DE9218982U1 - Chemikalienejektor mit integriertem länglichen Luftspalt - Google Patents

Description

CHEMIKALIENEJEKTOR MIT INTEGRIERTEM LÄNGLICHEM LUFTSPALT Hintergrund der Erfindung

Es ist allgemein üblich, Chemikalien, wie die zu Reinigungsund Hygienezwecken verwendeten, als konzentrierte Flüssigkeiten zu beschaffen. Die Chemikalien werden mit Wasser gemischt, um die gewünschte Verwendungs-Konzentration zu erhalten. Um dies zu ermöglichen, sind verschiedene Dosierungs-Spender entwickelt worden. Diese spenden Gemische mit der Verwendungs-Konzentration. Die Spender vewenden oft Venturi-Geräte, die manchmal als "Ejektoren" bezeichnet werden, um die Chemikalie zu dosieren und zur Verwendung zu liefern. Das durch den zentralen Bereich der Venturi-Düse fließende Wasser erzeugt eine Saugwirkung, die die Chemikalie in den Wasserstrom saugt. Die Menge der abgegebenen Chemikalie wird durch eine Zumeßdüse in der Chemikalien-Speiseleitung geregelt.

Die bei diesem Typ von Chemikalienspender gewünschten Konzentrationen variieren stark über einen Bereich von 1:1 bis zu über 1:1000. Die Geräte müssen außerdem über einen weiten Bereich von Wasserdrücken, -temperaturen und gelösten Mineralien und Gasen funktionsfähig sein. Bei manchen dieser Bedingungen arbeiten die Ejektoren wie klassische Durchfluß-Venturi-Düsen, während sie in anderen Fällen mehr wie Injektoren wirken. Die Geräte sind mechanisch einfach, enthalten im allgemeinen keine beweglichen Teile, jedoch haben kleine Details der Konstruktion einen erheblichen Einfluß auf ihr Verhalten.

Es ist im allgemeinen wünschenswert, solche Spender mit Wasser zu betreiben, das direkt aus dem kommunalen Wassernetz geliefert wird. Unter diesen Umständen unterliegen die Spender den Bestimmungen der kommunalen Wasserwerke, die bestrebt sind, jedes Risiko des Eindringens von Chemikalienkonzentraten in das Wassersystem zu vermeiden. Ein solches Ereignis ist als Rückströmung bekannt, wenn es durch den Überdruck z.B. eines Kessels verursacht wird. Wird die Strömung durch Saugwirkung im Wassersystem verursacht, so spricht man von Rücksaugen.

Es gibt verschiedene Geräte und Techniken, um Rückströmung und Rücksaugen zu verhindern. Die wirksamsten und von den kommunalen Wasserwerken am häufigsten eingesetzten mechanischen Rückschlagsperren sind relativ große, teure Geräte, die einer regelmäßigen Prüfung und Zulassung bedürfen. Einbau und Kontrolle dieser Geräte sind häufig teurer als die Beschaffung und Installation der Spender selbst.

Die Bestimmungen hinsichtlich Rückströmung und Rücksaugen und die zugrundeliegenden Untersuchungen erkennen allgemein an, daß die einfache Luftstrecke der wirksamste Schutz überhaupt ist. Die einfachste Darstellung einer Luftstrecke ist durch einen Hahn gegeben, dessen Ende sich oberhalb der Oberfläche eines Ausgusses befindet. Liegt seitens des Wassersystems eine Saugwirkung vor, so kann dieser nichts außer Luft vom Ausguß her ansaugen.

Es ist bekannt, einen Venturi-Ejektor mit einer Luftstrecke als Schutz gegen Rücksaugen bei Spenderanwendungen zu kombinieren. Solche Geräte sind in den U.S.-Patenten 4,697,610 und 3,166,086 sowie in dem U.S.-Patent 3,072,137 und in dem U.S.Patent 3,2 73,866 beschrieben. Diese funktionieren in bestimmten Anwendungen. Ihre Luftstrecken sind jedoch im allgemeinen kleiner als ein halber Zoll (12,4 mm), und viele Normen fordern einen Luftspalt von mindestens einem Zoll (25,4 mm) .

Bei solchen Anwendungen, für die eine so große Luftstrecke verwendet wird, ist es schwierig, die Dosierung der Venturi-Düse zu regeln, und es ist auch schwierig, ein von der Luftstrecke ausgehendes seitliches Sprühen zu vermeiden.

