EP3757301B1 - Strahlregler - Google Patents
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- EP3757301B1 EP3757301B1 EP20181851.5A EP20181851A EP3757301B1 EP 3757301 B1 EP3757301 B1 EP 3757301B1 EP 20181851 A EP20181851 A EP 20181851A EP 3757301 B1 EP3757301 B1 EP 3757301B1
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- E03C2201/40—Arrangement of water treatment devices in domestic plumbing installations
- E03C2201/45—Arrangement of water treatment devices in domestic plumbing installations for carbonated water
Definitions
- the present invention relates to an aerator for a fitting, according to the preamble of claim 1.
- An aerator is attached to the outlet of a faucet and is used to shape the water jet. It is therefore largely responsible for the perceptible properties of the exiting water jet and is intended, among other things, to prevent splashing when the water jet exits.
- faucets that, in addition to normal mixed water (warm/cold), can also dispense boiling water.
- boiling hot water is kept under pressure in a hot water heater and can be dispensed via the tap.
- the boiling hot water relaxes so that the water ideally comes out boiling.
- the gas (steam) produced when the boiling hot water is released causes the water jet to emerge unevenly and with heavy splashing. This cannot be prevented by conventional aerators.
- the temperature of the water must be lowered, which in turn is undesirable in a faucet for providing boiling hot water.
- FR813415 describes an aerator for boiling water in which water flows through a spiral and is set in rotation.
- the housing consists of an inner and an outer cone-shaped housing shell.
- the inner cone forms a guide section by having ribs stamped into it.
- the water flows down the inner wall of the inner cone tube, while steam is discharged upwards and from there separately via the space between the outer and inner cones.
- a faucet is described through which clean, soft and energetically rich water is to be obtained.
- This has an arrangement of a rotor coated with silver or copper and several permanent magnets.
- the rotor gives the water a right-hand twist, which means that the water is said to be energetically charged.
- the faucet body is pear-shaped. On its way to the outlet, the water undergoes several predetermined centrifugal and centripetal deflections and is correspondingly expanded in its flow within the bulging fitting body and then finally fed to the outlet end of the fitting. At the outlet end of the pear-shaped bulge, the water is brought together again to the normal cross-sectional size.
- the EP 0 429 068 A1 shows an outlet device to enrich water with air bubbles, which has a vortex chamber and a subsequent bubble chamber.
- the water flow is first rotationally accelerated and is then turbulently swirled by non-return valves 27 and mixed with air sucked in via a central air inlet.
- the object of the invention is therefore to specify an improved aerator that is suitable for dispensing boiling water and in which the water jet splashes significantly less.
- an aerator for a faucet for dispensing boiling water which has a substantially cylindrical housing with an inlet opening and an outlet opening, a swirl generation section arranged in the area of the inlet opening with a flow guide running essentially in a helical line for the rotary acceleration of a water flow flowing through is, according to the invention, a relaxation zone following the swirl generation section, in which the rotationally accelerated water flow can flow under the effect of centrifugal force in the area of the inner wall of the housing, and a guide section in which the rotational movement of the water flow is braked and this is guided in the longitudinal direction.
- the aerator according to the invention is also excellently suited to dispensing water enriched with carbonic acid ("sparkling water").
- sparkling water water enriched with carbonic acid
- gas in the form of CO 2 escaping from the water is also produced during expansion.
- there is an opposite requirement here namely to keep the escape of CO 2 as low as possible, so that more CO 2 dissolved in the water reaches the user's drinking vessel.
- the pressure drop in the swirl generation section occurs very gently for the CO 2 dissolved in the water, as a result of which the CO 2 content in the sparkling water can be increased by about 30% according to investigations by the applicant.
- the jet regulator according to the invention can be constructed in a particularly compact manner.
- the jet regulator according to the invention can be designed with an outer diameter of just between 11 and 13 mm. This makes it possible in particular to use the aerator as an inner aerator in a concentric arrangement of a multifunction fitting in which a further, separate water dispensing opening, for example for industrial or mixed water, can be arranged around the inner aerator in an outer ring.
- the jet regulator has a laminar jet regulator section arranged in the area of the outlet opening, which is designed to output the water flow as a laminar jet.
- a laminar jet regulator which can be used here in combination with the cyclone design explained, is well known for conventional fittings.
