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Gerät zur Anzeige der Mischtemperatur von Fluiden
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Anzeige der Mischtemperatur
von Fluiden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Gerät dient zur Schaffung einer geregelten Temperaturmischung
von zwei oder mehreren Fluiden mittels einer unmittelbaren visuellen Anzeige der
Notwendigkeit für eine besondere Einstellung und für den Zustand, daß ein vorbestimmter
Fluidmischtemperaturbereich eingestellt ist. Das Gerät umfaßt eine Armatur mit von
Hand regelbaren Mischventilen für ein heißes und ein kaltes Fluid und einem integral
ausgebildeten von der Fluidströmung betätigten Temperaturfühler mit einer elektronischen
Übertragung der Fluidtemperaturungleichheiten zwischen der erfühlten Fluidmischtemperatur
und der vorbestimmten Temperatur. Der Temperaturunterschied bewirkt eine Beleuchtung
eines besondern Fluidregelventilhandgriffs oder mehrerer Handgriffe zur Anzeige
und zum Erreichen der Korrekturfluidtemperaturregelung mittels Einstellen der Fluidregelventile
von
Hand, bis die richtige Fluidmischtemperatur erreicht ist.
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Auf dem Markt befindliche Geräte messen oder zeigen die aus einem
gewöhnlichen Wasserhahn fließende Wassertemperatur an. Alle diese Geräte weisen
jedoch den Nachteil auf, daß die Temperatur von mechanischen Anzeigen von der Bedienungsperson
übertragen werden müssen,und daß keine gerichteten Entscheidungen für die Einstellung
geliefert werden. Die Temperatur wird durch ein Ablesen einer Temperaturskala bestimmt,
wobei beim Ablesen der Temperatur Fehler auftreten können. Derartige Fehler können
leicht auftreten, wenn Kinder oder betagte Personen oder Personen mit begrenzter
geistiger Aufnahmefähigkeit derartige Temperaturskalen ablesen. Die bekannten Geräte
liefern keine direkte Rückkopplung zur Bedienungsperson, welche Temperaturregelventileinstellung
zur Erzielung des gewünschten Temperaturfluidbereichs erforderlich ist. Die bekannten
mechanischen Methoden erfordern ebenfalls ein Anbringen in der Armatur der Fluidquelle,
wobei viele Geräte für einen leichten Betrieb und eine Eichung zu schwierig aufgebaut
sind. Mischventile mit darin integral angeordneten mechanischen Temperaturskalen
sind in den US-PS'en 2 171 992 und 3 960 016 beschrieben. Sie verwenden einen mit
den Regelventilen verbundenen Temperaturfühler.
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Es ist bekannt, daß elektronische Temperaturfühler, wie z. B. Thermistoren,die
Kolben und mechanischen Bimetallanzeigegeräte ersetzt haben. Elektronische Temperaturmeßgeräte
arbeiten genau , zuverlässig und können auf einfache Weise ein Signal zu den verschiedensten
Anzeigegeräten, insbesondere digitalen Lesegeräten, übertragen.
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Beispiele derartiger Vorrichtungen sind in den
US-PS'en
3 494 196, 3 857 285 und 3 927 571 beschrieben. Alle diese Geräte arbeiten mit einer
elektrischen Widerstandsmessung zur Bestimmung der Temperatur, die mittels verschiedener
bekannter Verfahren {betragen und angezeigt werden. Die oben erwähnten Geräte können
zwei oder mehrere Signalanzeigevorrichtungen aufweisen, wobei nur eine zur Anzeige
des gewünschten Temperaturzustandes erläutert wird. Derartige Geräte betreffen jedoch
nicht eine Vorrichtung oder Installation, die direkt die Notwendigkeit einer bestimmten
Regeleinstellung eines Fluidmischventils anzeigt, um eine vorbestimmte Fluidmischtemperatur
zu erreichen. Weiter ist aus keinem der beschriebenen Verfahren, Mischventile mit
mechanischer Temperaturanzeige oder elektronischer Temperaturerfassung,ein Verfahren,
eine Einrichtung oder ein Gerät zur Bestimmung und Übertragung einer geeigneten
Einstellung für ein einziges oder mehrere Fluidventile bekannt, um einen geeigneten
Fluidtemperaturbereich und ein Temperaturmischverhältnis zu erreichen.
