DE10141874A1 - Vorrichtung mit einer Armatur zur Abgabe von Wasser - Google Patents

Abstract

Für eine Vorrichtung zur Abgabe von Wasser veränderlicher Temperatur über eine Haushalts-Mischarmatur, insbesondere einen Hebelmischer, wird vorgeschlagen, dem Warmwassereingang der Mischeinrichtung eine Ventileinheit mit einem bestimmten Temperaturverhalten derart vorzuschalten, dass der Strömungswiderstand der Ventileinrichtung bei höherer Temperatur niedriger ist als bei tieferer Temperatur. Die Ventileinrichtung enthält hierfür eine Thermoelementanordnung, insbesondere in Form eines wachsgefüllten Stellelements mit hoher Wärmeausdehnungszahl. Die Ventileinrichtung ist vorteilhafterweise als Zusatzmodul zu gebräuchlichen Armaturen ausführbar.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer absperrbaren Armatur zur Ausgabe von Wasser aus einer Warmwasserquelle und einer Kaltwasserquelle, wobei über eine Mischeinrichtung die Temperatur des ausgegebenen Wassers zwischen der Kaltwassertemperatur und der Warmwassertemperatur veränderlich ist.
• Derartige Vorrichtungen sind insbesondere als sogenannte Einhebelmischer gebräuchlich, bei welchen die Durchflussmenge und das Verhältnis von Kaltwasserzulauf und Warmwasserzulauf über ein einziges Bedienelement erfolgt. Daneben sind auch Anordnungen gebräuchlich, bei welchen das Kaltwasser- Warmwasser-Verhältnis über ein erstes und die Durchflussmenge über ein zweites Bedienelement einstellbar sind.
• Beiden Varianten gemeinsam ist, dass das von einer Kaltwasserquelle und einer Warmwasserquelle zwei getrennten Eingängen der Armatur zugeführte Wasser über einen gemeinsamen Auslauf mit je nach eingestelltem Mischverhältnis veränderlicher Temperatur abgegeben wird. Der Auslauf kann mit einem Durchflussbegrenzer, dei typischerweise dem auslaufenden Wasserstrahl Luft beimengt, versehen sein.
• Demgegenüber sind Thermostat-Armaturen aufgrund des wesentlich höheren Preises weniger häufig eingesetzt.
• Die Einhebelmischer ermöglichen durch die einfachere Handhabung gegenüber Armaturen, bei welchen für den Kaltwasserzulauf und den Warmwasserzulauf getrennte Mengenregulierventile vorgesehen sind, den Verbrauch von Wasser, insbesondere Warmwasser in vielen Situationen, indem die jeweils gewünschte Auslauf-Wassertemperatur einfach und schnell veränderbar ist.
• Es zeigt sich, dass Benutzer von Einhebelmischer-Armaturen häufig auch ohne Bedarf an Warmwasser für kurze Wasserentnahmen den Bedienhebel in einer mittleren Mischstellung betätigen, wodurch warmes Wasser aus der Warmwasserquelle lediglich in die Zuleitung zur Armatur einströmt, ohne aber innerhalb der kurzen Entnahme bis zur Armatur zu gelangen. Das in die Zuleitung eingeströmte Wasser kühlt dort aus und in der Warmwasserquelle muss nachgeströmtes Wasser erwärmt werden. Der Benutzer entnimmt damit unbewusst warmes Wasser aus der Warmwasserquelle. Zur Verminderung solchen unbewussten Verbrauchs warmen Wassers wird in der DE 37 19 410 A1 ein Einhebelmischer vorgeschlagen, welcher sich nach Beenden einer Wasserentnahme automatisch in die Kalt-Stellung als Grundstellung verschiebt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Abgabe von temperaturveränderlich einstellbarem Wasser anzugeben, welche ohne nennenwerte Beeinträchtigung von Bedienkomfort den unnötigen Wasserverbrauch, insbesondere den Verbrauch von Warmwasser und damit den Verbrauch von Energie zur Aufheizung von Wasser in einer Warmwasserquelle gering hält.
