DE102004037569A1

DE102004037569A1 - Verfahren zur Schaumbildung in einer Mischkammer

Info

Publication number: DE102004037569A1
Application number: DE200410037569
Authority: DE
Inventors: Leonid Kanevskyy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2024-08-04
Also published as: DE102004037569B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaumbildung in einer Mischkammer (1), die einen Frischwasserzulauf (7) und eine Austrittsöffnung (4) aufweist, wobei die aus dem Frischwasserzulauf (7) in die Kammer (1) eintretende Wasserströmung gedrosselt und die gedrosselte Wasserströmung durch Anströmen gegen eine Stirnwand (3) in der Mischkammer (1) in einen turbulenten Zustand versetzt wird. Gemäß der Erfindung wird in die Mischkammer (1) durch eine zusätzliche Öffnung (6) hindurch Luft zur Bildung aus der Austrittsöffnung (4) austretenden Schaums angesaugt, wobei infolge geringerer Dichte des Schaums die Strömungsgeschwindigkeit in der Kammer (1) und damit der für die eingesaugte Luftmenge maßgebende Unterdruck in der Kammer (1) erhöht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaumbildung in einer Mischkammer, die einen Frischwasserzulauf und eine Austrittsöffnung aufweist, wobei die aus dem Frischwasserzulauf in die Kammer eintretende Wasserströmung gedrosselt und die gedrosselte Wasserströmung durch Anströmen gegen eine Stirnwand in der Mischkammer in einen turbulenten Zustand ver-setz wird.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für den Einsatz in sanitären Waschinstallationen sowohl zum Zweck einer sparsam dosierten Schaumbidung und als auch einer Einsparung von Frischwasser, Energie und z. B. flüssigem Zusatzmittel. Auch wird der Waschvorgang qualitativ verbessert.

Eine Vorrichtung dieser Art ist in der DE-PS 22 34 487 beschrieben. In dieser Vorrichtung wird ein in einem Behälter befindliches Zusatzmittel dem Wasser innerhalb einer sa-nitären Hausinstallation zugemischt. Dies erfolgt dadurch, dass das Zusatzmittel in dem Behälter unter einem den Wasserdruck in der Zuleitung übersteigenden Druck steht und dass eine Betätigungsvorrichtung zum Einführen des Zusatzmittels aus einem in dem Behälter angeordneten und in den Anschlussstutzen ragenden Rohrstück besteht, das beim Drehen des Behälters um seine Längsachse durch Anlage an eine Gegenfläche im Anschlussstutzen mehr oder wenige weit in den Behälter einschiebbar ist und dabei einen mehr oder weniger starken Zufluss des Zusatzmittels ermöglicht.

Ein für eine dosierte Zuführung von Körper- und Haarreinigungsmittel in einen Frischwasserzulauf anzuschließendes separates Körper- und Haarreinigungsgerät wird in der DE 199 08 121 A1 vorgeschlagen. Dieses Gerät wird einem Duschkopf vorgeschaltet und enthält Patronen für Reinigungsmittel, die durch den Wasserdruck entleert werden.

Ein Wasserhahn für ein Waschbecken mit einer integrierten Dosiereinrichtung, welche an einen separat installierten Vorratsbehälter angeschlossen ist, wird in der DE 100 14 187 A1 vorgeschlagen. Der Wasserhahn umfasst eine Austrittsdüse und einen Anschluss an ein Wasserleitungsrohr und ist mit mindestens einem Flüssigseife enthaltenden Vorratsbehälter verbunden, wobei die Flüssigseife durch manuelle Betätigung einer Dosiereinrichtung aus dem Vorratsbehälter über den Wasserzuführungsstrom getrennt vom Frischwasser in den Wasserhahn geleitet wird. Die Ausgabe und Dosierung von Flüssigseife erfolgt hier unabhängig vom fließenden Wasserstrom.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht darin, dass mit ihr zwar eine Zuführung von Zusatzmitteln, wie Flüssigseife, in Frischwasser erfolgt, aber erst mit dem Wasch- bzw. Reinigungsvorgang eine Schaumbildung auf der Haut erfolgt. Hierbei braucht man viel Zeit, um eine bestimmte Menge des mit Wasser vermischten Waschmittels zu verreiben oder man braucht eine wesentlich größere Geschwindigkeit, mit welcher eine wirbelartige Strömung des mit Waschmittel vermischten Wassers gegen den Körper stößt. Zum Waschen und Duschen des Körpers sind diese Vorrichtungen daher nicht geeignet. Da das mit Waschmittel vermischte Wasser über den Körper abfließt und der Körper gegen Stöße sehr empfindlich ist, sind diese Vorrichtungen zum Waschen und Duschen ungeeignet.

