DE3430176A1

DE3430176A1 - Vorrichtung zum mischen von heissem und kaltem wasser

Info

Publication number: DE3430176A1
Application number: DE19843430176
Authority: DE
Inventors: Harley Glen Iris Victoria Pizzey; Frank Camden Neusüdwales/New South Wales Robards
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-08-25
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1985-03-21

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Mischen von heißem und kaltem Wasser Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen von heißem und kaltem Wasser. Sie bezieht sich auf die Wasserinstallationstechnik im häuslichen und auch im Krankenhausbereich und dergleichen, im Bad- und Sanitärbereich.
Vorrichtungen der vorgenannten Art enthalten im allgemeinen ein oder zwei Hähne und eine Mischkammer, in der heißes und kaltes Wasser miteinander vermischt werden. Um Wasser mit einer gewünschten Temperatur und in einer gewünschten Menge abzugeben, ist es notwendig, die Wasserhähne manuell entsprechend zu betätigen. Dies kann häufig längere Zeit in Anspruch nehmen und ermöglicht mitunter kein schnelles Nachstellen, wenn der Druck des heißen oder kalten Wassers plötzlich fällt, beispielsweise wegen des Verbrauchs anderer Parteien, die am selben Rohrnetz angeschlossen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Mischen von heißem und kaltem Wasser anzugeben, die es erlaubt, die Wassertemperatur am Auslaß zu regeln und auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Man darf davon ausgehen, daß die Erfindung in einer Vorrichtung zum Mischen von heißem und kaltem Wasser in einer Mischkammer besteht, die einen Einlaß für heißes Wasser, einen Einlaß für kaltes Wasser und wenigstens einen Auslaß aufweist und die eine Ventilanordnung enthält, mit der der Wasserzufluß durch die Einlässe geregelt werden kann. Der Mischkammer ist ein Temperatursensor zugeordnet, der die Temperatur des Wassers in der Mischkammer abfühlt und eine Steuerungseinrichtung anspricht, mit deren Hilfe die Ventilanordnung eingestellt werden kann, wodurch die Mengen von heißem und/oder kaltem Wasser, die in die Mischkammer eintreten, geregelt werden, um am Auslaß Wasser mit vorbestimmter Temperatur bereitzustellen.
Die Temperatur des Wassers, das in der Mischkammer miteinander vermischt wird, wird beobachtet, und die Steuereinrichtung stellt die Menge des heißen und/oder des kalten Wassers ein, das in die Mischkammer eintritt, um darin die gewünschte Temperatur zu erzeugen. Wenn der Kaltwasserdruck abfällt, beispielsweise aus einem der obengenannten Gründe, dann steigt die Temperatur in der Mischkammer an.
Sobald der Temperaturanstieg in der Kammer festgestellt wird, veranlaßt der Temperatursensor die Steuerungseinrichtung, mehr kaltes Wasser und/oder weniger heißes Wasser in die Kammer einzulassen, um die Temperatur auf den vorbestimmten Wert wieder herzustellen, ohne daß der Benutzer eingreifen muß. Da der Sensor und die Steuerungseinrichtung tätig werden, sobald die Temperatur beginnt, anzusteigen, wird der Benutzer keine wesentliche Temperaturänderung, wenn überhaupt, am Auslaß feststellen.
Die Steuerungseinrichtung spricht vorzugsweise auf den Temperatursensor und auch auf eine vorbestimmte, voreingestellte Temperatur an, um diese in der Mischkammer aufrechtzuerhalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist diese in einer Vorrichtung zum Mischen von heißem und kaltem Wasser in einer Mischkammer zu sehen, die einen Einlaß für kaltes Wasser, einen Einlaß für heißes Wasser und wenigstens einen Auslaß aufweist und ein Meßventil aufweist, das beiden Einlässen zugeordnet ist und eine Steuerungseinrichtung enthält, um das Meßventil um einen vorbestimmten Betrag zu öffnen, so daß der Ausfluß von heißem und kaltem Wasser in die Mischkammer zu einer vorbestimmten Wassertemperatur an dem wenigstens einen Auslaß führt.
Die Steuerungseinrichtung enthält vorzugsweise einen Mikroprozessor zum Erzeugen eines gepulsten Ausgangs in übereinstimmung mit der Temperatur in der Kammer, um Motoren, die mit den Meßventilen in den Einlässen gekoppelt sind, zu veranlassen, die Ventile um einen vorbestimmten Betrag zu öffnen, um in der Mischkammer und daher am Auslaß der Kammer eine Wassertemperatur zu erzeugen, die einer vorbestimmten Temperatur und einer vorbestimmten Menge entspricht.
