DE60128603T2

DE60128603T2 - Mischventil für Wasser

Info

Publication number: DE60128603T2
Application number: DE2001628603
Authority: DE
Inventors: Colin Lander Stafford Mountford; Paul John Redhill Surrey Newcombe; Kelvin Paul Bethersden Ashford Kent Towler; James George Elcoate Abbydale Gloucester Smith; Daniel James Essex Flicos
Original assignee: Aqualisa Products Ltd
Current assignee: Aqualisa Products Ltd
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: DE60118806D1; EP1596110B1; DE60108279T2; EP1596110A2; DE60108279D1; US6880575B2; GB0004674D0; EP1589268B1; DE60118806T2; EP1128105A2; EP1596110A3; EP1128105A3; EP1589268A2; GB2359610A; US20010020645A1; EP1128105B1; EP1482221B1; EP1589268A3; DE60131689T2; DE60131689D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wassermischventil und insbesondere ein Wassermischventil mit zwei Wassereinlässen, zum Beispiel für das Aufnehmen von jeweils heißem und kaltem Wasser, sowie mit einer Mischkammer für das Mischen von Strömen aus den zwei Wassereinlässen.
Bisher wurden eine Vielzahl unterschiedlicher Konstruktionen von Wassermischventilen zum Beispiel zur Verwendung in Duschbadinstallationen an die Hand gegeben.
Es wurde vorgeschlagen, zwei Wassereinlässe mit Hilfe eines scheibenförmigen drehbaren Steuerelements zu mischen oder zu regeln, wobei das Steuerelement neben den Wassereinlässen sich verjüngende Öffnungen aufweist. Wenn die Scheibe gedreht wird, bewegen sich die Verjüngungen über die Wassereinlässe, so dass die jedem Wassereinlass dargebotene offene Fläche durch die Scheibe entsprechend der Bewegung der Verjüngung zunimmt oder abnimmt. Durch Vorsehen der schmälsten Abschnitte der Verjüngungen Ende an Ende und der breitesten Abschnitte der Verjüngungen Ende an Ende bewirkt eine Drehung der Scheibe ein vermehrtes Strömen aus einem Einlass, während das Strömen aus dem anderen Einlass abnimmt. Dies kann zum Mischen von heißem und kaltem Wasser genutzt werden.
Bei Verwenden einer scheiben- oder kreisförmigen Platte als Steuerelement besteht das Problem, ein gutes Mischen des Einlasswassers zu erreichen.
Bei Verwenden einer scheiben- oder kreisförmigen Platte als Steuerelement besteht das Problem, diese richtig zu lagern, um eine mühelose Drehung bei gleichzeitig guter Abdichtung zwischen den Wassereinlässen und dem Steuerelement zu ermöglichen.
Wenn das drehbare Steuerelement in einer Richtung kontinuierlich frei drehbar ist, ist es schwierig, seine richtige Positionierung zu gewährleisten. Dies ist vor allem wichtig, wenn das Ventil zum Regeln von heißem und kaltem Wasser in einer Dusche eingesetzt wird. Insbesondere ist es sehr wichtig, dass die Dusche mühelos und effektiv wieder in die ausgeschaltete Stellung gebracht und bei Einschalten zuerst zur Kaltwasserzufuhr vorbewegt werden kann.
Wenn das Wassermischventil einen Temperatursensor umfasst, besteht das Problem, dass sich Kalk an dem Sensor ablagern kann, wenn das Ventil ausgeschaltet ist und Wasser aus dem Ventil abläuft.
Leider ermöglicht die Verwendung von Verjüngungen keine lineare Änderung des Wasserstroms. Zum Beispiel bewirken stufenweise Bewegungen, wenn sich ein Einlass zuerst über eine Öffnung bewegt, aufgrund des Gegendrucks und proportional großer Zunahmen der für ein Strömen verfügbaren Querschnittfläche große Änderungen des Stroms.
Wenngleich ein scheibenförmiges Steuerelement wirksam arbeitet, prüft die vorliegende Erfindung auch, wie Steuerelemente zur Verbesserung eines Mischens des Wassers von den Einlässen verwendet werden könnten.
Um die Wassereinlässe gegenüber dem Steuerelement abzudichten, wurde vorgeschlagen, becherförmige Dichtungen zu verwenden, welche hin zur Fläche des Steuerelements vorgespannt sind. Es ist aber problematisch, einer becherförmigen Dichtung für einen großen Bereich von Einlassdrücken eine geeignete Dichtkraft zu verleihen. Weiterhin besteht das Problem, dass die becherförmige Dichtung gegenüber dem Steuerelement gut abdichten muss, aber keinen unangemessenen Reibungswiderstand bei Drehung des Steuerelements erzeugen darf.
Da die Wassereinlässe gegenüber dem Regelventil abdichten und sich dennoch gegenüber diesem bewegen müssen, besteht das Problem eines Reibungswiderstands an dem Steuerelement.
Bei Konfigurieren des Ventils in einem Gehäuse besteht das Problem, die beiden Gehäusehälften mit einer effektiven Abdichtung und ohne überhöhte Kosten miteinander zu verbinden. Es wurde vorgeschlagen, die beiden Hälften zu verschrauben, doch kann dies die Innendichtung beschädigen und es erschwert das Verwirklichen einer vorbestimmten Ausrichtung der beiden Hälften. Ferner kann das Zusammenklemmen der beiden Hälften zu übermäßigem Zusammendrücken der Dichtung führen und erfordert eine ständige Klemmkraft, die einem Innendruck standhält.
US 3,980,229 , auf der der Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 beruht, beschreibt einen temperaturgesteuerten Regler, in dem mit Luftdruckquellen bei verschiedenen Temperaturen in Verbindung stehende, mit Ventilen versehene Lufteinlässe das Strömen von Luft in eine Mischkammer regeln, um die Auslasstemperatur des Gemisches innerhalb festgelegter Grenzwerte zu halten, wobei der Regler dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ventilaktor erste und zweite Kammern an gegenüberliegenden Seiten desselben aufweist, die jeweils dem Druck des Gemisches und einem verminderten Luftdruck zwischen der stromabwärts befindlichen Seite einer Mündung veränderlicher Fläche, die durch einen Temperatursensor in dem Reglerauslass gesteuert wird, und der stromaufwärts befindlichen Seite einer Druckregelung oder Ablassregelung oder Ablassmündung veränderlicher Fläche ausgesetzt ist, wobei die zuerst erwähnte Mündung veränderlicher Fläche durch Senken oder Anheben der Gemischtemperatur bezüglich des festgelegten Werts in der Größe verkleinert oder vergrößert wird, um so den Druck in der zweiten Kammer bezüglich des in der ersten Kammer wirkenden Drucks zu verändern, um umgekehrt das Strömen von Luft durch die Einlässe zu verändern, um eine festgelegte Temperatur des Gemisches zu halten. Der Regler ist hierin weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor längliche Elemente umfasst, die unterschiedliche lineare Wärmeausdehnungskoeffizienten haben und so angeordnet sind, dass bei Ansteigen der Temperatur des Luftgemisches ein mit dem Element mit niedrigeren Koeffizient greifendes Ventilelement weg von einem Sitzelement bewegt wird, um die Größe der Mündung veränderlicher Fläche zu vergrößern, und dass bei Sinken der Temperatur des Gemisches das Ventilelement hin zu dem Sitz bewegt wird, um die Größe der Mündung veränderlicher Fläche zu senken, wobei das Sitzelement bei Eingriff mit dem Ventilelement nachgiebig ist, um eine Beschädigung des Ventilelements oder des Sitzelements bei einem noch weiteren Sinken der Gemischtemperatur oder während Zeiten der Nichtbenutzung des Reglers zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird ein Wassermischventil an die Hand gegeben mit:
einem Gehäuse;
zwei Wassereinlässen zum Gehäuse für Heiß- bzw. Kaltwasser; und
einem Wasserauslass von dem Gehäuse; gekennzeichnet durch:
einen Temperatursensor neben dem Auslass zum Ermöglichen der elektronischen Steuerung der Ausgabetemperatur; wobei
die Wände des Auslasses so um den Temperatursensor geformt sind, dass von sechs möglichen senkrechten Ausrichtungen des Wassermischventils bei mindestens drei zueinander senkrechten Ausrichtungen und einer Ausrichtung dazwischen der Temperatursensor in Wasser eingetaucht bleibt, wenn Wasser durch Schwerkraft aus dem Wasserauslass ablaufen darf.
Auf diese Weise bleibt der Temperatursensor bei Abschalten des Wassermischventils im Wasser eingetaucht, so dass sich Kalk nicht so leicht ablagert.
Bevorzugt umfasst das Wassermischventil weiterhin einen Auslasshohlraum mit eine Auslassöffnung ausbildenden Wänden, wobei der Wasserauslass an den Auslasshohlraum am Umfang der Auslassöffnung anschließt, so dass Strömen vom Auslasshohlraum zum Wasserauslass ermöglicht wird, wobei:
der Temperatursensor in dem Auslasshohlraum angeordnet ist und, wenn senkrechte gedachte erste und zweite Ebenen den Umfang der Auslassöffnung so schneiden, dass die Auslassöffnung keine der Ebenen kreuzt, der Temperatursensor in dem Auslasshohlraum an der gegenüberliegenden Seite beider der ersten und zweiten Ebenen positioniert ist, wobei eine erste der mindestens drei zueinander senkrechten Ausrichtungen mit der ersten Ebene horizontal ist und der Temperatursensor unter dem Auslass ist und die zweite der mindestens drei zueinander senkrechten Ausrichtungen mit der zweiten Ebene horizontal ist und der Temperatursensor unter dem Auslass ist.
Wenn das Wassermischventil bei Einsatz mit einer der gedachten Ebenen horizontal eingebaut wird, befindet sich auf diese Weise der Temperatursensor unter dem tiefsten Punkt, von dem Wasser abläuft und bleibt somit eingetaucht.
Bevorzugt umfasst das Wassermischventil weiterhin ein Prallblech in dem Auslass, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine dritte gedachte Ebene senkrecht zur ersten und zweiten Ebene durch die effektive Grenze des Prallblechs verläuft, der Temperatursensor in dem Auslasshohlraum zu einer Seite der dritten Ebene und auf der gleichen Seite wie das Prallblech positioniert ist, wobei die dritte der mindestens drei zueinander senkrechten Ausrichtungen mit der dritten Ebene horizontal ist und der Temperatursensor unter der dritten Ebene ist.
Dies sieht eine dritte Ebene vor, so dass, wenn das Wassermischventil bei Einsatz mit dieser Ebenen horizontal eingebaut wird, der Temperatursensor sich auf diese Weise wiederum unter dem tiefsten Punkt, von dem Wasser abläuft, befindet und somit eingetaucht bleibt. In diesem Fall hält die effektive Grenze des Prallblechs, d.h. sein tiefster Punkt, über den Wasser abläuft, Wasser in dem Auslasshohlraum.
Bevorzugt erstreckt sich das Prallblech über mehr als die Hälfte des Auslasses, so dass die dritte Ebene von dem Auslass versetzt ist und der Temperatursensor an einer durch die Mitte des Auslasses verlaufenden Ebene positioniert ist.
Auf diese Weise kann der Temperatursensor bezüglich des Auslasses mittig positioniert werden, wobei diese Position im Allgemeinen einen repräsentativeren Hinweis auf die Mischtemperatur als Ganzes gibt.
Bevorzugt umfasst das Prallblech eine schraubenförmige oder spiralförmige Schraube, beispielsweise eine Archimedische Schraube, die bei Bedarf versetzt ist.