Ein Nachteil des bekannten Verfahrens, bei dem Waschmittel auf den Körper unmittelbar aufgetragen wird, besteht darin, dass erst mit dem Wasch- bzw. Reinigungsvorgang eine Schaumbildung erfolgt. Das vorzeitige Abspülen von Reinigungs- bzw. Zusatzmittel während des Waschvorganges wird dadurch nicht verhindert. Auch um Schaum zu bilden, braucht man viel zusätzliche Zeit. Dies erhöht merklich den Frischwasser- und Energieverbrauch und schafft Unbehagen und Unbequemlichkeit, weil sich der Körper beim Schäumen abkühlt und Seife in die Augen treten kann.

Eine Vorrichtung zur Schaumbildung durch Waschmittelzuführung in die Zuleitung von Frischwasser wird in der DE 102 27 954 A1 beschrieben. Zur dosierten Schaumbildung ist ein eine Mischkammer bildender Mischeinsatz angeordnet, der mit einer ersten Bohrung versehen ist, die als eine Verbindung zum Behälter so angeordnet ist, dass ein dosierter Zulauf von Waschmittel in die Mischkammer erfolgt, und mit einer zweiten Bohrung versehen ist, durch die Frischwasser in die Mischkammer mündet.

Der Schaum bildet sich infolge von Wirbeleffekten, nachdem der gedrosselte Frischwasserzulauf, der mit dem Waschmittel vermischt ist, an die zu der Mischkammer gehörende Wand, die stirnseitig zum Frischwasserzulauf angeordnet ist, gestoßen hat.

Eine Vorrichtung, welche es ermöglicht, dosiert Schaum nur in gewünschten Intervallen austreten zu lassen, wäre wünschenswert. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber diesem Stand der Technik verbessertes Verfahren vorzuschlagen, welches es ermöglicht, in gewünschten Intervallen und entsprechend dosiert nur Schaum aus einer Austrittsöffnung einer sanitären Waschinstallation bzw. Duschinstallation treten zu lassen und dass danach eine sparsame Frischwasserzuführ erfolgt.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Es wird ein Verfahren zur Schaumbildung sowie zum Beimischen eines Zusatzmittels zum Wasser in einer, z. B. zu einer sanitären Waschinstallation gehörenden Mischkammer, die einen Frischwasserzulauf und eine Austrittsöffnung aufweist, vorgeschlagen, wobei das Zusatz-mittel zur Wasserströmung beigemischt wird. Um in gewünschten Intervallen und entsprechend dosiert nur Schaum und anschließend sparsam einen Wasserstrahl aus der Austrittsöffnung der sanitären Waschinstallation austreten zu lassen, wird durch Drosselung der Wasserströmung, nämlich des Frischwasserzulaufs, und durch Versetzen der gedrosselten Wasserströmung in einen turbulenten Zustand, wobei die gedrosselte Wasserströmung gegen eine zu der Mischkammer gehörende Stirnwand anströmt, Schaum gebildet. Luft, die für die Schaumbildung erforderlich ist, wird von außen in die gedrosselte Wasserströmung eingesogen, dabei erreicht die sich in der Mischkammer bildende Strömung des Schaums eine wesentlich größere Geschwindigkeit, im Vergleich zu der stationären Wasser-strömung, indem die gebildete Strömung des Schaums eine wesentlich kleinere Dichte hat im Vergleich zur Dichte der stationären Wasserströmung. Der bei dieser größeren Geschwindigkeit der Strömung entstehende größere Unterdruck gewährleistet das Einsaugen einer größeren Luftmenge, was für den Vorgang der spontanen Schaumbildung förderlich ist.

Um in der Mischkammer eine Wasserströmung zu bilden, ist der Frischwasserzulauf gedrosselt, wobei ein Wasserstrahl entsteht oder mehrere Wasserstrahlen entstehen.

Die Wasserstrahlen strömen frontal oder schräg an die Stirnwand der Mischkammer. In der Mischkammer erfolgt das Beimischen des Zusatzmittels, z. B. flüssigen Zusatzmittels, zur Wasserströmung, nämlich zu den Wasserstrahlen.

