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Mischbatterie Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischbatterie, wie
sie insbesondere zur Herstellung von Mischwasser aus heißem und kaltem Wasser verwendet
werden.
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Es ist eine derartige Mischbatterie bekannt, die mit zwei hilfsgesteuerten
Speiseventilen für den Zufluß des warmen und kalten Wassers ausgestattet ist, wobei
die Speiseventile mit je einem kippbaren Steuerventil kombiniert sind, dessen Sitz
mit dem zugehörigen Speiseventil fest verbunden ist. Bei dieser bekannten Ausführungsform
werden die Schäfte der Steuerventile durch voneinander unabhängige Organe gesteuert,
die seitlich auf die Betätigungsschäfte einwirken; zufolge dieser konstruktiven
Ausführungsform ist nur ein vollständiges und unabhängiges Öffnen und Schließen
der Ventile erreichbar. Der Thermostat des Speiseventils nach dieser Vorveröffentlichung
beläßt das Steuerventil entweder in seiner Schließlage oder treibt es sofort in
die volle Offenlage, so daß Zwischenstellungen nicht einstellbar sind.
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Es sind weiterhin auch schon Mischbatterien bekannt, die thermostatisch
gesteuert werden, und bei denen der Thermostat die Mischtemperatur in dem Sinne
regelt, daß das Hauptventil auch Zwischenstellungen einehmen kann. Mit diesen bekannten
Mischbatterien ist es nicht möglich, in den Zuleitungen auftretende plötzliche Druckschwankungen
auszugleichen, so daß bei diesen Mischbatterien bei auftretenden Druckschwankungen
die gewünschte eingestellte Temperatur des Mischwassers nicht beibehalten werden
kann. Bei diesen bekannten, auf dem Markt befindlichen Mischbatterien tritt kaltes
Wasser aus, auch wenn der Thermostat auf hohe Temperatur eingestellt ist, sobald
der Warmwasserzulauf vollständig schließt. Dies ist bei dem der Erfindung zugrunde
liegenden Ventil nicht der Fall, das daher gegenüber dem Stande der Technik schon
aus diesem Grunde einen technischen Fortschritt zur Folge hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Mischbatterien
dahingehend zu verbessern, daß die eingestellte Temperatur des Mischwassers unabhängig
von den in den Leitungen auftretenden Druckschwankungen aufrechterhalten wird, so
daß in jedem Fall die Mischbatterie stets ein Mischwasser gleichbleibender Temperatur
abgibt. Um dies erreichen zu können kommt es, wie der Erfinder erkannt hat, darauf
an, die Temperatur des Gemisches mit den sehr kleinen Kräften eines Thermostaten
konstant zu halten, was beim Erfindungsgegenstand durch die vorhandene Servo-Steuerung
und durch das Kippen der Hilfsventile an Stelle der direkten axialen Verstellung
durch den Thermostaten gewährleistet ist.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der Betätigungsschäfte
der beiden Steuerventile der Wirkung eines Steuerorgans unterliegen, dessen konische
Oberfläche, auf der die Spitzen der Betätigungsschäfte aufliegen, mit der Achse
der Speiseventile einen konstanten Winkel einschließt, und das in Richtung seiner
Drehachse, die zur Mittelachse der konischen Oberfläche exzentrisch ist, einstellbar
ist. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Steuerorgan mit einem
Thermostaten verbunden ist. Weiter ist wesentlich, daß das Steuerorgan in an sich
bekannter Weise mit dem inneren Ende des das Steuerorgan umgebenden spiralförmigen
Thermostaten verbunden ist, dessen äußeres Ende von außen verstellbar ist.
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Die erfindungsgemäße Mischbatterie zeichnet sich aus durch eine einfache
Bauweise, die eine Rückübertragung der Betätigungskräfte der Ventile auf das Steuerorgan
ausschließt. Die zuverlässige Funktion wird weiter dadurch gewährleistet, daß bei
der Betätigung der Mischbatterie nur sehr geringe Reibungen auftreten, so daß die
von Hause aus eingestellte Empfindlichkeit aufrechterhalten wird.
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Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung,
und es bedeutet F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Mischbatterie,
F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 der F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt gemäß
Linie 3-3 der F i g. 1, F i g. 4 bis 6 Teilschnitte gemäß F i g. 1 in vergrößertem
Maßstab und
F i g. 7 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform
mit koaxial zueinander liegenden Speiseventilen.
