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Fluidiscber VerstärkerQlnsbesondere Oszillator, und Verfahren zu
seimev Verwendung Die Erfindung betrifft einen fluidischen Verstärker, insbesondere
Oszillator, zur Abgabe von Flüssigkeitsetrahlen bestebend aus einer Hauptdüse zur
Abgabe eines Hauptstrables in .
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eine Wechselwirkungskammer mit Steueröffnungen in gegenüberliegenden
Seitenwänden zur seitlichen Begrenzung der Wechselwirkungskammer und zwei Austrittskanälen
zur Aufnahme des Hauptstrahles in Abhangigkeit von den Druckerbältnissen an den
Steueröffnungen im wesentlichen in einem der Austrittskanäle sowie Rückführungskanäle,
die die Austrittskanäle mit den Steueröffnungen verbinden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen fluidischen Verstärker der eingangs
genannten-Art anzugeben, der durch selbsttätig angesaugte Steuerluft umschaltet.
Es handelt sich also nicht um herkömmliche Verstärker mit untergetauchten Strahlen,
in denen das Medium des Steuerstrahles gleich dem Medium des ;auptstrahles ist.
Die aufgabengemäf3en Verstärker besitzen
unter enderem die Besonderheit,
daß sie mit Atmosphäre angereicherte Flüssigkeitsstrahlen abgeben. Die weitergehende
Aufgabe der Erfindung besteht darin, Verfahren Zur vorteilhaften Verwendung solcher
Verstärker anzugeben, wobei die mit ~Luft angereicherten Pliissigkeitsstrahlen,
insbesondere Wasserstrahlen der Verstärker besonders vorteilbaft zum Einsatz kommen
können, um auf diese Weise die Anwendungsgebiete der fluidischen Verstärker weiter
auszudehnen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Rückführungskanäle
zur Umgehungsluft offene Luftkauäle anschließen und der Hauptstrabl wechselseitig
an dem einen Steuereingang Flüssigkeit und an dem gegenüberliegenden anderen Steuereingang
Luft snsaugt.
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Weitere Merkngle der Erfindung sowie vorteilbafte Weiterbildungen
ergeben sich aus den Unteransprüchem.
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Ein vorteilhaftes Verfahren zur Verwendung wenigstens eines erfindungsgemäßen
Verstärkers (Oezillators) besteht darin, daß das Waschwasser in einem offenen Weschbebälter
durch die untergetauchten pulsierenden Wasseratrahlen des Verstärkers in eine Bewegung
versetzt wird, die um eine senkrechte Ebene rotiert und eine der durch den Verstärker
zugefiihrten Wassermenge entsprechende Wassermenge über den Rand des Behälters tritt,
wobei die vom Hauptstrabl im Verstärker angesaugte Luft in den Behälter in Form
von kleinen Luftblasen gelangt, die als Träger von ausgewaschenen Schmutzteilchen
eufschwimmen und mit dem überlaufenden Wasser ständig abgeführt werden.
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Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren zur Verwendung wenigstens eines
erfindungsgemäßen Verstärkers (Oszillators) besteht da rin, daß die Abwässer in
offenen Behältern durch die untergetauchen pulsierenden Flüssigkeitsstrahlen in
eine Bewegung versetzt werden, die um eine senkrechte Ebene rotieren und
daß
die gleichzeitig von den i?lUssigkeitsstrablen im Verstärker aufgenommene und an
die Abwässer abgegebene Luft in Form von Luftblasen zur Erzielung einer «Xbwasserflotation.
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dient.
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Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf diese Verwendungen beschränkt
ist.
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Die Erfindung wird ohne eine 3eschränkung lediglich anhand von Ausfuhrungsbeispielen
für Waschvorricbtungen mehr im einzelnen beschrieben und erläutert. In den zugehörigen
schematischen Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Waschvorrichtung, teilweise aufgebrochen, Fig. 2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen
Oszillators, wie er in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet ist, Fig. 3 einen Schnitt
nach den Linien 3-3 in Fig.2, Fig. 4 eine bildliche Darstellung der Wirkung eines
auf ein Wäschestiick auftreffenden Wasserstrahles des Oszillators nach Fig. 2 und
3, Fig. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 mit dem durch den erfindungsgemäßen
Oszillator nach Fig. 1 und 2 erwirkten Flotationseffekt, Fig. 6 eine Ansicht eines
weiteren fluidischen Oszillators nach der Erfindung, Fig. 7 eine Ansicht eines dritten
fluidischen Oszillators nach der Erfindung,
Fig. 8 eine Ansicht
eines vierten fluidischen Oszillators nach der Erfindung und Fig. 9 eine perspektivische
Darstellung einer weiteren Waschvorrichtung nach der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Waschapparat 10 mit einem fluidischen
Oszillator 11 oder dergleichen Vorrichtung zur Abgabe einer pulsierenden Flüssigkeitsströmung,
der mit einem Haken 12 zum Anhängen des Oszillators 11 an einem Rand eines herkömmlichen
Waschbehälters, Eimers oder Waschkübels 13 versehen ist. 3ei dieser Halterung weist
das Ausströmende des Oszillators 11 nach unten in den Dübel 13; so daß die ausströmende
Flüssigkeit des Oszillators nach unten gerichtet ist im wesentlichen entlang der
Wandung des Kübels. Der Kübel steht aufrecht in einer Wanne oder Becken 14 mit einer
Abflußöffnung 16. Über einen Schlauch 17 ist der Oszillator 11 an einen Wasserhahn
18 angeschlossen, der zu dem Becken gehört, so daß Wasser mit einem bestimmten Druck
über den Schlauch 17 dem Oszillator zugeführt wird.
