DE4138471A1 - Aufschaeumduese fuer fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufschäumdüse für Flüssigkeiten gemaß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aufschäumdüsen mit einer Zerstäubungsdüse und einem mit Abstand zur Zerstäubungsdüse angeordneten Sieb werden beispielsweise an den Austrittsöffnungen von Wasserhähnen oder handbetätigten Flüssigkeitszerstäubern für Haushalts­ reinigungsmittel verwendet. Der aus der Zerstäubungsdüse kegelförmig austretende Sprühstrahl tritt durch das nachgeordnete Sieb. Beim Siebdurchtritt werden die feinen Wassertröpfchen des Sprühstrahls verwirbelt. Infolge der Verwirbelung wird dem abgegebenen Sprühstrahl zusätzlich Luft zugeführt und dieser aufgeschäumt. Folglich wird der von einem Wasserhahn abgegebene Wasserstrahl mit perligen Luftblasen versehen. Im Fall des Haushaltsreinigers trifft der abgegebene Sprühstrahl beispielsweise auf eine zu reinigende Kachelwand als Schaum auf.

Aus der DE-PS 29 25 528 ist beispielsweise eine Schaum­ sprühvorrichtung mit einer von Hand betätigten Pumpe bekannt, die eine Zerstäubungsdüse und ein Sieb aufweist, das im Sprühstrahl angeordnet ist. Nachteilig bei der bekannten Schaumsprühvorrichtung ist, daß ein Sieb mit einer ganz bestimmten Maschenweite von 0,074-0,25 mm erforderlich ist. Die bekannte Schaumsprühvorrichtung schließt die Anwendung von Sieben mit einer kleineren oder einer größeren Maschenweite aus.

Bei Aufschäumdüsen, die an Wasserhähnen zur Anwendung kommen, müssen Siebe mit einer möglichst großen Maschen­ weite verwendet werden, damit die kleinen Poren des Siebes, die die offene Siebfläche bilden, nicht zu schnell ver­ kalken. Das Aufschäumen mit feineren Sieben ist daher kaum möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Aufschäumdüse für Flüssigkeiten zu schaffen, bei der unterschiedlichste Maschenweiten zum Einsatz kommen können.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß weist das Sieb mindestens einen siebfreien Durchbruch auf. In erfinderischer Weise wird hierdurch die offene Siebfläche vergrößert und der Umstand ausgenutzt, daß die auf das Sieb auftreffende Flüssigkeitsteilchen unterschiedliche Größen und Massen aufweisen. Ein Flüssig­ keitsteilchen mit einer geringeren Masse besitzt eine kleinere kinetische Energie und ein kleineres Trägheits­ moment als ein Flüssigkeitsteilchen mit größerer Masse.

Beispielsweise bei einer handbetätigten Schaumerzeugungs­ verrichtung wird der Sprühstrahl von einer Zerstäubungsdüse kegelförmig abgegeben. Besonders im äußeren Bereich des Sprühstrahlkegels bewegen sich fein vernebelte Flüssig­ keitsteilchen, während sich im axialen Bereich des Haupt­ sprühstrahls größere Flüssigkeitsteilchen mit einer höheren kinetischen Energie bewegen. Treffen die äußeren Flüssig­ keitsteilchen auf ein Sieb mit einer kleinen Maschenweite, wie sie beim Stand der Technik benutzt wird, schlagen viele nebelförmige Tröpfchen auf den Siebstäben auf und verlieren aufgrund der geringen kinetischen Energie und des geringen Massenträgheitsmomentes die Fortbewegungsgeschwindigkeit. Folglich bleiben die Tröpfchen im Sieb hängen, sammeln sich dort an und behindern den nachströmenden, feinnebligen Sprühstrahl. Folglich tritt bei den bekannten Schaum­ sprühvorrichtungen ein periodisches Abtropfen der Flüssig­ keitsteile auf, die im Sieb unter Verlust ihrer Bewegungs­ energie hängengeblieben sind. Erfindungsgemäß werden je nach Anwendungsfall in den Bereichen, in denen feinneblige Tröpfchen mit einer geringeren Masse durchfliegen, größere Maschenweiten eingesetzt, um den Flug der Masseteilchen nicht zu behindern.

