DE102010008750B4

DE102010008750B4 - Vorrichtung für die Erzeugung eines Schaum aufweisenden Reinigungsstrahls

Info

Publication number: DE102010008750B4
Application number: DE102010008750.5A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2030-02-13
Also published as: DE102010008750A1

Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung eines Schaum aufweisenden Reinigungsstrahls, mit einem Frischwasserzulauf (8) sowie mit einer mit dem Frischwasserzulauf verbundenen, zu ihrer Längsachse rotationssymmetrischen Mischkammer (1, 4), die eine Drosselöffnung (6) für die Bildung eines Frischwassereintrittsstrahls, eine Eintrittsöffnung (10, 11) für Schaum bildendes Gas, eine Austrittsöffnung (9) für den Reinigungsstrahl und eine der Drosselöffnung (6) gegenüberliegende, den Frischwassereintrittsstrahl empfangende Prallwand (2) aufweist, wobei die Mischkammer eine Vorkammer umfasst, welche die Form eines Kreiszylinders aufweist und die Drosselöffnung (6) an der dem Frischwasserzulauf zugewandten Stirnfläche des Kreiszylinders vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (4) einen Durchmesser Dv von 7,5 bis 10 mm aufweist, der Durchmesser Dw der übrigen Mischkammer (1) 1,8 bis 6 mal so groß ist wie derjenige der Vorkammer (4) und die Gaseintrittsöffnung (10, 11) in die Mantelfläche des Kreiszylinders der Vorkammer (1) einmündet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Schaum aufweisenden Reinigungsstrahls, insbesondere einen Duschkopf für eine sanitäre Waschinstallation, mit einem Frischwasserzulauf sowie mit einer mit dem Frischwasserzulauf verbundenen, zu ihrer Längsachse rotationssymmetrischen Mischkammer, die eine Drosselöffnung für die Bildung eines Frischwassereintrittsstrahls, eine Eintrittsöffnung für Schaum bildendes Gas, eine Austrittsöffnung für den Reinigungsstrahl und eine der Drosselöffnung gegenüberliegende, den Frischwassereintrittsstrahl empfangende Prallwand aufweist, wobei die Mischkammer eine Vorkammer umfasst, welche die Form eines Kreiszylinders aufweist und die Drosselöffnung an der dem Frischwasserzulauf zugewandten Stirnfläche des Kreiszylinders vorgesehen ist.
Eine solche Vorrichtung zur Schaumbildung unter Beimischung eines flüssigen Zusatzmittels geht aus der DE 10 2004 001 531 A1 hervor. Eine Mischkammer mit einer Auslauföffnung für Schaum steht mit einem Frischwasserzulauf sowie mit einem Behälter für flüssiges Waschmittel in Verbindung. Die Mischkammer weist ferner eine Eintrittsöffnung für Luft auf. Schaum bildet sich dadurch, dass flüssiges Waschmittel aus dem Behälter und Luft durch die Öffnung hindurch in die Mischkammer eingesaugt werden, wenn in dem Behälter ein Unterdruck entsteht. Ein Unterdruck ergibt sich dadurch, dass in der Mischkammer ein gedrosselter Wasserstrahl gebildet wird, der gegen eine die Mischkammer begrenzende Prallwand stößt. Die Vorrichtung kann auch ohne Schaumbildung betrieben werden, wobei Frischwasser ohne Schaum und Zusatzmittel aus der Auslassöffnung austritt.
Aus der DE 102 27 954 B3 ist eine Vorrichtung zur Schaumbildung bekannt, die eine an einen Frischwasserzulauf angeschlossene Mischkammer umfasst. Frischwasser tritt durch Drosselbohrungen hindurch in die Mischkammer ein. Die Mischkammer ist mit einem Behälter verbunden, der flüssiges Zusatzmittel enthält. Durch manuelle Betätigung einer Dosiereinrichtung bzw. eines Ventils fließt Zusatzmittel aus dem Behälter in die Mischkammer. Nachdem gedrosselte Frischwasserstrahlen in der Mischkammer gegen eine Prallwand angestoßen sind, bildet sich infolge von Wirbeleffekten Schaum, der durch eine Öffnung hindurch aus der Mischkammer austritt.