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Wenn der Kübel 13 mit Wasser gefüllt ist, bewirken die pulsierenden
Wasserstrahlen des Oszillators eine rotierende Strömung, wie sie in Fig. 1 mit Pfeilen
strichpunktiert angedeutet ist. Die rotierende Strömung bewegt sich im wesentlichen
in einer senkrechten bene (das heißt etwa um eine horizontale Achse, die senkrecht
zur Ebene der Zeichnung verläuft) und gibt einen Strömungsweg vor, entlang dem die
zu waschenden Kleidungsstücke in dem Kübel herumbewegt werden. Dabei wird die Wäsche
mit der rotierenden Strömung ständig umgewälzt.
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Wäsche am Boden des Dübels wird daher mit der Strömung aufwärts bewegt
und dem Oszillator 11 zugeführt und dann durch die Wirkung der aus dem Oszillator
ausströmenden Wasserstrahlen kräftig wieder nach unten bewegt. Die Wäsche wird dabei
intensiv und rasch vom Wasser bespült und bleibt nicht auf dem Boden liegen, wie
das bei den herkömmlichen sich bewegenden Waschmaschinen der Fall sein kann. -
Erfindungsgemäß
wird die Wäsche von den aus strömenden Impulsen in einer Weise bewegt, wie es anhand
von Fig. 4 noch näher beschrieben wird. Durch die Umwälzbewegung des Waschapparates
nach Fig. 1 wird die Wäsche wirkungsvoll gereinigt.
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Während des Waschvorganges kann z.B. ein kugelfdrmiges Waschmittel
in den Dübel zusammen mit der Wäsche eingebracht werden, das entlang dem Weg der
rotierenden Strömung mitgenommen wird, wobei es langsam in Lösung geht. Das Waschmittel
kann auch mit den vom Oszillator abgegebenen Flüssigkeitsimpulsen in den Waschkübel
abgegeben werden, oder ein Waschmittel enthaltendes poröses Behältnis kann in den
Dübel eingesetzt oder an ihm befestigt werden, wobei mit der Zirkulation des Waschwassers
Waschmittel langsam aus dem porösen Behältnis herausgespült wird. In einigen Fällen
ist es nicht notwendig irgend ein Waschmittel zuzusetzen, da durch das Umwälzen
und Herumbewegen der Wäsche bereits eine genügende Reinigung erreicht wird. Außerdem
führen die pulsierenden Wasserstrahlen des Oszillators 11 Luftblasen in das Waschwasser
hinein. An den Luftblasen kommen Schmutzteilchen zum Anhaften, die mit den aufsteigenden
Luftblasen zur Wasseroberfläche getragen werden. Die Schmutzteilchen an der Oberfläche
werden zusammen mit dem über den Rand des Waschkübels übertretenden Waschwasser
ausgetragen. In der Waschvorrichtung nach Fig. 1 wird daher kein Schmutzwasser herumbewegt,
sondern es wird ständig Schmutzwasser abgeführt, das entsprechend durch Frischwasser
aus dem Wasserhahn 18 über den Oszillator 11 ergänzt wird. Die Waschvorrichtung
besitzt nicht nur eine besondere Reinigungswirkung durch das ständige Umwälzen und
Herumführen des Waschwassers mit der Wäsche.
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Durch die Anwendung der Flotation der mit Schmutzteilchen beladenen
Luftblasen und das ständige tfberlaufen der an die Wasseroberfläche getragenen Schmutzteilchen
wird eine immer wiederkehrende irkulation der Schmutzteilchen in dem Waschwasser,
wie es bei den herkömmlichen Waschmaschinen der Fall ist, vermieden.
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Ein besonders geeigneter Oszillator 11 nach der Erfindung insbesondere
zur Ver-endung in Waschmaschinen, Flotations-oder Abwasser-Kläranlagen ist in den
Fig. 2 und 3 dargestellt.
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Der Oszillator 11 enthält eine Deck- und eine Bodenplatte -23 und
22 sowie eine mit Strömungskanälen versehene Zwischenplatte 21. Die Anzahl der Platten
und die Art und Weise ihrer Ausbildung läßt sich im Rahmen der Erfindung veriieren.
Nur zur Eerleichterung des Verständnisses und zur Sichtparmachung bestehen die Platten
in Fig. 2 aus einem transparenten Material. Der Oszillator 11 ist in Fig. 2 und
3 in der Stellung mit seinen nach unten gerichteten Austrittskanälen dargestellt,
in der er erfindungsgemäß verwendet wird, wie es anhand von Fig. 1 vorstehend beschrieben
ist.
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Der größere Teil der den Oszillator 11 ausmachenden Kanäle befinden
sich in einer Ebene auf der Rückseite der Zwischenplatte 21. Diese Kanäle umfassen
eine Hauptdüse 24, eine Wechselwirkung skammer 26, linke und rechte Steuereingänge
27 und 28 und linke und rechte iustrittskanäle 29 und 30, die durch einen StrUmungsteiler
31 voneinander getrennt sind. Die Wechselwirkungskammer 26 ist durch Seitenwände
begrenzt, die derart ausgebildet sind, daß gegenüber dem aus der Hauptdüse 24 austretenden
Hauptstrahl Wandhafteffekt erzielbar sind. Es handelt sich insoweit um ein bistabiles
Element, da der Hauptstrahl entweder aus dem einen oder dem anderen Austrittskanal
29 oder 30 ausströmt und dabei in der einen wie in der anderen Strömungslage stabil
ist.
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Rechte und linke Abzweigungskanäle 32 und 33 sind ebenfalls auf der
Rückseite der Zwischenplatte 21 vorgesehen und dienen dazu, einen Teil der aus der
linken oder rechten Austrittsöffnung aus strömenden Hauptströmung aufzunehmen.