Bei der Schaumbildung werden die Wasserstrahlen mit eingesaugter Luft, die in die Mischkammer durch die nahe beim Drosselpunkt liegende Luftöffnung hindurchströmt, vermischt, und die Strömung des Schaums durch die eingesogene Luft beschleunigt. Die Luft kann zusammen mit dem Zusatzmittel oder getrennt in die Mischkammer strömen.

Das in der Mischkammer schon in turbulenten Zustand versetzte Wasser unterliegt noch einer Einwirkung an der Austrittsöffnung der Mischkammer. Bei dieser Einwirkung werden gerichtete Außenwasserstrahlen geformt, welche den Eintritt von Luft in die Mischkammer durch die Austrittsöffnung hindurch behindern.

Nachdem die gedrosselte Wasserströmung, die mit der eingesogenen Luft und mit Zusatzmittel vermischt ist, an die Stirnwand der Mischkammer gestoßen ist, bildet sich Schaum durch Turbulenz der Flüssigkeit. In kürzestmöglicher Zeit nach der Schaumbildung und unter kleinstmöglichem Widerstand strömt der Schaum aus der Mischkammer nach außen, wobei eine Auslöschung des Schaums vermieden wird. Eine beschleunigte Strömung eines aus Wasser, Luft und Zusatzmittel bestehenden Schaums tritt aus der Austrittsöffnung der Mischkammer aus.

Wenn das Zusatzmittel der gedrosselten Wasserströmung nicht beimischt wird, tritt eine beschleunigte Strömung von Schaum, der nur aus Wasser und Luft besteht, aus der Austrittsöffnung der Mischkammer aus.

Wenn die Luftzufuhr unterbrochen ist, bildet sich kein Schaum, und es tritt ein ruhiger Wasserstrahl ohne Schaum aus der Austrittsöffnung der Mischkammer aus. Auch wenn bei unterbrochener Luftzufuhr kein Zusatzmittel beigemischt wird, tritt ein ruhiger Wasserstrahl ohne Schaum und ohne Zusatzmittel aus der Austrittsöffnung der Misch-kammer aus. Wenn die Luftzufuhr wieder beginnt, bildet sich spontan wieder Schaum und der Vorgang der Schaumbildung hält an.

Die dynamischen Eigenschaften der Wasserströmung und der Strömung des Schaums können in folgender, auf der Grundlage der Bernoullische Gleichung gebildeten Formel zusammengefasst werden: P1 + l/2 Q1V2 1 = P2 + 1/2 Q2V2 2 = P3 + 1/2 Q3V2 3.

In dieser Formel sind P der statische Druck, Q die Dichte und V die Geschwindigkeit des strömenden Stoffes für
einen Punkt (1) des Frischwasserzulaufs direkt vor der Drosselung,
einen Punkt (2) im gedrosselten Frischwasserzulauf nahe beim Drosselpunkt der Mischkammer,
einen Punkt (3) der Strömung des Schaums zwischen dem Drosselpunkt und der Stirnwand der Mischkammer.

Die Dichte Q3 kann experimentell bestimmt werden.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, einen starken Strahl eines warmen, aromatischen Schaums auf den Körper und insbesondere die Hände zu leiten und die Haut damit zu bedecken. Der Schaum massiert, dämpft und reinigt; so ergibt sich ein Waschvorgang von besonderes guter Qualität, der als sehr angenehm empfunden wird und gesundheitfördernde Wirkung hat.

Eine Einsparung von Frischwasser, Energie und Flüssigseife wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur infolge einer Verminderung der Dauer des Waschens und infolge sparsamen Waschmittelverbrauchs sondern auch durch eine stärkere Strömung des aus Wasser, Luft und Waschmittel bzw. aus Wasser und Luft bestehenden Schaums erreicht. Es besteht die Möglichkeit, die notwendige Qualität des Waschvorgangs bei kleinerer Öffnung des Frischwasserventils zu erreichen.