Eine Schaumerzeugungsvorrichtung mit allen eingangs erwähnten Merkmalen ist in der DE 10 2004 037 569 A1 beschrieben. Beim Anströmen der Prallwand durch den gedrosselten Frischwassereintrittsstrahl ergibt sich in der Mischkammer eine turbulente Strömung. Durch die Gaseintrittsöffnung hindurch wird zur Schaumbildung Luft angesaugt. Infolge geringer Dichte des Schaums erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit in der Mischkammer und damit der für die eingesaugte Luftmenge maßgebende Unterdruck.
Ferner geht aus der US 5 054 688 A ein schaumproduzierender Sprühkopf hervor, der eine Venturidüse umfasst.
Aus der US 2 724 583 A geht eine an einen Schlauch angeschlossene Vorrichtung zur Mischung von Flüssigkeiten hervor, bei der das Frischwasser durch eine Venturidüse geführt wird, die Einlässe für Waschmittel und Luft aufweist. Mit der Vorrichtung lässt sich das Frischwasser mit dem Waschmittel vermischen und durch Zugabe von Luft Schaum bilden.
Die vorangehend beschriebenen Vorrichtungen eignen sich zur Verarbeitung von Waschmittel verhältnismäßig geringer Viskosität, z. B. für die Verwendung in Spüleinrichtungen von Küchen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine neue Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die den Anforderungen für Duschinstallationen besser als die bekannten Vorrichtungen gerecht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die den Anforderungen für Duschinstallationen besser als die bekannten Vorrichtungen gerecht wird.
Die diese Aufgabe lösende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer einen Durchmesser D_v von 7,5 bis 10 mm aufweist, der Durchmesser D_w der übrigen Mischkammer 1,8 bis 6 mal so groß ist wie derjenige der Vorkammer und die Gaseintrittsöffnung in die Mantelfläche des Kreiszylinders der Vorkammer einmündet.
Durch die erfindungsgemäße Mischkammer lässt sich insbesondere bei in Haushalten üblichen Wasseranschlüssen ein stabiler, über einen großen Druckwertebereich variierbarer Unterdruck erzeugen, der die Ansaugung flüssigen Waschmittels mit sowohl großer als auch geringer Zähigkeit ermöglicht, wobei sich eine kräftige, zum Waschen geeignete Schaumströmung erzeugen lässt. Der in der Mischkammer erzeugbare Unterdruck ist um so größer, je größer die Größenunterschiede zwischen der Vorkammer und der übrigen Mischkammer sind.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Vorkammerdurchmesser D_v von etwa 8 mm erwiesen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser D_M der übrigen Mischkammer 2 bis 5 mal so groß wie D_v.
Für einen Handduschkopf beträgt der Durchmesser der übrigen Mischkammer vorzugsweise 2 D_v ≤ D_w ≤ 3 D_v. Für einen größeren fest installierten Duschkopf oder einen Duschkopf für technische Zwecke beträgt das Verhältnis vorzugsweise 4 D_v ≤ D_w ≤ 5 D_v.
Zweckmäßigerweise weist der Abstand L_v der Stelle, an der die Gaseintrittsöffnung in die Vorkammer einmündet, zu der übrigen Mischkammer zu dem Durchmesser D_v der Vorkammer das Verhältnis 2 D_v ≤ L_v ≤ 7 D_v auf. Während für den Handduschkopf das Verhältnis vorzugsweise 2 D_v ≤ L_v ≤ 3 D_v beträgt, beträgt es für einen größeren fest installierten Duschkopf oder einen Duschkopf für technische Zwecke bevorzugt 6 D_v ≤ L_v ≤ 7 D_v.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Länge L_M der übrigen Mischkammer 1 zum Durchmesser D_v das Verhältnis 4 D_v ≤ L_w ≤ 14 D_v auf. Während für einen Handduschkopf ein Verhältnis von 4,5 D_v ≤ L_w ≤ 5,5 D_v bevorzugt wird, wird das Verhältnis für einen größeren fest installierten Duschkopf oder einen Duschkopf für technische Zwecke vorzugsweise 10 D_v ≤ L_w ≤ 13 D_v sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die übrige Mischkammer auf ihrer der Vorkammer zugewandten Seite eine konkave, insbesondere kugelförmige Fläche zur Umlenkung des von der Prallfläche zurückgeworfenen Frischwassereintrittsstrahls auf. Vorteilhaft begünstigt diese Umlenkfläche die Bildung einer in der Mischkammer in Kammerlängsrichtung, d. h. in Richtung des Frischwassereintrittsstrahls, zirkulierenden, zur Austrittsöffnung für den Reinigungsstrahl hinführenden Strömung.
