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Thermostatische Mischvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine
thermostatische Mischvorrichtung zum Mischen von kalten und warmen strömenden Stoffen,
wie Flüssigkeiten, Dämpfen oder Gasen, bei welcher die in den Zuleitungen für die
Stoffe vorgesehenen Ventile durch in dem Mischgehäuse angeordnete Thermostaten gesteuert
werden. Vorzugsweise ist die Mischvorrichtung zur Mischung von heißem Wasser oder
Diätnpfen mit kaltem Wasser bestimmt, wobei das Gemisch mit Hilfe der Thermostaten
selbsttätig auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden soll.
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Thermostatische Mischvorrichtungen dies er Art sind bekannt; die
zur Zuführung der kalten bzw. heißen Stoffe dienenden Ventile werden durch die in
dem gemeinsamen Mischgehäuse angeordneten Thermostaten derart betätigt, daß bei
steigender Gemischtemperatur das Kaltstoffventil mehr geöffnet und das Heißstoffventil
mehr geschlossen wird, und umgekehrt. Bei den bekannten Mischvorrichtungen dieser
Art, insbesondere bei solchen, die zur Mischung von heißem Wasser oder Dampf mit
kaltem Wasser dienen, treten erhebliche Schwierigkeiten auf. Es zeigte sich, daß
trotz der Zusammenführung der kalten und heißen Stoffe zwei Strömungen entstanden,
nämlich eine wärmere und eine kältere Strömung, so daß das Wasser in dem Mischgehäuse
noch nicht genügend durch einandergemischt war. Infolgedessen wurden die beiden
in dem Mischgehäuse vorgeschenken Thermostaten von verschiedenen Temperaturen beeinflußt,
was wiederum zur Folge hatte, daß die Temperatur des Gem1isches nicht in der gewünschten
Weise genau geregelt werden konnte. Man mußte daher die Thermostaten möglichst weit
hinter die Vereinigungsstelle der kalten und warmen Teilströme legen, wodurch die
Mischvorrichtung zu groß und teuer wurde. Da nun die Anforderungen an die Genauigkeit
der Temperaturregelung bei derartigen thermostatischen Mischvorrichtungen, beispielsweise
in chemischen Betrieben, Nahrungsmittelfabriken, Badeanstalten o. dgl., sehr gestiegen
sind, lag die Aufgabe vor, die Regelgenauigkeit der Mischvorrichtung zu erhöhen,
well bereits kleine Differenzen in der Mischtemperatur große Schäden zur Folge haben
können.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß zwischen den Ventilen der thermostatischen
Mischvorrichtung und dem die Thermostaten enthaltenden Mischgehäuse ein an sich
blekannter Mischkörper angeordnet ist, der aus zwei ineinandergebauten, wendelförmigen,
in das Mischgehäuse mündenden Leitungien lentgegengesetzten Dralls besteht. Die
bekannten Mischkörper mit ineinandergebauten Leitungen entgegengesetzten Dralls
wurden bisher nur zum Mischen und Durcheinanderrühren von Flüssigkeiten o. dgl.
im Sinne einer rein mechanischen Durchmischung oder
Zerstäubung
verwendet. Insbesondere werden bei den bekannten Mischkörpern die zu mischenden
Stoffe in einem Zerstäuber düsenartig beschleunigt. Auch wendelförmige Leitungen
sind bei solchen Mischvorrichtungen bereits vorgeschlagen worden, aber diese bekannten
Mischvorrichtungen sind zu kom pliziert und besitzen eine zu große Baulänge, die
gerade bei thermostatischen Mischvorrichtungen vermieden werden soll.
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Die Vereinigung eines an sich bekannten Mischkörpers', der aus zwei
ineinandergebauten, wendelförmigen Leitungen 1entgegengesetzten Dralls besteht,
mit einer thermostatischen Mischvorrichtung der eingangs genannten Art ermöglicht
nun eine besonders zuverlässige und genaue Temperaturregelung auf die jeweils gewünschte
Gebrauchstemperatur der Mischung. Denn der Temperaturausgleich der kalten und warmen
Teilströme erfolgt erfindungsgemäß infolge der sofortigen vollständigen Durchdringung
der mit entgegengesetztem Drall aufeinanderstoßenden Teilströme fast augenblicklich,
so daß das Gemisch sofort eine ganz gleichm, äßixge Temperatur annimmt und die in
dem Mischgehäuse angeordneten Thermostaten entsprechend gleichmäßig beeinflußt.