Wie die Erfindung weiter lehrt, wird der im Verhältnis zur Maschenweite wesentlich größere siebfreie Durchbruch im Bereich des Hauptsprühstrahls angeordnet, in dem sich Flüssigkeitsteilchen mit einer größeren Masse und damit höheren kinetischen Energie bewegen. Bei Haushaltsschaum­ sprühvorrichtungen, die die erfindungsgemäße Aufschäumdüse verwenden, liegt der Durchbruch bevorzugt in der Mitte des Siebes und damit auf der axialen Verlängerung der Zer­ stäubungsdüse. Erfindungsgemäß werden zur Verwirbelung die Ränder des Durchbruchs herangezogen, denn die kinetische Energie des axialen Hauptflüssigkeitsstromes ist so groß, die Verwirbelung und das Einmischen von Luftteilen herbei­ zuführen, ohne daß die Masseteilchen im Bereich der Sieb­ ebene zum Bewegungsstillstand kommen. Die hohe kinetische Energie reicht aus, die Verwirbelungsarbeit und zusätzlich die Arbeit zur geradlinigen Fortbewegung nach Durchtritt aus dem Sieb aufrechtzuerhalten. Die kinetische Energie des Hauptstrahlstroms wird im wesentlichen um den Energie­ betrag herabgesetzt, der zur Verwirbelung erforderlich ist.

Je nach Größe des Durchmessers des Durchbruchs wird ein größerer oder kleinerer Anteil des axialen Hauptsprüh­ strahles erfaßt. Die Größe des Durchmessers des Durchbruchs kann so bestimmt werden, daß die Wirbeleffekte aufgrund der Siebränder den gesamten axialen Hauptsprühstrahl erfassen und eine sichere Verwirbelung aller Flüssigkeitsteilchen erzielt wird. Gleichzeitig erfaßt der verwirbelte axiale Hauptsprühstrahl nach Durchtritt der Siebebene die äußeren feinnebligen Flüssigkeitsteilchen, die mitgerissen und eingemischt werden. Bis zum Auftreffen auf der zu reinigen­ den Wand verwirbelt sich der ausgetretene Sprühstrahl selbst weiter, was einen verbesserten Schaum mit einem hohen Luftanteil erzeugt.

Tritt der Sprühstrahl kegelförmig aus der Zerstäubungsdüse aus, kann das Sieb mit dem erfindungsgemäßen Durchbruch so weit in axialer Richtung an die Zerstäubungsdüse angenähert werden, daß die Ränder des Durchbruchs den Sprühstrahl nicht mehr erfassen. In diesem Fall wird die Wirkung des Siebes aufgehoben, was bei den bekannten Schaumsprühvor­ richtungen durch Wegschwenken des Siebes erzielt wird. In vorteilhafter Weise schränkt die Erfindung eine derartige Schaumsprühvorrichtung für den Haushaltsbereich in der Anwendung, zwischen der Schaumerzeugung und der Sprüh­ strahlabgabe zu wählen, nicht ein.

Die Erfindung bewirkt weiter den Vorteil, daß zur Zufuhr von Luft keine zusätzlichen Lufteintrittsöffnungen erfor­ derlich sind, die zwischen der Zerstäubungsdüse und dem Sieb bei bekannten Schaumsprühvorrichtungen notwendig sind. Die Luftzufuhr erfolgt bei der Erfindung von außen über das Sieb. Folglich kann die Zerstäubungskammer zwischen der Zerstäubungsdüse und dem Sieb ohne Durchbrüche und Bohrungen ausgebildet werden, was die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Aufschäumdüse verringert.

Die Durchbrüche können unterschiedliche Gestalt aufweisen, und ebenso sind mehrere Durchbrüche vorsehbar. Bevorzugt wird ein mittiger Durchbruch von mindestens 0,26 mm ver­ wendet. In anderen Ausführungsformen sind Durchbrüche mit einem Durchmesser von 0,6-1 mm insbesondere bei Schaum­ sprühvorrichtungen für den Haushaltsbereich geeignet.