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Diese ibzweigungskanäle sind relativ kurz und schließen jeweils an
Kanalabzweigungen 54 und 35 aa. Diese Kanalabzweigungen können eine T- oder r-Gestalt
aufweisen und
dienen als Eintrittsenden flir Ruckfuhrungskanäle
36 und 37.
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Der Rückführungskenal 36 erstreckt sich von der Kanalabsteigung 34
zu dem linken Steuereingang 28, so daß ein Gebil des aus der linken Austrittsöffnung
29 austretenden Hauptstrahles ueber den linken Abzweigungskanal 32 zu. dem rechten
Steuereingang 28 zurückgeführt wird. Der Rückführungskanal 36 schließt an eine oeffnung
36.1 an, die durch die Platte 21 hindurchtritt und an einen Kanal 36.2 auf der Vorderseite
der Platte 21 angrenzt, der von der linken zur rechten Seite der Platte 21 verläuft,
um an eine weitere öffnung 36.3 anzuschließen, die ebenfalls durch die Platte 21
hindurchtritt und mit einem Kanal 36.4 verbunden ist, der sich wieder auf der Rückseite
der Platte befindet und an den Steuereingang 28 anschließt. Entsprechend erstreckt
sich der Rückführungskanal 37 von der rechten Kanalabzweigung 35 zu dem linken Steuereingang
27, wodurch ein Anteil des aus dem rechten Austrittskanal ausströmenden Hauptstrahles
über den Abzweigungskanal 33 und den Rückführungskanal 37 zum linken Steuereingang
27 gelangt.
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Dabei schließt der Rückführungskanal 37 auf der Rückseite der Platte
21 ebenfalls an eine oeffnung 37.1 an, die an einen Kanal 37.2 angrenzt, der sich
von der rechten Seite zur linken Seite der Platte erstreckt und dort in einer Öffnung
37.3 endet, die die Platte 21 durchdringt und mit einem Kanal 37.4 auf der Rückseite
der Platte in Verbindung steht, der an den linken Steuereingang 27 anschließt.
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Beide Rückführungskanäle sind im wesentlichen gleich lang und enthalten
gekrümmte Wegabsohnitte. Die Länge der Kanäle bestimmt die Rückführung@zeit. Um
so länger die Rückführungskanäle sind, um so niedriger ist die Frequenz des Oszillators
bei einem bestimmten Strömungsmitteldruck.
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An die Kanalabzweigung 34 schließt außerdem ein Luftkanal 38 an, der
sich bis zu einer Stelle nahe dem oberen Ende des Oszillators erstreckt, wo er an
eine Öffnung 40 anschließt, die sich durch die Bodenplatte 22 erstreckt. Ein entsprechender
Luftkanal
39 steht mit der Kanalabzweigung 35 in Verbindung und erstreckt sich ebenfalls bis
zu der Öffnung 40.
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Wenn erforderlich, enden die Luftkanäle 38 und 39 in getrennten Luftzutrittsöffnungen.
Die Luftkanäle 38 und 39 schließen so an die Kanalabzweigungen 34 bzw. 35 an, daß
keine rückströmende Flüssigkeit aus den Abzweigkanälen 32 und 33 in die Luftkanäle
38 und 39 eintreten kann, die lediglich in die Rückführungskanäle 36 und 37 gelangt.
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Bei Betrieb in einer erfindungsgemäßen Waschvorrichtung gemäß Fig.
1 befindet sich das untere Ende des Oszillators 11 unterhalb des Überströmrandes
13 des Dübels 10, so daß wenigstens ein Teil der an die Ausströmöffnungen 29 und
30 anschließenden Ausströmkanäle unterhalb der Oberfläche der zirkulierenden Waschflüssigkeit
liegt. Die Tiefe mit der der Oszillator in die Waschflüssigkeit eintaucht, ist im
Beispieifalle nicht entscheidend, vorausgesetzt, daß die Luftansaugöffnung 40 oberhalb
der Wasseroberfläche liegt. Die Luftansaugöffnung 40 kann auch mit einem Rohr in
Verbindung stehen, daß oberhalb der Wasseroberfläche endet.
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Zur Erläuterung der Erfindung sei angenommen, daß der Wasserspiegel
oberhalb der Austrittsöffnungen 29 und 30 aber noch unterhalb der Kanalabzweigungen
34 und 35 liegt, so daß kein Wasser aus dem Waschkübel in die Kanalabzweigungen
34 und 35 gelangt. Wasser strömt übeidie Öffnung 41 in der Rückenplatte 22 zur Hauptdüse
24 unter Druck zu.
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Die Öffnung 41 ist über einen Schlauch oder dergleichen Leitungsverbindung
an den Wasserhahn 18 angeschlossen.
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Die Hauptdüse 24 gibt einen Hauptstrahl in die Wechselwirkungskammer
26 ab. Auf Grund von zufälligen Strömungsungleichmäßigkeiten legt sich der Hauptstrahl
an einer von beiden Seitenwänden der Wechselwirkungskammer 26 an und strömt aus
einem der beiden Austrittsöffnungen 29 bzw. 30 aus. Es sei angenommen, daß der Hauptstrahl
aus der linken
Austrittsöffnung ausströmt und ein Anteil der Strömung
über den Abzweigungskanal 32 und die Kanalabzweigung 34 in den Rückführungskanal
36 gelangt. Der Hauptstrahl fließt an den Steueröffnungen 27 und 28 vorbei, so daß
sich an diesen Stellen niedrige Drücke einstellen, die sich auf die Rückführkanäle
auswirken. Hierdurch gelangt Wasser aus dem Rückführungskanal36 zu dem rechten Steuereingang
28. Gleichzeitig wird Luft am Steuereingang 27 über die Kanalabzweigimg 35 aus der
Öffnung 40 angesaugt.