Der Mikroprozessor hat vorzugsweise Eingabeeinrichtungen, mit denen der Benutzer die Temperatur und die Ausströmungsmenge des Wassers eingeben kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden. Es zeigt; Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung nach der Erfindung; Fig. 2 eine Seitenansicht durch die Vorrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 eine Ansicht verschiedener Teile der Vorrichtung nach Fig. 1 geschnitten längs der Linie 3-3 von Fig 1; Fig. 4 eine Darstellung der Steuerungstafel; Fig. 5 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 2 einer zwei- ten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 6 eine Explosionsdarstellung eines Ventils, das in der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 und 5 Verwendung findet, und Fig. 7 ein Blockschaltbild nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zum Mischen von heißem und kaltem Wasser, bestehend aus einem Grundgehäuse 12 mit einem Einlaß 14 für heißes Wasser und einem Einlaß 16 für kaltes Wasser. Die Einlässe 14 und 16 stehen jeweils mit einer Leitung 18 in Verbindung, die sich zwischen den entsprechenden Einlässen und einer Mischkammer 20 erstrecken. Die Mischkammer 20 weist eine Ausgangsleitung 22 auf mit zwei Zweigen 24 und 26, die zu Auslässen 28 und 30 führen. Trennventile (nicht dargestellt) können in den Einlässen 14 und 16 angeordnet sein, um diese abzuschließen, damit die Vorrichtung unschwierig gewartet werden kann.
Die Leitungen 18 enthalten jeweils ein Mischventil 32 und ein Rückschlagventil 34. Das Rückschlagventil 34 verhindert ein Eindringen von Kaltwasser in die Heißwasserleitung, so daß verhindert wird, daß ein Heißwassernetz, das mit dem Einlaß 14 verbunden ist, über den Einlaß 16 mit Kaltwasser gefüllt wird. Das andere Rückschlagventil verhindert entsprechend ein Eindringen von Heißwasser in die Kaltwasserleitung. Die Leitung 22 enthält ein Ventil 36, das den Ventilen 32 und 34 gleicht und am Schnittpunkt der Zweige 24 und 26 angeordnet ist. Das Ventil 36 dient dazu, die Wassermengen an den Auslässen 28 oder 30 zu beeinflussen. Ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 38 ist zwischen den Auslaß 28 und den Zweig 24 und ein identisches elektromagnetisch betätigtes Ventil 45 ist zwischen den Zweig 26 und den Auslaß 30 geschaltet. Diese elektromagnetisch betätigten Ventile sind handelsüblicher Bauart.
Ein Schrittmotor und ein zugehöriges Getriebe 40 sind mit dem Grundgehäuse 12 verbunden und weisen ein einzelnes Zahnrad 42 auf, das in zwei Zahnräder 44 und 46 eingreift, die mit den Ventilen 32 verbunden sind.
Die Zahnräder 44 und 46, die mit den Ventilen 32 verbunden sind, werden durch den Schrittmotor und das Zahnrad 42 gedreht und bewirken, daß sich die Ventile 32 öffnen und schließen, um Heißwasser und Kaltwasser in die Mischkammer 20 einzulassen. Das Untersetzungsverhältnis des Getriebemotors 40 und das Untersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 42, 44 und 46 ist so gewählt, daß ein gewünschter Öffnungsgrad bei Zuführung eines Impulses zum Motor 40 von einem Mikroprozessor, der später noch beschrieben wird, hervorgerufen wird.
In Fig. 3, die ein Teil des Wasserweges durch das Grundgehäuse 12 zeigt, ist festzustellen, daß die Leitung 18 zwischen dem Ventil 42 und dem Ventil 34 und die Leitung 22 sich in der Ebene der Zeichnung, d.h. in rechten Winkeln zum Einlaß 16 erstrecken. Die Leitungen sind in der Zeichnung jedoch nur zum Zwecke der Illustration als sich nach rechts erstreckend dargestellt.
Wie man am besten aus Fig. 3 sehen kann, tritt das kalte Wasser in den Einlaß 16 ein und durchläuft das Ventil 32 durch die Leitung 18, durch das Rückschlagventil 34 und dann in die Mischkammer 20. Heißwasser tritt durch die Leitung 14 ein und gelangt zur Mischkammer 20 auf ähnliche Weise. Die Einlässe zur Mischkammer (von denen in Fig. 3 nur einer dargestellt ist) liegen im unteren Bereich der Mischkammer. Diese enthält einen Hohlraum 21, der von einem Gewindebolzen 23 verschlossen ist, der eine Durchgangsboh- rung 25 aufweist. Die Bohrung 25 nimmt einen Temperatursensor 27 auf, der vorzugsweise ein Thermistor ist und in die Bohrung 25 eingesetzt ist. Die Sonde wird von einer Schraube 29 gehalten, die in die Bohrung 25 eingeschraubt ist. Ein Siebzylinder 31 ist in der Kammer 20 zwischen der Schraube 23 und dem Boden des Hohlraums 21 angeordnet. Der Siebzylinder 31 emulgiert das Wasser, das in den Hohlraum 21 eintritt, wenn es durch seine Öffnungen in den Hohlraum eintritt, um eine vollständige Durchmischung von heißem und kaltem Wasser im Hohlraum 21 sicherzustellen. Der Hohlraum 21 enthält ein sich nach oben erstreckendes Rohr 33, in das der Temperatursensor 27 hineinragt. Das emulgierte und gemischte heiße und kalte Wasser tritt in das Rohr 23 ein und verläßt es durch die Leitung 22 in Richtung auf das Mengenregulierventil 36. Der Temperatursensor 27 mißt daher die Temperatur, die in der Mischkammer 20 herrscht und liefert ein genaues Signal der Temperatur des Wassers, das gegebenenfalls den Auslaß 30 oder den Auslaß 28 verläßt. Die Kammer 20 kann Prallwände enthalten, um das Durchmischen des heißen und des kalten Wassers noch zu verbessern.