Nach einer anderen Weiterbildung ist es möglich, für den axialen Hauptsprühstrahl ein dünnmaschiges Sieb zu ver­ wenden, das von einem siebfreien Raum umgeben wird. Diese Ausführungsform läßt sich beispielsweise an einem Wasser­ hahn anbringen, wobei der axiale Hauptsprühstrahl verstärkt aufgeschäumt wird. Das sehr engmaschige Sieb läßt sich in diesem Bereich verwenden, weil hier die Flüssigkeitsteil­ chen eine hohe kinetische Bewegungsenergie aufweisen. Die äußeren feinnebligen Tröpfchen von geringerer Masse können an dem äußeren siebfreien Raum, der das feinmaschige Sieb umgibt, ungehindert aus der Aufschäumdüse austreten. Erfindungsgemäß kann das feinmaschige Sieb zusätzlich einen Durchbruch aufweisen, der die zuvor be­ schriebene Wirkung eines Vollsiebes mit einem zentralen Durchbruch aufweist. Diese zweite Ausführungsform, bei der das feinmaschige Sieb von einem siebfreien Raum umgeben ist, die gleichfalls bei den bekannten Schaumsprühvorrich­ tungen zur Anwendung gelangen kann, ist neben der bevorzug­ ten Anwendung an einem Wasserhahn beispielsweise als Auf­ schäumdüse für einen Badezimmerduschkopf oder eine Dental­ munddusche einsetzbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Auf­ schäumdüse und

Fig. 2 verschiedene Ausführungsformen verschiedener Siebe.

Fig. 1 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer erfindungs­ gemäßen Aufschäumdüse in einer Schnittdarstellung längs der Schnittachse A. In einem röhrenförmigen Gehäuse 1, das beispielsweise in eine handelsübliche Schaumsprühvorrich­ tung mit einer handbetätigten Pumpe oder einen Wasserhahn einsetzbar ist, befindet sich eine Zerstäubungsdüse 2, deren Düsenkanal 9 längs der Achse A ausgerichtet ist. Der Zerstäubungsdüse 2 wird eine zu vernebelnde Flüssigkeit 14 unter Druck zugeführt. Ein Pumpsystem 6, das die Flüssig­ keit 14 durch den Düsenkanal 9 drückt, wird in Fig. 1 durch einen Pumpkolben 6 dargestellt. Wird die erfindungsgemäße Aufschäumdüse in einen Wasserhahn eingesetzt, kann der Pumpkolben 6 entfallen.

Die durch den Düsenkanal 9 gepreßte Flüssigkeit 14 wird an der Spitze und Austrittsöffnung des Düsenkanals vorzugs­ weise kegelförmig zerstäubt. Der kegelförmige Sprühstrahl ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Der von der Zerstäubungsdüse 2 abgegebene Sprühstrahl 7 trifft in axialer Richtung auf ein Sieb 3, das gleichfalls auf der Achse A liegt. Die Siebebene steht senkrecht zu der Achse A. Das in Fig. 1 gezeigte ebene Sieb 3 weist erfindungs­ gemäß einen Durchbruch 8 auf, der im Hauptstrahl des Sprüh­ strahls 7 liegt. Der Hauptstrahl des Sprühstrahls 7 deckt sich in seiner Bewegungsrichtung im wesentlichen mit der Achse A. Aufgrund der hohen kinetischen Energie des Haupt­ strahls erfolgt eine Verwirbelung an den Rändern des Durch­ bruchs 8, und der verwirbelte Hauptstrahl kann ungehindert austreten. Der feinneblige Anteil des Sprühstrahls 7, der im wesentlichen den axialen Hauptstrahl umgibt, durchläuft das Sieb 3, wobei erfindungsgemäß die Maschenweite an die kinetische Energie der feinnebligen, äußeren Flüssigkeits­ teile angepaßt ist.

