DE2461872A1

DE2461872A1 - Schaum erzeugende duesenanordnung

Info

Publication number: DE2461872A1
Application number: DE19742461872
Authority: DE
Inventors: Richard A Lamz
Original assignee: Chemtrust Ind Corp
Current assignee: Chemtrust Ind Corp
Priority date: 1974-01-14
Filing date: 1974-12-30
Publication date: 1975-07-17
Also published as: FR2257353A1; JPS50102910A; GB1485430A; IT1028270B; AU7696374A; NL7500416A; US3918647A

Description

MÜLLER-BORE · GROENING · DEUFEL · SCHÖN · HERTEL

PATENTANWÄLTE MÜNCHEN · BRAUNSCHWEIG · KÖLN

Dr. W. Müller-ΒοΓέ -Braunschweig H. Groening, Dipl.-Ing. · München

c/f no_o Dr. P. Deufel, Dipl.-Chem. · München

' Dr. A. Schön, Dipl.-Chem. · München

Werner Hertel, Dipl.-Phys. · Köln

CHEMTRUST IHDUSTRIES.CORPORATION Franklin Park, Illinois, USA

Schaum erzeugende Düsenanordnung

Die Erfindung betrifft eine Schaum erzeugende Düsenanordnung und insbesondere Düsen zum Erzeugen von Schaum sowie Schaumerzeugungssysteme, welche die Düsen verwenden. Die Erfindung ist für die Abgabe einer breiten Vielfalt von Chemikalien einsetzbar. Die Hauptverwendung besteht in der Abgabe von reinigend wirkenden Chemikalien.

Aus einer Vielzahl von Gründen möchte man oft Chemikalien im geschäumten Zustand benutzen bzw. aufbringen. Dadurch können Chemikalien mit niedrigen Sprühgeschwindigkeiten und einem aktiven chemischen Inhalt mit dem Vorteil verringerter Kosten aufgebracht werden. Insbesondere dann, wenn vertikale oder nach unten weisende horizontale Oberflächen besprüht werden, erhält man eine maximale Kontaktzeit des geschäumten Materials auf der betroffenen Oberfläche. Zusätzlich werden die Gefahren für Gesundheit und Sicherheit vermieden, die häufig durch Flüssigkeitssprays hervorgerufen werden, die durch Spritzen oder auf andere Weise feine Tröpfchen oder

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einen feinen Nebel bilden, der inhaliert wird und in die Augen geht und so große Beschwerden und manchmal ernste Verletzungen bei den Betroffenen hervorruft.

Das Aufbringen von Material im geschäumten Zustand verringert die Bildung von feinen Tröpfchen oder Nebel oder schließt sie ganz aus, die sonst die Gesundheit und Sicherheit beeinträchtigen.

Das Aufbringen von Chemikalien in der Landwirtschaft durch Versprühen aus Flugzeugen und dergleichen durch eine schaumerzeugende Ausrüstung mit einer Düse, die Luft mit der flüssigen Chemikalie mischt, ist bekannt. Gelegentlich hat man auch chemische Reinigungsmittel durch ein Schaum erzeugendes Aerosol oder mit anderen Arten von Abgabegeräten aufgebracht.

Viele Stoffe, beispielsweise Seifen, können durch schwaches Rühren leicht geschäumt werden. Andere Stoffe sind viel schwieriger in den geschäumten Zustand zu bringen. Manchmal können diesen Stoffen Schäummittel zugesetzt werden, um ihre Schäumbarkeit zu erhöhen, wenn sie beim Durchgang durch eine Aerosoldüse gerührt oder wenn sie mit Luft in einer Belüftungsdüse gemischt werden.

Die Art von Schaum, die man mit einem besonderen Schaum erzeugenden Düsengerät erhält, ist eine Funktion einer Anzahl von Faktoren, beispielsweise der Art des zu sprühenden Materials, des Drucks des Materials, wenn es dem Düsengerät zugeführt wird, und der Auslegung der Düseneinheit. Die gewünschte Konsistenz des von einer speziellen Düseneinheit zu bildenden Schaums hängt auch von der speziellen Anwendung bzw. Aufbringung ab. Bei Anwendungen, bei welchen ein verlängertes Halten an vertikal oder nach unten weisenden horizontalen Oberflächen erwünscht ist, wird gewöhnlich das entsprechende Material als dicker Schaum aufgebracht. Es wurde

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weiterhin gefunden, daß die Eindrinqkraft eines auf eine poröse Oberfläche aufgebrachten Materials oft ein Maximum erreicht, wenn das Material im geschäumten Zustand mit Schaumblasen minimaler Größe aufgebracht wird, was im allgemeinen die Eigenschaft eines dicken Schaums ist.

Die bisher entwickelten, Schaum erzeugenden Düseneinheiten sind aus einer Anzahl von Gründen nicht gänzlich zufriedenstellend, wozu ihre Komplexität und ihre hohen Kosten sowie die fehlende Fähigkeit gehören, einen dicken Schaum aus einer breiten Vielfalt von schäumbaren Chemikalien und Einlaßdrucken zu erzielen.

Es ist bereits eine Reihe von Schaum erzeugenden Düseneinheiten bekannt (US-PSn 3 7o1 482, 3 446 485, 2 766 o26, 2 556 239 und 3 o94 171). Eine Form einer bereits entwickelten Schaum erzeugenden Düseneinheit (US-PS 3 7o1 482) hat an ihrem Einlaßende eine oder mehrere kleine Öffnungen, durch welche eine unbelüftete Flüssigkeit mit einer relativ hohen Geschwindigkeit in die relativ große Einlaßkammer einer Venturieinheit geht, die einen allmählich konvergierenden Teil hat, der mit einer die Venturidüse bildenden Verengung in Verbindung steht, die am Auslaßende der Düseneinheit mit einer Expansionskammer verbunden ist. Gerade jenseits der Hochgeschwindigkeitsdüse sind Luftöffnungen angebracht, durch die Luft durch den niedrigen Druck angesaugt wird, der in der die Venturidüse bildenden Verengung entwickelt wird. Die Konstruktion dieser' Düseneinheit ist derart, daß eine beträchtliche Schäumwirkung nur in der Expansionskammer eintritt. Man ging davon aus, daß die Schäumungsgeschwindigkeit bzw. der Schäumungsmengenstrom hauptsächlich eine Funktion der relativen Größe der Verengung der Düseneinheit und der Gesamtfläche der Hochgeschindigkeitsöffnungen ist. Die Änderung der Schäumwirkung erforderte deshalb eine Änderung der Größe der öffnungen, wodurch diese

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Einheiten nicht für eine praktische fortschreitende Einstellung des Grades der erhaltenen Schäumwirkung geeignet sind.