Auch die genannte Prallfläche ist zweckmäßig, in Aufprallrichtung gesehen, konkav ausgebildet und der Frischwassereintrittsstrahl trifft auf die Prallfläche versetzt zu deren Fußpunkt, d. h. dem in Anprallrichtung tiefstgelegenen Punkt, auf die Prallfläche auf. Somit sorgt die Prallfläche nicht nur für ein Zurückprallen der Strömung sondern auch für eine die Bildung einer zirkulierenden Strömung begünstigende Umlenkung.
Zweckmäßig ist die genannte Drosselöffnung exzentrisch im Abstand zur Rotationsachse (Z-Achse) der Mischkammer angeordnet und vorzugsweise zur Erzeugung des Frischwassereintrittsstrahls als zur Rotationsachse parallelem Strahl vorgesehen.
In einer besonderes bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Prallfläche die Form einer Kegelmantelfläche, vorzugsweise mit einer abgerundeten Spitze, auf.
Zweckmäßig ist die übrige Mischkammer in Richtung zu der Prallfläche hin verengt. Ferner ist die Austrittsöffnung vorzugsweise angrenzend an die Prallfläche angeordnet. Somit wird die gesamte Länge der übrigen Mischkammer zur Bildung einer zirkulierenden, jeweils an den Stirnwänden umgelenkten Strömung genutzt.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt sich an die Austrittsöffnung der Mischkammer ein rundzylindrischer Austrittskanal an, dessen Zylinderachse vorzugsweise die Rotationsachse (Z-Achse) der Mischkammer, insbesondere senkrecht, schneidet.
Zweckmäßig stimmen der Durchmesser der Mischkammer an der Austrittsöffnung, der Durchmesser des Grundkreises der genannten Kegelmantelfläche und der Zylinderdurchmesser des Austrittskanals miteinander überein.
Vorzugsweise ist jedoch die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung, an die sich der Austrittskanal anschließt, kleiner als die Querschnittsfläche des Austrittskanals selbst. Die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung weist insbesondere einen halbkreisförmigen Flächenabschnitt und einen kleineren, durch einen Kreisflächenabschnitt gebildeten Flächenabschnitt auf, wobei die Kreisradien der genannten Flächenabschnitte gleichgroß sind und der Kreismittelpunkt des kleineren Flächenabschnitts die zur Durchmesserlinie senkrechte Radiuslinie des größeren, halbkreisförmigen Flächenabschnitts in Hälften unterteilt. Der kleinere Flächenabschnitt ist vorzugsweise der Prallfläche zugewandt.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die genannte Drosselöffnung in einer die Mischkammer begrenzenden, gegenüber der Prallfläche angeordneten, austauschbaren Scheibe gebildet. Diese austauschbare Scheibe kann im Gehäuse der Vorrichtung zwischen einem die Mischkammer begrenzenden Gehäuseteil und einem in das Gehäuse einschraubbaren, den Frischwasserzulauf bildenden Einsatz eingeklemmt sein.
Durch Austausch von Scheiben mit unterschiedlich angeordneten Drosselbohrungen und unterschiedlicher Größe lässt sich die Strahlstärke der jeweiligen Vorrichtung variieren.
Zweckmäßig sind in der Scheibe mehrere Drosselöffnungen gebildet, so dass mehrere Frischwassereintrittsstrahlen in die Mischkammer eintreten, die insbesondere parallel zur Rotationsachse der Mischkammer verlaufen. Vorzugsweise sind die Drosselöffnungen nicht symmetrisch zu dem Punkt der Scheibe angeordnet, in dem die Rotationsachse der Mischkammer die Scheibe schneidet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Gaseintrittsöffnungen und insbesondere zwei Gaseintrittsöffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen. Die Größe von im Schaum gebildeten Luftblasen ist proportional zum Durchmesser der Gaseintrittsöffnung.
Während es denkbar wäre, die angesaugte Luftmenge durch eine den Querschnitt der Eintrittsöffnung variierende Einrichtung zu regulieren, lässt sich dies durch Sperrung bzw. Öffnung der einen oder anderen oder beider Gaseintrttsöffnungen bewerkstelligen. Zum Beispiel beim Schließen der Gaseintrittsöffnung mit größerem Durchmesser steigt der Unterdruck in der Mischkammer deutlich an.