• Die Erfindung ist im unabhängigen Patentanspruch beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
• Durch die erfindungsgemäß der Mischeinrichtung der Armatur in der Warmwasser-Zuleitung vorgeschaltete Ventileinrichtung wird eine solche unbewusste Entnahme warmen Wassers aus der Warmwasserquelle verringert oder verhindert. Bei in der Warmwasserzuleitung zur Armatur auf niedriger Temperatur befindlichem, beispielsweise auf Umgebungstemperatur befindlichem Wasser, welches durch den guten Wärmekontakt auch die Temperatur der Thermoelementanordnung bestimmt, und bei dem vorstehend beschriebenen Verhalten des Benutzers mit unbewusster Hebelbetätigung in mittlerer Mischstellung wird der Zustrom warmen Wassers bei reduziertem Strömungsquerschnitt der Ventileinrichtung verringert oder in bevorzugter Ausführung durch eine dabei vollständig geschlossene Ventileinrichtung ganz verhindert. Andererseits wird in Situationen, in welchen in kurzen Zeitabständen Warmwasser mittlerer Temperatur entnommen wird, durch den dann geringeren Strömungswiderstand ein Betriebszustand eingestellt, welcher sich für den Benutzer nicht von einer Herkömmlichen Ausführung beispielsweise eines Einhebelmischers unterscheidet.
• Bei der Angabe, dass die Ventileinrichtung bei unterschiedlichen Temperaturen der Thermoelementanordnung unterschiedliche Strömungswiderstandswerte zeigt, ist stillschweigend vorausgesetzt, dass bei einem solchen Vergleich die übrigen Betriebszustände, insbesondere Öffnungsweite eines Auslauf- Absperrventils, Mischposition der Mischeinrichtung etc. gleich sind.
• Unter niedrigerer Temperatur TL und höherer Temperatur TH seien dabei vorzugsweise Temperaturwerte verstanden, welche zwar im Einzelfall von den Umgebungs- und Betriebsbedingungen der Warmwasserversorgung abhängen, wobei aber innerhalb des Temperaturbereichs zwischen Umgebungstemperatur der Armatur und typischer Temperatur von der Warmwasserquelle entnommenen Wassers die niedrigere Temperatur TH in der Nähe der Umgebungstemperatur und die höhere Temperatur TH näher an der Warmwassertemperatur liegen. Da Umgebungstemperatur und Warmwassertemperatur schwanken können, sind diese Werte nicht allgemein vorbestimmt. Typischerweise kann als eine niedrigere Temperatur TL = 25° oder weniger und als eine höhere Temperatur TH = 35° oder höher angesehen werden. Die niedrigere Temperatur TL und die höhere Temperatur TH liegen vorzugsweise um wenigstens 10° und um höchstens 30° auseinander.
• Ohne Beschränkung des allgemeinen, auch einen reduzierten Durchfluss durch die Ventileinrichtung umfassenden Erfindungsgedankens sei im folgenden, wenn nicht gezielt anders beschrieben, davon ausgegangen, dass bei einer niedrigeren Temperatur TL und mittlerer Mischposition die Ventileinrichtung die Warmwasserzuleitung sperrt und bei höherer Temperatur TH freigibt. Weiter ohne Beschränkung sei von einem Einhebelmischer als bevorzugter Armatur ausgegangen, bei welchem Verstellen des Mischverhältnisses und Einstellen des Auslassquerschnitts durch ein und dasselbe Bedienelement erfolgen. Die Ausführungen sind im Regelfall ohne weiteres auf Anordnungen übertragbar, bei welchen eine Mischeinrichtung und ein nachfolgendes Absperrventil getrennt betätigbar sind.
• Öffnet der Benutzer bei niedriger Temperatur TL der Thermoelementanordnung der Ventileinrichtung die Armatur in mittlerer Mischposition, so sperrt die Ventileinrichtung den Zustrom warmen Wassers aus der Warmwasserquelle. Bei nur kurzer Wasserentnahme wird dies dem Benutzer im Regelfall nicht bewusst.
• Wird vom Benutzer aber in diesem Zustand niedriger Temperatur der Ventileinrichtung bewusst warmes Wasser gewünscht, kann dies durch eine vom Benutzer gezielt vorzunehmende Maßnahme eingeleitet werden. Dies kann beispielsweise durch Betätigen eines gesonderten, dem Benutzer zugänglichen Freigabeelements erfolgen, welches mechanisch oder auch elektromechanisch öffnend auf die Ventileinrichtung einwirkt. Bevorzugt sind jedoch Ausführungsformen, bei welchen ein Öffnen der Ventileinrichtung bei niedriger Temperatur TL dadurch erfolgt, dass der Benutzer die Mischposition in Richtung höherer Mischtemperatur, insbesondere unter vollständiger Absperrung des Kaltwassereingangs bei gleichzeitig geöffnetem Warmwassereingang der Mischeinrichtung, verstellt. Das Öffnen der Ventileinrichtung kann dabei wiederum durch ein bei Verändern der Mischposition betätigtes, mechanisch oder elektromechanisch auf die Ventileinrichtung öffnend wirkendes Freigabeelement erfolgen. Auch das Öffnen einer die Ventileinrichtung überbrückenden Bypass- Strömungsrichtung kommt in Frage. Bevorzugt ist jedoch das hydraulische Öffnen der Ventileinrichtung allein aufgrund der durch die gezielte Hebelbetätigung veränderten Druckverhältnisse in der Ventileinrichtung.
• Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung wirkt dabei in der Ventileinrichtung eine Schließkraft schließend und der Wasserdruck der Warmwasserzuleitung am Eingang der Ventileinrichtung bzw. die Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang der Ventileinrichtung öffnend auf die Ventileinrichtung und bei der gezielt eingestellten Warmwasser-Mischposition übersteigt die Eingangsdruckkraft die Schließkraft und die Ventileinrichtung öffnet. Das Öffnungsverhalten, insbesondere die Ansprechschwelle der Ventileinrichtung kann durch Einstellen der Schließkraft an die Druckverhältnisse des gegebenen Versorgungssystems angepasst werden und kann zusätzlich durch einen Bypasskanal, insbesondere einen Bypasskanal zu der parallelen Kaltwasserzuleitung beeinflusst werden. Ein solcher Bypasskanal wird vorteilhafterweise beim Öffnen der Ventileinrichtung geschlossen. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung, bei welcher der Druck in der parallelen Kaltwasserzuleitung ein auf die Ventileinrichtung in der Warmwasserzuleitung wirkendes mechanisches Freigabe-Element betätigt. Insbesondere kann dabei die Ventileinrichtung so ausgestaltet sein, dass der Wasserdruck in der Warmwasserzuleitung eine schließende Kraft auf die Ventileinrichtung ausübt und der Druck in der Kaltwasserleitung über das mechanische Freigabeelement dieser Schließkraft öffnend entgegenwirkt. Durch unterschiedlich große Wirkflächen kann ein Überwiegen der Druckkraft aus der Kaltwasserleitung erreicht werden. In anderer Wirkungsweise kann auch der Strömungsdruck in der Kaltwasserleitung eine schließende Kraft auf die Ventileinrichtung in der Warmwassereinrichtung ausüben.
• Das Öffnen der Ventileinrichtung durch Verändern der Mischposition in die extreme Warmwasserposition hat die weiteren Vorteile, dass der Zustrom warmen Wassers in möglichst kurzer Zeit erfolgt und während dieser Zeit auch kein kaltes Wasser unnötig ausläuft.
• Das die Ventileinrichtung durchströmende Wasser aus der Warmwasserzuleitung steht in gutem Wärmekontakt mit der Thermoelementanordnung, beispielsweise durch Umströmen derselben. Erreicht warmes Wasser aus der Warmwasserquelle die Ventileinrichtung, so wird die Thermoelementanordnung schnell auf die höhere Temperatur TH erwärmt und wirkt so auf die Ventileinrichtung ein, dass die vorherige Sperrwirkung aufgehoben und insbesondere ein geringer Strömungswiderstand unabhängig von der Einstellung der im Strömungsweg nachfolgenden Armatur eingestellt bleibt. Der Benutzer kann somit unmittelbar nach dem Ankommen warmen Wassers an der Armatur diese in herkömmlicher Weise zur veränderlichen Einstellung von Temperatur und Durchflussmenge über den gemeinsamen Auslauf handhaben. Diese Handhabungsmöglichkeit bleibt erhalten, solange die Thermoelementanordnung bei einer höheren Temperatur bleibt. Dies ist insbesondere auch der Fall dann, wenn in kurzen Zeitabständen immer wieder auch nur geringe Mengen warmen Wassers aus der Armatur entnommen werden, da dann immer wieder neu warmes Wasser aus der Warmwasserquelle in die Zuleitung strömt und ein stärkeres Abkühlen der Thermoelementanordnung verhindert.
• Wird über einen längeren Zeitraum, z. B. über Nacht, kein Warmwasser aus der Armatur entnommen, so kühlt die Thermoelementanordnung durch Wärmeabgabe an die Umgebung ab und der Ausgangszustand mit gesperrter Ventileinrichtung wird wieder eingenommen. Die Haltezeit, über welche die Ventileinrichtung ohne neue Entnahme warmen Wassers aus der Armatur geöffnet bleibt, hängt stark von dem Maß der Wärmeabgabe der erwärmten Thermoelementanordnung bzw. der gesamten erwärmten Ventileinrichtung an die Umgebung ab. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Haltezeit durch ein Wärmeisolierelement um die Ventileinrichtung erhöht und durch dessen veränderbare Anordnung variiert werden.