Es wurde eine Schaum erzeugende Düseneinheit mit einer fortschreitenden bzw. progressiven Steuerung des Grades und der Qualität der Schäumwirkung bei einer Düseneinheit für die Schaumerzeugung der Bauweise mit Luftansaugung entwickelt, d. h. eine Einheit, die eine Öffnung hat, die sich zu einem den Druck reduzierenden Durchlaß öffnet, der einen Unterdruck erzeugt, welcher seinerseits Luft in den Durchlaß über dort vorgesehene Luftöffnungen zieht. Die progressive Regulierung wird durch eine von Hand betätigbare Steuerung erreicht, die den Divergenzwinkel bzw. Öffnungswinkel des Stroms progressiv einstellt, welcher aus der Öffnung austritt, so daß die Fläche des den Druck reduzierenden Durchlasses variiert wird, die anfänglich von dem Strom getroffen wird. Der druc:kreduzierende Durchlaß umfaßt vorteilhafterweise einen sich nach außen verjüngenden Teil, der in einem Verengungsteil endet. In diesem Fall erzeugt ein enger, aus der Öffnung fließender Strom, welcher nur das äußere Endteil der Wände des Verengungsteils der Düse trifft oder hindurchgeht, ohne die Verengungswände zu treffen, eine geringe oder keine Schäumwirkung. Fortschreitend weiter divergierende Ströme, die aus der Öffnung fließen und grössere Erstreckungen der Verengung und der sich verjüngenden Teile des druckreduzierenden Durchlasses der Düseneinheit treffen, erzeugen eine stärkere Schäumwirkung und somit dickere Schäume. Ein dicker Schaum erzeugt jedoch nicht notwendigerweise die am meisten erwünschte Stromqualität, da die Geschwindigkeit des Aufbringens von Schaum einen unerwünscht niedrigen Wert erreichen kann, wenn der Divergenzwinkel des Stroms über einen gewünschten Zwischenwert hinaus zunimmt.

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Bei der erfindungsgemäßen Anwendung in Form einer einstellbaren, Schaum erzeugenden Düseneinheit der beschriebenen Art wird eine stark gesteigerte Schäumwirkung in dem bereits geschäumten Strom erreicht, der von dem Drosselabschnitt bzw. Verengungsabschnitt des den Luftdruck reduzierenden Durchgangs ausgeht, indem eine Expansionskammer hinzugefügt wird, die jedoch nur einen geringen oder keinen Effekt hinsichtlich der Erzeugung einer verbesserten Schäumwirkung dann hat, wenn die von dem Drosselabschnitt abgegebene Flüssigkeit noch nicht geschäumt worden ist. Somit besteht der Hauptvorteil der Expansionskammer in ihrer Kombination mit einer Schaum erzeugenden Düse, die in Strömungsrichtung vor ihr angeordnet ist. Bei der einstellbaren Düseneinheit erhält man eine Verbesserung der Schaumqualität für Verhältnisse von Länge zu Durchmesser der Expansionskammer von 7 bis etwa 2o, wobei ' Verhältnisse von 1o bis 16 bevorzugt werden. Wenn das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Expansionskammer wesentlich über die obere Grenze des vorstehenden Bereichs hinausgeht, reduzieren die dann auftretenden Reibungskräfte die Geschwindigkeit des von dem Ende der Düsenbefestigung abgegebenen geschäumten Materials auf einen Punkt, bei welchem eine unzureichende Materialmenge die zu reinigende Oberfläche erreicht.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Schaum erzeugende Düse, die entweder als Aufsatz für eine bereits vorhandene Flüssigkeitssprühdüse oder als vorgefertigte Anordnung hergestellt wird. Die Düse hat einen Schaum erzeugenden Abschnitt mit einem druckreduzierenden Durchlaß, der ein vorzugsweise sich nach außen stark verjüngendes Teil hat, welches zu einer eine Venturidüse bildenden Verengung führt und den ganzen nicht belüfteten Flüssigkeitsstrahl mit variablem Winkel aufnimmt, der von einer Einlaßöffnung autritt. In Verbindung mit dem druckreduzierenden Durchlaß sind Lufteinlaßöffnungen vorgesehen, durch welche Luft

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durch den reduzierten Druck gezogen wird, der in dem druckreduzierenden Durchlaß hervorgerufen wird. Eine stark vergrößerte Schäumwirkung wird dadurch erreicht, daß ein vergrößerter Auslaßkanal am Auslaßende des die Venturidüse oildenden Verengungsal: schnittes C as Schaum erzeugenden Abschnitts vorgesehen wird, wobei der Auslaßkanal vorzugsweise ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser im Bereich von etwa 1o bis 16, auf jeden Fall jedoch im Bereich von etwa 7 bis 2o,hat.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein bewegliches Gerät für die Schaumabgabe, das sich besonders für die Abgabe von chemischen Reinigungsmitteln eignet und einen Düsenaufsatz für die Schaumerzeugung hat, der eine herkömmliche Flüssigkeitssprühdüse in eine Düse für die Schaumerzeugung umwandelt.

