DE19805691A1 - Stauscheiben in Wasserhähnen zur Senkung des Wasserverbrauchs - Google Patents

Description

In den bewohnten Gebieten der Erde, besonders in den Industrie­ ländern, hat in den letzten Jahrzehnten der Wasserverbrauch stetig zugenommen. In Deutschland liegt er zur Zeit bei ca. 160 Litern pro Kopf und Tag. Das ist eine große Menge. Mittelfristig entstehen enorme Probleme bei der Wasserversorgung.

In den Haushalten installierte Geräte, wie Wasch- und Spül­ maschinen, entnehmen der Wasserleitung durch ihre Steuerung fest­ gelegte Wassermengen. Ihr Wasserverbrauch ist deshalb kaum beein­ flußbar.

Wasserhähne an Waschbecken sind Wasserentnahmestellen, bei denen die entnommene Wassermenge weitgehend durch den Benutzer bestimmt wird. Der vorwiegende Anlaß ihrer Wasserentnahme sind eher alltäg­ liche Dinge, z. B.:

• - Hände und Gesicht waschen,
• - Zähneputzen,
• - ein Glas abspülen.

Diese Tätigkeiten geschehen in der Regel unter fließendem Wasser. Da besteht permanent die Gefahr, daß die Wasserhähne zu lange geöffnet sind und daß sie, ohne nachzudenken, aus Gewohnheit, zu weit geöffnet werden.

Moderne, bequem zu bedienende Schwenkarmaturen, welche bereits mit einer kurzen Handbewegung voll zu öffnen sind, können dieses Verhal­ ten fördern.

Heute gebräuchliche Wasserhähne sind an ihrem Wasseraustritt mit Belüftungseinrichtungen, so genannten Perlatoren, versehen. Diese vermeiden das Aufspritzen des Wassers, wenn der aus dem Wasserhahn austretende Wasserstrahl einen Gegenstand trifft. Sie begrenzen nur geringfügig die Durchflußleistung der Wasserhähne.

Beim Bestimmen der Kennlinie der Durchflußleistung, eines mit Per­ lator ausgestatteten Wasserhahns, zum Öffnungswinkel des Drehgriffs, wurde zur Überraschung festgestellt, daß bereits bei 60 Grad Öffnungswinkel 80% seiner maximalen Durchflußleistung von 10 Litern pro Minute vorhanden ist.

Dagegen wurde eine Durchflußleistung von 4 bis 5 Litern pro Minute, nach subjektiver Beurteilung für die oben genannten Tätigkeiten, als ausreichend angesehen. Wird die maximale Entnahmeleistung eines Was­ serhahns auf diesen Wert verringert, ist der Wasserstrahl immer noch stark und kräftig. Nur der aufmerksame Benutzer registriert, daß der volle Wasserstrahl unter geringerem Druck aus dem Wasser­ hahn austritt, aber er empfindet das nicht als einen Mangel. Bei un­ bedachtem, gewohnheitsmäßigen Handhaben der Wasserhähne wird dadurch wertvolles Wasser eingespart.

Deshalb wird hier vorgeschlagen, neue oder im Gebrauch befindliche Wasserhähne mit Stauscheiben aus-, bzw. auf einfache Weise nachzu­ rüsten, um ihre größte Durchflußleistung auf den oben genannten Wert zu begrenzen.

Funktionsbeschreibung

In Fig. 1 ist ein gebräuchlicher Wasserhahn im Bereich des Wasser­ austritts vergrößert im Schnitt dargestellt. Zu erkennen sind ein Teil des Wasserhahnkörpers 1, die Dichtung 2, der Perlator 3 und die Gewindehülse 4, welche der Verbindung der Teile 2 und 3 mit dem Wasserhahnkörper 1 dient.

Fig. 2 ist die vergrößerte Halbschnittdarstellung eines gebräuch­ lichen Perlators. In ihr sieht man das kalottenförmige Eingangs­ sieb 5, dessen Scheitelpunkt über die Dichtebene 6 hinausragt.

Dem aus dem Wasserkanal 7 im Wasserhahnkörper 1 austretenden Wasserstrom, steht zum Eintritt in den Perlator 3 die ganze Fläche des Einlaufsiebs 5 zur Verfügung. In der mit vielen kleinen Boh­ rungen versehenen Stützscheibe 8 vereinzelt sich der Wasserstrom in ebensoviele kleine Wasserstrahlen.

Das Element nun, welches die vorgeschlagene Durchflußmengenreduzie­ rung bewirkt, ist die in Fig. 3 dargestellte Stauscheibe 9. Sie ist eine dünne, zunächst planen kreisrunde Scheibe, mit einem Durch­ bruch 10 zum Wasserdurchtritt in ihrem Zentrum, dessen Querschnitt so bemessen ist, daß die vorgesehene, reduzierte, größte Durchfluß­ leistung des Wasserhahns erreicht wird. Ihr Werkstoff ist vorzugs­ weise rostfreies Stahlblech, aber auch Kunststoff kann dafür einge­ setzt werden.

In einem Montagebeispiel, zum einfachen Nachrüsten eines Wasserhahns mit einer Stauscheibe 9, wird zunächst der Perlator 3 durch Lösen der Gewindehülse 4 ausgebaut und anschließend wieder mit der Stau­ scheibe 9 in der in Fig. 4 gezeigen Reihenfolge montiert. Beim Anzie­ hen der Gewindehülse 4 verformt sich die Stauscheibe 9 einsenkend unter deren Spannkraft und paßt sich dabei dem kalottenförmigen Ein­ laufsieb 5 des Perlators 3 an. Das ist in Fig. 5 dargestellt.