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Wie die F i g. 1 bis 6 zeigen, besteht die Mischbatterie aus den Teilen
l a, 1 b, die die Einlaßstutzen 2a, 2 b für das warme und kalte
Wasser und Austrittsstutzen 3 a, 3 b für das Mischwasser besitzen, wobei gemäß F
i g. 2 der Auslaßstutzen 3 a, 3 b verschlossen ist. Die Auslaßstutzen 3 a, 3 b münden
unmittelbar in eine Kammer 5 des Teiles 1 b ein. Die Einlaßstutzen 2a, 2b
besitzen je ein Speiseventil A 1, A 2, das ein Steuerventil B 1, B
2 aufweist. Die Stutzen 2 a, 2 b stehen über die Kammern 6 a, 6 b mit der
Kammern 5 in Verbindung, wobei über einen Rohrstutzen 7, dessen Oberkante 8 die
Sitzfläche für das Speiseventil A 1, A 2 bildet. Jedes Ventil A 1, A 2
weist
eine Membran 9 auf, deren Außenrand mit einer Kappe 11 am Körper 1 eingespannt ist.
Die Kappen 11 werden durch ein Querstück 12 gehalten, das unterhalb des Verschlußdeckels
12a angeordnet ist. Die Membran 9 besitzt eine kalibrierte Öffnung 14, die durch
eine Rückschlagmembran 14 a geschlossen gehalten wird; die Membranen 14 und 14 a
sind mit ihrem Innenrand zwischen dem Körper 15 des Speiseventils A 1 und einer
Schraube 16 eingespannt, die mit Führungsflügeln 17 in dem Rohrstutzen 7 gleiten
kann. Das Speiseventil A 1, A 2 trennt in seiner Schließstellung gemäß
F i g. 4 die Kammer 6 von dem Rohrstutzen 7 einerseits und andererseits von einer
weiteren Kammer 18 ab, die über dem Ventilkörper 15 liegt. Der Ventilkörper 15 besitzt
ein Steuerventil B 1, B 2, das einen Ventilteller 19 und einen in die Kammer 5 hineinragenden
Schaft 20 aufweist. Auf der Oberseite des Ventilkörpers 15 ist ein Sitz 21 für den
Ventilteller 19 vorgesehen, an den sich eine Bohrung 22 anschließt, die unter Spiel
von dem Schaft 20 durchdrungen ist. Das Steuerventil B 1, B 2 wird durch eine Feder
23 auf seinen Sitz 21 gedrückt. Die Funktion der erfindungsgemäßen Mischbatterie
ist folgende: In der Ruhelage liegen die Speiseventile A 1, A 2 auf ihrem Sitz 8
auf; desgleichen liegt der Ventilteller 19 des Steuerventils B 1, B 2 auf seinem
Sitz 21 auf; die Mischbatterie ist damit geschlossen. Wenn durch den Einlaßstutzen
2a, 2b Wasser zugeführt wird, steht die Kammer 6 unter Druck und mit der
Kammer 18 über die kalibrierte Öffnung 14 in Verbindung, wobei der Druck des Wassers
die Rückschlagmembran 14 a anhebt. Der Wasserdruck wirkt somit auf die gesamte
Oberfläche der Membran 9 ein, so daß das Speiseventil A 1, A 2 unter der Wirkung
dieses Druckes geschlossen gehalten wird. Dagegen wird, sobald das Steuerventil
B 1, B 2 von seinem Sitz 21 gemäß F i g. 5 abgehoben wird, die Kammer 18 mit der
Kammer 5 in Verbindung gebracht. Der hierbei auf die innere Fläche der Membran 9
zur Ausübung kommende Druck hebt die Membran 9 an (vgl. F i g. 6) und öffnet damit
das Speiseventil A 1, A 2.
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Bei dieser Anordnung liegen in der Ruhelage die Achsen Y1-Y1 und Y2-Y2
des Schaftes 20 der Steuerventile B 1, B 2 parallel zur Achse X-X der Mischbatterie.
Die Steuerventile B 1, B 2 werden durch zwei diametral gegenüberliegende Kegelflächen
S gesteuert, die im Inneren des Steuerorgans C angeordnet sind. Dieses Steuerorgan
ist drehbar an dem Drehzapfen 31 angeordnet, der durch eine Schraube 32 gebildet
wird, die in ein Gewinde 33 eingesetzt ist; das Gewinde 33 ist in einem vorspringenden
Teil 344 eines Gehäuseteiles 13 angeordnet. Das Organ C wird durch den Kopf
35 der Schraube gehalten. Die Lage des Organs C in Längsrichtung der Achse ist somit
durch Einschrauben oder Ausschrauben der Schraube 32 einstellbar. Die Kegelfläche
S besitzt eine Achse Z-Z (F i g. 1 und 2), die um einen Betrag e gegenüber der Achse
X-X versetzt ist, so daß die Oberfläche S gegenüber dem Schaft 20 jedes Steuerventils
B 1, B 2 eine verschiedene Lage in Abhängigkeit von der Winkeleinstellung der Oberfläche
S und des Organs C einnimmt. Die Drehung des Organs C erfolgt durch ein spiralförmiges
Thermoelement 36, das die Nabe des Organs C umgibt. Das innere Ende 37 des Thermostaten
36 ist fest mit dem Organ C verbunden, während das äußere Ende 38 an einem
Finger 39 befestigt ist, der über ein Verbindungselement 40 mit der Kappe
41 a verbunden ist, durch dessen Drehung die Lage des Fingers 39 zur
Achse X-X verstellbar und somit die Wirkung des Thermoelementes 36 einstellbar ist.