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Da Luft als ein Strömungsmedium einen geringeren Strömungswiderstand
als Wasser aufweist, ist die Luftströmung zu dem linken Steuereingang 27 größer
als die Wasserströmung zu dem rechten Steuereingang 28. Hierdurch entsteht an der
linken Seite des Hauptstrahles ein höherer Druck als auf der rechten Seite, so daß
der Hauptstrahl nach rechts abgelenkt und an der rechten Seitenwand der Wechselwirkungskammer
entlang strömt. Zu der Differenz der angesaugten Strömungen an den Steuereingängen
kommt hinzu, daß Wasser viskoser ist als Luft. Hierdurch whd der Hauptstrahl weiter
zur rechten Seitenwand der Weohselwirkungskammer hingezogen und strömt nunmehr aus
der rechten Austrittsöffnung 30 des Oszillators aus.
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Wenn der Hauptstrahl aus der rechten Austrittsöffnung 30 heraustritt,
gelangt ein Teil der Strömung über den rechten Abzweigungskanal 33 und die Kanalabzweigung
35 in den Rückführkanal 37 zum linken Steuereingang 27. Entsprechend wird nunmehr
vom rechten Ste;iiereingang 28 Luft über den Rückführungskanal 36 aus dem Luftkanal
38 in Verbindung mit der Öffnung 40 angesaugt, woraufhin der Hauptkanal in seine
Ausgangslage zurückgeschwenkt wird, in der er aus der Austrittsöffnung 29 heraustritt.
Auf diese Weise 08-zilliert der Hauptstrahl index Wechselwirkungskammer zwischen
seinen beiden Seitenwänden hin und her, woraufhin abwechselnd aus den beiden Austrittsöffnungen
29 und 30 Strömungsimpulse heraustreten. Über den unwirksamen Rückführungskanal
wird
dabei eine relativ große Luft strömung aus dem Luftkanal 38 bzw. 39 in Form von
Luftblasen in den Wasserstrahl abgegeben, wodurch der.Druck am Steuereingang, über
den gerade Luft zugeführt wird, erhöht wird.
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Am anderen Steuereingang in Verbindung mit dem wirksamen Rückführungskanal,
über den mehr Wasser als Luft rückgeführt wird, bildet sich dagegen in relativ niedriger
Druck aus. Die Druckdifferenz an den Steuereingängen bewirkt die Schaltung des Hauptstrables.
Die Frequenz mit der der Hauptstrahl zwischen seinen-beiden Strömungslagen hin-und
herschwingt, hängt vor. den Längen der Rückführungskanäle ab.
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Ein zusätzlicher Faktor, der das Schalten Res Hauptstrahles noch unterstützt,
ist die Tatsache, daß die Ansaugstärke an den Steuereingängen ständig wechselt,
weil der Hauptstrahl abwechselnd weiter oder näher an aen Steuereingängen vorbeiströmt.
Auf den Rücki'hrungskanal mit dem höheren Luftanteil (d.h. der unwirksame Rückführungskanal)
wirkt daher Jeweils eine größere Saugwirkung als auf den wirksamen Rückführungskanal,
wodurch die Schaltung des Hauptstrahles noch unterstützt wird.
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Aus den vorstehenden Ausführungen folgt, daß der Oszillator 11 in
jeder Tiefe in den Dübel 10 eintauchen kann, solange sichergestellt ist, daß Umgebungsluft
in die Luftkanäle 38, 39 eintreten kann.
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Der Oszillator 11 kann daher so angeordnet werden, daß er seine Strömungsimpulse
entlang der Bodenwand des Kabels abgibt, wenn eine Luftleitung von der Öffnung 40
zur Umgebungsluft oberhalb des Wasserspiegels des Kabels 10 reicht. In dieser Bodenlage
des Oszillators wird ebenfalls eine umlaufende Strömung in dem Kübel erreicht, wobei
ebelsr falls die aus dem Oszillator austretenden Wasserstrahlen auf die Wäsche einwirken,
die von der umlaufenden Strömung mitgenommen wird. Schließlich kann der Oszillator
auch seine
pulsierenden Strahlen längs der Seitenwandung des Dübels
nach oben abgeben, um die umlaufende Strömung zu erzielen.
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Es hat sich Jedoch als vorteilhafter herausgestellt, den Oszillator
in der in Fig. 1 gezeigten Weise anzuordnen, in der die pulsierenden Strahlen entlang
der Seitenwandung des Dübels 10 nach unten strömen.
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Der Umwälzeffekt des Oszillators gegenüber der Wäsche auf Grund der
pulsierenden Strahlen wird im Zusammenhang mit Fig. 4 näher erläutert. Hier ist
ein Wäsche stück mit 45 bezeichnet, das durch einen Wasserstrahl, der aus der rechten
Austrittsöffnung 30 des Oszillators herausströmt, nach unten gezogen wird. Der Teil
des Wäschestückes auf den der rechte Wasserstrahl dabei einwirkt, wird gespannt,
während der benachbarte Teil des Wäschestückes schlaff entspannt ist. Bei Abgabe
eines weiteren Wasserstrahles aus der linken Austr,ittsöffnung des Oszillators wird
der zuerst gespannte Abschnitt des Wäschestückes schlaff, entspannt, während Jetzt
der benachbarte Abschnitt unter der Wirkung des linken Wasserstrahles gespannt wird.
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Somit werden die Teile eines Wäschestückes beim Passieren der Wasserstrahlen
des Oszillators abwechselnd gespannt und entspannt wodurch eine Bewegung des gesamten
Wäschestückes erzielt wird, die für die Lösung des Schmutzes aus dem Wäschestück
besonders wichtig ist. Diese Bewegung des Wäsche stückes wird dabei ohne Bewegung
von mechanischen Teilen erreicht, die die Wäsche beanspruchen und durch die'die.Wäsche
nicht selten beschädigt. wird.
