DE3529484A1

DE3529484A1 - Geraeuscharmes auslaufstueck mit begrenztem und laminarem durchfluss

Info

Publication number: DE3529484A1
Application number: DE19853529484
Authority: DE
Inventors: Walter R. Alta Loma Calif. Nelson
Original assignee: OMNI PRODUITS SA
Current assignee: OMNI PRODUITS SA
Priority date: 1984-08-15
Filing date: 1985-08-16
Publication date: 1986-02-27
Also published as: FR2569251A1; CH665666A5

Description

Patentanw^^JT^r Γ^?;|. Dipl.-lng. Curt Wallach

^^X:fy:j:tO\p\.\nQ. Curt Wallach

Europäische Pat — ^ Dipl.-Ing. Günther Kocfl

European Patent Attorneys * Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibac'fT;

Dipl.-Ing. Rainer Feldkarrvp*-

D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 ■ Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai_#cJ _f

Datum: 13. Aug. 1985 ζ ff

3529484 Unser Zeichen: 18183 H/Bu "*.* -Γ

OMNI PRODUITS S.A., CH-1207 Genf, Schweiz

Geräuscharmes Auslaufstück mit begrenztem und laminarem Durchfluß

Geräuscharmes Auslaufstück mit begrenztem und laminarem

Durchfluss.

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen ein Auslaufstück für einen Hahnen, um die Ausflusseigenschaften zu verändern, und besonders ein den Durchfluss begrenzendes Auslaufstück mit laminarem Ausfluss und minimalem Ausflussgeräusch.

Ein Auslaufstück nach einer speziellen Ausführungsart der Erfindung umfasst eine den Durchfluss begrenzende Platte, welche über dem Querschnitt des Durchflusskanals angeordnet ist und mehrere kreisförmig um eine zentrale Einstellöffnung angeordnete Oeffnungen aufweist. Die kreisförmig angeordneten Oeffnungen gestatten für sich allein eine kleinere Durchflussmenge als

einen bestimmten Bereich von Durchflussmengen. Der Durchmesser der Einstellöffnung wird so gewählt, dass für einen gegebenen Druck die Durchflussmenge erhöht wird und an die untere Grenze des bestimmten Bereiches zu liegen kommt. Reihen von abstandhaltigen Drahtsieben und gelochten Scheiben wechseln ab sowohl stromaufwärts wie stromabwärts der den Durchfluss begrendenden Platte, um die kinetische Energie des Durchflussstromes optimal zu verteilen. In dieser Weise erhält man eine gleichmässige Durchflussgeschwindigkeit, praktisch konstant über dem ganzen Querschnitt des Durchflusskanals, womit die maximale Geschwindigkeit begrenzt wird und man erhält eine laminare Strömung, d.h. einen sanften, klaren, praktisch turbulenzfreien und spritzfreien

Abfluss. Eines der Drahtsiebe berührt die stromabwärts liegende Seite der den Durchfluss begrenzenden Platte derart, dass das diesbezügliche Geräusch auch unterdrückt wird. In

einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung bleibt das Durchflussgeräusch unter der 20 Dezibel-Grenze, die durch gewisse Reglemente betreffend den Geräuschregeln für Sanitärinstallationen vorgeschrieben sind.

Ein besseres Verständnis der Erfindung sowie der anderen Ziele und Vorteile, die damit zusammenhängen, kann auf Grund der folgenden detaillierten Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen erhalten werden. Darin stellen dar

- die Figur 1 ein Längsschnitt eines AuslaufStückes gemäss vorliegender Erfindung und

- die Figuren 2, 3 und 4 Querschnitte der Vorrichtung der Figur 1, wie man sie beziehungsweise gemäss der Ebenen 2-2, 3-3 und 4-4 erhält. ^

Wenn man sich auf die Zeichnungen bezieht, umfasst ein Auslaufstück gemäss Erfindung ein zylindrisches Gehäuse 10 mit einer äusseren Hülle 12, einen oberen Einsatz 14 und einen unteren Einsatz 16. Die unteren und oberen Einsätze wirken zusammen mittels einer überlappenden Dichtung 18, welche das Zusammensetzten, das Auseinandernahmen und die Reinigung des Auslaufstückes erleichtert. (Man wird verstehen, dass die Begriffe "ober" und "unter", die im Text verwendet werden, nicht im engen Sinne zu verstehen sind und einfach zur Erleichterung der Beschreibung des AuslaufStückes, wie es auf der Figur 1 dargestellt ist, verwendet werden; die Orientierung der Vorrichtung ist selbstverständlich nicht auf die hier beschriebene begrenzt).

