DE69733973T2

DE69733973T2 - Verbesserte Mischdüse

Info

Publication number: DE69733973T2
Application number: DE1997633973
Authority: DE
Inventors: John A. Boticki; James L. Bournoville; James H. Lohr; Jr. Charles E. Seaman
Original assignee: JohnsonDiversey Inc
Current assignee: Diversey Inc
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: US5927338A; ES2244546T3; HK1040043B; HK1040043A1; EP1129659B1; DE69714261T2; DE69733973D1; BR9708726A; PT914056E; ATE220876T1; WO1997038617A1; EP1129659A3; BR9708726C1; ATE301419T1; EP1129659A2; US6279598B1; ES2176734T3; AR006707A1; EP0914056B1; BR9708726C2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Behandlung von Fluiden und insbesondere das Zusammenführen von Flüssigkeiten durch Ansaugen mittels einer Mischdüse, die einen oder mehrere Zuläufe und einen einzigen Ablauf aufweist.
STAND DER TECHNIK
Venturi-Mischvorrichtungen (auch als Eduktoren bezeichnet) arbeiten nach einem von Daniel Bernoulli (1700–1782) entdeckten Prinzip in Anwendungen, in denen zwei Flüssigkeiten gemischt werden. Im Allgemeinen wird in einer Mischdüse eine erste Flüssigkeit aus einer (gemeinhin) druckbeaufschlagten Quelle einem ersten Zulauf und von diesem einer Venturi-Anordnung zugeführt. Ein zweiter Zulaufkanal verläuft zwischen der Venturi-Anordnung und einem Behälter mit einer mit der ersten zu mischende zweite Flüssigkeit. Bei der ersten Flüssigkeit handelt es sich oft um Wasser, bei der zweiten um eine Chemikalie.
Als nur ein Beispiel der Anwendung derartiger Mischdüsen zum Mischen von Wasser mit Chemikalien sei die Abfüllanlage erwähnt, die in der Gebäudereinigung eingesetzt wird und eine oder mehrere verschiedene Flüssigkeiten in konzentrierter Form enthält. Solche Konzentrate liegen in separaten Behältern vor, die in der Anlage selbst enthalten oder an eine solche angeschlossen sind. Die Anlage weist eine bzw. mehrere Mischdüsen auf, mit denen Wasser und ein flüssiges Konzentrat zu einer verdünnten Lösung – bspw. einer Reinigungsflüssigkeit – vermischt werden.
Der Druckunterschied zwischen dem Konzentratbehälter und der Venturi-Anordnung der Mischdüse drückt die zweite in den Strömungsweg der schnell durchströmenden ersten Flüssigkeit, so dass die Flüssigkeiten vermischt werden. Die resultierende verdünnte Lösung wird einem Gefäß zugeführt – bspw. einem von einer Reinigungskraft zum Reinigen verwendeten Eimer. Bei den konzentrierten Flüssigkeiten kann es sich bspw. um ein neutrales, ein Reinigungs-/Entfettungsmittel zum Aufsprühen und Abwischen oder ein Glasreinigungsmittel handeln.
Ein Hersteller einer solchen Abfüllanlage (unter der Handelsbezeichnung SOLUTIONS CENTER^® u.a.) sowie der mit dieser anzuwenden Flüssigkonzentrate ist die Fa. S. C. Johnson & Son, Inc., Racine, WI, US, der (ursprünglichen) Anmelderin. Eine Mischdüse der in den SOLUTION-CENTER-Anlagen verwendeten Art ist in der US-PS 5 544 810 (Horvath, Jr. u.a.) beschrieben.
Beispiele von Mischvorrichtungen sind in den US-Patenten 3 071 137 (McDougall), 3 166 086 (Holmes), 4 697 610 (Bricker u.a.), 5 159 958 (Sand), 5 253 677 (Sand) und 5 529 244 (Horvath, Jr. u.a.), in der PCT-Anmeldung WO 95/34778 (Nowicki u.a.) sowie in anderen Patentschriften beschrieben. Der Proportionierer der genannten US-PS 4 697 610 teilt den ankommenden Flüssigkeitsstrom auf zwei Strömungswege auf, d.h. einen primären Strömungsweg durch die Venturi-Anordnung und einen sekundären Strömungsweg durch zwei parallele Kanäle. Diese Kanäle laufen stromabwärts zusammen; in einem zylindrischen Bereich wird durchströmende Flüssigkeit mit der Lösung aus der Venturi-Anordnung zusammengeführt.
Die WO 95/34778 arbeitet mit einem Proportionierer ähnlich dem der US-PS 4 697 610. Ein solcher Proportionierer weist ein Venturi-System auf, dessen obere Venturi-Düse anstatt der gegenüberliegenden Abflachungen in der genannten US-Patentanschrift drei verjüngte Abflachungen verwendet.
Die Mischdüse der US-PS 5159 958 weist zur Venturi-Anordnung parallele Durchlässe auf. Wasser, das von der Mischdüse wegspritzt und von der Spritzplatte abgelenkt wird, läuft diese Kanäle hinab und an der Venturi-Anordnung vorbei, um mit der aus ihr austretenden Flüssigkeit zusammengeführt zu werden. Die parallelen Durchlässe, die in der Mischdüse der US-PS 5 253 677 von der Venturi-Anordnung radial auswärts verlaufen, üben eine ähnliche Spritz- und Ableitfunktion aus.
Während die Vorrichtungen dieses und anderen Standes der Technik für den gedachten Zweck generell zufriedenstellend arbeiteten, sind sie nicht ohne Nachteile. Ein solcher Nachteil ist das Aufschäumen. Schäumt die verdünnte Lösung zu stark auf, kann das die Lösung aufnehmende Gefäß mit Schaum überlaufen, so dass es nur eine geringe Menge der flüssigen Lösung enthält.
Die Anmelderin will sich hinsichtlich des Aufschäumens in bekannten Vorrichtungen nicht an eine bestimmte Theorie binden; vermutlich ist der Luftzutritt zum primären Flüssigkeitsstrom ein signifikanter Faktor. Ein anderer Faktor könnte das Zusammenführen von Flüssigkeiten sein, die mit hoher Geschwindigkeit auf zwei Strömungswegen fließen.
Was die US-PS 4 697 610 anbetrifft, sei darauf hingewiesen, dass das Wasservolumen, das die divergierenden parallelen Durchlässe des sekundären Strömungswegs und/oder den genannten zylindrischen Bereich hinab strömt, u.U. nicht ausreicht, um einen "dichten Abschluss" gegen die Wände der Durchlässe zu bilden und ein Eindringen von Luft zu verhindern, so dass ein Luftzutritt erfolgt.
Hinsichtlich der Mischdüse der US-PS 5 159 958 wird die Flüssigkeitsmenge, die die Spritz-Ableit-Kanäle durchströmt, den offenen Bereich unter diesen Kanälen kaum ausfüllen. Auch dieser Umstand kann ein Eindringen von Luft fördern. Weiterhin führt die Mischdüse dieser Patentschrift den primäre Flüssigkeitsstrom durch eine Scheibe mit vergrößerter Öffnung. Der zwischen dem Strom und der Öffnung verbleibende Raum kann einen Luftzutritt verursachen.
Die Mischdüse der US-PS 5 159 958 scheint noch in anderer Hinsicht nachteilig zu sein. Der Durchmesser der Öffnung in der Scheibenbasis ist erheblich (etwa 3,5- bis 4-mal) größer als der Durchmesser der Auslassöffnung im konischen Teil. Mit anderen Worten: der Flächeninhalt der Öffnung in der Scheibenbasis ist etwa 12- bis 14-mal größer als der der Auslassöffnung. Eine solche Auslassöffnung kann aus der Öffnung der Scheibenbasis nur eine sehr schwache Strömung übernehmen. Bei anderen als schwachen Strömungen bewirkt diese Konfiguration ein erhebliches Spritzen in Rückwärtsrichtung, so dass vermutlich eine Abschirmung gegen ein Austreten des Spritzflüssigkeit aus den Luftspaltschlitzen erforderlich ist.
Ein anderer Nachteil bestimmter bekannter Mischdüsen ist deren unzureichende "Rückdrucktoleranz". Mit anderen Worten Der Druckabfall über die Länge (auch als "Einfügungsverlust" bezeichnet) ist bei ihnen unerwünscht hoch.
Ein solcher Druckabfall kann aus den folgenden Gründen wichtig werden. Es sei angenommen, dass die Primärflüssigkeit in die Mischdüse mit irgendeinem Höchstdruck einströmt; dann bewirkt ein zu hoher Druckabfall an der Mischdüse, dass weniger Druck zum Vermischen der Flüssigkeit in der Düse und – insbesondere – zum Austreiben der vermischten Lösung aus dieser verfügbar ist. Der letztere Gesichtspunkt ist immer wichtig und wird noch wichtiger, wenn bspw. ein Schlauch am Auslass einer Mischdüse über diesen hinaus angehoben oder sogar aufwärts gerichtet wird, während Flüssigkeitsgemisch aus ihm austritt. Bei einer solchen Lage des Schlauchs steigt der Rückdruck am Düsenauslass, desgl. bei Verwendung eines falsch dimensionierten und/oder eines zu langen Schlauchs, so dass weniger Druck zum Ausgeben der Lösung verbleibt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die konisch sich öffnende und konvergierende Düse der US-Patente 5 159 958 und 5 253 677 durchströmendem Wasser verhältnismäßig lange Strömungswege entgegenhält, die einen höheren Druckabfall bewirken, so dass für die Misch- und die Ausgabefunktion weniger Druck verbleibt.
Ein anderer Nachteil bestimmter bekannter Mischdüsen ist, dass sie nur zwei Flüssigkeiten mischen können. Es gibt Fälle (bspw. Mischanlagen), in denen man mehr als zwei Flüssigkeiten mischen und/oder andere Funktionen ausüben will, die bei Mischdüsen mit zwei Zuläufen nicht möglich sind.
Ein noch anderer Nachteil bestimmter bekannte Mischdüsen ist die Schwierigkeit, eine Leistungseigenschaft wie bspw. den von der Mischdüse "gesaugten" Unterdruck zu ändern.
Eine andere Charakteristik bestimmter Mischdüsen ist, dass sie vertikal angeordnet sein müssen. Zuweilen ist eine vertikale Anordnung jedoch unpraktisch oder gar unmöglich.
Eine noch andere Eigenschaft bestimmter bekannter Mischdüsen ist, dass sie geräuschvoll und mit einem auffallenden und charakteristischen Zischgeräusch arbeiten.
