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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austritt von Wasser unter Beimischung von Luft, insbesondere zum Einbau in Armaturen oder Brausen, mit einer Wassereintrittsseite, einer Wasser-Luft-Austrittsseite, einer Mischkammer und einer Hauptflussrichtung des Wassers in der Mischkammer.
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Vorrichtungen zum Mischen von Wasser mit Luft beim Austritt des Wassers aus einer Leitung und zur Erzielung eines voluminösen Strahls bei verringerter Wasserzufuhr sind grundsätzlich bekannt. Ein Anwendungsgebiet sind Armaturen in Küche und Bad. So kann eine entsprechende Vorrichtung am Austritt einer Wasserleitung vorgesehen sein, etwa an einem Wasserhahn oder einer Brause.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine neuartige Luft-Wasser-Zufuhr im Zusammenhang mit der genannten Vorrichtung. Insbesondere soll der Wasserverbrauch weiter verringert werden.
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Zur Lösung der Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung einer Rotation des Wassers um seine Hauptflussrichtung. Auf seinem Weg von der Wassereintrittsseite zur Wasser-Luft-Austrittsseite gelangt das Wasser entlang der Hauptflussrichtung durch die Mischkammer und wird dort mit Luft vermischt. Erfindungsgemäß rotiert das Wasser um seine Hauptflussrichtung. Dies erhöht die Durchmischung von Wasser und Luft. Das Wasser wird durch die Rotation noch besser mit der Luft verwirbelt.
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Vorteilhafterweise sind die Mittel zur Erzeugung einer Rotation des Wassers im Bereich der Wasser-Eintrittsseite angeordnet. Die Rotationsbewegung des Wassers stellt sich ein, bevor Luft zugeführt wird.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung enthalten die Mittel zur Erzeugung einer Rotation des Wassers eine oder mehrere Wasserführungen, welche das Wasser in Richtung auf einen Einlass für die Mischkammer, insbesondere einen Düsenkanal leiten, wobei die Wasserführungen insbesondere im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Hauptflussrichtung verlaufen. Die Wasserführungen leiten das Wasser vorzugsweise bis an den Einlass heran oder in denselben hinein. Die gewünschte Rotation des Wassers kann so gezielt bewirkt werden.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der die Wasserführungen spiralförmig in Richtung auf den Einlass verlaufen, insbesondere hineinführen. ”Spiralförmig” ist im weitesten Sinne zu verstehen. Es können mehrere Spiralgänge vorgesehen sein. Die einzelnen Spiralgänge können nach dem Prinzip einer archimedischen Spirale, einer logarithmischen, hyperbolischen oder anderen Art einer Spirale ausgebildet sein. Bevorzugt ist ein in Strömungsrichtung abnehmender Querschnitt der insbesondere kanalartigen Wasserführungen.
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Vorteilhaft ist auch eine Ausführung, bei der die Wasserführungen tangential, zumindest außermittig, in Richtung auf den Einlass verlaufen, insbesondere tangential oder außermittig in den Einlass hineinführen. Auch bei dieser Ausführung ergibt sich eine Rotation des Wassers im Düsenkanal bzw. in der Mischkammer.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein insbesondere zentraler Düsenkanal vorgesehen, in welchem das Wasser von der Wasser-Eintrittsseite kommend in die Mischkammer strömt. Der Düsenkanal kann sich von der Wasser-Eintrittsseite bis zur Mischkammer oder in diese hinein erstrecken und ist etwa mittig in der Vorrichtung bzw. in der Mischkammer angeordnet.
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Erfindungsgemäß kann der Düsenkanal insbesondere im Bereich der Mischkammer einen in Hauptflussrichtung des Wassers zunehmenden wirksamen Querschnitt aufweisen. Für das einströmende Wasser stellt der Düsenkanal zunächst eine Querschnittverengung mit entsprechend hoher Strömungsgeschwindigkeit dar. Durch den zunehmenden wirksamen Querschnitt des Düsenkanals kann sich die Strömungsgeschwindigkeit wieder verringern bzw. kann sich das Volumen des Wasserstrahls durch Luftzufuhr erhöhen.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind im Bereich der Mischkammer Luft-Eintrittsöffnungen vorgesehen. Die Luft wird im Bereich der Mischkammer mit dem Wasser vermengt und erhöht so das Volumen des Wasserstrahls.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, dass der Düsenkanal im Bereich der Mischkammer eine umlaufende, insbesondere innenseitig trichterförmige Wandung bildet. Der Wasserstrahl kann so optimal geführt werden. Außenseitig ist die Wandung vorzugsweise zylindrisch.