Man kann daher die gesamte thermostatische Mischvorrichtung viel gedrängter als
bisher bauen und erhält trotzdem noch eine gräßere Regelgenauigkeit. Auch läßt sich
die Einrichtung mit geringen Kosten bei bereits vorhandenen thermostatischen Mischvorridhtungen
anbringen. Die Anwendung der bekannten Mischkörper mit wendelförmigen Leitungen
entgegengesetzten Dralls bringt also bei thermostatischen Mischvorrichtungen mit
im Mischgehäuse angeordneten Thermostaten einen wesentlichen technischen Fortschritt
mit sich. Die Mischvorrichtung wird durch die Einschaltung des Mischkörpers nur
unerheblich verteuert und vergrößert, weil man den Mischkörper in einfacher Weise
aus einem Gußstück mit zwei ineinandergebauten Zuleitungsschnecken entgegengesetzten
Drall herstellen kann, welches lediglich zwiswchen die Ventile und das Mischgehäuse
eingefügt zu werden braucht. Selbstverständlich kann man zwischen den bekannten
Mischkörper und das Mischgehäuse noch ein Sieb einschalten, um ein zu rasches Abströmen
zu verhindern.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise
veranschaulicht, und zwar. zeigt Fig. 1 im Schnitt einn Mischkörper mit zwei ineinanderliegenden
Schnecken entgegengesetzten Drall's, welcher gemäß Fig. 2 in eine thermostastische
Mischvorrichtung eingebaut wird.
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Der Mischkörper besteht gemäß Fig. 1 beispielsweise aus einem T-förmigen
Gehäute 1 mit drei Anschlüssen. Durch die -Zuleitung 2 möge z. B. heißes Wasser
in Richtung des Pfeiles H einströmen, während durch die gegenüberliegende Zuleitung
3 z. B. kaltes Wasser in Richtung des Pfeiles K einströmt. Innerhalb des Gehäuses
1 biegt die Zuleitung 2 krümmerförmig ab und geht in eine Mischkammer 4 über, aus
der das Gemisch in Richtung des Pfeiles M ab strömt.
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Die Zuleitung 3 geht, von der gegenüberliegenden Seite komrnend,
in einen Krümmer 5 von kleinerem Durchmesser über, welcher eb. enfalls in Richtung
des Pfeiles M abgebogen ist. Während aber der den kleineren Krümmer 5 urngebende
größere Krümmer 6 sich zur Mischkammer 4 erweitert, mündet die Öffnung 7 des kleineren
Krümmers 5 innerhalb, des Krümmers 6 etwa an derjenigen Stelle, an der dieser Krümmer
6 in die Mischkammer 4 übergeht. Die Mündungen der beiden Zuleitungen 2 und 3 in
die Mischkammer 4 liegen also etwa konzentrisch ineinander und sind gleichgerichtet,
so daß das kalte Wasser durch die Zuleitung 3 und den Krümmer 5 als Kernströmung
in die sie ringförmig umgebende, durch die Zuleitung 2 und den Krümmer 6 zugeführte
Heißwasserströmung eingeführt wird.
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Bevor sich nun die Kaltwasserströmung mit der Heißwasserströmung
vereinigt, erhält jede dieser Strömungen einen bestimmten Drall, welcher dem Drall
der anderen Strömung entgegengesetzt gerichtet ist. Den Strömungselementen soll
also neben ihrer axialen Vorwärtsbewegung eine um die Strömungsachse stattfindende
Rotationsbewegung in der einen bzw. anderen Richtung aufgezwungen werden, so daß
sie sich auf schraubenförmig gewundenen Bahnen vorwärts bewegen.
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Der gewünschte Drall kann in verschiedener Weise hervorgerufen werden.
Ein einfaches Mittel ist die Anordnung von entsprechenden Leitflächen innerhalb
der Zuleitungen. Gemäß der Erfindung sind wendelförmige Zuleitungen vorgesehen.
