EP4677159A1 - Vorrichtung zum erzeugen von temperiertem mischwasser - Google Patents

Vorrichtung zum erzeugen von temperiertem mischwasser

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Publication number
EP4677159A1
EP4677159A1 EP24707522.9A EP24707522A EP4677159A1 EP 4677159 A1 EP4677159 A1 EP 4677159A1 EP 24707522 A EP24707522 A EP 24707522A EP 4677159 A1 EP4677159 A1 EP 4677159A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hot water
cold water
valve
cold
supply line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24707522.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Philipp Tueshaus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grohe AG
Original Assignee
Grohe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Grohe AG filed Critical Grohe AG
Publication of EP4677159A1 publication Critical patent/EP4677159A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C1/02—Plumbing installations for fresh water
    • E03C1/05—Arrangements of devices on wash-basins, baths, sinks, or the like for remote control of taps
    • E03C1/055—Electrical control devices, e.g. with push buttons, control panels or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/10—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
    • F16K11/20—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by separate actuating members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/36—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor
    • F16K31/40—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor with electrically-actuated member in the discharge of the motor
    • F16K31/402—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor with electrically-actuated member in the discharge of the motor acting on a diaphragm
    • F16K31/404—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor with electrically-actuated member in the discharge of the motor acting on a diaphragm the discharge being effected through the diaphragm and being blockable by an electrically-actuated member making contact with the diaphragm
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/01—Control of temperature without auxiliary power
    • G05D23/13—Control of temperature without auxiliary power by varying the mixing ratio of two fluids having different temperatures
    • G05D23/1393—Control of temperature without auxiliary power by varying the mixing ratio of two fluids having different temperatures characterised by the use of electric means

Definitions

  • the present invention relates to a device for producing tempered mixed water.
  • Mixed water is the result of a mixture of cold water and hot water.
  • Tempered mixed water is mixed water of a desired or set temperature, in particular a temperature desired or set by a user.
  • Such devices comprise a connection for a cold water supply line and a cold water channel connected to it, as well as a connection for a hot water supply line and a hot water channel connected to it.
  • the cold water channel and the hot water channel can each be limited by a valve and each open into a mixed water channel, which forms the outlet for tempered mixed water.
  • actuators are each assigned to one of the valves and are each designed to control or operate the associated valve in order to limit the corresponding channel.
  • Such a device makes it possible to implement the mixed water temperature desired by a user by the actuators of the device opening or closing the associated valve as appropriate.
  • a disadvantageous phenomenon of the known, generic devices is that in the event of a pressure difference between the connection for cold water or the cold water supply line and the connection for hot water or the hot water supply line, the actual mixed water temperature deviates from the desired mixed water temperature.
  • the mixed water is colder or warmer than desired or set by the user.
  • the reason for this is that if one of the two valves is subjected to a higher pressure than the other of the two valves, a larger amount of water flows through this valve than would be necessary to achieve the desired mixed water temperature. This has a direct effect on the mixing ratio of the mixed water and thus on its temperature.
  • Such a pressure difference can arise if, for example, a relatively large amount of cold water is drawn from the same supply line that feeds the cold water connection of the generic device within a relatively short period of time by flushing the toilet.
  • the drawing of cold water causes the pressure in the cold water supply line to drop briefly, so that the amount of hot water actually delivered to the mixed water channel due to this pressure difference exceeds the amount of hot water required to generate the desired mixed water temperature. If the pressure in the hot water supply line exceeds the pressure in the cold water supply line to an exceptionally high degree as a result of the drawing of cold water, this can lead to a dangerously high mixed water temperature, which can scald the user.
  • such a pressure difference can also arise if, for example, a relatively large amount of hot water is drawn from the same supply line that feeds the hot water connection of the generic device within a relatively short period of time for the purpose of washing hands. As a result of this hot water withdrawal, the pressure in the hot water supply line drops briefly. Due to this pressure difference, the amount of cold water actually discharged into the mixed water channel exceeds the amount of cold water actually required to generate the desired mixed water temperature. This can in turn lead to a mixed water temperature that is unpleasantly low for the user.
  • the present invention is therefore based on the object of at least partially solving the problem explained above and, in particular, of specifying a device for producing tempered mixed water which can produce tempered mixed water independently of any pressure differences in the supply lines of the device, and indeed with comparatively simple means.
  • a device for producing tempered mixed water which comprises a cold water channel that can be connected to a cold water supply line, a hot water channel that can be connected to a hot water supply line, and a mixed water channel into which the cold water channel and the hot water channel each open.
  • the cold water channel and the hot water channel each comprise a connection for a corresponding supply line, which each forms the corresponding water inlet or inlet of the device according to the invention.
  • the mixed water channel forms the mixed water outlet or drain of the device according to the invention.
  • the device according to the invention comprises a cold water diaphragm valve arranged in the cold water channel for limiting the amount of cold water flowing through the cold water channel and a hot water diaphragm valve arranged in the hot water channel for limiting the amount of hot water flowing through the hot water channel.