Fig. 2 zeigt ein herkömmliches Drucktank-Sprühgerät mit einem daran angebrachten Düsenaufsatz für die Schaumerzeugung.

Fig. 3 ist eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf das bewegliche Gerät von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht den Düsenaufsatz für die Schaumerzeugung, wie er in den Figuren 1 und 3 verwendet ist.

Fig. 5 zeigt auseinandergezogen im Längsschnitt den Düsenaufsatz für die Schaumerzeugung der Figuren 1 bis 4 getrennt von dem Abschnitt einer herkömmlichen Flüssigkeitssprühdüse, an der er befestigt ist.

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Fig. 6 ist ein Querschnitt längs der Linie 6-6 von Fig.

Fig. 7 zeigt im Längsschnitt den Aufsatz von Fig. 4 und auf ein Teil.der Flüssigkeitssprühdüse von Fig* 5 aufgesetzt.

Fig. 8A zeigt den Zustand des Schaums, der von einem erfindungsgemäßen Düsengerät zur Schaumerzeugung aufgebracht ist, das zum Aufbringen eines dünnen Schaums eingestellt ist und zwar unmittelbar nach dem Auftreffen des Schaums auf eine vertikale Wandfläche.

Fig. 8B zeigt den gemäß Fig. 8A aufgebrachten Schaum wenige Sekunden später.

Fig. 9A zeigt den Zustand des Schaums, der von einem erfindungsgemäßen Düsengerät für die Schaumerzeugung aufgebracht ist, das zum Auftragen eines dicken Schaums eingestellt ist, und zwar unmittelbar nachdem der Schaum auf eine vertikale Wandfläche auftrifft.

Fig. 9B zeigt den gemäß Fig. 9A aufgebrachten Schaum wenige Sekunden später.

Fig. 1o zeigt in einem Diagramm die Änderung der Schaumqualität abhängig von dem Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Expansionskammerabschnittes der Düseneinheit der Figuren 1 bis 9.

Das in den Figuren 1 und 2 gezeigte fahrbare bewegliche Reinigungsgerät 2 wird zum Aufbringen eines chemischen Reinigungsmittels oder dergleichen im geschäumten Zustand verwendet. Das bewegliche Reinigungsgerät 2 ähnelt in der Gesamtansicht einem Rasenmäher dadurch, daß es eine untere Profilgrundplatte und eine Gehäuseanordnung 4, die auf Rädern 5 sitzen, und einen rohrförmigen Aufbau 7 hat, der an den Seiten des hinteren Teils der Grundplatte und der Gehäuse-

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anordnung 4 befestigt ist und sich nach oben und hinten erstreckt, wo er in einem Handgriffabschnitt 7a endet, der bequem gegriffen werden kann, um das bewegliche Reinigungsgerät von Hand zu verschiedenen Stellen in einem Gebäude oder um ein Gebäude herum oder zu einem anderen zu reinigenden Bauwerk zu schieben.

Die Grundplatte und die Gehäuseanordnung 4 umfassen einen Grundplattenaufbau 4 mit einer horizontalen Tragplatte 6, von deren Rändern aus sich Stirnwände 8 und Seitenwände nach oben erstrecken, die einen offenen aufsatzartigen kastenförmigen Aufbau bilden. Am hinteren Teil der Tragplatte 6 sitzt ein Elektromotor 12 oder eine andere geeignete Antriebsquelle, beispielsweise eine Brennkraftmaschine. Bei Verwendung eines Elektromotors ist ein Kabel 13 vorgesehen, welches sich zu einem geeigneten Schalter 15 für das Einschalten der Energie, der in den Zeichnungen an der Oberseite der Grundplatte und der Gehäuseanordnung 4 gezeigt ist, und dann zu dem Elektromotor 12 erstreckt. Der Elektromotor 12 hat eine horizontale Welle 12a, die sich zu einer herkömmlichen Pumpeneinheit 14 erstreckt, die einen Einlaß 14a hat, von dem aus eine flexible Leitung 16 ausgeht, die sich durch ein Paßstück 18 in den Bodenabschnitt einer Trommel oder des anderen Behälters 2o erstreckt, der das abzugebende chemische Reinigungsmittel enthält. Die Flüssigkeit in der Trommel 2o kann irgendeine geeignete schäumbare Flüssigkeit sein und enthält im allgemeinen wasserlösliches Reinigungsmittel und möglicherweise Zusätze, erforderlichenfalls mit einem Schäummittel, um einen Schaum zu erzeugen, wenn das von der Trommel 2o abgegebene Gemisch auf die noch zu erläuternde Weise gerührt wird.

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Die Trommel 2o ist von einer vertikalen zylindrischen Wand 21 begrenzt, die sich von der geneigten Wand 23 eines Gehäuses 4b aus nach unten erstreckt und an der Platte 6 angreift, so daß ein schachtförmiger Behälter gebildet wird, in dem die Trommel 2o auf der Platte 6 lagefixiert gehalten ist. Die deii Schacht bildende Wand 21 isoliert zusammen mit dem Rest des Gehäuses den Motor und die Pumpe gegenüber der äußeren Umgebung. Das Gehäuse 4b kann ein Formkörper aus Kunststoff sein, der zusätzlich zu der geneigten Wand 23, von der aus sich die nach unten gehende zylindrische Wand 21 erstreckt, Seitenwände 25, eine hintere obere Wand 27, eine hintere Wand 29, welche mit der hinteren oberen Wand 27 und den Seitenwänden 25 eine Brücke bildet, und einen schmalen Flansch 31 hat, der von dem vorderen Rand der geneigten Wand 23 nach unten absteht. Das Gehäuse 4b kann an den Wänden 8 und 1o des Grundpiattenaufbaus 4a auf jede gewünschte Weise befestigt werden, beispielsweise durch Schrauben, die durch den Gehäuseflansch 31, die Seitenwände 25 und die hintere Wand 29 gehen und in den Wänden 8 und 1o des Basisaufbaus verschraubbar sind.