Zweckmäßig liegen Bohrungsachsen zwei einander gegenüberliegender Gaseintrittsöffnungen in einer zur Rotationsachse (Z-Achse der Mischkammer) senkrechten Ebene.
In der besonders bevorzugten Ausführungsform mündet in die Vorkammer ferner eine Eintrittsöffnung für flüssiges Waschmittel ein.
Eine Bohrungsachse dieser Eintrittsöffnung kann in der gleichen Ebene wie die Bohrungsachsen der Gaseintrittsöffnungen liegen.
Zweckmäßig erstreckt sich die Bohrungsachse der Eintrittsöffnung für flüssiges Waschmittel senkrecht zu den Bohrungsachsen der Gaseintrittsöffnungen.
Die Eintrittsöffnung für flüssiges Waschmittel steht zweckmäßig in ständiger Strömungsverbindung mit einem an die Vorrichtung ankoppelbaren Waschmittelbehälter.
Unter dem Einfluss von Unterdruck in der Mischkammer kann Waschmittel aus dem Waschmittelbehälter, ggf. gegen im Waschmittelbehälter entstehenden Unterdruck, durch die Waschmitteleintrittsöffnung hindurch in die Vorkammer strömen. Beim Schließen der Gaseintrittsöffnung mit größerem Durchmesser, z. B. durch einen Finger des Benutzers, reicht der gebildete Unterdruck in der Mischkammer aus, auch Waschmittel mit verhältnismäßig großer Viskosität aus dem Behälter anzusaugen. Bleiben beide Gaseintrittsöffnungen offen, so ist die Schaumbildung auf lediglich Luftblasen, aber kein Waschmittel enthaltenden Schaum begrenzt. Bei Schließen beider Gaseintrttsöffnungen tritt aus der Austrittsöffnung ein schaumfreier, Waschmittel enthaltender Strahl aus. Die Bildung der Luftblasen führt zu einer Verringerung der Dichte der strömenden Flüssigkeit und somit zu einer starken Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit. Dies wiederum verstärkt den Unterdruck, die Ansaugung der Luft und damit die Schaumbildung. Weist die Mischkammer, insbesondere die genannte übrige Mischkammer und insbesondere der genannte Abstand L_v Maße auf, wie sie beispielsweise eingangs für den Handduschkopf genannt sind, weist die Schaumströmung unabhängig von der eingesaugten Luftmenge eine Rotation um die Rotationsachse (Z-Achse) der Mischkammer auf. Der dabei in der Mischkammer entstehende Unterdruck ist für das Einsaugen von Luft und Waschmitteln ausreichend groß.
Weist die Mischkammer im Verhältnis größere Abmessungen auf, wie sie beispielsweise eingangs für den größeren fest zu installierenden Duschkopf oder den Duschkopf für technische Zwecke genannt sind, wird die gesamte Länge der übrigen Mischkammer zur Bildung einer zirkulierenden, jeweils an den Stirnwänden umgelenkten Strömung genutzt. Zu einer teilweisen Rotation der Strömung um die Rotationsachse kommt es lediglich, wenn die maximal mögliche Luftmenge angesaugt wird, also wenn beide Gaseintrittsöffnungen offen sind.
Besonders zähes Waschmittel lässt sich bei geschlossener großer Lufteintrittsöffnung durch abwechselndes schnelles Öffnen und Schließen der kleinen Lufteintrittsöffnung verarbeiten.
Vorzugsweise ist zwischen dem Waschmittelbehälter und der Waschmitteleintrittsöffnung eine den Strömungsquerschnitt des Waschmittelstroms begrenzende Verengung vorgesehen. Diese ermöglicht eine feine Dosierung der Waschmittelzufuhr und bei geringem Unterdruck in der Mischkammer den Durchtritt von Waschmittel in die Mischkammer verhindert.
Die Vorrichtung nach der Erfindung verbindet äußerst sparsamen, umweltschonenden Verbrauch an Energie, Frischwasser und Waschmittel mit einer hohen Qualität des Wasch- und Spülvorgangs. Der Benutzer kann wahlweise durch Schließen und Öffnen der Gas- bzw. Lufteintrittsöffnungen einen Schaum mit Waschmittel auf die Haut auftragenden Strahl und einen reinen Spülstrahl ohne Waschmittel erzeugen.