• Die Ventileinrichtung kann in die Armatur integriert sein, kann aber vorteilhafterweise auch lösbar mit dieser verbunden sein, wodurch eine einfache Nachrüstbarkeit vorhandener Armaturen gegeben ist. Die lösbar mit der Armatur verbundene Ventileinrichtung ist vorteilhafterweise in der Nähe der Armatur, vorzugsweise nicht weiter als 1 m von dieser entfernt angeordnet.
• Die Thermoelementanordnung enthält vorteilhafterweise ein Stellelement, welches durch temperaturabhängige Veränderung von Form und/oder Volumen den Strömungswiderstand der Ventileinrichtung maßgeblich beeinflusst. Hierdurch können solche Stellelemente zugleich die Funktion eines Temperaturfühlers erfüllen. Solche Elemente sind beispielsweise Bimetallelemente, deren Form temperaturabhängig veränderlich ist und welche mechanisch den Strömungswiderstand, beispielsweise durch Verändern eines freien Strömungsquerschnitts und/oder durch Verändern einer Schließkraft der Ventileinrichtung beeinflussen können. Besonders vorteilhaft sind Stellelemente, welche in einer geschlossenen Kammer ein fließfähiges Material mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise ein Wachs enthalten. Solche Stellelemente sind an sich beispielsweise in Thermostat-Mischbatterien gebräuchlich und können große Verschiebekräfte aufbringen. Prinzipiell sind als Thermoelementanordnungen auch Kombinationen von elektronischen oder elektrischen Temperaturfühlern mit elektromagnetischen Stellelementen geeignet.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, durch ein vom Benutzer betätigbares Arretierelement die Sperrfunktion der Ventileinrichtung außer Kraft zu setzen. Ein Anzeigeelement kann nach außen den Zustand der Ventileinrichtung signalisieren.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Beispiele unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt
• Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• Fig. 2 eine Ventileinrichtung mit Schließfeder,
• Fig. 3 eine Ventileinrichtung mit Kaltwasser-Bypass,
• Fig. 4 eine Ventileinrichtung mit Einwirkung des Kaltwasser-Leitungsdrucks,
• Fig. 5 eine Abwandlung zu Fig. 4.
• Die in Fig. 1 schematisch mit den für die weitere Erläuterung wesentlichen Elementen skizzierte Vorrichtung umfasst eine an sich bekannte Armatur, insbesondere in Form eines sogenannten Einhebelmischers, welcher in einem Armaturengehäuse eine Mischeinrichtung ME enthält. Die Mischeinrichtung beinhaltet typischerweise zwei auf Planflächen aneinander gleitende Keramikscheiben, durch deren Verschiebung die Durchflussquerschnitte von einem Kaltwassereingang KE und einem Warmwassereingang WE zu einem gemeinsamen Auslauf AL variiert werden können. Hierdurch ist zum einen das Mischverhältnis von kaltem und warmem Wasser in dem durch den Auslauf AL abgegeben Wasser und zum anderen gleichzeitig die Durchflussmenge einstellbar und insbesondere auch einer oder beide Strömungswege von den Eingängen KE, WE zum gemeinsamen Auslauf AL vollständig absperrbar. Die Erfindung ist gleichermaßen geeignet für Armaturen, bei welchen das Mischverhältnis einerseits und die Gesamtdurchflussmenge andererseits über getrennte Bedienelemente einstellbar sind. Der Auslauf AL kann mit einem Durchflussbegrenzer AB, auch als Luftsprudler bekannt, versehen sein.
• Warmwasser WW aus einer nicht dargestellten Warmwasserquelle ist über eine Warmwasser-Zuleitung ZW, Kaltwasser KW über eine Kaltwasser- Zuleitung ZK auf die Eingänge WE bzw. KE der Armatur AR geführt, wobei als wesentliches Element der vorliegenden Erfindung eine Ventileinrichtung VE vor dem Warmwasser-Eingang WE der Armatur AR in die Warmwasser-Zuleitung eingefügt ist. Die Warmwasser-Zuleitung ZW ist an einen Ventileingang VI angeschlossen und der Ventilausgang VO führt auf den Warmwasser- Eingang WE der Armatur AR. Mit unterbrochener Linie ist angedeutet, dass in einigen Ausführungsformen die Kaltwasser-Zuleitung in die Ventileinrichtung mit einbezogen sein kann. Die Ventileinrichtung ist vorzugsweise als von der Armatur lösbares separates Modul ausgebildet.
