-
Wassermischventil Die Erfindung betrifft ein Wassermischventil und
insbesondere ein thermostatisch gesteuertes Wassermischventil.
-
Es sind bereits Wassermischventile mit einem hohlen Ventilgehäuse
bekannt, das eine mit zwei Einlässen und einem Auslaß in Verbindung stehende Mischkammer
aufweist.
-
Es sind auch Ventile bekannt, die durch Thermostaten betätigt oder
gesteuert werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wassermischventil zu
schaffen, welches in einfacher gedrängter Bauart billig herstellbar ist und beispielsweise
durch die zyklische Steuerung einer Maschine periodisch betätigt werden kann, um
warmes und kaltes Wasser gemäß der Stellung eines Ventils, z. B. eines Schiebers,
zu mischen, der seinerseits der Steuerung eines thermischen Elementes unterliegt.
-
Nach der Erfindung besteht der grundsätzliche Aufbau des Ventils darin,
daß bei einem Wassermischventil mit einem hohlen Ventilgehäuse, das eine mit zwei
Einlässen und einem Auslaß in Verbindung stehende Mischkammer aufweist, ein Strömungsdurchlaß
vorhanden ist, der in dem einen Teil des zweiteiligen Ventilgehäuses gebildet ist
und die Verbindung zwischen einem für Flüssigkeiten mit einer Temperatur bestimmten
Einlaß und einer Mischkammer bildet, ferner ein Strömungsdurchlaß, der von dem anderen
Einlaß, welcher für Flüssigkeiten einer anderen Temperatur bestimmt ist, zu einem
zweiten Gehäuseteil führt, ein Strömungsdurchlaß, der aus der Mischkammer zu einem
Auslaß führt, der entgegengesetzt zu dem erstgenannten Einlaß angeordnet ist, wobei
in der Mischkammer Ventilorgane zur Einstellung der hindurchgehenden Strömung der
Flüssigkeiten aus den Einlässen zur Abgabe aus dem Auslaß sowie ein gesteuerter
Durchlaß vorgesehen sind, der zwischen dem zweiten Einlaß und dem Auslaß angeordnet
ist, um die Flüssigkeit um die Mischkammer herum abzuleiten.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
eines als Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen gezeigten Mischventils hervor.
In den Zeichnungen ist Fig. 1 eine Seitenansicht des durch Elektromagnete betätigten
Mischventils, Fit-, . 2 eine Vorderansicht des Ventils in Fig. 1, wobei die Elektromagnetspulen
abgenommen sind, Fig. 3 ein Querschnitt durch die Heiß- und Kaltwassereinlässe des
Ventils in Fig. 1, wobei die Elektromagnetspulen ebenfalls abgenommen und Teile
der Ventilkolben und -führungen weggebrochen gezeigt sind, Fig. 3 a ein Schnitt
durch das Rückschlagventil 62 und 64., Fig. 4 eine Draufsicht auf den oberen Ventilgehäuseteil
mit herausgenommenen Ventilteilen, Fig. 5 eine Ansicht von unten auf den oberen
Ventilgehäuseteil, bei welchem die Ventilteile entfernt sind, Fig. 6 eine Draufsicht
auf den unteren Ventilgehäuseteil und Fig. 7 eine Ansicht von unten auf den unteren
Ventilgehäuseteil.
-
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Ventilgehäuse
10 aus zwei hohlen Teilen 11 und und 12, die zueinander ausgerichtet miteinander
verbunden sind. Der Teil 11 hat einen Kaltwassereinlaß 13 und der Teil 12 einen
Heißwassereinlaß 14. Die Ventilgehäuseteile 11 und 12 können aus Messing- oder Bronzeguß
bestehen. Vorteilhaft werden sie aber aus einem gepreßten Messingklotz, der im wesentlichen
die gewünschte Gestalt des Ventilgehäuses hat, hergestellt, der dann gebohrt und
entsprechend bearbeitet wird.
Der Kaltwassereinlaß 13 steht
mit einem Ringkanal 15 des Ventilgehäuses in Verbindung, der seinerseits mit einer
Mischkammer 16 verbunden ist, die inAchsrichtung durch den Gehäuseteil 11 verläuft.