Um den gesamten Körper mit wohltuendem, ggf. duftendes Waschmittel enthaltendem Schaum zu bedecken, bedarf es einer nur sehr geringen Menge an vorgewärmtem Frischwasser. Trotz geringer Fischwassermenge kommt es durch den Schaum, der die Haut leicht massiert, zu einer intensiven Reinigung. Auch die zum Abspülen des Reinigungsschaums von der Haut benötigte Frischwassermenge ist sehr gering, so dass sich der Reinigungsvorgang insgesamt nicht nur wasser- sondern auch zeitsparend durchführen lässt.
Als besonders geeignet hat sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Haarwäsche erwiesen. Durch Auftragen im Wesentlichen nur von Schaum lässt sich Vermeiden, dass Waschmittel enthaltende Flüssigkeit in die Augen gelangt. Das damit verbundene Brennen der Augen wird vor allem von Kindern als schmerzhaft empfunden.
Als an die Vorrichtung ankoppelbare Waschmittelbehälter kommen handelsübliche Verkaufsbehälter, d. h. vor allem Kunststoffflaschen, in Betracht. Über einen Adapter, der ein dem Verschlussdeckel der Kunststoffflasche entsprechendes Innengewinde aufweist, kann die Kunststoffflasche an die Vorrichtung angekoppelt werden. Durch den geringen Durchlassquerschnitt an der genannten Verengung, kommt es nicht zum Auslaufen von Waschmitteln aus dem Behälter.
Die Vorrichtung ermöglicht die Erzeugung eines Reinigungsstrahls, der stark in Bezug auf den Volumenstrom ist, der aber infolge geringen Massestroms keinerlei unangenehmen Strahldruck auf den Körper ausübt. Die Stärke des Reinigungsstrahls ließe sich im Übrigen durch im Querschnitt verstellbare Austrittsöffnungen oder/und den Öffnungsgrad eines Frischwasserventils geeignet regulieren.
Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anwendung nicht nur im privaten Bereich in Betracht kommt, sondern überall dort, wo sanitäre Anlagen installiert sind, wie z. B. in Krankenhäusern, Kasernen, Schwimmbädern usw..
Bei der Körperwäsche durch Auftragen im Wesentlichen nur von Schaum gelangt das Waschmittel nicht direkt auf die Haut, was insbesondere für empfindliche Haut von Vorteil ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich daher vorteilhaft bei der Säuglingspflege einsetzen.
Beim Waschen strömt Schaum unmittelbar aus dem erfindungsgemäßen Duschkopf auf die Haut und muss dort nicht erst durch Verreiben von Schaumbildner enthaltender Flüssigkeit erzeugt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, bzw. Teile dieser Vorrichtung lassen sich auch als Wasserstrahlpumpe zur Unterdruckerzeugung nutzen, wobei ein vielfach größerer Unterdruck als bei herkömmlichen Wasserstrahlpumpen erreicht wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Duschkopfs,
2 eine Detaildarstellung des Duschkopfs von 1 gemäß Schnittlinie A-A in 1,
3 eine Detailansicht gemäß Buchstabe B in 1,
4 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie C-C von 3,
5 eine Detailansicht der Schnittdarstellung von 3,
6 eine Teilschnittansicht gemäß Schnittlinie E-E von 1,
7 eine die Funktionsweise des Duschkopfes von 1 erläuternde Darstellung, und
8 eine die Funktionsweise eines weiteren Duschkopfs erläuternde Darstellung.
An einen in 1 dargestellten Handduschkopf einer (im Übrigen nicht gezeigten) Wasch- bzw. Duschinstallation ist ein Behälter 19 für flüssiges Waschmittel angekoppelt. Ein Frischwasserzulauf 8 ist in ein Gehäuse 23 des Duschkopfes eingeschraubt und mit einem Schlauch 21 verbunden. Der Duschkopf weist eine Austrittsöffnung 9 mit Austrittsbohrungen 22 auf.
Ferner umfasst der Duschkopf eine Scheibe 5 mit Drosselbohrungen 6. Die Scheibe 5 ist in dem Duschkopfgehäuse 23 an einem dem Schlauch 21 abgewandten Ende des Frischwasserzulaufs 8 zwischen dem Gehäuse 23 und einer Kombination 7 aus einem Messingring und einem Gummiring eingeklemmt.