• Für das Verständnis der Erfindung ist die Betrachtung der Strömungswiderstände durch die Ventileinrichtung, durch die Mischeinrichtung ME sowie durch den Durchflussbegrenzer AB bzw. die entsprechenden Druckabfälle in den Strömungswegen von Vorteil, wobei für die Erfindung wichtig ist, dass der Durchfluss warmen Wassers durch die zuvor auf deutlich niedrigerer Temperatur, insbesondere Umgebungstemperatur befindliche Ventileinrichtung deren Strömungswiderstand wesentlich reduziert. Der Warmwasserdruck in der Zuleitung ZW sei mit PW0, zwischen Ventileinrichtung VE und Armatureingang WE mit PW1, analog der Kaltwasserdruck in der Zuleitung mit PK0, ggf. zwischen Ventileinrichtung und Armatureingang KE mit PK1, der Mischwasserdruck im Auslauf mit PAL, alle genannten Drücke jeweils als Überdruck gegen die Atmosphäre am Austritt aus dem Durchflussbegrenzer AB angenommen. Wenn der Durchflussbegrenzer AB entfällt oder als Strömungswiderstand vernachlässigbar ist, kann PAL = 0 angenommen werden. Typischerweise ist für die Ausführungsbeispiele auch PK0 = PK1 anzunehmen.
• Die Ventileinrichtung VE enthält eine Thermoelementanordnung, welche den Strömungswiderstand durch die Ventileinrichtung temperaturabhängig beeinflusst. Die Thermoelementanordnung ist bevorzugt ein aus Thermostat- Mischbatterien an sich bekanntes Ausdehnungselement, welches in einer geschlossenen Kammer ein Wachs mit hohem Temperaturausdehnungskoeffizienten enthält. Die Volumenausdehnung des Wachses bei Erwärmung wird durch die Gestaltung der Kammer überwiegend in eine eindimensionale Ausdehnung der Kammer bei vernachlässigbarer Querschnittsänderung umgesetzt. Eine derartige Thermoelementanordnung wirkt vorteilhafterweise zugleich sowohl als Temperaturfühler, als auch als Stellelement und kann hohe Stellkräfte aufbringen.
• Bei der in Fig. 2A bis 2C in verschiedenen Zuständen skizzierten ersten Ausführung einer Ventileinrichtung ist ein linear verschiebbarer Ventilkörper VK1 vorgesehen, welcher an einem z. B. konischen Ventilsitz des Ventilgehäuses den Strömungsweg abdichten kann, wie in Fig. 2A skizziert. Der Ventilkörper ist durch eine eine Schließkraft aufbringende Feder FE1 entgegen der Strömungsrichtung SR in den Ventilsitz gedrückt. Die Feder FE1 stützt sich am Ventilgehäuse ab. Der Ventilkörper trägt auf der der Strömungsrichtung entgegengesetzten Seite, im Beispiel über einen Bolzen BO beabstandet, eine Thermoelementanordnung oder kurz Thermoelement TE der vorstehend beschriebenen Art. Das Thermoelement stützt sich in Strömungsrichtung an einem feststehenden Steg ST des Ventilgehäuses G1 ab.
• In der Fig. 2A sei angenommen, dass sich das Thermoelement TE auf niedriger Temperatur TL befinde und damit ein geringes Volumen einnimmt. Beim Öffnen der Armatur in einer mittleren Mischposition tritt am Auslauf AL gegen den Durchflussbegrenzer AB ein von der eingestellten Durchflussmenge abhängiger Druck PAL auf und die Druckdifferenz über die geschlossene Ventileinrichtung beträgt PWO-PAL.
• Die Druckdifferenz bewirkt eine der Schließkraft der Feder entgegenwirkende öffnende Kraft. Solange die Schließkraft der Feder überwiegt, fließt trotz mittlerer Mischposition der Mischeinrichtung nur kaltes Wasser durch die Mischeinrichtung. Wenn die öffnende Kraft die Schließkraft der Feder übersteigt, wird der Ventilkörper in Strömungsrichtung verschoben und Wasser strömt am Ventilkörper vorbei zum Ausgang VO der Ventileinrichtung, wobei die Druckdifferenz über der Ventileinrichtung sinkt und die Federkraft ansteigt, so dass sich ein Gleichgewichtszustand einstellt, in welchem auch Wasser von der Zuleitung ZW zum Auslauf strömt.
• Dieser Wasseranteil soll aber gering bleiben, was durch die ggf. zur Anpassung an die gegebenen Druckverhältnisse der Warmwasserversorgung veränderliche Einstellung der bei geschlossener Ventileinrichtung vorliegenden Federvorspannung einstellbar ist. Hierzu kann beispielsweise die Vorspannung der Feder FE1 durch ein von außen zugängliches Verstellelement wie z. B. eine Stellschraube veränderbar sein.