Das Sieb 3 wird von einer Halterung 4 getragen, die auf das vordere Ende des röhrenförmigen Gehäuses 1 aufgesteckt ist. Zwischen der Halterung 4 und dem Gehäuse 1 kann ein Gewinde ausgebildet sein, um den Abstand X zwischen der Siebebene und der Zerstäubungsdüse 2 zu variieren. Durch Annähern des Siebes 3 an die Zerstäubungsdüse 2 kann erzielt werden, daß der Sprühstrahl 7, ohne das Sieb 3 zu berühren, durch den Durchbruch 8 hindurchtreten kann. In diesem Fall wird die Verwirbelungsfunktion des Siebes 3 aufgehoben und der Sprühstrahl 7 tritt im wesentlichen als dünner Strahl aus.

Fig. 2 zeigt vier verschiedene Ausführungsformen des er­ findungsgemäßen Siebes. Fig. 2a zeigt die Ausführungsform des Siebes 3 aus Fig. 1 in der Vorderansicht. Die Maschen 15, die das Sieb 3 bilden, erstrecken sich nur bis zu dem Mittenbereich, in dem der relativ großflächige Durchbruch 8 als siebfreier Raum ausgebildet ist. Die Verwirbelung des Hauptstrahls des Sprühstrahls 7 erfolgt im wesentlichen durch den Siebrand 17, der gleichfalls den Durchbruch 8 abgrenzt. Auch wenn in Fig. 1 das Sieb 3 als ebenes Sieb dargestellt ist, sind in anderen Ausführungsformen konkav oder konvex gekrümmte Siebe einsetzbar. Durch die konvexe oder konkave Krümmung läßt sich die Verwirbelungswirkung neben dem Abstand X und dem Durchmesser des Durchbruchs 8 besser an die kinetische Energie der unterschiedlichen Masseteilchen in dem Sprühstrahl 7 anpassen. Durch die Verkrümmung des Siebes kann der Weg verkürzt oder ver­ längert werden, bis die Masseteilchen des Flüssigkeits­ stromes auf das Sieb auftreffen. Beispielsweise kann der Siebrand 17 des Siebes 3 in Fig. 1 mehr in Richtung der Zerstäubungsdüse 2 verlagert sein, wobei der äußere Sieb­ bereich in der gezeichneten Ebene verbleibt. Damit gelangt der Siebrand in einen Bereich, bei dem der Sprühstrahl 7 eine noch höhere kinetische Energie aufweist und eine ge­ steigerte Verwirbelung erzielt wird. Umgekehrt kann der Siebrand 17 von der Zerstäubungsdüse 2 wegweisen und auf das anzusprühende Objekt gerichtet sein.

Der Durchmesser des Durchbruchs 8, 10, 11 beträgt mindestens 0,26 mm und kann bevorzugt auf 0,6-1 mm gesteigert werden. Dies entspricht einem Bereich der Öffnungsfläche des Durchbruchs 8 von 0,049-0,785 mm².

In Fig. 2b ist ein Sieb 3 gezeigt, bei dem der zentrale Durchbruch 8 von Zusatzdurchbrüchen 10 umgeben ist. Die Durchbrüche 10 können in beliebiger Weise angeordnet sein.

Fig. 2c zeigt eine Ausführungsform eines Siebes 3 mit einem Längsdurchbruch oder Längsloch 11. Ebenfalls besteht in Abwandlung der Gestaltung des Siebes zu den vorgenannten Ausführungsformen das Sieb 3 aus parallelen Streben 12, was aufgrund der größeren Sieböffnungsweite gegenüber dem Kreuzgittermuster nach Fig. 2a eine höhere Öffnungsweite ergibt und einen leichteren Durchtritt von feintröpfigen Flüssigkeitsteilchen zuläßt.