An die Scheibe 5 schließt sich eine Vorkammer 4 in Form eines geraden Kreiszylinders mit einem Durchmesser D_v = 8 mm und einer Gesamtlänge von 35 mm an. An der Mantelfläche des Kreiszylinders münden in die Vorkammer 4 eine kleine Luftöffnung 10 und eine große Luftöffnung 11 ein. Wie 1 und 2 erkennen lassen, befindet sich dort ferner eine Eintrittsöffnung für flüssiges Waschmittel.
Der die Vorkammer 4 bildende, gerade Kreiszylinder weist die Scheibenebene der Drosselscheibe 5 als Stirnfläche auf. Deren nah beieinander angeordnete Drosselbohrungen 6 liegen auf Quadranten II und III (2) einer mit der Drosselscheibe 5 zusammenfallenden Ebene. Zueinander senkrechte, in die Drosselscheibenebene fallende Achsen X und Y schneiden sich auf der Zylinderachse (Z-Achse) des geraden Kreiszylinders. Die X-Achse verläuft parallel zu Bohrungsachsen der Lufteintrittsöffnungen 10 und 11 und die Y-Achse parallel zu einer Bohrungsachse der Eintrittsöffnung für Waschmittel. Sämtliche Öffnungen münden in die Vorkammer 4 in geringerem Abstand zueinander.
An die Vorkammer 4 schließt sich koaxial zu der Vorkammer 4 eine Wirbelkammer 1 an, die wie die Vorkammer 4 abschnittsweise die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist, jedoch mit einem Durchmesser D_w = 16 mm breiter und mit einer Länge L_w = 40 mm länger als die Vorkammer 4 ist. Der Abstand L_v zwischen der Stelle der Vorkammer 4, an der sich die genannte Eintrittsöffnung befindet, zu der Vorkammer beträgt 20 mm. Die Vorkammer 4 bildet mit der Wirbelkammer 1 eine Mischkammer. Die der Vorkammer 4 abgewandte Stirnseite der Wirbelkammer 1 weist die Form einer geraden Kreiskegelfläche 2 mit einer abgerundeten Spitze auf. Die Z-Achse fällt mit der Kegelachse der Kreiskegelfläche 2 zusammen.
An dem der Vorkammer 4 zugewandten Ende weist die Wirbelkammer 1 eine kugelförmige Stirnfläche 3 auf.
Die Austrittsöffnung 9, die angrenzend an die Kreiskegelfläche 2 an dem der Vorkammer 4 abgewandten Ende der Wirbelkammer 1 in die Wirbelkammer 1 einmündet, umfasst einen geraden Kreiszylinder, dessen Zylinderachse Y1 die Z-Achse schneidet und in der Fläche des Grundflächenkreises der Kreiskegelfläche 2 liegt. Die Y1-Achse ist zur Y-Achse parallel.
Der Durchmesser der Wirbelkammer 1 in einem der Vorkammer 4 abgewandten Endabschnitt, der Zylinderdurchmesser des genannten Kreiszylinders der Austrittsöffnung 9 und der Durchmesser des Grundkreises der Kreiskegelfläche 2 stimmen überein. Eine der Vorkammer zugewandte Hälfte des Kreiszylinders der Austrittsöffnung 9 schneidet die zylindrische Innenfläche der Wirbelkammer 1.
In dem in 6 gezeigten Schnitt ist die Austrittsöffnung 9 im Querschnitt sichtbar. Ein der Vorkammer 4 zugewandter halbkreisförmiger Abschnitt hat einen Radius R. Der zweifache Radius entspricht dem Durchmesser der Wirbelkammer 1 an der betreffenden Stelle. Die größte Sehne des Abschnitts, die gleich 2 R ist, verläuft parallel zur X-Achse. Ein der Vorkammer abgewandter Kreisflächenabschnitt der Querschnittsfläche weist ebenfalls den Radius R auf. Sein Kreismittelpunkt unterteilt den zur Durchmesserlinie senkrechten Radius R des Halbkreisabschnitts in Hälften.
An die Eintrittsöffnung für flüssiges Waschmittel schließt sich ein in 3 gesondert dargestelltes Ventilgehäuse 12 an, das mit einem Zuflussrohr 13 für das flüssige Waschmittel verbunden ist. Das zu dem Ventilgehäuse 12 koaxiale Zuflussrohr 13 weist einen Außendurchmesser auf, der geringer als der Innendurchmesser des Ventilgehäuses 12 ist.