Der Heißwassereinlaß 14 steht mit einer Mittelkammer 17 in dem Gehäuseteil 12 über
ein Rückschlagventi118 mit der Mischkammer 16 in Verbindung, um der Mischkammer
heißes Wasser zur Mischung mit dem durch den Ringkanal 15 in die Kammer eintretenden
kalten Wasser zuzuführen. Das gemischte heiße und kalte Wasser strömt aus der Mischkammer
16 durch eine offene Unterlegplatte 19 für ein auf Temperatur ansprechendes Element
20 durch Kanäle 21, 21 an die Unterseite der Membran 22 eines flüssigkeitsangetriebenen
Membranventils 23. Ist das Ventil 23 offen, so kann die Flüssigkeit durch die Mittelführung
oder den Kanal 24 in eine Kammer 25 strömen, die den Gehäusesockel des temperaturempfindlichen
Elements 20 umgibt. Bohrungskanäle 27, 27 führen aus der Kammer 25
zu einem Auslaßkanal 29. Zwischen das temperaturempfindliche Element 20 und die
Kammer 25 ist eine Dichtung eingeschaltet, um den Durchlaß von Wasser über dieses
Element aus der Mischkammer 16 in die Kammer 25 zu verhindern.
-
Das heiße Wasser tritt durch den Einlaß 14 in das Ventilgehäuse 10
ein und kann, abgesehen von der durch das Rückschlagventi118 hindurchgehenden Menge,
auch durch die Bohrungskanäle 30, 30 in den Wandteil 31 fließen, der diesen Einlaß
und die Kammer 17 abschließt. Durch die Kanäle 30, 30 kann das heiße Wasser auf
die ringförmige Unterseite eines flüssigkeitsbetätigten Ventils 33 gelangen, welches
hier als druckbetätigtes Membranventil mit einer Membran 34 dargestellt ist. Wird
das Ventil 33 geöffnet, so strömt die Flüssigkeit durch eine Mittelbohrung 35 in
einen Umgehungskanal 36 zu dem Auslaß 29.
-
Ist das Ventil 33 offen und das Ventil 23 geschlossen, so kann heißes
Wasser unter Umgehung der Mischkammer 16 unmittelbar zu dem Auslaß 29 gelangen,
d. h. bei einer Temperatur, die im wesentlichen der Heißwasserquelle entspricht,
und so gebraucht werden.
-
Ist dagegen das Ventil 33 geschlossen und das Ventil 23 geöffnet,
so kann heißes Wasser in die Kammer 17 und die Kammer 16 strömen, um sich mit dem
dort befindlichen kalten Wasser unter dem Einfluß eines Gleitventils 37 zu mischen,
das sich mit seinem unteren Ende gegen eine mit Öffnungen versehene Anschlagplatte
38 legen kann und durch das temperaturempfindliche Element 20 und eine Rückholfeder
39 betätigt wird. Das gemischte heiße und kalte Wasser kann dann die Mischkammer
16 durch die Kanäle 24, die Kammer 25, die Kanäle 27, 27 und den Auslaß 29 verlassen.
-
Sind beide Ventile 23 und 33 offen, so kann ein Teil des heißen Wassers
über das Rückschlagventil 18 in die Kammer 16 fließen, um sich unter dem Einfluß
des Gleitventils 37 und des Thermostaten 20 mit dem kalten Wasser zu mischen, während
der andere Teil an heißem Wasser über das Ventil 33 und den Umgehungskanal
36 zu dem Auslaß 29 strömen kann, um sich dort mit dem bereits gemischten heißen
und kalten Wasser zu mischen.
-
Der Auslaß 29 des Ventils ist mit einer Vorrichtung zum Konstanthalten
der Durchflußmenge versehen und enthält ein in den Auslaß eingeschraubtes Verbindungsstück
40. Die äußere Seite des Verbindungsstückes 40 -hat einen Teil mit einer
größeren Bohrung, in der ein verformbarer Ring 41 verhältnismäßig locker angebracht
ist. Der Ring 41 stößt an die eine Seite eines anderen Verbindungsstückes 42. Das
Verbindungsstück 42 grenzt an das Außenende des Verbindungsstückes 40 an undwird
an ihm durch eine überwurfmutter 43 festgehalten, deren Schulter in einen entsprechenden
Absatz des Verbindungsstückes 40 greift. Das Verbindungsstück 42 hat einen Kanal
44, der an seinem inneren Ende in zwei Kegelstumpfflächen ausläuft, von denen die
Fläche mit dem größeren Kegelwinkel dem verformbaren Ring 41 am nächsten liegt.
-
Der verformbare Ring 41 und die Kegelstumpfflächen des Auslaßkanals
44 sind so angeordnet, daß der Ring 41, wenn die Hitze des Wassers in dem Auslaß
29 ansteigt, verformt wird, um sich in die Kegelstumpfflächen des Kanals 44 auszudehnen,
und zwar infolge der Ausbildung der Einströmseite des durch den Ring gehenden Kanals
sowie durch die Verkleinerung seiner Bohrung. Dadurch ergibt sich durch den Ring
41 eine konstante Ausflußmenge aus dem Auslaß 29 unabhängig von Änderungen und Schwankungen
des Druckabfalles.