Eine neuartige Mischdüse, die einige der Probleme und Nachteile bekannter Konstruktionen beseitigt, würde einen wichtigen Fortschritt der Technik darstellen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es wäre eine verbesserte Mischdüse wünschenswert, die einige der Probleme und Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Es wäre weiterhin eine verbesserte Mischdüse derjenigen Art wünschenswert, deren Luftspalt bei einer Strömungsunterbrechung Schutz bietet.
Es wäre weiterhin eine verbesserte Mischdüse wünschenswert, die besonders gut für den Einsatz in Anlagen zum Abfüllen von Reinigungslösungen geeignet ist.
Weiterhin wünschenswert sind:

– eine Mischdüse mit erheblich abgeschwächter Schaumbildung;
– eine Mischdüse mit erheblich abgeschwächtem Luftzutritt;
– eine Mischdüse mit verhältnismäßig niedrigem Einfügungsverlust und verhältnismäßig hoher Rückdrucktoleranz;
– eine Mischdüse, die in bestimmten Ausführungsformen eine, mehrere oder alle von mindestens drei Flüssigkeiten – bspw. Konzentrate – mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit mischen kann;
– eine Mischdüse, die im Einsatz nicht auf eine vertikale Montage beschränkt ist;
– eine Mischdüse, bei der das "Rückspritzen" im wesentlichen beseitigt ist;
– eine Mischdüse, bei der sich eine Leistungseigenschaft durch Austausch eines einzigen Teils, d.h. eines leicht zu montierenden Flutungsrohrs ändern lässt;
– eine Mischdüse, deren Geräuschentwicklung schwach ist; und
– eine Mischdüse, bei der das lästige "Rückfluten" durch den Luftspalt erheblich abschwächt oder im wesentlichen beseitigt ist, auch wenn ein Ablaufschlauch aufwärts gerichtet ist und/oder höher als die Mischdüse liegt.

Aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen ergibt sich, wie diese und andere Ziele erreicht werden.
Generell weist die Erfindung nach Anspruch 1 eine Mischdüse zum Mischen einer ersten und einer zweiten Flüssigkeit auf, bspw. Wasser und einer konzentrierten Reinigungsflüssigkeit. Die erste Flüssigkeit liegt als Hauptstrom vor, der in einer stromabwärtigen Richtung strömt. Die Verbesserung weist ein Rohr (bspw. ein Venturi-Rohr) mit einer ringförmigen scharfen Kante im Hauptstrom auf, die diesen zu einem Primärstrom sowie einem ringförmigen Sekundärstrom aufteilt, der den Primärstrom umgibt und von diesem radial auswärts beabstandet ist.
Die "Laminarität" des Hauptstroms (und damit mindestens des Primärstroms) wird durch eine Anordnung zum "Glätten" der turbulenten Flüssigkeit verbessert, die in die Mischdüse einströmt. Eine solche Anordnung kann als Vielzahl beabstandeter (miteinander vertikal ausgerichtet oder winklig zueinander liegender) Abschirmelemente oder als Körper vorliegen, in dem eine Vielzahl abwärts konvergierender oder trichterförmiger Durchlässe ausgebildet ist. Die Durchlässe sind so bemessen, gestaltet und angeordnet, dass sie jeweils in einen oder mehrere angrenzende Durchlässe "einbrechen", wobei sich "stromaufwärts gerichtete" scharfe Kanten bilden.
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung weist das Rohr eine Innenfläche auf, die einen in einer stromabwärtigen Richtung konvergierenden Kanal bildet. Das Rohr hat auch eine auswärts gewandte Fläche, die in einer stromabwärtigen Richtung divergiert; die äußere Gestalt einer solchen Fläche (und die scharfe Kante des Rohrs) bildet generell einen Kegelstumpf, der in einer zu seiner Zentralachse rechtwinkligen Ebene abgeschnitten ist. Insbesondere wird die scharfe Kante (die sich als "messerartig" bezeichnet lässt) vom Schnitt der Innenfläche mit der auswärts weisenden Fläche gebildet.
In einem noch anderen bevorzugten Aspekt der Erfindung weist die Mischdüse einen Luftspalt, stromaufwärts des Luftspalts eine Zufuhrdüse sowie stromabwärts des Luftspalts eine Strömungsführung auf. Die Strömungsführung umgibt das Rohr ringförmig. Das Rohr und die Führung sind teleskopartig beabstandet und belassen einen Ringraum zwischen sich. Der Sekundärstrom füllt diesen Raum aus und bildet damit sozusagen einen dichten Abschluss, der Luft daran hindert, durch den Raum hindurchzutreten. Vermutlich ist dieser vorgenannte dichte Abschluss mindestens teilweise für die Rückdrucktoleranz sowie für die verringerte Luftzutrittsneigung der erfindungsgemäßen neuen Mischdüse verantwortlich.
In spezielleren Aspekten der Strömungsführung und des Zusammenhangs zwischen dieser und dem Rohr hat die Führung einen ersten Teil, der mit einem ersten Winkel stromabwärts konvergiert, und einen zweiten Teil, der sich an den ersten anschließt und mit einem zweiten Winkel stromabwärts konvergiert. In einer speziellen Ausführungsform ähnelt die Strömungsführung in der Gestalt einem Trichter, bei dem der zweite Winkel kleiner ist als der erste.
Die Zufuhrdüse ist für das exzellente Leistungsverhalten der neuartigen Mischdüse wesentlich. Diese Düse hat eine im wesentlichen messer- bzw. scharfkantige Öffnung, bei der das Verhältnis Durchmesser/Länge der Öffnung zwischen etwa 15:1 und etwa 25:1 liegt. In einer speziellen Ausführungsform beträgt die axiale Länge der Öffnung nicht mehr als etwa 0.010 Zoll (0,25 mm) und ihr Durchmesser etwa 0.200 Zoll (5,1 mm). Die vorgehende Ausgestaltung der Zufuhrdüse unterstützt das Minimieren des der Flüssigkeitsströmung entgegen wirkenden Widerstands.
Die neuartige Mischdüse weist vorzugsweise weitere Besonderheiten auf, die anzumerken wären. Sie hat einen Auslassbereich mit einer Bremskammer, die die Geschwindigkeit des Sekundärstroms verringert und ihn damit "leise" macht. Weiterhin liegt stromabwärts der Bremskammer eine Kombinationszo ne, wo der Sekundär- und der Primärstrom (letzterer dann bspw. mit einem Reinigungskonzentrat) zusammengeführt werden, um eine Lösung mit dem Soll-Mischungsverhältnis zu bilden. Die Querschnittsfläche der Kombinationszone ist – vorzugsweise erheblich – geringer als die der Kammer. (Die Kombinationszone kann in der Mischdüse selbst oder – in bestimmten, sie enthaltenden Kombinationen – in einem Leitungsteil stromabwärts derselben vorliegen.)
Bekannte Mischdüsen mischen Wasser mit einer anderen Flüssigkeit. Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Mischdüse ist, dass sie sich zum Mischen jeweils einer oder beider von zwei anderen Flüssigkeiten mit Wasser ausführen lässt. Eine solche Mischdüse hat eine Vielzahl von Kanälen in Strömungsverbindung mit dem Rohr. Andere Flüssigkeiten als Wasser – bspw. Reinigungskonzentrate – lassen sich zumischen, indem jeder Kanal ein anderes Konzentrat führt.
In der neuen Mischdüse ist der Primärstrom im Rohr vorzugsweise extrem laminar und führt im wesentlichen keine Luft mit außer der kleinen Menge in dem in die Mischdüse einströmenden Wasser. Daher kann der Primärstrom sich u.U. nicht innig an die stromabwärtige zylindrische Wandfläche anlegen, so dass Luft in das Rohr eindringen und die Venturi-Wirkung beeinträchtigen kann. Um den Primärstrom aufzuweiten und dazu beizutragen, dass er die zylindrische Innenwandfläche berührt und auf ihr einen dichten Abschluss bildet, weist die Mischdüse ein "flächiges" Blattelement auf. Ein solches Blattelement ist rechteckig und verläuft axial im Primärstrom parallel zur zylindrischen Wand wie eine Leit- bzw. Lenkfläche.
In einer sehr bevorzugten Mischdüse (die als "Standtrichter"-Version zu bezeichnen wäre) liegt die Strömungsführung (die einem stehenden Trichter ähnelt) über der scharfen Kante der Venturi-Anordnung und enthält eine Führungsöffnung, die die Flüssigkeit auf die scharfe Kante richtet. Die scharfe Kan te hat einen Durchmesser; der Durchmesser der Führungsöffnung ist größer als der der scharfen Kante.
Eine derartige Strömungsführung hat einen Führungskanal, der zur Führungsöffnung konvergiert. Der Kanal schließt einen Konvergenzwinkel zwischen etwa 5° und etwa 15° ein. Bevorzugt ist ein Winkel von etwa 10°.
Weiterhin liegt ein weiter Sammelkanal vor, der zum Führungskanal hin konvergiert. Der Sammelkanal schließt einen Konvergenzwinkel zwischen etwa 40° und etwa 80° ein; er beträgt vorzugsweise etwa 60°.
In einer anderen Form (die als "Umkehrtrichter"-Version zu bezeichnen wäre) ist die Führungsöffnung eine Zulauföffnung zur Strömungsführung (die einem umgekehrten Trichter ähnelt); in der Strömungsführung liegt der Führungskanal unter der Führungsöffnung und konvergiert zur scharfen Kante der Venturi-Anordnung. Der Konvergenzwinkel beträgt zwischen etwa 5° und etwa 15°, bevorzugt etwa 10°.
Die Strömungsführung weist weiterhin einen Beipassteil auf, der dem Venturi-Rohr teleskopartig zugeordnet ist. Dieser Beipass-Führungsteil divergiert zum Ablaufbereich der Mischdüse hin.
In einer noch anderen Ausführungsform (einer "Standrohr"-Version) ähnelt die Strömungsführung einem Standrohr und weist einen Führungskanal unter der Führungsöffnung auf. Dieser Führungskanal ist im wesentlichen zylindrisch. Es liegt auch um das Venturi-Rohr herum ein Beipass-Führungsteil vor, der zum Niederdruckbereich in diesem Rohr hin konvergiert.
Eine andere Besonderheit der neuen Mischdüse lässt sich mit mehreren Ausführungsformen verwenden. Die Mischdüse weist unter dem Venturi-Rohr eine Stützeinrichtung auf, an die ein Flutungsrohr rastend angesetzt ist, durch das ein Kanal verläuft. Über den Kanal verläuft ein Flutungsstift.