Das dem Ventilgehäuse 12 zugewandte Ende des Zuflussrohrs 13 ist konisch mit kleinen spitzwinkligen Kerben 17 ausgebildet. Die Kerben 17 sind in der Schnittansicht von 4 in Draufsicht und in der Seitenansicht von 5 im Querschnitt sichtbar. An dem Stirnende des Zuflussrohrs 13 liegt gegen das Zuflussrohr 13 eine Kugel 15 an, deren Durchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der zylindrischen Bohrung des Ventilgehäuses 12 ist. Somit entsteht unter der Kugel ein kleiner, Luft enthaltender Raum.
Eine handelsübliche, den Behälter 19 bildende Normflasche weist einen Flaschenverschluss 18 auf, der zwischen zwei an dem Ventilgehäuse 12 fixierten Schrauben montiert ist, wobei die Bohrung des Ventilgehäuses 12 in Verbindung mit flüssigem Waschmittel 20 in den Behälter 19 kommt.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 7 die Funktionsweise der vorangehend beschriebenen Vorrichtung erläutert.
Gemäß 7 formen die Drosselbohrungen 6 in der Scheibe 5 scharte Frischwassereintrittsstrahlen, die etwa parallel zur Z-Achse zunächst durch die Vorkammer 4 und dann die Wirbelkammer 1 hindurch zur Prallfläche 2 gelangen. Die als Kegelmantelfläche ausgebildete Prallfläche 2 wirft einen großen Teil des Volumens der gedrosselten, kompakten Frischwassereintrittsstrahlen in Form einer stark verwirbelten Strömung in Richtung zu der Vorkammer 4 zurück. Die Wirbel enthaltende Strömung wiederum wird durch die Kugelflächen 3 am Ende der Wirbelkammer 1 in Richtung zur Austrittsöffnung 9 umgelenkt. Wie die Pfeile in 7 erkennen lassen, bildet sich in der Wirbelkammer 1 eine Strömung mit einer um die Z-Achse rotierenden Komponente.
Durch die Strömung entstehender Unterdruck sorgt für die Ansaugung von Luft durch die Eintrittsöffnungen 10 und 11 hindurch sowie ggf. für die Ansaugung von flüssigem Waschmittel. Durch die Luftzufuhr kommt es zur Bildung von Schaumblasen und damit zu einer Verringerung der Dichte des strömenden Materials, die mit einer starken Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit einhergeht. Dies wiederum verstärkt den Unterdruck, die Ansaugung von Luft und damit die Schaumbildung.
Schließlich strömt durch die Austrittsöffnung 9 und die Bohrung 22 hindurch ein Schaum aufweisender Strahl, der genügend Strahlkraft aufweist, ohne schart einschneidend auf der Haut zu wirken.
Der Benutzer des Duschkopfs hat die Möglichkeit, die Lufteintrittsöffnung 11 von Hand geöffnet oder geschlossen zu halten. Bei geöffneter Lufteintrittsöffnung 11 fällt der Unterdruck in der aus Vorkammer 4 und Wirbelkammer 1 gebildeten Mischkammer und der Duschkopf ist nicht in der Lage, aus dem Behälter 19 flüssiges Waschmittel 20 anzusaugen. Wird die große Öffnung 11 z. B. durch einen Finger geschlossen, so steigt der Unterdruck in der Mischkammer an und Waschmittel strömt durch das Ansaugrohr 13 hindurch in die Mischkammer. Bei geöffneter großer Lufteintrittsöffnung 11 kommt es auch ohne flüssiges Waschmittel zur Schaumbildung, weil eine starke Beschleunigung des Schaumstrahls aus Wasser und Luft auftritt und einen Unterdruck aufrecht erhält. Die Größe der Schaumbläschen hält vom Durchmesser der Lufteintrittsöffnungen 10, 11 ab. Je größer der Durchmesser ist, um so großer sind die Schaumbläschen.
Für den Fall, dass der Benutzer beide Lufteintrittsöffnungen 10, 11 geschlossen hält, ergibt sich ein Austrittsstrahl, der zwar keinen Schaum enthält, aber flüssiges Waschmittel.
Bei Waschmittel mit großer Zähigkeit kann die Schaumbildung dadurch begünstigt werden, dass der Benutzer die kleine Lufteintrittsöffnung 10 abwechselnd geschlossen und geöffnet hält.
Der sehr kleine Ringspalt zwischen der Kugel 15 und der Bohrungswand des Ventilgehäuses 12 verhindert ungewolltes Eindringen von flüssigem Waschmittel in die Mischkammer ebenso wie ungewolltes Eintreten von Luft in das Waschmittel. Ferner sorgt der enge Spalt für eine sparsame aber ausreichende Waschmitteldosierung.