Durch Vorsehen des Prallblechs als Schrauben- oder Spiralform wird die gesamte Innenquerschnittfläche des Auslasses nur um einen minimalen Betrag reduziert, insbesondere die Dicke der Schraubenwand.
Die Archimedische Schraube muss sich nur um 180° drehen, um eine effektive Grenze an der Höhe der Mitte der Schraube vorzusehen.
Bevorzugt liegt der Umfang des Auslasses in einer der ersten und zweiten Ebenen liegt. Damit wird bei Einsatz das Mischventil mit dem Auslass entweder vertikal oder horizontal eingebaut.
Bevorzugt ist das Wassermischventil mit Mitteln zum Befestigen desselben an einer horizontalen oder vertikalen Fläche versehen, so dass es in den mindestens drei zueinander senkrechten Ausrichtungen liegt.
Zum Vorsehen eines solchen Einbaus kann das Wassermischventil in einem Gehäuse vorgesehen werden.
Das Wassermischventil kann folgendes aufweisen:
eine Mischkammer;
eine drehbare Steueranordnung mit Öffnungen zum Steuern von Strömen aus den Wassereinlässen zu den Mischkammern; und
einen Nullpositionsdetektor; wobei
eine Nullpositionsanzeige an der Steueranordnung zur Detektion durch den Nullpositionsdetektor so vorgesehen ist, dass, wenn der Nullpositionsdetektor die Nullpositionsanzeige bei einer vorbestimmten Position detektiert, ermittelt wird, dass sich die Öffnungen bei einer vorgewählten Drehposition im Verhältnis zu den Einlässen befinden.
Auf diese Weise kann die relative Position des Steuerelements zu den Wassereinlässen mühelos detektiert werden. Insbesondere kann die Steueranordnung bewegt werden, bis die Nullposition detektiert wird. An diesem Punkt ist die Position der Steueranordnung bekannt. Somit können Folgeposition für die Steueranordnung gemäß dem Betrag, um den sie bewegt wird, ermittelt werden.
Bevorzugt umfasst die Steueranordnung ein Steuerelement mit den Öffnungen und einer sich axial von dem Steuerelement erstreckenden Welle, wobei die Steueranordnung durch die Welle drehbar ist und die Nullpositionsanzeige bei einer vorbestimmten Position um den Umfang der Welle fern des Steuerelements vorgesehen ist.
Auf diese Weise kann die Position des Steuerelements von Ferne detektiert werden.
Bei der Positionsanzeige bei einer vorbestimmten relativen Drehausrichtung zu den Öffnungen kann die Position der Öffnungen gefolgert werden, wenn die Position der Positionsanzeige detektiert wird.
Bevorzugt erstreckt sich die Nullpositionsanzeige axial entlang der Weile, so dass sie bei verschiedenen Positionen entlang der Welle detektiert werden kann.
Auf diese Weise muss der Nullpositionsdetektor nicht präzis bezüglich der Länge der Welle angeordnet sein.
Bevorzugt sind das Steuerelement und die Welle in dem Gehäuse gelagert, und das Gehäuse bildet eine Antriebsöffnung, durch welche sich die Welle erstreckt, so dass sie von außerhalb des Gehäuses drehbar ist, wobei die Nullpositionsanzeige außerhalb des Gehäuses positioniert ist.
Auf diese Weise kann der Nullpositionsdetektor leicht zugänglich sein.
Bevorzugt umfasst das Gehäuse eine Außenfläche um die Welle, und der Nullpositionsdetektor ist an der Außenfläche angrenzend an die Welle angebracht.
Es können mehrere Detektorhalterungen an der Außenfläche um die Welle vorgesehen werden, wobei jede Detektorhalterung zum Aufnehmen des Nullpositionsdetektors dient.
Auf diese Weise kann der Nullpositionsdetektor in einer von mehreren Positionen um die Welle angeordnet sein. Dies ermöglicht ein Verändern der Nullposition für die Steueranordnung zu den Wassereinlässen entsprechend den Anforderungen des Benutzers.
Bevorzugt sind zwei Detektorhalterungen vorgesehen, wobei eine bezüglich der Welle der anderen diametral gegenüberliegt.
Dies ist insbesondere nützlich, wenn die Öffnungen in der Steueranordnung bezüglich der beiden Einlässe symmetrisch sind. Insbesondere kann die Position, bei der der Nullpositionsdetektor angebracht ist, abhängig davon ermittelt werden, wie die Wassereinlässe mit den Wasserversorgungen verbunden sind. Somit kann es beabsichtigt sein, dass ein Wassereinlass normalerweise mit einer Heißwasserzufuhr verbunden ist und dass eine bestimmte Detektorhalterung für den Nullpositionsdetektor verwendet wird. Sollte aber das Wassermischventil mit dem mit der Heißwasserzufuhr verbundenen anderen Wassereinlass verbunden werden, dann kann der Nullpositionsdetektor mühelos zu der anderen Detektorhalterung bewegt werden, so dass die Vorrichtung wie normal arbeitet.
Alternativ können Nullpositionsdetektoren an mehr als einer der Detektorhalterungen vorgesehen werden, wobei ein zugehöriges Steuersystem nur auf den entsprechenden Nullpositionsdetektor anspricht.
Die Nullpositionsanzeige kann ein Nocken wie eine Aussparung oder ein Vorsprung sein, und der Nullpositionsdetektor kann einen Mikroschalter umfassen.
Die Erfindung geht aus der folgenden Beschreibung, welche nur beispielhafter Natur ist, unter Bezug auf die Begleitzeichnungen besser hervor. Hierbei zeigen:
1 ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Ventil;
2(a) und (b) Querschnitte durch das Ventil von 1;
3(a) und (b) Steuerelemente zur Verwendung in dem Ventil von 1;
4 eine gestufte, sich verjüngende Öffnung zur Verwendung in einem Steuerelement;
5(a) und (b) Einsätze zur Verwendung mit dem Steuerelement;
6 einen Einsatz in dem Ventil;
7 ein asymmetrisches Steuerelement;
8(a) und (b) lineare Steuerelemente;
9 ein zylindrisches Steuerelement mit gestuften, sich verjüngenden Öffnungen;
10(a) bis (c) Steuerelemente, welche mindestens teilweise eine Mischkammer umschließen;
11 eine becherartige Dichtung zur Verwendung in dem Ventil von 1;
12 einen Querschnitt durch eine alternative becherartige Dichtung;
13(a) und (b) ein Steuerelement und dessen Halterung;
13(c) die Mischeinrichtung der 13(a) und (b);
13(d) und (e) ein alternatives Steuerelement und dessen Halterung;
14 die obere oder erste Hälfte des Gehäuses des Ventils von 1;
15(a) und (b) das obere Gehäuse des Ventils von 1 mit entfernter Servoanordnung;
16(a) bis (c) Querschnitte durch das Ventil von 1, welche den Temperatursensor zeigen;
17(a) bis (c) die Prallfläche der 16(a) und (c) und
18(a) und (b) Querschnitte eines alternativen Gehäuses für das Beibehalten eines eingetauchten Zustands des Temperatursensors.
Unter Bezug auf 1 wird ein Wassermischventil mit einem ersten Einlass 2, einem zweiten Einlass 4 und einem Auslass 6 gezeigt.
Wie in den 2(a) und (b) gezeigt wird, umfasst das Wassermischventil ein aus einer ersten Hälfte 8 und einer zweiten Hälfte 10 gebildetes Gehäuse, welche zusammen eine Mischkammer 12 bilden. Somit gelangt bei Gebrauch Wasser von den Wassereinlässen 2 und 4 in das Mischventil, wird in der Mischkammer 12 vermischt und tritt dann aus dem Auslass 6 aus.
Wie gezeigt, sind die Einlässe 2, 4 sowie der Auslass 6 jeweils mit Rohren 2a, 4a und 6a versehen, welche durch Schraubdeckel 2b, 4b und 6b angebracht sind. Auf diese Weise sind Filter 2c und 4c in den Einlässen aufgenommen und eine nachstehend zu beschreibende Prallfläche 400 ist in dem Auslass aufgenommen.
Zur Regelung des Verhältnisses des von dem ersten und dem zweiten Einlass 2, 4 eingemischten Wassers ist neben den Enden der Wassereinlässe 2, 4 ein Steuerelement 14 vorgesehen, wodurch die Wassereinlässe 2, 4 von der Mischkammer 12 getrennt werden.
Wie in den 3(a) und (b) gezeigt, ist das Steuerelement 14 eine Platte mit ersten und zweiten sich verjüngenden Öffnungen 16, 18.
Die Wassereinlässe 2, 4 dichten gegenüber einer ersten Fläche 20 des Steuerelements 14 ab. Das Steuerelement 14 kann dann so gedreht werden, dass die Öffnungen 16, 18 in eine Linie mit den Wassereinlässen 2, 4 gebracht werden und der Anteil des in die Mischkammer 12 gelangenden Wassers geregelt wird.
Eine zweite Fläche 22 des Steuerelements 14 ist der Mischkammer 12 zugewandt. Eine Halterung 24 liegt an der zweiten Fläche 22 des Steuerelements 14 an. Mit der Halterung 24 ist eine Welle 26 einstückig ausgebildet, durch welche die Halterung 24 und das Steuerelement 14 gedreht werden können. Die Welle 26 erstreckt sich durch eine Antriebsöffnung 27 in dem Gehäuse.
Wie in 1 gezeigt, sind ein Motor 28, beispielsweise ein Schrittmotor, und ein Getriebe vorgesehen, um die Welle 26 und somit das Steuerelement 14 zu drehen. Die Welle 26 könnte in anderen Ausführungen über einen manuellen Mechanismus drehbar sein.
Weiterhin wird in 1 der hintere Verbindungsteil eines Temperatursensors 30 gezeigt. Der Temperatursensor 30 oder zumindest dessen Spitze befindet sich in dem Mischwasserstrom, und wenn die Wassereinlässe 2 und 4 jeweils für Heiß- und Kaltwasser verwendet werden, kann die von dem Temperatursensor 30 gewonnene Information zur Steuerung des Motors 28 und somit der Stellung des Steuerelements 14 und der Temperatur des Auslasswasser-Mischstroms verwendet werden.
Die 3(a) und (b) zeigen zwei verschiedene Steuerelemente 14 zur Verwendung in dem Ventil. 3(a) zeigt insbesondere ein Steuerelement 14 mit sich verjüngenden Öffnungen 16 und 18, welche mit im Allgemeinen parallelen Seiten gestuft sind. Das Steuerelement 14 von 3(b) weist dagegen gestufte Öffnungen auf, welche sich von ihren breitesten Enden zu ihren schmälsten Enden hin kontinuierlich verjüngen.
Die vorliegende Anmeldung erkennt zum ersten Mal, dass die Verwendung eines Steuerelements, wie es in 3(b) gezeigt wird, mit Standardwassereinlässen zu einer nicht linearen Änderung des Strömens bezüglich der Drehung des Steuerelements führt. Insbesondere wird der Wasserstrom von einem Wassereinlass durch die ihm gebotene offene Fläche durch eine entsprechende sich verjüngende Öffnung in dem Steuerelement bestimmt. Diesbezüglich führt die Bewegung der sich verjüngenden Öffnung gegenüber dem Wassereinlass nicht zu einer linearen Änderung der offenen Fläche. Stufenweise Bewegungen bei erstem Bewegen eines Einlasses über die eine Öffnung bewirken aufgrund des Gegendrucks und einer proportional großen Zunahmen der für das Strömen verfügbaren Querschnittfläche große Strömungsänderungen. Bewegungen des Einlasses über das breitere Ende der Öffnung haben dagegen bezüglich des Gegendrucks weniger Wirkung und bewirken eine proportional geringere Wirkung in Bezug auf die offene Querschnittfläche.