Das durchmischte heiße und kalte Wasser, das jetzt als Warmwasser bezeichnet werden soll, tritt in das Mengenregelventil 36 ein, das von einem Schrittmotor mit zugehörigem Getriebe 39 betätigt wird Das Ventil 36 wird von dem Schrittmotor 39 geöffnet und geschlossen, wodurch es einer gewünschten Wassermenge möglich wird, entweder in den Zweig 24 oder in den Zweig 26 einzutreten.
Die Auslässe 28 und 30 sind dazu bestimmt, mit einem Duschauslaß oder einem Badewannenauslaß verbunden zu werden.
Die elektromagnetisch betätigten Ventile 38 und 45 werden betätigt, um Wasser entweder zur Duschdüse oder zum Badewannenauslaß zu leiten. Wenn man an die Elektromagnete Spannung anlegt, dann öffnen sich die Ventile. Im Falle eines Ausfalls des Stromnetzes bleiben daher die Ventile 38 und 45 geschlossen. Wenn es gewünscht wird, Warmwasser an der Duschdüse bereitzustellen, dann wird das elektromagnetische Ventil 45 mit Strom versorgt, so daß es ein Ventilelement 43 öffnet und es dem warmen Wasser erlaubt, aus der Leitung 22 durch das Ventil 36 in den Zweig 26 und dann durch das Ventil 45 zum Auslaß 30 zu fließen. Wenn Warmwasser zum Wannenauslaß geleitet werden soll, dann wird das Magnetventil 45 abgeschaltet, so daß es sich schließt und es wird das Magnetventil 38 erregt, so daß es sich öffnet und Warmwasser durch den Zweig 24 und dann durch das Ventil 38 zum Auslaß 28 leitet.
Der Schrittmotor 42 und der Schrittmotor 24 werden durch einen Mikroprozessor gesteuert, ebenso wie die Magnetventile 38 und 45. Der Mikroprozessor und die hier interessierende Schaltung werden später im Detail erläutert.
Um Warmwasser mit einer gewünschten Temperatur an den Auslässen 30 oder 28 bereitzustellen, legt der Mikroprozessor geeignete Signale an den Schrittmotor 42 an, was verursacht, daß dieser das Zahnrad 42 dreht, wodurch wiederum die Zahnräder 44 und 46 gedreht werden. Im Anfangszustand der Vorrichtung steht der Kaltwasserhahn 32 in einer voll geöffneten Stellung und der Heißwasserhahn 32 befindet sich in einer voll geschlossenen Stellung, so daß auf Betätigung des Schrittmotors 40 die Zahnräder 44 und 46 die vorgenannten Ventile schließen und öffnen. Heißes und kaltes Wasser treten daher in die Mischkammer 20 ein und werden darin vermischt. Die Temperatur des gemischten warmen Wassers wird in der Mischkammer von der Sonde 27 ermittelt und es wird ein Ausgangssignal zum Mikroprozessor zurückgeleitet, um eine Anzeige der Temperatur des Warmwassers, das in der Mischkammer vorhanden ist, zu bewirken. Diese Information wird von dem Mikroprozessor dazu verwendet, den Schrittmotor zu steuern, bis die Ventile 32 um den geeigneten Grad geöffnet und geschlossen sind, der zur Erzielung einer bestimmten Temperatur in der Mischkammer 20 erforderlich ist.
In gleicher Weise steuert der Mikroprozessor den Schrittmotor 39, um das Mengensteuerventil 36 zu öffnen und die gewünschte Wassermenge vom Auslaß 22 entweder in den Zweig 24 oder in den Zweig 26 zu lassen.
Wie Fig. 4 zeigt, ist ein Steuerfeld oder Tastenfeld 50 vorgesehen, das es dem Benutzer erlaubt, eine gewünschte Wassertemperatur und eine gewünschte Menge warmen Wassers entweder in die Badewanne oder zur Dusche fließen zu lassen. Das Tastenfeld 50 enthält einen Ausschaltknopf 52, Temperatur-Erhöhungs- und -Erniedrigungsknöpfe 54 und 56.
Das Tastenfeld 50 weist auch einen Mengensteigerungs- und -verminderungsknopf 58 bzw. 60 auf. Die Knöpfe 62 und 64 sind dazu bestimmt, entweder das Magnetventil 45 oder das Magnetventil 38 zu betätigen, um den Weg des Wassers zur Wanne oder zur Dusche zu bestimmen. Eine Leuchtdioden-Digitalanzeigeeinrichtung 64 ist dazu vorgesehen, eine digitale Ablesung der Temperatur durch den Benutzer zu ermöglichen. Eine Anzahl von Programmknöpfen 66 sind dazu vorgesehen, damit, sobald ein spezieller Benutzer eine gewünschte Temperatur und eine gewünschte Wassermenge (pro Zeiteinheit), die zur Dusche oder zur Badewanne geleitet werden sollen, eingestellt hat, dieser Benutzer später nur mehr einen der Knöpfe 66 zu drücken braucht, um zu veranlassen, daß die Vorrichtung Wasser stets derselben Temperatur und in der gleichen Menge bereitstellt, ohne daß eine Neueinstellung erforderlich ist.