  • the cold water also serves to limit the amount of cold water flowing into the mixed water channel.
  • the hot water diaphragm valve also serves to limit the amount of hot water flowing into the mixed water channel.
  • the device according to the invention comprises a cold water actuator for, preferably continuously, actuating, i.e. for opening and closing, the cold water diaphragm valve and a hot water actuator for, preferably continuously, actuating, i.e. for opening and closing, the hot water diaphragm valve.
  • the device according to the invention comprises a pressure equalization valve arranged upstream of the cold water diaphragm valve, i.e. upstream of the cold water diaphragm valve, in the cold water channel and upstream of the warm water diaphragm valve, i.e. upstream of the warm water diaphragm valve, in the warm water channel.
  • This is a single pressure equalization valve.
  • the pressure equalization valve is arranged both in the cold water channel and in the warm water channel, which is separate from the cold water channel and in particular is not fluidically connected to the cold water channel.
  • the pressure compensation valve is designed such that, in the event of a pressure difference between the cold water supply line and the hot water supply line, it automatically changes the flow cross-section of the cold water flowing through the pressure compensation valve and at the same time changes the flow cross-section of the hot water flowing through the pressure compensation valve, so that the pressure difference downstream of the pressure compensation valve is balanced.
  • the effective flow cross-section of the cold water channel is the smallest flow cross-section along the cold water channel.
  • the effective flow cross-section of the hot water channel is the smallest flow cross-section along the hot water channel.
  • the pressure compensation valve preferably comprises a cold water inlet, a hot water inlet, a cold water outlet, a hot water outlet and a displaceable piston, wherein the piston is arranged between the cold water inlet and the hot water inlet and between the cold water outlet and the hot water outlet, so that the piston fluidically separates the cold water flowing through the pressure compensation valve and the hot water flowing through the pressure compensation valve.
  • the piston is in particular designed such that it moves according to the pressure conditions at the cold water inlet and at the hot water inlet.
  • the pressure conditions at the cold water inlet and at the hot water inlet cause an axial displacement of the piston along the longitudinal axis of the pressure compensation valve, namely such that a force balance is established on the piston.
  • the piston is preferably designed in such a way that the displacement of the piston increases or decreases the respective flow cross-section of the cold water and hot water flowing through the pressure compensation valve - depending on the prevailing pressure conditions.
  • the piston can be designed in such a way that if the pressure in the cold water supply line is greater than the pressure in the hot water supply line, the piston moves in the direction of the hot water channel and the flow cross-section cross-section of the cold water flowing through the pressure compensation valve is reduced and at the same time the flow cross-section of the hot water flowing through the pressure compensation valve is increased.
  • a piston designed in this way can further be designed in such a way that when the pressure in the hot water supply line is greater than the pressure in the cold water supply line, the piston is displaced in the direction of the cold water channel and as a result the flow cross-section of the hot water flowing through the pressure compensation valve is reduced and at the same time the flow cross-section of the cold water flowing through the pressure compensation valve is increased.
  • the pressure compensation valve is designed in particular such that the piston in a first end position completely closes the cold water inlet and at the same time completely opens the hot water inlet, that the piston in any number of intermediate positions partially closes the cold water inlet and at the same time also partially closes the hot water inlet, whereby the more the piston closes the cold water inlet, the less the piston simultaneously closes the hot water inlet, and vice versa, and that the piston in a second end position completely opens the cold water inlet and at the same time completely closes the hot water inlet.
  • the pressure compensation valve compensates for the pressure difference described downstream of the pressure compensation valve. This in turn makes it possible to produce tempered mixed water using relatively simple means, regardless of any pressure differences in the supply lines of the device.
  • a further positive effect of the pressure compensation valve on the device according to the invention is that in the event of a pressure difference between the cold water supply line and the hot water supply line, the cold water actuator or the hot water actuator - depending on whether the pressure in the cold water supply line exceeds the pressure in the hot water supply line or vice versa - the cold water diaphragm valve or the hot water diaphragm valve must deflect less in order to achieve the desired mixed water ratio or the desired mixed water temperature.
  • this protects the material of the corresponding diaphragm valves and, on the other hand, saves energy for the corresponding actuators.
  • this prevents a phenomenon known as flutter, whereby a pressurized diaphragm valve opens and closes in an uncontrolled manner.
  • the cold water actuator is a linear stepper motor.
  • This is a motor that is designed to move a drive shaft axially. Depending on the displacement of the shaft driven in this way, a water channel of the cold water diaphragm valve opens or closes.
  • the linear stepper motor allows the cold water diaphragm valve to be precisely controlled or actuated, i.e. opened and closed.
  • the hot water actuator is a linear stepper motor.
  • This is a motor that is designed to move a drive shaft axially. Depending on the displacement of the shaft driven in this way, a water channel of the hot water diaphragm valve opens or closes.
  • the linear stepper motor allows the hot water diaphragm valve to be precisely controlled or actuated, i.e. opened and closed.
