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Vorrichtung zum Mischen von kalten und warmen strömenden Stoffen .
mittels eines thermostatisch gesteuerten Ventils Die Erfindung bezieht sich auf
eine Vorrichtung zum Mischen von-kalten und warmen strömenden Stoffen, wie Flüssigkeiten,
Dämpfe oder Gase, bei der die Mischung mittels eines in Abhängigkeit von der Gemischtemperatur
arbeitenden Thermostaten geregelt wird. Insbesondere soll die Mischvorrichtung zum
Mischen von kaltem Wasser mit heißem Wasser oder Dampf bestimmt sein, wie es für
Waschanlagen, Brauseanlagen und Bäder erforderlich ist. In solchen Anlagen muß durch
die thcrmostatische Mischvorrichtung nicht nur die Herstellung eines Gemisches von
bestimmter Temperatur bewirkt, sondern vor allem auch verhütet werden, daß beim
Ausbleiben des kalten Wassers Verbrühungen vorkommen.
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Die bisher bekannten thermostatischen Mischvorrichtungen dieser Art
sind sämtlich derart ausgebildet, daß die kalte Strömung und die warme Strömung
jeweils besonders vor ihrer Zusammenführung mehr oder weniger gedrosselt werden.
Zu diesem Zweck ist der Thermostat zwar auch in dem Mischgehäuse der Temperatur
der bereits vermischten strömenden Stoffe ausgesetzt, aber der Thermostat steuert
zwei an den Eintrittsstellen in die beiden Zuleitungen eingebaute Ventilkegel, so
daß der Temperaturausgleich des kalten und des warmen Stoffes erst durch diebei
der Zusammenführung beider Stoffe erfolgende mechanische Vermischung bewirkt wird.
Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß man ein verhältnismäßig großes und langgestrecktes
Mischgehäuse benötigt, um eine ausreichende Vermischung der strömenden Stoffe zu
erreichen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß sich auch nach der Zusammenführung der
kalten und warmen Stoffe leicht zwei Strömungen ausbilden, so daß der Thermostat
ungleichmäßig
beeinflußt und außerdem eine ungleichmäßige Gemischtemperatur erzielt wird. Um den
Thermostaten von einer bereits einigermaßen ausgeglichenen Gemischtemperatur beeinflussen
zu lassen, müßte derselbe möglichst weit hinter der Vereinigungsstelle der kalten
und warmen Teilströme angeordnet werden. Diese Forderung führt zu einer teueren,
großen und platzraubenden Bauart, zumal auch der Thermostat hierbei verhältnismäßig
groß ausgebildet sein muß, um die gewünschte Arbeit leisten zu können.
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Durch die Erfindung wird bezweckt, eine Mischvorrichtung zu schaffen,
welche die Mängel der bisher bekannten Vorrichtungen beseitigt und vor allem einfacher
und hinsichtlich ihrer Abmessungen kleiner ist, ohne daß die Arbeitsgenauigkeit
und Sicherheit der Vorrichtung dadurch beeinträchtigt wird.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß vor der durch ein
Ventil geregelten Zusammenführung der zu mischenden kalten und warmen Teilströme
eine von den beiden Teilströmen durchströmte Wärmeaustauschvorrichtung angeordnet
ist; diese Wärmeaustauschvorrichtung kann gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform
der Erfindung aus zwei konzentrischen, die Zuleitungen für die kalten und warmen
Stoffe bildenden Rohren bestehen, von denen das innere, den Wärmeübergang vermittelnde
Rohr zweckmäßig mit Wärmeleitrippen versehen ist.
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Dadurch wird vor allem erreicht, daß bereits vor der Zusammenführung
der strömenden Stoffe, also vor der mechanischen Verinischung, ein `'Wärmeaustausch
und Temperaturausgleich zwischen den beiden Stoffen stattfindet. Die Vermischung
und der dadurch bezweckte Temperaturausgleich wird also durch den vor der mechanischen
Zusammenführung stattfindenden Wärmeaustausch bereits vorbereitet, so daß die Teilströme
bei ihrer Zusammenführung schon mehr oder weniger angeglichene Temperaturen aufweisen.