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In dem oben genannten Stand der Technik wird keine Fluidtemperatur
Erfassung- und -Misch-Regeleinrichtung, weder mechanischer noch elektrischer Art,
beschrieben, die nur dann anspricht, wenn an dem Fühler eine Fluidströmung vorhanden
ist. Es sind sowohl mechanische als auch elektrische Fluidströmungsschalter mit
verschiedenen Signalübertragungsmöglichkeiten, wie z. B. analog und digital, bekannt,
doch dienen diese Gerate zur Durchflußmengenmessung oder zur Fluidmengenmessung
und nicht zur Bereitstellung einer elektrischen Energie für ein Mischtemperatureinstellgerät,
das praktischerweise von einer Stromquelle begrenzter Lebensdauer, wie z. B. Batterien,
gespeist werden muß. Ohne Bestimmung der Strömung besteht
weiter
bei all diesen Geräten die große Gefahr, daß falsche oder fehlleitende Werte angezeigt
werden, die wiederum eine-ungenaue Anzeige zur Einstellung mit einer Verschlechterung
des Schaltkreises in Folge des kontinuierlichen Betriebs liefern.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gerät der eingangs
genannten Art zur einfachen und genauen Anzeige der Fluidregelventileinstellung
zu schaffen, um eine genaue Fluidtemperatur und eine Fluidmischtemperatur zu erhalten.
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Mit der Erfindung wird in vorteilhafter Weise ein Gerät geschaffen,
das die Bedienungsperson bei der Einstellung der Fluidmischventile unterstützt,
um den gewünschten vorbestimmten Mischtemperaturbereich des Fluids zu erreichen.
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Mit der Erfindung wird weiter eine Anzeige für die Ein stellung eines
Mischventils geschaffen, die nur dann arbeitet, wenn an der Ausgabe eine Fluidströmung
vorhanden ist, wodurch falsche oder fehlleitende Anzeigen vermieden und die Lebensdauer
einer Energiequelle geringer Kapazität, wie z. B. einer Batterie, verlängert wird.
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Mit der Erfindung wird weiter ein Gerät geschaffen, mit dem die Beleuchtung
der Mischventilhandgriffe verändert werden kann, sodaß das Gerät bei unterschiedlichen
Lichtbedingungen der Umgebung verwendet werden kann.
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Hierdurch wird in hellen Umgebungen, wie z. B. im hellen Sonnenlicht,
ausgeschlossen, daß man die Regelanzeige nicht sieht, während in einer dunklen Umgebung
oder bei Nacht eine angenehme verminderte Beleuchtung sichergestellt ist.
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Mit der Erfindung wird weiter in vorteilhafter Weise ein Gerät geschaffen,
das einfache Beleuchtungskörper als Anzeigeelemente zur Anzeige der richtigen und
falschen Fluidtemperaturbereiche und zur Anzeige verwendet, welches Ventil zum Erreichen
des richtigen Bereichs gedreht werden muß. Die richtige Verwendung des Gerätes unterstützt
die Bedienungsperson, wodurch unsichere Betriebszustände oder ein Verbrennen, Verzehen
oder zu kalte Fluidtemperaturen verhindert werden.
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Insbesondere unterstützt die sichtbare Anzeige der Mischventileinstellung
Kinder und betagte Personen und Personen, die kein Empfindungsvermögen haben. Typische
Anwendungsgebiete der Erfindung betreffen Mehrfachmischventile, wie sie in Haushalten
oder Industriewaschräumen bei Wasserhähnen, Duschen und anderen Installationen vorgesehen
sind, bei denen eine vorbestimmte gewünschte Fluidmischtemperatur erforderlich ist.
Zusätzlich kann die Erfindung in vorteilhafter Weise Signale nach außen abgeben,
mit denen elektrische Fluidregelventile zur Regelung des Fluidsystems erregt werden,
wenn die vorbestimmten Fluidtemperaturen überschritten werden.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst, mit denen ebenfalls die oben genannten Vorteile erreicht
werden.
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Das erfindungsgemäße Gerät enthält keine bewegbaren Teile und ist
daher keinem mechanischem Verschleiß oder einer Betriebsstörung unterworfen. Das
Gerät verwendet einen elektronischen Schaltkreis,der mit Schwachstrom arbeitet und
Widerstandsfühler, einen Vierfachvergleicher und einen zugeordneten Antriebsschaltkreis
zur Schaffung eines
Beleuchtungsausgangs und eines nach außen führenden
Ausgangs für zusätzliche Regelungen.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1: eine SuBenaufsicht
des Gerätes; Fig. 2: eine Außenseitenansicht des Gerätes; Fig. 3: eine perspektivische
Ansicht, teilweise gebrochen zur Darstellung des Inneren des Gerätes; Fig. 4: eine
Seitenansicht, teilweise gebrochen zur Darstellung des Inneren des Gerätes; Fig.