  • the device according to the invention comprises a temperature sensor arranged in the mixed water channel for detecting the temperature of the mixed water. By detecting the mixed water temperature, this information can be used in a closed control loop. In addition, the information on the mixed water temperature can be fed into a monitoring or quality control system. For example, this can be used to detect any technical defects at an early stage.
  • the device according to the invention comprises a battery for supplying the cold water actuator and the hot water actuator with electrical energy. The cold water actuator and the hot water actuator are electrical machines that require electrical energy for their respective operation.
  • the structure and functioning of the device according to the invention enable the actuators to operate in an energy-saving manner, in particular since in the case of the described pressure difference, due to the pressure compensation valve, smaller deflections of the respective diaphragm valves are required in order to produce the desired tempered mixed water.
  • comparatively low-performance actuators can be used in the device according to the invention.
  • This makes it possible to dispense with a wired energy supply for the device according to the invention and to provide a battery instead.
  • the use of a battery in turn enables a particularly versatile use of the device according to the invention.
  • the device according to the invention comprises an accumulator for supplying the cold water actuator and the hot water actuator with electrical energy.
  • the cold water actuator and the hot water actuator are electrical machines that require electrical energy to operate.
  • the structure and functioning of the device according to the invention enable the actuators to operate in an energy-saving manner, in particular since, in the case of the pressure difference described, smaller deflections of the respective diaphragm valves are required due to the pressure compensation valve in order to produce the desired tempered mixed water.
  • comparatively low-performance actuators can be used in the device according to the invention. This in turn makes it possible to dispense with a wired energy supply for the device according to the invention and to provide an accumulator instead.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the device according to the invention in a schematic, semi-transparent side view.
  • the single figure shows an embodiment of the device 1 according to the invention for producing tempered mixed water.
  • the device 1 comprises a cold water channel 3 that can be connected to a cold water supply line 2, a hot water channel 5 that can be connected to a hot water supply line 4 and a mixed water channel 6 into which the cold water channel 3 and the hot water channel 5 each open.
  • the mixed water channel 6 can be connected to a further water line 7.
  • the device 1 further comprises a cold water diaphragm valve 8 arranged in the cold water channel 3 for limiting the amount of cold water flowing through the cold water channel 3 or into the mixed water channel 6.
  • the device 1 also comprises a hot water diaphragm valve 9 arranged in the hot water channel 5 for limiting the amount of hot water flowing through the hot water channel 5 or into the mixed water channel 6.
  • the device 1 further comprises a cold water actuator 10 in the form of a linear stepper motor for actuating the cold water diaphragm valve 8 by means of an axially displaceable drive shaft 11 and a hot water actuator 12 in the form of a linear stepper motor for actuating the hot water diaphragm valve 9 by means of an axially displaceable drive shaft 13.
  • the device 1 comprises a pressure equalization valve 14 which is arranged upstream of the cold water diaphragm valve 8 in the cold water channel 3 and upstream of the hot water diaphragm valve 9 in the hot water channel 5.
  • the pressure equalization valve 14 is designed such that in the event of a pressure difference between the cold water supply line 2 and the hot water supply line 4, it automatically changes the flow cross-section of the cold water flowing through the pressure equalization valve 14 and at the same time changes the flow cross-section of the hot water flowing through the pressure equalization valve 14.
  • the pressure compensation valve 14 has a hollow cylindrical base body that is open on both sides. It comprises a cold water inlet 15 and a hot water inlet 16, which are each designed as openings in the outer surface of the base body of the pressure compensation valve 14.
  • the pressure compensation valve 14 also comprises a cold water outlet 17 and a hot water outlet 18, which are each formed by the open end sides of the base body of the pressure compensation valve 14.
  • the cold water inlet 15 and the cold water outlet 17 of the pressure compensation valve 14 together form part of the cold water channel 3.
  • the hot water inlet 16 and the hot water outlet 18 of the pressure compensation valve 14 together form part of the hot water channel 5.
  • the pressure compensation valve 14 further comprises a piston 19 which can be displaced along the longitudinal axis of the pressure compensation valve 14, the piston 19 being arranged between the cold water inlet 15 and the hot water inlet 16 and between the cold water outlet 17 and the hot water outlet 18.
  • the device 1 further comprises a temperature sensor 20, the measuring sensor of which projects into the mixed water channel 6.