-
Die Oberseite des Gehäuseteiles 12 hat zwei Ringnuten 47 und 48, die
miteinander verbunden sind und die Kammer 17 sowie den Umgehungskanal 36 umfassen
(Fig. 3 und 6). Diese Nuten bilden ein Lager für eine Dichtung um die Kammer und
den Kanal, die zweckmäßig die Form einer Acht hat. Die Oberseite des Gehäuseteiles
12 kann bearbeitet sein, und die Dichtung sowie die Oberseite dieses Gehäuseteiles
können mit der bearbeiteten Unterfläche des Gehäuseteiles 11 im Eingriff stehen
und mit ihr durch die gleichen Mittel in flüssigkeitsdichter Verbindung gehalten
werden, welche die Enden des Ventilgehäuses geschlossen halten, wie nachfolgend
noch näher beschrieben wird.
-
Das obere Ende der durch den Gehäuseteil 11 gehenden Mittelbohrung
wird von dem Ventil 23 und einem Abschlußglied oder einer Kappe 49 abgeschlossen,
die die Oberseite der Membran 22 enthält und die eine Führungshülse 50 aufweist,
die sich in ihrer Mitte nach aufwärts erstreckt. Die Membran 22 ist am Umfang in
das Ventilgehäuse eingesetzt und wird durch einen Ringflansch der Kappe 49 in ihrer
Gehäusenut festgehalten. Die Führungshülse 50 ist oben geschlossen und bildet die
Führung für einen Kolben oder Anker 51 des Ventils 23. Sie enthält auch eine Feder
52 für den in ihr befindlichen Kolben und bildet den Träger für die Spule 52 des
Elektromagneten (vgl. Fig. 1 und 3). Die Kappe 49 liegt in einer Aussparung am Ende
des Gehäuseteiles 11 auf dem äußeren Rand der Membran 22 und wird hier von einem
Spannring 54 gehalten, der die Kappe umgibt und über die Ränder des Ventilgehäuses
hervorsteht. Bolzen 55, 55 gehen durch den Spannring 54 hindurch und sind mit ihren
unteren Enden in einen Spannring 56 eingeschraubt. Der Spannring 56 steht im Eingriff
mit einer Kappe 57 für das Ventil 33, die das Ende dieses Ventils abschließt. Die
Spannringe und Spannbolzen halten also die Kappen in flüssigkeitsdichter Verbindung
mit den Enden des Ventilgehäuses, indem sie dessen Enden abschließen und auch die
Teile des Ventilgehäuses zusammenhalten. Sie können auch dazu dienen, das Gehäuse
an der Vorrichtung anzubringen, der das Wasser zugeführt wird.
-
Man erhält so einen vereinfachten und verbesserten
Aufbau
des Ventilgehäuses, weil die Bearbeitungsvorgänge vereinfacht sind und die üblichen
Einsätze für Ventilsitze sowie Flüssigkeitskanäle dadurch entfallen, daß die Sitze
und Ventilgehäuseteile aus einem Stück mit dem Ventilgehäuse hergestellt sind. Dies
ist dadurch ermöglicht, weil das Ventilgehäuse aus zwei Teilen besteht und die Teile
durch Mittel, die zugleich dazu dienen, die Enden der Gehäuseteile geschlossen und
dicht zu halten, miteinander wasserdicht verbunden sind.
-
Nachfolgend ist im einzelnen der Aufbau der Mischkammer und die Regeleinrichtung
für das Mischen des heißen und kalten Wassers zur Entnahme bei vorbestimmten Temperaturen
erklärt. In dem Einlaß 14 des Heißwasserteiles 12 ist ein Sieb oder ein Filter 59
von einer im wesentlichen kappenförmigen Gestalt angebracht, um den Eintritt von
Ablagerungen, Kesselstein oder Schmutz in das Ventil durch den Heißwassereinlaß
zu verhindern. Das Rückschlagventil 18 ist ebenfalls in der Kammer 17 angeordnet,
um den Rückfluß von gemischtem oder kaltem Wasser in den Heißwassereinlaß zu verhindern.
-
Das Rückschlagventil 18 enthält eine Kappe 60 mit durchlöchertem Boden.