Die Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen sowie aus den hier noch näher darzulegenden Ausführungsbeispielen hervor.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Vorrichtung, die als Endstück an einem Wasserhahn anzubringen ist, in schematischer Schnittdarstellung, und
2 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Vorrichtung, die als Endstück an einer Duschinstallation anzubringen ist, in schematischer Schnittdarstellung.
Das Beimischen eines flüssigen Zusatmittels zum Wasser erfolgt in einer Mischkammer 1, die einen Frischwasserzulauf 7 und eine Austrittsöffnung 4 aufweist. Zur Erfüllung der Aufgabestellung, nämlich in gewünschten Intervallen aus der Austrittsöffnung 4 dosiert nur Schaum und anschließend sparsam Wasser laufen zu lassen, wird eine Drosselung der Wasser-strömung nämlich des Frischwasserzulaufs 7 durchgeführt und die gedrosselte Wasserströmung durch Stöße an eine zu der Mischkammer 1 gehörende Stirnwand 3 in einen turbulenten Zustand versetzt. Die zur Schaumbidung benötigte Luft wird gemäß 1 durch eine Öffnung 6 zusammen mit Waschmittel oder gemäß 2 gesondert durch eine spezielle Öffnung 6a von außen in die gedrosselte Wasserströmung eingesogen, weil in der gedrosselten Wasserströmung Unterdruck entsteht. Dabei bekommt die sich in der Mischkammer 1 bildende Strömung des Schaums eine wesentlich größere Geschwindigkeit als die stationäre Wasserströmung, weil die sich bild-ende Strömung des Schaums im Vergleich zu der Dichte der stationären Wasserströmung eine wesentlich kleinere Dichte hat. Der bei dieser größeren Geschwindigkeit der Strömung entstehende größere Unterdruck gewährleistet das Einsaugen einer größeren Luftmenge, was für den spontanen Vorgang der Schaumbildung und für die spontane Entstehung der Schaum förderlich ist.
Durch die Drosselbohrungen 2, deren Durchmesser wesentlich geringer als derjenige des Frischwasserzulaufs 7 ist, ist der Frischwasserzulauf 7 gedrosselt und ein Wasserstrahl oder mehrere Wasserstrahlen ist bzw. sind in die Mischkammer 1 gerichtet. Die Wasserstrahlen strömen frontal oder schräg an die Stirnwand 3 der Mischkammer 1. Beim Stoßen der Wasserstrahlen an die Stirnwand 3 bildet sich Schaum. Der Behälter 5 und eine darin angeordnete Dosiervorrichtung sind so mit der Mischkammer 1 verbunden, dass ein dosierter Zulauf von Waschmittel in die Mischkammer 1 erfolgt. Vor der Schaumbildung mischt sich das Waschmittel der Wasserströmung bei und in der Mischkammer 1 bildet sich Schaum aus Wasser, Waschmittel und Luft. Die Luft, die durch die nahe beim Drosselpunkt liegende Luftöffnung 6 hindurch in die Mischkammer 1 eintritt, beschleunigt die Strömung des Schaums.
Das in der Mischkammer 1 schon in turbulenten Zustand versetzte Wasser unterliegt ferner einer Einwirkung durch die Austrittsöffnung 4 der Mischkammer 1. Durch diese Einwirkung werden gerichtete Außenwasserstrahlen geformt und der Eintritt von Luft in die Mischkammer 1 durch die Austrittsöffnung 4 hindurch behindert.
Die Stöße der Wasserstrahlen an die Stirnwand 3 und die Schaumbildung erfolgen in einem solchem Teil der Stirnwand 3, z.B. im Zentrum, dass der Schaum an dem peripheren Teil der Stirnwand 3 der Mischkammer 1 ohne Auslöschung austreten kann. Um Auslöschung des Schaums zu vermeiden, ist auch die Austrittsöffnung 4 der Mischkammer 1 so angeordnet und haben die Bohrungen der Austrittsöffnung 4 eine solche Größe, dass der Schaum in mög-lichst kurzer Zeit nach der Schaumbildung und unter möglichst kleinem Widerstand aus der Mischkammer 1 nach außen strömen kann.
Wenn das Waschmittel der Wasserströmung nicht beigemischt ist, tritt die beschleunigte Strömung des Schaums aus Wasser und Luft aus der Austrittsöffnung 4 der Mischkammer 1 aus. Es liegt im Bereich der Erfindung, dass auch für Schaum aus Wasser und Luft die Wasserströmung des Frischwasserzulaufs 7 durch die Drosselbohrungen 2 gedrosselt ist und sich die durch die Drosselung gebildeten Wasserstrahlen mit der eingesogenen Luft vermischen und sich die beschleunigte Strömung des Schaums aus Wasser und Luft bildet, nachdem die gedrosselte Wasserströmung gegen die der Wasserströmung entgegenstehende Stirnwand 3 der Mischkammer 1 gestoßen ist.
Wenn die Luftzufuhr unterbrochen ist, bildet sich kein Schaum, und es tritt ein ruhiger Wasserstrahl ohne Schaum aus der Austrittsöffnung 4 der Mischkammer 1 aus; ohne Zumischung des Waschmittels zur Wasserströmung tritt ein ruhiger Wasserstrahl ohne Schaum und ohne Waschmittel aus der Austrittsöffnung 4 der Mischkammer 1 aus. Wenn die Luftzufuhr wieder beginnt, setzt der Vorgang der Schaumbildung spontan ein, und es bildet sich wieder Schaum.
Ein Gebrauch im Haushalt und Gewerbe ermöglicht alle Vorteile des erfindungsmäßigen Verfahrens auszunutzen. Es läßt sich z. B. im Sanitärbereich einsetzen, in dem es in besonderem Maße auf einen sparsamen Verbrauch von Frischwasser, Energie und Flüssigseife ankommt, so zum Beispiel in Schwimmbäden, Fitnesscentern, sowie in sanitären Waschinstallationen im Militärbereich, in Flugzeugen, Reisebussen und Schienenfahrzeugen. Das Verfahren kann sowohl im Haushalt, z.B. für Dusche, Spülung und Bidet angewandt, als auch gewerblich genutzt werden, wo Schaum aus verschiedenen Flüssigkeiten erforderlich ist.