Die Stauscheibe 9 und das Einlaufsieb 5 bleiben untereinander, durch die Kraft der Gewindehülse 4, verspannt. Das Wasser, das den Durchbruch 10 in der Stauscheibe 9 passiert, trifft direkt den ihr gegenüberliegenden Bereich im Einlaufsieb 5. Die Rest­ fläche des Einlaufsiebs 5 ist durch die o. g. Verspannung gegen Wasserzulauf praktisch abgedichtet und ohne Funktion. Dem Wasserstrom steht im Einlaufsieb 5 nur ein ähnlich großer Querschnitt zur Verfü­ gung, wie er im Durchbruch 10 der Stauscheibe 9 vorhanden ist. Die Stauscheibe 9 mit ihrem Durchbruch 10 konzentriert den Wasserstrom so auf nur wenige Sieblücken im Einlaufsieb 5. Die Einzelströme des in die Sieblücken aufgeteilten Wasserstroms sind von wesentlich höherer Geschwindigkeit und Turbulenz, als wenn ihm die vielen Sieblücken des ganzen Einlaufsiebs verfügbar wären, es aber durch die beschriebene Art der Anordnung der Stauscheibe 9 nicht sind. Dabei nimmt der dem Wasserstrom entgegenwirkende Widerstand progressiv mit der Stromge­ schwindigkeit in den Einzelströmen zu.

Diese Anordnung der Stauscheibe 9 mit dem Einlaufsieb 5, welche zu einer Funktionsverbindung der beiden Teile führt, hat mehrere beabsichtigte Effekte:

• 1. Die Durchflußmengenkennlinie über dem Öffnungsdrehweg des Dreh­ griffs, eines mit einer beschriebenen Stauscheibe ausgestatteten Wasserhahns, läßt einen markanten Einsatz der Drosselung des Was­ serstroms erkennen. Nur wenig oberhalb dieses Einsatzpunktes nimmt die Durchflußleistung dieses Wasserhahns, gleichgültig wie weit sein Drehgriff geöffnet ist, praktisch nicht mehr zu.
  Siehe Fig. 6, Kurve 1 und Kurve 2.
• 2. Unabhängig vom im Wassernetz vorherrschenden Wasserdruck, bleibt der mit einer beschriebenen Stauscheibe reduzierte Maximalwert der Durchflußleistung eines Wasserhahns nahezu konstant. Es ist deshalb nicht erforderlich, die Flächengröße dem Durchbruchs 10 in der Stauscheibe 9 an den in der Praxis vorliegenden Wasser­ druck anzupassen. Ihre Größe ist auf die Solldurchflußleistung abgestimmt.

Wird die Stauscheibe 9, im Unterschied zu der bisher dargestellten Weise zwischen dem Wasserhahnkörper 1 und der Dichtung 2 einge­ baut, was grundsätzlich ebenfalls möglich ist, sie aber dann nicht mehr direkt im Kontakt mit dem Einlaufsieb 5 steht, sind die vor­ stehend beschriebenen Effekte nur noch im Ansatz vorhanden.

Die Durchflußmenge ist erheblich weniger als beabsichtigt redu­ ziert, was durch Verkleinern der Flächengröße des Durchbruchs 10 in der Stauscheibe 9 ausgeglichen werden muß. Ferner ist die Durch­ flußkennlinie wieder stärker von Öffnungsweg des Drehgriffs am Wasser­ hahn linear abhängig. Eine asymptodische Annäherung an die angestrebte größte Durchflußleistung, findet erst bei Öffnungswegen des Drehgriffs von ca. 180° statt. Bei geringeren Öffnungswegen ist auch die Durch­ flußleistung im Vergleich zur oben beschriebenen Einbauweise und Aus­ führung der Stauscheibe 9 kleiner. Siehe Fig. 6, Kurve 3.

Der Benutzer erfährt nun einschneidend den merklich abgeschwächten Wasserstrahl bei den bisher gebräuchlichen Öffnungswegen. Er hat öfter größere Öffnungswege am Drehgriff zurückzulegen um seine gewünschte Durchflußleistung zu erhalten, was er als unpraktisch und lästig empfinden kann und das vielleicht die Akzeptanz der Stauscheibe verrin­ gert. Er hat dafür aber die Möglichkeit, ja er ist fast dazu gezwungen, die Durchflußleistung des Wasserhahns bewußt auf seinen wirklichen, situationsbedingten Bedarf einzustellen, was dem Ziel - Wasser einzu­ sparen - am nächsten kommt.

Claims (4)

1. Stauscheibe (9) mit Durchbruch (10), für den Einbau in einen Was­ serhahn (1) mit Perlator (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (9) unmittelbar oberhalb des Perlators (3) angeordnet ist und gegen das kalottenförmige Einlaufsieb (5) des Perlators (3), durch die Verspannkraft der Gewindehülse (4), gepreßt wird, wobei sie sich elastisch oder plastisch verformend der Form des Einlaufsiebs anpaßt, ohne jedoch das Einlaufsieb (5), durch die geeignete Wahl ihres Werkstoffs und ihrer dazu abgestimmen Dicke, nennenswert in seiner Form zu beeinträchtigen.

2. Stauscheibe (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Wasserstrom auf die Sieblücken des ihr benachbarten Einlauf­ siebes (5) konzentriert, welche im unmittelbaren Bereich des Durchruchs (10) der Stauscheibe (9) liegen.

3. Stauscheibe (9) im Gegensatz zu Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß sie zwischen dem Wasserhahnkörper (1) und der Dich­ tung (2) angeordnet ist, ohne das Einlaufsieb (5) zu berühren.

4. Stauscheibe (9) nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Querschnittsfläche ihres Durchbruchs (10) in ihrer ihrer Größe auf die angestrebte, festgelegte, maximale Durchfluß­ leistung abgestimmt ist.