Die Betriebsweise der Vorrichtung ist folgende: Um die Vorrichtung einzuschalten werden Knopf 62 oder 64 im Steuerfeld nach Fig. 4 gedrückt. Hierdurch wird vom Mikroprozessor die Anzeigeeinrichtung eingeschaltet und es werden Impulse zu den Motoren 39 und 40 geleitet, um die Ventile 32, 34 und 36 auf eine mittlere Temperatur und eine mittlere Strömungsmenge einzustellen. Zur Steigerung der Wassermenge oder zur Verminderung werden die Knöpfe 58 bzw. 60 gedrückt, bis eine gewünschte Wassermenge (pro Zeiteinheit) entweder aus der Duschdüse oder aus dem Wannenauslaß erreicht ist. Wenn die Strömung vermindert werden soll, wird Knopf 58 gedrückt. Dies verursacht, daß eine Reihe von Impulsen vom Mikroprozessor U2 (der nachfolgend beschrieben wird) abgegeben werden, um den Motor 39 zu veranlassen, die Strömungzu reduzieren oder ganz zu unterbrechen. Es kann daher am Auslaß 28 oder 30 ein gewünschter Druck bzw. eine gewünschte Ausflußmenge eingestellt werden.
Um eine gewünschte Temperatur einzustellen, wird der Temperaturerhöhungsknopf 54 gedrückt. Die Temperaturanzeige an der Leuchtdiodenanzeigeeinrichtung 65 steigt, während man den Knopf 54 drückt. Sobald man die gewünschte Temperatur eingestellt hat, wird der Knopf losgelassen. Wenn es gewünscht wird, die Temperatur zu senken, dann wird der Knopf 56 gedrückt. Die Ausgangsimpulse des Mikroprozessors, die zu dem Motor 40 gelangen, der beiden Einlässen 14 und 16 und daher beiden Einlaßventilen 32 zugeordnet ist, bewirken, daß das Ventil 32 im Einlaß 14 für Heißwasser sich zu schließen beginnt und das Ventil 32 im Einlaß 16 für Kaltwasser sich zu öffnen beginnt, wodurch die Temperatur des Wassers in der Kammer 20 herabgesetzt wird, während die am Auslaß 28 oder 30 zuvor eingestellte Wassermenge unverändert bleibt.
Der Temperatursensor 30 mißt die Temperatur in der Kammer und führt ein Signal, das dieser Temperatur entspricht, zum Mikroprozessor. Der Mikroprozessor bewirkt, daß der Motor 40 die Ventile 32 so lange einstellt, bis die Temperatur in der Kammer 20 mit der auf der Anzeigeeinrichtung 65 angezeigten Temperatur übereinstimmt.
Die Anzeigetafel nach Fig. 4 enthält auch Knöpfe 62 und 64. Diese werden in der Ausführungsform nach Fig. 2 dazu verwendet, den Auslaß 20 oder 30 auszuwählen, je nachdem ob Wasser zu einer Badewanne oder zu einer Dusche geleitet werden soll. Nach Drücken des Knopfes 62 schaltet der Mikroprozessor den Strom zu einem der Magnetventile 38 oder 45 ab, so daß das betreffende Ventil sich vollständig schließt. Wenn der Knopf 64 gedrückt wird, dann schaltet der Mikroprozessor den Strom zum anderen Magnetventil ab, so daß dieses sich vollständig schließt. Gleichzeitig wird der Strom zum erstgenannten Magnetventil angeschaltet, so daß dieses sich öffnet. Dementsprechend ist immer nur eines der Ventile 38 oder 45 offen und es wird mit den Knöpfen 62 oder 64 nur der gewünschte Auslaß gewählt.
Wenn die Stromversorgung im Haus, in dem die Vorrichtung installiert ist, ausfällt, dann ist auch der Mikroprozessor abgeschaltet und daher nicht in der Lage, die Temperatur an den Auslässen 28 oder 30 zu regeln. Um jegliche Möglichkeit auszuschließen, daß extrem heißes Wasser die Auslässe 28 oder 30 verläßt bleibt die Vorrichtung ausgeschaltet, auch wenn die Stromunterbrechung beseitigt ist.
