DE2211417A1 - Strahlregler - Google Patents

Description

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DIPL.-ING. HANS W. GROENING DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN

PATENTANWÄLTE

P 11-32 / Sp

CHAFFOTEAUX & MAURY Societe Anonyme, 25, Avenue Marceau, Paris (16e), Frankreich

Strahlregler

Die Erfindung betrifft die Strahlregler,welche an den stromungsabwarta liegenden Enden von Gliedern zur Viasserausgabe angebracht werden, um Luft mit diesem Wasser zu mischen, um es mit Luft zu emulgieren und so die Heftigkeit der ausgegebenen Wasserstrahlen zu massigen, wodurch Spritzer vermieden oder wenigstens stark verringert werden.

Von derartigen Strahlreglern betrifft die

Erfindung insbesondere, wenn auch nicht ausschliesslich, die zur Anbringung an den Hähnen zur Ausgabe von warmem Wasser an Warmwasserbereiter^, oder Gasbadeöfen bestimmten.

Bekanntlich zünden die Gasbrenner derartige Apparate nur, wenn die entnommene Warmwassermenge einen bestimmten Schwellenwert V übersteigt.

Die betreffenden Strahlregler müssen also ihre emulgierende Wirkung für die zwischen diesem Schwellen-

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wert V und der grossten Durchflussmenge, welche im allgemeinen grossenordnungsmassig 2 Y betragt, liegenden Durchflussmengenbereich ausüben, dessen Ausdehnung durch den Temperaturwähler der mit einem solchen ausgerüsteten Apparate bestimmt wird.

Ferner dürfen sie an der sie durchfliessen-

den Wasserströmung nur einen verhaltnismässig kleinen Druck-· abfall erzeugen, da der Druck des aus einem Warmwasserbereiter austretenden Wassers im allgemeinen nach dem Druckabfall, welchen ea beim Durchströmen des Apparats erfahren hat, nicht mehr sehr hoch ist.

Anders ausgedruckt, derartige Strahlregler

müssen gleichzeitig zwei einander widerspreehendecfBedingungen genügen. Sie sollen nämlich einerseits eine gute Emulsion selbst für eine verhältnismassig' kleine, einem geringen Druckabfall entsprechende Mindestdurchfluasmenge V gewahrleisten, und andererseits an der Wasserströmung selbst fur die grosste Durchflussmenge von grossenordnungsmassig 2 Y einen kleinen Druckabfall erzeugen.

Zum besseren Verständnis der zu überwindenden

Schwierigkeit sei daran erinnert, dass die bekannten Strahlregler praktisch nur eine richtige Emulsion erzeugen, wenn der an der sie durchfliessenden Wasserströmung erzeugte Druckabfall 500 g/cm , d.h. 0,5 Bar, übersteigt.

Ferner kommt es häufig vor, dass der über*· druok (über dem Atmospharendruck) des einem Warmwasserbereiter zugeführten Wassers nicht 1,5 Bar übersteigt, und dass der Druckabfall des Wassers beim Durchströmen des Heizkörpers des Heizgeräts 0,5 Bar übersteigt, so dass der an dem aua dem Ap- . parat austretenden Wasser erzeugte Druckabfall kleiner ale 1 Bar bleiben muss. .---·.

Nun ändert sich aber der an einer einen

Strahlregler durchfliessenden Wasserströmung erzeugte Druckabfall wie das Quadrat seiner Durchflussmenge. Wenn daher dieser Druckabfall grossenordnungsmassig 0,5 Bar für die Durchflussmenge Y betragt, erreicht er 2 Bar für die Durchflussmenge '2 V, was unzulässig ist.

Der erfindungsgemasse Strahlregler hilft diesen Nachteilen abmindern er gleichzeitig eine gute Emulsion

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und einen geringen Druckabfall für alle Durchflussmengen gewahrleistet. . - .