Die Pumpe 14 hat einen Auslaß 14b, der durch eine flexible Leitung 22 mit einer Handgriff- und Düsenanordnung 24 verbunden ist. Die Handgriff- und Düsenanordnung 24 hat einen Handgriffabschnitt 24a, von dem aus sich ein Hebel 26 erstreckt, der, wenn er herabgedrückt wird, ein nicht gezeigtes Ventil öffnet, so daß Flüssigkeit in ein starres Rohr 24b gelangen kann, welches in einer Abgabedüsenanordnung 33 endet. Die Handgriff- und Düsenanordnung 24 kann auf jede geeignete Weise an der Rohrstruktur 7 befestigt sein, beispielsweise durch eine geeignete Klemme 35, die an dem Rohraufbau befestigt ist.

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Wenn der Elektromotor 12 arbeitet, wird die Pumpe 14 so gedreht, daß Fluid von der Leitung 16 angezogen und Fluid in die Leitung 22 gedrückt wird. Wenn der Hebel 26 der Handgriff- und Düsenanordnung 24 herabgedrückt wird, um das ihm zugeordnete Ventil zu öffnen, strömt Fluid durch die Äbgabedüsenanordnung 33. Wenn der Hebel freigegeben wird, wird das betreffende Ventil geschlossen. Um einen übermäßigen Rück- bzw. Reaktionsdruck auf die Pumpe 14 zu verhindern, öffnet ein normalerweise geschlossenes Oberdruckventil 37, welches der Pumpe zugeordnet ist, so daß Fluid, welches nicht durch die Auslaßleitung 22 strömen kann, zu einer anderen Stelle gerichtet wird, die über eine nicht gezeigte Leitung sich zurück in die Trommel 2o, was nicht gezeigt ist, oder zum Einlaß 14a der Pumpe 14, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, erstreckt.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, umfaßt die Äbgabedüsenanordnung 33 einen bekannten Düsenteil 33a, der zusammen mit einem anderen bekannten Element 33c zum Einstellen des Sprühwinkels, was noch beschrieben wird, eine herkömmliche, nicht schäumende Flüssxqkeitssprühdüse bekannter Bauweise bildet (Chapin Manufacturing Works of Batavia, New York). Das Element 33c zum Einstellen des Sprühwinkels ist drehbar und einstellbar auf dem Düsenteil 33a gehaltert und erzeugt ein divergierendes Sprühmuster ausgehend von einer Abgabeöffnung 42 des Elementes 33c mit einem Divergenzwinkel, der von der speziellen Drehlage des Elementes 33c auf dem Ventilteil 33a abhängt.

Erfindungsgemäß soll nun ein äußerst wirksamer und einstellbarer. Schaum erzeugender Düsenaufsatz 33b bei der Anordnung des Düsenteils 33a und des Elementes 33c für das Einstellen des Sprühwinkels vorgesehen werden. Infolge der Wirkung der Schaumerzeugung des Schaum erzeugenden Düsenaufsatzes 33b kann das Reinigungsmittel in der Trommel 2o eine extrem große Fläche bedecken und wirksam reinigen, beispielsweise eine

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Fläche, die um das Sechsfache oder mehr größer ist als die Fläche, die mit einem nicht schäumenden Flüssigkeitssprühsystem bedeckt werden könnte. Dadurch kann das bewegliche Reinigungsgerät 2 von Rasenmähergröße für das Abgeben von chemischen Instandhaltungsmitteln wirksam und praktisch eingesetzt werden.

Bevor der Schaum erzeugende Düsenaufsatz 33b näher beschrieben wird, wird anhand von Fig. 2 noch eine weitere Ausführungsform des Düsenaufsatzes erläutert, die auf ein Tanksprühgerät 2¹ aufgesetzt wird, welches einen herkömmlichen Aufbau mit der Ausnahme hat, daß der Aufsatz 33b verwendet wird. Der Tanksprüher 2¹ hat einen Metalltank 2a¹, wie er gewöhnlich verwendet wird, mit einem Handpumpenhandgriff 2b¹, der sich von einem Deckel 2c' aus erstreckt, der abdichtend in einer öffnung in der Oberseite des Tanks 2a¹ sitzt und auf den Deckel durch eine Drehbewegung aufgebracht ist. Bei der Hin- und Herbewegung des Handgriffs 2b¹ wird dadurch in dem Tank 2a¹ ein Luftdruck aufgebaut. Durch ein Paßstück 18' in dem Tank 2a¹ erstreckt sich eine flexible Auslaßleitung 22', die in der Handgriff- und Düsenanordnung 24 endet, die der anhand des beweglichen Reinigungsgerätes von Fig. 1 beschriebenen entspricht. Die Handgriff- und Düsenanordnung 24 hat somit ein Handgriffsteil 24a mit einem Hebel 26 für das öffnen und Schließen eines Ventils, _ welches den Durchgang oder das Unterbrechen eines Fluidstroms bewirkt, der in die Leitung 22' durch den Druck der Luft in dem Tank 2a¹ gedrückt wird.

Das Düsenteil 33a, mit dem der Schaum erzeugende Düsenaufsatz 33b verbunden ist, kann eine Vielfalt von Formen haben. Wie gezeigt, hat das Düsenteil 33a ein Halsteil 22 (Fig. 4 bis 7), welches einen Durchlaß 3o begrenzt, der mit dem Metallrohr 24b in Verbindung steht und in einer Reihe von zur Seite weisenden öffnungen 32 endet, die die durch das Düsenteil 33a gehende Flüssigkeit in seitlicher

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Richtung lenken. In dem Düsenteil 33a ist das Endteil des Halses 28 mit Winkelnuten oder Einschnitten 34 versehen.