• Verändert der Benutzer die Position der Mischeinrichtung in der Richtung, dass der Kaltwasserstrom verringert und schließlich ganz abgesperrt wird, der Warmwasserweg über die Mischeinrichtung aber offen bleibt, liegt anfänglich der volle Warmwasser-Zuleitungs-Druck PWO als Druckdifferenz über der Ventileinrichtung, so dass diese öffnet und Wasser aus der Warmwasserquelle über die Zuleitung ZW zur Ventileinrichtung und der Armatur AR strömt (Fig. 2B).
• Das Thermoelement TE ist von dem durch die Ventileinrichtung strömenden Wasser umströmt und in gutem Wärmekontakt mit diesem und dehnt sich beim Einströmen von Warmwasser einer höheren Temperatur, z. B. TH = 40° schnell so weit aus, dass bei auf dem Steg ST aufgestütztem Thermoelement der Ventilkörper vom Ventilsitz des Gehäuses weiter abgehoben und der Strömungswiderstand der Ventileinrichtung damit weiter verringert wird (Fig. 2C). Die durch das Thermoelement aufgebrachte Kraft übersteigt typischerweise die Federkraft bei weitem, so dass dann die Position des Ventilkörpers allein durch die Ausdehnung des erwärmten Thermoelements bestimmt ist.
• Diese geöffnete Position des Ventilkörpers ist dann auch im wesentlichen unabhängig von herrschenden Druckdifferenzen und Durchflussmengen, so dass die Ventileinrichtung geöffnet bleibt, auch wenn der Benutzer eine andere Mischposition der Mischeinrichtung einstellt oder die Armatur schließt. Solange Warmwasser durch die Ventileinrichtung nachströmt, bleibt die höhere Temperatur des Thermoelements und dessen Ausdehnung erhalten und die Ventileinrichtung unabhängig von der Armatur geöffnet. Wird die Armatur über eine Stillstandzeit geschlossen, setzt durch Wärmeabgabe des Thermoelements, des in der Ventileinrichtung befindlichen Wassers und der Ventileinrichtung selbst an die kühlere Umgebung eine Abkühlung ein und die Ausdehnung des Thermoelements geht zurück, bis entweder nach kürzerer Stillstandzeit bei noch ausreichend geöffneter Ventileinrichtung ein neuer Warmwasserzustrom zur Ventileinrichtung weitgehend ungehindert einsetzt und wieder der Zustand nach Fig. 2C erneuert oder nach längerer Stillstandzeit der geschlossene Zustand nach Fig. 2A erreicht wird und zum erneuten Öffnen der Ventileinrichtung der Benutzer wieder eine Warmwasser-Mischposition der Mischeinrichtung wählt, um über den Zustand gemäß Fig. 2B zu dem geöffneten Zustand nach Fig. 2C zu kommen.
• Bei dem in Fig. 3A bis Fig. 3C skizzierten Beispiel ist im Unterschied zu der Ausführungsform nach Fig. 2 die Kaltwasserzuleitung in die Funktion der Ventileinrichtung mit einbezogen, indem von der Kaltwasserleitung eine Bypassleitung BK1 mit gegenüber dem minimalen Strömungswiderstand der Ventileinrichtung großem Strömungswiderstand zum Warmwasserventilausgang VO der Ventileinrichtung geführt ist. Diese Bypassleitung beeinflusst die Öffnungsdruckschwelle der abgekühlten geschlossenen Ventileinrichtung, indem bei in mittlerer Mischposition geöffneter Armatur sich auch bei geschlossener Ventileinrichtung ein Druck PW1 > PAL zwischen PAL und PK0 einstellt und die Druckdifferenz PWO-PW1 über der Ventileinrichtung geringer ist. Hierdurch kann beispielsweise auch bei vernachlässigbarem Strömungswiderstand des Durchflussbegrenzers AB oder ohne Durchflussbegrenzer und somit PAL = 0 ein Öffnen der abgekühlten Ventileinrichtung bei mittlerer Mischposition verhindert und/oder eine geringere Schließkraft der Feder FE1 gewählt werden.