Der erfindungsgemasse Strahlregler hat in an sich bekannter Weise die allgemeine Porm eines zylindrischen Umdr ehungskorp er s, welcher leieht an das stromungsabwarts liegende Ende von mit diesem auszurüstenden Gliedern zur Wasserausgabe angesetzt werden kann, insbesondere durch Schrauben, und besitzt stromungsaufwarts eine querliegende Scheibe mit einem auf die Achse des Ümdrehungskorpers zentrierten Kranz von kleinen Lochern mit zu der Achse des. Umdrehungskorpers parallelen Achsen, deren Gesamtquerschnitt nachstehend mit fa und deren gleichwertiger Durchmesser mit d (wobei also JT = nd /A) bezeichnet sind, wobei der Abstand zwischen der Achse . eines jeden .Lochs .und der Achse der Ge samt anordnung mit a bezeichnet ist. .-■"--"

Dieser Strahlregler ist wesentlich dadurch gekennzeichnet, dass er aus s er dem unmittelbar stromungsabwarts von den Lochern einen in der axialen Verlängerung derselben angeordneten ringförmigen zylindrischen Kamin aufweist, dessen mittlerer Halbmesser gleich dem Abstand a ist, und dessen radiale Breite so bemessen ist, dass das Verhältnis zwischen dem Querschnitt des Kamins und dem Querschnitt £ zwischen 2,5 und 4, und vorzugsweise zwischen 3 und 3,5, liegt, und dessen-axiale Lange wenigstens gleich d_ ist, wobei der Kamin an seinem stromungsaufwarts liegenden Ende an einen ringförmigen Durchlass zur Luftzufuhr angeschlossen ist, welcher unmittelbar stromungsabwarts von den Lochern in einer Richtung mundet, welche sich tangential an die durch diese Locher ausgetriebenen Wasserstromfaden anschliesst.

Gemass einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist die axiale Lange eines Jeden kleinen Lochs grosser als der Durchmesser desselben und vorzugsweise grosser als das Doppelte desselben.

Gemass einem weiteren Kennzeichen der Erfindung weist der Strahlregler stromungsabwarts von dem Kamin einen zentralen Ablenkkopf auf, welcher eine gewölbte seitliche Aussenflache ohne scharfe Kanten und einen unteren flachen Boden besitzt, wobei dieser Kopf innerhalb einer Muffe ange-

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ordnet ist, welche mit ihm einen ringförmigen Durchlass definiert, dessen Querschnitt an allen Stellen wenigstens gleich dem des Kamins ist.

Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist das stromungsabwärts liegende Ende der Innenwand der Muffe zylindrisch.

Gemäss einem v/eiteren Kennzeichen der Erfindung ist das s tr ömung^s abwärts liegende Ende der Muffe über ihren ganzen Querschnitt mit wenigstens einem Gewebe oder Gitter versehen.

Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung enthält der Strahlregler zwei·Teile aus Formpressmasse, nämlich einen, welcher eine querliegende Scheibe aufweist, welche den Kranz von kleinen Löchern enthält und axial nach stromungsabwärts durch einen die Innenwand des Kamins bildenden zentralen Puss verlängert wird, und einen anderen, welcher einen die Aussenwand des Kanins bildenden Ring sowie den Ablenkkopf enthalt, welcher mit dem Ring durch schräge Arme verbunden ist und vorzugsweise in seiner Mitte eine Bohrung zur Aufnahme des Pusses des anderen Teils aufweist, wobei ein konstanter axialer Abstand zwischen diesen beiden Teilen durch an einen von ihnen mit angeformte Rippen aufrechterhalten wird, welche durch den ringförmigen Durchlass zur Luftzufuhr treten.

Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung besitzt der Strahlregler ein äusseres rohrformiges Endstück mit zwei konzentrischen zylindrischen Wänden, welche zwischen sich einen Kanal abgrenzen, deesen eines axiales Ende an dem strömungsabwärts liegenden Ende der Anordnung mündet, während das andere axiale Ende mit dem ringförmigen Durchlass zur Luftzufuhr in Verbindung steht.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die beiden Pormpressteile des Strahlreglers axial dadurch gegeneinander gedrückt, dass das sie beide umgebende rohrförmige Endstück auf das Ende des auszurüstenden Gliedes zur Wasserausgabe aufgeschraubt wird.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Pig. 1 ist ein Axialschnitt des an dem Ende.