- Such a laminar jet regulator section can be formed, for example, by a large number of flow channels arranged next to one another and running in the axial direction. The laminar water jet flows out through this section on the outlet side without any noticeable pressure, so that the water does not splash.
- Other configurations for a laminar aerator such as a grid or screen arrangement, orifice plate arrangement or the like, are equally contemplated for the laminar aerator portion.
- the guide section has a plurality of longitudinal ribs which are arranged on the inner wall of the housing and preferably widen in their radial extent in the direction of flow. A gradual deceleration of the rotational movement of the water flow takes place through these longitudinal ribs and this is guided in the axial direction, following the course of the ribs, preferably up to the laminar jet regulator section.
- the relaxation zone is preferably designed as a free zone in which the rotationally accelerated water flow can flow along the inner wall of the housing under the effect of centrifugal force. It is also possible, of course, for the named ribs to extend from the following guide section, with a further narrowing of their radial extent, into the relaxation zone. In this case, the water flow could not flow completely along the inner wall of the housing and would already be slowed down slightly in the relaxation zone in the edge area - the function of the aerator and especially the relaxation zone, in which a cyclone flow can develop, would still be given.
- a gas discharge pipe opens into the free zone of the jet regulator.
- the gas discharge pipe can, for example, run in the axial direction centrally through the jet regulator up to the outlet opening, so that the water vapor produced is axially centered in the area the outlet opening of the aerator, while the water jet flows out in an outer ring area of the outlet opening.
- the gas discharge pipe can also run transversely through the relaxation zone to the inner wall of the housing and from there in the axial direction to the outlet direction.
- the water vapor is emitted in an edge area of the aerator.
- one or more gas discharge channels are provided which run radially in the direction of the inner wall of the housing and from there along or within the inner wall of the housing to the outlet opening.
- the water vapor produced is first (with or without an axial gas discharge pipe) directed upwards against the direction of flow of the water jet and from there at the edge of the jet regulator to its outlet opening.
- the swirl generation section can be formed by at least one flow channel running essentially in the shape of a helical line.
- the water flow When flowing through the helical flow channel, the water flow is rotationally accelerated. Relaxation takes place when exiting the swirl generation section. Due to the twist in the water flow created by the helical shape, a cyclone flow is created in the area of the inner wall of the aerator, while the resulting gas is pushed inwards.
- the swirl generation section can also be formed by a plurality of guide vanes running in the shape of a helical line. Through this, a cyclonic flow of the water jet can be generated in a similar way.
- the aerator described above is used in a fitting for dispensing boiling water and/or water containing CO 2 .
- the aerator can be used in fittings with different water dispensing functions - so-called functional water.
- Such a valve can be electronically controlled, for example, optionally normal mixed water, boiling water, CO 2 -enriched water or filtered, chilled water, optionally also water enriched with aroma additives.
- the present invention also relates to a fitting for dispensing boiling water and/or water containing CO 2 with an outlet and a mouthpiece arranged on the outlet, with an aerator of the type according to the invention being inserted into the mouthpiece.
- the faucet can be designed for the selective dispensing of boiling water and mixed water, with the outlet having an inner flow path for the boiling water and an outer flow path running concentrically around the inner flow path, and with the mouthpiece as the first, inner
- a jet regulator accommodates a jet regulator of the type according to the invention in such a way that it is in fluid-conducting and sealed connection with the inner flow path compared to the outer flow path.
- the mouthpiece can in particular have an outer, second jet regulator concentrically around the inner, first jet regulator, which is arranged annularly around the first jet regulator and which is in fluid-conducting connection with the outer flow path and sealed with respect to the inner flow path.
- the inner, first jet regulator protrudes downwards beyond the outer, second jet regulator, for example by an overhang of 2 to 6 mm.
- This constructive measure ensures that no boiling water can get from the inner flow path into the outer flow path and remain there. There is therefore no risk that a user could scald himself when dispensing normal mixed water if boiling water had just been drawn off.
- the flow paths for process water and boiling water can also be arranged side by side. This results in a double outlet with two parallel flow paths.
- the jet regulator 1 shown comprises a cylindrical housing 2 with an inlet opening 3 and an outlet opening 4. In the area of the inlet opening 3 there is a collar 5, which serves to mount the jet regulator 1. In the A laminar jet regulator section 10 can be seen in the area of the outlet opening 4 in the form of a grid-like arrangement.
