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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ringstrahldüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichnet.
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Eine Ringstrahldüse ist eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zum Eintrag von Luft in Milch.
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Derartige Ringstrahldüsen kommen als Bestandteil einer Milchaufschäumvorrichtung in Kaffeeautomaten, insbesondere in Kaffeevollautomaten zum Einsatz. Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in verschiedensten Ausführungsformen bekannt.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Ringstrahldüse zu schaffen, welche die Lufteinbringung in die Milch verbessert.
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Luftkanal durch einen Steg geführt ist und der Steg radial in die Mischkammer ragt. Besonders bevorzugt ragt der Steg um mehr als 30% des Radius der Mischkammer am axialen Ort des Steges in die Mischkammer hinein.
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Die Erfindung beruht demnach auf dem Gedanken, den Luftstrom zum Aufschäumen der Milch nicht auf den Milchstrom zu richten, sondern in den Milchstrom direkteinzubringen/zuzuführen, so dass sich Milch und Luft optimal vermischen können und so ein homogener Milchschaum mit definierten Parametern erzeugt wird.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung weist der Steg, der radial in die Mischkammer ragt, eine pyramidenstumpfförmige Grundgeometrie auf.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung verengt sich der Milchkanal vor Erreichen der Mischkammer durch eine gestufte Bohrung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante mündet der Luftkanal senkrecht in die Mischkammer.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1: eine Seitenansicht einer Ringstrahldüse;
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2 eine Schnittdarstellung der Vorderansicht einer Ringstrahldüse nach 1;
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3 eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht einer Ringstrahldüse nach 1.
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In 1 ist eine Ringstrahldüse 1 dargestellt. Die Ringstrahldüse 1 weist hier einen rechteckigen Grundkörper 2 sowie eine in dieser Ansicht symmetrische Grundgeometrie auf.
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In 2 ist die Ringstrahldüse 1 aus 2 in einer Vorderansicht im Schnitt dargestellt. Die Darstellung in 2 zeigt den in der Vorderansicht ebenfalls rechteckigen Grundkörper 2. Der Grundköper 2 weist einen in Bezug auf die Zeichenblattebene waagerecht liegenden, durchgehenden Milchkanal 3 auf. Das stromabwärts gelegene Ende 4 des Milchkanals 3 weist einen Steckeinsatz 5 auf. Der Steckeinsatz 5 ist in den aufgebohrten Teil des Milchkanals 3 am stromabwärts gelegenen Ende 4 des Milchkanals 3 eingepresst. Der Steckeinsatz 5 weist einen Kragen 6 auf, mit dem er sich gegen den Grundkörper 2 abstützt. Ferner weist der Steckeinsatze 5 einen Schaft 7 auf, der in das erweiterte bzw. aufgebohrte Ende 4 des Milchkanals 3 eintaucht. Dabei taucht der Schaft 7 nicht bis zum Grund des am Ende 4 aufgebohrten Milchkanal 3, sondert endet vorher.
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Der Raum zwischen dem Schaftende und dem Bohrungsgrund weist eine Dichtung 8 auf, die hier beispielhaft als O-Ring ausgeführt ist. Der Steckeinsatz 5 weist ferner eine zentrische Durchgangsbohrung 9 auf, die konzentrisch zum Milchkanal 3 angeordnet ist.
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Die Dichtung 8 ragt dabei in den lichten Durchmesser der Durchgangsbohrung 9 des Steckeinsatzes 5 und dichtet einen in die Durchgangsbohrung 9 des Steckeinsatzes 5 eingesteckten Schlauch (nicht dargestellt) oder eingesteckte Rohrleitung (nicht dargestellt) gegen die Umgebung ab. Gleichzeitig wirkt die Dichtung 8 als Fixierung und hält einen eingesteckten Schlauch bzw. eine eingesteckte Rohrleitung in Position, so dass dieser bzw. diese am Herausgleiten aus der Durchgangsbohrung 9 des Steckeinsatzes 5 gehindert wird.
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Durch den Milchkanal 3 wird über die Durchgangsbohrung 9 des Steckeinsatzes 5 und die an ihm angeschlossenen Schläuche bzw. Rohrleitungen im Betrieb der Ringstrahldüse 1 ein Milch-Luftgemisch aus der Ringstrahldüse 1 geleitet.
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Am anderen Ende 10 des Milchkanals 3 ist beispielhaft in dieser Ausführung ein Einschraubnippel 11 in eine Gewindebohrung 12 des Grundkörpers 2 eingeschraubt. Eine Dichtung 13 zwischen Gewindekernlochgrund und Schaftende des Einschraubnippels 11 dichtet den Milchkanal 3 gegen die Umgebung ab. Die Dichtung 13 wird dabei von einem Zentrieransatz 14 des Einschraubnippels 11 in Position gehalten und vorgespannt. In den Einschraubnippel 11 ist ein Steckeinsatz 5a eingepresst. Der Steckeinsatz 5a weist die gleiche Funktionalität und Geometrie auf, wie der Steckeinsatz 5. Aus diesem Grund wird auf eine detaillierte Beschreibung des Steckeinsatzes 5a verzichtet.
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Der Einschraubnippel 11 weist ferner eine sich in Strömungsrichtung in mehreren, wenigstens zwei Stufen düsenartig verengende zentrische Bohrung 15 auf, die den Milchkanal 3 im Einschraubnippel 11 bildet. Die gestufte Bohrung 15 weist Übergänge 16 zwischen den Stufen auf. Die Übergänge 16 sind hier beispielhaft als kegelartige Übergänge 16 gestaltet. Es sind auch geometrisch anders ausgeprägte Übergänge 16 zwischen den Stufen möglich. Die Stufe der gestuften Bohrung 15 mit dem kleinsten Durchmesser ist als Milchdüse 17 ausgebildet.