  • the device 1 comprises an accumulator 21 for supplying the cold water actuator 10 and the hot water actuator 12 with electrical energy.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Erzeugen von temperiertem Mischwasser, umfassend einen an eine Kaltwasserversorgungsleitung (2) anschließbaren Kaltwasserkanal (3), einen an eine Warmwasserversorgungsleitung (4) anschließbaren Warmwasserkanal (5), einen Mischwasserkanal (6), in den der Kaltwasserkanal (3) und der Warmwasserkanal (5) jeweils münden, ein in dem Kaltwasserkanal (3) angeordnetes Kaltwassermembranventil (8) zum Begrenzen der durch den Kaltwasserkanal (3) fließenden Kaltwassermenge, ein in dem Warmwasserkanal (5) angeordnetes Warmwassermembranventil (9) zum Begrenzen der durch den Warmwasserkanal (5) fließenden Warmwassermenge, einen Kaltwasseraktor (10) zum Betätigen des Kaltwassermembranventils (8), einen Warmwasseraktor (12) zum Betätigen des Warmwassermembranventils (9), und ein stromaufwärts des Kaltwassermembranventils (8) in dem Kaltwasserkanal (3) und stromaufwärts des Warmwassermembranventils (9) in dem Warmwasserkanal (5) angeordnetes Druckausgleichsventil (14), wobei das Druckausgleichsventil (14) so ausgebildet ist, dass es im Falle eines Druckunterschieds zwischen der Kaltwasserversorgungsleitung (2) und der Warmwasserversorgungsleitung (4) selbsttätig den Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil (14) strömenden Kaltwassers und gleichzeitig den Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil (14) strömenden Warmwassers ändert, sodass der Druckunterschied stromabwärts des Druckausgleichsventils (13) ausgeglichen ist.

Description

Vorrichtung zum Erzeugen von temperiertem Mischwasser
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von temperiertem Mischwas- ser. Mischwasser ist das Ergebnis einer Mischung von Kaltwasser und Warmwasser. Temperiertes Mischwasser ist Mischwasser einer gewünschten bzw. eingestellten, insbesondere einer von einem Benutzer gewünschten bzw. eingestellten, Temperatur.
Vorrichtungen der in Rede stehenden Art sind aus der Praxis hinlänglich bekannt. Solche Vorrichtungen umfassen einen Anschluss für eine Kaltwasserversorgungsleitung und einen sich daran anschließenden Kaltwasserkanal sowie einen Anschluss für eine Warmwasserversorgungsleitung und einen sich daran anschließenden Warmwasserkanal. Der Kaltwasserkanal und der Warmwasserkanal sind jeweils durch ein Ventil begrenzbar und münden jeweils in einem Mischwasserkanal, der den Auslass für temperiertes Mischwasser bildet.
Um die Erzeugung von temperiertem Wasser komfortabel für den Benutzer zu gestalten, sind des Weiteren gattungsgemäße Vorrichtungen bekannt, die Aktoren umfassen. Die Aktoren sind jeweils einem der Ventile zugeordnet und sind jeweils dazu eingerichtet, das zugeordnete Ventil anzusteuern bzw. zu betätigen, um den entsprechenden Kanal zu begrenzen. Eine solche Vorrichtung ermöglicht es, die von einem Benutzer gewünschte Mischwassertemperatur umzusetzen, indem die Aktoren der Vorrichtung das jeweils zugeordnete Ventil passend öffnen oder schließen.
Ein nachteiliges Phänomen der bekannten, gattungsgemäßen Vorrichtungen besteht jedoch darin, dass im Falle eines Druckunterschieds zwischen dem Anschluss für Kaltwasser bzw. der Kaltwasserversorgungsleitung und dem Anschluss für Warmwasser bzw. der Warmwasserversorgungsleitung die tatsächliche Mischwassertemperatur von der gewünschten Mischwassertemperatur abweicht. Mit anderen Worten: Im Falle eines solchen Druckunterschieds ist das Mischwasser kälter oder wärmer als vom Benutzer gewünscht bzw. eingestellt. Grund hierfür ist, dass, wenn eines der beiden Ventile durch einen höheren Druck beaufschlagt ist als das andere der beiden Ventile, eine größere Wassermenge durch dieses Ventil fließt als es für das Erreichen der gewünschten Mischwassertemperatur erforderlich wäre. Dies wirkt sich unmittelbar auf das Mischungsverhältnis des Mischwassers und somit auf dessen Temperatur aus.
Ein solcher Druckunterschied kann entstehen, wenn beispielsweise durch Betätigung der Toilettenspülung relativ viel Kaltwasser aus derselben Versorgungsleitung, die den Anschluss für Kaltwasser der gattungsgemäßen Vorrichtung speist, innerhalb relativ kurzer Zeit entnommen wird. Durch die Entnahme von Kaltwasser fällt der Druck in der Kaltwasserversorgungsleitung kurzzeitig ab, sodass die aufgrund dieses Druckunterschieds tatsächlich in den Mischwasserkanal abgegebene Warmwassermenge die für die Erzeugung der gewünschten Mischwassertemperatur erforderliche Warmwassermenge übersteigt. Falls infolge der Kaltwasserentnahme der Druck in der Warmwasserversorgungsleitung den Druck in der Kaltwasserversorgungsleitung außerordentlich übersteigt, kann es so zu einer gefährlich hohen Mischwassertemperatur kommen, die zu Verbrühungen beim Benutzer führen kann.