- the internal structure of the jet regulator 1 is shown in more detail in the sectional view of FIG.
- a swirl generation section 7 with a total of four flow channels 7a, 7b, 7c, 7d arranged in the form of a multiple helix and running helically, each rotating by 180°, i.e. half a thread turn, along the inner wall of the cylindrical Aerator housing 2 run.
- the inlet opening is closed in the area of the swirl generation section 7, so that the water flow has to flow through the four flow channels 7a to 7d and is rotationally accelerated in the process.
- a relaxation zone 8 within the cylindrical housing 2, which is also referred to below as the free zone.
- the pressurized flow of liquid expands.
- the water stream flows along the inner wall of the cylindrical housing 2 under the effect of centrifugal force. A cyclone flow is formed, so that water vapor escaping during expansion is pressed inwards into the center of the free zone 8 .
- a guide section 9 adjoins the free zone 8 in the axial direction, in which the rotational movement of the water flow is braked and this is guided in the longitudinal direction.
- the guide zone 9 is characterized by a plurality of longitudinal ribs 9a arranged on the inner wall of the housing, which extend in the radial direction and whose width, measured in the radial direction, increases in the axial direction towards the outlet opening 4 .
- the longitudinal ribs 9a thus represent an increasing obstacle in the axial direction for the rotational movement of the water flow, as a result of which it is slowed down and guided in the longitudinal direction.
- the longitudinal ribs 9a end at an annular connecting web 9b, which leaves free and encloses an inner area.
- This inner area serves to allow the water gas formed in the free zone 8 and pressed inwards to escape downwards in the direction of the outlet opening 4 .
- the guided by the guide portion 9 in the longitudinal direction water flow flows through the Annular space between the annular connecting piece 9b and the inner wall of the housing.
- the guide section is followed by the laminar jet regulator section 10, which has a plurality of flow channels 10a running in the axial direction, which are separated from one another by separating webs 10b running in the form of jets and in a circle.
- the water flow passes through the radially outer flow channels 10a, while the pressurized water gas/steam exits primarily through a central channel 10c.
- the jet regulator 1 has a swirl generation section 7 with a plurality of helical flow channels 7a to 7d and a free zone 8 adjoining the swirl generation section 7, in which the pressurized liquid expands.
- the guide section 9 with the longitudinal ribs 9a adjoins the free zone 8, as does the laminar jet regulator section 10 with its flow channels 10a running in the axial direction.
- a gas discharge pipe 11 is additionally provided, which opens into the free zone 8 . Gas/steam escaping in the free zone can be discharged in a controlled manner through this gas discharge pipe 11, which runs centrally in the axial direction up to the outlet opening 4.
- the separated gas can be discharged more quickly via the gas discharge pipe, and as a result the large increase in volume when the water evaporates can be discharged very efficiently without accelerating the fluid. This reduces a splash of water which could eventually be expelled together with the gas escaping under pressure.
- a third embodiment is shown, in which, in contrast to the second embodiment, the gas discharge pipe ending in the free zone 8 branches into three sub-pipes 11a, 11b, 11c, which run across the free zone 8 to the inner wall of the housing and from there along the inner wall of the housing in extend in the axial direction up to the outlet opening 4 .
- the pressurized gas is not ejected centrally from the outlet opening 4 of the jet regulator, but through three separate gas outlet openings arranged in the edge region of the jet regulator.
- a fourth embodiment is shown.
- the otherwise cylindrical housing 2 has a stepped shape instead of a collar 5, with an upper area 2a with an enlarged diameter, which tapered in a stage 2b.
- the stepped shape is used here instead of a collar 5 as in the previous exemplary embodiments for mounting the aerator 1.
- FIG. 9 An embodiment of a multifunctional fitting is in figure 9 played back.
- the faucet 20 shown there has a faucet body 21 with an integrated mixing valve, which is actuated via an operating lever 22 attached to the side of the faucet body 21 in the manner of a single-lever mixer, in order to dispense cold, warm or mixed water.