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einer Leitung sur Wasserausgabe angebrachten erfindungsgemässen Strahlreglers.

Fig. 2, 3 und 4 sind Querschnitte der Fig.

1 längs der Voenen II-II bzw. III-III bzw. IV-IY der Fig. 1 . in kleinerem Maßstab.

Der dargestellte Strahlregler besitzt in an

sich bekannter Weise ein rohrförmiges Endstück 1 mit der Achse X-X, welches an seinem strÖmungsaufwärts liegenden Ende einen Bund mit Aussengewinde 2 aufweist, welcher in einen Bund mit Innengewinde 3 eingeschraubt werden soll, welcher an dem strömungsabwärts liegenden Ende der auszurüstenden Rohrleitung 4 zur Wasserausgabe vorgesehen ist.

Diese Leitung 4 bildet zweckmässig den Austrittsstutzen eines Hahns.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen bildet die Leitung 4 die Leitung zur Warmwasserausgabe eines Gaswarmwasserbereiters, welche insbesondere die Form: einer um eine lotrechte Achse, schwenkbaren Tülle hat.

Das Endstück 1 besitzt ausserdem hier einen

gerändelten zylindrischen Abschnitt 5 zur Erleichterung seines An- und Absehraubens, sowie einen Abschlusswulst 6 für den etwaigen Anschluss eines Schlauchs (falls der weiter unten beschriebene aktive Teil des Strahlreglers entfernbar und entfernt ist).

In den strömungsaufwärts liegenden Abschnitt des Endstücks 1 ist eine querliegende Scheibe 7 eingesetzt, welche einen auf die Achse X-X zentrierten ringförmigen Durchlass besitzt.

Dieser ringförmige Durchlass kann eine beliebige, durch zu der Achse X-X parallele Wände begrenzte Form haben. .

Bei der bevorzugten dargestellten Ausführungsform wird dieser Durchlass durch einen Kranz von kleinen Löchern 8 gebildet, deren Achsen zu der Achse X-X parallel sind und in einer Entfernung a von dieser liegen·

Jedes dieser Löcher wird seinerseits innen durch eine Zylinderfläche begrenzt, welche strömungsabwärts rechtwinklig in die untere querliegende ebene Flache 9 der

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Scheibe 7 münden kann, ihre etrömungsaufwärts liegende Mündung kann sich jedoch erweitern.

Die axiale Länge eines jeden Lochs, welche

bei den bekannten Ausführungen gleich seinem Durchmesser oder kleiner als dieser ist, ist hier grosser als dieser Durchmesser. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt diese axiale Lange das Dreifache des Durchmessers.

Der Gesamtquerschnitt der Löcher 8 stellt

den"Treib- oder Induktionsquerschnitt" a_ dar, welcher dem kleinsten Querschnitt entspricht, welcher der den Strahlregler durchströmenden V/asser strömung dargeboten wird.

Nachstehend ist mit <1 der gleichwertige Durchmesser dieses "Treibquerschnitts" bezeichnet, d.h. der Durchmesser des Kreises, dessen Fläche gleich s ist. Anders ausgedruckt : _s = %ä /4.

Die aus den Löchern 8 austretenden Wasserstrahlen werden hier nicht wie bei gewissen bekannten Ausführungen auf Ablenkhindernisse gerichtet, sondern in einem ringförmigen zylindrischen Kamin 10 aufgefangen, welcher in der axialen Verlängerung der Locher angeordnet und genau auf dieee zentriert ist. In diesem Kamin mischen sich die Strahlen mit Luft, die an einem Ende desselben durch einen zu der Achse X-X konvergierenden ringförmigen Durchlass 11 zugeführt wird. .

Der mittlere Halbmesser E des Kamins ist gleich dem Abstand a.

