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Die
Erfindung betrifft eine elektronisch steuerbare Armatur für eine Sanitärwanne.
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Aus
DE 37 18 039 A1 ist
eine elektronisch steuerbare Armatur für eine Sanitärwanne bekannt, die
einen Ventilblock mit Eingängen
für Kalt-
und Warmwasser, Mischwasserausgänge
und Ventilkammern für
Drehventile aufweist. Im Kaltwasser- und Warmwassereingang ist jeweils
ein Drehventil angeordnet. Im Mischwasserausgang ist ein Umschaltventil
vorgesehen. Jedem der Ventile ist ein separater Antriebsmotor zugeordnet.
Eine Betätigung
des Umschaltventils oder eines der beiden Drehventile im Kalt- oder
Warmwassereinlauf wirkt sich auf den Strömungsquerschnitt aus und beeinflusst
den Mengenstrom. Dadurch ist eine unabhängige Einstellung der Wassertemperatur
und des Durchsatzes nicht oder nur mit großem regelungstechnischen Aufwand möglich.
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In
US 4 949 753 wird eine Ventilanordnung beschrieben
mit einem Warm- und Kaltwassereingang, einem Mischwasserkanal sowie
drei handbetätigten
Drehventilen, wobei die im Warm- und Kaltwassereingang angeordneten
Drehventile mechanisch durch Zahnräder gekoppelt sind und das
im Mischwasserkanal angeordnete Drehventil unabhängig verstellt werden kann.
Mischwassertemperatur und Durchfluss können von Hand unabhängig voneinander
eingestellt werden.
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Aus
GB 2 174 219 A ist
eine Vorrichtung zur Steuerung des Wasserzu- und -ablaufes an einer
Sanitärwanne
bekannt, die eine Armatur mit voneinander unabhängig steuerbaren Ventilen zum
Dosieren der Kalt- und Warmwasserströme aufweist. An die Steuereinrichtung
sind, abgesehen von den Ventilen, ein Temperaturfühler sowie
eine Füllstandskontrolleinrichtung
angeschlossen. Die Steuereinrichtung ist von einem Datenein- und
Ausgabegerät,
das am Wannenrand der Sanitärwanne
angeordnet ist, programmierbar und ermöglicht eine automatische Wannenbefüllung mit
einer vorgegebenen Wassertemperatur und einer vorgegebenen Wassermenge.
Der Mengenstrom des einlaufenden Wassers ist abhängig von dem Kaltwasser- und
Warmwasserzulauf und mittels der Steuereinrichtung nicht einstell-
oder regelbar. Das ist nachteilig, wenn die Handbrause benutzt wird.
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Bei
einer aus
GB 2 242 758
A bekannten Anordnung sind an eine Sanitärwanne separate
Zuläufe für das Warmwasser
und Kaltwasser angeschlossen. Beide Zuläufe sind jeweils mit einer
Durchflussmesseinrichtung, einer Temperaturmesseinrichtung sowie Stellventilen
zur Regelung der jeweiligen Mengenströme ausgerüstet. Die Steuereinrichtung
ermöglicht
eine automatische Befüllung
der Sanitärwanne, wobei
die Wassermenge, die Wassertemperatur und auch der Zeitpunkt der
Befüllung
durch ein Datenein- und Ausgabegerät vorgegeben werden können. Die Werte
sind speicherbar. Die Verrohrung mit zugeordneten Stelleinrichtungen
sowie die Mess- und Regeltechnik sind aufwendig. Die Arbeiten müssen vor
Ort von Fachkräften
ausgeführt
werden.
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In
DE 40 26 110 A1 ist
eine Vorrichtung zur Regelung und Bedienung einer Mischwasserbereitungsanlage
beschrieben, die eine elektronische Steuerung mit einer Schnittstelle
für ein
BUS-System aufweist.
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Aus
JP 3 212 240 A und
DE 37 38 543 A1 sind
Vorrichtungen zur Steuerung ver- schiedener Funktionen einer sanitären Einrichtung
mit einer drahtlosen Fernsteuerung bekannt.
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Schließlich kennt
der Fachmann aus
DE
33 47 520 A1 Einrichtungen zur Erfassung der Füllstandshöhe in einer
Sanitärwanne.
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Unter
Berücksichtigung
dieses technologischen Umfeldes liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung des Wasserzu- und Ablaufes
an einer Sanitärwanne
anzugeben, die einfach und kompakt aufgebaut ist, eine weitgehende
Automatisierung der Wannenbefüllung
ermöglicht
und leicht montiert werden kann.