5: ein Schaltbild des Schaltkreises; Fig. 6: ein Blockschaltbild des äußeren Fluidsteuerschaltkreises;
Fig. 7: eine perspektivische Darstellung, teilweise gebrochen. zur Darstellung des
Inneren eines Gerätes mit einem einzigen Mischgriff; Fig. 8: eine teilweise gebrochene
Seitenansicht des Gerätes von Fig. 7; Fig. 9: eine perspektivische Ansicht, teilweise
gebrochen zur Darstellung des Inneren eines weiteren Gerätes mit einem einzigen
Mischwentilgriff; und Fig. 10: eine vergrößerte Ansicht der Temperaturund Strömungsfühler.
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Fig. 1 zeigt einen typischen im Handel erhältlichen Fluid- oder Wasserhahn
10, der aus einem Verbindungsteil 12 zum Becken und dem Auslaufrohr 14 besteht.
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Man sieht weiter einen Regelhandgriff 16 für heißes Wasser und den
Regelhandgriff 18 für kaltes Wasser.
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Das durch das Auslaufrohr 14 strömende Wasser tritt durch den Auslauf
20 aus. Ebenfalls iSt ein Handgriff 22 für den Verschlußstopfen des Beckens in der
Mitte des Verbindungsteils 12 zum Becken dargestellt. Eine Anzeigesignaleinrichtung
umfaßt einen Regelkasten 24, der die elektronischen Bauteile zum Betrieb des Gerätes
aufweist und der am hinteren Teil des Verbindungsteils 12 angeordnet ist und außen
angeordnete Anzeigekugeln 26 und 30 aufweist. Ebenfalls ist ein Beleuchtungseinstellschalter
28 zur Auswahl und Regelung des zu den Anzeigeelementen bzw. Birnen 26 und 30 fließenden
Stroms, um eine zufriedenstellende Lichtanzeige zu erreichen, vorgesehen. Im Inneren
des Regelkastens 24 ist ein Fühler 32 mit den elektronischen Bausteinen verbunden,
wobei der Fühler 32 längs des Auslaufrohres 14 verläuft und an einem Punkt 36 mittels
eines Haltestreifens 34 festgelegt ist.
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Der Fühler 32 ist am Punkt 36 rechtwinklig abgebogen, sodaß er unterhalb
des Auslaufrohres 14 verläuft. Die Schalter- bzw. Fühlerspitze 38 zur Erfassung
der Temperatur und der Strömung erstreckt sich unterhalb des Auslasses 20, sodaß
das aus dem Wasserhahn ausströmende Fluid über die Temperatur- und Strömungsmessvorrichtung
in der Spitze 38 strömt. Der Widerstand des Temperatur-und Strömungsfühlers wird
dann über in dem Fühler 32 verlaufende Drähte zu den Elektronik bausteinen in den
Regelkasten 24 geleitet.
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Für den Fall, daß man einen Regelventilsteuermechanismus vorsehen
will, der nicht in der Zeichnung dargestellt ist, ist eine Ausgangsbuchse 40 vorgesehen.
Ein derartiger Mechanismus würde an einem Punkt etwas unterhalb des Wasserhahnes
10 in den Fluideintrittsleitungen angeordnet sein. Für den Fall, daß die Fluidtemperatur
einen zu hohen oder zu niedrigen Wert einnimmt, je nach Wunsch des Benutzers, vermindert
oder schließt die Regelvorrichtung auf Grund eines bestimmten Signals des Gerätes
den Fluidstrom. Ein derartiges Gerät kann über die Ausgangsbuchse 40 mit dem Regelkasten
24 verbunden werden.
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Das beschriebene Gerät arbeitet wie folgt: Die Bedienungsperson stellt
die Fluidventile 16 und 18 für eine zufällige Mischung so ein, daß sie die gewünschte
Temperatur und Durchflußmenge liefern. Wenn das Fluid allmählich in den Wasserhahn
gelangt und seinen Strömungsdruck und die Temperatur erreicht, wird die Strömung
mittels einer Abnahme des Widerstandes des Strömungsfühlers 38 erfaßt, der einen
zusätzlichen Elektronikschaltkreis im Reglerkasten 24 mittels eines verbindenden
Kabels in den Fühler 32 erregt. Der erregte Schaltkreis mißt dann die Fluidtemperatur
mittels des Fühlers 32 und einem Temperaturfühler an der Fühlerspitze 38. Die in
dem Reglerkasten 24 angeordneten Elektrenikbausteine sind so eingestellt, daß, wenn
die sich ergebende tatsächliche Austrittstemperatur des Fluids am Auslaß 20 innerhalb
eines bestimmten Temperaturbereichts liegt, der normalerweise vorgewählt ist, die
Birnen bzw. Leuchtanzeigen 26 und 30 aufleuchten und anzeigen, daß die richtige
Fluidmischtemperatur erreicht ist. Der vorbestimmte Bereich kann verändert werden,
wie dies weiter unten erläutert wird.