Wird die Stellung des Steuerelements 14 elektronisch geregelt, kann ein geeigneter Ausgleich in die Rückkopplungsschleife eingebracht werden. Es können jedoch alternativ gestufte, sich verjüngende Öffnungen verwendet werden, wie in 3(a) gezeigt wird.
Wie in 4 gezeigt, entsprechen die Intervalle zwischen den Stufen der Größe des Wassereinlasses in Richtung der Bewegung des Steuerelements. Wenn sich der Wassereinlass von Stellung A zu Stellung B bewegt, nimmt somit die dem Wassereinlass gebotene offene Fläche (durch welche Wasser in die Mischkammer 12 strömen kann) mit der Bewegung linear zu. Um diese lineare Zunahme zu halten, wird in der Öffnung 16 eine Stufe vorgesehen. Die Gesamtstufe ist in der Praxis dank der zwei Stufen 32a und 32b an der Öffnung 16 symmetrisch vorgesehen.
Die durch die Stufen 32a und 32b vorgesehene Gesamtstufe hat eine Breite gleich dem schmälsten Abschnitt 32 der Öffnung 16. Der nächste Abschnitt 34 in der Öffnung 16 hat dann wiederum im Allgemeinen parallele Seiten. Wenn sich der Wassereinlass von Stellung B zu Stellung C bewegt, nimmt auf diese Weise die dem Wassereinlass gebotene offene Fläche wieder linear zu und nimmt ferner bei gleicher Rate wie der schmälste Abschnitt 32 linear zu. Die Öffnung 16 umfasst eine Reihe von Paaren symmetrischer Stufen, wobei jedes Paar eine Breite gleich der Breite des schmälsten Abschnitts 32 aufweist. Auf diese Weise erzeugt die Bewegung der Öffnung 16 gegenüber dem Wassereinlass von dem schmälsten Abschnitt 32 zu dem breitesten Abschnitt 36 eine linear größer werdende offene Fläche und somit einen linear zunehmenden Strom.
Wenn wie gezeigt die Wassereinlässe kreisförmig sind, ist es möglich, einen kreisförmigen Abschnitt 38 als Teil des breitesten Abschnitts 36 vorzusehen. Auf diese Weise kann ein vollständiges Öffnen des Wassereinlasses erreicht werden, um maximales Strömen sicherzustellen.
Als weitere Alternative zu Obigem kann das Steuerelement 14 von 3(b) zusammen mit Einsätzen in den Wassereinlässen 2 und 4 verwendet werden. Ein geeigneter Einsatz 40 wird in den 5(a) und (b) gezeigt. Der Einsatz kann wie in 6 gezeigt im Ventil montiert werden. Die Einsätze 40 füllen im Wesentlichen den Querschnitt der Einlässe und sind mit einer schlitzartigen Öffnung 42 versehen. Insbesondere sind die Einsätze 40 in den Einlässen 2 und 4 so angeordnet, dass sie ihre geschlitzten Öffnungen 42 neben den sich verjüngenden Öffnungen 16, 18 des Steuerelements 14 aufweisen. Weiterhin sind die geschlitzten Öffnungen 42 senkrecht zur Bewegungsrichtung der sich verjüngenden Öffnungen 16, 18 ausgerichtet. Somit sind die geschlitzten Öffnungen 42 in der gezeigten Ausführung in radialer Richtung zu dem Ventil und dem Steuerelement 14 ausgerichtet.
Durch Verwenden von Wassereinlässen 2,4 mit geschlitzten Querschnitten ist die Zunahme der offenen Querschnittfläche in die Mischkammer 12 in etwa proportional zu der Breite der sich verjüngenden Öffnungen 16, 18, die dem Wassereinlass geboten werden. Somit erfolgt das Mischen des Wassers von den Wassereinlässen 2, 4 in etwa proportional zur Bewegung des Ventils und Steuerelements 14.
Die Verwendung der geschlitzten Öffnungen ist insbesondere für Systeme mit großen Druckunterschieden zwischen den beiden Einlässen vorteilhaft. Bei Verwendung zum Beispiel bei Kombi-Heizgeräten kann der Druck von Kalt- zu Heißwasser ein Verhältnis von bis zu 33:1 haben.
Unter erneutem Bezug auf die 3(a) und (b) wird ersichtlich, dass die breitesten Abschnitte 36 der Öffnungen 16, 18 näher zueinander angeordnet sind als die schmälsten Abschnitte 32. Dies ermöglicht es dem Steuerelement 14, in eine Stellung zu drehen, bei welcher eine der Öffnungen 16, 18 einem der Wassereinlässe 2, 4 eine maximale offene Fläche bietet, während der andere der Wassereinlässe 2, 4 noch vollständig geschlossen ist. Durch Vorsehen einer guten Abdichtung zwischen den Wassereinlässen und der Dichtfläche des Steuerelements 14 ermöglicht dies, dass das Mischventil maximales Strömen von einem der Einlässe 2, 4 bietet, während der andere Einlass 2, 4 abgesperrt wird. Dies ist ein signifikanter Vorteil gegenüber bisherigen Ventilanordnungen, welche bei Anordnung für maximales Strömen von einem Einlass ein geringfügiges Strömen aus dem anderen Einlass zulassen. Bei Anordnungen, bei denen das Mischventil Heiß- und Kaltwasser mischt, lässt die Anordnung der 3(a) und (b) die Auswahl von entweder maximal heiß oder maximal kalt zu.
Um maximales Strömen durch das Mischventil zu wahren, werden die Öffnungen 16, 18 entsprechend zueinander angeordnet. Bei der gezeigten Anordnung liegen sich die Wassereinlässe 2, 4 über der Drehachse des Steuerelements 14 diametral gegenüber. Dadurch kann das Steuerelement 14 symmetrisch in jeder Richtung wirken.
Bei Drehung des Steuerelements 14 ist folgende Arbeitsweise bevorzugt. Das Steuerelement 14 wird wie in 3 gezeigt im Uhrzeigersinn gedreht, so dass der erste Einlass 2 gegenüber dem breitesten Abschnitt 36 der Öffnung 16 freiliegt. Zu diesem Zeitpunkt ist der zweite Einlass 4 noch durch das Steuerelement 14 verschlossen. Bei weiterem Drehen des Steuerelements 14 bewegt sich gleichzeitig mit Bewegung des nächsten schmäleren Abschnitts der ersten Öffnung 16 über den ersten Einlass 2 und zunehmender Strömungsbeschränkung der schmälste Abschnitt 32 der zweiten Öffnung 18 über den zweiten Einlass 4 und vergrößert zunehmend den Strom aus diesem Einlass um den gleichen Betrag. Schließlich erreicht bei weiterer Drehung des Steuerelements 14 der zweite Einlass 4 den breitesten Abschnitt 36 der zweiten Öffnung 18, um maximales Strömen aus dem zweiten Einlass 4 zuzulassen, während der erste Einlass 2 durch das Steuerelement 14 geschlossen wird. Natürlich öffnet dann ein weiteres Drehen des Steuerelements 14 den zweiten Einlass 4 mit der ersten Öffnung 16. Ferner hat eine Drehung des Steuerelements 14 gegen den Uhrzeigersinn eine ähnliche Wirkung.
Alternativ ist es an Stelle des Vorsehens eines symmetrischen Betriebs des Steuerelements 14 möglich, die sich verjüngende Öffnung 16, 18 so in dem Steuerelement 14 anzuordnen, dass eine der sich verjüngenden Öffnungen 16, 18 volles und ungemischtes Strömen vorsehen kann.
Es versteht sich, dass während normaler Inbetriebnahme das Steuerelement 14 durch die ganz kalte Stellung, dann durch die Mischstellungen mit zunehmend mehr Heißwasser gedreht wird, bis eine gewünschte Temperatur erreicht ist. Somit liefert das Mischventil bei Inbetriebnahme durch Vorsehen der ganz kalten Stellung eine unnötige Menge Kaltwasser zum Auslass. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, dass sich für die normale Drehrichtung des Steuerelements 14 bei Inbetriebnahme das Steuerelement direkt von der Aus-Stellung in eine Mischstellung bewegt. Um dies zu verwirklichen, reicht es aus, dass die sich verjüngende Öffnung 16, 18 am breitesten Abschnitt um die Größe der Einlässe und an ihren schmälsten Abschnitten um die doppelte Größe der Einlässe beabstandet ist, wobei die Beabstandung zwischen den schmälsten Abschnitten der sich verjüngenden Öffnung 16, 18 nicht symmetrisch angeordnet ist. Die schmälsten Abschnitte sind jedoch vorzugsweise um etwa das Dreifache der Größe der Einlässe beabstandet. In 7 wird ein geeignetes Steuerelement gezeigt.
Sollte der Bediener insbesondere die ganz kalte Stellung benötigen, kann das Steuerelement 14 durch diese Anordnung von der Aus-Stellung in eine entgegengesetzte Richtung gedreht werden, um die Maximalströmstellung der anderen sich verjüngenden Öffnung 16, 18 zu nützen.
Bezüglich der gestuften, sich verjüngenden Öffnungen können diese natürlich bei anderen Arten von Steuerelementen eingesetzt werden. Wie zum Beispiel in 8(a) und (b) gezeigt wird, können die Öffnungen für lineare Bewegung in einer Platte angeordnet werden. Analog können sie, wie in 9 gezeigt, in einem zylindrischen Steuerelement angeordnet werden.
Im Anschluss an 9 zeigen 10(a), (b) und (c) verschiedene Formen von nicht flachen Steuerelementen, welche zumindest teilweise die Mischkammer einschließen. Die jeweiligen gezeigten Beispiele sind jeweils zylindrisch, konisch und halbkugelförmig. Diese Anordnungen sind besonders vorteilhaft, da die Wassereinlassströme natürlich zumindest teilweise entgegengesetzt sind. Somit vermischen sich die durch die Öffnungen des Steuerelements tretenden Wassereinlassströme auf natürliche Weise miteinander, bevor sie die Mischkammer verlassen, ohne besondere Merkmale für das das Erzeugen eines Mischens in der Kammer.
11 zeigt die Abdichtkomponenten an den Enden jedes der Wassereinlässe 2, 4. Eine becherartige Dichtung 50 ist innen mit einer Spiralfeder 51 versehen. Die becherartige Dichtung 50 dichtet mit dem Innenumfang eines Einlasses 2, 4 ab und wird durch die Spiralfeder 51 nach vorne gefedert, um eine Abdichtung zum Steuerelement 14 zu wahren.
Wie vorstehend erläutert ist es wichtig, dass die Wassereinlässe mit der ersten Fläche 20 des Steuerelements 14 wirksam abdichten. Insbesondere wenn sich das Steuerelement 14 in der Stellung befindet, in welcher beide Einlässe abgesperrt sind, müssen die becherartigen Dichtungen 50 wirksam mit dem Steuerelement 14 abdichten. Weiterhin können sie beträchtlich lange in dieser Stellung bleiben. Im Hinblick darauf liefern die Federn einen starken Dichtdruck zwischen den becherartigen Dichtungen 50 und dem Steuerelement 14.