Im umgekehrten Fall kann ein solcher Druckunterschied auch entstehen, wenn beispielsweise zwecks Händewaschen relativ viel Warmwasser aus derselben Versorgungsleitung, die den Anschluss für Warmwasser der gattungsgemäßen Vorrichtung speist, innerhalb relativ kurzer Zeit entnommen wird. Als Folge dieser Warmwasserentnahme fällt der Druck in der Warmwasserversorgungsleitung kurzzeitig ab. Durch diesen Druckunterschied übersteigt die tatsächlich in den Mischwasserkanal abgegebene Kaltwassermenge die für die Erzeugung der gewünschten Mischwassertemperatur eigentlich erforderliche Kaltwassermenge. Dies kann wiederum zu einer von dem Benutzer als unangenehm niedrige Mischwassertemperatur führen.
Zur Adressierung des beschriebenen Phänomens ist es denkbar, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit Druck- und/oder Temperatursensoren in dem Kaltwasserkanal und in dem Warmwasserkanal auszustatten, die so erfassten Informationen einer Regelung zuzuführen und somit ein stabileres Verhalten der gattungsgemäßen Vorrichtung im Hinblick auf die Erzeugung von temperiertem Mischwasser zu erreichen. Dies erfordert jedoch einen konstruktiv und schaltungstechnisch hohen Aufwand und ist daher sowohl in der Herstellung als auch in der Wartung kostenintensiv.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die voranstehend insgesamt erläuterte Problematik zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Vorrichtung zum Erzeugen von temperiertem Mischwasser anzugeben, die unabhängig von etwaigen Druckunterschieden in den Versorgungsleitungen der Vorrichtung temperiertes Mischwasser erzeugen kann, und zwar mit vergleichsweise einfachen Mitteln.
Die hier zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Erzeugen von temperiertem Mischwasser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen.
Es wird eine Vorrichtung zum Erzeugen von temperiertem Mischwasser vorgeschlagen, die einen an eine Kaltwasserversorgungsleitung anschließbaren Kaltwasserkanal, einen an eine Warmwasserversorgungsleitung anschließbaren Warmwasserkanal und einen Mischwasserkanal, in den der Kaltwasserkanal und der Warmwasserkanal jeweils münden, umfasst. Der Kaltwasserkanal und der Warmwasserkanal umfassen jeweils einen Anschluss für eine entsprechende Versorgungsleitung, der jeweils den entsprechenden Wassereinlass bzw. -zulauf der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet. Der Mischwasserkanal bildet den Mischwasserauslass bzw. -ablauf der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein in dem Kaltwasserkanal angeordnetes Kaltwassermembranventil zum Begrenzen der durch den Kaltwasserkanal fließenden Kaltwassermenge und ein in dem Warmwasserkanal angeordnetes Warmwassermembranventil zum Begrenzen der durch den Warmwasserkanal fließenden Warmwassermenge. Das Kaltwas- sermembranventil dient somit auch zum Begrenzen der in den Mischwasserkanal fließenden Kaltwassermenge. Analog dient das Warmwassermembranventil somit auch zum Begrenzen der in den Mischwasserkanal fließenden Warmwassermenge.
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Kaltwasseraktor zum, vorzugsweise stufenlosen, Betätigen, das heißt zum Öffnen und Schließen, des Kaltwassermembranventils und einen Warmwasseraktor zum, vorzugsweise stufenlosen, Betätigen, das heißt zum Öffnen und Schließen, des Warmwassermembranventils.
Schließlich umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein stromaufwärts des Kaltwassermembranventils, das heißt stromaufwärts vor dem Kaltwassermembranventil, in dem Kaltwasserkanal angeordnetes und stromaufwärts des Warmwassermembranventils, das heißt stromaufwärts vor dem Warmwassermembranventil, in dem Warmwasserkanal angeordnetes Druckausgleichsventil. Es handelt sich um ein einziges Druckausgleichsventil. Das Druckausgleichsventil ist sowohl in dem Kaltwasserkanal angeordnet als auch in dem vom Kaltwasserkanal separaten, insbesondere mit dem Kaltwasserkanal nicht fluidisch verbundenen, Warmwasserkanal angeordnet.
Der Kaltwasserkanal der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die gesamte Kavität innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung von dem Anschluss für eine Kaltwasserversorgungsleitung, über den vom Kaltwasser durchströmten Teil des Druckausgleichsventils bis hin zu dem Kaltwassermembranventil. Analog umfasst der Warmwasserkanal der erfindungsgemäßen Vorrichtung die gesamte Kavität innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung von dem Anschluss für eine Warmwasserversorgungsleitung, über den vom Warmwasser durchströmten Teil des Druckausgleichsventils bis hin zu dem Warmwassermembranventil. Das Druckausgleichsventil ist erfindungsgemäß so ausgebildet, dass es im Falle eines Druckunterschieds zwischen der Kaltwasserversorgungsleitung und der Warmwasserversorgungsleitung selbsttätig den Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil strömenden Kaltwassers und gleichzeitig den Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil strömenden Warmwassers ändert, sodass der Druckunterschied stromabwärts des Druckausgleichsventils ausgeglichen ist. Der wirksame Strömungsquerschnitt des Kaltwasserkanals ist kleinste Strömungsquerschnitt entlang des Kaltwasserkanals. Der wirksame Strömungsquerschnitt des Warmwasserkanals ist kleinste Strömungsquerschnitt entlang des Warmwasserkanals.