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Gegenstand
der Erfindung und Lösung
dieser Aufgabe ist eine elektronisch steuerbare Armatur für eine Sanitärwanne mit
einem
Ventilblock, der Eingänge
für Kalt-
und Warmwasserströme,
zwei Mischwasserausgänge
und einen Mischwasserkanal aufweist sowie Ventilkammern in den Eingängen für die Kalt-
und Warmwasserströme,
in den Mischwasserausgängen
und dem Mischwasserkanal enthält,
Drehventilen,
die in den Ventilkammern angeordnet sind und nach außen geführte Betätigungswellen aufweisen,
wobei
die Drehventile im Kaltwasser- und Warmwassereingang sowie in den
beiden Mischwasserausgängen
jeweils paarweise durch Zahnräder
mechanisch gekoppelt sind, die auf den Betätigungswellen angeordnet sind
und miteinander im Eingriff stehen, wobei der Strömungsquerschnitt
durch die paarweise gekoppelten Drehventile bei einer Betätigung der Ventile
innerhalb ihres Stellbereiches in der Summe annähernd konstant bleibt, wobei
an der Außenseite des
Ventilblocks drei Stellmotoren zur Betätigung der Drehventile befestigt
sind, die an einer Steuereinrichtung angeschlossen sind, und wobei
die Steuereinrichtung eine elektronische Steuerung mit Schnittstellen
zum Anschluss mindestens eines Datenein- und Ausgabegerätes eines
Temperaturfühlers
und einer Einrichtung zur Erfassung der Wannenfüllung aufweist.
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Auf
den Betätigungswellen
der mechanisch gekoppelten Drehventile sind Zahnräder angeordnet, die
miteinander im Eingriff stehen. Durch die mechanische Kopplung der
im Kaltwasser- und Warmwassereingang angeordneten Ventile ist zur
Steuerung des Mischungsverhältnisses
und damit der Wassertemperatur nur ein Stellmotor erforderlich.
Die Ventilkörper
der mechanisch gekoppelten Drehventile sind so ausgebildet und angeordnet,
dass der Strömungsquerschnitt
bei einer Betätigung
der Ventile innerhalb des Ventilstellbereiches in der Summe annähernd konstant
bleibt. Folglich kann die Wassertemperatur geregelt werden, ohne
dass die Wassermenge hierdurch beeinflusst wird. Die Regelung des
Mengenstromes erfolgt mittels des im Mischwasserkanal angeordneten
Drehventils, das von einem zweiten Stellmotor gesteuert wird. Die
Kopplung in den Mischwasserausgängen
erlaubt schließlich – mit Hilfe
eines dritten Stellmotors – eine
einfache Umschaltung des Strömungsweges
zwischen Wanneneinlauf und Handbrause. Die Anordnung aller Drehventile
in einem einzigen Ventilblock, der außenseitig die erforderlichen
Stellmotoren trägt,
führt zu
einem sehr kompakten Aufbau des Aggregates. Die Armatur erlaubt
mit nur drei Antriebsaggregaten die Steuerung der Wassermenge, der
Wassertemperatur sowie eine Umschaltung zwischen Wanneneinlauf und
Handbrause.
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Die
Drehventile sind vorzugsweise als Drehschieberventile oder Kükenventile
ausgebildet. Als Stellmotoren können
Kleingetriebemotoren eingesetzt werden, an deren Abtriebswelle ein
Ritzel angeschlossen ist, das mit einem auf der Betätigungswelle des
zugeordneten Drehventils angeordneten Zahnrad kämmt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist im Mischwasserkanal des Ventilblocks ein an die
Steuereinrichtung angeschlossener Temperaturfühler angeordnet. Wenn der von
dem Temperaturfühler
gemessene Istwert von einem Temperaturvorgabewert abweicht, wird
der Stellmotor, der die Drehventile im Kaltwassereingang und im
Warmwassereingang betätigt,
von der Steuereinrichtung angesteuert. Der Stellmotor und der Temperaturfühler bilden
einen Temperaturregelkreis, der auf geringfügige Temperaturänderungen
im Zulauf sofort anspricht.
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Das
Datenein- und Ausgabegerät
weist zweckmäßig eine
Einrichtung für
eine drahtlose Datenübertragung
auf und kann für
einen Netzbetrieb oder einen Batterie/Akkubetrieb eingerichtet sein.