1: Mischkammer
2: Drosselbohrungen
3: Stirnwand
4: Austrittsöffnung
5: Behälter mit Dosiervorrichtung
6, 6a: Luftöffnung
7: Frischwasserzulauf

Claims

Verfahren zur Schaumbildung in einer Mischkammer (1), die einen Frischwasserzulauf (7) und eine Austrittsöffnung (4) aufweist, wobei die aus dem Frischwasserzulauf (7) in die Kammer (1) eintretende Wasserströmung gedrosselt und die gedrosselte Wasserströmung durch Anströmen gegen eine Sirnwand (3) in der Mischkammer (1) in einen turbulenten Zustand versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Mischkammer (1) durch eine zusätzliche Öffnung (6) hindurch Luft zur Bildung aus der Austrittsöffnung (4) austretenden Schaums angesaugt wird, wobei infolge geringerer Dichte des Schaums die Strömungsgeschwindigkeit in der Kammer (1) und damit der für die eingesaugte Luftmenge maßgebende Unterdruck in der Kammer (1) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gedrosselten Wasserströmung ferner ein Zusatzmittel beigemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Drosselung ein Wasserstrahl oder mehrere Wasserstrahlen gebildet werden und die einzelnen Wasserstrahlen an die Stirnwand (3) der Mischkammer (1) frontal oder schräg anströmen, und in der Mischkammer (1) das Zusatzmittel zu der gedrosselten Wasserströmung beigemischt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Mischkammer (1) in den turbulenten Zustand versetzte Wasser noch einer Einwirkung durch die Austrittsöffnung (4) der Mischkammer (1) unterliegt und bei dieser Einwirkung gerichtete Außenwasserstrahlen geformt werden, welche den Eintritt von Luft in die Mischkammer (1) durch die Austrittsöffnung (4) hindurch behindern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum nach der Schaumbildung schnellstmöglich unter möglichst kleinem Strömungswiederstand aus der Austrittsöffnung (4) der Mischkammer (1) nach außen strömt, um die Auslöschung des Schaums zu vermeiden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein ruhiger Wasserstrahl ohne Schaum und ohne Zusatzmittel aus der Austrittsöffnung (4) der Mischkammer (1) austritt, wenn die Beimischung von Zusatzmittel und die Luftzufuhr in die Mischkammer (1) unterbrochen werden, wobei, wenn die Luftzufuhr wieder beginnt, spontan wieder der Vorgang der Schaumbildung einsetzt und anhält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung in der folgenden Formel P1 + l/2 Q1V2 1 = P2 + 1/2 Q2V2 2 = P3 + 1/2 Q3V2 3 genügt, wobei in dieser Formel P der statische Druck, Q die Dichte und V die Geschwindigkeit des strömenden Stoffes für einen Punkt (1) im Frischwasserzulauf (7) direkt vor der Drosselung, einen Punkt (2) in der gedrosselten Wasserströmung nähe dem Drosselpunkt (2) der Mischkammer (1), für einen Punkt (3) zwischen dem Drosselpunkt (2) und der Stirnwand (3) der Mischkammer (1) sind.