- On the opposite side of the fitting housing 21 there is another operating element 23 which is designed as an electric rotary/tip switch. This can be used to control other functions of the faucet 20, such as the dispensing of boiling water from a separate boiling water heater connected to the faucet, the dispensing of chilled and/or enriched with CO 2 water or the dispensing of filtered drinking water.
- the fitting body 21 is followed by an outlet 24 at the top, which runs in an arc up to a mouthpiece 25 .
- Both mixed water and "functional water” such as some boiling water or CO 2 -enriched water are dispensed via the outlet 24 .
- the outlet has two coaxially arranged flow paths 26, 27, namely as in figure 10 shown an inner flow path 26 for "functional water” and an outer flow path 27 for normal industrial or mixed water.
- the inner flow path 26 is formed by an inner pipe or hose 28 running inside the outlet 24 .
- the inner jet regulator 1 is fluidly connected to the first flow path 26 or the inner tube 28 .
- the connection 30 between the inner tube 28 and the aerator 1 can be implemented here, for example, by a screw connection or a crimped connection.
- the inner jet regulator 1 is shown only schematically, but is provided with a swirl generation section 7, a relaxation zone 8 and a guide section 9 in the previously explained design.
- the outer, annularly arranged around the inner jet regulator 1 outer jet regulator 29 is fluidly connected to the outer flow path 27 and is thus flowed through the single-lever mixer 22 when service water or mixed water is dispensed.
- the inner aerator 1 protrudes a few millimeters below the mouthpiece 25. This prevents boiling water from getting from the inner flow path 26 into the outer flow path 27 and possibly remaining there. There is therefore no risk of scalding if a user wants to wash his hands with mixed water, for example after drawing off boiling water.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlregler für eine Armatur, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein Strahlregler wird am Auslauf eines Wasserhahns angebracht und dient zur Formung des Wasserstrahls. Er ist somit maßgeblich für die wahrnehmbaren Eigenschaften des austretenden Wasserstrahls verantwortlich und soll unter anderem ein Spritzen beim Austreten des Wasserstrahls verhindern.
- Am Markt bekannt sind unter anderem auch Armaturen, die neben normalem Mischwasser (warm/kalt) auch kochendes Wasser ausgeben können. Hierzu wird siedend heißes Wasser unter Druck in einem Heißwasserbereiter vorgehalten und kann über die Armatur ausgegeben werden. Beim Austreten aus dem Auslauf der Armatur entspannt das siedend heiße Wasser, sodass das Wasser idealerweise sprudelnd kochend austritt. Das beim Entspannen des kochend heißen Wassers entstehende Gas (Wasserdampf) führt jedoch dazu, dass der Wasserstrahl ungleichmäßig und unter starkem Spritzen austritt. Dies kann durch herkömmliche Strahlregler nicht unterbunden werden. Um ein Spritzen des kochend heißen Wassers beim Austreten zu verhindern, muss die Temperatur des Wassers gesenkt werden, was wiederum bei einer Armatur zur Bereitstellung von kochend heißem Wasser unerwünscht ist.
- In der
FR813415 - In der
DE 3828111 A1 wird eine Armatur beschrieben, durch die sauberes, weiches und energetisch reiches Wasser erhalten werden soll. Diese besitzt eine Anordnung aus einem mit Silber oder Kupfer beschichteten Rotor und mehreren Permanentmagneten. Der Rotor verleiht dem Wasser einen Rechtsdrall, wodurch das Wasser energetisch aufgeladen werden soll. Der Armaturenkörper ist birnenförmig gestaltet. Das Wasser erfährt auf seinem Weg zum Austritt mehrere vorbestimmte zentrifugale und zentripedale Umlenkungen und wird innerhalb des aufgebauchten Armaturenkörpers in seiner Strömung entsprechend aufgeweitet und dann schließlich dem Austrittsende der Armatur zugeleitet. Am Austrittsende der birnenförmigen Aufbauchung wird dabei das Wasser wieder auf die normale Querschnittsgröße zusammengeführt. - Die
EP 0 429 068 A1 zeigt eine Auslaufvorrichtung um Wasser mit Luftblasen anzureichern, die eine Wirbelkammer und eine anschließende Blasenkammer aufweist. Der Wasserstrom wird zunächst rotatorisch beschleunigt und wird anschließend durch Rückströmsperren 27 turbulent verwirbelt und mit über einen mittigen Lufteinlass angesaugter Luft vermischt. - Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen verbesserten Strahlregler anzugeben, der zur Ausgabe von kochendem Wasser geeignet ist, und bei dem der Wasserstrahl deutlich weniger spritzt.
- Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
- Bei einem Strahlregler für eine Armatur zur Ausgabe von kochendem Wasser, welcher ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung besitzt, ist erfindungsgemäß ein im Bereich der Einlassöffnung angeordneter Drallerzeugungsabschnitt mit einer im Wesentlichen schraubenlinienförmig verlaufenden Strömungsführung zur rotatorischen Beschleunigung eines durchfließenden Wasserstroms, eine auf den Drallerzeugungsabschnitt folgende Entspannungszone, in welcher der rotatorisch beschleunigte Wasserstrom unter Fliehkraftwirkung im Bereich der Gehäuseinnenwand fließen kann, und ein Führungsabschnitt, in welchem die Rotationsbewegung des Wasserstroms abgebremst und dieser in Längsrichtung geführt wird, vorgesehen.
- Beim Austritt des rotatorisch beschleunigten Wasserstrahls aus dem Drallerzeugungsabschnitt findet die Entspannung (Druckabfall) statt und Wasser verdampft - es tritt gasförmiger Wasserdampf aus. Aufgrund der Fliehkraftwirkung bleibt das Fluid in der anschließenden Entspannungszone nahe der Gehäuseinnenwand und das austretende Gas wird nach innen gedrückt. Durch diesen Zykloneffekt kommt es somit zu einer Fluid/Gas-Trennung und die Gasphase kann über den Innenbereich getrennt abgeführt werden bzw. austreten. Aufgrund der Fluid/Gas-Trennung kann die Austrittsgeschwindigkeit des Wasserstrahls deutlich verringert werden. Es entstehen keine Gasblasen im Endbereich des Strahlreglers mehr, wodurch der Wasserstrahl deutlich weniger spritzt.
- Untersuchungen der Anmelderin haben darüber hinaus zu der überraschenden Erkenntnis geführt, dass der erfindungsgemäße Strahlregler auch hervorragend geeignet ist, um mit Kohlensäure angereichertes Wasser ("Sprudelwasser") auszugeben. Bei der Ausgabe von derartigem, kohlensäurehaltigem Wasser entsteht beim Entspannen ebenfalls Gas in Form von aus dem Wasser austretendenden CO2. Hierbei besteht jedoch gegenüber der Fluid/Gas-Trennung bei kochendem Wasser eine gegenteilige Anforderung, nämlich den Austritt von CO2 möglichst gering zu halten, sodass mehr im Wasser gelöstes CO2 im Trinkgefäß des Benutzers ankommt. Hier hat sich nun herausgestellt, dass der Druckabfall im Drallerzeugungsabschnitt sehr schonend für das im Wasser gelöste CO2 geschieht, wodurch der CO2-Gehalt im Sprudelwasser nach Untersuchungen der Anmelderin um etwa 30 % gesteigert werden kann.
- Als besonders vorteilhaft erweist sich auch, dass der erfindungsgemäße Strahlregler besonders kompakt gebaut werden kann. Für eine Durchflussmenge von immerhin 2,5 bis 3 l/min bei ca. 105°C kann der erfindungsgemäße Strahlregler mit einem Außendurchmesser von gerade mal zwischen 11 und 13 mm ausgelegt werden. Dies ermöglicht insbesondere, den Strahlregler als inneren Strahlregler in einer konzentrischen Anordnung einer Multifunktionsarmatur einzusetzen, bei der um den inneren Strahlregler herum in einem Außenring eine weitere, getrennte Wasserausgabeöffnung beispielsweise für Brauch- bzw. Mischwasser angeordnet werden kann.
- Bei einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besitzt der Strahlregler einen im Bereich der Auslassöffnung angeordneten Laminarstrahlreglerabschnitt, der ausgebildet ist, den Wasserstrom als laminaren Strahl auszugeben. Ein derartige Laminarstrahlregler, der hier in Kombination mit der erläuterten Zyklon-Bauform zum Einsatz kommen kann, ist für herkömmliche Armaturen hinlänglich bekannt. Ein solcher Laminarstrahlreglerabschnitt kann beispielsweise durch eine Vielzahl nebeneinander angeordneter, in axialer Richtung verlaufender Strömungskanäle ausgebildet sein. Durch diesen auslassseitigen Abschnitt strömt der laminare Wasserstrahl ohne spürbaren Druck aus, sodass kein Spritzen des Wassers auftritt. Andere Bauformen für einen Laminarstrahlregler, wie etwa eine Gitter- oder Siebanordnungen, Lochscheibenanordnung oder dergleichen kommen gleichermaßen für den Laminarstrahlreglerabschnitt in Betracht.