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Die Milchdüse 17 mündet in Strömungsrichtung in eine konzentrisch zur Milchdüse 17 liegenden Mischkammer 18, zu der sich der Milchkanal 3 im Grundkörper 2 erweitert. Die Mischkammer 18 weist eine zylinderförmige Grundgeometrie auf. In Bezug auf die Zeichenblattebene senkrecht-vertikaler Richtung ragt ein Steg 19 in radialer Richtung in die Mischkammer 18. Vorzugsweise ragt er um mehr als 30% des Radius der Mischkammer am Ort der Bohrung 20 in diese radial hinein.
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Der Steg 19 ragt axial bis in oder an eine Bohrung 20, zu welcher sich die Mischkammer 18 in Strömungsrichtung düsenartig verengt. Der Steg 19 kann auch axial genau mit dem Radius der Bohrung 20 abschließen. Dies ist in Hinsicht auf die Hygiene/Reinigung sehr vorteilhaft, da so axial hinter dem Steg kein Totraum entsteht, in dem sich leicht Verunreinigungen ansammeln können.
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Zwischen der Mischkammer 18 und der Bohrung 20 ist ein – hier beispielhaft – kegelförmig ausgeführter Übergang 21 erkennbar. Die Bohrung 20 mündet stromabwärts in eine Bohrung 22, deren Durchmesser mit dem der Durchgangsbohrung 9 des Steckeinsatzes 5 identisch ist.
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Der Grundkörper 2 weist ferner einen in Bezug auf die Zeichenblattebene vertikalsenkrecht verlaufenden Luftkanal 23 auf, so dass der Milchkanal 3 und der Luftkanal 23 einen T-förmigen Leitungsverbund bilden. Der Luftkanal 23 weist einen Steckeinsatz 24 auf, wobei der Steckeinsatz 24 die gleiche Grundgeometrie aufweist, wie die Steckeinsätze 5, bzw. 5a des Milchkanals 3. Er unterscheidet sich von den Steckeinsätzen 5, bzw. 5a des Milchkanals lediglich in seinen Dimensionen, die insgesamt kleiner sind als die der Steckeinsätze 5, 5a des Milchkanals 3. Insofern wird auf die detaillierte Beschreibung des Steckeinsatzes 24 verzichtet, um Wiederholungen zu vermeiden.
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Der Luftkanal 23 weist ferner einen Mittelabschnitt 24 auf, der sich in Strömungsrichtung düsenartig verengt. In dem Ausführungsbeispiel in 2 ist die düsenartige Verengung kegelförmig ausgeführt. Es sind aber auch andere geometrische Ausprägungen der düsenartigen Verengung möglich. Weiter stromabwärts mündet der Luftkanal 23 in Form einer Luftdüse 26, die im Wesentlichen im in die Mischkammer 18 ragenden Steg 19 verläuft, senkrecht in die Mischkammer 18 ein.
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Durch den sich düsenartig verengenden Mittelabschnitt 25 des Luftkanals 23 wird im Betrieb der Ringstrahldüse 1 die im Luftkanal 23 fließende Luft komprimiert, beschleunigt und dosiert, was einen gleichmäßigen Luftmengeneintrag in die Mischkammer 18 unterstützt und das Ausbilden von unerwünschten Zweiphasensysteme verhindert.
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Durch die gestufte Bohrung 15 des Milchkanals 3, die über eine Milchdüse 17 in die Mischkammer 18 mündet, wird der Milchstrom beschleunigt, so dass in der Mischkammer 18 durch Dekompression Turbulenzen im Milchstrom entstehen. Durch die Luftzufuhr über einen Steg 19, der radial in die Mischkammer 18 ragt, wird die durch den Luftkanal 23 strömende Luft in einen Bereich der Mischkammer 18 mit hoher Milchströmungsgeschwindigkeit dosiert zugegeben. Dadurch vermengen sich Luft und Milch in besonders vorteilhafter Weise.
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3 zeigt den Luftkanal 23 in einer Seitenansicht im Schnitt. In 3 ist die zylindrische Grundgeometrie der Mischkammer 18 gut zu erkennen. Der Steg 19, der in die Mischkammer 18 ragt, weist eine pyramidenstumpfförmige Grundgeometrie auf. In 3 ist ferner gut zu erkennen, dass freie Halbmesser der Mischkammer 18 im Bereich des Steges 19 dem der Bohrung 20 entspricht, zu der sich die Mischkammer 18 in Strömungsrichtung düsenförmig verengt. Die Strömungswege des Milchkanals 3 sind geometrisch so gestaltet, dass eine automatische Reinigung des Milchkanals unterstützt wird. Dazu trägt insbesondere auch der pyramidenstumpfförmige Steg 19 bei.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ringstrahldüse
- 2
- Grundkörper
- 3
- Milchkanal
- 4
- Ende
- 5
- Steckeinsatz
- 5a
- Steckeinsatz
- 6
- Kragen
- 7
- Schaft
- 8
- Dichtung
- 9
- Durchgangsbohrung
- 10
- Ende
- 11
- Einschraubnippel
- 12
- Gewindebohrung
- 13
- Dichtung
- 14
- Zentrieransatz
- 15
- Gestufte Bohrung
- 16
- Übergang
- 17
- Milchdüse
- 18
- Mischkammer
- 19
- Steg
- 20
- Bohrung
- 21
- Übergang
- 22
- Bohrung
- 23
- Luftkanal
- 24
- Steckeinsatz
- 25
- Mittelabschnitt
- 26
- Lüftdüse