Gemäß der gezeigten Anordnung dichten die becherartigen Dichtungen 50 direkt an dem sich bewegenden Steuerelement 14 ab, um die Anzahl an Teilen zu verringern und die Arbeitsweise zu vereinfachen. Die Verwendung becherartiger Dichtungen mit einer großen, innen verlaufenden Abdichffläche verwirklicht eine gute Abdichtung, es tritt aber eine erhebliche Reibung zwischen der Dichtfläche und dem Steuerelement 14 auf. Dies kann zu Widerstand gegenüber der Drehung des Steuerelements 14 führen und bringt auch Verschleiß der becherartigen Dichtung mit sich. Durch Verkleinern der innen verlaufenden Abdichffläche der becherartigen Dichtung kann dagegen unzureichender Druck zwischen der Dichtfläche und dem Steuerelement 14 erzeugt werden. Weiterhin können die Einlassdrücke abhängig von der jeweiligen Installation erheblich schwanken. Die Hauptwasserversorgung im United Kingdom kann 16 bar erreichen, wird aber mit einem 12-Bar-Rohr den Häusern zugeführt. In der Praxis könnte der Druck aber bei Installation im Haus zwischen 0,1 bar und 10 bar schwanken, wobei manche Boiler-Hersteller fordern, dass alle Armaturen für 10 bar ausgelegt werden müssen.
Somit bietet die becherartige Dichtung 50 vorzugsweise eine gute Abdichtkraft für eine Vielzahl unterschiedlicher Drücke, ohne aber unmäßige Reibungskräfte gegenüber dem Steuerelement 14 zu erzeugen.
12 zeigt eine becherartige Dichtung 150, welche einen ringförmigen Vorsprung 152 umfasst, welcher sich von der andernfalls innen verlaufenden Abdichffläche 154 erstreckt.
Der ringförmige Vorsprung 152 bildet somit die Hauptdichtung zu dem Steuerelement 14. Jedoch bietet die innen verlaufende Abdichffläche 154 ebenfalls zusammen mit dem ringförmigen Vorsprung 152 eine gewisse Abdichtwirkung.
Durch Vorsehen des ringförmigen Vorsprungs 152 wird aber ein Raum 156 unter dem innen verlaufenden Teil 154 gebildet. Dieser Raum 156 trägt dazu bei, Wasserdruckschwankungen auszugleichen und einen Reibungswiderstand zwischen der becherartigen Dichtung 150 und dem Steuerelement 14 zu verringern. Insbesondere kann Wasser unter dem innen verlaufenden Teil 154 in den Raum 156 einströmen. Somit ergibt sich auf diese Weise bei steigendem Wasserdruck in dem Einlass eine Druckzunahme in dem Raum 156 unter dem innen verlaufenden Teil 154, welcher der Wirkung des die becherartige Dichtung 150 auf das Steuerelement 14 pressenden Drucks entgegenwirkt. Auf diese Weise steigt bei zunehmendem Wasserdruck in dem Einlass die Kraft zwischen der becherartigen Dichtung 150, insbesondere dem ringförmigen Vorsprung 152, und dem Steuerelement 14 nicht so sehr. Dies trägt dazu bei, eine konstante Abdichtkraft zwischen der becherartigen Dichtung 150 und dem Steuerelement 14 zu erzeugen. Die Abdichtkraft kann somit minimal gehalten werden, um den Widerstand zwischen den becherartigen Dichtungen 150 und dem Steuerelement 14 zu minimieren.
Die becherartigen Dichtungen 50, 150 können zusätzlich mit einem reibungsarmen Material wie PTFE beschichtet werden.
Wie vorstehend beschrieben und in 2(a) gezeigt, dichten die Einlässe 2 und 4 direkt gegenüber dem Steuerelement 14 ab. Dies ist vorteilhaft, da es eine verringerte Anzahl an Teilen erfordert und von einfacher Konstruktion ist. Wie jedoch vorstehend erwähnt wurde, gibt es Probleme beim Vorsehen einer guten Abdichtung zwischen den Einlässen 2, 4 und dem Steuerelement, ohne übermäßigen Reibungswiderstand und Verschleiß zwischen den Dichtungen der Einlässe 2, 4 und dem Steuerelement 14 zu erzeugen.
In der in den 2(a) und (b) gezeigten bevorzugten Ausführung ist das Steuerelement 14 aus Stahl gefertigt, welcher mit einem reibungsmindernden Material wie PTFE auf dessen erster Fläche 20 beschichtet ist. Dies erlaubt den Einsatz eines guten Abdichtdrucks selbst bei herkömmlichen becherartigen Dichtungen 50.
13(a) und (b) zeigen den Halterungsaufbau 24 und die Welle 26 zusammen mit dem Steuerelement 14. Sie zeigen auch eine nachstehend zu beschreibende Mischeinrichtung 200.
Der Halterungsaufbau 24 umfasst eine untere Wand 24a und eine umlaufende Wand 24b. Das Steuerelement 14 wird an seinem Außenumfang durch die obere Fläche 24c der umlaufenden Wand 24b gehaltert. Auf diese Weise wird die Mischkammer 12 in dem Halterungsaufbau 24 und dem Steuerelement 14 gebildet.
Wie dargestellt sind die Vorsprünge 62 an der oberen Fläche 24c der umlaufenden Wand 24b vorgesehen. Diese Vorsprünge 62 greifen in Aussparungen 63 um den Außenumfang des Steuerelements 14, so dass das Steuerelement 14 gegen den Halterungsaufbau 24 gedrückt und drehfest angebracht werden kann.
Wie gezeigt nimmt die Welle 26 die Form eines Hohlzylinders mit mehreren Auslassöffnungen 70 an dessen am weitesten vom Steuerelement 14 entfernten Ende ein. Sie erstreckt sich von der Außenfläche der unteren Wand 24a, wobei sie eine mittlere Öffnung 24d in der unteren Wand 24a umgibt.
Bei Gebrauch strömt Wasser durch die sich verjüngenden Öffnungen 16 und 18 in die durch den Halterungsaufbau 24 und das Steuerelement 14 gebildete Mischkammer 12. Das Mischwasser strömt dann durch die Hohlwelle 26 und aus den Auslassöffnungen 70 hinaus in die Auslasskammer 72, welche durch die erste Hälfte 8 gebildet und in 2(a) gezeigt wird. Von der Auslasskammer 72 strömt das Mischwasser dann aus dem Auslass 6 heraus.
Wie gezeigt ist zwischen dem Halterungsaufbau 24 und dem Steuerelement 14 eine Mischeinrichtung 200 angeordnet.
Die Mischeinrichtung 200 umfasst eine ringförmige Wand 202, welche sich bei Montage von Steuerelement 14, Halterungsaufbau 24 und Mischeinrichtung 200 von der unteren Wand 24a zu der zweiten Fläche 22 des Steuerelements 14 erstreckt. Die ringförmige Wand 202 folgt einer einwärts der Öffnungen 16 und 18 angeordneten Strecke und ist bevorzugt im Allgemeinen kreisförmig. Somit bildet die ringförmige Wand 202, wie zum Beispiel in 2(b) gezeigt wird, einen mittleren Mischhohlraum 204 mit einem äußeren umlaufenden Kanal.
In der ringförmigen Wand sind Fenster 206 vorgesehen, um Wasser von den Öffnungen 16 und 18 und dem äußeren umlaufenden Kanal in den mittleren Mischhohlraum 204 und hinunter durch die Hohlwelle 26 strömen zu lassen.
Die Mischeinrichtung 200 ist ferner mit einem Paar allgemein radialer verlaufender Wände 208 versehen. Wie gezeigt liegen sich diese Wände bezüglich des mittleren Mischhohlraums 204 und der ringförmigen Wand 202 diametral gegenüber. Nach Zusammenbau mit dem Steuerelement 14 und dem Halterungsaufbau 24 verlaufen diese gegenüberliegenden Wände im Wesentlichen zur unteren Wand 24a, der umlaufenden Wand 24b und der zweiten Fläche 22 des Steuerelements 14. Somit ist der zwischen der ringförmigen Wand 202 und der umlaufenden Wand 24b ausgebildete ringförmige umlaufende Kanal in ein Paar im Allgemeinen halbkreisförmiger Kanäle unterteilt. Jeder dieser Kanäle ist gegenüber einer jeweiligen Öffnung 16, 18 angeordnet. Unabhängig von der Anordnung der Einlässe 2 und 4 bezogen auf die Öffnungen 16 und 18 strömt auf diese Weise das durch die Öffnungen 16 und 18 strömende Wasser immer in seinen jeweiligen Kanal.
Die bevorzugte und gezeigte Ausführung enthält ein Fenster 206 an jedem Ende jedes Kanals, so dass ein Fenster 206 an jeder Seite jeder gegenüberliegenden radialen Wand 208 angeordnet ist. Diese Anordnung ist für das Verwirklichen eines frühzeitigen und wirksamen Mischens des heißen und kalten Wassers sehr signifikant.
Es ist gut bekannt, dass ein wirksames Mischen von Fluiden über kurze Strömstrecken aufgrund der Tatsache schwierig zu erreichen ist, dass jedes Fluid seine eigene Strömstrecke einnimmt, wobei nur ein relativ geringes Mischen an der Grenze zwischen den beiden Strömen eintritt.
Ohne die Mischeinrichtung 200 neigen Ströme von den Öffnungen 16 und 18 dazu, die gesamte Strecke durch die Hohlwelle 26 und aus dem Auslass 6 heraus getrennt zu bleiben.
Es ist möglich, die Ströme von den Öffnungen 16 und 18 hin zueinander umzulenken. Zum Beispiel könnte die gezeigte ringförmige Wand 202 durch eine ringförmige Wand mit zwei einander zugewandten Fenstern ersetzt werden, so dass Ströme von den Öffnungen 16 und 18 hin zueinander gelenkt werden. Es wurde jedoch festgestellt, dass bei Aufeinandertreffen der beiden entgegengesetzten Ströme diese lediglich einen einfacheren Verlauf suchen und somit lediglich – wiederum bei wenig Mischen – die Welle 26 hinunter umgelenkt werden.
Gemäß der gezeigten Anordnung dringt der Strom aus einer der Öffnungen 16, 18 und deren entsprechenden Fenstern 206 in einer Richtung in etwa parallel zum Strom aus der anderen der Öffnungen 16, 18 und ihren entsprechenden Fenstern 206 in den mittleren Mischhohlraum 204 ein. Ferner wird der Strom aus jeder der Öffnungen 16 und 18 zwischen deren beiden Fenstern 206 geteilt und dringt in zwei entgegengesetzten Richtungen in den mittleren Mischhohlraum ein. Infolge des Eindringens der zwei Paare von entgegengesetzten Strömen in den mittleren Mischhohlraum 204 werden vier im Allgemeinen spiralförmige Strömungsstrecken gebildet. Insbesondere wird jeder der Ströme bei Treffen auf die drei anderen Ströme weg zur seitlichen umlaufenden Wand 24b gelenkt und dreht sich weiter in dieser Richtung, so dass ein Wirbel gebildet wird. Die Bildung der vier Wirbel vergrößert stark die Wassermenge, welche (am Rand ihres Stroms) mit Wasser von anderen Strömen in Kontakt kommt. Es wird mit anderen Worten ein verbessertes Mischen der Fluidströme verwirklicht.
Es ist auch erkennbar, dass mit einem Fenster 206 an jedem Ende eines Kanals bei Drehen des Steuerelements 14, des Halterungsaufbaus 24 und der Mischeinrichtung 200 gegenüber den Einlässen die Strömmenge von einem Fenster 206 umgekehrt zur Strömmenge von dem anderen Fenster 206 des gleichen Kanals schwankt. Wenn zudem der Fluidstrom aus einem der Einlässe 16, 18 durch ein Fenster 206 am stärksten ist, dann ist der stärkste Fluidstrom aus der anderen Öffnung 16, 18 der aus dem in etwa diametral gegenüberliegenden Fenster 206 des anderen Kanals. Auf diese Weise bewirkt die Anordnung der gezeigten Mischeinrichtung 200 unter allen Bedingungen eine in etwa ausgewogene und wirksame Mischanordnung.