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Wenn beispielsweise das aus dem Auslaß ausströmende Fluid zu heißist,
leuchten die Birnen 26 auf, während die Birne 30 dunkel bleibt, wodurch durch die
Erleuchtung des Handgriffs 16 angezeigt wird, daß das Fluid zu heiß ist und eine
Einstellung des kalten Ventils erfordert, um eine Beleuchtung des kalten Ventilhandgriffs
18 zu erreichen, wodurch das ausströmende Fluid kälter wird. Für den Fall, daß das
für den Auslaß 20 ausströmende Fluid zu kalt ist, leuchtet die Birne 30 auf, wodurch
mittels der Beleuchtung des Handgriffs 18 angezeigt wird, daß das ausströmende Fluid
zu kalt ist, und , wenn die Birne 26 erlischt, es erforderlich ist, den Handgriff
16 einzustellen, bis der Handgriff 16 erleuchtet ist. Wenn der gewünschte Temperaturausgleich
erreicht ist, bleiben die Birne 26 und die Birne 30 erleuchtet, sodaß keine weitere
Einstellung der Ventilhandgriffe 16 und 18 erforderlich ist. Beide Birnen bleiben
solange erleuchtet, solange der gewünschte Fluidtemperaturbereich beibehalten wird
und eine Strömung vorhanden ist, oder bis ein interner elektronischer Zeitschalter
eine elektronische Rückführung bewirkt.
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Fig. 2 zeigt den Wasserhahn 10 mit dem Handgriff 16 fUr heißes Wasser.
Das Auslaufrohr 14 zweigt von dem Verbindungsteil 12 ab. Es ist weiter eine eintretende
Heißwasserleitung 42 für heißes Wasser dargestellt, wobei eine ähnliche Schaltung
für kaltes Wasser (nicht gezeigt)- ebenfalls in das Mischventil führt, das das heiße
und kalte Wasser mischt, wobei die Mischung den Hahn durch das Auslaßrohr 14 und
die Auslaßöffnung 20 verläßt. Der Temperatur- und Strömungsfühler 32 verläuft längs
des Auslaßrohres 14 und ist mittels eines Haltestreifens 34 festgelegt. Er verläuft
unterhalb
des Auslaßrohres 14 am Punkt 36 und verläuft dann mittels
des Armes 44 nach unten sodaß er dann unterhalb der Ausaßöffnung 20 angeordnet ist.
Die Spitze 38 erstreckt sich unterhalb der Auslaßöffnung, sodaß das auslaufende
Wasser über die Spitze 38 strömt. Die Spitze 38 ist über ein Gewinde am Punkt 45
mit dem Fühler 32 verbunden.
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Auf der Rückseite des Wasserhahnes 10 und des Verbindungsteils 12
zum Becken ist mittels einer L-förmigen Halterung 46 , die fest an dem Verbindungsteil
12 mittels gewöhnlicher Einrichtungen, wie z. B. Schrauben oder Bolzen 48 befestigt
ist, ein Regelkasten 24 befestigt. Weitere Schrauben 50 legen den Kasten 24 an der
Halterung 46 fest. An dem Regelkasten 24 sind Birnen 26 und 30 als auch die Ausgangsbuchse
40 und der Beleuchtungsschalter 28 dargestellt. Der Regelkasten 24 hat eine Rückseite
42, die zum Ändern, Einstellen oder Feststellen der elektronischen Bausteine innerhalb
des Regelkastens 24 entfernt werden kann.
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Die oben beschriebene Ausführungsform kann an irgendeinen bestehenden
Wasserhahn in einem Haus oder einem Betrieb angebracht werden und ist für solche
Hähne geeignet, die nur einen Handgriff zur Einstellung der Temperatur als auch
zwei derartige Handgriffe aufweisen.
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Die Leuchtanzeigeelemente zeigen an, in welcher Richtung die Einstellung
des einzigen Handgriffs durchzuführen ist, um die geeignete Wassertemperatur zu
erreichen.