Nach erfolgter Einstellung regelt das Thermoelement 36 die Temperatur des über die
Einlaßstutzen 2 a, 2 b zugeführten Mischwassers, indem eine Drehung des Organs
C in der einen oder anderen Richtung erfolgt, so daß durch die Wirkung der Fläche
S auf die Betätigungsschäfte 20 der Steuerventile B 1, B 2 die Ventile
A 1,
A 2 so eingeregelt werden, daß die Temperatur des mit dem Element 36
in Berührung tretenden, durch den Auslaßstutzen 3 a abfließenden Mischwassers auf
der Höhe gehalten wird, die der Einregelung einerseits durch den Finger 39 und andererseits
durch die axiale Stellung des Organs C entspricht.
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Wenn das Organ C mit einem Winkel von 90° zu der dargestellten Lage,
also symmetrisch zu den beiden Schäften 20 der Steuerventile B
1, B 2 angeordnet ist, sind die Schäfte mit gleichem Winkel zur Gehäuseachse
geneigt, und die Steuerventile sind um gleiche Beträge angehoben, so daß ein Mischwasser
aus gleichen Teilen warmen und kalten Wassers erhalten wird. Wenn das Organ C um
seine Achse Z-Z in der einen oder anderen Richtung gedreht wird, kehrt einer der
Betätigungsschäfte in seine axiale Lage zurück, und das entsprechende Steuerventil
B 1, B 2 bewegt sich in Richtung auf seinen Sitz 21. Bei einer größeren Drehung
des Organs C wird ein Schaft 20 nicht mehr durch die Fläche S beeinflußt, so daß
das Steuerventil geschlossen wird, während die Schwenkung des anderen Schaftes 20
vergrößert wird, wobei sodann lediglich die Abgabe kalten oder warmen Wassers ohne
Mischung erfolgt.
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Ausgehend von einer symmetrischen Ausgangslage hängt die Größe des
Drehwinkels, die zum Verschließen des einen oder anderen Ventils führt, von dem
Abstand des Steuerorgans C von den Ventilen ab. Diese axiale Höhenlage des Steuerorgans
C ist mit Hilfe der Schraube 30, 31, 32 einstellbar. Der Drehwinkel vergrößert oder
verkleinert die Durchflußmenge je nachdem, ob man die Schraube 32 einschraubt oder
ausschraubt, wobei durch ein Einschrauben das Steuerorgan C näher an die Ventile
herangeführt wird. Dieser Drehwinkel bestimmt die zurückzulegende Wegstrecke durch
Drehung des Steuerorgans C, da am Ende dieser Wegstrecke das eine der beiden Ventile
geschlossen ist. Je geringer diese zurückzulegende Wegstrecke ist, d. h., je näher
das Steuerorgan C den Ventilen liegt, um so größer ist die Wirkung, die durch die
dem Organ C gegebene Drehbewegung auf das Öffnungsverhältnis der beiden
Steuerventile
B 1, B 2 ausgeübt wird. Je größer umgekehrt die notwendige Wegstrecke ist, desto
geringer ist die Einwirkung der gleichen Wegstrecke auf das Öffnungsverhältnis.
Hieraus ergibt sich, daß durch die axiale Höhenverstellung des Steuerorgans C mittels
der Schraube 32, 33 eine gleichzeitige Einwirkung auf die Ausströmmenge und auf
die Empfindlichkeit erfolgt, die durch die Betätigung des drehbaren Steuerorgans
C auf die Mischungstemperatur ausgeübt wird. Diese Empfindlichkeit in der Konstanthaltung
der Mischungstemperatur vergrößert sich umgekehrt mit der Wegstrecke, die das drehbare
Steuerorgan zurücklegt.