- Der Führungsabschnitt weist bei einer bevorzugten Ausführungsform mehrere an der Gehäuseinnenwand angeordnete, vorzugsweise in ihrer Radialerstreckung in Strömungsrichtung sich verbreiternde Längsrippen auf. Durch diese Längsrippen findet eine schrittweise Abbremsung der Rotationsbewegung des Wasserstroms statt und dieser wird in axialer Richtung, dem Rippenverlauf folgend, geführt, vorzugsweise bis zu dem Laminarstrahlreglerabschnitt.
- Vorzugsweise ist die Entspannungszone als eine freie Zone ausgebildet, in welcher der rotatorisch beschleunigte Wasserstrom unter Fliehkraftwirkung entlang der Gehäuseinnenwand fließen kann. Möglich ist natürlich auch, dass die genannten Rippen aus dem nachfolgenden Führungsabschnitt sich unter weiterer Verjüngung ihrer Radialerstreckung bis in die Entspannungszone erstrecken. In diesem Fall könnte der Wasserstrom zwar nicht vollständig entlang der Gehäuseinnenwand fließen und würde bereits in der Entspannungszone im Randbereich geringfügig abgebremst - die Funktion des Strahlreglers und vor allem der Entspannungszone, in der sich eine Zyklonströmung ausbilden kann, wäre jedoch weiterhin gegeben.
- Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der freien Zone des Strahlreglers ein Gasabführrohr mündet. Durch dieses kann das bei der Entspannung des unter Druck stehenden, kochenden Wassers austretende Gas/Wasserdampf gezielt abgeführt werden. Das Gasabführrohr kann hierbei beispielsweise in axialer Richtung mittig durch den Strahlregler bis zu der Auslassöffnung verlaufen, sodass der entstehende Wasserdampf achsmittig im Bereich der Auslassöffnung des Strahlreglers austritt, während der Wasserstrahl in einem äußeren Ringbereich der Auslassöffnung ausströmt.
- Alternativ kann das Gasabführrohr auch quer durch die Entspannungszone bis zu der Gehäuseinnenwand und von dort in axialer Richtung bis zu der Auslassrichtung verlaufen. In diesem Fall wird der Wasserdampf in einem Randbereich des Strahlreglers ausgegeben.
- Bei einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in einem Bereich oberhalb der freien Zone ein oder mehrere radial in Richtung der Gehäuseinnenwand verlaufende und von dort entlang oder innerhalb der Gehäuseinnenwand bis zu der Auslassöffnung führende Gasabführkanäle vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform wird der entstehende Wasserdampf somit zunächst (mit oder ohne axiales Gasabführrohr) entgegen der Strömungsrichtung des Wasserstrahls nach oben hin geleitet und von dort am Rande des Strahlreglers zu dessen Auslassöffnung.
- Bei einer bevorzugten Ausbildung kann der Drallerzeugungsabschnitt durch mindestens einen im Wesentlichen schraubenlinienförmig verlaufenden Strömungskanal ausgebildet sein. Beim Durchströmen des schraubenlinienförmigen Strömungskanals wird der Wasserstrom rotatorisch beschleunigt. Beim Austreten aus dem Drallerzeugungsabschnitt findet die Entspannung statt. Aufgrund des durch die Schraubenlinienform erzeugten Dralls im Wasserstrom entsteht eine Zyklonströmung im Bereich der Innenwand des Strahlreglers, während das entstehende Gas nach innen gedrückt wird.
- Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Drallerzeugungsabschnitt auch durch mehrere schraubenlinienförmig verlaufende Leitschaufeln ausgebildet sein. Durch diese kann in ähnlicher Weise eine zyklonförmige Strömung des Wasserstrahls erzeugt werden.