Wie gezeigt ragt eine Verlängerung 210 der Mischeinrichtung 200 durch die mittlere Öffnung 24d in der unteren Wand 24a und in die Hohlwelle 26. Die Verlängerung 210 ist im Allgemeinen hohl, so dass die mittlere Öffnung für ein Strömen von dem mittleren Mischhohlraum 204 zu der Hohlwelle 26 gewahrt bleibt. In der Verlängerung 210 erstrecken sich Schaufeln 212 nach innen. Die Schaufeln 212 weisen eine im Allgemeinen spiral- oder schraubenartige Form auf, um den von der Mischeinrichtung 200 in den stromabwärts gelegenen Teil der Hohlwelle 26 gelangenden Wasserstrom in Drehung zu versetzen. Diese Drehung verbessert das Mischen der Heiß- und Kaltwasserströme weiter.
Die Positionen der vier Schaufeln ist von technischer Bedeutung.
Wie vorstehend erläutert wird der Strom von jedem Fenster 206, welcher in den mittleren Mischhohlraum 204 gelangt, hin zur umlaufenden Wand 24b abgelenkt, so dass ein im Allgemeinen spiralförmiger Strom gebildet wird. Dieser Strom neigt dann dazu, sich axial nach unten durch die Mischeinrichtung 200 in die Welle 26 zu bewegen. Die Schaufeln 212 sind so angeordnet, dass sie den spiralförmigen Strom jedes Wirbels am wirksamsten behindern. Somit sind an dem stromaufwärts befindlichen Ende der Hohlwelle 26 unmittelbar am Mischhohlraum 204 die Schaufeln 212 so angeordnet, dass sie in etwa die Mittelachsen der vier Wirbel schneiden. Als Näherung all der verschiedenen Mischbedingungen, welche sich in dem mittleren Mischhohlraum 204 ergeben können, bedeutet dies, dass die Schaufeln 212 symmetrisch um die Öffnung zur Welle 206 angeordnet sind, wobei Schaufelpaare im Allgemeinen symmetrisch quer über die Ebene zwischen den radial gegenüber liegenden Wänden und den Fenstern 206 an jeder Seite derselben angeordnet sind.
Als weiteres Merkmal für das Verbessern des Mischens ist die Innenwand 214 der Verlängerung 210 zwischen den Schaufeln 212 verjüngt. Die Innenwand 214 bildet einen Innenquerschnitt für die Verlängerung. Der Innendurchmesser der Innenwand 214 und somit der Innenquerschnitt der Verlängerung ist entlang der Länge der Schaufeln zunehmend verringert. Dies verengt und beschleunigt das Strömen. Weiterhin weitet sich am Ende der Mischeinrichtung 200 die Strömstrecke wieder zu dem vollen Innendurchmesser der Welle 26. Auf diese Weise trifft das durch die Verlängerung 210 in die Hohlwelle 26 strömende Wasser auf eine Drossel oder ein Venturi. Wenn es in die Hohlwelle 26 eintritt, wird es gedrosselt und beschleunigt.
Um den Drehmischvorgang aufrecht zu erhalten, kann man sehen, dass sich die Schaufeln 212 über den Punkt hinaus erstrecken, zu dem sich die Innenwand 214 erstreckt. Auf diese Weise tritt die Venturi-Wirkung zwischen den Schaufeln 212 ein, während sie den Strom noch drehen. Dies trägt wiederum zu dem verbesserten Mischvorgang der Mischeinrichtung 200 bei.
In der bevorzugten Ausführung erstrecken sich die Schaufeln 212 nicht zur Mitte der Verlängerung 210, sondern lassen einen mittleren Raum frei. Die Breite bzw. der Durchmesser dieses Raums kann trotz der sich verjüngenden Wand 214 entlang der Länge der Schaufeln konstant gehalten werden.
Natürlich wäre es möglich, die Mischeinrichtung 200 einstückig mit dem Halterungsaufbau 24 auszubilden. Aufgrund der Komplexität der sich ergebenden Form ist jedoch bevorzugt, den Halterungsaufbau 24 und die Mischeinrichtung 200 aus zwei Teilen zu formen. Es ist dann wichtig, dass diese beiden Teile zuverlässig und in einer Weise miteinander verbunden werden, welche einem Strömen von Wasser außerhalb der Verlängerung 210 in die Hohlwelle 26 standhält.
Wie gezeigt wird der Durchmesser der Außenfläche 216 der Verlängerung 210 zusammen mit der Innenfläche 214 kleiner. Jedoch ist die Verlängerung 210 mit einer axial verlaufenden Wand 222 versehen, welche bei etwa dem gleichen Durchmesser wie der Hauptkörper der Verlängerung 210 weiterläuft. Die verlaufende Wand 222 biegt sich aus Gründen, welche nachstehend deutlich werden, in Wirklichkeit ebenfalls leicht nach innen. Dies bildet eine Aussparung 218 zwischen der Außenfläche 216 und der Wand 222. Ferner erstreckt sich, wie in den 2(a) und (b) gezeigt, eine radial verlaufende Wand 224 von der Hohlwelle 26 zu der Mischeinrichtung 200. Die Wände 222 und 224, welche von allgemein geringerer Dicke als die anderen Wände der Vorrichtung sind, können sich bis zu einem gewissen Grad elastisch biegen. Daher kann die Wand 222 der Mischeinrichtung 200 als Schiebesitz mit der Wand 224 montiert werden. Dies bietet eine sichere Verbindung, welche auch einem Wasserstrom effektiv standhält.
Wie gezeigt ist eine radial hervorstehende Verlängerung 220 an einer der radial gegenüberliegenden Wände 28 so vorgesehen, dass sie in einer entsprechenden (aber nicht dargestellten) Aussparung in dem Halterungsaufbau 24 aufgenommen ist. Dies hält die Mischeinrichtung drehfest.
13(d) und (e) bieten eine Alternative zu der unter Bezug auf die 13(a) bis (c) beschriebenen Ausführung.
Alternative Steuerelemente können vollständig aus FEP, einer Spritzguss-Sorte von PTFE, konstruiert werden. Es ist auch möglich, jedes trinkwasserunbedenkliche reibungsarme Material wie PTFE selbst, +PTFE, dem Molybdän zugesetzt wurde, PTFE, dem Molybdän zugesetzt wurde oder Acetal, dem PTFE oder Molybdän zugesetzt wurde, zu verwenden. Alternativ könnte ein Keramikteil verwendet werden.
Das Steuerelement 314 muss eindeutig einen Raum hinter seiner Fläche 322 bieten, um die Mischkammer zu bilden. Weiterhin sind Mittel zum Drehen des Steuerelements 314 erforderlich. Es ist aber nicht möglich, ein alternatives Steuerelement aus einem der oben erwähnten Materialien an die Hand zu geben, welches eine hinreichende Festigkeit aufweist. Es wäre möglich, solche reibungsmindernden Materialien in andere Materialien eingebettet vorzusehen, doch werden dadurch die reibungsmindernden Eigenschaften aufs Spiel gesetzt.
Somit wird für die oben erwähnten alternativen Steuerelemente vorgeschlagen, einen separaten Halterungsaufbau 324 vorzusehen, welcher wie in den 13(d) und (e) gezeigt aus zwei Teilen 324a, 324b konstruiert werden kann. Es wäre möglich, diesen Halterungsaufbau 324 wie oben beschrieben mit einem geeigneten reibungsmindernden Material zu beschichten, statt ein separates Steuerelement 314 vorzusehen. Der Einfachheit halber und im Hinblick auf geringere Herstellungskosten ist es jedoch wünschenswert, den Halterungsaufbau 324 aus einem Kunststoffmaterial herzustellen. Diesbezüglich ist es aufgrund der Wärmeanforderungen zur Aushärtung des Beschichtungsmaterials nicht möglich oder zumindest äußerst schwierig, ein geeignetes Kunststoffmaterial mit einem geeigneten reibungsmindernden Material zu beschichten. Daher wird vorgeschlagen, das Steuerelement 314 als selbsttragende Komponente vorzusehen, welche dann zusätzlich von dem Halterungsaufbau 324 gestützt wird, um den während des Gebrauchs auftretenden zusätzlichen Kräften standzuhalten. Das Steuerelement 314 kann in geeigneter Weise an dem Halterungsaufbau 324 angebracht werden. Es kann sogar ein zuvor hergestelltes selbsttragendes Steuerelement 314 in die Form des Halterungsaufbaus 324 eingesetzt werden, so dass der Halterungsaufbau 324 dann einstückig mit dem Steuerelement 314 durch einen Vorgang des Umspritzens geformt wird.
Auf diese Weise können Materialien, welche sich dafür eignen, dem Steuerelement 314 die geeignete Festigkeit zu verleihen, für den Halterungsaufbau 324 verwendet werden, während die Fläche 320 des Steuerelements 314 aus einem geeigneten Material zur Minderung der Reibung und des Verschleißes mit den Einlässen 2, 4 hergestellt werden kann. Dies kann vor allem wichtig sein, wenn der Halterungsaufbau 324 ebenfalls einstückig mit der Welle 326 ausgebildet ist, da die Welle 326 jedes zum Drehen des Steuerelements 314 erforderliche Drehmoment übertragen muss.
Die 13(d) und (e) zeigen den Halterungsaufbau 324 und die Welle 326 zusammen mit einem Steuerelement 314.
Der Halterungsaufbau 324 umfasst eine Halterungsfläche 360, an welcher die zweite Fläche 322 des Steuerelements 314 anliegt. Wie vorstehend erläutert könnte das Steuerelement 314 einstückig mit dem Halterungsaufbau 324 ausgebildet werden. Jedoch sind wie gezeigt Vorsprünge 362 vorgesehen, um in Aussparungen 363 in dem Steuerelement 314 zu greifen, so dass das Steuerelement 314 gegen den Halterungsaufbau 324 gedrückt und drehfest gehalten werden kann.
Der Halterungsaufbau 324 umfasst Durchlässe 366, 368, welche den sich verjüngenden Öffnungen 316, 318 entsprechen, die Durchlässe 366, 368 können größer als die Öffnung 316, 318 sein, sollten sich aber größenmäßig nahe kommen, um eine mechanische Halterung zu bieten.
Wie gezeigt nimmt die Welle 326 wie bei der Ausführung der 13(a) bis (c) die Form eines Hohlzylinders mit Auslassöffnungen 370 an ihrem am weitesten von dem Steuerelement 314 entfernten Ende ein.
Somit gelangt durch die sich verjüngenden Öffnungen 316 und 318 strömendes Wasser durch die Durchlässe 366, 368 in die Mischkammer 312, welche durch den Halterungsaufbau 324 gebildet wird, und dann in die Hohlwelle 326. Das Mischwasser tritt dann aus den Auslassöffnungen 370 aus. Ein dem in den 2(a) und (b) gezeigten Gehäuse entsprechendes Gehäuse kann mit einer der Auslasskammer 72 ähnlichen Kammer versehen werden. Wasser strömt von den Auslassöffnungen 370 in die Auslasskammer und weiter aus einem Auslass heraus.