Wenn die Temperatur in der Kammer 20 ansteigt, weil irgendwo anders im Wassernetz heißes oder kaltes Wasser gebraucht wird und sich der Druck ändert, dann stellt der Motor 40 die Ventile 32 so ein, daß die Temperatur in der Kammer 20 auf dem Wert gehalten wird, der von der Anzeigeeinrichtung angezeigt wird und der Benutzer, wenn überhaupt nur geringe Temperaturänderungen verspürt. Wenn jedoch die Temperatur weiter ansteigt über den von der Anzeigeeinrichtung 65 vorgegebenen Wert und damit angezeigt wird, daß das Meßventil oder dergleichen verklemmt ist oder irgendein anderer Fehler vorliegt, dann schaltet der Mikroprozessor die Stromversorgung an den Magnetventilen 38 und 40 ab, womit diese schließen. Gleichzeitig blinkt die Anzeigeeinrichtung 65 und zeigt somit an, daß die Vorrichtung nicht in Ordnung ist.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Schrittmotor 40' ein Getriebe aufweist mit zwei Zahnrädern 41',die zu jeder Seite des Getriebekastens aus diesem herausschauen. Die Zahnräder 41'kämmen in Zahnrädern 44', die direkt mit dem Schaft eines Ventiles 32 verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Zahnräder 44' sehr viel kleiner als die Zahnräder 44 und 46 bei der Ausführungsform nach Fig. 2. Wieder ist das Untersetzungsverhältnis im Getriebe und an den Zahnrädern 44' so gewählt, daß bei Zuführung eines Impulses zum Schrittmotor 40' die Ventile 32 um einen gewünschten Betrag geöffnet bzw. geschlossen werden. Bei dieser Ausführungsform sind der Schrittmotor 40' mit seinem Getriebe und den Zahnrädern 44' sehr viel kompakter als bei der erstbeschriebenen Ausführungsform.
Die übrigen Teile der Vorrichtung nach Fig. 5 sind identisch der unter Bezugnahme auf die Figuren 1, 2 und 3 beschriebenen Vorrichtung.
Fig. 6 zeigt eine Explosionsdarstellung des Ventils 32, das in den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 3 und 5 verwendet ist. Das Ventil 32 enthält einen Schaft 33, der mit einem Dichtungsring 35 versehen sein kann. Das untere Ende des Schaftes 33 weist einen Halter 37 mit einem Absehnitt 39 vergrößerten Durchmessers auf. Der Halter 37 ist mit dem Schaft 33 drehfest verbunden. Der Abschnitt 39 vergrößerten Durchmessers kann ein Drahtgitter enthalten, das Geräusche im Ventil 32 vermindert. Der Abschnitt 39 weist zwei Nasen 53 auf, die in entsprechende Rillen 55 in einem ersten' Ventilelement 57 greifen, um dieses zu drehen.
Ein zweites Ventilelement 59 ist vorgesehen, daß ein Paar Nasen 61 aufweist, die von entsprechenden Rillen (nicht dargestellt) in einem Außengehäuse 63 angeordnet sind, um das Element 59 gegen Verdrehung zu sichern. Ein Ring 65 ist dazu vorgesehen, auf einem Ventilsitz im Grundgehäuse 12 zu sitzen und die Ventilelemente 57 und 59 dicht zwischen dem Halter 37 und dem Ventilsitz einzuschließen.
Das Zahnrad 44 in der Ausführungsform nach Fig. 5 ist mit dem Schaft 33 verbunden und kämmt mit den Zahnrädern 41', das aus dem Getriebekasten herausragt. Bei Drehung des Zahnrades 44' dreht sich der Schaft 33 und dadurch das Element 57 aufgrund der Verbindung zwischen den Nasen 53 und den Rillen 55.Das Element 57 dreht sich deshalb gegenüber dem Element 59, so daß die Öffnung 67 in den Ventilelementen in oder außerhalb Deckung gebracht werden, wodurch sich das Ventil öffnet bzw. schließt. Der Durchfluß durch das Ventil verläuft durch den Ring 65 durch die Öffnungen 67 in den Raum, der von dem Abschnitt 39 und dem Sieb 51 begrenzt ist und dann durch das Sieb und eine Öffnung 69 im Gehäuse 63.
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 ist das Ventil 32 in seiner Form als ein Standardventil dargestellt, an das das große Zahnrad 44 angeschlossen ist. Die Betriebsweise des Ventils bei dieser Ausführungsform ist jedoch identisch mit der oben beschriebenen Betriebsweise.
Es sei selbstverständlich hervorgehoben, daß das Ventil 36 gleicher Art ist wie das Ventil 32, das oben beschrieben wurde.
Die Öffnung 67 in den Ventilelementen 57 und 59 ist so gestaltet, daß beim Öffnen des Ventiles 32 sich ein tropfenförmiger Durchlaß ergibt.
Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines Schaltkreises zum Steuern der Vorrichtung nach den Figuren 1 bis 4 oder 5.
Verwendet ist ein Mikroprozessor U2 vom Typ MC6805R3. Der Mikroprozessor U2 weist einen Eingang ANO auf, der mit dem Thermistor-Temperatursensor 27 verbunden ist. Wie zuvor be- tont mißt der Thermistor 27 die Temperatur des in die Kammer 20 abgegebenen Wassers. Der Widerstand des Thermistors 27 steigt mit seiner Temperatur an. Ein Widerstand R17, ein Einstellpotentiometer VR1 und der Thermistor 27 bilden einen Spannungsteiler, dessen Ausgangspotential von der Temperatur abhängt. Kondensatoren C4 und C5 dienen dazu, vorübergehendes Rauschen an den Analogeingängen zu unterdrücken. Ein Einstellpotentiometer VR1 dient dazu, den Spannungsteiler zu kalibrieren, um Fertigungsstreuungen auszugleichen. Die Spannung am Thermistor 27 wird dem Analog/Digital-Wandlerteil des Mikroprozessors U2 zugeführt.