Geräte, die Prallbleche zum "Vermeiden des seitlichen Sprühens enthalten, werden von Kunstorff in U.S.-Patent 2,288,247 und von Boosey in U.S.-Patent 2,250,291 beschrieben. Keines dieser Geräte betrifft Chemikalien-Ejektoren, so daß sie sich folglich nicht mit der wirksamen Dosierung der abgegebenen Chemikalien befassen. Außerdem wären die für diese Geräte beschriebenen Strukturen für Ejektoren von Chemikalien ungeeignet. Die Geometrie eines Chemikalien-Ejektors ist sehr präzise.

Die wesentliche Geometrie einer Venturi-Düse ist eine Erweiterung eines umschlossenen Fluidstroms. Nach der Theorie von Bernoulli entsteht an dem Punkt, an dem sich der Strömungskanal verbreitert, eine Saugwirkung. Die Funktion der Venturi-Düse erfordert, daß der eintretende Fluidstrom ein

gewisses Maß an Strömungsenergie aufweist. Für einen Ejektor mit Luftstrecke bedeutet dies, daß die Strömung die Luftstrecke überwinden und unter Entwicklung eines erheblichen Drucks im Eintritt der Venturi-Düse in die Venturi-Düse eintreten muß.

Die Geometrie, die solches hervorruft, enthält einen Düsendurchmesser, der etwas größer ist als der kleinste Durchmesser des vorderen Teils der Venturi-Düse sowie eine Trichterstruktur, die in dieser Venturi-Düse mündet. Es kann nicht die gesamte Wassermenge eines Wasserstrahls in die Venturi-Düse eintreten, und es entsteht ein gewisses Maß an Überlauf.

Das Verhalten der Düse ist für den korrekten Betrieb der Einheit kritisch. Sie muß einen präzise definierten Strahl über die Luftstrecke und in den Ejektor abgeben.

Solche Überlegungen sind bei Wassersäulen-Entkopplern und Geräten zur Verhinderung von Rückströmung in Zusammenhang mit Wassersystemen, bei denen es nur auf die Rückströmung ankommt, nicht vorhanden. Solche kritischen Abmessungen sind mit Sicherheit für Chemikalien-Ejektoren kein Problem, die relativ kleine Luftstrecken haben, oder bei denen ein Übersprühen nicht von kritischer Bedeutung ist.

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Detaillierte Beschreibung

Die vorliegende Erfindung ist ein Ejektor 10 für Chemikalien, der ein Außengehäuse 11 mit einem stromaufwärtigen Wassereinlaß 12, einen stromabwärtigen Wasserauslaß 13 und einen Chemikalieneinlaß 14 enthält, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist. Das Wasser fließt entlang einer Mittelachse 15 des Ejektors 10 durch eine Eintrittsdüse 16, über einen Luftstreckenabschnitt 17 durch den Ejektorabschnitt 18 in den Sammelabschnitt 19.

Stromaufwärts der Eintrittsdüse 16 befindet sich ein Gewindeeinlaß 21, der zum Aufschrauben auf eine Wasserquelle (nicht dargestellt) ausgeführt ist. An der stromabwärtigen Seite des Gewindeeinlasses 21 befindet sich ein Sieb 22, das durch eine Scheibe 23 in seiner Lage gehalten wird. Das Sieb dient auch als Strömungsstabilisator, der die Düse dabei unterstützt, einen dichten, säulenförmigen Strahl zu liefern. Dieser mündet wiederum in einem kegelstumpfförmigen, konischen Einlaß 24, der in eine rohrförmige Düse 16 und durch einen rohrförmigen Abschnitt 25 führt, der in einer Düsenöffnung 26 endet.

Die Düsenöffnung 25 ist direkt entlang der Mittelachse oder des axialen Strömungspfades 15 des Ejektors 10 zentriert. Stromabwärts der Düse 16 befindet sich die Luftstreckenkammer 17. Die Luftstreckenkammer 17 enthält ein rohrförmiges Außengehäuse 31 mit einer Vielzahl von Schlitzen (zwei dargestellt) 32 und 33. Die Länge der Schlitze 32 und 33 sollte mindestens ca. einen Zoll (25,4 mm) betragen, ebenso der

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Abstand von der Unterseite der Schlitze zum Ende der Düsenöffnung 26. Die Innenwandung 34 der LuftStreckenkammer 17 ist eine rohrfömige Wandung. Die Wandung 34 sollte einen Abstand zum Rand der Düsenöffnung 26 haben, der mindestens dem Dreifachen der Größe des Durchgangs 25 entspricht. Im Boden der LuftStreckenkammer 17 befinden sich zwei Löcher 35, die durch die Seitenwandung verlaufen.