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Die Luftzufuhr über den Jeweils inaktiven Rückführungskanal des Oszillators
bewirkt nicht nur das Schalten, sondern führt auch zur Abgabe von Luft in die von
dem Oszillator abgegebenen Wasserstrahlen. Dabei wird die Luft aus dem Jeweils inaktiven
Rückführungskanal durch die pulsierenden Wasserstrahlen fortlaufend aufgenommen.
Diese Luft nimmt die Gestalt von kleinen Luftblasen an, wenn die pulsierenden
Wasserstrahlen
in den mit Wasser gefüllten Waschkübel abgegeben werden. Die Luftblasen werden gemäß
Fig. 5 unter der Wirkung der pulsierenden Wasserstrahlen entlang der Seitenwand
des Dübels eine Wegstrecke nach unten mitgerissen. Anschließend beginnen sich die
Luftblasen zu verteilen und zur Oberfläche aufzuschwimmen. Hierbei werden von der
Wäsche losgelöste Schmutzteilohen, die sich unterstützt durch die Wirkung des zugegebenen
Waschmittels an den Luftblasen anheften, von diesen an die Oberfläche getragen.
Dieser Effekt beruht bekanntlich darin, daß die Schmutzteilchen eine wasserabstoßende,
hydrophobe Oberfläche erhalten, so daß sie sich an den Luftblasen anheften können
(Flotationseffekt). Die an die Oberfläche getragenen Schmutzteilchen werden von
dem über den Rand 13 des Waschkübels 10 überlaufenden Waschwasser ständig ausgetragen
wd vom Abfluß 16 aufgenommen.
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Der Oszillator 11 ist wirkungsvoll für das Waschen verschiedener Wäschemengen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Oszillators zur erfindungsgemäßen Verwendung
in einer Waschvorrichtung ist in Fig. 6 mit 50 bezeichnet.
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Der Oszillator enthält eine Hauptdüse 51, eine Wechselwirkungskammer
52, rechte und linke Austrittskanäle 53, 54 und rechte und linke Abzweigkanäle 57,
58 mit rechten und linken Kanalabzweigungen 59, 60, von denen Luftkanäle 61, 62
und Rückführungskanäle 63, 64 ausgehen, die an Steueröffnungen 55, 56 anschließen.
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Der Hauptunterschied zwischen dem Oszillator 50 und dem Oszillator
11 besteht darin, daß es sich beim ersteren um eine Wechselwirkungskammer 52 handelt,
in der der Hauptstrahl abwechselnd entlang sich überkreuzender Strömungswege strömt.
Strömt der Hauptstrahl entlang der einen Seitenwand, so wird er von dieser zu dem
gegenüberliegenden Austrittskanal geleitet. Strömt der Hauptstrahl entlang der linken
Seitenwand der Wechselwirkungskammer 52, so wird er von dem rechten Austrittskanal
54 aufgenommen und umgekehrt.
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Wesentlich ist dabei, daß die Rückführungskanäle 63 und 64 nicht überkreuz
geführt werden müssen, um an die entsprechenden Steuereingänge 55 und 56 anschließen
zu können. So ist der linke Rückführungskanal 63 an den linken Steuereingang 55
und der rechte Rückführungskanal 64 ist an den rechten Steuereingang 56 angeschlossen.
Die Vermeidung von die Wechselwirkungskammer kreuzenden Rückführungskanälen erlaubt
eine einfachere Herstellung des -Oszillators 50 gegenüber dem Oszillator 11. Andererseits
neigt der Oszillator 50 zu größeren Strömungsverlusten als der Oszillator 11, so
daß bei gleichen Druckverhältnissen des zugeführten Wassers und entsprechenden Größenverhältnissen
der Druck der austretenden Wasserstrahlen beim Oszillator 50 niedriger ist als beim
Oszillator 11.
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Beide Oszillatoren lassen sich in einer erfindungsgemäßen Waschorrichtung
10 wirkungsvoll zum Einsatz bringen.
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Die Arbeitsweise des Oszillators 50 entspricht der des Oszillators
11 mit Ausnahme der sich überkreuzenden Strdmungswege des Hauptstrahles, so daß
eine weitere Beschreibung der Arbeitsweise des Oszillators 50 in einer erfindungsgemäßen
Waschvorrichtui,-g nicht erforderlich ist.
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Ein weiterer Oszillator, der in einer erfindungsgemäßen Waschvorrichtung
verwendbar ist, ist in Fig. 7 erläutert und mit 70 bezeichnet. Mit Ausnahme der
Rückführungskanäle ist der Oszillator 70 ähnlich dem Oszillator 11. So besitzt der
Oszillator 70 eine Hauptdüse 71, rechte und linke Steuereingänge 72 und 73, eine
Wechselwirkungskammer 74 und rechte und linke Austrittskanäle 75 und 76. Anstelle
der Abzweigungskanäle besitzt der Oszillator 70 rechte und linke Saugkanäle 77 und
78. Der linke Saugkanal. 77 St in Verbindung mit dem linken Austrittskanal 75 und
ist im Anschlußbereich so gerichtet, daß von dem aus dem Austrittskanal 75 ausfließenden
Haupt strahl Luft aus dem Saugkanal 77 angesaugt bzw. mitgerissen wird. Entsprechend
ist der rechte
Saugkanal 78 so an den rechten Austrittskanal 76
angeschlossen, daß beim Austritt aes Hauptstrahles aus dem rechten Austrittskanal
76 Luft aus dem Ansaugkanal 78 angesaugt wird. Das andere Ende des Saugkanals 77
schließt an einen senkrechten Kanal oder an ein Standrohr 79 an, das bis über die
Oberfläche des Waschwassers reicht und zur Umgebungsluft offen ist. Entsprechend
schließt der Ansaugkanal 78 an ein@ senkrechten Kanal oder ein Standrohr 80 in Verbindung
mas der @mgebungsluft an.