Das Element 33c für das Einstellen des Sprühwinkels hat einen zylindrischen Durchlaß 36, der sich an einem Ende in vollem Ausmaß zu der Außenseite des Elementes öffnet und sich am anderen Ende an einen sich verjüngenden Durchlaß anschließt, der in einer kleinen Abgabeöffnung 42 endet. Das voll geöffnete Ende des Durchlasses 36 des Elementes 33c für das Einstellen des Sprühwinkels hat ein Innengewinde 38, so daß das Element 33c mit einem Außengewindeteil 28a des Halsteils 28 des Düsenteils 33a verschraubt werden kann. Wenn das Element 33c zum Einstellen des Sprühwinkels auf dem Halsteil 28 in eine unterschiedliche axiale Lage gedreht wird, ändert sich der Abstand zwischen der Abgabeöffnung 42 und den seitlich weisenden öffnungen 32, wodurch sich wiederum der Divergenzwinkel des nicht geschäumten Flüssigkeitsstroms ändert, der aus der Abgabeöffnung 42 austritt.

Es wurde nun gefunden, daß das nicht geschäumte Flüssigkeitsspray, welches aus der Abgabeöffnung 42 austritt, in einen geschäumten Zustand umgewandelt werden kann, wobei die Stärke des Schaums eine Funktion des Divergenzwinkels des Flüssigkeitsstroms ist, der aus der Abgabeöffnung 42 austritt, wenn der Schaum erzeugende Düsenaufsatz 33b aufgesetzt wird, der, wie gezeigt, um die Außenseite des Elementes 33c für das Einstellen des Sprühwinkels herum angebracht ist. Bei der gezeigten Ausführungsform istder Schaum erzeugende Düsenaufsatz 33b für eine permanente Befestigung um das Element 33c für das Einstellen des Sprühwinkels vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Schaum erzeugende Düsenaufsatz 33b einen hohlzylindrischen Körper 4o mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden offenendigen Durchlaß 4oa. Das Element 33c zum Einstellen des Sprühwinkels sitzt in einem Lnde des Durchlasses 4oa ir Pressitz. Der zylindrische Körper kann an einer Stelle 4ob über einer bestimmten Länge gerändelt sein, so daß or leicht

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erfaßbar ist und gedreht werden kann, um die Lage des Elementes 33c zum Einstellen des Sprühv/inkels , auf dem er sitzt, zu verändern.

An einer Stelle, vorzugsweise unmittelbar vor der Abgabeöffnung 42, ist der zylindrische Körper 4o mit einem oder mehreren, vorzugsweise vier, seitlich weisenden, am Umfang beabstandeten Luftöffnungen 43 versehen, welche durch die Wände des Körpers hindurchgehen. In dem zylindrischen Körper 4o ist auf irgendeine geeignete Weise an einer Stelle unmittelbar vor den Luftöffnungen 43 ein druckreduzierendes Element 44 vorgesehen, in welchem ein druckreduzierender Durchlaß mit einem sich nach außen verjüngenden Abschnitt 46a ausgebildet ist, der vorzugsweise an seinem weiten Ende eine Breite hat, die annähernd dem Innendurchmesser des zylindrischen Körpers 4o entspricht, und der an seinem schmalen Ende in einem zylindrischen Verengungsabschnitt 46b endet. Wenn durch den den Luftdruck reduzierenden Durchlaß des Elementes 44 Flüssigkeit strömt, führt der sich ergebende verringerte Druck dazu, daß Luft in den Flüssigkeitsstrom durch die Luftöffnungen 43 angesaugt wird. Die Schaumbildung des so belüfteten schäumbaren Materials ergibt sich durch die Turbulenz, die in dem den Luftdruck reduzierenden Durchlaß des Elementes 44 erzeugt wird. Wider allem Erwarten wurde gefunden, daß das Ausmaß der Turbulenz und die Stärke des dadurch gebildeten Schaums eine Funktion des Sprühwinkels des Stroms sind, der von der Abgabedüse 42 ausgeht. Dieser Strom ist gegen fortschreitend zunehmende Flächen des den Luftdruck reduzierenden Durchlasses des Elementes 44 gerichtet, wenn der Divergenzwinkel dieses Stroms entsprechend erhöht wird, und zwar ausgehend von einer insgesamt dünnen, annähernd zylindrischen Form, d. h. leicht divergierend, zu einer stark divergierenden Form. Im ersteren Fall tritt keine oder nur eine geringe Schäumwirkung ein, da der dünne Strom durch den Verengungsabschnitt 46b des den Druck reduzierenden

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Durchlasses des Elementes 44 hindurchgeht oder nur den hinteren Endabschnitt trifft. Wenn das Element 33c für das Einstellen des Sprühwinkeis fortschreitend gedreht wird, um den Divergenzwinkel des Stroms zu erhöhen, trifft der Strom in zunehmendem Maße größere Flächen des Verengungsabschnittes 46b und dann sich fortschreitend vergrößernde Flächen des sich nach außen verjüngenden Abschnitts 46a des den Druck reduzierenden Durchlasses, wodurch fortschreitend die dem belüfteten Flüssigkeitsstrom erteilte Turbulenz zunimmt. Man nimmt an, daß diese Turbulenz dadurch verstärkt wird, daß der sich nach außen verjüngende Abschnitt 46a stark verjüngt ist, so daß man einen Winkel von etwa wenigstens 6o° hat, wobei die Wände wenigstens 3o zur Längsachse geneigt sind, vorzugsweise etwa 8o°anstelle einer allmählichen Verjüngung, obwohl auch eine graduelle bzw. schrittweise Verjüngung möglich ist.

Die Qualität des aus dem Auslaßende des Verengungsabschnittes 46b des den Druck reduzierenden Durchlasses des Elementes 44 austretenden Schaums erreicht einen optimalen Wert, wenn der Divergenzwinkel des aus der Abgabeöffnung 42 austretenden Stroms ausreichen groß ist, um die Beerrenzungswände des sich verjüngenden Durchlaßabschnittes 46a zu treffen. Die Qualität des Schaums ist erstens eine Funktion seiner Stärke und zweitens die Funktion der Strömungsgeschindigkeit des geschäumten Materials, da bei dem weitesten Winkel des aus der öffnung 42 austretenden Stroms die zwischen dem geschäumten Material und den Wänden des Düsenaufsatzes entstehende Reibung die Strömungsgeschwindigkeit auf einen nicht brauchbaren niedrigen Wert verringern kann.