·■ . Die radiale Breite L ist so bemessen, dass

das Verhältnis α zwischen dem Querschnitt S des Kamins oder "Mischquerschnitt" und dem Treib quer schnitt a_ zwischen 2,5 und 4 liegt. Wenn dieses Verhältnis kleiner als 2,5 ist, ist der Mischquerschnitt zu klein, und das durch die Locher ausgetriebene Wasser kann, in dem Kamin nicht mehr strömungsabwärts gefördert werden und steigt zu dem Durchlass 11 auf. Wenn dagegen dieses Verhältnis grosser als 4 ist, wird die Luftansaugung in dem Kamin ungenügend, um eine richtige Emulsion zu gewährleisten.

Aus der obigen Definition für das Verhältnis α ergibt sich : α £ = 2 icLa.

Die axiale Länge M des Kamins 10 ist grosser

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als der obige Durchmesser d_ oder gleicli demselben.

Der konvergierende ringförmige Durchlass 11

mundet in die strömungsauf warta liegende Zone des Kamins 10 so, dass die in diesen Durchlass eingeführte (in Pig. 1 durch die gestrichelten Pfeile 12 schematisch dargestellte) luft tangential auf die Wasserstromfäden 13 trifft, welche durch die Löcher 8 ausgetrieben werden (und schematisch durch die voll ausgezogenen Pfeile dargestellt sind).

Hierfür wird deo¹ Durchlass oben durch eine innere kegelstumpfformige Flache 14 der Scheibe 7 und unten durch eine gebogene Pläc.he 15 in Form eines Ringkörperviertels begrenzt, welche sich tangential an die äussere Zylinderfläche des Kamins 10 anschliesst.

Die Zone der Verbindung dieser konvergierenden gebogenen Fläche mit der.Zylinderfläche liegt in einem Abstand von dem Ausgang der Löcher 8 von grÖssenordnungsmässig 0,3 bis 0,5 d.

Der aus dem Kamin austretende mit Luft be-'

ladene ringförmige Wasserstrahl trifft dann auf einen zentralen Kopf 16 mit gewölbter Oberflache und unterem flachem Boden, längs welchem er in dichtung der strichpunktierten Pfeile 17 innerhalb einer zylindrischen Muffe 18 strömt.

Die so durch Haftwirkung (oder Coanda-Effekt) bewirkte lührung ermöglicht die Ausbreitung des Strahls vor seinem Austritt aus der Vorrichtung.

Der kleinste zwischen dem Kopf 16 und der

Muffe 18 übrig gelassene Querschnitt bleibt natürlich grosser als der Mischquerschnitt S.

• - Die Innenfläche der Muffe 18 bleibt bis zu

ihrem strömungsabwärts liegenden Ende zylindrisch. Sie kann sich in der Nahe dieses Endes etwas erweitern, aber nicht verengen.

Dieses strömungsabwärts liegende Ende ist

mit wenigstens einem querliegenden Gewebe oder Gitter 19 versehen, welches einen kleinen, für die gewünschte Emulsion gunstigen zusätzlichen Druckabfall an dem Strahl erzeugt und die Stromlinien des Strahls praktisch parallel zueinander macht.

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— VJ — J \ J<ü— I C

Ein filter 20 mit Verhältnismaasig grossen

Lochern ist ferner zweckmassig an dem oberen Eingang des Strahlreglers strorumgsaufwärts von der Scheibe 7 vorgesehen.

Obwohl die Luft von aussen radial in den

Durchlass 11 eingeführt werden kann, wird 3ie diesem vorzugsweise durch einen zylindrischen ringförmigen Kanal 21 zugeführt, welcher zwischen dem Endstück .1 und der Muffe 18 ausgebildet ist und an dem s tr örau ng s abwärts liegenden Ende des Strahlreglers mundet.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind

die Muffe 18 und das Endstück 1 beide aus Metall und bilden einen einzigen Block, v/ofür die Muffe in das Endstück eingepresst ist, wobei auf die Muffe aufgesetzte Abstandsrippen 22 ihre gegenseitige Zentrierung gewährleisten.