In dem Luftstreckenabschnitt ist ein Einsatz 3 6 angeordnet, der einen ringförmigen Scheibenboden 3 7 mit zwei sich nach oben erstreckenden Fahnen 38 und 39 enthält. Nasen 41 des Einsatzes 3 6 sitzen rastend in den Löchern 35, wodurch sie den Einsatz 36 in seiner Lage halten (Fig. 2 und 4).

Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, haben die beiden Fahnen und 39 Oberkanten 43 und 44, die sich nahezu bis zu den oberen (stromaufwärtigen) Kanten 45 und 46 der Schlitze 32 bzw. 33 erstrecken. Dies stellt einen kleinen Spaltbereich 47, zwischen den Oberkanten 43 und 44 der Fahnen 3 8 und 39 und den Schlitzen 32 und 33 bereit. Außenwandungen 49 und 51 der Fahnen 38 und 3 9 verlaufen von ihrer stromabwärtigen Seite aus am Boden 37 nach innen zu ihren Oberkanten 45 und 46 konisch. Dadurch werden sich verjüngende Spalte 52 und 53 (Fig. 3) zwischen den Fahnen 3 8 und 39 und dem geschlitzten Abschnitt 32 und 33 der Luftstreckenkammer 17 gebildet.

Der Scheibenboden 37 enthält eine zentrale Öffnung 50 mit einem konisch geneigten Abschnitt 54, der in einer Düsenöffnung 54a mündet. Die Düsenöffnung 54a ist ebenfalls auf die

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Mittelachse 15 des Ejektors ausgerichtet. Diese Düsenöffnung mündet in den Ejektorabschnitt 18.

Der Ejektorabschnitt 18 enthält eine Ejektordüse 55, die im Abstand von etwa einem halben Zoll (12,7 mm) von der Düsenöffnung 46 des Scheibenabschnitts 37 angeordnet ist. Die Ejektordüse 55 enthält eine Eintritts- oder stromaufwärtige Öffnung 56, die durch einen geneigten konischen Abschnitt 57 zu einer Düsenöffnung 58 verläuft. Zwischen der Ejektordüse 55 und dem Scheibenabschnitt 56 befindet sich eine Überlaufkammer 61.

Wie insbesondere aus Fig. 5 zu ersehen ist, handelt es sich bei der Überlaufkammer um eine Ringkammer mit zwei Öffnungen 62 und 63, die den Ejektorabschnitt 18 umgehen und in eine Sammelkammer 68 unterhalb des Ejektorabschnitts 18 münden.

Der nach der Ejektordüse angeordnete Ejektorabschnitt 18 enthält einen Chemikalien-Zuführkanal 64, der vom Chemikalieneinlaß 14 aus zur stromabwärtigen Seite der Düsenöffnung 58 verläuft. Die Mittelachse 60 des Chemikalien-Zuführkanals 64 ist auf die Düsenöffnung 58 der Ejektordüse 55 ausgerichtet dargestellt.

Stromabwärts der Düsenöffnung 58 befindet sich ein Venturi-Diffusorrohr 65, das einen Einlaß 65a und einen Auslaß 65b enthält. Eine Innenwandung von 67 des Venturi-Rohrs 65 verläuft wie dargestellt leicht konisch unter einem Winkel von ca. 2°. Der Einlaß des Venturi-Rohrs befindet sich im Abstand

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von ca. 3/32 Zoll {2,38 mm) zur Düsenöffnung 58. Etwas stromabwärts von der Öffnung innerhalb des Venturi-Rohrs befindet sich ein Benetzungsstift 66, der dazu dient, den Wasserstrom zu unterbrechen, so daß er dazu gebracht wird, sich an die Innenwandung 67 des Venturi-Rohrs 65 anzulegen. Der Stift dient zum Hervorrufen einer leichten Turbulenz im Diffusor, um sicherzustellen, daß das fließende Wasser den Diffusor selbst bei geringem Wasserdurchfluß vollständig füllt. Es können andere Mittel eingesetzt werden, um den Diffusor zu fluten, einschl. einer Strömungsblockierung am Ende des Diffusors. Das Venturi-Rohr sitzt in der Sammelkammer 68, die in ein Auslaßrohr 71 mündet. Das Auslaßrohr 71 kann mit dem rohrförmigen Einlaß einer Waschvorrichtung oder dgl. verbunden sein oder direkt in ein Becken führen.