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Ein linker Rückführungakenal 8@ erstrelkt si@@ @wis@nen dem linken
Kanal 79 und dem @inken @@e@ereingung 72. Ein reohter Rückführungsken@l 82 erstre
@@@ eich zwischen dem rechten Kanal 80 und dem rechten @t@uereing@ng 73. Die Anschlußstelle
der üokführungskanäle en die senkrechtechten Kanäle 79 bzw. 80 muß unterhels der
@@üs@igkeitesuiegels sein, in welchen der Oszillator eintencht. Diese Tatsache wird
aus der nachfolgenden Besckraibung der Arteitsweise des Verstärkers 70 mehr verstäoklich.
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Angenommen der Hauptstrahl fließ@ das @@m linken Austritts kanal 75,
dann wird der rechte Karel @@ kis zur Höhe des Wasserspiegels in dem Waschkübel
oder eometigen Behälter mit Wasser gefüllt, in den der Oszillstor eingetaucht ist
(wie schon gesagt, reicht das obere Ende der senkrechten Kanäle bzw. Rohre 79 und80
über die Wasseroberfläche @inaus) Die Flüssigkeit in dem linken Kanal 79 wird über
den Saugkanal 77 angesaugt und strömt mit dem aus dem linken Austrittskanal 75 austretenden
Hauptstrahl ab. Dadurch fällt der Flüssigkeitsspiegel in dem senkrechten Kanal 79
auf ein Niveau unter dem Anschlußnlveau des Rückführungskanals 81 an den senkrechten
Kanal 79. (Die Anschlüsse der Rückführungekanäle an die senkrechten Kanäle bzw.
Staurohre müssen also zwischen diesen beiden Flüssigkeitsniveaus liegen.) Unter
diesen Bedingungen saugt der Hauptstrahl Luft durch den Rückführungskanal 81 zum
linken Steuereingang 72 und Wasser durch den R@ckführungekanal 82 zum rechten
Steuereingang
73. Der größere Fluß durch den linken Rückführungskanal 81 bewirkt, daß der Hauptstrahl
zum rechten Austrittskanal 76 geschaltet wird. Bei dieser geschalteten Bedingung
kehren sich die Verhältnisse in den senkrechten Rohren 79 und 80 um und zwar sinkt
der Flüssigkeitsspiegel im Rohr 80 unter die Anschlußniveauhöhe des Rückführungskanals
82 an das senkrechte Rohr 80, während der Flüssigkeitsspiegel im Rohr.79 wieder
bis zum Niveau des Waschkübels steigt. Luft strömt nunmehr zum Steuereingang 73
in einem größeren Maße als Wasser zum Steuereingang 72 strömt. Der Hauptstrahl wird
dadurch von seiner rechten Strömungslage in die linke Strömungslage mit dem Austritt
aus dem linken Austrittskanal 75 zurückgeschaltet.
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Auf diese Weise oszilliert der Hauptstrahl erfindungsgemäß bei einer
Frequenz, die hauptsächlich durch die Zeit bestimmt ist, mit der die Flüssigkeitsspiegel
in den senkrechten Rohren 79 und 80 fallen und steigen, um die Anschlußstellen der
Rückführungskanäle 81 und 82 abzuschließen bzw. für den Luftzutritt freizugeben.
Weiter ist die Frequenz bestimmt durch den Strömungswiderstand in den Rückführungskanälen
81 und 82.
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Es ist hervorzuheben, daß Luft fortlaufend in den Hauptstrahl durch
einen der beiden Rückführungskanäle 81, 82 eingesaugt wird. Diese Luft dient als
Quelle für die Luftblasen, mit denen eine Flotationswirkung in dem Waschkübel erzielt
wird, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, wenn der Oszillator 70 in einem Wascbkübel
10 oder dergleichen Gefäß benutzt wird. Außerdem besitzt der Oszillator 70 den Vorteil,
daß er weder eine Wecbselwirkungskammer mit sich kreuzenden Strömungswegen für den
oszillierenden Hauptstrahl (eie die Wechselwirkungskammter 52 des Oszillators 50
in Fig. 6) noch die Wechselwirkungskammer kreuzende Rückführungskanäle (wie die
Rückführungskanäle 36 und 37 des Verstärkers 11 in Fig. 2) besitzt.
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IToch ein weiterer Oszillator, der für einen erfindung gemäßen Waschapparat
geeignet ist, ist in Big. 8 dargestellt und mit 85 bezeichnet. Der Oszillator 85
arbeitet ebenfalls nach dem Prinzip mit den senkrechten Staurohren, in denen ein
Wasserspiegel fällt oder steigt und demgemäß einen Kanalanschluß für Luftzutritt
freigibt oder abschließt.
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Der Oszillator 85 besitzt an seinem oberen Ende eine Hauptdüse 86,
linke und rechte Steuereingänge 87 und 88 und linke und rechte Austrittskanäle 90
und 91. Linke und rechte Saugkanäle 92 und 93 sind einerseits an die Austrittskanäle
90, 91 und andererseits an die Staurohre 94, 95 angeschlossen-.