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Vorteilhafterweise sind radial außerhalb der umlaufenden Wandung des Düsenkanals Luft-Eintrittsöffnungen in der Mischkammer vorgesehen. Luft und Wasser vermischen sich insbesondere erst nach Austritt des Wassers aus dem Düsenkanal aber noch innerhalb der Mischkammer.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung erstreckt sich die trichterförmige Wandung des Düsenkanals in die Mischkammer hinein, unter Bildung eines Ringkanals zwischen einer umlaufenden Wandung der Mischkammer und der trichterförmigen Wandung des Düsenkanals. Erfindungsgemäß können im Bereich des Ringkanals Luft Eintrittsöffnungen vorgesehen sein, insbesondere in der umlaufenden Wandung der Mischkammer.
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Vorteilhafterweise ist die Mischkammer innenseitig im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Das heißt die umlaufende Wandung der Mischkammer ist innenseitig im Wesentlichen zylindrisch und weist insbesondere keine Verengung oder Weitung des Querschnitts auf.
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Vorteilhafterweise ist die Wasser-Luft-Austrittsseite durch eine offene Seite der Mischkammer gebildet. Konstruktion und Fertigung der Vorrichtung sind dadurch relativ einfach.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Mischkammer stirnseitig, nämlich in der Ebene der offenen Seite radial gerichtete Schlitze auf. Die Schlitze sind in der umlaufenden Wandung der Mischkammer ausgeführt und dienen der Verbesserung des Strömungsbildes.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist relativ klein ausführbar und kann dadurch gut in eine Sprayplatte oder einen kleinen Grundkörper integriert werden. Trotz starker Reduktion des Wasserverbrauchs zeigt der austretende Wasser-Luft-Strahl ein volles Strahlenbild. Durch die eingeleitete Rotationsbewegung weitet sich der Strahl signifikant auf. Zugleich entstehen durch den Strahl und die Luftzirkulation ein prickelnder Massageeffekt und eine vitalisierende Wirkung.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Brause, insbesondere Handbrause oder Duschbrause, mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wie voranstehend erläutert. In der Brause können auch mehrere dieser Vorrichtungen nebeneinander vorgesehen sein, je nach Auslassquerschnitt der einzelnen Vorrichtungen und angestrebter Komplexität des aus der Brause insgesamt austretenden Wasserstrahls.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Brause mit wenigstens einer Vorrichtung zum Austritt von Wasser unter Beimischung von Luft und mit Wasseraustrittsdüsen ohne Luftbeimengung. Die Brause weist demnach mindestens zwei verschiedene Wasseraustrittsbereiche auf. In dem einen Bereich tritt Wasser unter Beimischung von Luft aus, in dem anderen Bereich ohne Luftbeimengung. Vorzugsweise ist der Bereich mit Luftbeimengung zentral bzw. mittig an der Brause angeordnet, während die Wasseraustrittsdüsen ohne Luftbeimengung peripher bzw. außermittig angeordnet sind.
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Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zum Austritt von Wasser unter Beimengung von Luft im Bereich einer Außenfläche eines Brausekopfes gehalten und schließt vorzugsweise in etwa bündig mit der Außenfläche ab oder steht geringfügig über die Außenfläche über, insbesondere bis zu 2 mm. Außerdem sind im Bereich eines Übergangs zwischen Außenfläche und der Vorrichtung zum Austritt von Wasser unter Beimengung von Luft Lufteintrittsöffnungen vorgesehen. Die erforderliche Luftzufuhr erfolgt demnach auf besonders einfache Weise, nämlich durch etwas größere Ausbildung der in der Außenfläche ohnehin vorgesehenen Öffnung für die Vorrichtung zum Austritt von Wasser unter Beimengung von Luft.