Der obere und der untere "Einsatz 14 und 16, die zusammen·* ; gehören, passen leicht in die Hülle 12, die an ihrem oberen J Ende - oder Einlaufende - ein Gewinde 20 aufweist, um das Au&rV

laufstück an die Auslaufmündung eines Hahnes zu befestigen.ί^ϊ ; Die Hülle 12 besitzt ein unteres Ende - oder Auslaufende - , das mit einem nach innen gerichteten Flansch 22 abschliesst. Ein ähnlich nach innen gerichteter Flansch 24 wirkt zusammen mit dem Flansch 22 des Gehäusehülle. Ein zentraler Durchflusskanal 26 befindet sich zwischen dem Einlaufende und dem Auslaufende des AuslaufStückes.

Die Hülle 12 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt, wogegen die Einsätze Kunststoffelemente sind, die vorzugsweise nach dem Spritzgussverfahren hergestellt sind.

Eine Querschnittsplatte 30 ist-asusanmengehörig zum oberen Einsatz 14 gebildet und dehnt sich über dem ganzen Querschnitt des Durchlaufkanals 26 aus, womit sie den Durchfluss begrenzt. Wie man es besser auf der Figur 2 sieht, hat die Platte 30 in der spezifischen hier beschriebenen Ausbildungsform mehrere Oeffnungen 32, die auf zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Vorzugsweise besitzen alle Oeffnungen 32 den gleichen Durchmesser; in unserem Beispiel gibt es 36 Oeffnungen, 24 in gleichmässigen Zwischenabständen entlang dem äusseren Kreis und die 12 verbleibenden in gleichmässigen Zwischenabständen dem inneren Kreis entlang. Diese Anordnung der Oeffnungen ist gemäss der Längsachse 34 zentriert, wobei diese Längsachse selbstverständlich in Durchflussrichtung der Flüssigkeit durch das Auslaufstück orientiert ist. Im hier beschriebenen besonderen Beispiel besitzt die den Durchfluss begrenzende Platte eine Dicke von 0,71 mm und jede Oeffnung 32 besitzt einen Durchmesser von 0,69 mm. Die den Durchfluss begrenzende Platte besitzt ebenfalls eine zentrale Einstellöffnung 36, deren Funktion später erläutert wird.

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Um die Beschreibung der Vorrichtung zu erleichtern werde/i wir die untere Oberfläche der den Durchfluss begrenzenden J?\'a1*t.p 30 auch mit stromabwärts liegender Oberfläche und die obere; l*t Oberfläche auch mit stromaufwärts liegender Oberfläche bezeichnen.

Zwischen der stromabwärts liegenden Oberfläche der den Durchfluss begrenzenden Platte 30 und dem Flansch 24 am Austrittsende des unteren Einsatzes 16 befinden sich zwei Reihen von parallelen, abstandshaltigen Sieben und eine Reihe von parallelen, abstandshaltigen gelochten Scheiben, welche den Durchflusskanal 26 unterbrechen. Mit den Sieben und Scheiben erhält man eine laminare Strömung und unter diesem Gesichtspunkt dienen sie, um die Geschwindigkeit zu reduzieren und sie über dem Querschnitt auszugleichen. Das Resultat ist eine gleichmässigere Gesehwindig-' keit über dem Querschnitt. Für eine detailliertere Beschreibung der Wirkungsweise dieser Elemente, um eine laminare Strömung ,. eines Fluidums zu erhalten, kann ein früheres Patent des Erfinders, U.S. 4.119.2,76, welcher am 10. Oktober 1973 erteilt wurde, über ein "Auslaufstück mit laminarem Ausfluss" beigezogen werden. Die Scheiben und Siebe vermindern auch das Geräusch.

Beginnend bei der den Durchfluss begrenzenden Platte sind eine erste Reihe von 4 Drahtsieben in Scheibenform 40-43 und anschliessend 3 gelochte Scheiben 44-46, die wiederum von einer zweiten Reihe von Drahtsieben 47-49 - vorzugsweise drei in der Zahl - , angeordnet. Die Sieben und gelochten Scheiben sind praktisch in gleichmässigen Abständen von einander angeordnet. Somit sind die Siebe und Scheiben 42-49 mittels 7 gleicher Ringe 52 getrennt und die Siebe 40 und 41 besitzen vorstehende Ränder 40a und bzw. 41a, die gegen unten gedreht sind, um die

zweckmässigen Trennabstände zu gewährleisten. Man wird sehen*,* * dass der Teil des Durchflusskanals 26 stromabwärts von der den» Durchfluss begrenzenden Platte 30 im wesentlichen durch die: :',: inneren Oberflächen der Abstandsringe 52 begrenzt ist, wobei** diese Oberflächen praktisch ausgerichtet sind, um eine zylindrische ziemlich glatte Oberfläche zu bilden.