Der Rest des aktiven Teils des Strahlreglers wird mit Ausschluss der Gitter einzig und allein durch zwei Teile gebildet, nämlich einen ersten Teil 23» welcher die Schein be 7, einen die Innenfläche des Kamins 10 begrenzenden zentralen Puss 24 und eine obere Schale 25 umfasst, welche das Filter 20 aufnimmt, in den oberen Abschnitt des Endstücks 1 eingesetzt ist und in einen äusseren Bund 26 ausläuft, und einen zweiten Teil 27 mit einem die Aussenflache des Kamins 10 bildenden Ring 28, dem Kopf 16, diesen Kopf mit dem Ring 28 verbindenden schrägen Armen 29 und oberen Abstandsrippen 30.

Jeder dieser beiden Teile 23 und 27 besteht zweckmassig aus Formpressmasse.

Der Kopf 16 enthält ein zentrales Loch 31,

in welches der Puss 24 axial eingepresst wird, bis die Rippen 30 axial an der Scheibe 7 anschlagen.

Bei der Anbringung des Strahlregler an der Leitung 4 wird der Bund 26 des Teils 23 axial zwischen dem oberen Ende des Endstücks 1 und einer gegenüberliegenden ringförmigen Anlagefläche 32 der Leitung 4 festgezogen, und das obere Ende der Muffe 18 wird gegen eine gegenüberliegende ringförmige Schulter des Ringes 28 des Teils 27 gedruckt.

Das Anschrauben der durch das Endstück 1 und

die Muffe 18 gebildeten einstückigen Anordnung an die Leitung 4 gewährleistet also automatisch die genaue richtige Lage der

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den aktiven Seil des Strahlreglers bildenden beiden Teile 23 und 27.

Umgekehrt steht beim Abschrauben und Entfernen dieser einatückigen Anordnung der Freimachung dieser beiden Teile kein Hindernis entgegen, so dass diese Teile sehr leicht ersetzt oder sogar zeitweilig entfernt v/erden können, ohne dass das Aussehen der Leitung 4 darunter leidet, da diese Anordnung sofort wieder an die Leitung angeschraubt werden kann, selbst ohne den aktiven Teil des Strahlreglers zu enthalten.

Nachstehend sind beispielshalber einige Zahlenangaben für einen erfindungsgemäss ausgeführten Strahlregler gemacht, welcher durchaus zufriedenstellend gearbeitet hat :

- Zahl der kleinen Locher 8 : acht ;

- Durchmesser dieser Löcher : 1,1 ram. ;

- mittlerer Halbmesser R des Kamins 10s 5 mm;

- Breite L dieses Kamins : 1,6 mm j

- axiale Lange M des Kamins : 5,1 mm ;

- Wert des Verhältnisses α : 3,3 ;

- Krümmungshalbmesser der gewölbten Zone des

Kopfs 16 : 2,5 mm j-

- grcsster Durchmesser des Kopfs ; 9 mm. Bei Benutzung eines derartigen Strahlreglers

an dem Ausgang eines Warmwasserbereiters war die Emulsion selbst für die kleinste Durchflussmenge (2,5 l/mn) trotz eines sehr geringen Druckabfalls (0,175 Bar) ausgezeichnet, und der der grossten Durchflussmenge (5 l/mn) entsprechende Druckabfall blieb durchaus zulässig (0,7 Bar).

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Claims (10)

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   J? a t e n't a η a ρ r ü c h e

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   Strahlregler in der allgemeinen Form

   eines zylindrischen ürndrehungskörpers, welcher leicht an das strömungsabv/ärts liegende Ende eines Gliedes zur V,^rass er ausgabe angesetzt werden kann und strÖmungsaufwärts eine querlie-Sende Scheibe aufweist, welche einen auf die Achse des Un-