Der zylindrische Körper 4o, in welchem das druckreduzierende Element 44 sitzt, könnte an einer Stelle in der Nähe des

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Auslaßendes des Vererigungsabschnittes 46b des druckreduzierenden Durchlasses des Elementes 44 enden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine stark erhöhte Schäumwirkung dann erreicht wird, wenn die Länge eines zylindrischen Körpers so gewählt wird, daß er sich über das Ende der Stelle hinauserstreckt, wo der den Luftdruck reduzierende Durchlaß des Elementes 44 endet, wodurch eine Expansionskammer 41 gebildet wird. Die Expansionskammer 41 hat jedoch nur eine geringe oder überhaupt keine Wirkung bei der Erzeugung einer insgesamt verstärkten Schäumwirkung, wenn die von dem Ende des druckreduzierenden Elementes 44 abgegebene Flüssigkeit noch nicht geschäumt worden ist, so daß der Hauptvorteil der Expansionskammer 41 sich nur durch die Kombination mit einer Schaum erzeugenden Düse vor dieser Kammer ergibt. Dies unterscheidet die erfindungsgemäße Anordnung auch von der Expansionskammer in der Schaum erzeugenden Düse gemäß der US-PS 3 7o1 482, bei welcher erst in der Expansionskammer begonnen wird, die Schäumwirkung herbeizuführen. Die Expansionskammer 4 soll eine zylindrische Kammer mit einer Breite oder einem Durchmesser sein, der wenigstens das Zweifache und vorzugsweise etwa das Dreifache des Durchmessers oder der Breite des Verengungsabschnittes 46b beträgt.

Obwohl die Verhältnisse von Länge zu Durchmesser der verschiedenen beschriebenen Durchlässe und Kammern im weiten Rahmen variiert werden können, gibt es für diese Verhältnisse Extremwerte, bei welchen die Wirksamkeit des Schaum erzeugenden Düsenaufsatzes verlorengeht. Es beträgt beispielsweise das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Verengungsabschnittes 46b des druckreduzierenden Durchlasses des Elementes 44 annähernd 4:1. Wenn jedoch die Länge des Verengungsteils 46b sehr groß wäre, können, obwohl eine größere Kontaktzeit zwischen der Flüssigkeit und dem druckreduzierenden Durchlaß eine erhöhte Schaumstärke herbeiführen kann, die Reibungskräfte die Strömungsgeschwindigkeit

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bis zu einem Punkt verringern, an dem das geschäumte Material mit einer Kraft abgegeben wird, die nicht ausreicht, um zur zu reinigenden Oberfläche zu gelangen, so daß für alle praktischen Zwecke dieser Düsenaufsatz nutzlos wäre. In gleicher Weise gilt, daß, wenn das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Expansionskammer 41 erheblich über eine optimale Länge hinaus vergrößert wird, die Reibungskräfte die Geschwindigkeit des von dem Ende des Düsenaufsatzes abgegebenen geschäumten Materials bis zu einem Punkt verringern würden, an dem eine unzureichende Menge des Materials die zu reinigende Oberfläche erreichen würde. Fig. 1o zeigt die Änderung der Schaumqualität abhängig vom Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Expansionskammer 41, wobei ersichtlich wird, daß eine wesentliche Verbesserung der Schaumqualität für Verhältnisse von Länge zu Durchmesser von 7 bis etv/a 2o und insbesondere im bevorzugten Bereich zwischen etwa 1o bis etwa 16 eintritt.

Fig. 8A und 8B bzw. Fig. 9A und 9B zeigen die Unterschiede der Schaumqualität für zwei Einstellungsgrade des Elementes 31c für das Einstellen des Sprühwinkels. Fig. 8A zeigt die Konsistenz des von dem Schaum erzeugenden Aufsatz 3 3b auf eine vertikale Wandfläche 5o versprühten Schaums für eine Einstellung des Elementes 33c für das Einstellen des Sprühwinkels, bei der der Divergenz- bzw. öffnungswinkel des von der öffnung 42 abgehenden Stroms klein ist, wobei eine relativ dünne Schaumschicht 51 auf der vertikalen Wandfläche 5o gebildet wird, wo die Schaumblasen relativ groß sind. Aus Fig. 8B sieht man das Aussehen der Schaumschicht auf der vertikalen Wandfläche 5o einige Sekunden später. Ein wesentlicher Anteil der Schaumblasen ist geplatzt, wobei ihr Flüssigkeitsanteil verbleibt, der die vertikale Wandfläche 5o herabläuft. Fig. 9A zeigt die Konsistenz des von dem Schaum erzeugenden Aufsatz 33b auf eine vertikale Wandfläche 5o aufgesprühten Schaums für eine Einstellung des Elementes 33c zum Einstellen des Sprühwinkels, bei

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welcher der Divergenz- bzw. Öffnungswinkel des von der Öffnung 42 abgehenden Stroms ein optimaler Winkel ist. Man erhält eine kräftig aufgetragene, sehr dicke, feine Blasen aufweisende Schaumschicht 51' auf der vertikalen Wandflache 5o. In diesem Fall bleibt, wie in Fig. 9B gezeigt ist, einige Sekunden später der Schaum als dicke Schicht auf der vertikalen Wandfläche.