Die Mischdüse lässt sich in Form eines Teilesatzes mit einem ersten und einem zweiten Flutungsrohr ausführen, die jeweils ein Einlassende, einen ersten bzw. einen zweiten Kanal sowie einen ersten bzw. einen zweiten Stift aufweisen. Die Stifte sind unterhalb des Einlasses (stromabwärts desselben) angeordnet.
In einer Version haben die Stifte unterschiedliche Durchmesser; in einer anderen Version ist ihr Durchmesser gleich und sie liegen unterschiedlich weit beabstandet unter dem Einlassende ihres Flutungsrohrs. Der Fachmann wird nach der Lektüre der vorliegenden Beschreibung einsehen, dass sich der Stiftdurchmesser und der Stiftabstand zum Rohreinlassende der beiden Rohre unterscheiden können.
In einer sehr bevorzugten Mischdüse hat das Venturi-Rohr eine ringförmig umlaufende scharfe Kante, wie oben festgestellt. Wie an anderer Stelle in dieser Beschreibung beschrieben, könnte jemand einen Finger in den Luftspalt der Mischdüse schieben und dabei die scharfe Kante des Rohrs berühren und u.U. beschädigen. Daher ist in einer Ausführungsform der neuen Mischdüse zwischen dem Luftspalt und dem Venturi-Rohr ein Düsenschutz als Barriere angeordnet, die ein versehentliches Berühren des Rohrs verhindert.
Eine andere Ausführungsform der neuen Mischdüse hat sich als besonders wirkungsvoll beim Mischen von Flüssigkeiten auch dann erwiesen, wenn ein wesentlicher Rückdruck vorliegt – bspw. in Folge eines stromabwärts an die Mischdüse angeschlossenen Rohrs oder Geräts. Diese Mischdüse ist besonders gut geeignet zum Schaum- oder Breitraumversprühen und weist Besonderheiten hinsichtlich des "Rückspritzens" durch den Luftspalt auf – ein Problem, das einige bekannte Luftspalt-Mischdüsen kennzeichnet.
Die Mischdüse enthält einen Sammelkanal in der Strömungsführung, eine vom Luftspalt durch eine lochfrei durchgehende Wand abgetrennte Überlaufkammer und in der Strömungsführung eine Öffnung. Die Öffnung liegt zwischen der Sammel- und der Überlaufkammer in Strömungsverbindung mit diesen und erlaubt einer gewissen Menge Flüssigkeit (bspw. Wasser), unter Umgehung des Venturi-Rohrs zum Ablauf zu strömen. Mit anderen Worten: Reicht die Strömung des zuströmenden Wassers und/oder der auf der Mischdüse lastende Rückdruck aus, um zu verhindern, dass das Venturi-Rohr das gesamte zuströmende Wasser annimmt, kann überschüssiges Wasser durch die Öffnung als Beipasspfad abfließen.
In einem spezielleren Aspekt dieser Ausführungsform ist die Öffnung am Sammelkanal von einer Kante begrenzt, die einen ersten Flächeninhalt umgibt. Der Sammelkanal hat an seinem unteren Ende für die Strömung einen Mindestflächeninhalt, wobei der erste Flächeninhalt mindestens den doppelten Mindestflächeninhalt beträgt. Bevorzugt beträgt der ersten Flächeninhalt mindestens den dreifachen Mindestflächeninhalt.
In einem anderen spezielleren Aspekt liegen eine erste und eine zweite Öffnung vor, die in der Strömungsführung zwischen dem Sammelkanal und der Überlaufkammer verlaufend ausgebildet sind. Die Öffnungen weisen jeweils am Sammelkanal eine Kante auf, die jeweils einen ersten Flächeninhalt haben. Die Summe der ersten Flächeninhalte beträgt mindestens das 1,5-fache des Mindestflächeninhalts und liegt vorzugsweise im Bereich des 1,5- bis 2,5-fachen Mindestflächeninhalts.
In einer speziellen Ausführungsform sind die erste und die zweite Öffnung mit einer allgemein rechtwinklig zur Längsachse seitlich verlaufenden Achse ausgerichtet. Mit anderen Worten: Die Öffnungen liegen einander in der Strömungsführung gegenüber.
Nach einem anderen bevorzugten Aspekt der vorliegenden Ausführungsform hat die Strömungsführung ein unteres Ende, das vom Luftspalt beabstandet ist und eine Innenabmessung im allgemeinen rechtwinklig zur Längsachse der Mischdüse gemessen aufweist. Die Öffnungen liegen über dem unteren Ende jeweils um mindestens die Innenabmessung und vorzugsweise um eine Strecke beabstandet, die das 1,0- bis 6,0-fache der Innenabmessung beträgt.
Nach einem noch anderen bevorzugten Aspekt dieser Ausführungsform hat die Strömungsführung ein unteres Ende, an das das Venturi-Rohr angrenzt. In einer speziellen Ausführungsform ist im unteren Ende eine Tasche ausgebildet, mit der das Venturi-Rohr in dicht abschließendem Eingriff steht.
Das Venturi-Rohr hat eine Einlassmündung mit einem Flächeninhalt, der mindestens gleich dem Strömungs-Mindestflächeninhalt der Strömungsführung ist. Sind die Mindestströmungs- und die Mündungsfläche kreisförmig, sind sie konzentrisch. So konfiguriert braucht der Einlass des Venturi-Rohrs keine einwärts vorstehende Lippe zu haben, die sonst die durchströmende Flüssigkeit behindern könnte.
Nach einem noch anderen bevorzugten Aspekt dieser Ausführungsform hat die Strömungsführung einen ersten und einen zweiten Teil, die den Sammelkanal umschließen. Jeder Teil hat eine entlang der Längsachse gemessene Länge; dabei ist die Länge des zweiten Teils mindestens gleich der des ersten Teils. Bevorzugt beträgt die Länge des zweiten Teils das 1,0- bis 4,0-fache der Länge des ersten Teils.
Insbesondere weist die Mischdüse das oben angegebene Rohr und in Strömungsverbindung mit diesem die vorgenannten Kanäle auf. Im Einführschritt wird die zweite Flüssigkeit entlang eines der Kanäle in den Primärstrom eingeleitet. Um eine zweite oder dritte Flüssigkeit (bspw. unterschiedliche Reinigungskonzentrate) mit der ersten Flüssigkeit zu mischen, wird im Einführ schritt die zweite Flüssigkeit entlang eines der Kanäle und die dritte Flüssigkeit entlang eines anderen der Kanäle abwechselnd in den Primärstrom eingeleitet.
Nach dem Einführen wird nach anderen Aspekten des Verfahrens der Sekundärstrom durch die Bremskammer (zum Verlangsamen des Sekundärstroms) und dann durch die Kombinationszone geführt, in der der Sekundär- mit dem Primärstrom zusammengeführt wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung ausgeführt und in den Zeichnungen dargestellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schaubildlich eine Art einer Abfüllanlage, mit der die neue Mischdüse einsetzbar ist;
2 zeigt die Mischdüse in einer Sprengperspektive;
3 zeigt die Mischdüse in einem Aufriss mit teilweise weggebrochenen Anschlussschläuchen;
4 zeigt die Mischdüse in einer Draufsicht mit weggebrochenem Anschlussschlauch;
5 zeigt die Mischdüse in der Ebene 5-5 der 4 geschnitten;
6 zeigt die Mischdüse in der Ebene 6-6 der 4 geschnitten;
7 zeigt das in der Mischdüse enthaltene Venturi-Rohr als vergrößerten Schnitt;
8 zeigt als Vertikalschnitt eine Ausführungsform einer Strömungsglättanordnung;
9 zeigt als Draufsicht eine Variante der Ausführungsform nach 8 aus deren Ebene 9-9;
10 zeigt als Draufsicht eine andere Variante nach 8 aus deren Ebene 9-9;
11 zeigt eine andere Ausführungsform einer Strömungsglätteinrichtung als teilweise weggebrochene Draufsicht;
12 zeigt teilweise weggebrochen einen Vertikalschnitt der Anordnung der 11 in deren Ebene 12-12;
13 zeigt einen teilweise weggebrochenen Vertikalschnitt der Anordnung der 11 in deren Ebene 13-13;
14 zeigt einen teilweise weggebrochenen Vertikalschnitt der Anordnung der 11 in deren Ebene 14-14;
15 ist eine teilweise weggebrochene Unteransicht der Vorrichtung der 11;
16 ist eine vergrößerte Draufsicht einer Zufuhrdüse für die Mischdüse;
17 zeigt als Vertikalschnitt die Düse der 16 in deren Ebene 17-17;
18 zeigt teilweise weggebrochen und als Vertikalschnitt die Mischdüse im wesentlichen wie in 6;
19A ist ein Horizontalschnitt durch die Mischdüse in der Ebene 19A-19A der 18;
19B ist ein Horizontalschnitt durch die Mischdüse in der Ebene 19B-19B der 18;
20 ist ein Horizontalschnitt in der Ebene 20-20 der 18;
21 ist ein Vertikalschnitt durch die Mischdüse im wesentlichen wie in 5;
22 ist ein teilweise weggebrochener vergrößerter Vertikalschnitt durch einen Einlassanschluss der Mischdüse wie den der 6;
23 ist ein Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform der neuen Mischdüse;
24 ist ein Vertikalschnitt durch eine noch andere Ausführungsform der neuen Mischdüse;
25 ist ein Vertikalschnitt durch eine noch andere Ausführungsform der neuen Mischdüse ohne deren – gegenüber der 23 redundanten – Ablaufbereich;
26 ist ein Sprengaufriss einer für die neue Mischdüse einsetzbaren modifizierten Stützeinrichtung mit Flutungsstift;
27 ist eine Unteransicht des Flutungsstifts der 26 aus deren Ebene 27-27;
28 ist ein Vertikalschnitt der Stützeinrichtung und des Flutungsstifts der 26;
29 ist ein Vertikalschnitt einer Ausführungsform der Mischdüse mit einem Düsenschutz zum Verhindern von Schäden an der scharfen Kante des Venturi-Rohrs;
30 ist eine Unteransicht des Düsenschutzes der 29;
31 zeigt einen Teilesatz mit einer Mischdüse und mehreren, geschnitten dargestellten Flutungsrohren;
32 ist ein Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform der neuen Mischdüse;
33 ist ein Vertikalschnitt durch den Oberteil der Mischdüse der 32;
34 ist ein Vertikalschnitt des Unterteils der Mischdüse der 32; und
35 zeigt stark vergrößert einen Abschnitt des Oberteils der 33 mit darin enthaltener Öffnung, wobei Teile weggebrochen sind.
