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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaumbildung in einer Mischkammer
gemäß Anspruch
1.
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Das
Verfahren eignet sich insbesondere für den Einsatz in sanitären Waschinstallationen
sowohl zum Zweck einer sparsam dosierten Schaumbildung und als auch
einer Einsparung von Frischwasser, Energie und z. B. flüssigem Zusatzmittel.
Auch wird der Waschvorgang qualitativ verbessert.
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In
einer in der
DE-PS 22 34 487 beschriebenen
Vorrichtung wird ein in einem Behälter befindliches Zusatzmittel
dem Wasser innerhalb einer sanitären
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.
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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.
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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.
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Ein
Nachteil der bekannten Vorrichtung 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.
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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.
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Eine
Vorrichtung zur Schaumbildung durch Waschmittelzuführung in
die Zuleitung von Frischwasser wird in der
DE 102 27 954 B3 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.
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Ein
Verfahren, welches es ermöglicht,
in gewünschten
Intervallen und ent-sprechend dosiert nur Schaum aus einer Austrittsöffnung einer
sanitären Waschinstallation
bzw. Duschinstallation treten zu lassen, wobei danach eine sparsame
Frischwasserzuführ
erfolgt, wäre
wünschenswert.
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Ein
solches Verfahren geht aus der nachveröffentlichten
DE 10 2004 001 531 A1 hervor.
Die Mischkammer ist länglich
ausgebildet. Eine Zuführungsöffnung u.
a. für
Luft befindet sich etwa in der Mitte zwischen der genannten Stirnwand
und der Wassereintrittsöffnung.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren
zu schaffen, das die eine noch intensivere Schaumbildung ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale
gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Durch
die Anordnung der Luftansaugöffnung nahe
dem Drosselpunkt erhöht
sich die Saugwirkung, und damit die angesaugte Luftmenge. Entsprechend
intensiver ist die Schaumbildung.
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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
ge währleistet
das Einsaugen einer größeren Luftmenge,
was für
den Vorgang der spontanen Schaumbildung förderlich ist.
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Um
in der Mischkammer eine Wasserströmung zu bilden, ist der Frischwasserzulauf
gedrosselt, wobei ein Wasserstrahl entsteht oder mehrere Wasserstrahlen
entstehen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
dynamischen Eigenschaften der Wasserströmung und der Strömung des
Schaums können
in folgender, auf der Grundlage der Bernoullische Gleichung gebildeten
Formel zusammengefasst werden: P1 +
1/2 Q1V2 1 = P2 + 1/2 Q2V2 2 =
P3 + 1/2 Q3V2 3.
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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.
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Die
Dichte Q3 kann experimentell bestimmt werden.
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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.
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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.
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Die
Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen sowie aus den hier noch
näher darzulegenden
Ausführungsbeispielen
hervor.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
arbeitende Vorrichtung, die als Endstück an einem Wasserhahn anzubringen
ist, in schematischer Schnittdarstellung, und
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2 eine
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
arbeitende Vorrichtung, die als Endstück an einer Duschinstallation
anzubringen ist, in schematischer Schnittdarstellung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 1
- Mischkammer
- 2
- Drosselbohrungen
- 3
- Stirnwand
- 4
- Austrittsöffnung
- 5
- Behälter mit
Dosiervorrichtung
- 6,
6a
- Luftöffnung
- 7
- Frischwasserzulauf