Es umfasst Tasten für
die Inbetriebnahme (Ein/Aus), die Umstellung des Strömungsweges
zwischen Wanneneinlauf und Handbrause und die Vorwahl des Mengenstroms.
Ferner sind Tasten vorgesehen für die
Eingabe von Vorgabewerten für
die Wassertemperatur und/oder Füllmenge
und/oder den Zeitpunkt der Wannenbefüllung. Vorzugsweise weist das
Datenein- und Ausgabegerät
ferner Speichertasten zur Speicherung von Vorgabewerten sowie ein
Display für
die Anzeige der Einstellwerte auf. Es versteht sich, dass auf dem
Display nicht nur die Vorgabewerte sondern auch die Istwerte, z.
B. die Badewassertemperatur und die tatsächliche in die Sanitärwanne eingelassene
Füllmenge,
angezeigt werden können. Für den Einsatz
in Feuchträumen
ist das Ein- und Ausgabegerät
zweckmäßig mit
einer wasserdichten Folientastatur ausgerüstet. Es kann als tragbares Fernbedienungsgerät ausgebildet
sein oder in den Wannenrand der Sanitärwanne eingelassen sein. Ausführungen,
bei denen das Ein- und Ausgabegerät wandseitig in eine Unterputzdose
eingesetzt ist, sollen nicht ausgeschlossen sein.
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An
die Steuereinrichtung können
ein Wannenthermometer sowie eine Einrichtung zur Erfassung der Füllstandshöhe angeschlossen
werden. Die Einrichtung zur Erfassung der Füllstandshöhe kann z. B. aus einem Drucksensor
oder einer im Wasserzulauf angeordneten Turbine zur Volumenstrommessung
bestehen. Mit der Steuereinrichtung können ferner Zusatzeinrichtungen,
z. B. Wannenscheinwerfer oder Umwälzpumpen, betätigt werden.
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Die
Steuerelektronik ist mit integrierten Schaltkreisen ausgerüstet. Durch
die Fernbedienung wird ein Programm gestartet, bei dem der Wannenablauf
geschlossen und eine bestimmte Füllmenge
mit einer bestimmten vorgegebenen oder wählbaren Wassertemperatur in
die Sanitärwanne
eingelassen wird. Im Rahmen der Programmvorwahl kann bestimmt werden,
ob der Füllvorgang
sofort oder zu einem späteren
Zeitpunkt erfolgen soll. Die Steuerintelligenz ist im Elektronikteil
der Steuereinrichtung untergebracht. Durch die Fernbedienung wird
der Programmablauf gestartet, wobei gegebenenfalls eine Programmauswahl
aus zwei oder mehr Programmen vorgenommen werden kann. Die elektronische
Steuerung kann ferner eine Schnittstelle für ein BUS-System aufweisen
und durch die BUS-Ankopplung mit einer Steuerzentrale für Hausleittechnik
verbunden werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen, die lediglich
Ausführungsbeispiele
darstellen, erläutert.
Es zeigen schematisch
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1 eine Vorrichtung zur Steuerung
des Wasserzu- und -ablaufes an einer Sanitärwanne, dargestellt in Form
einer Systemzeichnung mit den zur Vorrich- tung gehörenden Systemkomponenten,
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2 und 3 eine zu der in 1 dargestellten Anordnung gehörende Armatur
in perspektivischer Darstellung aus unterschiedlichen Blickrichtungen,
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4 den Gegenstand aus 2 und 3 in einer Seitenansicht,
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5 einen Funktionsschaltplan
für die
in den 2 bis 4 dargestellte Armatur,
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6 eine zu der in 1 dargestellten Anordnung
gehörende
Stelleinrichtung zur Betätigung eines
Auslaufventils im Wannenablauf,
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7 einen Ausschnitt aus 6 in vergrößerter Darstellung.
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Die
in 1 dargestellte Vorrichtung
dient zur Steuerung des Wasserzu- und -ablaufes an einer Sanitärwanne 1,
an die eine übliche
Garnitur 2 für Wassereinlauf,
Wasserüberlauf
und Wasserablauf angeschlossen ist. Ferner ist eine Handbrause 3 vorgesehen.
Das Wasser kann wahlweise über
angeschlossene Rohrleitungen 4, 5 der Handbrause 3 oder
dem Wanneneinlauf 6 zugeführt werden.