BESTE AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Vor der Beschreibung der neuen Mischdüse 10 und des diesbezüglichen Verfahrens sei zum besseren Verständnis eine beispielhafte Anwendung einer solchen Mischdüse erläutert. Die 1 zeigt ein Schema einer derartigen Ausgabe- bzw. Abfüllanlage 11 mit einem Gehäuse 13 und Behältern 15, die im Gehäuse 13 oder möglicherweise außerhalb desselben angeordnet und, wie dargestellt, an dieses angeschlossen sind. Normalerweise wird jeder Behälter 15 mit einer anderen Flüssigkeit 17 gefüllt. Wie unten erläutert, kann es jedoch erwünscht sein, zwei Behälter 15 mit der gleichen Flüssigkeit 17 zu füllen.
Die Zulaufleitung 21 der Anlage 11 ist an eine Wasserquelle angeschlossen, die eine Kopfleitung 23 speist. Zweigleitungen 25 sind an die Kopfleitung 23 angeschlossen und enthalten jeweils ein dieser Leitung 25 zugewiesenes Ventil 27.
Wird ein bestimmtes Ventil 27 betätigt, strömt Wasser durch das zugehörige Mischventil 10a, 10b, 10c oder 10d und mischt sich mit einem flüssigen Konzentrat 17 zu einer verdünnten Lösung. Die verdünnte Lösung wird jeweils durch ein Rohr 29 ausgegeben. Andere Aspekte der Abfüllanlage sind unten beschrieben.
Anhand der 2, 3, 4, 5, 6 und 21 werden nunmehr Teile der neuen Mischdüse allgemein beschrieben. Dieser Beschreibung folgt eine ausführlichere Erläuterung der Besonderheiten dieser Teile.
Die neue Mischdüse 10 weist einen im allgemeinen rohrförmigen Hauptteil 33 mit einem Einlaufende 35 und einem Ablaufteil 37 auf; an letzteren ist eine Auslassarmatur 39 angesetzt. Die Armatur 39 hat einen eingeschnürten Teil 41, der zu einer Ablauföffnung 43 ausläuft. Im Hauptteil 33 ist (vorzugsweise durch Formgebung eines Kunststoffs) eine Strömungsführung 47 ausgebildet. In der Ausführungsform der 5 und 6 ist diese Strömungsführung 47 trichterartig.
Im Hauptteil 33 ist zwischen der Strömungsführung 47 und der Auslassarmatur 39 eine Stützeinrichtung 49 angeordnet. Das Zulaufende 35, die Strömungsführung 47, das Venturi-Rohr 51, die Einrichtung 49, der Ablaufteil 37 und die Armatur 39 liegen koaxial entlang der Längsachse 53 der Mischdüse und im allgemeinen konzentrisch mit letzterer. Es folgt eine detaillierte Erläuterung der Mischdüse 10 sowie ihrer Komponenten und Besonderheiten.
Wie die 1–7, 8 und 21 zeigen, weist das Zulaufende 35 einen Gewindeabschnitt 55 zum Ansetzen an ein Rohr 25 in der Anlage 11 oder – in anderen Anwendungen – bspw. an einen Wasserhahn auf. Stromabwärts des Abschnitts 55 liegt am Ort 59 eine Einrichtung 61 zum "Glätten" in das Zulaufende 35 einströmender turbulenter Flüssigkeit; an Stelle der turbulenten erteilt sie dieser Flüssigkeit eine im wesentlichen laminare Strömung. (Die Stromabwärtsrichtung ist mit dem Pfeil 63 angedeutet.)
In der Ausführungsform der 8, 9 und 10 weist die Einrichtung 61 eine Vielzahl beabstandeter Gitter 67, 69, 71 auf, die einander überlappend vertikal miteinander ausgerichtet sind und durch die die Strömung koaxial nacheinander fließt. In Varianten können derartige Gitter 67, 69, 71 gleich gerichtet (vergl. 9) oder winklig zueinander liegen (vergl. 10). In der 8 sind drei Gitter 67, 69, 71 gezeigt; die Vorrichtung 61 arbeitet aber auch mit beliebigen zweien der drei Gitter 67, 69, 71 ausgezeichnet.
Eine andere Ausführungsform der Einrichtung 61, wie sie die 11, 12, 13, 14 und 15 zeigen, weist eine Vielzahl abwärts konvergierender Durchlässe 75 auf, die im Hauptteil 77 einer derartigen Einrichtung 61 ausgebildet sind. Die Durchlässe 75 sind kegelstumpfförmig und haben vorzugsweise allesamt oben die gleiche Durchmesserabmessung D1 und den gleichen Durchmesser der Auslassöffnung 83 und die gleiche Verjüngung. Die Durchlässe 75 haben jeweils über ihre Länge einen Kreisquerschnitt und ihre Zentralachsen 79 sind um eine Strecke D2 beabstandet, die etwas kleiner ist als der obere Durchmesser D1. Mit anderen Worten: Die Durchlässe 75 überlappen einander.
So ausgebildet, "bricht" jeder Durchlass in einen oder mehrere neben ihm liegende Durchlässe ein, so dass "stromaufwärts gerichtete" scharfe Kanten 81 entstehen. Wie sich herausgestellt hat, ist diese Ausführungsform mit ihren scharfen Kanten 81 äußerst wirksam im Erzeugen einer laminaren Ausgangsströmung, auch wenn die in die Einrichtung 61 eintretenden Flüssigkeit turbulent ist.
Eine spezielle Einrichtung 61 ist eine Scheibe mit einer Matrix von einander überlappenden Durchlässen 75. Die Zentralachsen 79 dieser Durchlässe 75 sind um 0.030 Zoll (0,76 mm) beabstandet; die stromabwärtige Auslassöffnung 83 hat einen Durchmesser von 0.020 Zoll (0,51 mm) und die Einrichtung 61 selbst einen solchen von etwa 0.70 Zoll (etwa 1,75 cm), während der Ver jüngungswinkel im Bereich von 2°–4° liegt. Diese Maße und der Winkel können jedoch in einem breiten Bereich variieren, sofern die vorgenannten scharfen Kanten 81 entstehen.
Wie nun die 2, 5, 6, 16, 17 und 21 zeigen, ist in das Zulaufende 35 stromabwärts der Einrichtung 61 eine Zufuhrdüse 87 eingesetzt. Diese Düse 87 hat eine im wesentlichen schneidenartige Einlassöffnung 89, die einen ersten Strömungsbereich A1 bildet, der Flüssigkeit an das Venturi-Rohr 51 weitergibt. Diese Öffnung ist in dem Sinne "schneidenartig" oder "scharfkantig", dass das Verhältnis des Durchmessers DF der Öffnung 89 zu ihrer axialen Länge L1 etwa 15:1 bis etwa 25:1 beträgt. In einer speziellen Ausführungsform beträgt die axiale Länge L1 der Öffnung 89 nicht mehr als etwa 0.010 Zoll (0,25 mm) und ihr Durchmesser etwa 0.200 Zoll (5,1 mm). Die vorgenannte Konfiguration der Zufuhrdüse 87 trägt zum Minimieren des Strömungswiderstandes bei.
In anderen Aspekten der Düse 87 liegt das Verhältnis der axialen Länge AL ihres verjüngten Teils zum Durchmesser DF der Düsenöffnung 89 im Bereich von 0,7 bis 1,1. In einer speziellen Ausführungsform beträgt das Verhältnis etwa 0,87.
Wie die 1, 2, 3, 5 und 6 zeigen, hat die Mischdüse 10 ein Paar bogenförmiger, diametral gegenüberliegender Stege 95, 97, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die diametral gegenüberliegenden Öffnungen 99, 101, die diese Stege bilden, bilden ihrerseits einen einen Siphoneffekt verhindernden Luftspalt 103.
Der (zur Erfüllung von für Installationsanlagen geltenden Vorschriften vorgesehene) Luftspalt 103 verhindert einen Rückstrom von Flüssigkeit in eine Zweigleitung 25 oder einen Wasserhahn der Anlage. Desgl. ist das Vorhandensein dieses Luftspalts 103 visuell auffällig und sind die Öffnungen 99, 101 groß genug, dass sich ein menschlicher Finger hineinstecken lässt. In einer speziellen Ausführungsform sind die Öffnungen 99, 101 – parallel zur Längsachse 53 der Mischdüse 10 gemessen – jeweils geringfügig länger als ein Zoll (2,54 cm) und umspannen jeweils einen Kreisbogen von etwa 90°.
Wie die 5, 6 und 16 zeigen, ist die Strömungsführung 47 zweifach verjüngt mit einem ersten Abschnitt 107, der in Stromabwärtsrichtung konvergiert, und zwar mit einem ersten eingeschlossenen Winkel FA1. Die Führung 47 hat auch einen zweiten Abschnitt 109, der mit einem zweiten eingeschlossenen Winkel FA2 konvergiert, der kleiner ist als der erste Winkel FA1. Vorzugsweise liegt der erste Winkel FA1 zwischen etwa 40° und etwa 80° und beträgt am besten etwa 60°. Vorzugsweise liegt der zweite Winkel FA2 zwischen etwa 5° und etwa 15° und beträgt am besten etwa 10°.
Die Abschnitte 107, 109 schließen an einem Übergang 111 aneinander an, der eine zweite Strömungsfläche A2 bildet; das Verhältnis der zweiten Strömungsfläche A2 zur ersten Strömungsfläche A1 liegt zwischen etwa 1,05:1 und etwa 2:1. So kann die Mischdüse 10 Wasserdrücke innerhalb eines breiten Bereichs aufnehmen; auch wird die Strömung laminarer. Die Lagezuordnung der Strömungsführung 47 zum Venturi-Rohr 51 sowie die Art und Weise, wie die Führung 47 mit dem Rohr 51 zusammenwirkt, sind unten nach anderen Aspekten der Mischdüse 10 ausführlich beschrieben.
Wie die 2, 6 und 7 zeigen, ist das Venturi-Rohr im Hauptteil 33 koaxial mittels eines Paares radialer eingeformter Flächen 115, 117 festgelegt, die in Umfangsrichtung mit einem Winkel von etwa 180° beabstandet sind. Vorzugsweise sind der Hauptteil, das Rohr 51 und die Flächen 115, 117 einteilig ausgebildet. Der obere Teil 119 des Rohrs 51 hat eine Innenfläche 121, die stromabwärts konvergiert und Teil eines Kanals 123 ist. Die innere Fläche 121 umschließt einen umgekehrten Kegelstumpf, der in einer zur Achse 53 rechtwinkligen Ebene 125 abgeschnitten ist.