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Die Birnen 26 und 30 können ebenfalls in umgekehrter Weise innen angeordnet
sein, sodaß sie mittels der direkten Beleuchtung des einzelnen Handgriffs 16 oder
18 zeigen, daß eine Einstellung erforderlich ist, wobei
die Art
und Weise der Anordnung den Wünschen des Benutzers überlassen bleiben kann.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 3 soll nun beschrieben werden, wie das Gerät
an einem neuen Wasserhahn im Inneren so angeordnet werden kann, daß die gesamte
Anzeigeeinrichtung sich innerhalb des Hahnes befindet.
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Fig. 3 zeigt einen typischen Wasserhahn 54 mit einem Verbindungsteil
56 für das Becken und einem Aus laßrohr 58 mit einer Auslaßöffnung 60. Eine Eintrittsheißwasserleitung
62 und eine Eintrittskaltwasserleitung 64 führen das Wasser in den Hahn, wo es in
einem Mischventil 66 gemischt wird. Nur ein Teil des Mischventils ist dargestellt.
Das Wasser gelangt dann in das Auslaßrohr 58 durch eine Leitung 68, die im Inneren
der äußeren Verkleidung verläuft und gelangt dann zur Auslaßöffnung 60. Der Handgriff
70 zur Bedienung des Abflußstopfens ist in der Mitte des Verbindungsteils 56 gezeigt.
Die Elektronikbausteine sind in einem Regelkasten 72 enthalten, der nun im Inneren
des Verbindungsteils des Hahnes 54 angeordnet ist. Der Regelkasten ist an dem Hahn
mittels irgendeiner gewöhnlichen Einrichtung, wie z. B. Schrauben, festgelegt. Der
Fühler 74 erstreckt sich aus dem Regelkasten 72 längs des Austrittsrohres 68 und
des Auslaufes 58. An einem bestimmten Punkt in der Nähe des Endes des Austrittsrohres
68 ist eine öffnung 76 in dem Rohr vorgesehen, durchdiederTnperaturfühler so verläuft,
daß sich die Strömungs- und Temperaturfühlerspitze 78 direkt in die Fluidaustrittsleitung
68 erstreckt. Die öffnung 76 ist mittels irgendwelcher geeigneter bekannten Mittel,
wie z. B. Dichtringen, abgedichtet.
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Die Anzeigeelemente für die Einstellung des Ventils können nur im
Inneren des Gerätes angeordnet sein, indem man die Regelhandgriffe, wie z. B den
Heißwasserregelhandgriff 80 und den KaltwasSerregelhandgriff 82, aus einem durchscheinenden
Material, wie z. B. Kunststoff,fertigt. Auf diese Weise kann die Leuchtanzeige 80,
die anzeigt, daß das Wasser zu heiß ist und kaltes Wasser zugefügt werden muß, im
Inneren des Hahnes angeordnet werden, wobei man das Au.fleuchten der Anzeige 84
durch den Handgriff 80 beobachten kann. Unterhalb des Kaltwasserhandgriffs 82 ist
ebenfalls eine Leuchtanzeige angeordnet, sodaß, wenn das Wasser zu kalt ist und
helmes Wasser hinzugefügt werden muß, der Handgriff 83 für kaltes Wasser aufleuchtet
und eine Einstellung des Handgriffs 80 für das Aufleuchten der Leuchtanzeige 84
erforderlich ist.
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Wenn die Temperatur und die Strömung des Wassers dem richtigen Wert
entsprechen, sind die Leuchtanzeigen 84 durch die Handgriffe 80 und 82 für den Benutzer
sichtbar. Somit arbeitet das Gerät ebenso wie das in den Fig. 1 und 2 dargestellte
außen angeordnete Gerät mit der Ausnahme, daß die elektronischen Bauteile und die
Leuchtanzeigen im Inneren des Hahnes angeordnet sind.
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In Fig. 4 ist ein Hahn 54 mit einem Verbindungsteil 56 und einem Auslaßrohr
58.mit einer Austrittsöffnung 60 dargestellt. Die Eintrittsheißwasserleitung 62
führt dem Hahn heißes Wasser zu, wo es mit kaltem Wasser in dem Mischventil 66 gemischt
wird. Das Wasser strömt dann durch die Auslaßleitung 68.
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Der Fühler 74 erstreckt sich von dem Regelkasten 72 durch die öffnung
76, sodaß die Spitze 78 des Strömungs- und Temperaturfühlers direkt in den Strömungsweg
des durch die Auslaßleitung 68 strömenden Wassers gerichtet ist.
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Der Heißwasserhandgriff ist zur Regelung der HeiS-wasserströmung angeordnet
und, wie bereits erläutert, aus durchscheinendem Material gefertigt, sodaS das Aufleuchten
der Leuchtanzeige 84 durch den Handgriff beobachtet werden kann.