Das höchste Sieb 40 ist unmittelbar anliegend an der unteren Oberfläche - oder stromabwärts liegenden Oberfläche - der den Durchfluss begrenzenden Platte 30 und ist sogar mit Vorteil in direktem Kontakt mit dieser Oberfläche. Man hat gefunden, dass diese Anordnung ein wichtiger Faktor zur Verminderung des Durchflussgeräusches darstellt.

Die Ausbildung jeder der gelochten Scheiben 44-46 ist am besten auf der Figur 3 sichtbar. Die Scheiben sind zum Beispiel aus Messingblech oder Messingband mit 0,41 mm Dicke angefertigt. Jede Scheibe besitzt in Zeilen und Kolonnen angeordnete Löcher, mit Abständen von 1,12 mm zwischen den Löchermittelpunkten, um eine Dichte von ca. 80 Löchern pro cm^ zu erhalten. Mit einem Lochdurchmesser von 0.71 mm stellt die ganze Oberfläche der Löcher ca. 32 % der Gesamtoberfläche jeder Scheibe dar.

Jedes der Siebe 42, 43 und 47-49, ist ca. 0,5 mm dick und weist vierzig quadratische Siebmaschen aus rostfreiem Stahldraht Serie 300 mit 0,25 mm Durchmesser auf. Die Siebe 40 und 4.1 sind jedes 0,33 dick und mit 38 quadratischen Maschen aus rostfreiem Stahldraht von 0,17 mm Durchmesser, wobei die Ränder eine Gesamthöhe von ca 1,0 mm ergeben.

Der innere Durchmesser der Gehäusehülle beträgt in der beispielhaft in den Zeichnungen dargestellten Ausführung 21 mm und

die Gesamtlänge der Hülle beträgt ca. 22 mm, wobei jeder S^ Trennring eine Dicke von 0,76 mm aufweist'und der Durchmesser^ des Durchflusskanals, der durch die inneren Oberflächen der Trennringe bestimmt ist, beträgt ca.. 16 mm.

Es soll bemerkt werden, dass alle Abmessungen und andere spezifischen Daten hier nur als Beispiel gegeben werden und in keiner Weise den Erfindungsbereich begrenzen sollen; andere Abmessungen, andere Parameter der Komponenten, der Materialien und so fort, welche erlauben, die gleichen oder annähernd die gleichen Resultate zu erreichen, sind dem Fachmann gestattet.

Betrachten wir nun den Teil der Vorrichtung über der oberen Oberfläche - oder stromaufwärts liegenden Oberfläche - der den Durchfluss begrenzenden Platte 30, so liegt eine Kombination eines Drahtsiebes 60 und einer gelochten Scheibe 62 auf einem Rand 64 als ein Teil des oberen Einsatzes 14. Das Sieb 60 und die Scheibe 62, in jeder Beziehung den bisherig beschriebenen identish, sind mit Vorteil direkt miteinander in Berührung, wie man es am besten auf der Figur 1 sieht. Das Sieb 60 ist jedoch von der oberen Oberfläche der den Durchfluss begrenzenden Platte 30 getrennt und, im vorliegenden betrachteten speziellen Beispiel, kann dieser Trennungsabstand in der Grössenordnung von 0,7 mm sein. Ueber der Kombination des Siebes 60 und der Scheibe 62 befindet sich ein konisches Sieb 66, das hauptsächlich als Filter dient. Ein Ring aus Kunststoff 68, um das konische Sieb 66, die gelochte Scheibe 62 und das Drahtsieb 60 gegen den vorstehenden Rand zu halten, und ein Dichtungsring 70 aus Gummi, um eine passende Abdichtung mit dem Hahnauslauf zu gewährleisten, vervollständigen das Auslaufstück.

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Das Auslaufstück gemäss Erfindung ist ausgelegt, um eine ** * exakt eingestellte Durchflussmenge zu erlauben, innerhalb eines"-^ zum Voraus bestimmten Bereiches von Durchflussmengen, der, zuirr *··

Beispiel, durch eine Kauf- oder Bauspezifikation festgelegt is€l Solche Spezifikationen können auch für einen bestimmten Betriebdruck einen oberen Geräuschpegel festlegen. Zum Beispiel in einer gegebenen Kategorie von Auslaufhähnen soll die Durchflussmenge zwischen 13,5 und 15 lt/min bei einem Druck von 3.10 Pa bleiben, wobei der Bereich 1,5 lt/min beträgt und das entstehende Geräusch unter 20 db bei einem Betriebsdruck von 3.10 Pa bleiben soll. Unseres Erachtens beschreibt diese Erfindung zum ersten Mal ein Auslaufstück, welches in der Lage ist, alle diese obligatorischen Forderungen auf sichere, wiederholbare Art zu erfüllen, womit eine Herstellung in Serien möglich ist, mit den davon resultierenden Kosteneinsparungen.