Die auswärts gewandte Oberfläche 127 dieses Abschnitts 119 divergiert in Stromabwärtsrichtung; ihre äußere Gestalt (mit der scharfen Kante 131 des Rohrs) bildet im allgemeinen einen stehenden Kegelstumpf. Insbesondere ist die scharfe Kante 131 vom Schnitt der Innenfläche 121 mit der Außenfläche 127 gebildet. Der Kanalabschnitt 123 im unteren Teil des Rohrs 51 ist im allgemeinen zylindrisch; er divergiert nur geringfügig in Stromabwärtsrichtung (zu Ausformungszwecken).
Wie insbesondere die 7 und 21 zeigen, liegt der Übergang 135 zwischen den Rohrbereichen 119, 133 im wesentlichen im bzw. mindestens nahe am Bereich 137 der höchsten Geschwindigkeit und des niedrigsten Drucks der Flüssigkeit. In der optionalen Ausführungsform nach der 6 enthält die Mischdüse 10 mehrere Kanäle 141, 143, die jeweils durch eine zugehörige der Flächen 115, 117 verlaufen und in Strömungsverbindung mit dem Rohr 51 (insbesondere dessen Bereich 137) und mit zugehörigen Anschlüssen 147, 149 für Behälter 15 mit Konzentraten oder anderen Flüssigkeiten 17 stehen.
Die so konfigurierte Mischdüse 10 ermöglicht das Mischen einer oder beider von zwei anderen Flüssigkeiten 17 mit Wasser und/oder das Herstellen einer Lösung mit einem von zwei Verdünnungsverhältnissen am Ausgangsanschluss 43. Andere Möglichkeiten zur Anwendung dieser Ausführungsform sind am Ende der vorliegenden Beschreibung ausgeführt.
Die 2, 5 und 6 zeigen die Stützeinrichtung 49 mit einer Tasche 151, in die das Venturi-Rohr 51 dicht passend eingesetzt ist. Auf diese Weise lassen sich die relative Axial- und Radiallage eines rechteckigen, axial verlaufenden und axial länglichen Blattelements 153 und des Auslassendes des Venturi-Rohrs 51 präzise aufrecht erhalten. Das Blattelement 153 überspannt diametral das axiale Loch 155 in der Stützvorrichtung 49.
Die Stützeinrichtung 49 hat ein unteres Element 157 und mehrere radiale Arme 161 (in der dargestellten Ausführungsform vier), die von der Einrichtung 49 abstehen und reibschlüssig an der Innenwandfläche der Hauptteils 33 der Mischdüse anliegen. Diese Arme 161 erhalten die radiale Lage der Tasche 151 bezüglich des Hauptteils 33 der Mischdüse aufrecht. Der Zweck des "leitflächenartigen" Blattelements 153 ist unten in der Beschreibung der Arbeitsweise erläutert.
Die 5, 6 und 18 zeigen den Auslassbereich 37 der Mischdüse 10 mit einer Bremskammer 163, die die Geschwindigkeit des Sekundärstroms durch Umströmen (anstatt Durchströmen) des Venturi-Rohrs 51 verringert und ihn damit "beruhigt". Die Querschnittsfläche der Kammer 163 ist in 19A dargestellt und ist zu vier bogenförmigen Teilflächen 165 (in der Darstellung der 19A) aufgeteilt.
Die maximale Querschnittsfläche der Kammer 163, die die 19B mit zwei bogenförmigen Teilflächen 165 von jeweils 180° Ausdehnung zeigt, ist erheblich größer als die maximale Fläche des Ringraums 167, der die in den 18, 20 und 21 gezeigte Kombinationszone 167a bildet. Natürlich ist auch das Volumen der Kammer 163 viel größer als das des ringförmigen Bereichs 171 zwischen der Strömungsführung 47 und dem Rohr 51. Wie unten ausführlicher beschrieben, ermöglicht die Bremskammer 163 der sie durchströmenden Flüssigkeit, erheblich langsamer zu werden, und schwächt so jede Aufschäumneigung ab. Aus dieser Erläuterung ergibt sich weiterhin, dass die das Venturi-Rohr 51 umströmende Flüssigkeit die bogenförmigen Bereiche 165 durchströmt und die Mischdüse 10 schließlich verlässt.
Die 18 zeigt, wie der Ringraum 167 eine Kombinationszone 167a stromabwärts der Bremskammer 163 bildet. In einer derartigen Zone 167a (und in der Annahme, dass der Innenschlauch 175 nicht verwendet wird) kann der Sekundärstrom 181 mit dem Primärstrom 179 (der dann bspw. Reinigungskon zentrat mitführt) zu einer Lösung mit dem Soll-Mischungsverhältnis zusammengeführt werden. Die Querschnittsfläche der Kombinationszone 167a ist vorzugsweise erheblich kleiner als die der Kammer 163.
Die Mischdüse 10 lässt sich in Kombination mit einem Innen- und einem Außenschlauch 175, 185 einsetzen, die miteinander konzentrisch sind. In dieser Einsatzart werden beide Schläuche 175, 185 (die gleich lang sind) in die Mündung eines von den Reinigungskräften benutzten Eimers eingesetzt. Die Schläuche 175, 185 laufen zu den stromabwärtigen Enden 189, 191 aus, die deckungsgleich sind. In dieser Kombination liegt die Kombinationszone 167a an den Enden 189, 191, wo die "fette" Lösung aus dem Schlauch 175 mit dem Wasser aus dem Ringbereich 171 zusammengeführt wird. Alternativ wendet man die Mischdüse 10 mit nur dem Außenschlauch 185 kombiniert an; dann liegt die Kombinationszone 167a so, wie im vorigen Absatz beschrieben.
Optional weist die Mischdüse 10 auch eine Sekundärvorrichtung 195 auf, mit der sich die Laminarität der Flüssigkeit im Sekundärstrom 181 verbessern lässt. Diese Vorrichtung 195, bei der es sich um ein Gitter bzw. ein Sieb handeln kann, liegt geringfügig stromaufwärts des Endes des unteren Elements 157, so dass der Sekundärstrom 181 eine verbesserte Laminarität erhält, bevor man ihn in einer Zone 167a mit dem Primärstrom 179 zusammenführt. Auch verringert man so die Aufschäumneigung. Wie die 24 zeigt, lässt die Sekundärvorrichtung 195 sich am Boden der Bremskammer 163, nicht im Einschnürbereich 41 (wie in 6 gezeigt) anordnen.
Die neue Mischdüse 10 arbeitet wie folgt. Es sei auf die Figuren und insbesondere die 1, 8–10 und 21 verwiesen; auch sei angenommen, dass die Mischdüse 10 in der Abfüllanlage 11 montiert, das Zulaufende 35 mit einer Zweigleitung 25 und der Kopfleitung verbunden und der Ablaufanschluss 43 mit einem einzelnen Ablaufschlauch 185 verbunden ist. Alternativ ist der Schlauch 185, 175 mit dem Anschluss 43 bzw. dem unteren Element 157 verbunden. Im Betrieb strömt Wasser unter Druck (die "erste Flüssigkeit") in das Ende 35 sowie durch die Vorrichtung 61 und die Düse 87 als Hauptstrom 201, der im wesentlichen laminar ist. Der Durchmesser dieses Stroms 201 ist etwas größer als der der Kante 131 des Venturi-Rohrs 51. Der Hauptstrom 201 wird dadurch zu einem säulenartigen Primärstrom 179 "zerschnitten" oder aufgeteilt, der durch das Rohr 51 verläuft; ein ringförmiger Sekundärstrom 181 verläuft vom Primärstrom 179 beabstandet um diesen herum.
Die Strömungsführung 47 ist ringförmig um das Venturi-Rohr 51 herum beabstandet und mit diesem teleskopartig unter Bildung eines Ringbereichs 171 zwischen diesen angeordnet. Der Sekundärstrom 181 füllt den Bereich 171 und stellt damit dar, was sich als Verschluss bezeichnen lässt, der Luft daran hindert, durch den Bereich 171 hindurchzutreten. Der Sekundärstrom 181 füllt den Oberteil 119 des Rohrs aus. Vermutlich bewirkt der vorgenannte Verschluss mindestens teilweise die Rückdrucktoleranz und die geringe Luftzutrittsneigung der neuen Mischdüse 10.
Der Primärstrom 179 strömt durch den Rohr-Oberteil 119 und durch den Niederdruckbereich 137 und bewirkt so, dass eine zweite Flüssigkeit durch einen Kanal 143 zum Primärstrom 179 strömt. Somit bildet sich eine verdünnte, aber noch "fette" Lösung der ersten und der zweiten Flüssigkeit, die durch den Rohr-Unterteil 133 strömt, wo sie in einer Kombinationszone 167a mit dem Sekundärstrom 181 zu der Soll-Lösung mit dem geforderten Verdünnungsgrad gemischt wird. Diese stärker verdünnte Lösung wird dann ausgegeben.
Es sei darauf hingewiesen, dass im genannten Vorgang der Sekundärstrom 181 durch den Ringbereich 171 und in die Bremskammer 163 strömt. Unabhängig von der Geschwindigkeit des Sekundärstroms 181 im Bereich 171 nimmt diese beim Eintreten des Sekundärstroms 181 in die Kammer 163 ab. Dadurch wird der Sekundärstrom 181 "beruhigt". Der Zutritt des Sekundärstroms 181 in eine Kombinationszone 167a ist daher eher laminar als turbulent.
Wie auch die 6 zeigt, und bei besonderer Beachtung des Blattelements 153 ist der Primärstrom 179 im Rohr 51 typischerweise extrem laminar; abgesehen von der kleinen Luftmenge in dem der Mischdüse 10 zuströmenden Wasser führt er auch im wesentlichen keine Luft mit. Daher kann u.U. der Primärstrom 179 nicht in innige Berührung mit der stromabwärtigen Wandfläche 203 des Unterteils 133 des Venturi-Rohrs und/oder mit der Umfangsseite des Lochs 155 treten. Ohne eine solche Berührung kann Luft in das Rohr 51 eindringen und den Venturi-Effekt beeinträchtigen. Das Blattelement 153 kann dazu dienen, den Primärstrom 179 aufzuweiten und dazu beizutragen, dass sich die dicht abschließende Berührung einstellt.