In 8 ist ein im Prinzip in derselben Weise funktionierender Duschkopf für technische Zwecke dargestellt, dessen Vorkammer einen Durchmesser D_v = 8 mm mit einem Abstand L_v = 50 mm aufweist und dessen Wirbelkammer einen Durchmesser D_w von 40 mm und eine Länge L_w von 100 mm aufweist. Wie anhand der Pfeile erkennbar ist, bildet sich eine längs der Wirbelkammerwandung in Richtung der Z-Achse bewegende Strömung, die an der Prallfläche 2' und der Kugelfläche 3' umgelenkt wird.

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung eines Schaum aufweisenden Reinigungsstrahls, mit einem Frischwasserzulauf (8) sowie mit einer mit dem Frischwasserzulauf verbundenen, zu ihrer Längsachse rotationssymmetrischen Mischkammer (1, 4), die eine Drosselöffnung (6) für die Bildung eines Frischwassereintrittsstrahls, eine Eintrittsöffnung (10, 11) für Schaum bildendes Gas, eine Austrittsöffnung (9) für den Reinigungsstrahl und eine der Drosselöffnung (6) gegenüberliegende, den Frischwassereintrittsstrahl empfangende Prallwand (2) aufweist, wobei die Mischkammer eine Vorkammer umfasst, welche die Form eines Kreiszylinders aufweist und die Drosselöffnung (6) an der dem Frischwasserzulauf zugewandten Stirnfläche des Kreiszylinders vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (4) einen Durchmesser D_v von 7,5 bis 10 mm aufweist, der Durchmesser D_w der übrigen Mischkammer (1) 1,8 bis 6 mal so groß ist wie derjenige der Vorkammer (4) und die Gaseintrittsöffnung (10, 11) in die Mantelfläche des Kreiszylinders der Vorkammer (1) einmündet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand L_v der Stelle, an der die Gaseintrittsöffnung (10, 11) in die Vorkammer (1) einmündet, zu der übrigen Mischkammer (4), zu dem Durchmesser D_v der Vorkammer (1) das Verhältnis 2 D_v ≤ L_v ≤ 7 D_v aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge L_w der übrigen Mischkammer (1) zum Durchmesser D_v das Verhältnis 4 D_v ≤ L_w ≤ 13 D_v aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die übrige Mischkammer (1) auf ihrer der Vorkammer (4) zugewandten Seite eine konkave Fläche (3) zur Umlenkung des von der Prallfläche (2) zurückgeworfenen Frischwassereintrittsstrahls aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (2) konkav ausgebildet ist und der Frischwassereintrittsstrahl zum Fußpunkt der Prallfläche (2) versetzt auf die Prallfläche (2) auftrifft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnung (6) exzentrisch im Abstand zur Rotationsachse (Z-Achse) der Mischkammer (1, 4) angeordnet und vorzugsweise zur Erzeugung des Frischwassereintrittsstrahls als zur Rotationsachse (Z-Achse) parallelem Strahl vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche als Kegelmantelfläche (2), vorzugsweise mit einer abgerundeten Spitze, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Austrittsöffnung (9) der Mischkammer (1, 4) ein zylindrischer Austrittskanal anschließt und der Durchmesser der Mischkammer (1, 4) an der Austrittsöffnung (9), der Durchmesser des Grundkreises der Kegelmantelfläche (2) und der Zylinderdurchmesser des Austrittskanals miteinander übereinstimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (9) der Mischkammer (1, 4) eine kleinere Querschnittsfläche als der Austrittskanal aufweist und die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung (9) einen halbkreisförmigen Flächenabschnitt und einen kleineren, durch einen Kreisflächenabschnitt gebildeten Flächenabschnitt aufweist, wobei die Kreisradien der Flächenabschnitte gleich groß sind und der Kreismittelpunkt des kleineren Flächenabschnitts die zur Durchmesserlinie senkrechte Radiuslinie des größeren, halbkreisförmigen Kreisflächenabschnitts halbiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorkammer (4) ferner eine Eintrittsöffnung für flüssiges Waschmittel einmündet und sich die Eintrittsöffnung für flüssiges Waschmittel in Strömungsverbindung mit einem an die Vorrichtung ankoppelbaren Waschmittelbehälter (19) bringen lässt.