Weil es ausserordentlich schwierig ist, mit Genauigkeit die Durchmesser zahlreicher Oeffnungen, wie die 36 Oeffnungen 32 der den Durchfluss begrenzenden Platte 30, zu überwachen, so kann ein Durchflussmengenfehler leicht so gross sein, dass er kumuliert eine Durchflussmenge ausserhalb des vorgeschriebenen Bereiches zur Folge hat. Ein Ziel der Erfindung ist es, dieses Problem zu lösen. Unter diesem Gesichtswinkel wird der Nenndurchmesser der Oeffnungen 32 so gewählt, dass die Durchflussmenge allein durch diese Oeffnungen (bei Auslassen der Oeffnung 36} sich sicher unter der unteren Grenze des Toleranzbereiches der Durchflussmenge befindet^, man wählt dann den Durchmesser der Einstelloeffnung 36, um eine Durchflussmenge durch das Auslaufstück zu erhalten, welche im bestimmten Bereich der Durchflussmengen zu liegen kommt. Man hat gefunden, dass, wenn diese Grosse für eine Nenngrösse der Oeffnungen 32 einmal bestimmt war, ein hohes Mass an Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Durchflussmenge in der Herstellung

vorhanden war. Entsprechend den verwendeten Parametern, kann der Durchmesser der Einstellöffnung kleiner, gleich gross odeiS leicht grosser als derjenige der anderen Oeffnungen' 32 sein. J Γ« Man wird sehen, dass diese Eigenschaft erreicht wird dank dem Umstand, dass der Durchmesser des einzelnen Zentralloches einer präzisen Steuerung unterworfen ist, wogegen die Grossen der verbleibenden Oeffnungen 32 selten wenn überhaupt gleichmässig sein werden wegen den unvermeidlichen Schwankungen zwischen den Grossen der zahlreichen Bohrer oder Stifte der Gussform, die notwendig sind, um die Löcher zu bilden.

Die Einstelloeffnung 36 liefert eine so präzise Steuerung der ganzen Durchflussmenge, dass ihre Grosse gewählt werden kann, um eine gesamte Durchflussmenge zu erreichen, die zuverlässig und reproduzierbar gerade in den Bereich der zulässigen Durchflussmengen an ihre untere Grenze zu liegen kommt. Da Geräusch rasch mit der Durchflussmenge zunimmt, erlaubt die genannte Eigenschaft markant, das Geräusch minimal zu halten.

Obgleich ein Auslaufstück für einen Hahnenauslauf gemäss der Erfindung beschrieben und mit Figuren illustriert wurde, damit ein Fachmann sie verwenden kann, ist es klar, dass die Erfindung nicht dadurch beschränkt ist. Deswegen sind alle Abänderungen, Varianten oder gleichwertige Anordnungen, die im Rahmen der Patentansprüche sind, als im Rahmen der Erfindung zu betrachten.

- Leerseite

Claims

3529Λ84- PATENTANSPRUECHE

1. Geräuscharmes Auslaufstück gekennzeichnet durch

- eine Umhüllung (10),um einen Durchflusskanal zwischen einem Einlaufende und einem Auslaufende zu bilden,

- Durchflussbegrenzungsmittel (30), welche über dem Querschnitt des Durchflusskanals angeordnet sind, um die Durchflussmenge zu begrenzen, und mehrere erste Oeffnungen (32) und eine zweite Einstelloeffnung (36) umfassen, wobei der Durchmesser der zweiten Einstellöffnung derart dimensioniert ist, dass die Durchflussmenge in einem gewählten Teil eines Bereiches der Durchflüssmengen zu liegen kommt und

- die Strömung beruhigende Mittel (40-49), welche über dem Querschnitt des Durchflusskanals stromabwärts von den Durchflussbegrenzungsmitteln (30) angeordnet sind, um die Strömungsgeschwindigkeit zu reduzieren und sie über dem Querschnitt auszugleichen, damit sich ein laminarer Durchfluss ergibt.

2. Geräuscharmes Auslaufstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gewählte Teil des Bereiches der Durchflussmengen die untere Grenze des Bereiches ist.

3. Geräuscharmes Auslaufstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Strömung beruhigenden Mittel (40-49) ein Drahtsieb (40) enthalten, welches mit der stromabwärts liegenden Seite der Durchflussbegrenzungsmittel (30) in Berührung ist.