Wie die 1, 2, 6 und 22 zeigen, weist die Mischdüse 10 in einer speziellen Ausführungsform einen Zulaufanschluss 149 mit einem Aufnahmeansatz 205, einer konzentrischen Kappe 297 um diesen Aufnahmeansatz 205 herum sowie einem Zackenanschluss 209 in die Kappe 209 hinein auf, an den sich eine Leitung 211 ansetzen lässt, die zwischen dem Anschluss 149 und bspw. einem Behälter 15 mit konzentrierter Reinigungsflüssigkeit 17 verläuft. Die Kappe 207 hat innen eine Umfangsnut 213, die auf eine Halteleiste 217 aufrastet; die Abdichtung zwischen Kappe und Ansatz erfolgt mit einem O-Ring 219.
Im Anschluss 149 befindet sich eine Druckfeder 221, die eine Rückschlagkugel 223 auf einen Dichtring 225 mit Viereckquerschnitt drückt. Der im Venturi-Rohr 51 entstehende Unterdruck erzeugt über der Kugel eine Druckdifferenz, die ausreicht, um die Feder 221 weiter zu komprimieren und die Kugel 223 von der Dichtung 225 abzuheben. Daher kann Flüssigkeit durch den Kanal 143, 141 in das Venturi-Rohr 51 strömen. In einer speziellen Ausführungsform sind der Ansatz 205 und die Kappe 207 am Übergang 227 dicht aneinander gesetzt, so dass es schwierig wird, ein Werkzeug dazwischen zu schieben und die Kappe 207 zu entfernen.
Wie die Figuren und insbesondere die 1 und 6 zeigen, kann die Mischdüse 10, wie festgestellt, mehrere Kanäle 141, 143 enthalten, um Konzentrate od. dergl. in die Mischdüse 10 zu leiten. Betrachtet man die Mischdüse 10a in 1, kann der Anwender in den Behältern 15, 15b eine Lösung aus Wasser und einer der Flüssigkeiten 17, 17b (d.h. der zweiten oder der dritten Flüssigkeit) herstellen. Hierzu wird das Ventil 231 oder das Ventil 233 geöffnet. Diese Anordnung verhindert ein gegenseitiges Verschmutzen der Speiseleitungen, wie sie bei einer herkömmlichen Mischdüse mit nur einem Kanal auftreten kann.
Alternativ können sowohl die zweite als auch die dritte Flüssigkeit 17, 17b mit Wasser gemischt werden. Hierzu öffnet man beide Ventile 231, 233 gleichzeitig.
Betrachtet man die Mischdüse 10b, kann man eine Lösung auch belüften, indem man einen Kanal 141, 143 zur Umluft offen lässt, wie mit der Blindleitung 235 angedeutet. Eine Flüssigkeit strömt aus einem Behälter 15 in einer anderen Leitung 237 in die Mischdüse 10b und mischt sich mit in der Leitung 235 zuströmender Luft.
Wie die Mischdüse 10c zeigt, lässt sich auch eines von zwei Verdünnungsverhältnissen erreichen. Ein bestimmtes Verdünnungsverhältnis (Verdünnungsgrad) stellt man her, indem man das Ventil 239 geschlossen hält. Ein "fetteres" Verdünnungsverhältnis (eines mit höherem Reinigungsmittelanteil) ist verfügbar, indem man das Ventil 239 öffnet und das Detergens durch beide Kanäle 141, 143 in die Mischdüse 10c einlässt.
Die Mischdüse 10d ist herkömmlich angeschlossen dargestellt, d.h. mit nur einem Behälter 15 an nur einem Zulauf 149. Wie die vorangehende Beschreibung zeigt, kann der Durchschnittsfachmann die neue Mischdüse 10 auch auf noch andere Weise anwenden.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Vorhandensein zweier Kanäle 141, 143 in der Mischdüse 10 zweckmäßig ist, da in der bevorzugten Ausführungsform jeweils zwischen dem Venturi-Rohr und einem zugehörigen Zulauf 149 zwei Flächenelemente 115, 117 vorliegen. Für die Erfindung ist jedoch auch an drei oder mehr Flächenelemente und zusätzliche Kanäle und Zulaufanschlüsse gedacht; sie sind klar von der Erfindung umfasst.
Für die Erfindung liegen noch andere Ausführungsformen vor. Die 23 zeigt eine sehr bevorzugte Mischdüse 10, in der das untere Ende 243 der (einem stehenden Trichter ähnelnden) Strömungsführung 47 beabstandet zur scharfen Kante 131 des Venturi-Elements über diesem liegt. Diese Führung 47 hat eine Führungsöffnung 245, durch die Flüssigkeit zur Kante 131 gelenkt wird. Die Kante 131 hat einen Kantendurchmesser D2 und die Führungsöffnung 245 einen Öffnungsdurchmesser D3, der größer ist als der Kantendurchmesser D2. Das Verhältnis des Durchmessers D3 der Führungsöffnung 245 zum Durchmesser D2 der Kante 131 liegt vorzugsweise zwischen etwa 1,01:1 und 1,08:1; es beträgt vorzugsweise etwa 1,034:1.
Eine derartige Strömungsführung 47 enthält einen Führungsdurchlass 247, der zur Führungsöffnung 245 konvergiert. Der Durchlass 247 spannt einen Konvergenzwinkel AC1 zwischen etwa 5° und etwa 15°, vorzugsweise etwa 10° auf.
Über dem Führungsdurchlass 247 und zu diesem hin konvergierend liegt ein Auffangdurchlass 249 mit weiter Mündung. Der Auffangdurchlass 249 spannt einen Konvergenzwinkel AC2 zwischen etwa 40° und etwa 80°, vorzugsweise etwa 60° auf.
Der Auffang- und der Führungsdurchlass 247, 249 gehen in der Ebene 251 mit einer Durchströmungsfläche A2 ineinander über; das Verhältnis der Durchströmungsflächen A1 und A2 liegt zwischen etwa 1,05:1 und etwa 2:1. In der Strömungsführung 47 strömende Flüssigkeit liegt dicht abschließend am Durchlass 247 und – abhängig vom Durchmesser der Flüssigkeitsstroms – am Übergang 251 an.
Wie die 24 zeigt, ähnelt die Strömungsführung 47 einem umgekehrten Trichter und stellt die Führungsöffnung 245 den Zulauf zur Führung 47 dar. Die Strömungsführung 47 hat unter der Führungsöffnung 245 und über der scharfen Venturi-Kante 131 einen Führungsdurchlass 247, der zur Kante 131 hin konvergiert. Ein bevorzugter Konvergenzwinkel AC3 beträgt zwischen etwa 5° und etwa 15°, vorzugsweise etwa 10°.
Weiterhin weist die Strömungsführung 47 eine Beipassführung 253 in teleskopartiger Zuordnung zum Venturi-Rohr 51 auf. Eine solche Beipassführung 253 divergiert zum Ablaufbereich 37 der Mischdüse hin. Der Führungsdurchlass 247 und die Beipassführung 253 gehen in der Ebene 255 ineinander über; das Verhältnis des Durchmessers im Übergang 255 zu dem der scharfen Kante 131 beträgt zwischen etwa 1,07:1 und 1,21:1; vorzugsweise etwa 1,14:1. In einer speziellen Ausführungsform ist der Durchmesser im Übergang 255 gleich 0.204 Zoll (5,18 mm) und der der scharfen Kante 131 gleich 0.179 Zoll (4,55 mm).
Wie weiterhin in 25 und 29 gezeigt, enthält eine andere Ausführungsform der Mischdüse 10 eine Strömungsführung 47 ähnlich einem Standrohr mit offener Mündung. Die Führung 47 weist unter der Führungsöffnung 245 einen Führungsdurchlass 247 auf, der im Wesentlichen zylindrisch ist. Das Durchmesserverhältnis des Führungsdurchlasses 247 zur scharfen Kante 131 beträgt zwischen etwa 1,8:1 und 2,4:1 und vorzugsweise etwa 2,1:1. In einer speziellen Ausführungsform ist der Durchmesser des Führungsdurchlasses 247 gleich 0.380 Zoll (9,65 mm) und der der scharfen Kante 131 gleich 0.179 Zoll (4,55 mm). Um das Venturi-Rohr 51 ist eine Beipassführung 253 gelegt, die zum Niederdruckbereich 137 dieses Rohrs 51 hin konvergiert.
Die 23, 26, 27 und 28 zeigen eine weitere Besonderheit der neuen Mischdüse 10 (hinsichtlich einer geänderten Stützeinrichtung 49 und eines Flutungsrohrs 259), die mit den Ausführungsformen der 2–6, 18, 25 und 29 zusammen einsetzbar ist. (Werden in den Ausführungsformen nach 2–6 und 18 eine solche Vorrichtung 49 und das Flutungsrohr 259 eingesetzt, entfällt das Blattelement 153.) Die Stützeinrichtung 49 der 26, 28 hat eine Umfangsleiste 261, die in eine Nut 263 im Flutungsrohr 259 eingreift. Die Einrichtung 49 und das Rohr 259 sind ineinander rastbar.
Das Rohr 259 enthält einen Durchlass 265, über den diametral ein Flutungsstift 267 verläuft. Der Stift 267 stört die Flüssigkeitsströmung im Durchlass 265 und trägt dazu bei, dass die Flüssigkeit den Durchlass 265 innig berührt, damit das Rohr 259 dicht abschließt und verhindert, dass Luft rückwärts durch das Rohr 259 zum Venturi-Rohr 51 gelangt.
Wie in den 25, 29 und 31 gezeigt, lässt sich ein Teilesatz 271 mit einer Mischdüse 10 sowie einem ersten und einem zweiten Flutungsrohr 259a, 259b anlegen. Die Rohre 259a, 259b weisen jeweils ein Einlassende 273, einen ersten bzw. zweiten Durchlass 265a, 265b und einen ersten bzw. zweiten Stift 267a, 267b auf. Die Stifte 267a, 267b liegen in einer Entfernung DI1 bzw. DI2 stromabwärts des bzw. unter dem Einlassende.
Die Stifte 267a, 267b können mit unterschiedlichem Durchmesser ausgeführt sein (vergl. 31) oder, wenn sie den gleichen Durchmesser haben, in unterschiedlicher Entfernung DI1 oder DI2 unter dem Einlassende 273 ihres jeweiligen Flutungsrohrs 259a bzw. 259b angeordnet sein. (Die gestrichelte Linie 268 in 28 deutet einen Flutungsstift an, der einen anderen Abstand vom Einlassende 273 und einen anderen Durchmesser hat als der Stift 267 in dieser Figur.) Für den Durchschnittsfachmann ist aus der vorliegenden Beschreibung klar, dass die Flutungsrohre 259a, 259b unterschiedliche Stiftdurchmesser und unterschiedliche Abstände des Stifts vom Rohr-Einlassended 273 haben können.