- Der zuvor beschriebene Strahlregler findet erfindungsgemäß Verwendung in einer Armatur zur Ausgabe von kochendem Wasser und/oder von CO2-haltigem Wasser. Insbesondere kann der Strahlregler in Armaturen mit unterschiedlichen Wasserausgabe-Funktionen - sogenanntem funktionalen Wasser - eingesetzt werden. Über eine solche Armatur kann elektronisch gesteuert wahlweise z.B. normales Mischwasser, kochendes Wasser, CO2-angereichertes Wasser oder gefiltertes, gekühltes Wasser, gegebenenfalls auch mit Aromazusätzen angereichertes Wasser ausgegeben werden.
- Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Armatur zur Ausgabe von kochendem Wasser und/oder CO2-haltigem Wasser mit einem Auslauf und einem am Auslauf angeordneten Mündungsstück, wobei in das Mündungsstück ein Strahlregler der erfindungsgemäßen Art eingesetzt ist.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Armatur zur wahlweisen Ausgabe von kochendem Wasser und von Mischwasser ausgebildet sein, wobei der Auslauf einen inneren Strömungsweg für das kochende Wasser und einen konzentrisch um den inneren Strömungsweg verlaufenden äußeren Strömungsweg aufweist, und bei dem das Mündungsstück als ersten, inneren Strahlregler einen Strahlregler der erfindungsgemäßen Art aufnimmt, derart, dass dieser in fluidleitender und gegenüber dem äußeren Strömungsweg dichten Verbindung mit dem inneren Strömungsweg steht. Somit kann kochendes Wasser aus dem inneren Strömungsweg durch den erfindungsgemäßen Strahlregler ausfließen, während Mischwasser über den äußeren Strömungsweg geleitet wird und in einem ringförmigen Bereich um den inneren Strahlregler austritt. Hierzu kann insbesondere das Mündungsstück konzentrisch um den inneren, ersten Strahlregler einen äußeren, zweiten Strahlregler aufweisen, der ringförmig um den ersten Strahlregler angeordnet ist, und der mit dem äußeren Strömungsweg in fluidleitender und gegenüber dem inneren Strömungsweg dichten Verbindung steht.
- Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der innere, erste Strahlregler nach unten über den äußeren, zweiten Strahlregler hinausragt, beispielsweise um einen Überstand von 2 bis 6 mm. Durch diese konstruktive Maßnahme wird sichergestellt, dass kein kochendes Wasser aus dem inneren Strömungsweg in den äußeren Strömungsweg gelangt und dort verbleiben kann. Es besteht damit nicht die Gefahr, dass sich ein Benutzer bei der Ausgabe von normalem Mischwasser verbrühen könnte, wenn kurz zuvor kochendes Wasser bezogen wurde.
- Alternativ können die Strömungswege für Brauchwasser und Kochendwasser auch seitlich nebeneinander angeordnet sein. Somit ergibt sich ein Doppelauslauf mit zwei parallelen Strömungswegen.
- Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigt:
- Figur 1
- eine isometrische Ansicht eines Strahlreglers in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- Figur 2
- einen Schnitt in axialer Richtung durch den Strahlregler aus
Figur 1 , - Figur 3
- einen geschnittenen Strahlregler in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- Figur 4
- eine Ansicht des geschnittenen Strahlreglers aus
Figur 3 in einer anderen Ansicht, - Figur 5
- eine isometrische Ansicht eines Strahlreglers in einem dritten Ausführungsbeispiel,
- Figur 6
- einen Schnitt durch den Strahlregler aus
Figur 5 , - Figur 7
- eine isometrische Darstellung eines Strahlreglers in einem vierten Ausführungsbeispiel,
- Figur 8
- eine geschnittene Ansicht des Strahlreglers aus
Figur 7 - Figur 9
- eine Seitenansicht einer Multifunktionsarmatur mit integriertem Strahlregler für Kochendwasser und
- Figur 10
- eine Schnittansicht durch das Mündungsstück des Multifunktionsarmatur aus
Figur 9 . - Der in