   drehungskörpers zentrierten zylindrischen ringförmigen Durchlass mit dem Durchtrittsquerschnitt £ und dem mittleren Halbmesser a enthält, dadurch gekennzeichnet, dass er ausserdem unmittelbar 3trömungsabwärts von dem ringförmigen Durchlass einen zylindrischen ringförmigen Kamin (10) enthält, welcher in der axialen Verlängerung dieses Durchlasses-angeordnet ist, dessen mittlerer Halbmesser gleich a ist, dessen Querschnitt S zu dem Querschnitt s_ in einem zwischen 2,5 und 4 liegenden Verhältnis steht, und dessen axiale Länge wenigstens gleich dem durch die Formel S_- = π d /4 definierten Abstand d^ ist, wobei dieser Kamin an seinem stromungsaufwärts liegenden Ende an seitliche LuftzufuhrÖffnungen (11) angeschlossen ist, welche in diesen Kamin in Richtungen (Pfeile 12) münden, welche sich vorzugsweise an die in den Kamin geschleuderten Wasserstronfäden (Pfeile 13) tangential anschliessen.
2. 2.) Strahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zu dem Querschnitt S des Kamins (10) und dem Querschnitt £ zwischen 3 und 3,5 liegt. -
3. 3·) Strahlregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in der strömungsaufwärts angeordneten Scheibe (7) ausgebildete ringförmige Durchlass durch einen Kranz von kleinen Löchern (8) mit zu der Achse (X-X) des Umdrehungskorpers parallelen Achsen gebildet wird.
4. 4.) Strahlregler nach Anspruch 3, dadurch

   gekennzeichnet, dass die axiale Lange eines jeden kleinen Lochs grosser als der Durchmesser desselben und vorzugsweise grosser als das Doppelte dieses Durchmessers ist.
5. 5.) Strahlregler nach einem der Ansprüche

   1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er stromungsabwärts von dem Kamin (10) einen zentralen Ablenkkopf (16) mit einer seitlichen gewölbten Aussenfläche ohne scharfe Kanten und einem unteren flachen Boden enthält, wobei dieser Kopf innerhalb einer

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   Muffe (18-) angeordnet ist, welche zusammen mit ihm einen ringförmigen Durchlass definiert, dessen Querschnitt an allen Punkten wenigstens gleich dem des Kamins (10) ist.
6. 6.) Strahlregler nach Anspruch 5, dadurch '

   gekennzeichnet, dass das stromungsabwärts liegende Ende der Innenwand der Muffe (18) zylindrisch ist.
7. 7.) Strahlregler nach Anspruch 6, dadurch

   gekennzeichnet, dass das strömungsabwärts liegende Ende der Muffe (18) über ihren ganzen Querschnitt mit wenigstens einem · Gewebe oder Gitter (19) versehen ist.
8. 8.) Strahlregler nach einem der Ansprüche

   1 bis 7_} gekennzeichnet durch zwei Teile (23, 27) aus Formpressmasse, von denen der eine (23) die strömungsaufwärts angeordnete querliegende Scheibe (7) enthält, welche axial nach strömungsabwärts durch einen die Innenwand des Kamins (10) bildenden zentralen Puss (24) verlängert wird, wahrend der andere (27) einen die Aussenwand des Kamins (10) bildenden Ring (28) sowie den Ablenkkopf (16) umfasst, welcher mit dem Hing durch schräge Arme (29) verbunden ist und vorzugsweise in seiner Mitte eine Bohrung (31) zur Aufnahme des Pusses (24) des anderen Teils (23) enthalt, wobei die beiden Teile (23, 27) in einem konstanten axialen gegenseitigen Abstand durch Rippen (30) gehalten v/erden, welche an einen von ihnen mit angeformt sind und die seitlichen Luftzufuhroffnungen (11) begrenzen.
9. 9·) Strahlregler nach einem der Ansprüche

   1 bis 8, gekennzeichnet durch ein äusseres rohrformiges Endstuck (1) mit zwei konzentrischen zylindrischen Wänden, welche zwischen sich einen Kanal begrenzen, dessen eines axiales. Ende an dem strb'mungsabwärts liegenden Ende der Anordnung mündet, während sein anderes axiales Ende mit den seitlichen Luftzufuhroffnungen (11) in Verbindung steht.
10. 10.) Strahlregler nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden i?ormpressteile (23, 27) dadurch axial gegeneinander gedruckt werden, dass das sie beide umgebende rohrförmige Endstück (1) auf das Ende des Teils (4) zur Wasserausgabe aufgeschraubt wird.

    BAD ORIGINAlJ 303829/0328

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