Fig. 2d zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufschäumdüse, bei der im Mittenbereich ein feinmaschiges Sieb 3 angeordnet ist. Das feinmaschige Sieb 3 wird durch Stege 13 beispielsweise an der Halterung 4 fixiert und wird durch einen siebfreien Raum 16 umgeben. Nach der gezeigten Anordnung in Fig. 2d bildet der siebfreie Raum einen ring­ förmigen Durchbruch 16. Der siebfreie Raum wird beispiels­ weise durch das Gehäuse 1 begrenzt. Im Mittenbereich des feinmaschigen Siebes 3 kann wiederum ein Durchbruch 8 vor­ gesehen sein, weshalb sich in der Ausführungsform nach Fig. 2d in radialer Richtung ein siebfreier Raum ergibt, an den ein Siebbereich anschließt, der wiederum in einen sieb­ freien Raum übergeht. Hierbei wird das zentrale Sieb 3 hauptsächlich von dem axialen Hauptstrom des Sprühstrahls 7 beaufschlagt, der eine hohe kinetische Energie aufweist. Somit lassen sich feinmaschige Siebe verwenden, die weit unterhalb der Maschenweite von 0,074 mm liegen, die der Stand der Technik verwendet. Damit ist ein noch besseres und feinperligeres Aufschäumen möglich. Der Siebrand 17, der die siebfreien Räume von dem Maschenbereich abgrenzt, kann mit Einfassungen, Wülsten und profilierten Stegen versehen sein, die zur Stabilität beitragen und die Verwirbelung erhöhen. Infolge der Verwirbelungswirkung der Durchbruchbänder der Durchbrüche 8, 10, 11, 16 lassen sich erfindungsgemäß unterschiedlichste Maschenweiten verwenden, die außerhalb des vom Stand der Technik (0,074-0,25 mm) Bereichs liegen.

Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet eine Zerstäubungskammer, die bei der Erfindung luftdicht verschlossen sein kann, weil über die Durchbrüche 8, 10, 11, 16 ausreichend Luft zugeführt werden kann, um den durch das Sieb tretenden Flüssigkeitsstrom aufzuschäumen.

Claims (13)

1. Aufschäumdüse für Flüssigkeiten mit einer Zerstäubungs­ düse, die eine unter Druck zugeführte Flüssigkeit zer­ stäubt, und einem mit Abstand zur Zerstäubungsdüse ange­ ordneten Sieb, das in der Achse des von der Zerstäubungs­ düse abgegebenen, kegelförmigen Sprühstrahls liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (3) mindestens einen siebfreien Durchbruch (8, 10, 11, 16) aufweist.

2. Aufschäumdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (8) im Hauptstrahl des kegelförmigen Sprühstrahls (7) angeordnet ist.

3. Aufschäumdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem im Hauptstrahl des Sprühstrahls (7) ange­ ordneten Durchbruch (8) weitere Zusatzdurchbrüche (10) vorgesehen sind, die den Durchbruch (8) umlagern.

4. Aufschäumdüse nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (8, 10, 11, 16) Langlöcher sind.

5. Aufschäumdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (16) das Sieb (3), das im Hauptstrahl des Sprühkegels des Sprühstrahls (7) angeordnet ist, ring­ förmig umgibt.

6. Aufschäumdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (3) über Stege (13) mit der Siebhalterung (4) verbunden ist.

7. Aufschäumdüse nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (3) aus parallel zueinander angeordneten Siebstreben (12) besteht.

8. Aufschäumdüse nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (3) in Richtung der Sprühachse (A) konvex oder konkav gekrümmt ist.

9. Aufschäumdüse nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (x) zwischen dem Sieb (3) und der Zer­ stäubungsdüse (2) in axialer Richtung verstellbar ist.

10. Aufschäumdüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (x) zwischen dem Sieb (3) und der Zer­ stäubungsdüse (2) so weit verringerbar ist, daß die Sieb­ ränder (17), die den Durchbruch (8, 11) bilden, außerhalb des Sprühkegels des Sprühstrahls (7) liegen.

11. Aufschäumdüse nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wandung des Gehäuses (1) in dem Abschnitt zwischen der Zerstäubungsdüse (2) und dem Sieb (3), der eine Zerstäubungskammer (5) bildet, durchbruchsfrei ver­ schlossen ist.

12. Aufschäumdüse nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Durchbruch (8, 10, 11) eine Fläche von 0,049- 0,785 mm² aufweist.

13. Aufschäumdüse nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Siebränder (17), die den Maschenbereich des Siebes (3) von dem Durchbruchbereich (8, 10, 11, 16) ab­ grenzen, durch Randwülste eingefaßt sind.