• Vorzugsweise wird die Bypassleitung BK1 bei sich öffnender Ventileinrichtung durch den Ventilkörper VK2 oder ein mit dessen Verschiebung gekoppeltes Element verschlossen (Fig. 3B), so dass nach erstem Ansprechen der Ventileinrichtung schnell ein weites Anheben des Ventilkörpers vom Ventilsitz erfolgt und Warmwasser mit großer Durchflussmenge durch die Zuleitung ZW zur Ventileinrichtung fließen kann und sich bei erwärmtem Zustand des Thermoelements durch das Thermoelement geöffnete Zustand der Ventileinrichtung mit geringem Strömungswiderstand nach Fig. 3C analog zu Fig. 2C einstellt. Die Bypassleitung kann eine einfache Bohrung sein.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform einer Ventileinrichtung unter Einbeziehung des Drucks in der parallelen Kaltwasserleitung ist in Fig. 4 skizziert. Dabei ist ein Ventilkörper VK3 zwischen dem Warmwassereingang VI und dem Warmwasserausgang VO der Ventileinrichtung so bezüglich eines Ventilsitzes gelagert, dass der Leitungsdruck PWO in der Warmwasserleitung bzw. durch die Ventileinrichtung strömendes Warmwasser eine den Ventilkörper in seinen Ventilsitz drückende und somit schließende Kraft ausüben. Der Ventilkörper VK3 trägt auf der der Zuleitung abgewandten Seite ein Thermoelement der genannten Art, welches in diesem Fall eine Kolbenstange KS ringförmig umgibt und sich an einem Steg ST3 abstützt. Die Kolbenstange führt durch den Steg ST3 hindurch zu einem verschiebbar gelagerten Kolben KO, dessen dem Ventilkörper VK3 abgewandter Kolbenraum KR mit der Warmwasserzuleitung in Verbindung steht. Die Querschnittsfläche des in einer Kolbenführung abgedichtet geführten Kolbens KO ist größer als die Querschnittsfläche des Ventilkörpers VK3.
• Die Verschiebung des Kolbens KO in der Kolbenführung ist über die Kolbenstange KS fest mit einer Verschiebung des Ventilkörpers VK3 gekoppelt. Die Position, in welcher der Ventilkörper VK3 in seinem Ventilsitz anliegt und den Warmwassereingang VI gegen den Warmwasserauslauf VO absperrt, sei als Ruheposition bezeichnet. Der Steg ST3 ist offen ausgeführt, so dass durch ihn Wasser ohne Behinderung in beiden Richtungen durchströmen kann.
• Bei vollständig geschlossener Armatur und kühlem und damit in Verschieberichtung des Kolbens kurzem Thermoelement TE3 ist die Position von Kolben und Ventilsitz an sich unbestimmt, da sowohl in der Kaltwasserzuleitung als auch der Warmwasserzuleitung und dem Warmwasserausgang bis zur Armatur gleiche Drücke angenommen seien. Wird bei kühlem Thermoelement TE3 die Armatur bei mittlerer Stellung der Mischeinrichtung geöffnet, so wirkt auf den Ventilkörper VK3 durch die Druckdifferenz zwischen Warmwassereingang VI und Warmwasserausgang VO eine schließende Kraft, wogegen durch den Warmwasserdruck auf den Kolben KO und die Kolbenstange KS eine öffnende Kraft auf den Ventilkörper ausgeübt wird. Unter der Annahme, dass durch den Kaltwasserdurchfluss durch die Ventileinrichtung auf der Kaltwasserseite des Kolbens eine Reduzierung des Kaltwasserdrucks am Ort des Kolbens stattfindet, kann das Flächenverhältnis des Ventilkörpers VK3 und des Kolbens KO so bemessen werden, dass in dieser Situation die schließende Kraft auf den Ventilkörper größer ist als die öffnende Kraft über den Kolben KO.
• Wird nun die Mischeinrichtung in die extreme Warmwasserposition verstellt, so dass der Durchfluss auf der Kaltwasserseite gestoppt oder zumindest vernachlässigbar klein wird, so steigt der Druck auf der Kaltwasserseite des Kolbens KO an und die öffnende Kraft nimmt zu und drückt den Ventilkörper aus dem Ventilsitz in eine geöffnete Stellung und Wasser aus der Warmwasserzuleitung fließt durch das geöffnete Warmwasserventil zum Warmwasserausgang VO und zu der Armatur. Sobald aus der Warmwasserzuleitung Warmwasser höherer Temperatur TH das Thermoelement TE3 umströmt, dehnt sich dieses aus und drückt unter Abstützung am Steg ST3 den Ventilkörper VK3 weiter in eine Offenstellung, in welcher dieser unabhängig von den Druckverhältnissen in den verschiedenen wasserführenden Räumen verbleibt, solange sich das Thermoelement TE3 auf höherer Temperatur befindet. Die Armatur kann dann in gewohnter Weise zur frei wählbaren Temperatur des auslaufenden Wassers gehandhabt werden.