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Die in dem Regelkasten 72 enthaltenden elektronischen Bauteile sind
fest innerhalb des Hahnes 54 mittels gewöhnlicher Mittel, wie z. B. Schrauben 90,
befestigt.
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Wenn das Wasser die richtige Temperatur aufweist, leuchten die Leuchtanzeigen
84 unterhalb der gegenüberliegenden Handgriffe auf, wodurch der Benutzer erkennt,
daß die Wassertemperatur nun in dem richtigen Bereich liegt.
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Es ist weiter ein Beleuchtungsschalter 86 vorgesehen, um den zu den
unter den Handgriffen liegenden Leuchtanzeigen 84 zu regeln, um eine zufriedenstellende
Sichtbarkeit der Anzeige zu gewährleisten.
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Es ist selbstverständlich, daß die Birnen oder lichtemittierenden
Anzeigeelemente, die eine zu hohe oder zu niedrige oder den richtigen Temperaturbereich
anzeigen, durch hörbare Signale für solche Personen ersetzt werden können, die entweder
blind sind oder schlecht sehen. Diese Hörsignale können von unterschiedlichem Abstand
sein, um anzuzeigen, ob mehr heißes oder mehr kaltes Wasser erforderlich ist, oder
ob
der Temperaturbereich richtig ist. In diesem Gerät sind die gesamten Elektronikbausteine
im Inneren des Regelkastens 72 so angeordnet, daß keine getrennte Audioeinrichtung
außerhalb des Wasserhahns angeordnet werden muß. In einem anderen Fall jedoch ,
in dem die benutzende Person sowohl blind als auch taub ist, kann die Anzeigeeinrichtung
mittels Vibrationseinrichtungen arbeiten, die innerhalb der Handgriffe angeordnet
sind, und anzeigen, daß der Handgriff zur Korrektur der Temperatur eingestellt werden
muß, oder daß ein Vibrationsmechanismus in dem Hahn selbst angeordnet ist, sodaß
eine Person, die die verschiedenen Abschnitte des Hahns abtastet erfährt, ob das
Fluid sich innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs befindet, bevor sie ihre
Hand unter den Hahn hält.
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In Fig. 5 ist schematisch der Schaltplan der Signaleinrichtung dargestellt.
Das Gerät umfaßt vier Grundeinheiten: einen Fühler, einen Vierfachvergleicher, Anzeigeelemente
und eine Energiequelle. Der Fühler besteht aus zwei Elementen, die ihren Widerstand
entsprechend der Temperatur ändern, die der Glasumhüllung zugeleitet wird und feststellt,
indem der Widerstand abnimmt, ob zwischen den zwei Fühlerspitzen eine Fluidströmung
vorhanden ist. Wenn der Strömungsdetektor den Widerstand ändert, ändert sich eine
Spannung am Eingang eines einzigen Elements des Vierfachvergleichers, der als ein
elektronischer Schalter wirkt, wodurch ein mittlerer Strom-Schalt-Transistor erregt
wird, der den Strom für die Temperaturfühlervergleicher und die zugeordneten Schalt-Transistoren
für die Leuchtanzeigen liefert. Ein Temperaturfühler, gewöhnlich ein Thermistor,
ist gemeinsam mit den Fühlereingängen von zwei weiteren
Abschnitten
des Vierfachvergleichers angeordnet, wobei jeder eine unterschiedliche Fühlerpolarität
aufweist, an der Veränderungen in dem Fühlerwiderstand Spannungsänderungen bewirken.
Diese Änderungen liegen innerhalb eines Bezugsspannungsbereichs und werden elektronisch
mittels des Vergleicherschaltkreises erfaßt. Die Mitte der gewünschten angezeigten
Temperatur und die maximalen Schaltpunkte werden mittels einer einzigen gemeinsamen
Spannungsteilungsbezugsquelle eingestellt. Der Ausgang des Vergleichers ist ein
direktes Ergebnis entweder des Erreichens oder Nichterreichens einer geeigneten
Spannung an seinem Eingang. Die Ausgangssignale werden einzeln einem Ausgangsantriebsschaltkreis
zugefüht, um Zustände zu erzeugen, die der Bedienungsperson als Anzeigen der erforderlichen
Ventileinstellung zugeführt werden, um die unterschiedlichen Temperaturbereiche
einzuregeln. Dies heißt im weitesten Sinne das kalte Fluid zu steigern, das heiße
Fluid zu steigern und daß keine Einstellung der Wasserhahnhandgriffe erforderlich
ist. Diese Anzeigen zeigen, wenn sie auf geeignete Weise zu den von Hand einzustellenden
Ventilen in Beziehung gebracht werden, an, welche Ventile zum Erreichen der gewünschten
Temperatur eingestellt werden müssen.