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Zum
grundsätzlichen
Aufbau der Vorrichtung gehören
eine Armatur 7 im Wasserzulauf, eine Stelleinrichtung 8 zur
Betätigung
eines Auslaufventils 9 im Wannenablauf 10 und
eine Steuereinrichtung 11 für die Armatur 7 sowie
für die
Stelleinrichtung 8 mit einer elektronischen Steuerung,
die Schnittstellen zum Anschluss mindestens eines Datenein- und
Ausgabegerätes 12, 12', eines externen
Temperaturfühlers 13 und
einer Einrichtung 14 zur Erfassung der Wannenfüllung aufweist.
Die Armatur 7 sowie die Steuereinrichtung 11 sind
in einem Anschlusskasten 15 untergebracht, der in einem
von Sanitärwanne 1 und
einer nicht dargestellten Wannenverkleidung umschlossenen Raum verdeckt
angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 11 ist mit externen
Datenein- und Ausgabegeräten 12, 12' steuerbar,
die eine Einrichtung für
eine drahtlose Datenübertragung,
Tasten für die
Inbetriebnahme (Ein/Aus), Tasten für die Eingabe von Vorgabewerten
für die
Wassertemperatur und/oder Füllmenge
und/oder den Zeitpunkt der Wannenbefüllung, Speichertasten zur Speicherung von
Vorgabewerten und ein Display für
die Anzeige der Einstellwerte aufweisen. Die Datenein- und Ausgabegeräte 12, 12' sind zweckmäßig mit
einer wasserdichten Folientastatur ausgerüstet und können als tragbares Fernbedienungsgerät ausgebildet
sein oder ortsfest z. B. in den Wannenrand der Sanitärwanne eingelassen
sein. Mit Hilfe der Datenein- und Ausgabegeräte 12, 12' kann auch eine
Umschaltung des Wasserzulaufs zum Wanneneinlauf 6 oder
zur Handbrause 3 vorgenommen werden. Ferner ist es möglich, mit
Hilfe dieser Geräte 12, 12' auch den Wassermengenstrom
vorzuwählen,
und Zusatzeinrichtungen, z. B. Wannenscheinwerfer, zu betätigen.
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Der
konstruktive Aufbau der Armatur 7 ist in den 2 bis 4 dargestellt. Sie weist einen Ventilblock 16 auf,
der Eingänge 17, 18 für Kalt-
und Warmwasser, zwei Mischwasserausgänge 19 und Ventilkammern
für Drehventile 20 mit
rotierend beweglichen Ventilkörpern
enthält.
Die Drehventile 20 sind im Kaltwassereingang 17,
im Warmwassereingang 18, in einem Mischwasserkanal 21 des
Ventilblocks 16 und in den beiden Mischwasserausgängen 19 angeordnet
und weisen nach außen
geführte
Betätigungswellen
auf. Die Drehventile 20 im Kaltwasser- und Warmwassereingang 17, 18 sowie
in den beiden Mischwasserausgängen 19 sind
jeweils paarweise mechanisch gekoppelt, und zwar durch Zahnräder 22, 22', die auf den
Betätigungswellen
angeordnet sind und miteinander im Eingriff sind. An der Außenseite
des Ventilblockes 16 sind drei Stellmotoren 23, 24, 25 befestigt,
deren Stellbewegungen von der Steuereinrichtung 11 gesteuert
werden. Als Stellmotoren 23, 24, 25 werden
im Ausführungsbeispiel Kleingetriebemotoren
eingesetzt, an deren Abtriebswellen Ritzel 26 angeschlossen
sind, die mit einem auf der Betätigungswelle
des zugeordneten Drehventils 20 angeordneten Zahnrad 22 kämmen.
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Im
Mischwasserkanal 21 des Ventilblocks 16 ist ein
Temperaturfühler 13 angeordnet,
der ebenfalls an die Steuereinrichtung 11 angeschlossen
ist. Wenn der von dem Temperaturfühler 13 gemessene
Istwert von einem Temperaturvorgabewert abweicht, wird der erste
Stellmotor 23, der den Drehventilen 20 im Kartwassereingang 17 und
im Warmwassereingang 18 zugeordnet ist, angesteuert. Dieser
erste Stellmotor 23 und der Temperaturfühler 13 arbeiten in
einem Regelkreis.
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Die
Funktionen der Armatur 7 werden anhand des in 5 dargestellten Schaltschemas
verständlich.
Durch Betätigung
der im Kaltwassereingang 17 und im Warmwassereingang 18 angeordneten
Drehventile 20, die mechanisch miteinander gekoppelt sind,
ist das Mischungsverhältnis
von Kalt- und Warmwasser veränderbar.