Bei dem vorstehend beschriebenen Zustand der Schaumabgabe von einem Schaum erzeugenden Düsenaufsatz 33b für eine Einstellung des Elementes 33c zum Einstellen des Sprühwinkels, bei welcher der Divergenz- bzw. Öffnungswinkel des von der Öffnung 42 abgehenden Stroms ein Maximum ist, ist die Reibung zwischen der Flüssigkeit und den Begrenzungswänden des druckreduTiierenden Durchlasses derart, daß, obwohl ein dicker Schaum erzielt wird, der Schaum nur von dem Ende des Düsenaufsatzes abtropft, so daß er die vertikale Wandfläche 5o nicht erreichen kann.

Die vorstehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung schaffen so eine äußerst flexible Schaum erzeugende Einrichtung, mit der sich ein Schaum mit ausgewählter Stärke bei variierenden Druck- und Spraymaterialbedingungen erzielen läßt.

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Claims

— 1ft PATENTANSPRÜCHE

1. Schaum erzeugende Düsenanordnung, gekennzeichnet durch einen Einlaßabschnitt, durch welchen eine Flüssigkeit hindurchgehen kann und der eine eine öffnunq bildende Einrichtung aufweist, durch welche die Flüssigkeit hindurchgeht, durch einen Schaum erzeugenden Abschnitt mit einem Einlaßende, welches einen von der eine Öffnung bildenden Einrichtung ausgehenden Strom aufnimmt, durch einen druckreduzierenden Durchlaß, der mit dem Einlaß in Verbindung steht, durch eine eine Lufteinlaßöffnung bildende Einrichtung, die zwischen dem Außenraum der Düsenanordnung und dem druckreduzierenden Durchlaß eine Verbindung bildend vorgesehen ist , wobei der druckreduzierende Durchlaß, wenn der Strom durch ihn hindurchgeht, das Ansaugen von Luft durch die die Lufteinlaßöffnung bildende Einrichtung und dessen Einmischung in den Luftstrom herbeiführt, der durch die Düsenanordnung geht, und Form und Abmessung des druckreduzierenden Durchlasses derart sind, daß in dem dort hindurchgehenden belüfteten Strom eine Schaum erzeugende Turbulenz hervorgerufen wird, und durch eine die Schaumstärke vergrößernde Expansionskammer jenseits des druckreduzierenden Durchlasses, wobei die Expansionskammer eine Breite hat, die viel größer ist als die des vorderen Endteils des druckreduzierenden Durchlasses, und das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Expansionskammer im Bereich von etwa 7 bis 2o liegt, so daß das aus dem Ende des druckreduzierenden Durchlasses austretende geschäumte Material wesentlich verdickt wird, ohne daß seine Geschwindigkeit wesentlich verringert wird.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Expansionskammer im Bereich von etwa 1o bis 16 liegt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der druckreduzierende Durchlaß einen sich nach außen verjüngenden Abschnitt hat, der in einen Verengungsabschnitt übergeht.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer eine Breite hat, die wenigstens etwa das Zeifache der Breite des Verengungsabschnittes beträgt.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Einstellbarkeit der Düse, einen Einlaßabschnitt, durch welchen Flüssigkeit hindurchgehen kann und der eine eine Öffnung bildende Einrichtung hat, durch welche Flüssigkeit geht mit einer nach außen divergierenden Form, durch einen Schaum erzeugenden Abschnitt mit einem Einlaßende, welches den Strom aufnimmt, der aus der die Auslaßöffnung bildenden Einrichtung austritt, durch einen druckreduzierenden Durchlaß, der mit dem Einlaßende in Verbindung steht, wobei der druckreduzierende Durchlaß einen sich nach außen verjüngenden Abschnitt hat, der in den Verengungsabschnitt übergeht, und durch eine eine Lufteinlaßöffnung bildende Einrichtung, die zwischen dem Außenraum der Düsenanordnung und dem druckreduzierenden Durchlaß eine Verbindung bildet, wobei der druckreduzierende Durchlaß beim Durchgang des Stroms eine Luftansaugung durch die die Lufteinlaßöffnung bildende Einrichtung und das Vermischen der Luft im durch die Düsenanordnung gehenden Flüssigkeitsstrom herbeiführt,

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sowie durch von ?Iand einstellbare Einrichtungen zum fortschreitenden Variieren der Abschnitte des druckreduzierenden Durchlasses, auf die anfänglich der divergierende Strom auftrifft, der von der die Auslaßöffnung bildenden Einrichtung ausgeht, so daß der breiteste Teil des divergierenden Stroms wahlweise dazu gebracht werden kann, auf wenigstens einen Teil des sich nach außen verjüngenden Abschnittes und andere Teile des Durchlasses zu treffen, welche die Stärke des von der Anordnung abgegebenen Schaumstroms im wesentlichen von einem relativ dünnen zu einem relativ dicken Schaum variieren, wobei die Verbesserung darin besteht, daß der Schaum erzeugende Abschnitt eine die Schaumstärke erhöhende Expansionskammer jenseits des druckreduzierenden Durchlasses hat, die Expansionskammer eine Breite aufweist, die wenigstens etwa dem Zweifachen der Breite des vorderen Endteils des druckreduzierenden Durchlasses entspricht, und die Länge der Expansionskammer ausreichend groß ist, so daß das aus dem Ende des druckreduzierenden Durchlasses austretende geschäumte Material wesentlich verdickt wird, ohne daß seine Geschwindigkeit wesentlich verringert wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Expansionskammer im Bereich zwischen 7 und 2o liegt.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Expansionskammer im Bereich von etwa 1o bis 16 liegt.