In einige von diesen Bohrungen greifen konische Ansätze 61, 61 ein, die aus einer
biegsamen Scheibe 62 vorstehen, welche an. der Innenseite der Kappe angeordnet ist
und mit ihrem Boden damit in Berührung steht. Die Scheibe 62 kann aus Gummi oder
einem ähnlichen biegsamen Material bestehen. Bei ihrer Ausbiegung kann heißes Wasser
durch den durchlöcherten Boden der Kappe von dem Einlaß 14 her eintreten. Sie schließt
sonst den Boden der Kappe dicht ab, um den Durchfluß von kaltem oder gemischtem
Wasser durch die Kanäle 30 und 35 zu sperren, wenn das Ventil 33 offen und das Ventil
23 geschlossen ist, und um den Rückfluß von kaltem oder gemischtem Wasser in den
Heißwassereinlaß 14 bei einer Druckverminderung in dem Einlaß zu verhindern, wodurch
in diesem ein Vakuum entsteht.
-
Der Kaltwassereinlaß 13 enthält ebenfalls ein Filter 63 sowie ein
Rückschlagventil 64. Dieses Ventil ist dem Rückschlagventi118 ähnlich und besteht
aus einer biegsamen Scheibe 65, die in dem gelochten Boden einer Kappe oder Anschlagscheibe
66 angebracht und in ihr durch die konischen Ansätze 67, 67 gehalten wird, die durch
einige der Bohrungen der Haltescheibe hindurchragen.
-
Das temperaturempfindliche Element 20 kann von der Gattung sein, die
selbst eine Kraft ausübt, d. h. ein Element, in welchem ein in dem Gehäuse des Elementes
gehaltenes, verformbares (nicht dargestelltes) Medium gegen eine Membran oder ein
verformbares Glied (nicht dargestellt) drückt, um einen Kolben 69 aus dem Zylinder
70 zu pressen.
-
Das Gehäuse des Elementes ist von einem Ring 71 umschlossen, der in
der Unterlegplatte 19 sitzt, die quer durch eine über diese Scheibe mit der Mischkammer
16 und mit den Kanälen 21, 21 in Verbindung stehende ringförmige Kammer 73 verläuft.
Der Kolben 69 greift in einen Bügel 74 ein, der verschiebbar in dem Ventilschieber
37 angebracht ist. Der Bügel 74 sitzt dabei auf der inneren Rückholfeder 39 auf.
Ein Sprengring 76 dient als Anschlag für das obere Ende des Bügels 74, um ihn in
dem Ventilschieber 37 zu halten. Eine äußere flbersteuerungsfeder 75 liegt mit ihrem
unteren Ende an einem nach einwärts gerichteten ringförmigen Ansatz 77 des Ventilschiebers
37 an und greift an ihrem oberen Ende unter den Bügel 74. Diese Feder ist verhältnismäßig
kräftig und gibt nur bei einem übermäßigen Steuerungsweg des Kolbens 69 nach. Die
Rückholfeder 39 sitzt an ihrem unteren Ende auf der Anschlagplatte 38, die in den
ausgesparten Boden des Teiles 11 des Ventilgehäuses 10 eingesetzt ist und an der
Oberseite des Gehäuseteiles 12 anliegt. wenn das Ventilgehäuse zusammengesetzt ist.
In der Anschlagscheibe 38 sind segmentförmige Flüssigkeitskanäle 80, 80 vorgesehen,
die mit der Innenseite der Kappe 60 und mit der Außenseite des Ventilschiebers 37
abschneiden. Der Bügel 74 und die Unterlegplatte 19 lassen ebenfalls Durchlässe
frei, um den Flüssigkeitsdurchgang zu gestatten.
-
Wenn das Membranventil 33 für heißes Wasser geschlossen und das Membranventil
für kaltes Wasser geöffnet ist und sich ferner der Ventilschieber 37 in der Stellung
in Fig. 3 befindet, so gelangt heißes Wasser zu der Innenseite des Gleitventils
37 durch die segmentförmigen Kanäle 80, 80 und fließt an dem Bügel 74 vorbei sowie
durch die Unterlegscheibe 19 in die Kammer 73 und weiter durch die Kanäle 21, 21.
Von hier geht die Flüssigkeit durch die Mittelbohrung 24 in die den Sockel des temperaturempfindlichen
Elementes 20 umgebende Kammer 25, um durch die Kanäle 27, 27 abzufließen.
-
Bei der aus Fig. 3 ersichtlichen Stellung tritt kaltes Wasser in die
Ringkammer 15 ein und wird an der Mischung mit dem heißem Wasser durch den Ventilschieber
37 gehindert, der auf einer weiter innen liegenden Fläche des Durchlasses 15 aufsitzt.
