchtrittsöffnung c erhält eine Form, die der Kurve der Fig. 3 entspricht, während die Durchtrittsöffnung b eine zu-

Claims

5 6

sätzliche Durchtrittsöffnung d aufweist, welche dem führende Kaltwasserleitung 6 abgezweigt ist. Aus dem

früher bestimmten Minimalanteil entspricht, der im von der Querwand 24 und dem Boden der Kammer 165

vorliegenden Fall, entsprechend der Kurve nach Fig. 4, begrenzten Raum führt die Kaltwasserleitung 5 zum

33,3% beträgt. Erhitzer 1.

Die schematischen Darstellungen in den Fig. 5 bis 7 5 Bei der Erklärung der Wirkungsweise der Verteilerveranschaulichen verschiedene aufeinanderfolgende ventile gemäß Fig. 1 und 8 wurde die Temperatur des Schließ-und Öffnungsstellungen der Durchtrittsöffnungen δ Kaltwassers als konstant und mit 1O⁰C angenommen, und c des Verteilerventils 3 in Abhängigkeit von ver- In Wirklichkeit kann diese Temperatur bei unserem schiedenen Stellungen der Durchtrittsöffnungen b' und c' Klima je nach der Jahreszeit zwischen 5 und 15° des Kolbens oder Steuerorgans 9. Wie Fig. 5 zeigt, ist bei io schwanken. Diese Schwankungen können dadurch be- T = 40° die Durchtrittsöffnung b zu 100°/₀ offen rücksichtigt werden, daß das Handrad 15, welches die und die Durchtrittsöffnung c völlig geschlossen. Bei Regelstellung des Temperaturfühlers 10 oder 19 beein- T = 70° (Fig. 6) sind die Durchtrittsöffnungen b und c flußt, betätigt wird. Wenn der Temperaturfühler in zu 50 % geöffnet, und bei T = 100° (Fig. 7) ist von der Richtung gegen das Handrad zu bewegt wird, ergibt sich Durchtrittsöffnung δ nur der zusätzliche Querschnitt d 15 eine gewisse Verzögerung, das heißt ein Überschuß an geöffnet, was dem Wert 33,3% entspricht, während die Warmwasser, bei der jeweils herrschenden Temperatur. Durchtrittsöffnung c ganz offen ist, was dem Wert von Die Verzögerung, die erforderlich ist, um den durch eine 66,7% entspricht. Kaltwassertemperatur unter 10° C hervorgerufenen Ka-

Durch die Ausbildung der Öffnungen b' und c' und lorienmangel auszugleichen, kann rechnungsmäßig fest-

deren Steuerung durch das Steuerorgan 9 kann die 20 gestellt werden. Durch Betätigung im umgekehrten Sinn,

Temperatur des Mischwassers verläßlich eingehalten d. h. durch Verschieben des Temperaturfühlers vom

werden. Die dem Mischventil 7 zufließenden Wasser- Handrad weg, kann dem Temperaturfühler eine gewisse

mengen entsprechen somit immer dem aus der Warm- Voreilung verliehen werden, durch die der Kalorien-

wassertemperatur sich ergebenden Verhältnis von Warm- Überschuß infolge einer Kaltwassertemperatur von mehr

zu Kaltwasser und sind in ihrem Verhältnis zueinander 25 als 10° C kompensiert wird.

unempfindlich gegen Druckschwankungen, da die dem Durch diese Regelung kann zugleich auch die Tempe-

Erhitzer 1 und dem Mischventil 7 zugeführten Wasser- ratur tm des Mischwassers mehr oder minder verändert

mengen jeweils unter gleichem Druck stehen. Außerdem werden.

ermöglicht dieses Verfahren die Vermeidung von Kessel- Die Vorrichtung nach der Erfindung kann nicht nur

Steinablagerungen im Innern des Verteilerventils 3, da 30 zum Mischen von Warm- und Kaltwasser von sanitären

dieses dem Einfluß des Heißwassers entzogen wird. Anlagen, sondern überall da Verwendung finden, wo ein

Infolge der freien Ausdehnung des Temperaturfühlers Flüssigkeitsstrom mit bestimmter, gleichbleibender

10 kann die Abgabe von Wasser mit verschiedener Tem- Mischtemperatur durch Mischen einer kalten mit einer

ratur völlig verhindert werden, wenn für das Warmwasser warmen Flüssigkeit erzielt werden soll (z. B. chemische

eine Maximaltemperatur festgelegt werden soll. Diese 35 Industrie, Zentralheizungsbau usw.). Dabei sind die

Anordnung beseitigt jede Gefahr einer Überhitzung des Bezeichnungen »kalt« und »warm« für die jeweilige

Temperaturfühlers. Da außerdem der Kolben des Ver- Flüssigkeit selbstverständlich im relativen Sinne zu

teilerventils sich im Gleichgewicht befindet, kann mit verstehen.