Widerstände R1 und R2 bestimmen die Vergleichsspannung am A/D-Wandler und sie wird dazu verwendet, einen Normalierungsfaktor im A/D-Wandler zu bestimmen. Die Betriebsfrequenz des Mikroprozessors U2 ist durch einen Schwingkristall Xl gegeben. Sie beträgt vorzugsweise ungefähr 4 MHz. Ein Kondensator C1 wird dazu verwendet, eine Ein schalt"-Rücksetzfunktion auszulösen und Widerstände R4 und R5 werden dazu verwendet, nicht benötigte Eingänge auf definierte Spannungen zu legen. Die Brücke L1 wird dazu verwendet, einen Kalibrierbetrieb eines Programms zu ermöglichen.
Der Ausgang A (PTA) des Mikroprozessors U2 wird dazu herangezogen, die Schrittmotoren 39 und 40 zusammen mit den Magnetventilen 38 und 40 zu steuern. Wie oben erläutert, steuern die Motoren 39 und 40 die Temperaturregelventile 32 und das Mengenregelventil 36.
Die Torbits 0 bis 6 des Ausgangs A sind mit einem Treiber U3 verbunden mit Ausgangstoren 4 und 5, die über Widerstände R8 und R9 mit Transistoren Q1 und Q2 verbunden sind.
Die Ausgänge der Torbits 0 bis 4 sind über den Treiber U3 mit den Schrittmotoren 39 und 40 verbunden. Nur einer der Motoren 39 und 40 ist jeweils zu einer Zeit in Betrieb.
Um den Schrittmotor 39 zu aktivieren, um das Steuerven- til 36 zu betätigen, wird an den Transistor Q1 über Bit 5, den Treiber U3 und den Widerstand R8 ein niedriger Pegel angelegt. Dies schaltet den Transistor Q1 an, so daß dieser über die Leitungen 100 und 101 Strom zieht, so daß der Schrittmotor 39 in Übereinstimmung mit Signalen getaktet wird, die von Torbits 0 bis 3 empfangen werden. Um den Schrittmotor 40 zu aktivieren, wird ein niedriger Pegel über den Treiber U3 und den Widerstand R9 an den Transistor Q2 gelegt, so daß dieser über die Leitungen 100 und 102 Strom zieht, um den Schrittmotor 40 zu takten in übereinstimmung mit den Ausgängen an den Torbits 0 bis 3.
Elektromagnetische Relais K1 und K2 steuern die magnetbetätigten Ventile 38 und 45, um zu bestimmen, ob Warmwasser zur Dusche oder zur Badewanne geleitet wird. Um die Relais K1 zu betätigen, wird ein Ausgangssignal vom Torbit 6 über den Treiber U3 empfangen. Um das Relais K2 zu betätigen, wird das Ausgangssignal zum Relais K1 unterbrochen, damit das zugehörige Magnetventil schließt und es wird ein Ausgangssignal vom Torbit 7 über einen Widerstand R10 zum Transistor Q3 geleitet, so daß das Relais 2 anzieht und dieses das zugehörige magnetisch betätigte Ventil öffnet.
Der Treiber U3 ist vom Typ ULN2003.
Der Ausgang B des Mikroprozessors U2 wird dazu verwendet, Anzeigeinformationen an die Leuchtdiodenanzeigen LD1 und LD2 zu liefern. Die Anzeigen LD1 und LD2 sind über Torbits 0 bis 6, einen Treiber U4 und ein Widerstandsnetzwerk RN1 angesteuert. Die Anzeigen LD1 und LD2 werden im Zeitmultiplex betrieben und werden durch die Transistoren Q3 und Q4 alternierend angeschaltet. Die Anzeigen LD1 und LD2 werden alternierend so schnell aktiviert, daß jede Anzeige als ununterbrochenes Bild erscheint. Um die Anzeige LD1 zu aktivieren, wird ein niedriger Pegel von den Torbits 7 über den Widerstand R11 zum Transistor Q4 gelei- tet, wodurch dieser Transistor angeschaltet wird und es der Anzeige LD1 ermöglicht wird, die Information darzustellen, die von den Torbits 0 bis 6 empfangen wird. Die Anzeige LD2 wird durch ein Signal niedrigen Pegels von den Torbits 7 des Ausganges C in der nachfolgend beschriebenen Weise über den Widerstand R12 und den Transistor Q5 erregt. Wenn der Transistor Q5 angeschaltet ist, dann kann die Information, die von den Torbits 0 bis 6 des Ausgangs B empfangen werden, alternativ auf der Anzeige LD2 angezeigt werden. Wie zuvor erläutert, werden die Anzeigen LD1 und LD2 dazu verwendet, eine ausgewählte Wassertemperatur in der Kammer 20 anzuzeigen. Im Falle einer Programmwahl kann die Anzeige auch das gegenwärtig herrschende Programm anzeigen. Der Treiber U4 ist von gleicher Bauart wie der Treiber U3. Das Tor C des Mikroprozessors U2 wird dazu verwendet, Information vom Steuerfeld 50 einzugeben. Das Steuerfeld 50 ist vorzugsweise ein Matrixtastenfeld mit Schaltern, die geeignete vertikale und horizontale Leiter miteinander verbinden. Vorzugsweise weist das Tastenfeld die Möglichkeit von 16 unterschiedlichen Tasten auf. Es ist jedoch nicht notwendig, daß alle Tasten verwendet werden.