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Die Unterschiede zwischen dem Oszillator 85 und dem Oszillator 70
sind zweifach. Erstens ist die Wechselwirkungskammer 89 vom Typ der sich überkreuzenden
Strömungswege des Hauptstrahles. Zweitens sind die Rückführungskanäle 96 und 97
überkreuz geführt. Der Rückführungskanal 96 erstreckt sich zwischen dem linken Standrohr
94 und dem rechten Steuereingang 88 und der Rückführungskanal 97 erstreckt sich
zwischen dem rechten Standrohr 95 und dem linken Steuereingang 87. Die Arbeitsweise
des Oszillators 85 ist gleich der Arbeitsweise des Oszillators 70, ausgenommen der
sich überkreuzenden Strömungswege des Hauptkanals. Eine Beschreibung der Funktionsweise
des Oszillators 85 ergibt sich damit aus der vorangehenden Beschreibung.
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Die Waschvorrichtung 10 nach Fig. 1 erlaubt die Verwendung von einem
der beschriebenen Oszillatoren 11, 50, 70 und 85 mit einem herkömmlichen Dübel,
Eimer, Tank oder dergleichen Behälter. Dabei kann Jede pulsierende Wasserquelle
erfindungsgemäß in einem Waschbehältnis verwendet werden. Um eine erfindungsgemäße
Waschvorrichtung zu erhalten, genügt es, einen Oszillator anzuschaffen, der pulsierende
Wasserstrahlen abgibt und ihn zusammen mit einem bereits vorhandenen einfachen Behältnis
zu verwenden, in dem die Wäsche gewaschen werden kann. Fig. 9 zeigt eine transportable
Waschvorrichtung
100, bei der der Waschbehälter mit einem Oszillator eine kompakte Einheit bildet.
Die Waschvorrichtung besteht aus einem offenen zusammenfaltbaren Behälter 100 aus
einem Kunststoffmaterial oder Gummi, der eine ausreichende Steifigkeit zur Aufnahme
des Waschwassers und der Wäsche aufweist. An der einen Seite des Behälters 101 befindet
sich eine Halterung 102 zum Sinsetzen eines Fluid-Oszillators 103 oder dergleichen
Strö--mungsimpulsquelle. Hierbei kann es sich z.B. um einen der Oszillatoren 11,
50, 70 oder 85 handeln. In dieser Anordnung sind die vom Oszillator abgegebenen
Wasserstrahlen entlang der einen Seitenwand des Behälters 101 nach unten gerichtet.
Ein Schlauch 104 oder dergleichen Anschlußleitung in Verbindung mit einem Wasserhahn,
ist zur Zuführung von Wasser mit einem bestimmten Druck an einen Schlauchanschluß
zur Hauptdüse des Oszillators 103 angeschlossen.
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Der Rand' des Behälters 101 ist mit einem steifen Rahmen 1Ö6 fest
verbunden, der einen Boden aufweist, welcher unterhalb des Randes liegt. Der Rahmen
106 dient zum Auffangen und Ableiten des aus dem Behälter 101 überlaufenden Wassers.
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Hierzu befindet sich im Boden des Rahmens an einer Ecke eine Öffnung
107 in Verbindung mit eine Abschlußleitung 108, die direkt zu einem Abfluß führen
kann.
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An der Außenseite des steifen Rahmens 106 sind zwei U-förmige Bügel
109, 110 zum Aufstellen des Behälters angebracht, die in Richtung der Pfeile in
Fig. 9 aus ihrer ausgeklappten Stellung in eine eingeklappte Stellung verschwenkt
werden können. Wenn die Bügel unter den Behälter 101 zusammengelegt sind, läßt sich
der Behälter 101 aus einem geschmeidigen Material innerhalb des festen Rahmens 106
zusammenlegen. Die zusammengelegte Einheit läßt sich damit leicht transportieren
und von Reisenden mitführen. Die Arbeitsweise der Waschvorrichtung 100 ist die gleiche
wie die der Vorrichtung 10 nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß das
überlaufende
Wasser von einer umlaufenden Rinne mit einer oeffnung 107 und einer anschließenden
Abflußleitung 108 aufgefangen wird, so daß es nicht erforderlich ist, die Waschvorrichtung
100 in einer Wanne aufzustellens die in Fig. 1 mit 14 bezeichnet ist. Die Abflußleitung
108, z.B. ein Schlauch, ist in einfacher Weise an einen Abfluß anzuschließen oder
silber einen Abfluß anzuordnen.
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Der Waschapparat ist besonders wirksam zum Entfernen von Schmutz aus
Wäsche. Durch die Kombination der Umwälzung und Bewegung der Wäsche unter der Einwirkung
der oszillierenden Wasserstrahlen und unter dem Einfluß der Flotation ist dabei
vorteilhaft, daß die Wäsche beim Waschvorgang nicht zusammengekneult und weitgehend
geschont wird.
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Weiterhin ist wesentlich ür die erfindungsgemäße Waschvorrichtung,
daß die Wäsche die Seitenwände und den Boden des Behälters bei ihrer kreisenden
Bewegung in dem Behalter praktisch nicht berühren. Die Wäsche folgt der zirkulierenden
Strömung mit Abstand von den Wänden. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die
Wäsche durch Reibung an Behälterwandungen nicht beschädigt oder abgenutzt werden
kann.
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Beachtlich ist weiterhin, daß mit einem Fluid-Oszillator in der erfindungsgemäßen
Waschvorrichtung eine in einer vertikalen und nicht in einer horizontalen Ebene
zirkulierende Strdmung erzeugt wird. Die vertikale Zirkulation bewirkt das ständige
Umwälzen der Wäsche während des Waschvorganges und beschleunigt den Waschvorgang.
Durch die vertikale Zirkulation wird die im Kreis an die Oberfläche gespulte Wäsche
wieder nach unten gezogen, wodurch eine wirkungsvolle Wasserbespülung der Wäsche
erzielt wird.
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Demgegenüber würde bei einer horizontalen Strömung die Wäsche am Boden
des Behälters liegen bleiben und weit weniger intensiv mit Wasser gespült werden.