Der im Bereich 137 niedrigsten Drucks erzeugte Unterdruck lässt sich durch Ändern des Durchmessers eines Durchlasses 265, des Durchmessers eines Flutungsstifts 267 und/oder des Orts des Stifts 267 bezüglich des Rohr-Einlassendes 273 einstellen.
Es sei wiederum auf die 5, 23, 24 und 25 verwiesen. Vorzugsweise sind die Durchlässe 247, 249 der Stömungsführung 47 und der Durchlass 265 des Flutungsrohrs 259 feinstpoliert ausgeführt, um die Reibung zu verringern und der Flüssigkeit zu ermöglichen, eine innigere, dicht abschließende Berührung mit ihnen zu erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Oberflächenrauigkeit der Durchlässe 247, 249, 265 im Bereich von 3 μm bis 10 μm, am besten im Bereich von 5 μm bis 8 μm.
Die 2, 5, 6, 29 und 30 (insbesondere die beiden letzten) zeigen eine sehr bevorzugte Mischdüse 10, deren Venturi-Rohr 51 eine ringförmige scharfe Kante 131 aufweist, wie bereits beschrieben. Nun kann jemand einen Finger an der Öffnung 101 in den Luftspalt 103 der Mischdüse 103 stecken und die Rohrkante 51 vielleicht berühren und beschädigen. Daher ist es in den Ausführungsformen der 5, 6, 29 und 30 erwünscht, zwischen dem Luftspalt 103 und dem Venturi-Rohr 51 einen Düsenschutz 279 anzuordnen. Ein beispielhafter Düsenschutz 279 hat einen zentralen Stützteil 281, radial verlaufende Arme 283 und zwischen jeweils zwei Armen 283 eine großzügig bemessene Aussparung 285. Mit einem solchen Schutz 279 lässt sich ein versehentlicher Fingerkontakt mit der scharfen Kante 131 des Rohrs verhindern.
Nach der Beschreibung einer Anzahl von Ausführungsformen der neuen Mischdüse 10 sind nun unter Bezug auf die Figuren einige Bemerkungen hinsichtlich des betrieblichen Verhaltens derselben angebracht. Mit einem Venturi-Rohr 51 mit scharfer Kante 131 lässt sich das Spritzen der Flüssigkeit stark abschwächen. Hat weiterhin das Rohr 51 eine in Stromabwärtsrichtung leicht divergierende Außenfläche 127, wird das Einleiten der Flüssigkeit des Sekundärstroms 181 in die Bremskammer 163 unterstützt.
Die Ausführungsformen nach den 24, 25 zeigen eine besonders gute Rückwärtsdrucktoleranz. Ist zum Abwaschen oder -spritzen an den Ablauf 43 der Mischdüse 10 ein Schlauch 185 angesetzt, kann dieser horizontal verlaufen, höher als die Mischdüse 10 liegen oder aufwärts weisen; die (wie gezeigt, als vertikal angeordnet angenommene) Mischdüse 10 arbeitet trotzdem ausgezeichnet, ohne zu fluten oder wesentlich rückzuspritzen.
In der Ausführungsform nach 24 arbeitet die Mischdüse 10 ruhig mit abgeschwächter Schaumbildung und erzeugt im Niederdruckbereich 137 sehr schnell einen Unterdruck. Die Ausführungsformen der 23, 24 sowie 5, 6 und 29 (alle mit leicht konvergierendem Führungskanal 47 enthalten, wie in den 23–25 dargestellt) zeigen eine gute Toleranz gegenüber einem exzentrischen (d.h. nicht mit der Achse 53 konzentrischen) Hauptstrom 201 und variierendem Durchmesser des Hauptstroms. Variierende Durchmesser können sich ergeben, falls eine Mischdüse 10 bei unterschiedlichen Zulaufdrücken arbeiten muss. Der geringfügig konvergierende Führungsdurchlass 47 macht die Mischdüse toleranter gegenüber einer anderen als einer vertikalen Montagelage derselben.
Die 6, 32, 33, 34 und 35 zeigen eine andere Ausführungsform der Mischdüse 10 mit einem Hauptteil 33, der ein Einlassende 35, eine Zufuhrdüse 87 und ein Paar Stege 95, 97 aufweist. Die 32, 33 zeigen nur einen Steg 95; gemeinsam bilden die Stege 95, 97 jedoch einen Luftspalt 103, wie in 6 gezeigt. Wie die 6 und 8–15 zeigen, kann die Mischdüse 10 an der Stelle 59 eine Glättungseinrichtung 61 enthalten.
Die Mischdüse 10 hat auch eine Strömungsführung 47 mit einem ersten bzw. oberen Teil 107 und einem zweiten bzw. unteren Teil 109, der vom ersten Teil 107 abwärts verläuft. Zwischen dem Hauptteil 33 und dem oberen Teil 107 verläuft eine durchgehende (von Öffnungen freie) Wand 291. Der Hauptteil 33, die Wand 291 und die Strömungsführung 47 bilden eine ringförmige, von der Wand 291 gegen den Luftspalt 103 abgeschlossene Überlaufkammer 293.
Die Mischdüse 10 hat in der Strömungsführung 47 einen Auffangdurchlass 249, der entlang der und konzentrisch mit ihrer Längsachse 53 verläuft. In der Strömungsführung 47 ist mindestens eine Öffnung 295 ausgebildet, die zwischen dem Auffangdurchlass 249 und der Überlaufkammer 293 und in Strömungsverbindung mit ihnen verläuft. Vorzugsweise sind in der Strömungsführung eine erste und eine zweite Öffnung 295, 297 vorgesehen, deren Querschnitt jeweils radial auswärts zunimmt.
Unter bestimmten Arbeitsbedingungen ermöglicht eine Öffnung 295 oder 297 einer Menge Flüssigkeit 299 (bspw. Wasser; hier auch als "erste Flüssigkeit" bezeichnet), am Venturi-Rohr 51 vorbei zum Ablauf 43 zu strömen. Ist die Zulaufströmung des Wassers und/oder der Rückdruck, den ein angeschlossenes Rohr 29 (vergl. 1) oder ein an ein solches angeschlossenes Gerät auf die Mischdüse ausübt, derart, dass das Venturi-Rohr 51 das gesamte zuströmende Wasser nicht mehr annimmt, bietet eine Öffnung 295 oder 297 dem Wasserüberschuss einen Beipass.
Wie insbesondere die 33 und 35 zeigen, weisen die Öffnungen 295, 297 am Auffangdurchlass 249 jeweils eine Kante 301 auf, die eine erste Fläche umschließt. Am Ort 305 hat der Auffangkanal 249 am unteren Ende 309 einen Mindestströmungsquerschnitt 307, wobei die erste Fläche 303 mindestens den doppelten Mindestströmungsquerschnitt 307 beträgt. Vorzugsweise beträgt diese erste Fläche 303 mindestens das Dreifache des Mindestströmungsquerschnitts 307. (Die Fläche 307 liegt in der Ebene 311, die ihrerseits rechtwinklig zur Achse 53 verläuft.)
In einer Ausführungsform mit erster und zweiter Öffnung 295, 297 beträgt die Summe der ersten Flächen 303 mindestens das 1,5-fache des Mindestströmungsquerschnitts 307. Bevorzugt liegt die Summe der ersten Flächen 303 im Bereich vom 1,5- bis 2,5-fachen Mindestströmungsquerschnitt 307.
In einer speziellen Ausführungsform liegen die erste und die zweite Öffnung 295, 297 auf einer Querachse 313, die im allgemeinen rechtwinklig zur Längsachse 53 verläuft. Mit anderen Worten: die Öffnungen 295, 297 liegen in der Strömungsführung 47 einander gegenüber.
Nach einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform der Mischdüse 10 ist das untere Ende 309 der Strömungsführung vom Luftspalt 103 beabstandet mit einer Innenabmessung DI3 rechtwinklig zur Längsachse 53 der Mischdüse. Beide Öffnungen 295, 297 sind über dem unteren Ende 309 von diesem um eine Strecke DI4 beabstandet, die mindestens gleich der Innenabmessung DI3 und vorzugsweise gleich einer Abmessung DI4 ist, die das 1,0- bis 6,0-fache der Innenabmessung DI3 beträgt. Am besten ist der Abstand DI4 etwa gleich dem 1,5-fachen der Innenabmessung DI3.
Wie wiederum die 32, 33 und 34 zeigen, stößt nach einem noch anderen Aspekt dieser Ausführungsform das Venturi-Rohr 51 am unteren Ende 309 der Strömungsführung 47 an. In einer speziellen Ausführungsform ist in das untere Ende 309 eine Tasche 315 eingeformt, mit der das Venturi-Rohr 51 in dicht abschließendem Eingriff steht.
Das Venturi-Rohr 51 hat eine Einlassmündung 317, deren Kante 131a in einer zur Mischdüsenachse 53 im allgemeinen rechtwinkligen Ebene ringförmig und flach ist. Diese Kante 131a umschließt eine Mündungsfläche 319 (durch die Flüssigkeit strömt), die mindestens gleich der Mindestströmungsfläche 307 der Strömungsführung 47 und vorzugsweise geringfügig größer als diese ist. Sind die Mindestströmungs- und die Mündungsfläche 307, 319 kreisförmig, sind die Flä chen 307, 319 konzentrisch. So konfiguriert kann die Einlassmündung 317 des Venturi-Rohrs der einströmenden Flüssigkeit keine einwärts vorstehende Lippe entgegensetzen, die diese Strömung behindern könnte.
Nach einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform der Mischdüse 10 haben der erste und der zweiten Teil 107 bzw. 109 der Strömungsführung entlang der Längsachse 53 gemessen jeweils eine Länge L1 bzw. L2. Die Länge L2 des zweiten Teils 109 ist mindestens gleich der Länge L1 des ersten Teils 107. Die Länge L2 des zweiten Teils 109 liegt vorzugsweise zwischen der 1,0- und der 4,0-fachen Länge L1 des ersten Teils 107; am besten ist die Länge L2 des zweiten Teils 109 etwa gleich der 2,4-fachen Länge L1 des ersten Teils 107. Die Konvergenzwinkel der Strömungsführung 47 entsprechen denen der an Hand der 5 beschriebenen.
Wie die 1, 6, 7, 32 und 34 zeigen, ist der untere Hauptteil 321 der Mischdüse der in der 6 gezeigten Anordnung sehr ähnlich. So ist das Venturi-Rohr 51 einteilig mit stegartigen radialen Flächen 115, 117 geformt, die die Kanäle 141, 143 aufweisen, und wird von diesen abgestützt. Die Kanäle 141, 143 stehen jeweils in Strömungsverbindung mit dem Rohr 51 (und insbesondere mit dessen Bereich 137) und mit den jeweiligen Zuläufen 147, 149, an die Behälter 15 mit Konzentraten oder anderen Flüssigkeiten 17 angeschlossen sind.