Vorzugsweise umfasst das Druckausgleichsventil einen Kaltwassereinlass, einen Warmwassereinlass, einen Kaltwasserauslass, einen Warmwasserauslass und einen verschiebbaren Kolben, wobei der Kolben zwischen dem Kaltwassereinlass und dem Warmwassereinlass sowie zwischen dem Kaltwasserauslass und dem Warmwasserauslass angeordnet ist, sodass der Kolben das durch das Druckausgleichsventil strömende Kaltwasser und das durch das Druckausgleichsventil strömende Warmwasser fluidisch voneinander trennt. Der Kolben ist insbesondere derart ausgebildet, dass dieser sich entsprechend den Druckverhältnissen an dem Kaltwassereinlass und an dem Warmwassereinlass verschiebt. Die Druckverhältnisse an dem Kaltwassereinlass und an dem Warmwassereinlass bewirken eine axiale Verschiebung des Kolbens entlang der Längsachse des Druckausgleichsventils, nämlich so, dass sich ein Kräftegleichgewicht an dem Kolben einstellt.
Der Kolben ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass durch die Verschiebung des Kolbens sich der jeweilige Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil strömenden Kaltwassers und Warmwassers vergrößert oder verkleinert - je nach vorherrschenden Druckverhältnissen. Konkret kann der Kolben derart ausgebildet sein, dass, wenn der Druck in der Kaltwasserversorgungsleitung größer ist als der Druck in der Warmwasserversorgungsleitung, sich der Kolben in Richtung des Warmwasserkanals verschiebt und sich dadurch der Strömungsquer- schnitt des durch das Druckausgleichsventil strömenden Kaltwassers verkleinert und gleichzeitig sich der Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil strömenden Warmwassers vergrößert. Ein derart ausgebildeter Kolben kann weiter derart ausgebildet sein, dass, wenn der Druck in der Warmwasserversorgungsleitung größer ist als der Druck in der Kaltwasserversorgungsleitung, sich der Kolben in Richtung des Kaltwasserkanals verschiebt und sich dadurch der Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil strömenden Warmwassers verkleinert und gleichzeitig sich der Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil strömenden Kaltwassers vergrößert.
Das Druckausgleichsventil ist insbesondere so ausgestaltet, dass der Kolben in einer ersten Endposition den Kaltwassereinlass vollständig verschließt und gleichzeitig den Warmwassereinlass vollständig öffnet, dass der Kolben in beliebig vielen Zwischenstellungen den Kaltwassereinlass teilweise verschließt und gleichzeitig den Warmwassereinlass ebenfalls teilweise verschließt, wobei gilt, dass je mehr der Kolben den Kaltwassereinlass verschließt, desto weniger verschließt der Kolben gleichzeitig den Warmwassereinlass, und umgekehrt, und dass der Kolben in einer zweiten Endposition den Kaltwassereinlass vollständig öffnet und gleichzeitig den Warmwassereinlass vollständig verschließt.
Durch die selbsttätige Änderung bzw. Anpassung des Strömungsquerschnitts des durch das Druckausgleichsventil strömenden Kalt- und Warmwassers gleicht das Druckausgleichsventil den beschriebenen Druckunterschied stromabwärts des Druckausgleichsventils aus. Dadurch wiederum ist unabhängig von etwaigen Druckunterschieden in den Versorgungsleitungen der Vorrichtung temperiertes Mischwasser erzeugbar, und zwar mit vergleichsweise einfachen Mitteln.
Eine weitere positive Auswirkung des Druckausgleichsventils auf die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, dass im Falle eines Druckunterschieds zwischen der Kaltwasserversorgungsleitung und der Warmwasserversorgungsleitung der Kaltwasseraktor oder der Warmwasseraktor - je nach dem, ob der Druck in der Kaltwasserversorgungsleitung den Druck in der Warmwasserversorgungsleitung übersteigt oder umgekehrt - das Kaltwassermembranventil oder das Warmwassermembranventil weniger stark auslenken müssen, um das gewünschte Mischwasserverhältnis bzw. die gewünschte Mischwassertemperatur zu erreichen. Dies ist einerseits materialschonend für die entsprechenden Membranventile und andererseits energiesparend für die entsprechenden Aktoren. Zudem verhindert dies ein als Flattern bezeichenbares Phänomen, wonach ein druckbeaufschlagtes Membranventil sich unkontrolliert öffnet und schließt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Kaltwasseraktor ein linearer Schrittmotor. Dabei handelt es sich um einen Motor, der dazu eingerichtet ist, eine Antriebswelle axial zu verschieben. Je nach Verschiebung der so angetriebenen Welle öffnet oder schließt sich dadurch ein Wasserkanal des Kaltwassermembranventils. Durch den linearen Schrittmotor ist das Kaltwassermembranventil präzise steuerbar bzw. betätigbar, das heißt öffenbar und schließbar.
Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform ist der Warmwasseraktor ein linearer Schrittmotor. Dabei handelt es sich um einen Motor, der dazu eingerichtet ist, eine Antriebswelle axial zu verschieben. Je nach Verschiebung der so angetriebenen Welle öffnet oder schließt sich dadurch ein Wasserkanal des Warmwassermembranventils. Durch den linearen Schrittmotor ist das Warmwassermembranventil präzise steuerbar bzw. betätigbar, das heißt öffenbar und schließbar.
Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen in dem Mischwasserkanal angeordneten Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Mischwassers. Durch das Erfassen der Mischwassertemperatur kann diese Information in einem geschlossenen Regelkreis nutzbar gemacht werden. Außerdem kann die Information der Mischwassertemperatur einer Überwachung bzw. Qualitätskontrolle zugeführt werden. Beispielsweise kann dies dazu genutzt werden, etwaige technische Defekte frühzeitig zu erkennen. Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Batterie zum Versorgen des Kaltwasseraktors und des Warmwasseraktors mit elektrischer Energie. Der Kaltwasseraktor und der Warmwasseraktor sind elektrische Maschinen, die für ihren jeweiligen Betrieb elektrische Energie erfordern. Der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglichen eine energiesparende Arbeitsweise der Aktoren, insbesondere da im Falle des beschriebenen Druckunterschieds aufgrund des Druckausgleichsventils geringere Auslenkungen der jeweiligen Membranventile erforderlich sind, um das gewünscht temperierte Mischwasser zu erzeugen. Dadurch können vergleichsweise leistungsschwache Aktoren in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden. Dies wiederum ermöglicht es erst, auf eine kabelgebundene Energieversorgung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verzichten und stattdessen eine Batterie vorzusehen. Der Einsatz einer Batterie ermöglicht wiederum einen besonders vielseitigen Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Alternativ umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform einen Akkumulator zum Versorgen des Kaltwasseraktors und des Warmwasseraktors mit elektrischer Energie. Auch hierzu gilt, dass der Kaltwasseraktor und der Warmwasseraktor elektrische Maschinen sind, die für den Betrieb elektrische Energie erfordern. Der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglichen eine energiesparende Arbeitsweise der Aktoren, insbesondere da im Falle des beschriebenen Druckunterschieds aufgrund des Druckausgleichsventils geringere Auslenkungen der jeweiligen Membranventile erforderlich sind, um das gewünscht temperierte Mischwasser zu erzeugen. Dadurch können vergleichsweise leistungsschwache Aktoren in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden. Dies wiederum ermöglicht es erst, auf eine kabelgebundene Energieversorgung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verzichten und stattdessen einen Akkumulator vorzusehen. Der Einsatz eines Akkumulators ermöglicht wiederum einen besonders vielseitigen Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Darüber hinaus ist der Einsatz eines Akkumulators vergleichsweise umweltfreundlich, da dieser wiederaufladbar ist. Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Darin ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei die Erfindung nicht auf diese vorteilhafte Ausführungsform beschränkt ist. Gleiche Bauteile sind in den Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und sind daher grundsätzlich nur einmal benannt bzw. erwähnt. Es zeigt im Einzelnen
Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen, halbtransparenten Seitenansicht.
Die einzige Figur zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Erzeugen von temperiertem Mischwasser.
Die Vorrichtung 1 umfasst einen an eine Kaltwasserversorgungsleitung 2 anschließbaren Kaltwasserkanal 3, einen an eine Warmwasserversorgungsleitung 4 anschließbaren Warmwasserkanal 5 und einen Mischwasserkanal 6, in den der Kaltwasserkanal 3 und der Warmwasserkanal 5 jeweils münden. Der Mischwasserkanal 6 ist an eine weiterführende Wasserleitung 7 anschließbar.
Weiter umfasst die Vorrichtung 1 ein in dem Kaltwasserkanal 3 angeordnetes Kaltwassermembranventil 8 zum Begrenzen der durch den Kaltwasserkanal 3 bzw. in den Mischwasserkanal 6 fließenden Kaltwassermenge. Außerdem umfasst die Vorrichtung 1 ein in dem Warmwasserkanal 5 angeordnetes Warmwassermembranventil 9 zum Begrenzen der durch den Warmwasserkanal 5 bzw. in den Mischwasserkanal 6 fließenden Warmwassermenge. Noch weiter umfasst die Vorrichtung 1 einen Kaltwasseraktor 10 in Form eines linearen Schrittmotors zum Betätigen des Kaltwassermembranventils 8 mittels einer axial verschiebbaren Antriebswelle 11 und einen Warmwasseraktor 12 in Form eines linearen Schrittmotors zum Betätigen des Warmwassermembranventils 9 mittels einer axial verschiebbaren Antriebswelle 13. Schließlich umfasst die Vorrichtung 1 ein Druckausgleichsventil 14, das stromaufwärts des Kaltwassermembranventils 8 in dem Kaltwasserkanal 3 und stromaufwärts des Warmwassermembranventils 9 in dem Warmwasserkanal 5 angeordnet ist. Das Druckausgleichsventil 14 ist so ausgebildet, dass es im Falle eines Druckunterschieds zwischen der Kaltwasserversorgungsleitung 2 und der Warmwasserversorgungsleitung 4 selbsttätig den Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil 14 strömenden Kaltwassers und gleichzeitig den Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil 14 strömenden Warmwassers ändert.