Wie in den 13(d) und (e) gezeigt erstrecken sich ringförmige Wände 374 einwärts der Mischkammer 312 von der gegenüberliegenden Halterungsfläche 360 des Halterungsaufbaus 324. Diese ringförmigen Wände 374 erstrecken sich zu einer Fläche 376 des Halterungsaufbaus 324 um den Umfang der Hohlöffnung der Welle 326. Auf diese Weise wird der innere Abschnitt der Halterungsfläche 360 des Halterungsaufbaus 324 zusätzlich gestützt, wodurch seine Neigung gemindert wird, sich unter hohen Einlasswasserdrücken zu biegen.
Wie gezeigt umfasst die ringförmige Wand 374 Unterbrechungen 378, welche einen Wasserstrom zur Hohlwelle 326 durchlassen. Auf diese Weise kann Wasser nicht direkt von der sich verjüngenden Öffnung 316, 318 in die Welle 326 strömen. Das Wasser muss zuerst um Teile der ringförmigen Wand 374 strömen. Dies trägt zu einem Mischen bei. Wenn weiterhin das Wasser dann durch die Unterbrechungen 378 in den ringförmigen Wänden 374 strömt, werden Wasserströme aufeinander zu gelenkt, wodurch das Mischen weiter verbessert wird.
Es ist möglich, weitere Merkmale an den Unterbrechungen 378 oder in den Innenwänden der Welle 326 (wie zum Beispiel für die Mischeinrichtung 200 beschrieben) zu integrieren, um das Mischen weiter zu verbessern.
Für die in den 13(a) bis (c) oder die in den 13(d) und (e) gezeigte Anordnung ist es erforderlich, eine drehbare Fassung vorzusehen, mittels welcher das Steuerelement gegenüber den Wassereinlässen dreht. Das Steuerelement wird durch die Hohlwelle gedreht, welche sich aus der Antriebsöffnung 27 des Gehäuses heraus erstreckt und zum Beispiel durch einen Schrittmotor 28 angetrieben wird. Somit ist das einfachste Vorgehen bei der Befestigung des Halterungsaufbaus das herkömmliche Vorsehen von Lagern für die Hohlwelle. Da aber das Steuerelement dem Druck von den Wassereinlässen bei einem relativ großen Radius standhalten muss, ist dies mit Problemen behaftet. Insbesondere ist unter Berücksichtigung der Anordnung der 13(a) bis (c) der von den Wassereinlässen 2,4 ausgeübte Druck hin zum Außenumfang des Steuerelements 14 gerichtet und somit neigt das Steuerelement 14 zum Wegbiegen. Ferner können die Einlassdrücke an den Wassereinlässen 2, 4 recht unterschiedlich sein. Dies tritt ganz natürlich auf, wenn das Steuerelement 14 so eingestellt ist, dass es viel durch einen Einlass und wenig durch den anderen Einlass strömen lässt.
Zur Lösung dieser Probleme wird wie in den 2(a) und (b) gezeigt ein Stoßring 80 hin zum Außenumfang hinter der zweiten Fläche 22 des Steuerelements 14 vorgesehen. Insbesondere liegt in der gezeigten Ausführung der Stoßring 80 an der Rückseite des Halterungsaufbaus 24 entlang der Außenfläche der unteren Wand 24a an.
Der Stoßring 80 ist in 14 dargestellt, welche die offene Seite der ersten Hälfte 8 des Gehäuses zeigt. Der Stoßring 80 umfasst ein Gestell 82, welches mehrere drehbare Komponenten 84 fest hält. Vorzugweise (und wie dargestellt) sind die drehbaren Komponenten 84 Kugellager, so dass der Stoßring 80 als Kugellagerring ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Gestell 82 ein geformter Kunststoff-Teil, welcher die Kugellager 84 fest hält.
Wie in 2(a) und (b) gezeigt bilden die erste Hälfte 8 und die zweite Hälfte 10 des Gehäuses zusammen eine erste im Allgemeinen zylindrische Wand 8a, 10a, welche einen Einlasshohlraum für das Aufnehmen der umlaufenden Wand 24b des Halterungsaufbaus 24 bildet. Die erste Hälfte 8 umfasst auch eine zweite im Allgemeinen zylindrische Wand 8b, welche den Auslasshohlraum für das Aufnehmen der Hohlwelle 26 bildet.
Die erste Hälfte 8 des Gehäuses ist dann mit einer im Allgemeinen senkrechten Lippe 8c versehen, welche an die erste und die zweite im Allgemeinen zylindrische Wand anschließt. Wie dargestellt bildet diese Lippe 8c eine Auflage, auf der der Stoßring 80 ruht.
Somit ist die durch die Wassereinlässe 2,4 auf das Steuerelement 14 ausgeübte Kraft gerade durch den Halterungsaufbau 24 auf den Stoßring 80 und die Lippe 8c des Gehäuses gerichtet. Auf diese Weise müssen der Halterungsaufbau 24 und die Welle 26 nicht so konstruiert werden, dass sie den Drallkräften standhalten, welche ansonsten in ihnen durch die Wassereinlässe erzeugt werden würden. Die Kräfte werden direkt durch die umlaufende Wand 24b des Halterungsaufbaus übertragen.
Wie ersichtlich ist, bieten die verschiedenen Mischelemente in der Vorrichtung einem Strömen durch die Vorrichtung Widerstand. Dadurch kommt es zu einem gewissen Gegendruck, dort wo die Einlässe 2,4 auf das Steuerelement 14 treffen. Da die Öffnungen 16, 18 ferner bezüglich der abdichtenden becherartigen Dichtungen 50 länglich sind, kann Wasser von dem jeweiligen Einlass 2, 4 durch eine dieser Öffnungen 16, 18 treten und dann zurück aus der gleichen Öffnung 16, 18 längs der Einlässe 2, 4 strömen. Wenn die Vorrichtung auf ganz heiß oder ganz kalt eingestellt wird oder wenn der Versorgungsdruck für die beiden Einlässe unterschiedlich ist, kann ein derartiges Austreten von Wasser eine signifikante Wirkung auf die Mischwassertemperatur haben. Insbesondere kann Wasser um die Außenseite der Halterung 24 herum zu dem Auslasshohlraum 72 um die Hohlwelle 26 austreten.
Um diese Wirkung zu verhindern, ist die Vorrichtung mit einer Dichtung 170 versehen. Die Dichtung 170 ist ringförmig und dichtet zwischen der Innenfläche der Wände der ersten Hälfte 8 des Gehäuses und einer Außenfläche der Welle 26 ab. Im Einzelnen ist die Dichtung 170 stromaufwärts der Auslassöffnung 70 und des Auslasses 6 angeordnet. Auf diese Weise erreicht zwischen der Halterung 24 und dem Gehäuse strömendes Wasser nicht den Auslasshohlraum 72.
Vorzugsweise und wie dargestellt ist die Dichtung 170 eine V-Dichtung, so dass ihr Abdichtvermögen zunimmt, wenn der Differentialdruck steigt. Dieser Differentialdruck wird in der Praxis nicht sehr hoch sein, da er sich nur aus dem von den Mischelementen verursachten Druck ergibt.
Wie vorstehend erwähnt ist das Gehäuse aus einer ersten Hälfte 8 und einer zweiten Hälfte 10 gebildet. Es ist eindeutig nötig, diese beiden Hälften so zusammenzubauen, dass sie richtig abdichten.
Es wäre möglich, die erste Hälfte 8 und die zweite Hälfte 10 mittels Gewinden an den jeweiligen Hälften zusammenzuschrauben. Dann wäre es aber sehr schwierig, eine richtige Drehausrichtung zwischen der ersten und der zweiten Hälfte sicherzustellen, sobald sie vollständig in einen dichtenden Eingriff gedreht und angezogen worden sind.
Es wäre auch möglich, zur Abdichtung gegenüber einem Innenumfang der anderen Hälfte einen O-Ring um einen Außenumfang der einen Hälfte anzubringen. O-Ringe werden jedoch in Nuten oder Kanälen vorgesehen. Diesbezüglich ist es zur Ausformung eines geeigneten Or-Ring-Kanals in einem Außenumfang der ersten oder zweiten Hälfte nötig, eine Form zu benützen, welche entlang einer durch den O-Ring-Kanal laufenden Linie geteilt ist. In der Praxis führt dies unvermeidlicherweise zu einer leichten Wulst in dem Kunststoff-Formteil, wodurch möglicherweise der O-Ring selbst beschädigt wird oder zumindest seine Dichteigenschaften beeinträchtigt werden.
Zur Lösung dieser Probleme umfasst, wie in den 2(a) und (b) sowie 14 gezeigt, die erste Hälfte 8 eine Stufe 90, in welche ein O-Ring 92 eingepasst wird. Die erste Hälfte umfasst ferner eine Lippe 94. Wie in den 2(a) und (b) gezeigt wird, umfasst die zweite Hälfte 10 des Gehäuses einen sich nach außen erstreckenden Flansch 96, an dessen Ende sich ein axial verlaufender Flansch 98 befindet. Wie ebenfalls in den 2(a) und (b) gezeigt wird, greifen der sich nach außen erstreckende Flansch 96 und der axial verlaufende Teil 98 der zweiten Hälfte 10 mit der Lippe 94 der ersten Hälfte 8. Dieses Greifen ist so ausgelegt, dass der O-Ring 92 um den richtigen Betrag zusammengedrückt wird, um die erforderliche Abdichtung zu verwirklichen. Wenn die erste und die zweite Hälfte 8, 10 insbesondere in dieser Stellung gehalten werden, wird eine korrekte Abdichtung verwirklicht.
Durch diese Anordnung kann, wie ferner ersichtlich ist, die Verbindung zwischen den Formen für das Erzeugen der ersten Hälfte 8 um einen radialen Umfang der ersten Hälfte 8 laufen, zum Beispiel um den Rand der Lippe 94. Auf diese Weise muss der Sitz des O-Rings 92 nicht beeinträchtigt werden.
Um die erste und die zweite Hälfte 8, 10 in dieser Stellung zu halten, wird ein Kragen 100 vorgesehen.
Der Kragen 100 passt um die Lippe 94 der ersten Hälfte 8 und die Teile 96, 98 der zweiten Hälfte 10, so dass ein Lösen derselben verhindert wird. Durch Verwenden eines Kragens aus hartem Material ist es nicht notwendig, eine Presskraft zwischen der ersten und der zweiten Hälfte 8, 10 vorzusehen. Der Kragen hält lediglich die erste und zweite Hälfte 8, 10 in der richtigen Stellung zusammen, so dass der O-Ring 92 die korrekte Abdichtkraft liefert. Die den Kragen 100 ortsfest haltende Kraft ist radial einwärts der Lippe 94 und der Teile 96, 98 gerichtet. Somit ist die Kraft senkrecht zu der für das Zusammenhalten der ersten und der zweiten Hälfte 8, 10 erforderlichen Kraft. Somit ist keine große Kraft erforderlich, um den Kragen 100 festzuhalten, doch bei angebrachtem Kragen kann er beträchtlichen Kräften standhalten, die sich aus dem Innendruck ergeben, welcher die erste und zweite Hälfte 8, 10 zu lösen versucht.
Es ist wie gezeigt auch möglich, dass der Querschnitt des Kragens 100 innere Halterungsflächen 102, 104 aufweist, welche geringfügig auseinander gehen. Die Lippe 94 der ersten Hälfte 8 und der sich nach außen erstreckende Flansch 96 der zweiten Hälfte 10 sind um einen entsprechenden Betrag abgewinkelt. Wenn der Wasserinnendruck versucht, die erste und die zweite Hälfte 8, 10 zu lösen, wird auf diese Weise ein Teil der axialen Trennkraft mittels der auseinander gehenden Flächen zu einer radialen auswärts gerichteten Kraft übertragen. Auf diese Weise muss die Festigkeit des Querschnitts des Kragens 100 nicht der beschränkende Faktor beim Zusammenhalten der ersten und zweiten Hälfte sein. Durch Erhöhen der Festigkeit des Kragens 100 um dessen Umfang kann höheren Innendrücken standgehalten werden. Dies kann zum Beispiel durch Festziehen eines Metallbands um den Außenumfang des Kragens 100 verwirklicht werden.