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In Fig. 5 umfaßt der Strömungsfühler 114 zwei besondere Metallfühler
zur Übertragung der Fluidströmung bei Absinken des Widerstandes über diesen Elementen.
Ein derartiges Gerät ist nicht üblich, kann jedoch einfach aus nicht korrodierenden
Drähten, die im geeigneten Abstand zueinander angeordnet sind, hergestellt werden.
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Die Signale dieses Gerätes erscheinen am Vergleicher 110 und werden
zur Erregung des Schalttransistors 116, einem gewöhnlichen Mittelstrom P-N-P Silicongerät
, zugeführt,
welcher wiederum als Quelle für die Temperaturenanzeigeabschnitte
dient.
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Das Widerstandsfühlelement 92 ist ein Festkörpertemperaturfühlwiderstand,
der in hartem Glas eingekapselt ist. Diese Fühler sind bekannt und auf dem Markt
erhältlich.
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Die Widerstände 94 zur Auswahl des Bereichs werden auf einem gegebenen
bestimmten Temperaturbereich eingestellt, bei dem die Leuchtanzeigen erregt werden.
Dieser Bereich kann mittels Andern des Widerstandswertes bei oder mittels Verwendung
eines veränderbaren Widerstandes oder einstellbaren Potentiometers modifiziert werden,
sodaß der Benutzer den Temperaturbereich selbst verändern kann.
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Die Temperaturvergleicherschaltkreise umfassen drei Vergleichereinheiten
96, 98 und 112, die gewöhnlich LM 339 genannt werden und allgemein auf dn Markt
erhältlich sind. Bei Schwachstrombetrieb können diese durch CMOS-Vergleicher ersetzt
werden. Der Ausgang der Teile wird den Schalttransistoren 106 und 118, gewöhnlich
Mittelstrom P-N-P Silicongeräte, zugeführt, die allgemein im Handel erhältlich sind.
Leuchtanzeigen 100 und 102 sorgen für die Anzeigen der erforderlichen Hahnhandgriffeinstellung.
Eine Verbindung der dekodierten Ausgänge für eine externe Regelung wird mittels
der Ausgangsbuchse 120 sichergestellt.
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Ein Begrenzungswiderstand 122 für den Leuchtanzeigenstrom ist mit
der Energiequelle , in Form einer Batterie 108 in Reihe geschaltet und kann von
Hand zur Einstellung der Beleuchtung der Leuchtanzeige eingestellt
werden,
wodurch man eine Leuchtanzeige erhält, die von den Lichtbedingungen der Umgebung
abhängt.
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Die Energiequelle kann als Batterie 108 oder als ein Laborausgang
ausgeführt sein und erfordert nur einen geringen Strom, da ein integrierter Schaltkreis
niedrigen Energieniveaus verwendet wird.
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Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer externen Regeleinrichtung, die
mittels des. elektrischen Zustandes der Vergleichersignalausgänge erregt wird. Der
Zustand der Vergleichersignale betätigt elektromechanische Ventile 130 und 132,
die in den Strömungsleitungen 136 der Versorgungsarmatur 13t vorgesehen sind. Die
Vergleichersignale 138 werden mittels einer Ausgangsbuchse in dem Verbindungsteil
134 , wie oben beschrieben, abgenommen.
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Fig. 7 zeigt die Verwendung der vorliegenden Erfindung bei einem Regelventil-Wasserhahn
140, der nur einen einzigen Mischhandgriff, einen Verbindungsteil 142 zum Becken
und ein schwenkbares Auslaufrohr 144 und eine Auslauföffnung 146 aufweist. Die EinlaßheiXwasserleitung
148 und die Einlaßkaltwasserleitung 150 versorgen den Hahn mit dem Fluid, das mittels
des Mischventils 152 gemischt und geregelt wird. Das Fluid strömt dann in eine Leitung
154 und aus dem schwenkbaren Auslaufrohr 144 aus der Auslauföffnung 146. Die Anzeigesignaleinrichtung
ist in einem Regelkasten 156 innerhalb des Verbindungsteils 142 des Hahnes zum Becken
angeordnet.
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Der Fühler 158 erstreckt sich aus dem Regelkasten 156 zu dem schwenkbaren
Auslaßrohr 144, in dem eine Öffnung
160 einen Zutritt zur Fluidströmung
in der Leitung 154 ermöglicht.