4. Geräuscharmes Auslaufstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst :

- ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse (10) mit einem Einlaufende, welches ausgebildet ist, um an einen Auslauf gekuppelt

zu werden, und mit einem Auslaufende, wobei das Gehäuse den " " Durchflusskanal zwischen diesen Enden umhüllt, ,"V-

- eine den Durchfluss begrenzende Platte (30), welche über dem"-· Querschnitt des Durchflusskanals beim Einlaufende angeordnet "" ist, wobei die Platte mehrere erste den Durchfluss begrenzende Oeffnungen (32) mit bestimmten Durchmessern und eine zweite Einstellöffnung (36) mit einem derart dimensionierten Durchmesser aufweist, dass die Durchflussmenge durch das Auslaufstück sich im gewählten Teil eines bestimmten Durchflussmengenbereiches befindet,

- eine erste und eine zweite Reihe von Abstand haltenden Drahtsieben (40-43, 47-49), welche über dem Querschnitt des Durchflusskanals stromabwärts von der den Durchfluss begrenzenden Platte (30) angeordnet sind und

- eine Reihe von Abstand haltenden gelochten Scheiben (44-46), * welche über dem Querschnitt des Durchflusskanals zwischen der , ersten und der zweiten Reihe von Drahtsieben angeordnet ist, wobei die Drahtsiebe und die Scheiben die Durchflussgeschwindigkeit reduzieren und ein gleichmässigeres Geschwindigkeitsprofil über den Querschnitt aufzwingen.

5. Geräuscharmes Auslaufstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination von mindestens einer gelochten Scheibe (62) und von mindestens einein Drahtsieb (60) über dem Querschnitt des Durchflusskanals stromaufwärts von der die Durchflussmenge begrenzenden Platte (30) angeordnet ist.

6. Geräuscharmes Auslaufstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das stromaufwärts liegende Drahtsieb (60) in der Nähe der stromaufwärts liegenden Seite der die Durchflussmenge begrenzenden Platte (30), möglicherweise in Berührung mit ihr, und zwischen dieser Platte (30) und der stromaufwärts liegenden gelochten Scheibe (62) angeordnet ist.

m. Cr. ΐί (. α ... 4,

7. Geräuscharmes Auslauf stück nach Anspruch 4, dadur/ch ge] kennzeichnet, dass die erste Drahtsiebreihe vier Drahtsiebe (40-43) umfasst, wovon eines (40) direkt an der stromabwärts liegenden Seite der die Durchflussmenge begrenzenden Platte (30) anliegt, dass die zweite Drahtsiebreihe drei am Auslaufende des Gehäuses anliegende Drahtsiebe (47-49) umfasst und dass die Reihe gelochter Scheiben drei Scheiben (44-46) umfasst, wobei diese Drahtsiebe und Scheiben praktisch gleich abstandshaltig zwischen einander sind.

8. Geräuscharmes Auslaufstück nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellöffnung (36) in der Mitte der den Durchfluss begrenzenden Platte- (30) angeordnet ist und dass die anderen den Durchfluss begrenzenden Oeffnungen (32) der Platte in zur Einstellöffnung konzentrischen Kreisgruppen angeordnet sind. *

9. Geräuscharmes Auslaufstück'nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisgruppen der Oeffnungen (32) derart ^A dimensioniert sind, dass sie eine Durchflussmenge durchlassen, welche kleiner ist _als der Bereich der Durchflussmengen und dass der Durchmesser der Einstellöffnung (36) derart dimensioniert ist, dass die gesamte Durchflussmenge durch den Durchflusskanal erhöht wird bis auf einen Durchfluss, der der unteren Grenze des Durchflussmengenbereichs entspricht.

10. Verfahren zur Herstellung des Auslaufstückes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst :

- die ersten Oeffnungen (32) in der Platte (30) derart bilden, dass eine Durchflussmenge durch das Auslaufstück erhalten wird, welche kleiner ist als der bestimmte Bereich der Durchflussmengen und

- die zweite Einstellöffnung (36) in der Platte (30) bilden, wobei

die Grosse der Einstellöffnung derart dimensioniert ist, dass* die Durchflussmenge erhöht wird, damit sie sich für einen : gegebenen Druck im bestimmten Durchflussmengenbereich an ihrfer*'-unteren Grenze befindet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, durch den Verfahrensschritt gekennzeichnet, in welchem die Durchflussmenge nach Herstellung der ersten Oeffnungen (32) und vor Herstellung der zweiten Einstellöffnung (36) gemessen wird.