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8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Einstellbarkeit der Düse, durch einen Einlaßabschnitt, durch welchen eine nicht belüftete Flüssigkeit hindurchgehen kann und der einen einstellbaren Abschnitt mit von Hand einstellbaren Einrichtungen aufweist, die ein drehbares Element und einen von dem drehbaren Element getragenen Schaum erzeugenden Abschnitt haben, wobei der Schaum erzeugende Abschnitt ein Einlaßende aufweist, welches den ganzen variabel geformten, aus der die Öffnung bildenden Einrichtung austretenden Strom empfängt, durch einen druckreduzierenden Durchlaß, der mit dem Einlaßende in Verbindung steht, durch eine Lufteinlaßöffnung bildende Einrichtung, die zwischen dem Außenraum der Düsenanordnung und dem druckreduzierenden Durchlaß eine Verbindung bildet, wobei der druckreduzierende Durchlaß bei Hindurchgehendem Strom zu einem Ansaugen der Luft durch die die Lufteinlaßöffnung bildende Einrichtung und zu einem Einmischen der Luft in den durch die Düsenanordnung gehenden Flüssigkeitsstrom führt, die Form und Abmessung des druckreduzierenden Durchlasses derart sind,daß in dem belüfteten, dort hindurchgehenden Strom eine Schaum erzeugende Turbulenz in einem Ausmaß herbeigeführt wird, welches sich mit der Form des aus der die Öffnung bildenden Einrichtung der Düsenanordnung austretenden Stroms ändert, und durch eine Expansionskammer jenseits des druckreduzierenden Durchlasses, die eine Breite hat, welche viel größer ist als die des vorderen Endteils des druckreduzierenden Durchlasses, wobei die Länge der Expansionskammer ausreichend groß ist, so daß das aus dem Ende des druckreduzierenden Durchlasses austretende geschäumte Material wesentlich verdickt wird, ohne daß seine Geschwindigkeit wesentlich verringert wird.

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9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,■ gekennzeichnet durch einen Aufsatz für eine nicht schäumende Flüssigkeitssprühdüseneinheit mit einem Auslaßabschnitt, durch v/elchen nicht belüftete Flüssigkeit hindurchgehen kann und der einen einstellbaren Abschnitt mit von Hand einstellbaren Einrichtungen und eine eine Öffnung bildende Einrichtung aufweist, durch welche nicht belüftete Flüssigkeit hindurchgeht, so daß der Abschnitt eines Durchlasses, der jenseits der die Öffnung bildenden Einrichtung liegt und auf den der davon ausgehende Strom auftrifft, sich ändert, wenn die von Hand einstellbare Einrichtung geändert wird, wobei der Aufsatz ein an der nicht schäumenden Flüssigkeitssprühdüse anbringbare s Gehäuseteil mit einem Einlaß für die Aufnahme des variabel geformten Stroms aus der die Öffnung bildenden Einrichtung der nicht schäumenden Sprühdüseneinheit, einen Schaum erzeuqpiiden, druckreduzierenden Durchlaß, der mit dem Einlaß in Verbindung steht und so angeordnet ist, daß er den aus der die Öffnung bildenden Einrichtung austretenden Strom aufnimmt, so daß verschiedene Abschnitte davon getroffen werden, wenn die von Hand einstellbare Einrichtung verändert wird, eine Lufteinlaßöffnung bildende Einrichtung, die zwischen dem Außenraum der Befestigung und dem druckreduzierenden Durchlaß eine Verbindung herstellt, wobei der druckreduzierende Durchlaß beim Durchgang des Stroms eine Ansaugung von Luft durch die die Lufteinlaßöffnung bildende Einrichtung und das Einmischen der Luft in den durch die Befestigung gehenden Flüssigkeitsstrom hervorruft, wobei die Lage, Form und Abmessung des druckreduzierenden Durchlasses derart vorgesehen sind, daß in dem dadurch hindurchgehenden, belüfteten Strom eine Schaum erzeugende Turbulenz in einem Ausmaß

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hervorgerufen wird, welches sich mit den von dem aus der die öffnung bildenden Einrichtung austretenden Strom getroffenen Stellen so ändert, daß die Stärke des Schaums im wesentlichen variabel ist, und eine den Schaum steigernde Kammer jenseits des druckreduzierenden Durchlasses aufweist, wobei die Expansionskammer eine Breite hat, die viel größer ist als die des vorderen Endteils des druckreduzierenden Durchlasses, und das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Expansionskammer im Bereich von etwa 7 bis 2o liegt, so daß das aus dem Ende des druckreduzierenden Durchlasses austretende geschäumte Material wesentlich verdickt wird, ohne daß seine Geschwindigkeit wesentlich verringert wird.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßabschnitt der Anordnung für den Durchlaß eines nicht belüfteten Flüssigkeitsstroms durch die die Öffnung bildende Einrichtung vorgesehen -ist".

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Einlaßabschnitt, durch welchen eine Flüssigkeit hindurchgehen kann und der eine eine öffnung bildende Einrichtung aufweist, durch welche Flüssigkeit hindurchgeht, durch einen Schaum erzeugenden Abschnitt mit einem Einlaßende, welches einen aus der die Öffnung bildenden Einrichtung austretenden Strom aufnimmt, durch einen druckreduzierenden Durchlaß, der mit dem Einlaßende in Verbindung steht, durch eine eine Lufteinlaßöffnung bildende Einrichtung, angeschlossen zwischen dem Außenraum der Düsenanordnung und dem druckreduzierenden Durchlaß, wobei der druckreduzierende Durchlaß bei hindurchgehendem Strom die Ansaugung von Luft durch die eine

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Lufteinlaßöffnung bildende Einrichtung und das Einmischen der Luft in den durch die Düsenanordnung gehenden Flüssigkeitsstrom herbeiführt und die Form und Abmessung des druckreduzierenden Durchlasses derart sind, daß in dem hindurchgehenden belüfteten Strom eine Schaum erzeugende Turbulenz hervorgerufen wird, und durch eine die Schaumstärke vergrößernde Expansionskammer jenseits des druckreduzierenden Durchlasses, wobei die Expansionskammer wenigstens etwa das Zweifache des Durchmessers des vorderen Endteils des druckreduzierenden Durchlasses beträgt und die Länge der Expansionskammer ausreichend groß ist, so daß das aus dem Ende des druckreduzierenden Durchlasses austretende geschäumte Material wesentlich verdickt wird, ohne daß seine Geschwindigkeit wesentlich verringert v/ird.

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