Im Betrieb ist der Gewindeeinlaß 21 mit einer Wasserquelle, wie z.B. einem Schlauch oder Hahn verbunden. Der mit Gewinde ausgeführte Chemikalien-Einlaß 14 ist mit einer Chemikalienquelle, wie etwa einer Flasche mit flüssiger Waschlösung, verbunden. Durch Einschalten der Wasserversorgung wird das Wasser zwangsweise durch das Stabilisierungssieb 22 in die konische Öffnung 24 der Düse 16 und durch den rohrförmigen Abschnitt 25 und aus der Düse 26 geleitet. Dies erzeugt einen schlanken Wasserstrahl, der direkt durch das Zentrum der LuftStreckenkammer 17, durch die Öffnung 50 im Scheibenboden 3 7 verläuft und auf dem konischen Abschnitt 57 der Ejektordüse 55 auftrifft.

Das Wasser erzwingt sich dann seinen Weg durch die Düsenöffnung 58 und weiter zum Venturi-Diffusor 65. Dort entspannt es und erzeugt eine Saugwirkung innerhalb einer mit 64 verbundenen Kammer 59. Dadurch wird wiederum die Chemikalie aus dem Vorrat durch den Chemikalieneinlaß 14 und den Kanal 64 angesaugt, wo sie in der Kammer 59 mit dem durch die Düsenöffnung des Venturi-Rohrs 65 strömenden Wasser gemischt wird.

Ein Teil des Wassers, das auf den geneigten Abschnitt 57 der Ejektordüse 55 auftrifft, wird in stromaufwärtiger Richtung spritzen. Dieses wird auf die Scheibenplatte 37 auftreffen, die als Sprit&zgr;schirmung dient, und durch Öffnungen 62 und in die Sammelkammer 68 fließen. Dann vermischt es sich in dem Auslaßrohr 71 mit dem aus dem Venturi-Rohr abgegebenen Wasser.

Aufgrund der Form und Größe der Scheibenöffnung wird in diesem Bereich ein leichtes Vakuum in stromabwärtiger Richtung gezogen, das Luft aus der Luftstrecke sowie Übersprüh-Flüssigkeit, die in der Luftstrecke vorhanden sein könnte, zur Ejektordüse mit zurücknimmt.

Falls entweder eine Saugwirkung seitens der Wasserversorgung oder ein Gegendruck vorliegen sollte, wird die in der Luftstreckenkammer vorgesehene Luftstrecke von einem Zoll (25,4 mm) vermeiden, daß die Chemikalie durch den Einlaß 14 in die Wasserversorgung gesaugt wird. Statt dessen würde der Gegendruck das Material einfach durch die Schlitze 32 und 33 im Luftstreckenabschnitt drücken. Bei Saugwirkung würde Luft

durch die Schlitze 32 und 33 angesaugt werden, wodurch ein Ansaugen der Chemikalie durch den Ejektor verhindert wird.

Der Ejektor der vorliegenden Erfindung bestünde vorzugsweise aus mehreren Abschnitten und wäre aus Glas geformt und mit Propylen oder dgl. gefüllt. Die Eintrittsdüse würde als ein Abschnitt hergestellt und einfach rastend in das Gehäuse 11 des Ejektors eingesetzt. Der Einsatz kann gleichermaßen als getrennter Abschnitt ausgeformt und einfach rastend in den Luftstreckenabschnitt eingesetzt werden. Die Venturi-Düse besteht vorzugsweise aus dem gleichen Kunststoff wie das Gehäuse oder kann aus Metall, Keramik oder ggf. einem anderen Material bestehen. Der Benetzungsstift oder eine andere Benetzungseinrichtung dazwischen ist einfach durch Schweißen oder Verkleben befestigt. Wie dargestellt, enthält der Sammelabschnitt einen äußeren Gehäuseabschnitt 69, der als getrennter Abschnitt ausgeformt oder einfach rastend oder mittels Kleber in seiner Lage befestigt oder, je nach der spezifischen Konstruktion, integral mit dem Diffusor ausgeformt werden kann.

Die Beziehung zwischen den Größen der Düsenöffnungen 25 und 58 hat einen großen Einfluß auf das Verhalten. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn mindestens 15% des Durchflusses durch 25 am Eintritt von 58 überlaufen. Der eingeschlossene Winkel des Eintritts zu 58 sollte mindestens 30° betragen, da ein spitzerer Winkel kein glattes Überlaufen gestattet. Bei einem relativ glatten Überlaufen kann der Abstand zwischen

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und 55 minimiert werden, um die erforderliche Ejektorlänge auf einem Minimum zu halten.

Der Durchmesser von 65a sollte um mindestens ca. 0,03 0 Zoll (0,762 mm) größer sein als der von 58 und kann sehr viel größer sein, um fette Gemische zu gestatten. Das Verhalten des Ejektors wird für bestimmte Aufgaben durch Modifizieren von Schlüsselmerkmalen, wie z.B. Düsen 25 und 58, Eintritt 57 sowie Durchmesser, Länge und Konus des Diffusors 65, optimiert .