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Bei automatischer Betätigung ist der untere Gehäuseteil 41 a und der
Finger 39, an dem das Ende 38 des Thermostaten angreift, festgelegt; der Thermostat
kommt im Moment der Temperaturänderungen der Wassermischung zur Wirkung, die durch
Änderungen der Drücke oder Temperaturen des kalten und des warmen Wassers entstehen
können. Die von dem Thermostaten 36 dem Steuerorgan C erteilten Drehbewegungen sind
praktisch proportional den Temperaturänderungen der Mischung und rufen die erforderlichen
Veränderungen in dem Öffnungsverhältnis der Ventile hervor. Diese Korrekturen sind
natürlich um so wirksamer, je geringer der Drehweg des Steuerorgans C ist.
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Die in F i g. 1 dargestellte Lage des Organs C entspricht einer Drehung
von 90° von der Symmetrie-Lage aus. Die Fläche S des Organs C bewirkt hierbei gemäß
F i g. 5 zunächst eine maximale Schwenkung des Schaftes 20 aus der Lage gemäß F
i g. 5, wobei sich die Spitze 24 um die Strecke a-b verschiebt, wobei der Ventilteller
19 einseitig von seinem Sitz 21 abgehoben wird. Das Speiseventil A 1 wird somit
geöffnet, gemäß F i g. 6, während das Ventil A 2 geschlossen bleibt (F i g. 1).
Es fließt somit nur das kalte Wasser durch den Stutzen 2 a mit der ihm gegebenen
Temperatur durch den Stutzen 3 a aus. In den F i g. 1 und 6 befindet sich das Speiseventil
A 1 in seiner höchsten Stellung. Der Schaft 20 hat sich in Richtung der Achse Y1-Y1
bewegt, wobei sich die Schaftspitze 24 auf der Kegelfläche S längs der Strecke a-c
nach oben bewegt hat. Die Länge l der Strecke a-c (F i g. 6) bestimmt das
Anheben des Ventils A 1, das nicht weiter nach oben geführt wird, da das Steuerventil
B 1 geschlossen ist. Wegen der kegelförmigen Ausbildung der Fläche S ist eine automatische
Proportionalität zwischen der Verschiebung a-b des Steuerorgans C, also seiner Drehung
um die Achse X-X und dem Anheben l des Speiseventils A 1
gegeben. Diese
Proportionalität kann dadurch verändert werden, daß beispielsweise die Fläche S
keine geradlinige Mantelfläche sondern eine kurvenförmige Mantelfläche besitzt,
die von der jeweils erzielenden Funktion bestimmt ist.
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Die erfindungsgemäße Mischbatterie gestattet mit einfachen Bauelementen
unter geringem Kostenaufwand einen einfachen Zusammenbau und eine leichte Instandhaltung,
wobei eine zuverlässige gleichbleibende Temperaturregelung des Mischwassers gewährleistet
ist.
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Die F i g. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Mischbatterie,
bei der zwei Speiseventile A 3, A 4 mit Steuerventilen B 3, B 4 auf
einer Achse X-X einander gegenüberliegend in dem Gehäuse 1 b der Batterie angeordnet
sind. Die Schäfte 20 der beiden Steuerventile B 3, B 4 stützen sich auf der kegelförmigen
Oberfläche S2 des Steuerorgans C2 ab, das um seine Achse 40 drehbar gelagert ist.
Die Drehung erfolgt um die Linie W-9', die senkrecht zu der Achse X-X liegt und
exzentrisch um den Betrag e gegenüber der Achse Z-Z des Organs S 2 versetzt ist;
der Thermostat 36 ist spiralförmig um die Drehachse 14 angeordnet und mit ihr durch
sein inneres Ende verbunden, während das äußere Ende 38 an dem Finger 39 befestigt
ist, der durch die Schraube 41 betätigbar ist. Wie die F i g. 7 zeigt, ist das Steuerventil
B 4 in einer Zwischenlage gezeigt; aus den gleichen Gründen befindet sich auch das
Speiseventil A 4 in einer Zwischenlage, wobei sich der Schaft 20 wieder in ausgerichtetem
Zustand befindet. Sobald der Schaft 20 wieder in Richtung der Achse X -X
liegt, ist die maximale öffnung des Speiseventils erreicht, und von diesem Moment
an beginnt das Ventil sich wieder zu schließen. Die Arbeitsweise bei der Ausführungsform
gemäß F i g. 7 ist die gleiche wie vorher. In der dargestellten Lage befindet sich
der Schaft 20 des Steuerventils B 4 in maximaler Entfernung von der Achse X-X, während
der Schaft 20 des Steuerventils B 3
keinerlei Einwirkung ausgesetzt ist. Die
Einstellung der Empfindlichkeit und der Temperatur erfolgt wie bei der Ausführungsform
nach den F i g. 1 bis 6.