• Die Fig. 5 zeigt eine Variante der Anordnung nach Fig. 4, in welcher die Druckreduzierung auf der Kaltwasserseite dadurch unterstützt ist, dass der Kolbenraum lediglich durch eine Verbindungsleitung VL geringen Querschnitts mit der kaltwasserführenden Leitung der Ventileinrichtung verbunden ist, wobei die Verbindungsleitung senkrecht zur Strömungsrichtung des kalten Wassers verläuft und der Strömungsquerschnitt der Kaltwasserleitung an dieser Stelle verengt ist. Dabei wird ausgenutzt, dass der quer zur Strömungsrichtung gemessene Druck in einer strömenden Flüssigkeit um so geringer ist, je größer die Strömungsgeschwindigkeit ist. Durch die Einengung des Querschnitts wird die Strömungsgeschwindigkeit erhöht und damit der quer zur Strömungsrichtung wirkende Druck verringert. In der Situation der bei abgekühltem Thermoelement geöffneten Armatur mit Mittelstellung der Mischeinrichtung wirkt sich dies dahingehend aus, dass bei durchfließendem Kaltwasser der Druck im Kolbenraum weiter abgesenkt und der Ventilkörper VK3 damit zuverlässiger schließend in den Ventilsitz gedrückt wird. Die Maßnahme der gezielten Druckverminderung bei strömendem Kaltwasser ermöglichst größere Freiheiten bei der Bemessung des Verhältnisses der Querschnittsflächen von Ventilkörper VK3 und Kolben KO. Bei Verstellung der Mischeinrichtung in die extreme Warmwasserposition steht der Kolbenraum KO unter dem vollen statischen Druck der Warmwasserzuleitung, so dass die über den Kolben auf den Ventilkörper VK3 öffnend wirkende Kraft die schließende Kraft deutlich überwiegt und derVentilkörper vom Ventilsitz abgehoben wird.
• Die vorstehend und in den Ansprüchen beschriebenen sowie die den Zeichnungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedenen Kombinationen vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens auf mancherlei Weise abwandelbar. Insbesondere sind hinsichtlich der Abdichtung keine großen Anforderungen gestellt, da die Absperrung des Wasserablaufs in der Armatur stattfindet und geringe Leckströme zwischen Räumen in der Ventileinrichtung ohne größeren Einfluss bleiben. Neben den skizzierten Varianten, insbesondere unter Einbeziehung der Druck- und Strömungsverhältnisse in der Kaltwasserleitung sind noch weitere Varianten vorstellbar, bei welchen auch schließende und öffnende Wirkungen anders gelagert sein können, als in den gegebenen Beispielen.

Claims (13)

1. Vorrichtung mit einer absperrbaren Armatur zur Ausgabe von Wasser aus einer Warmwasserquelle und einer Kaltwasserquelle mit einer Mischeinrichtung, in welcher Durchflussquerschnitte von einem Warmwassereingang und einem Kaltwassereingang zu einem gemeinsamen Auslauf veränderlich vorgebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Warmwassereingang der Mischeinrichtung eine Ventileinrichtung mit veränderlichem Strömungswiderstand angeordnet ist, welche eine Thermoelementanordnung enthält, die mit dem von der Warmwasserquelle zum Warmwassereingang strömenden Wasser in gutem Wärmekontakt steht, und dass die Ventileinrichtung unter der Einwirkung der Thermoelementanordnung in einem Zustand niedrigerer Temperatur der Thermoelementanordnung einen höheren Strömungswiderstand aufweist als in einem Zustand höherer Temperatur der Thermoelementanordnung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei niedriger Temperatur der Thermoelementanordnung eine in der Ventileinrichtung wirkende Schließkraft einen Öffnungsschellwert für den Druckabfall zwischen Ventileingang und Ventilausgang bestimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkraft einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung bei niedriger Temperatur der Thermoelementanordnung und abgesperrtem Strömungsweg vom Ventilausgang zum Auslauf vollständig geschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein von außerhalb der Ventileinrichtung betätigbares Freigabeelement zum Öffnen des Ventils.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Freigabeelement vom Benutzer betätigbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Freigabeelement durch den Druck in der parallelen Leitung von der Kaltwasserquelle zu Mischeinrichtung betätigt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung bei höherer Temperatur der Thermoelementanordnung dauerhaft geöffnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoelementanordnung ein Stellelement umfasst, welches durch temperaturabhängige Veränderung von Form und/oder Volumen den Strömungswiderstand der Ventileinrichtung beeinflusst.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement in einer geschlossenen Kammer ein fließfähiges Material, insbesondere ein Wachs mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten enthält.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch externe Arretiermittel zum von der Temperatur der Thermoelementanordnung unabhängigen Offenhalten der Ventileinrichtung.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch Mittel zur veränderten Einstellung der Wärmeleitung von der Thermoelementanordnung zur Umgebung der Ventileinrichtung.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung lösbar mit der Armatur verbunden ist.