Unter Bezug auf die 18, 32 sei darauf hingewiesen, dass bei an den Auslassteil 37 angeschlossenem Schlauch 185 (ohne drosselnden "Kopf") die Konfiguration der Mischdüse 10 der 32 entspricht. Schließt jedoch ein Sprüh- oder Schäumkopf den Schlauch 185 ab, können vorzugsweise das Flutungsrohr 259 und die Einrichtung 49 entfallen.
Wie hier verwendet, bezeichnet der Ausdruck "scharfe Kante" für die Vorrichtung 61 der 11–15 eine Kante 81 mit einer Abmessung rechtwinklig zur Achse 53, die im wesentlichen gleich null ist. Der Ausdruck "teleskopartig" (wie er bspw. auf den Zusammenhang zwischen dem Rohr 51 und der Führung 47 in den 5, 6, 29 verwendet ist) soll das Vorliegen mindestens einer Ebene – bspw. der Ebene 287 in 29 – bezeichnen, die rechtwinklig zur Achse 53 verläuft und diejenigen Teile schneidet, über die dieser Zusammenhang festgestellt wird; der Ausdruck soll jedoch nicht notwendigerweise bedeuten, dass diese Teile einander berühren.
Der Ausdruck "Flüssigkeit" bezeichnet eine Substanz, wie bspw. Wasser oder ein Konzentrat, die frei von Zwischenräumen ist, sowie auch ein feinteiliges Pulver, das Zwischenräume aufweist und wie Wasser frei fließt.
Ausdrücke wie "oben", "unten", "unter", "links" od. dergl. sind zur Erläuterung an Hand der Zeichnungen verwendet und dürfen nicht notwendig als eine vertikale Montage der Mischdüse 10 aufgefasst werden. Die Ausdrücke "obere(r)", "untere(r)" und "unter(halb)" bezeichnen jedoch die Strömungsrichtung der Flüssigkeit durch die Mischdüse 10. Bspw. ist der Rohrteil 119 als oberer Teil 119 bezeichnet, denn er liegt stromaufwärts des Niederdruckbereichs 137. Entsprechend ist das Element 137 als "unteres" Element bezeichnet, denn es liegt stromabwärts der Stützeinrichtung 49. Schließlich ist die Stützeinrichtung 49 als "unter" dem Venturi-Rohr 51 liegend bezeichnet, da sie sich stromabwärts des Rohrs 51 befindet.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die neue Mischdüse lässt sich für vielfältige Mischanwendungen einsetzen – bspw. (ohne auf sie beschränkt zu sein) solche, bei denen Ausgabe- bzw. Abfüllanlagen 11 mit einem einzigen oder mehreren Behältern eingesetzt werden.

Claims

Mischdüse (10) zum Mischen einer ersten und einer zweiten (17) Flüssigkeit, mit: einem Luftspalt (103); einer Zufuhrdüse (87) stromaufwärts von dem Luftspalt (103); einer Strömungsführung (47) stromabwärts von dem Luftspalt (103), wobei sich die erste Flüssigkeit in einer Strömung in einer stromabwärtigen Richtung befindet; einem Rohr (51) in dem Strom, wobei die Strömungsführung (47) ringförmig um das Rohr (51) herum angeordnet ist und das Rohr (51) und die Strömungsführung (47) in einer beabstandeten ineinander geschobenen Beziehung stehen, wobei die Strömungsführung (47) einen Abschnitt (107) einschließt, der winklig in Richtung auf einen Einlaßabschnitt des Rohres (51) verläuft; wobei: die Strömung ein Hauptstrom (201) ist; das Rohr (51) so angeordnet ist, daß es im Gebrauch den Hauptstrom (201) in einen Primärstrom (179) und einen Sekundärstrom (181) aufteilt; und das Rohr (51) und die Strömungsführung (47) einen ringförmigen hindernisfreien Raum (171) dazwischen definieren, wobei der ringförmige Raum (171) im wesentlichen Luft daran hindert, da hindurch zu treten, wenn der sekundäre Strom (181) den ringförmigen Raum (171) füllt.
Mischdüse (10) nach Anspruch 1, wobei das Rohr (51) ein Venturi-Rohr (51) ist zum Aufnehmen der ersten Flüssigkeit von der Strömungsführung (47), wobei der sekundäre Strom (181) veranlaßt wird, um das Venturi-Rohr (51) herum zu strömen, wobei die Mischdüse (10) außerdem ein Gehäuse (33) und eine Auslaßöffnung (43) zum Austragen der gemischten Flüssigkeiten aufweist und die Strömungsführung (47) und das Gehäuse (33) eine Überströmkammer (293) in Strömungsverbindung mit dem ringförmigen Raum (171) definieren.
Mischdüse (10) nach Anspruch 2, weiterhin mit einem mit der Auslaßöffnung (43) verbundenen Sprühkopf.
Mischdüse (10) nach Anspruch 2, weiterhin mit einem mit der Auslaßöffnung (43) verbundenen Schaumkopf.
Mischdüse (10) nach Anspruch 2, bei der die Strömungsführung (47) wenigstens eine Öffnung (295, 297) umfaßt, die sich da hindurch (47) erstreckt und sich in Strömungsverbindung mit der Überströmkammer (293) befindet, wobei die mindestens eine Öffnung (295, 297) und die Überströmkammer (293) Fluid daran hindern, da hindurch zu strömen, wenn der sekundäre Strom (181) die wenigstens eine Öffnung (295, 297) füllt.
Mischdüse (10) nach Anspruch 5, bei der die Auslaßöffnung (43) definiert wird durch einen Auslaßabschnitt (37), der einen Minimum-Strömungsbereich einschließt, und wobei die wenigstens eine Öffnung (295, 297) einen Strömungsbereich einschließt, wobei der Strömungsbereich der wenigstens einen Öffnung (295, 297) mindestens dem 1,5-fachen des Minimum-Strömungsbereiches entspricht.
Mischdüse (10) nach Anspruch 2, bei der die Strömungsführung (47) wenigstens eine Öffnung (295, 297) in einer Wandung (291) der Strömungsführung (47) einschließt, die mit der Überströmkammer (293) kommuni ziert, wobei die wenigstens eine Öffnung (295, 297) eine Dichtung vorsieht, wenn der Sekundärstrom (181) von der Strömungsführung (47) durch die wenigstens eine Öffnung (295, 297) zur Überströmkammer (293) mit einer variablen Geschwindigkeit fließt aufgrund des Druckes an den beiden Enden der Strömungsführung (47).
Mischdüse (10) nach Anspruch 2, bei der ein Abschnitt der Strömungsführung (47) das Venturi-Rohr (51) umgibt, um einen Dichtungsberreich vorzusehen zur Erzeugung der Dichtung und der Überströmkammer (293), die von dem Luftspalt (103) durch ein Wandungsteil (291) isoliert ist, wobei die Überströmkammer (293) in Strömungsverbindung mit dem Dichtungsbereich steht; wobei ein Teil der Flüssigkeit von der Strömungsführung (47) durch das Venturi-Rohr (51) und ein anderer Teil zwischen der Strömungsführung (47) und dem Venturi-Rohr (51) in den Dichtungsbereich fließt.
Mischdüse (10) nach Anspruch 2, bei der das Venturi-Rohr (52) einen ringförmigen scharfen Rand im Hauptstrom (201) hat, wodurch der Hauptstrom (201) in den Primärstrom (179), der durch das Venturi-Rohr (51) fließt, und in den Sekundärstrom (181) um den Primärstrom (179) herum aufgeteilt wird und um das Rohr (51) strömt; durch Venturi-Wirkung mischt das Venturi-Rohr (51) den Primärstrom (179) und den Sekundärstrom (17), um eine Mischung auszubilden; die Mischdüse (10) schließt einen Auslaßabschnitt (37) ein, um die Mischung und den Sekundärstrom (181) zu kombinieren; die Strömungsführung umfaßt: einen ersten Abschnitt (107), der in einer stromabwärtigen Richtung unter einem ersten Winkel konvergiert; und einen zweiten Abschnitt (109), der sich von dem ersten Abschnitt (107) aus erstreckt und in einer stromabwärtigen Richtung unter einem zweiten Winkel konvergiert.
Mischdüse (10) nach Anspruch 9, wobei: das Venturi-Rohr (51) und der zweite Abschnitt (109) sich in einer beabstandeten ineinander geschobenen Beziehung befinden; und der zweite Winkel kleiner ist als der erste Winkel.
Mischdüse (10) nach Anspruch 1, weiterhin mit einem axial angeordneten blattförmigen Teil (153) in dem Rohr (51), wodurch der Primärstrom (179) aufgespreizt wird.
Mischdüse (10) nach Anspruch 1, weiterhin mit einem axial angeordneten blattförmigen Teil (153) in dem Primärstrom (179).
Mischdüse (10) nach Anspruch 1, bei der: das Rohr (51) angeordnet ist, um die Primärströmung (179) und die zweite Flüssigkeit (17) zu mischen zur Ausbildung einer Mischung; die Mischdüse (10) einen Ausgangsabschnitt (37) umfaßt zum Kombinieren der Mischung und der sekundären Strömung (181); der Ausgangsabschnitt (37) aufweist: eine Bremskammer (163), die die Geschwindigkeit des sekundären Stroms (181) reduziert, wobei die Bremskammer (163) einen im wesentlichen geradwandigen Abschnitt und einen maximalen Kammerquerschnittsbereich besitzt; und stromabwärts von der Bremskammer (163) eine Kombinationszone (167a) mit einer maximalen Querschnittsfläche kleiner als die Querschnittsfläche der Bremskammer (163), wobei der geradwandige Abschnitt der Bremskammer (163) sich zu der Kombinationszone (167a) erstreckt.
Mischdüse (10) nach Anspruch 13, bei der das Rohr (51) einen scharfen Rand in dem Hauptstrom (201) hat.
Mischdüse (10) nach Anspruch 13 in Kombination mit einer Anzahl von Schläuchen (175, 185), die sich von dem Ausgangsabschnitt (37) erstrecken, und wobei: jeder Schlauch (175, 185) einen Endabschnitt (189, 191) aufweist; die Endabschnitte (189, 191) im wesentlichen übereinstimmen sind; und die Kombinationszone (167a) sich an den Endabschnitten (189, 191) befindet.