Die mechanische Vermischung, welche hierauf folgt, hat also nur noch den restlichen
Temperaturausgleich zu besorgen. Hierfür genügt naturgemäß ein kleinerer Mischweg
und damit ein kürzeres Mischgehäuse als bisher, und so wird vermieden, daß sich
in dem Mischgehäuse ein kalter und ein warmer Teilstrom ausbildet. Infolge der bereits
vorbereiteten und rascheren endgültigen Vermischung wird schon bald hinter der Zusammenführungsstelle
eine gleichmäßige Temperatur des Gemisches erreicht, so daß der Thermostat unmittelbar
hinter das Mischventil gesetzt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß der
Thermostat ungleichmäßig beeinflußt wird. Die Arbeit, die der Therinostat und das
von ihm gesteuerte Ventil zu leisten haben, wird entsprechend dem bereits vorbereiteten
Temperaturausgleich wesentlich geringer, so daß auch der Thermostat kleiner ausgebildet
werden kann. Infolgedessen eignet sich die Mischvorrichtung gemäß der Er findung
besonders für Waschanlagen, bei denen z. B. nur eine Handwaschbrause von verhältnismäßig
kleinen Abmessungen vorgesehen werden kann.
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Die Wärmeleitrippen des konzentrischen Innenrohres der Wärmeaustauschvorrichtung
können schraubenförmig um die Außenwandung des Rohres verlaufen, um den Wärmeaustauschweg
zu verlängern. Selbstverständlich kann die Wärmeaustauschvorrichtung auch in anderer
Weise, z. B. mit Hilfe von Kammern mit plattenförmigen Scheidewänden, Rohrschlangen,
ausgeführt sein.
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Der Thermostat, welcher bei dieser Vorrichtung unmittelbar hinter
das Ventil gesetzt werden kann, kann beispielsweise als Kernstück eines Brausekopfes
ausgebildet sein. Der von dem Gemisch durchströmte Ringraum zwischen der Brausekopfwandung
und dem kernförmigen Thermostaten kann ebenfalls mit schraubenförmig verlaufenden
Strömungsleitwänden versehen sein, um das Gemisch zwangsläufig zu führen. Der Thermostat
kann in diesen Strömungsleitwänden zentriert und gegebenenfalls auch z. B. mit Hilfe
eines Gewindes befestigt werden.
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Vorteilhaft wird der Ventilkegel des Mischventils mit Hilfe eines
Federbalgs oder einer Membran entlastet. Der Entlastungsbalg kann, wenn die Kalt-
und Warmstoffzuleitungen mit Hilfe von Krümmern in einem T-Stück zusammenlaufen,
oberhalb der Krümmer angeordnet sein, wobei durch das innere konzentrische Rohr
eine Verbindungsstange bis zum Ventilkegel verläuft. Der Entlastungsbalg wird hierbei
von dem im Innenrohr herrschenden Druck durch entsprechende Verbindung mit der inneren
Rohrleitung beaufschlagt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt die einzige Figur der Zeichnung im Längsschnitt eine als Handwaschbrause
ausgebildete Mischvorrichtung gemäß der Erfindung Die in derZeichnung veranschaulichteAusführungsform
der Mischvorrichtung verwendet als Wärmeaustauschvorrichtung zwei konzentrische
Rohre. Das äußere Rohr i ist beispielsweise über einen entsprechenden Krümmer mit
einem Eintrittsstutzen 2 versehen, an den die Zuleitung für den kalten strömenden
Stoff, beispielsweise Kaltwasser, angeschlossen wird. Der warme bzw. heiße strömende
Stoff, beispielsweise das Heißwasser, strömt durch eine in der Zeichnung
nicht
dargestellteZuleitung in einenEintrittsstutzen 3 ein, der über einen Krümmer in
das innere konzentrische Rohr 4 übergeht. In demRingraum 5 zwischen dem äußeren
Rohr i und dem inneren Rohr 4 strömt also das kalte Wasser, welches von dem im Inneren
des Rohres 4 strömenden heißen Wasser durch die Rohrwandung ¢ getrennt ist. Durch
diese Rohrwandung4 hindurch erfolgt somit der gewünschte Wärmeaustausch. Das Rohr
4 wird daher -aus einem gut wärmeleitenden Metall hergestellt. Man wird auch die
Wandung des Rohres 4. nicht zu stark halten, um den Wärmeübergang zu erleichtern.
Ferner kann der Wärmeaustausch durch Anordnung von Wärmeleitrippen besonders gefördert
werden, die vor allem an der Außenseite des Rohres 4 angeordnet sind und in den
Ringraum 5 hineinragen. Die Wärmeleitrippen 6 können zweckmäßig schraubenförmig
um das Rohr 4 verlaufen, wodurch ,gleichzeitig ein schraubenförmiger entsprechend
verlängerter Weg des kalten Wassers um das innere Heißwasserrohr 4 erzielt wird.