Drücken gearbeitet werden, die bis zu den bei der Kon- Die Vorteile der Erfindung sind jedenfalls immer die

struktion des Ventils angenommenen Maximaldrücken 40 gleichen und bestehen, um es nochmals zu betonen,

heranreichen. darin, daß, wenn von einer gleichbleibenden Temperatur

Die Erfindung ist nicht auf die in Fig. 1 dargestellte des Kaltwassers ausgegangen wird, die Mischwasser-Bauart des Verteilerventils beschränkt. Fig. 8 zeigt eine temperatur stets auf gleicher Höhe gehalten wird, auch andere Bauart des Verteilerventils, dessen Wirkungsweise wenn die Wassertemperatur beträchtlich schwankt. Da jedoch auf der gleichen Grundidee beruht. 45 der Temperaturfühler nicht mehr wie bei den bekannten

Das Verteilerventil besteht in diesem Falle aus einem Mischventilen durch das Mischwasser, sondern lediglich

im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 16, das in zwei durch das Warmwasser beeinflußt wird, treten die üb-

Kammern 16 a und 16 δ unterteilt ist, die koaxial zuein- liehen Schwankungen der Misch wassertemperatur nicht

ander angeordnet und durch eine Zwischenwand 17 mehr auf.

unterteilt sind, durch die eine mit dem wie oben ausge- 50 Außer der gleichbleibenden Temperatur des Mischbildeten Temperaturfühler 19 verbundene Stange 18 hin- wassers bietet die Vorrichtung gemäß der Erfindung durchgeführt ist. Der Temperaturfühler 19 ist in der den weiteren Vorteil, daß das Verteilerventil nur mit dem Kammer 16 a untergebracht, durch welche ein Wasser- kalten Wasser in Berührung kommt, wodurch die Bildung strom hindurchläuft, der aus der Leitung 12, welche die von Kesselstein im Ventil unterbunden wird. Kammer 16« mit dem Erhitzer 1 verbindet, kommt und 55
diese durch die zum Mischventil 7 führende Leitung 13
verläßt. Patentansprüche:

Die Stange 18 ist im Innern der Kammer 16 b mit zwei

Abschluß ventilen 20« und 20 δ versehen, welche den 1. Vorrichtung zur Bereitung beispielsweise eines

Durchtrittsquerschnitt von Durchtrittsöffnungen 21 und 60 Wasserstromes von gleichbleibender, vorbestimmter

22 regeln, die in Querwänden 23 und 24 der Kammer 16 δ Temperatur durch Mischen von Warmwasser, das von

vorgesehen sind. einem Erhitzer mit schwankenden Temperaturen

Diese Durchtrittsquerschnitte sind in gleicher Weise kommt, mit Kaltwasser mittels eines Temperaturwie die Durchtrittsquerschnitte b und c des Verteiler- reglers, durch den das Mengenverhältnis der Ströme ventils 3 bei jeder Temperatur des Warmwassers pro- 65 gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein portional zur Mischkurve. In dem zwischen den Quer- z. B. an eine Kaltwasserleitung (4) angeschlossenes wänden 23 und 24 befindlichen Raum der Kammer 16 δ Verteilerventil (3 oder 16 δ) mit regelbaren Durchmündet die Leitung 4 für kaltes Druckwasser, während trittsöffnungen (δ, c oder 21, 22) für eine Rohrvon dem durch die Querwand 23 und die Zwischen- leitung (5) zum Erhitzer (1) und für eine Rohrwand 17 begrenzten Raum die zum Mischventil 7 70 leitung (6) zum Mischventil (7) versehen ist und daß

die Durchtrittsöffnungen (δ, c oder 21, 22) durch den Temperaturregler, der einen in eine vom Erhitzer (1) zum Mischventil (7) führende Leitung (12, 13) eingebauten und nur vom Warmwasser beeinflußten Temperaturfühler (10 oder 19) und ein Steuerorgan (9 oder 18) aufweist, derart geregelt werden, daß die Summe der jeweiligen Durchtrittsöffnungen in allen Fällen konstant bleibt und das Verhältnis ihrer Größe zueinander dem sich aus dem allgemein bekannten Mischungsgesetz ergebenden Verhältnis von Kalt- zu Warmwasser bei gleichbleibender Kalt- und wechselnder Warmwassertemperatur entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Warmwasserleitung (12, 13) eingebaute Temperaturfühler (10) als Stange ausgebildet und mit dem im Gehäuse des Verteilerventils (3) sitzenden Steuerorgan (9) gekuppelt ist, das aus einem Kolben mit Durchtrittsöffnungen (δ', c') besteht, die zur Regelung der Durchtrittsöffnungen (δ, c) des Verteilerventils (3) dienen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (19) und das Verteilerventil in koaxial zueinander liegenden, durch eine Zwischenwand (17) voneinander getrennten Kammern (16a bzw. 16δ) eines zylindrischen Gehäuses (16) angeordnet sind und daß die in Querwänden (23 und 24) der Kammer (16 δ) sich befindlichen Durchtrittsöffnungen (21 bzw. 22) des Verteilerventils durch den Temperaturfühler (19) und das mit ihm verbundene stangenförmige Steuerorgan (18), welches entsprechende Abschlußventile (20 a bzw. 20 δ) trägt, geregelt werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (10 oder 19) und das mit ihm verbundene Steuerorgan (9 oder 18) durch ein Handrad (15) in ihrer Längsrichtung verstellbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 817 063.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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