Somit gibt die Verwendung des die erste und zweite Hälfte 8, 10 zusammenhaltenden Kragens 100 eine einfache und höchst wirksame Dichtanordnung an die Hand. Auf den O-Ring 92 wird kein übermäßiger Druck ausgeübt und es sind keine Komponenten erforderlich, die zusammengeschraubt werden müssen. Diesbezüglich wird angemerkt, dass das Drehen der ersten und zweiten Hälfte 8, 10 zueinander zu deren Verschrauben den O-Ring 92 verdrehen und beschädigen könnte.
Wie vorstehend erwähnt und in 2(b) gezeigt wird, erstreckt sich die Welle 26 durch eine Öffnung 27 in der ersten Hälfte 8 am Boden des Auslasshohlraums 72, so dass sie zum Beispiel durch den Motor 28 gedreht werden kann.
Die 15(a) und (b) zeigen die Vorrichtung mit entferntem Motor 28.
Die Welle 26 umfasst eine Nullstellungsanzeige 110. Die Stellung der Nullstellungsanzeige 110 um den Umfang herum zeigt die Drehausrichtung des Steuerelements 14 in dem Ventilgehäuse an. Im Einzelnen ist ein Nullstellungsdetektor 112 an der Außenfläche des Gehäuses vorgesehen, so dass jedes Mal, wenn die Nullstellungsanzeige 110 den Nullstellungsdetektor 112 aktiviert, ein zugehöriges Steuersystem die Stellung des Steuerelements ermitteln kann. Somit wird der Nullstellungsdetektor 112 bei einer bestimmten einzelnen Drehstellung aktiviert. Vorzugsweise zeigt die Aktivierung des Nullstellungsdetektors 112 die vollständig ausgeschaltete Stellung des Ventils an.
Auf diese Weise kann der Motor 28 das Steuerelement 14 lediglich kontinuierlich drehen, bis der Nullstellungsdetektor 112 aktiviert wird, damit das System dann weiß, dass dies die Abschaltstellung ist.
Die Nullstellungsanzeige 110 und der Nullstellungsdetektor 112 können in unterschiedlicher Weise ausgeführt werden. Speziell kann ein Nocken an der Welle 26 in Verbindung mit einem Mikroschalter an dem Gehäuse vorgesehen oder mit dieser verbunden werden. Wie gezeigt umfasst die Nullstellungsanzeige 110 eine Kerbe in dem Außenumfang der Welle 26, welche von dem Detektor 112 erfasst wird. Alternativ kann der Nullstellungsdetektor ein Fotodetektor sein, welcher auf eine Markierung oder einen mit der Welle 26 verbundenen Vorsprung anspricht.
Vorzugsweise erstreckt sich die Nullstellungsanzeige 110 axial entlang der Welle 26, so dass der Detektor 112 nicht präzis in axialer Richtung angeordnet sein muss. Insbesondere kann der Detektor bei einer vorbestimmten Winkelposition auf Stiften an der Außenfläche des Gehäuses angebracht sein.
Bei Verbinden der Einlässe 2, 4 ist es oft wesentlich sicherzustellen, dass die Einlässe 2, 4 mit der richtigen Wasserzufuhr verbunden werden. Insbesondere bei Verwenden von Mischventilen für das Mischen von heißem und kaltem Wasser ist es meist wesentlich, dass ein bestimmter Einlass mit der Heißwasserversorgung verbunden wird. Unter Bezug auf die 3(a) und (b) geht in der Tat aus der obigen Beschreibung hervor, dass bei Drehen des Steuerelements 14 im Uhrzeigersinn, um die Öffnung 16 neben einem Wassereinlass vorzusehen, das System immer erwartet, entweder die Kalt- oder die Heißwasserzufuhr einzuschalten. Für den Heimgebrauch in Duschen ist es zum Beispiel wesentlich, dass das Ventil bei Öffnen des Ventils immer zuerst die Kaltwasserzufuhr öffnet und dann heißes Wasser beimischt.
Das Ventil funktioniert nicht korrekt, wenn die Einlässe umgekehrt sind, da das Ventil ganz heiß liefert, anstatt einfach abzuschalten.
Durch Verwenden der Nullstellungsanzeige 110 und des Nullstellungsdetektors 112 kann dies verhindert werden.
Wenn nämlich die Wassereinlässe inkorrekt verbunden sind, so dass das Ventil nicht arbeitet, muss der Wasseranschluss nicht geändert werden. Stattdessen kann die Nullstellungsanzeige oder der Nullstellungsdetektor in eine entgegengesetzte Stellung zur Welle 26 und zum Steuerelement 14 bewegt werden. Diesbezüglich zeigen die 15(a) und (b) die Neupositionierung des Nullstellungsdetektors 112. Auf diese Weise ist für die gezeigte Ausführung die entgegengesetzte Stellung eine entgegengesetzte diametrale Stellung relativ zur Welle 26 und zum Steuerelement 14, und das Steuersystem betrachtet die Abschaltstellung als 180° von der aktuellen Stellung entfernt und stellt das Steuerelement 14 neu auf diese neue Stellung ein. Bei anderen Anordnungen kann die Abschaltstellung natürlich ein anderer Winkel zur aktuellen Stellung sein. Von der neuen Stellung öffnet ein Drehen des Steuerelements 14 wie erwartet zuerst die Kaltwasserzufuhr.
Statt den Nullstellungsdetektor an dem Gehäuse zu bewegen, ist es auch möglich, zwei diametral gegenüberliegende Nullstellungsdetektoren vorzusehen. In diesem Fall kann der entsprechende Detektor entsprechend dem beobachtetem Ventilbetrieb manuell durch den Bediener verbunden werden. Alternativ könnte das System automatisch den Nullstellungsdetektor aktivieren, was ein korrektes Funktionieren des Ventils erzeugt.
Es versteht sich, dass das Prinzip der Verwendung einer Nullstellungsanzeige und eines Nullstellungsdetektors bzw. von Nullstellungsdetektoren und deren Bewegen/Schalten auf andere Anordnungen des Steuerelements angewendet werden kann, so dass die Bewegung nicht immer diametral ist. Zum Beispiel würden bei linearen Anordnungen, wie sie in den 8(a) und (b) gezeigt werden, die Anzeige oder der Detektor von einem Verfahrstreckenende zum anderen bewegt werden. Das Prinzip ist aber bei der gezeigten Ausführung, bei der das Steuerelement 14 kontinuierlich in einer Richtung durch alle Betriebsarten drehen kann, besonders vorteilhaft.
Wie vorstehend erwähnt, kann das Ventil einen Temperatursensor 30 für das Erfassen der Temperatur des von den Einlassventilen 2 und 4 eingemischten Wassers umfassen.
Bei abgeschaltetem Ventil kann das Wasser aus der Mischkammer 12 und aus dem Auslass 6 abfließen. Somit können die Komponenten in dem Ventil trocknen, was zu Verkalkung führt. Dies kann für Temperatursensoren wie Thermistoren besonders schädigend sein.
Bei der in den 2(a) und (b) gezeigten bevorzugten Ausführung ist der Temperatursensor 30 in dem Auslasshohlraum 72 unmittelbar neben dem Auslass 6 vorgesehen. Insbesondere bewegt sich der Strom von den mehreren Öffnungen 70 in der Hohlwelle 26 zum Auslass 6 direkt an dem Temperatursensor 30 vorbei, so dass der Temperatursensor 30 direkt auf den Mischwasserstrom anspricht, der gerade aus dem Auslass 6 austritt.
Bei dieser Positionierung des Temperatursensors 30 ist unter Bezug auf 16(a) ersichtlich, dass bei jeder Ausrichtung der Vorrichtung, bei der die Drehachse des Steuerelements 14 vertikal ist, bei Ablassen von Wasser aus dem Hohlraum 72 durch die Auslassöffnung zu dem Auslass 6 eine kleine Wassermenge am Boden des Hohlraums 72 unter der Lippe der Auslassöffnung zurückbleibt. Da bei diesen Ausrichtungen der Temperatursensor 30 unter der Auslassöffnung angeordnet ist, führt dies dazu, dass der Temperatursensor 30 im Wasser eingetaucht bleibt.
Wenn die Vorrichtung so ausgerichtet ist, dass sich der Auslass ganz oben befindet, bleibt natürlich analog der Auslasshohlraum 72 voll Wasser und der Temperatursensor 30 bleibt eingetaucht.
Wenn dagegen die Vorrichtung so ausgerichtet ist, dass die Drehachse des Steuerelements 14 horizontal und der Auslass horizontal sind, wenn Wasser aus dem Auslass 6 abgelassen wird, befindet sich der Temperatursensor 30, da er zum Auslass mittig angeordnet ist, über der unteren Lippe des Auslasses und somit über dem in dem Auslasshohlraum 72 gehaltenen Wasser.
Es versteht sich, dass sich bei Entleeren des Systems unter Schwerkrafteinwirkung das Wasser nur nach unten und nicht nach oben bewegt. Daher sollte der Temperatursensor 30 unter dem tiefsten Punkt angeordnet werden, von dem Wasser aus dem Auslasshohlraum 72 abläuft.
In der Praxis wird die Vorrichtung mit Mitteln versehen, durch welche sie an einer Wand, Decke, Boden, etc. befestigt werden kann. Abhängig von den jeweiligen Installationsbedingungen ist es nützlich, wenn man die Vorrichtung in mehreren unterschiedlichen Ausrichtungen montieren kann. Auf der Grundlage einer Montage an einer horizontalen oder vertikalen Fläche gibt es sechs mögliche Grundausrichtungen, nämlich drei zueinander senkrechte Achsen und die zwei entgegengesetzten Richtungen für jede Achse.
In der Praxis kann es Beschränkungen dafür geben, wie die Vorrichtung unter Berücksichtigung des verfügbaren Platzes montiert wird. Somit wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung in drei zueinander senkrechten Ausrichtungen montierbar ist und dass bei allen diesen Ausrichtungen der Temperatursensor 30 immer noch in Wasser eingetaucht bleibt, wenn das Wasser unter Schwerkraft aus der Vorrichtung abfließen kann. D.h. wenn das Ventil zwischen der Benützung abgeschaltet ist.
Wie vorstehend erwähnt bleibt, wenn sich die Auslassöffnung des Auslasses 6 eindeutig ganz oben befindet, der Temperatursensor 30 eingetaucht. Auch wenn der Temperatursensor 30 direkt außerhalb des Durchmessers der Auslassöffnung angeordnet ist, kann der Auslass 6 horizontal ausgerichtet werden, wobei der Temperatursensor 30 immer noch unter der unteren Lippe der Auslassöffnung liegt und somit immer noch in dem Auslasshohlraum 72 eingetaucht bleibt.
Natürlich kann die Auslassöffnung bei manchen Vorrichtungen gegenüber dem Gehäuse geneigt sein, so dass bei Montage des Gehäuses die Öffnung gegenüber der Horizontale oder Vertikale geneigt ist. Wenn die horizontalen und vertikalen Ebenen den Umfang der Auslassöffnung schneiden muss diesbezüglich zwecks Erreichen der gleichen Wirkung der Temperatursensor 30 unter diesen Ebenen angeordnet werden, um wiederum eingetaucht zu bleiben.