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Schließlich ist von wesentlichem Vorteil, daß das schmutzbeladene
Wasser durch die vertikale Strömung fortwährend an die Oberfläche getragen wird,
so es zum ftberlaufen kommt, so daß ständig schmutziges Wasser ausgetragen wird.
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In Kombination mit dem Flotationseffekt der aufsteigenden Luftblasen
(Fi'g. 5) wird erreicht, daß das überlaufende Wasser den aus der Wäsche ausgewas-chenen
Schmutz im wesentlichen sofort abführt und kein schmutziges Wasser im Kreislauf
geführt wird.
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Die Frequenz des Oszillators ist bestimmt durch die Länge der Rückführungskanäle,
sofern es sich um Oszillatoren entsprechend den Beispielen 11 und 50 handelt und
durch das Volumen der Staurohre, sofern es sich um Oszillatoren entsprechend den
Beispielen 70 und 85 handelt.
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Oszillatoren lassen sich erfindungsgemäß verwenden, wenn die pulsierenden
Wasserstrahlen mit der angesaugten Luft unter der Wasseroberfläche aus dem Oszillator
austreten.
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Hierbei kann es sich auch um Oszillatoren handeln, die z.B.
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für Massagezwecke wrwendet werden. Es ist lediglich sicherzustellen,
daß die wenigstens teilweise in das Waschwasser eingetauchten Oszillatoren mit wenigstens
einer Luftleitung verbunden sind, die über die Wasseroberfläche reicht, so daß von
dem in das Waschwasser eingetauchten Oszillator Luft von der Umgebung angesaugt
werden kann. Die von den pulsierenden Wasserstrahlen an das Waschwasser abgegebenen
Luftblasen sind vorteilhaft relativ klein und besitzen eine Größe, die zum Anhaften
und Ausschwimmen von Schmutzteilchen gut geeignet sind.
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Die Oszillatoren werden vorteilhafterweise so in den Waschkurbel eingehängt
oder an inneren Seitenwänden des Waschkübels befestigt, daß eine umlaufende Strömung
in einer vertikalen Ebene erzielt wird. Hierzu kann der Oszillator an einer Seitenwand
des Waschkübels mit nach unten gerichteten Austrittsöffnungen angeordnet sein, wie
in Fig. 1, 5 und 9
gezeigt, oder der Oszillator ist am Boden des
Waschkübels oder auch an einer Seitenwand des Waschkübels mit nach oben gerichteten
Austrittsöffnungen angebracht. Die pulsiedenden Wasserstrahlen sind vorteilhafterweise
in Richtung der Seiten- bzw. Bodenwände des Waschkübels gerichtet. Eine winklige
Anordnung des Oszillators gegenüber der ihn haltenden Wand mit pulsierenden Wasserstrahlen,
die winklig von der Wand weglaufen, führt zu schlechteren Waschleistungen, da hierdurch
in den Ecken der Waschkübel sich tote Bereiche einstellen, in denen keine ausreichende
Strömung auftritt. Zum Beispiel wurde in einem Versuch der Oszillator einer Waschvorrichtung
nach Fig. 1 schrittweise so verstellt, daß die pulsierenden tasserstrahlen mehr
und mehr zur Mitte des Waschkübels gerichtet waren.
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Es zeigte sich, daß mit zunehmendem Winkel der Wasserstrahlen immer
größere Eckbereiche des Waschkübels von der umlaufenden Strömung nicht ausreichend
erfaßt werden und die Wäsche sich in diesen Eckbereich ansammelte und dort liegenblieb.
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Der Waschkübel oder dergleichen Behälter kann Jede Gestalt besitzen,
die eine vertikale Strömungsbewegung des Waschwassers erm°glicht. Die Seitenwände
können hierfür vorteilhafterweise senkrecht oder leicht kegelig verlaufen, wie es
z.B. Fig. 5 zeigt. Der Neigungswinkel der Seitenwände darf Jedoch nicht so groß
sein, daß eine vertikale Strömungsbewegung nicht mehr erzielbar ist, die sich im
wesentlichen über den gesamten vertikalen Querschnitt des Behälters erstreckt.
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Die erfindungsgemäßen fluidischen Strömungsverstärker lassen sich
auch für ähnliche Verfahren wie ein Waschverfahren entsprechend anwenden. Hierbei
kann es sich z.B. um Abwässer-Kläranlagen handeln. Um einen kontinuierlichen Durchfluß
von zu klärendem Wasser zu erzielen, ließen sich erfindungsgemäß mehrere Xlärbehälter
kaskadenartig hintereinanderschalten.
Dabei besitzt Jeder Klärbehälter
entsprechend der vorstehend beschriebenen Waschvorrichtung einen tberlauf für durch
Flotation besonders angereichertes Schmutzwasser. Trübe aus einem ersten Behälter
kann dann in einen zweiten Behälter und so weitergeleitet werden.
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Dabei können die Oszillatoren mit Frischwasser und/oder mit Abwasser
betrieben werden. Im letzteren Falle wäre zwischen zwei hintereinandergeschalteten
Klärbehältern eine Pumpe zu schalten, die das vorgeklärte Wasser aus dem ersten
Klärbehälter über eine Pumpe dem fluidischen Verstärker für die zweite Klärstufe
aufgibt. Damit auch ohne Frischwasser in Jeder Xlärstufe ein tberlauf erzielt wird,
müßte die Zulaufmenge zu Jedem vorhergehenden Klärbehälter gegenüber aedem nachfolgenden
Klärbehälter etwas größer sein. Es ist klar, daß sich auf der Grundlage der Erfindung
für den aufbereitungstechnischen Verfahrensingenieur eine Vielzahl von Verfahrenswegen
und Verfahrensmöglichkeiten erschließen.
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Patentansprüche