Wenn jedoch die Temperatur des heißen Wassers einen Punkt erreicht, an dem der Kolben
69 weiter aus dem Zylinder 70 heraustritt, wird dadurch der Ventilschieber 37 nach
abwärts in eine Stellung bewegt, in welcher er an der Oberseite der Anschlagplatte
38 anliegt, die einen Ventilsitz für den Ventilschieber 37 bildet. Es kann dann
Kaltwasser über die jetzt offene Oberkante des Ventilschiebers 37 in die Kammer
73 einströmen, um durch die Kanäle 21, 21 in die Mittelbohrung 24 zu fließen, bis
die Temperatur des um das temperaturempfindliche Element 20 befindlichen Wassers
so weit gesenkt ist, daß die Rückholfeder 39 den Kolben 69 wieder in den Zylinder
70 drückt. Gleichzeitig tritt heißes Wasser wieder in den Innenraum des Ventilschiebers
37 ein, weil in den Zwischenstellungen des Ventilschiebers 37 sowohl heißes Wasser
über das untere Ende des Ventilschiebers zugelassen wird als auch kaltes Wasser
über das obere Ende des Ventilschiebers, so daß sich heißes und kaltes Wasser beim
Durchfluß durch die Kanäle 21, 21 mischen können. Das Element 20 bestimmt also die
Temperatur der Wassermischung.
-
Die flüssigkeitsbetätigten Membranventile 23 und 33 sind in bekannter
Weise als flüssigkeitsbetätigte, durch Elektromagnete gesteuerte Membranventile
ausgebildet und haben den gleichen Aufbau, so daß es genügt, nur das Ventil
23 kurz zu beschreiben. Die Membran 22 hat eine Mittelverstärkung mit einem
im wesentlichen kegelstumpfförmigen Endteil, der den Ventilkörper bildet, der in
der Bohrung 24 sitzt. Diese Membran hat einen in der Mitte hohlen Mitteleinsatz
83, der eine metallene Öffnung oder eine metallenen Kanal durch die Mitte der Membran
bildet. Der Kolben oder der Anker 51 des Elektromagnets 53 hat ein abgesetztes konisches
Ende 84, das mit der Öffnung im Oberteil der Membran und dem Einsatz 83 zusammenwirkt,
um diese Öffnung zu schließen. Die Membran 22 ist auch mit einer überlauföffnung
87
versehen, durch die Wasser von der einen zu der anderen Membranseite
fließen kann und den Druck auf beiden Seiten der Membran ausgleicht, wenn die Mittelbohrung
durch den Kolben 51 geschlossen ist. Wenn dies eintritt, wird das Ventil durch den
Druck auf der Oberseite der Membran geschlossen, weil die dem Flüssigkeitsdruck
ausgesetzte Oberfläche an der Oberseite der Membran größer ist als die dem FlüssigkeitsdruckausgesetzteFläche
anihrerUnterseite.Wenn indessen derElektromagnet 53 errege wird, so daß der Kolben
51 außer Eingriff mit der Mittelbohrung der Membran kommt, wird der Druck auf der
Oberseite der Membran durch die Mittelbohrung abgelassen, während der Druck an ihrer
Unterseite nach oben liegt. Da das Ventil nicht aufsitzt, kann also Flüssigkeit
unter Druck über die Mittelbohrung 24 in die den Sockel des temperaturempfindlichen
Elementes 20 umgebende Kammer 25 fließen.
-
In ähnlicher Weise wird das Ventil 33 durch einen Kolben oder Anker
88 gesteuert, der bei der Erregung des Elektromagnets 90 entgegen der Feder 89 bewegt
wird, um die Bohrung 91 in der Mitte der Membran 34 zu öffnen und dadurch die Öffnung
des Ventils zu bewirken.
-
Die Ventile 23 und 33 können also einzeln oder gemeinsam durch Erregung
eines oder beider Elektromagnete 53 und 90 geöffnet werden, um entweder nur Heißwasser
durch das Ventil fließen zu lassen oder heißes Wasser mit kaltem Wasser zu mischen
und die Mischung bei einer durch das temperaturempfindliche Element 20 vorbestimmten
Temperatur durch das Ventil fließen zu lassen. Es können auch verschiedene Temperaturgrade
mittels der Regelung durch das temperaturempfindliche Element 20 oder die Ventile
23 und 33 erzielt werden. Das heiße Wasser hat natürlich seine Höchsttemperatur,
wenn es nur durch das Ventil 33 fließt und so die ganze Vorrichtung unmittelbar
durchströmt.