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Erfindungsgemäß kann als Lufteintrittsöffnung wenigstens ein sich zumindest entlang eines Teilumfangs der Vorrichtung erstreckender Spalt vorgesehen sein. Dieser Spalt kann sich auch entlang des gesamten Umfangs der Vorrichtung erstrecken, mit oder ohne Unterbrechungen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung zum Austritt von Wasser unter Beimischung von Luft, nämlich eine Wassereintrittsseite der Vorrichtung,
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2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1,
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3 eine Unteransicht der Vorrichtung gemäß 1, nämlich eine Wasser-Luft-Austrittsseite,
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4 einen Querschnitt IV-IV der Vorrichtung der 3,
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5 einen Querschnitt V-V der Vorrichtung der 2,
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6 einen Brausekopf im Querschnitt und mit der Vorrichtung entsprechend 5,
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7 den Brausekopf gemäß 6 in perspektivischer Darstellung.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Austritt von Wasser unter Beimischung von Luft ist vorzugsweise als Einsatz 10 ausgebildet. In der hier bevorzugten Verwendung ist der Einsatz 10 für eine Handbrause 11 vorgesehen. Andere Anwendungen sind möglich, etwa in Verbindung mit einem Wasserhahn oder einer Spritzdüse für einen Schlauch. Auch kann die Vorrichtung in die Handbrause, den Wasserhahn, die Spritzdüse oder eine andere Einrichtung integriert sein.
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Der Einsatz 10 weist eine Wassereintrittsseite 12, eine Wasser-Luft-Austrittsseite 13, eine Mischkammer 14 mit Düsenkanal 15 und Lufteintrittsöffnungen 16 auf. Im Bereich der insbesondere kreisrunden, flachen Wasser-Eintrittsseite 12 sind in der Oberfläche des Einsatzes 10 spiralförmige Wasserführungen 17, 18, 19 gebildet, nämlich drei offene Spiralgänge, welche von außen nach innen zum Düsenkanal 15 führen. Das entlang der Spiralkanäle in den Düsenkanal 15 gelangende Wasser erfährt dabei eine Radialbeschleunigung, sodass im Düsenkanal 15 neben der Translationsbewegung auch eine Rotationsbewegung des Wasserstrahls vorliegt.
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Innerhalb des Einsatzes 10 besteht eine Hauptflussrichtung des Wassers, siehe Pfeil 20. Die Wasserführungen 17 bis 19 bzw. Spiralarme erstrecken sich im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Hauptflussrichtung gemäß Pfeil 20. Wie in den 4 und 5 dargestellt, verlaufen die Spiralkanäle von außen nach innen leicht abschüssig bzw. werden von außen nach innen stetig tiefer.
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Eine umlaufende Wandung 21 des Düsenkanals 15 ist konisch bzw. trichterförmig ausgebildet mit einem sich in Hauptflussrichtung erweiternden Querschnitt. Dadurch entsteht ein Unterdruck, der eine Luftzufuhr begünstigt.
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Zwischen der umlaufenden Wandung 21 des Düsenkanals 15 und einer hierzu äußeren umlaufenden Wandung 22 des Einsatzes 10 ist ein Ringkanal 23 gebildet, in welchen die Luft-Eintrittsöffnungen 16 in der umlaufenden Wandung 22 münden. Die eintretende Luft wird mitgerissen und mit dem aus dem Düsenkanal 15 austretenden, rotierenden Wasser intensiv verwirbelt. Das Wasser-Luft-Gemisch tritt schließlich aus dem Einsatz 10 im Bereich der Austrittsseite 13 aus. Eine umlaufende Stirnseite 24 der Wandung 22 ist mit radial gerichteten Schlitzen 25 versehen, welche mit gleichen Abständen zueinander angeordnet sind, siehe insbesondere 3. Gezeigt sind dort zehn Schlitze, über die dem Wasserstrahl weitere Luft zuführbar ist.
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Das aus dem Düsenkanal 15 austretende Wasser bildet einen verwirbelten, insbesondere hohlen Strahl. Diesem wird Luft durch die bestehenden Druckverhältnisse auch mittig, gegen die Richtung des Wasserstrahls zugeführt.
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Der Einsatz 10 weist eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Gestalt auf mit einer Achse 26. Umlaufende Wandungen 21, 22, Ringkanal 23, Düsenkanal 15 und umlaufende Stirnseite 24 sind auf die Achse 26 bezogen. Aufgrund der ungeraden Anzahl der Wasserführungen 17 bis 19 liegt in diesem Bereich keine Rotationssymmetrie vor. Möglich ist aber die Anordnung einer geradlinigen Anzahl an Wasserführungen, beispielsweise zwei, vier oder sechs Spiralkanäle.
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Anzahl und Form der Wasserführungen 17 bis 19 ist abwandelbar in Abhängigkeit von der gewünschten Charakteristik der Strahlrotation im Bereich des Düsenkanals 15.