Das Druckausgleichsventil 14 weist einen hohlzylindrischen, beidseitig offenen Grundkörper auf. Es umfasst einen Kaltwassereinlass 15 und einen Warmwassereinlass 16, die jeweils als Durchbrechungen in der Mantelfläche des Grundkörpers des Druckausgleichsventils 14 ausgebildet sind. Weiter umfasst das Druckausgleichsventil 14 einen Kaltwasserauslass 17 und einen Warmwasserauslass 18, die jeweils durch die offenen Endseiten des Grundkörpers des Druckausgleichsventils 14 gebildet sind. Der Kaltwassereinlass 15 und der Kaltwasserauslass 17 des Druckausgleichsventils 14 bilden gemeinsam einen Teil des Kaltwasserkanals 3. Der Warmwassereinlass 16 und der Warmwasserauslass 18 des Druckausgleichsventils 14 bilden gemeinsam einen Teil des Warmwasserkanals 5. Noch weiter umfasst das Druckausgleichsventil 14 einen entlang der Längsachse des Druckausgleichsventils 14 verschiebbaren Kolben 19, wobei der Kolben 19 zwischen dem Kaltwassereinlass 15 und dem Warmwassereinlass 16 sowie zwischen dem Kaltwasserauslass 17 und dem Warmwasserauslass 18 angeordnet ist.
Zur Erfassung der Temperatur des Mischwassers umfasst die Vorrichtung 1 weiter einen Temperatursensor 20, dessen Messfühler in den Mischwasserkanal 6 hineinragt.
Weiter umfasst die Vorrichtung 1 einen Akkumulator 21 zum Versorgen des Kaltwasseraktors 10 und des Warmwasseraktors 12 mit elektrischer Energie. Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung zum Erzeugen von temperiertem Mischwasser
2 Kaltwasserversorgungsleitung
3 Kaltwasserkanal
4 Warmwasserversorgungsleitung
5 Warmwasserkanal
6 Mischwasserkanal
7 Weiterführende Wasserleitung
8 Kaltwassermembranventil
9 Warmwassermembranventil
10 Kaltwasseraktor
11 Antriebswelle des Kaltwasseraktors
12 Warmwasseraktor
13 Antriebswelle des Warmwasseraktors
14 Druckausgleichsventil
15 Kaltwassereinlass
16 Warmwassereinlass
17 Kaltwasserauslass
18 Warmwasserauslass
19 Kolben
20 Temperatursensor
21 Akkumulator

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Erzeugen von temperiertem Mischwasser, umfassend einen an eine Kaltwasserversorgungsleitung (2) anschließbaren Kaltwasserkanal (3), einen an eine Warmwasserversorgungsleitung (4) anschließbaren Warmwasserkanal (5), einen Misch- wasserkanal (6), in den der Kaltwasserkanal (3) und der Warmwasserkanal (5) jeweils münden, ein in dem Kaltwasserkanal (3) angeordnetes Kaltwassermembranventil (8) zum Begrenzen der durch den Kaltwasserkanal (3) fließenden Kaltwassermenge, ein in dem Warmwasserkanal (5) angeordnetes Warmwassermembranventil (9) zum Begrenzen der durch den Warmwasserkanal (5) fließenden Warmwassermenge, einen Kaltwasseraktor (10) zum Betätigen des Kaltwassermembranventils (8), einen Warmwasseraktor (12) zum Betätigen des Warmwassermembranventils (9), und ein stromaufwärts des Kaltwassermembranventils (8) in dem Kaltwasserkanal (3) und stromaufwärts des Warmwassermembranventils (9) in dem Warmwasserkanal (5) angeordnetes Druckausgleichsventil (14), wobei das Druckausgleichsventil (14) so ausgebildet ist, dass es im Falle eines Druckunterschieds zwischen der Kaltwasserversorgungsleitung (2) und der Warmwasserversorgungsleitung (4) selbsttätig den Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil (14) strömenden Kaltwassers und gleichzeitig den Strömungsquerschnitt des durch das Druckausgleichsventil (14) strömenden Warmwassers ändert, sodass der Druckunterschied stromabwärts des Druckausgleichsventils (13) ausgeglichen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kaltwasseraktor (10) ein linearer Schrittmotor ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Warmwasseraktor (12) ein linearer Schrittmotor ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend einen in dem Mischwasserka- nal (6) angeordneten Temperatursensor (20) zum Erfassen der Temperatur des Mischwassers.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Batterie zum Versorgen des Kaltwasseraktors (10) und des Warmwasseraktors (12) mit elektrischer Energie.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend einen Akkumulator (21) zum Versorgen des Kaltwasseraktors (10) und des Warmwasseraktors (12) mit elektrischer Energie.
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