Wie in den 16(b) und (c) gezeigt wird, ist der Temperatursensor 30, auch wenn er außerhalb des Durchmessers der Auslassöffnung angebracht ist, bezüglich der Öffnung mittig angebracht, d.h. entlang einer Verlängerung der Auslassöffnung. Wenn die Vorrichtung auf ihrer Seite liegt, d.h. mit der Auslassöffnung in einer vertikalen Ebene, fließt somit Wasser aus dem Hohlraum 72 ab, so dass der Temperatursensor 30 frei liegt.
Um dies zu beheben, wird ein Einsatz 400 für das Einsetzen in den Auslass 6 vorgesehen. Dies wird in den 17(a) bis (c) gezeigt.
Wie dargestellt umfasst der Einsatz 400 eine zylindrische Außenwand 402, welche in dem Auslass 6 aufzunehmen ist. Der Einsatz 400 dichtet gegenüber dem Auslass 6 ab und kann diesbezüglich aus einem elastischen Material für den Schiebesitz in den Auslass 6 hergestellt sein. Er kann auch Mittel, zum Beispiel den Grat 403, aufweisen, welcher mit dem Auslass 6 zusammenwirkt und eine korrekte relative Ausrichtung sicherstellt.
Der Einsatz 400 umfasst weiterhin eine Prallfläche 404 in der zylindrischen Wand 402. Die Prallfläche 404 umfasst einen schnecken- oder spiralförmigen Abschnitt ähnlich einer Archimedischen Schraube. Die Mitte dieses spiralförmigen Abschnitts ist zur Mitte des Zylinders 402 und somit zum Auslass 6 versetzt. Der Versatz ist so ausgelegt, dass er für das Umschließen der Breite des Temperatursensors 30 ausreicht, welcher bezüglich des Auslasses 6 mittig angeordnet ist. Wenn der Temperatursensor 30 versetzt würde, dann müsste somit die spiralförmige Prallfläche 404 nicht über die Mittellinie gehen.
Somit geht unter Bezug auf 16(c) hervor, dass die Prallfläche 404 eine Lippe in dem Auslass 6 erzeugt, welche höher als der Temperatursensor 30 ist. Wenn Wasser aus der Vorrichtung abgelassen wird, wird es somit in dem Auslasshohlraum 72 bis zur Höhe der Prallfläche 404 zurückgehalten und der Temperatursensor 30 bleibt eingetaucht.
Durch Vorsehen des spiralförmigen Abschnitts bleibt der Auslass 6 relativ unverengt. Die innere Querschnittfläche des Auslasses 6 wird nämlich nur durch die Dicke des spiralförmigen Abschnitts, nicht um die gesamte Querschnittfläche der Prallfläche verringert. Während normalen Strömens wird mit anderen Worten nur ein Drehen des Wassers verursacht.
Natürlich können ähnliche Anordnungen für andere Vorrichtungen vorgesehen werden, bei welchen wie vorstehend erwähnt die Auslassöffnung und/oder der Auslass bei Montage der Vorrichtung nicht parallel zur Waagerechten oder Senkrechten angeordnet sind. In diesem Fall kann der tiefste Punkt der Prallfläche als effektive Grenze betrachtet werden, d.h. die Höhe, bei welcher die Prallfläche den Wasserstrom während des Ablassens effektiv beschränkt. Wenn die horizontale Ebene durch diese effektive Grenze verläuft, sollte der Temperatursensor unter der Ebene angeordnet werden. Auf diese Weise stellt die Prallfläche sicher, dass der Temperatursensor 30 eingetaucht bleibt.
Die 18(a) und (b) zeigen eine alternative Anordnung. Das Gehäuse des Ventils ist so angeordnet, dass sich der aktive Teil des Temperatursensors 530 in einen Teil des Ventilgehäuses erstreckt, welcher nach Ablassen von Wasser aus dem Ventilgehäuse durch den Auslass 506 Wasser zurückhält.
Unter Bezug auf 18(a) wird ersichtlich, dass die Spitze des Temperatursensors 530 unter dem Auslass 506 liegt. Dies trifft eindeutig für alle durch 18(a) vertretenen Ausrichtungen zu, bei denen der Auslass 506 horizontal und über dem Temperatursensor 530 liegt.
Unter Bezug auf 18(b) wird wiederum ersichtlich, dass bei einem vertikal über dem Ventil ausgerichteten Auslass 506 der Temperatursensor 530 oder zumindest dessen Spitze im Wasser eingetaucht bleibt, wenn Wasser durch den Auslass 506 aus dem Ventilgehäuse abgelassen wird.
Das Gehäuse des Ventils ist so angeordnet, dass sich der Temperatursensor 530 oder zumindest dessen Spitze in einen ausgesparten Teil 520 erstreckt. Dieser ausgesparte Teil 520 ist so angeordnet, dass in drei senkrechten Ausrichtungen und den Ausrichtungen dazwischen bei Ablassen von Wasser aus dem Ventilgehäuse eine kleine Wassertasche in der Aussparung 520 zurückbleibt, welche den Temperatursensor 530 eingetaucht hält.
Durch Eingetauchthalten des Temperatursensors oder zumindest seiner Spritze besteht somit auf diese Weise eine geringe Neigung zu Kalkablagerung auf dem Temperatursensor 30 und seine Lebensdauer wird stark verlängert.
Wie oben erwähnt wird das Ventil zur Installation in einem Gebäude im Allgemeinen in Form irgendeines im Allgemeinen rechteckigen Gehäuses an die Hand gegeben. Somit wird das Ventil 30 so in dem Ventilgehäuse angeordnet, dass bei im Gehäuse montierten Ventil der Temperatursensor 30 von den sechs möglichen Ausrichtungen des Gehäuses in drei zueinander senkrechten Ausrichtungen im Wasser eingetaucht bleibt.
Es versteht sich, dass bei der jeweiligen gezeigten Ausführung der Temperatursensor auch bei Ausrichtungen zwischen diesen drei senkrechten Ausrichtungen eingetaucht bleibt.

Claims

Wassermischventil mit: einem Gehäuse (8, 10); zwei Wassereinlässen (2, 4) zum Gehäuse für Heiß- bzw. Kaltwasser; und einem Wasserauslass (6) von dem Gehäuse; gekennzeichnet durch: einen Temperatursensor (30) neben dem Auslass zum Ermöglichen der elektronischen Steuerung der Ausgabetemperatur; wobei die Wände des Auslasses so um den Temperatursensor geformt sind, dass von sechs möglichen senkrechten Ausrichtungen des Wassermischventils bei mindestens drei zueinander senkrechten Ausrichtungen und einer Ausrichtung dazwischen der Temperatursensor in Wasser eingetaucht bleibt, wenn Wasser durch Schwerkraft aus dem Wasserauslass ablaufen darf.
Wassermischventil nach Anspruch 1, welches weiterhin umfasst: einen Auslasshohlraum mit eine Auslassöffnung ausbildenden Wänden, wobei der Wasserauslass an den Auslasshohlraum am Umfang der Auslassöffnung angrenzt, so dass Strömen vom Auslasshohlraum zum Wasserauslass ermöglicht wird, wobei: der Temperatursensor in dem Auslasshohlraum angeordnet ist und, wenn senkrechte gedachte erste und zweite Ebenen den Umfang der Auslassöffnung so schneiden, dass die Auslassöffnung keine der Ebenen kreuzt, der Temperatursensor in dem Auslasshohlraum an der gegenüberliegenden Seite beider der ersten und zweiten Ebenen positioniert ist, wobei eine erste der mindestens drei zueinander senkrechten Ausrichtungen mit der ersten Ebene horizontal ist und der Temperatursensor unter dem Auslass ist und die zweite der mindestens drei zueinander senkrechten Ausrichtungen mit der zweiten Ebene horizontal ist und der Temperatursensor unter dem Auslass ist.
Wassermischventil nach Anspruch 2, welches weiterhin umfasst: ein Prallblech in dem Auslass, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine dritte gedachte Ebene senkrecht zur ersten und zweiten Ebene durch die effektive Grenze des Prallblechs verläuft, der Temperatursensor in dem Auslasshohlraum zu einer Seite der dritten Ebene und auf der gleichen Seite wie das Prallblech positioniert ist, wobei die dritte der mindestens drei zueinander senkrechten Ausrichtungen mit der dritten Ebene horizontal ist und der Temperatursensor unter der dritten Ebene ist.
Wassermischventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Prallblech über mehr als die Hälfte des Auslasses erstreckt, so dass die dritte Ebene von der Mitte des Auslasses versetzt ist, und der Temperatursensor an einer durch die Mitte des Auslasses verlaufenden Ebene positioniert ist.
Wassermischventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallblech eine versetzte Archimedische Schraube umfasst.
Wassermischventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallblech eine Archimedische Schraube umfasst.
Wassermischventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Archimedische Schraube sich nur um 180° dreht.
Wassermischventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Auslasses in einer der ersten und zweiten Ebenen liegt.
Wassermischventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Mitteln zum Befestigen des Wassermischventils an einer horizontalen oder vertikalen Fläche in den mindestens drei zueinander senkrechten Ausrichtungen.
Wassermischventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Befestigen ein Gehäuse umfassen, in dem das Wassermischventil gelagert ist.
Wassermischventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit: einer Mischkammer; einer drehbaren Steueranordnung mit Öffnungen zum Steuern von Strömen aus den Wassereinlässen zu den Mischkammern; und einem Nullpositionsdetektor; wobei eine Nullpositionsanzeige an der Steueranordnung zur Detektion durch den Nullpositionsdetektor so vorgesehen ist, dass, wenn der Nullpositionsdetektor die Nullpositionsanzeige bei einer vorbestimmten Position detektiert, ermittelt wird, dass sich die Öffnungen bei einer vorgewählten Drehposition im Verhältnis zu den Einlässen befinden.
Wassermischventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung ein Steuerelement mit den Öffnungen und eine sich axial von dem Steuerelement erstreckende Welle umfasst, wobei die Steueranordnung durch die Welle drehbar ist und die Nullpositionsanzeige bei einer vorbestimmten Position um den Umfang der Welle fern des Steuerelements vorgesehen ist.
Wassermischventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Positionsanzeige bei einer vorbestimmten relativen Drehausrichtung zu den Öffnungen befindet.
Wassermischventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nullpositionsanzeige axial entlang der Welle erstreckt, so dass sie bei verschiedenen Positionen entlang der Welle detektiert werden kann.
Wassermischventil nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement und die Welle in dem Gehäuse gelagert sind und das Gehäuse eine Antriebsöffnung bildet, durch welche sich die Welle erstreckt, so dass sie von außerhalb des Gehäuses drehbar ist, wobei die Nullpositionsanzeige außerhalb des Gehäuses positioniert ist.
Wassermischventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine Außenfläche um die Welle umfasst und der Nullpositionsdetektor an der Außenfläche angrenzend an die Welle angebracht ist.
Wassermischventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Detektorhalterungen an der Außenfläche um die Welle vorgesehen sind, wobei jede Detektorhalterung zum Aufnehmen des Nullpositionsdetektors dient.
Wassermischventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Detektorhalterungen vorgesehen sind, wobei eine bezüglich der Welle der anderen diametral gegenüberliegt.
Wassermischventil nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Nullpositionsanzeige ein Nocken wie eine Aussparung oder ein Vorsprung ist.
Wassermischventil nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Nullpositionsdetektor einen Mikroschalter umfasst.