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Beispielsweise können auch geradlinige, tangential zum Düsenkanal 15 hinführende Wasserführungen vorgesehen sein.
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Die umlaufende Wandung 22 der Mischkammer 14 weist an zwei einander gegenüberliegenden Seiten außenseitig je einen Steg 27 auf. Die Luft-Eintrittsöffnungen 16 sind etwa mittig zwischen den Stegen 27, also um etwa 90° zu diesen versetzt angeordnet.
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Axial versetzt zu den Luft-Eintrittsöffnungen 16 sind außerdem kleine Stege 28 außen an der umlaufenden Wandung 22 zur Verstärkung derselben vorgesehen, siehe 2 und 5. Die Stege 27, 28 stützen die auswärtskragende umlaufende Stirnseite 24 ab. Die ebenfalls auskragende Wasser-Eintrittsseite 12 wird nur von den Stegen 27 abgestützt.
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Ringkanal 23 und Düsenkanal 15 erstrecken sich über etwa 50% der axialen Erstreckung der Mischkammer 14 in diese hinein. Die Luft-Eintrittsöffnungen 16 liegen radial außen am Ringkanal 23, vorzugsweise dicht am Boden desselben.
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Die 6 und 7 zeigen den Einsatz 10 in der Handbrause 11. In 6 gezeichnet sind ein Brausekopf 29 mit anschließendem Griffstück 30. Der Brausekopf 29 weist eine Halterung 31 für den Einsatz 10 auf. Dabei ist ein der Wasser-Eintrittsseite 12 nächstliegender Bereich des Einsatzes 10 in die Halterung 31 eingeklemmt oder eingeklebt oder auf andere Weise fixiert.
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Ein der Wasser-Luft-Austrittsseite 13 nächstliegender Bereich des Einsatzes 10 weist einen etwas geringeren Durchmesser auf als der Bereich nahe der Wasser-Eintrittsseite 12, sodass zwischen der Halterung 31 und dem Einsatz 10 im Bereich der Wasser-Luft-Austrittsseite ein umlaufender Spalt 32 gebildet ist, durch den Luft bis in die Luft-Eintrittsöffnungen 16 gelangen kann.
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Der Spalt 32 erstreckt sich vorzugsweise vollständig und unterbrechungsfrei um die Wasser-Luft-Austrittsseite 13 herum. Alternativ können Stützstege den Spalt unterbrechen. Auch können in der Austrittsseite 33 alternativ oder zusätzlich Öffnungen für die Luftzufuhr vorgesehen sein, ebenso in der Halterung 31.
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Die Wasser-Luft-Austrittsseite 13 schließt etwa bündig mit einer Austrittsseite 33 des Brausekopfes 29 ab oder ist relativ zur Austrittsseite 33 leicht erhaben. Auch eine leicht versenkte Anordnung ist möglich.
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Die Austrittsseite 33 weist mittig den Einsatz 10 auf. Ringsherum angeordnet sind kleine Austrittsdüsen 34 für dünne Wasserstrahlen. Somit gibt die Handbrause 11 zentral ein Wasser-Luft-Gemisch ab und um dieses Gemisch herum feine Wasserstrahlen. Die Hauptströmungen sind in 6 durch Pfeile ohne Ziffern dargestellt. Der einzige Blockpfeil mittig vor dem Einsatz 10 bezieht sich auf das ausströmende Wasser-Luft-Gemisch.
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Die in 7 gezeigten, konzentrisch angeordneten Schlitzabschnitte 35 beidseits des Einsatzes 10 in der Austrittsseite 33 haben hier nur eine Funktion als Design-Merkmal, können aber auch als Lufteinlässe vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Einsatz
- 11
- Handbrause
- 12
- Wasser-Eintrittsseite
- 13
- Wasser-Luft-Austrittsseite
- 14
- Mischkammer
- 15
- Düsenkanal
- 16
- Luft-Eintrittsöffnungen
- 17
- Wasserführung
- 18
- Wasserführung
- 19
- Wasserführung
- 20
- Pfeil
- 21
- umlaufende Wandung
- 22
- umlaufende Wandung
- 23
- Ringkanal
- 24
- umlaufende Stirnseite
- 25
- Schlitze
- 26
- Achse
- 27
- Stege
- 28
- Stege
- 29
- Brausekopf
- 30
- Griffstück
- 31
- Halterung
- 32
- Spalt
- 33
- Austrittsseite
- 34
- Austrittsdüsen