Es sollte beachtet werden, daß die Fahnen 38 und 3 9 den Scheibenboden 37 ergänzen. Sollte innerhalb des LuftStreckenabschnitts ein Übersprühen auftreten, so leiten es diese Fahnen zurück zum Ejektorabschnitt 18. Diese sind jedoch optional und können entfallen.

Es gibt offensichtlich zahlreiche verschiedene Möglichkeiten, wie der Ejektor der vorliegenden Erfindung hergestellt, modifiziert und konzipiert werden kann, und immer noch die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält. Dementsprechend sollte die Erfindung nur durch die beiliegenden Ansprüche begrenzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Erf indung;

Fig. 2 eine axiale Schnittansicht entlang der Linien 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Schnitt entlang der Linien 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Schnitt entlang der Linien 4-4 in Fig. 2,- und

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Schnitt entlang der Linien 5-5 in Fig. 2.

Claims (1)

1. Anspruch 1 für Gebrauchsmuster: - -

   1. Ejektor (10) für Chemikalien mit einer integralen Luftstrecke, der einen ,Wassereinlaß (12) und eine erste Düse (16) umfaßt;

   einer länglichen Luftstreckenkammer (17) zwischen der ersten Düse (16) und einer Sprüh-Schirmungsscheibe (37), wobei die Scheibe (37) eine axial ausgerichtete Öffnung (54a) und mindestens' einen Schlitz (32, 33) hat;

   einer stromabwärts der Scheibe (37) angeordneten Venturi-Düse (55) und einem stromabwärts der Venturi-Düse angeordneten Venturi-Diffusorrohr (65);

   einem Chemikalieneinlaß (64) in einem Bereich zwischen der Venturi-Düse (56) und dem Venturi-Diffusor (65); und einer Overspraykammer (61) zwischen der Venturi-Düse (55) und der Sprüh-Schirmungsscheibe (37), die mit einer Sammelkammer (68) stromabwärts der Venturi-Düse (55) in Verbindung steht. ■

   (2) Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Venturi-Düse einen kegelstumpfförmigen Einlaß enthält, der größer ist als die Öffnung der Sprüh-Schirmungsscheibe.

   (3) Vorrichtung nach Anspruch l, bei der die Luftstrecke eine Vielzahl von Schlitzen enthält, die mindestens einen Zoll (25,4 mm) lang sind.

   (.4) Vorrichtung nach Anspruch 3, die des weiteren eine Vielzahl von Fahnen enthält, deren Größe der der Schlitze in dem Luftstreckenabschnitt entspricht, wobei die Fahnen so im

   Abstand zu den Schlitzen angeordnet sind, daß sie einen Luftpfad durch die Schlitze in den Luftstreckenabschnitt bereitstellen.

   (5) Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Sprüh-Schirmungsscheibe nach unten zur Öffnung in der Scheibe hin geneigt ist.

   {6) Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Fahnen verjüngend verlaufend ausgeführt sind.

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   Anspruch 7 für Gebrauchsmuster:

   7. Ejektor (10) für Chemikalien mit einer integralen Luftstrecke, umfassend:

   einen Wassereinlaß (12), der in eine erste Düse (16) mündet; einen Luftstreckenabschnitt (17) zwischen der ersten Düse (16) und einer Sprüh-Schirmungsscheibe (37), wobei der Luftstreckenabschnitt (17) eine Vielzahl von Schlitzen (32, 33), die mindestens einen Zoll (25,4 mm) lang sind und die Sprüh-Schirmungsscheibe (37) eine zentrale geneigte Öffnung (54a) aufweist;

   eine Vielzahl von Fahnen (38, 39), die sich von der Sprüh-Schirmungsscheibe (37) aus nach oben entlang der und im Abstand zu den Schlitzen (32, 33) erstrecken; eine Venturi-Düse (55) stromabwärts der Sprüh-Schirmungsscheibe (37) und eine Overspray-Samme1kammer (61) zwischen der Venturi-Düse (55) und der Spruh-Schirmung; wobei die Venturi-Düse(55) auf ein Venturi-Diffusorrohr (55) ausgerichtet ist;

   einen Chemikalieneinlaß (64) in einem Bereich zwischen der Venturi-Düse (55) und dem Diffusorrohr (65); bei dem die Overspraykammer (61) in einen Durchlaß zu einem Bereich stromabwärts der Venturi-Düse (55) mündet, um Overspray ein Umfließen der Venturi-Düse (55) und ein Mischen mit dem aus dem Venturi-Rohr (65) kommenden Wasser zu gestatten.