Die Torbits 4 bis 7 sind Ausgänge, die dazu verwendet werden, das Tastenfeld zu takten und die Torbits 0 bis 3 sind Eingänge, die dazu verwendet werden, einzulesen, welche Tastenfeldschalter geschlossen sind. Es sei selbstverständlich betont, daß das Torbit 7 ein niedriges Signal zum Transistor Q5 leitet, um die Anzeige LD2 anzuschalten.
Information wird in den Mikroprozessor U2 über die Torbits 0 bis 3 eingelesen. Damit wird die Vorrichtung eingeschaltet, um die Wasserströmung zu steigern oder zu vermindern.
Um die Temperatur zu steigern oder zu vermindern werden die Schalter 54 und 56 verwendet und schließlich dienen die Schalter 62 und 64 der Bestimmung des Wasserweges. Nach Empfang der Information am Mikroprozessor U2 und eines der Temperatur des Wassers am Thermistor 27 entsprechenden Spannungssignals werden die geeigneten Ausgangssignale an die Schrittmotoren 39 und 40 und an die Relais K1 und K2 von den Torbits 0 bis 7 des Ausgangs A angelegt, um die Temperatur des Wassers zu regeln, das Wasser auf den richtigen Weg zu leiten und die Strömungsmenge einzustellen.
Die Stromversorgungseinheit 110 in Fig. 7 ist von üblicher Bauart und gibt eine Ausgangsspannung von +5V für die logischen Schaltkreise und eine ungeregelte Spannung für die Motoren und die Elektromagnete ab.
Ein Programm für die Steuerung des Mikroprozessors U2 ist unten angegeben.
Das Steuerfeld, der Mikroprozessor und die Stromversorgungseinheit können an von der Wasserinstallation fernen Plätzen angebracht werden, so daß es beispielsweise dem Personal in einem Krankenhaus möglich ist, die Temperatur und die Wassermenge für eine Dusche oder ein Bad für jeden Patienten ferngesteuert einzustellen. In Anwendungsfällen, in denen es nicht notwendig ist, die Strömungsmenge am Auslaß einzustellen, kann auf die Knöpfe bzw. Schalter 58 und 60 verzichtet werden. Die Vorrichtung kann auch ein Mikrowellen- oder dergleichen Erregungssystem anstelle von Berührungsknöpfen aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß speziell in Krankenhäusern aus hygienischen Gründen die Ärzte und Schwestern nicht in Berührung mit nicht sterilisierten Gegenständen zu treten brauchen Die Größe der Ventile 32 kann sich nach dem speziellen Anwendungsfall richten. Bei häuslichen Anwendungen können die Ventile klein sein. Bei industriellen oder in Krankenhausanwendungen sollten sie 1 1/2-Zollgröße haben, um große Wassermengen an einer Vielzahl von Wasserauslässen bereitstellen zu können.
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Claims

FRANK ROBARDS 7 Caroline Chisholm Drive, Camden, New South Wales, Australia HARLEY PIZZEY 287 Tooronga Road, Glen Iris, Victoria, Australia Vorrichtung zum Mischen von heißem und kaltem Wasser Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Mischen von heißem und kaltem Wasser in einer Mischkammer (20) mit einem Einlaß für heißes Wasser und einem Einlaß für kaltes Wasser und wenigstens einem Auslaß und Ventilen (32) zum Beeinflussen der Strömungsmengen durch die Einlässe, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Temperatursensor (27), der der Mischkammer (20) zugeordnet ist, um die Temperatur des Wassers in der Mischkammer zu messen, und Steuerungseinrichtungen (40, U2), die auf den Temperatursensor (27) ansprechen und die Ventile (32) steuern und daher die Menge des heißen und/oder kalten Wassers beeinflussen, das in die Mischkammer (20) eintritt, um am Auslaß Wasser einer vorbestimmten Temperatur bereitzustellen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Steuerungseinrichtungen (40, U2) einen Prozessor (U2) aufweisen, der das Ausgangssignal des Temperatursensors (27) entgegennimmt, und daß ein Schrittmotor (40) mit einem Ausgang des Prozessors (U2) verbunden ist und wenigstens ein Zahnrad (42) antreibt, das mit Zahnrädern (44) kämmt, die mit den Ventilen (32) verbunden sind, um diese Ventile (32) zu öffnen und zu schließen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine Auslaßleitung (22) an den Auslaß der Mischkammer (20) angeschlossen ist und in ihr ein Strömungsmengen-Regelventil (36) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Auslaßleitung zwei Zweige (24, 26) aufweist, wobei in jedem Zweig ein Ventil (43) angeordnet ist, um den entsprechenden Zweig zu schließen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß in den Prozessor (U2) eine Bezugstemperatur einprogrammiert ist und daß der Prozessor ein Ausgangssignal an den Schrittmotor (40) sendet, um die Ventile (32) zu beeinflussen, um in der Mischkammer eine Temperatur aufrechtzuerhalten, die der programmierten Temperatur entspricht.
6. Vorrrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein Schrittmotor (39) vorgesehen ist zur Steuerung des Strömungsmengen-Regelventils, der von einem Prozessor (U2) angesteuert ist, um das Strömungsmengen-Regelventil (36) entsprechend einer gewünschten Ausströmungsmenge aus der Mischkammer zu öffnen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Steuerungseinrichtungen weiter- hin ein Strömungsmengen-Steuerventil (36) aufweisen, das mit einem weiteren Schrittmotor (39) gekuppelt ist, um das Ventil entsprechend einer gewünschten Strömungsmenge zu öffnen, die Steuerungseinrichtungen weiterhin Ventile (38, 45, 43) zur Ermöglichung eines Durchflusses durch ein Paar von Auslaßleitungen aufweist, der Prozessor Ausgangssignale an den Schrittmotor (39) liefert, um das Strömungsmengen-Regelventil und die anderen Ventile (38, 45, 43) zu betätigen und eines derselben zu öffnen, um Wasser an einen gewünschten Verbraucher zu liefern, wobei die Steuerungseinrichtungen weiterhin ein Tasteneingabefeld (50) aufweist sen, das es einem Benutzer erlaubt, eine gewünschte Wassertemperatur in den Prozessor (U2) und eine gewünschte Ausströmungsmenge einzugeben, und weiterhin eine Anzeigeeinrichtung (LD1, LD2) für die in den Prozessor eingegebene Wassertemperatur und für die in der Mischkammer herrschende Wassertemperatur aufweist, wobei der Prozessor in Abhängigkeit von der herrschenden Wassertemperatur, die von dem Temperatursensor (27) ermittelt wird, Signale an den Schrittmotor (40) sendet, um die Ventile (32), die die Strömungsmenge durch die Einlässe in die Kammer (20) beeinflussen, so zu verstellen, daß die Wassertemperatur in der Kammer auf der gewünschten, in den Prozessor (U2) eingegebenen Temperatur eingestellt wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kammer einen Siebzylinder (31) enthält, der den Temperatursensor (27) umgibt, daß der Temperatursensor (27) von einem oberen Bereich der Kammer in die Kammer (20) eintritt und von einem sich nach oben erstreckenden Rohrstutzen (33) aufgenommen ist, der in der Kammer angeordnet ist und einen Auslaß aus der Kammer aufweist.
9. Vorrichtung zum Mischen von heißem und kaltem Wasser mit einer Mischkammer (20) mit einem Einlaß für kaltes Wasser und einem Einlaß für heißes Wasser und wenigstens einem Auslaß, Mengensteuerventilen (32), die den Einlässen zugeordnet sind und Steuerungseinrichtungen (40, U2) zum Öffnen der Ventile (32) um einen vorbestimmten Betrag, so daß die Strömung von heißem und kaltem Wasser in die Mischkammer zu einer vorbestimmten Temperatur an dem Auslaß führt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Steuerungseinrichtungen (40, U2) einen Prozessor (U2) zum Erzeugen einer gepulsten Ausgangsspannung in Übereinstimmung mit der Temperatur in der Kammer (20) aufweisen, um einen Schrittmotor (40), der mit den Ventilen (32) gekuppelt ist, zu veranlassen, die Ventile um einen vorbestimmten Betrag zu öffnen, um eine gewünschte Wassertemperatur in der Mischkammer zu erzeugen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Prozessor Eingabeeinrichtungen (50) enthält, mit denen ein Benutzer eine am Auslaß der Kammer (20) gewünschte Wassertemperatur einstellen kann.
12. Mischkammer zum Mischen von heißem und kaltem Wasser, bestehend aus einer Kammer (20) in einem Grundkörper (12) mit einem Einlaß für kaltes Wasser und einem Einlaß für heißes Wasser und wenigstens einem Auslaß, g e k e n n -z e i c h n e t durch einen Siebzylinder (31), der in der Kammer angeordnet ist und die Einlässe vom Auslaß so tret, daß durch die Einlässe eintretendes Wasser von dem Siebzylinder (31) emulgiert und in der Mischkammer gründlich vermischt wird, bevor es den Auslaß verläßt.
13. Mischkammer nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kammer Einrichtungen (23) zum Eintritt einer Temperatursonde (27) in die Kammer (20) und einen hohlen Stutzen (33) zur Aufnahme des Sensors (27) aufweist, und daß der Auslaß von dem hohlen Stutzen (33) gebildet ist und der Siebzylinder (31) die Temperatursonde (27) umgibt.
14. Mischkammer nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtungen zum Eintritt des Temperatursensors (27) ein Oberteil (23) der Mischkammer (20) umfassen, das in den Grundkörper (12) eingeschraubt ist.