Der freie Strömungsquerschnitt
bleibt bei einer Betätigung
der Ventile innerhalb ihres Stellbereiches in der Summe annähernd konstant,
so dass sich Änderungen
im Mischungsverhältnis
auf den Mengenstrom nicht auswirken. Die Einstellung des Mischungsverhältnisses und
damit der Wassertemperatur und die Einstellung des Durchflusses
sind voreinander entkoppelt. Das erleichtert die Regelung. Durch
eine Stellbewegung des ersten Stellmotors 23 kann die Wassertemperatur
in definierter Weise eingestellt werden. Durch Ansteuerung des zweiten
Stellmotors 24, der dem im Mischwasserkanal 21 des
Ventilblocks 16 angeordneten Drehventil zugeordnet ist,
kann die Durchflussmenge verändert
und nach Maßgabe
von Vorgabewerten, die mit Hilfe der Datenein- und Ausgabegeräte 12, 12' eingegeben
werden oder durch ein Ablaufprogramm vorgegeben sind, eingestellt
werden. Mit Hilfe des dritten Stellmotors 25, der den mechanisch gekoppelten
Drehventilen in den Mischwasser ausgängen 19 zugeordnet
ist, kann wahlweise der Strömungsweg
zur Handbrause 3 oder zum Wanneneinlauf 6 freigegeben
werden. Insofern erfolgt auch die Umschaltung "Wanneneinlauf/Handbrause" durch die Steuereinrichtung 11 und
ist durch die Datenein- und Ausgabegeräte 12, 12', die der Steuereinrichtung 11 zugeordnet
sind, betätigbar.
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Die
Steuereinrichtung 11 arbeitet auch auf die Stelleinrichtung 8,
deren konstruktiver Aufbau aus den 6 und 7 verständlich wird. Die Stelleinrichtung 8 zur
Betätigung
des Auslaufventils 9 weist ein Schiebergehäuse 27 mit
einem Schieber 28 sowie einen am Schiebergehäuse 27 befestigten
Stellmotor 29 zur Betätigung
des Schiebers 28 auf. Die Bewegungsübertragung erfolgt durch ein
Abtriebsritzel des Stellmotors, welches mit einem Zahnprofil des
Schiebers 28 kämmt.
Der Schieber 28 ist durch ein Zug/Druckbetätigungselement 30 mit
dem Auslaufventil 9 fernwirkend verbunden. Das Zug/Druckbetätigungselement 30 besteht
aus einer fest eingespannten Hülse 31 und
einer axial beweglichen Seele 32. Der Stellmotor 29 der
Stelleinrichtung 8 ist von der Steuereinrichtung 11 ansteuerbar.
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Die
Steuerelektronik der Steuereinrichtung 11 ist mit integrierten
Schaltkreisen ausgerüstet.
An die Steuereinrichtung 11 sind im Ausführungsbeispiel ein
Wannenthermometer 13',
welches an der Außenseite
der Sanitärwanne 1 befestigbar
ist, und ein im Bodenbereich der Sanitärwanne angesetzter Drucksensor 14,
durch den die Füllstandshöhe gemessen wird,
angeschlossen. Anstelle des Drucksensors kann auch eine Messturbine
zur Volumenstrommessung im Wannenzulauf vorgesehen werden. Ferner sind
ein Wannenscheinwerfer 36 und/oder ein Lautsprecher 33 zur
Abgabe eines akustischen Signals vorgesehen, der z. B. das Ende
einer Wannenfüllung und/oder
Störungen
akustisch anzeigt. Die elektronische Steuerung weist ferner Schnittstellen
für ein BUS-System 34 und
zur Ankoplung eines Whirlsystems 35, welches Umwälzpumpen
und dergleichen aufweist, auf.
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Die
elektronische Steuerung ist so eingerichtet, dass eine maximale
Badewassertemperatur von z. B. 38° nicht überschritten
wird (Verbrühschutz) und/oder
bei Überschreitung
einer Grenztemperatur ein akustisches Warnsignal abgegeben wird.
Ferner kann vorgesehen werden, dass bei einem Spannungsabfall der
in den Datenein- und Ausgabegeräten 12, 12' eingesetzten
Batterien/Akkus ein optisches Signal abgegeben wird und dass bei
Ausfall des Netzstromes eine die Wasserzufuhr zur Sanitärwanne unterbrechende
Absperreinrichtung selbsttätig
schließt.