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Der Regelkasten 156 umfaßt die Elektronikbausteine für den Betrieb
der Vorrichtung und ist am hinteren Teil des Verbindungsabschnitts 142 vorgesehen.
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Leuchtanzeigen 162 und 164 sind an dem Regelkasten 156 angeordnet
und erstrecken sich durch den Verbindungsteil 142.
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Die Strömungstemperaturregelung wird durch Drehen eines einzigen Mischregelventilhandgriffs
166 in Richtung der erleuchteten Leuchtanzeige 162 oder 164 durchgeführt.
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Fig. 8 zeigt einen Wasserhahn 140 mit einem einzigen Mischhebel 166
und einem schwenkbaren Auslaufrohr 144, das sich von dem Verbindungsteil 142 erstreckt.
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Es ist weiter eine Eintrittsheißwasserleitung 148 dargestellt, durch
die heißes Wasser zu dem Mischregelventil 152 mit einer ähnlichen Leitung für kaltes
Wasser geführt wird. Die Fluidströmung gelangt dann durch das schwenkbare Auslaßrohr
144 zum Auslaß 146. Der Fühler 158 erstreckt sich von dem Regelkasten 156 durch
eine oeffnung 160 in dem Fluidrohr 154, sodaß sich die Spitze des Strömungs- und
Temperaturfühlers in die Strömung erstreckt. Der Regelkasten 156 ist im Inneren
befestigt und weist zwei Leuchtanzeigen 162 und 164 (nicht gezeigt) auf.
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Fig. 9 zeigt ein Mischregelventil 170 mit einem einzigen Handgriff,
wobei die Anzeigeeinrichtung vollständig in dem Hahn angeordnet ist. Die Heißwasserleitung
172 und die Kaltwasserleitung 174 führen das Wasser zu dem
Mischregelventil
176. Das Wasser gelangt in den schwenkbaren Auslaß 178 und tritt über die Austrittsöffnung
180 aus. Die Anzeigesignaleinrichtung umfaßt einen Regelkasten 182, der vollständig
in dem Verbindungsteil 184 angeordnet ist und Leuchtanzeigen 186 und 188, von denen
lediglich eine an dem Regelkasten 182 dargestellt ist, die im Inneren des Mischhebels
190 angeordnet ist. Wenn entweder die Leuchtanzeige 186 oder 188 aufleuchtet, kann
man dies durch den Hebel 192, aus durchscheinendem Material, wie z. B.
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Kunststoff, sehen. Die zwei Leuchtanzeigen sind von unterschiedlicher
Farbe, beispielsweise Rot und Gelb, wobei Rot zu heiß und Gelb zu kalt bedeutet,
und wobei wenn beide aufleuchten eine dritte Farbe, nämlich Orange entsteht, die
anzeigt, daß die Temperatur im richtigen Bereich liegt. Auf diese Weise arbeitet
das Gerät ebenso wie die in Fig. 3 und 4 gezeigten Geräte, mit der Ausnahme, daß
nur ein Regelhandgriff verwendet wird.
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Fig. 10 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Temperatur-und Strömungsfühlers.
Der Strömungsfühler 200 besteht aus zwei besonderen Metallfühlern, die parallel
zueinander in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Der Temperaturwiderstandsfühler
202 ist in Verbindung mit dem Strömungsfühler 200 auf einem Dichtring 204 befestigt.
Elektrische Drähte 206 übertragen die erfaßten Widerstände zu dem Regelkasten, der
nicht dargestellt ist.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen lediglich als Beispiele
und solllen den Umfang der Erfindung in keinster Weise einschränken. Dabei sollen
Veränderungen und Abänderungen der Erfindung, die sich aus der obigen
Beschreibung
für den Fachmann ergeben, ebenfalls in den Umfang der Schutz ansprüche fallen. Unterschiedliche
Anordnungen der Anzeigeelemente 100 und 102 können sich als wirksamer erweisen,
wobei zusätzliche Ventileinstelleuchtanzeigen oder unterschiedliche Farbanordnungen
in einem einzigen Element unter Umständen eine bessere Information liefern können.
Die Erfindung kann ebenfalls bei aus einem einzigen Element bestehenden Mischventilen
als auch bei aus zwei Regelventilen bestehenden Systemen verwendet werden. Weitere
für den Fachmann offensichtliche Abänderungen, die sich aus der Beschreibung und
den Ansprüchen ergeben, sollen ebenfalls in den Schutzumfang fallen.