Im Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck in dem inneren Krümmer eine Schnecke
8 angeordnet, welche beispielsweise ein RechtsLgewinde aufweist, während in dem
äußeren I (rümmer eine Schnecke 9 angeordnet ist, welche in diesem Falle lein Linksgewinde
aufweist. Oberhalb der Mischkammer 4 kann selbstverständlich noch ein beliebig geformtes,
beispielsweise flachliegendes Sieb 10 in die Ableitung eingebaut sein. Vor die Heißwasserzuleitung
2 ist ein Doppelsitzventil 11 geschaltet, in welches das heiße Wasser bei 12 in
Richtung des PfeiTes H1 eintritt. Der
Doppelsitzkegel 13 wird durch
einen Arbeitskörper 14 betätigt, der durch eine Kapillarleitung 15 mit einem Thermostaten
16 verhunden ist. Entsprechend ist vor die Kaltwasserzuleitung 3 ein Doppelsitzventil
17 geschaltet, in weiches das kalte Wasser bei 18 in Richtung des Pfeiles K1 eintritt.
Der D1oppelsitzkegei 19 wird durch einen Arbeiskörper 20 betätigt, der durch ein
Kapillarrohr 21 mit einem zweiten Thermostaten 22 verbunden ist. An Stelle der Doppelsitzventile
können selbstverständlich auch Einsitzventile O. dgl. vorgesehen sein, ferner können
die Thermostaten in abweichender Weise ausgebildet sein.
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An die Mischkammer 4 ist, gegebenenfalls unter Einfügung des Siebes
10, ein rohrförmiges Gehäuse 23 mit einer Ausflußönung 24 angeschlossen. In das
Gehäuse 23 sind die beiden Thermostaten I6 und 22 eingebaut.
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Die zu mischenden Medien, beispielsweise kaltes und heißes Wasser,
strömen bei dieser Einrichtung, durch die Einlässe I8 bzw.
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12 ein, passieren die - Doppelsitzventile I7 bzw. II und durchströmen
sodann den Mischkörper 1 in folgender Weise: Das heiße Wasser strömt durch die Zuleitung
2 ein und erhält in dem Krümmer 6 beim Durchströmen der Schnecke 9 einen Linksdrall,
so daß also das heiße Wasser beim Eintritt in die Mischkammer 4 linksherum wirbelt.
Das kalte Wasser strömt durch die Zuleitung 3 ein und erhält in dem Krümmer 8 einen
Rechtsdrall, wirbelt also beim Eintritt in die Mischkammer 4 in der Kernzone der
Heißwasserströmung rechtsherum. Die beiden sich entgegengesetzt drehenden Strömungen
prallen daher in der Mischkammer 4 heftig gegeneinander und vermischen sich äußerst
innig. Hinzu kommt, daß die aus der inneren Schnecke 8 austretenden Strömungselemente
infolge der durch den Drall hervorgerufenen Zentrifugalkraft nach außen streben
und in die umgebende Strömung hineingetrieben werden. Das Sieb 10 kann eingeschaltet
werden, wenn man die in der Mischkammer 4 gegeneinanderwirbelnden Strömungen daselbst
etwas zurückhalten will, damit die gewünschte Mischung bereits in der Kammer 4 möglichst
vollständig ist. Das Sieb 10 selbst trägt im übrigen ebenfallls dazu bei, die Mischung
der Medien zu vervollständigen.
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Das Gemisch strömt nun mit der erzielten mittleren Temperatur aus
der Mischkammer 4 in das Rohrgehäuse 23, in welchem es die Thermostaten 16 und 22
bleeinflußt, worauf es aus der Öffnung 24 in Richtung des Pfeiles M1 abströmt. Die
Thermostaten und die Ventile sind derart eingerichtet, daß beim Ansteigen der Gemischtemperatur
über die gewünschte Grenze das Ventil ei für den Heißwasserzufluß gedrosselt bzw.
geschlössen und das Ventil 17 für den kaltwasserzufluß mehr geöffnet wird. Dadurch
wird mehr kaltes und weniger heißes Wasser zugeführt.
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Beim Absinken der Gemischtemperatur unter die gewünschte Grenze arbeitet
die Vorrichtung umgekehrt. Infolge der erfindungsgemäß erzielten innigen Mischung
werden beide Thermostaten ganz gleichmäßig beeinflußt, und das Gemisch tritt mit
stets gleichmäßiger Temperatur ohne kältere und wärmere Einzelströmungen aus der
Öffnung 24 aus.
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Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß mit Hilfe der Erfindung
auch mehr als zwei Medien gemischt werden können, indem beispielsweise drei oder
mehr Schnekken mit abwechselnd in der einen bzw. anderen Richtung verlaufenden Windungen
ineinandergeschachtelt werden.