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Vor der Mündung 7 des inneren Rohres in das äußere Rohr i ist ein
axial verschiebbarer Ventilkegel 8 angeordnet. Der Ventilkegel 8 besteht zweckmäßig
aus einer Scheibe mit einem zugespitzten Rand 9, der gegenüber einem zugespitzten,
an' der Innenwandung des äußeren Rohres i nach innen vorstehenden Wulstring io axial
verschiebbar ist. Der Ventilkegel 8 wird von einer Ventil-Stange i i getragen, die
axial durch das Innenrohr 4 verläuft und durch eine -Bohrung 12 des inneren Rohrkrümmers
nach außen geführt ist. Das nach außen geführte Ende der Ventilstange i i ist mit
dem Boden 13 eines Federbalges 14 verbunden, welcher zur Entlastung des Ventilkegels
8 in einem Gehäuse 15 angeordnet ist. Der Innenraum des Federbalges 14 steht durch
die Bohrung 12 mit dem Innenraum des Rohres 4 in Verbindung.
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Die Verlängerung des äußeren Rohres i wird von einem beispielsweise
als Brausekopf ausgebildeten Rohrstück 16 gebildet. In diesem Brausekopf 16 ist
konzentrisch zur äußeren Rohrwandung ein den Kern des Brausekopfes bildender Thermostat
17 befestigt. Der Thermostat 17 ist in bekannter Weise z. B. .mit einer Ausdehnungsflüssigkeit
gefüllt. In den mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten Raum taucht ein Federrohr 18,
dessen Boden i9 mit einem Arbeitsstift 2o verbunden ist, der gegenüber dem Ventilkegel
8 endet und letzteren steuert. Der Ringraum 21 zwischen der Brausekopfwandung 16
und der Wandung des Thermostaten 17 kann vorteilhaft mit schraubenförmig verlaufenden
S trömungsleitwänden 22 versehen sein, die gleichzeitig als Führung, Zentrierung
und gegebenenfalls als Befestigungsmittel für den Thermostaten 17 dienen
können. Der Brausekopf 16 und das entsprechende untere Stück des Thermostaten 17
erweitern sich nach der Brausemündung23 hin glockenförmig, wie aus der Zeichnung
ersichtlich ist. Der Thermostat 17 kann mit einem Schraubenkopf 24 zur Befestigung
versehen sein.
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Die Wirküngsweise der vorstehend beschriebenen Mischvorrichtung ist
folgende: Das kalte Wasser strömt durch den Eintrittsstutzen 2 in das äußere Rohr
i ein, während das warme Wasser durch den Eintrittsstutzen 3 in das Innenrohr 4.
einströmt. Das kalte Wasser umspült die Wandung des inneren Rohres 4 auf einem schraubenförmig
verlaufenden Wege, wobei ein Wärmeaustausch zwischen den beiden strömenden Stoffen
durch die Wandung 4 hindurch stattfindet. Hinter der Mündung 7 des inneren Rohres
4 in das äußere Rohr i findet die mechanische Vermischung des in seiner Temperatur
bereits angeglichenen Kalt- und Warmwassers statt. Das Gemisch strömt sodann durch
den schraubenförmig verlaufenden Ringraum 21 des Brausekopfes 16 um den Thermostaten
17 herum. Steigt die Temperatur des Gemisches zu hoch an, so dehnt sich die Ausdehnungsflüssigkeit
im Inneren des Thermostaten aus, und der Arbeitsstift 2o wird vorgeschoben, wobei
er den Ventilkegel 8 näher an die Mündung 7 des Innenrohres 4 drückt und damit den
Zustrom des warmen Wassers drosselt, während gleichzeitig mehr kaltes Wasser zufließt.
Umgekehrt wird bei einem Absinken der Gemischtemperatur der Arbeitsstift 20 zurückgezogen
und mehr warmes Wasser zugelassen. Da die Temperaturdifferenz zwischen den beiden
Teilströmen an der mechanischen Mischstelle durch den vorher bewirkten Wärmeaustausch
bereits wesentlich verringert ist, wird durch die mechanische Verinischung nur noch
der restliche Temperaturausgleich bewirkt, so daß durch die Mündung 23 des Brausekopfes
eiri Gemisch von gleichmäßiger und gleichbleibender Temperatur ausströmt.