Figur 1 gezeigte Strahlregler 1 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 2 mit einer Einlassöffnung 3 und einer Auslassöffnung 4. Im Bereich der Einlassöffnung 3 befindet sich ein Kragen 5, der zur Montage des Strahlreglers 1 dient. Im Bereich der Auslassöffnung 4 ist in Form einer gitterartigen Anordnung ein Laminarstrahlreglerabschnitt 10 zu erkennen. - Der innere Aufbau des Strahlreglers 1 ist in der geschnittenen Ansicht der Figur 2 näher dargestellt. Im Bereich des Kragens 5 befindet sich ein Drallerzeugungsabschnitt 7 mit insgesamt vier, in Form einer mehrgängigen Helix, angeordneter, schraubenlinienförmig verlaufender Strömungskanäle 7a, 7b, 7c, 7d, die jeweils um 180°, das heißt einen halben Gewindegang, entlang der Innenwand des zylindrischen Strahlreglergehäuses 2 verlaufen. Im Übrigen ist die Einlassöffnung im Bereich des Drallerzeugungsabschnitts 7 verschlossen, sodass der Wasserstrom durch die vier Strömungskanäle 7a bis 7d strömen muss und dabei rotatorisch beschleunigt wird. Am Austritt der schraubenlinienförmig verlaufenden Strömungskanäle 7a, 7b, 7c, 7d befindet sich innerhalb des zylindrischen Gehäuses 2 eine Entspannungszone 8, die nachfolgend auch als freie Zone bezeichnet wird. In dieser freien Zone 8 findet eine Entspannung des unter Druck stehenden Flüssigkeitsstroms statt. Gleichzeitig strömt der Wasserstrom unter Fliehkraftwirkung entlang der Gehäuseinnenwand des zylindrischen Gehäuses 2. Es bildet sich eine Zyklonströmung aus, sodass bei der Entspannung austretender Wasserdampf nach innen ins Zentrum der freien Zone 8 gedrückt wird.
- An die freie Zone 8 schließt sich in axialer Richtung ein Führungsabschnitt 9 an, in welchem die Rotationsbewegung des Wasserstroms abgebremst und dieser in Längsrichtung geführt wird. Die Führungszone 9 ist geprägt durch eine Mehrzahl an der Gehäuseinnenwand angeordneter Längsrippen 9a, die sich in radialer Richtung erstrecken und deren in radialer Richtung gemessene Breite in axialer Richtung zu der Auslassöffnung 4 hin zunimmt. Die Längsrippen 9a stellen somit ein in axialer Richtung zunehmendes Hindernis für die Rotationsbewegung des Wasserstroms dar, wodurch dieser abgebremst und in Längsrichtung geführt wird.
- Die Längsrippen 9a enden an einem ringförmigen Verbindungssteg 9b, der einen Innenbereich freilässt und umschließt. Dieser Innenbereich dient dazu, dass das in der freien Zone 8 gebildete und nach innen gedrückte Wassergas nach unten in Richtung der Auslassöffnung 4 entweichen kann. Die durch den Führungsabschnitt 9 in Längsrichtung gelenkte Wasserströmung durchfließt den Ringraum zwischen dem ringförmigen Verbindungsstück 9b und der Gehäuseinnenwand.
- An den Führungsabschnitt schließt sich der Laminarstrahlreglerabschnitt 10 an, der eine Mehrzahl in axialer Richtung verlaufender Strömungskanäle 10a aufweist, die durch strahlförmig und kreisförmig verlaufende Trennstege 10b voneinander getrennt sind. Die Wasserströmung verläuft durch die radial gesehenen äußeren Strömungskanäle 10a, während das unter Druck stehende Wassergas/Dampf vor allem durch einen mittig verlaufenden Kanal 10c austritt.
- Durch die Entspannung in der freien Zone 8 kühlt sich das heiße Wasser rapide auf unter 100°C ab und erreicht Umgebungsdruck, da die nachfolgenden Führungs- und Laminarstrahlreglerabschnitte 9, 10 nur minimalen Druckabfall verursachen. Dadurch entstehen nach der freien Zone 8 nur noch sehr wenige Gasblasen im Fluid (Wasser). Das Fluid wird deshalb nicht mehr zusätzlich beschleunigt und/oder unruhig und tritt als weicher, laminarer Strahl aus.
- In den
Figuren 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Strahlreglers gezeigt. In den Ausführungsbeispielen werden gleiche und gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. - Wie im ersten Ausführungsbeispiel auch besitzt der Strahlregler 1 einen Drallerzeugungsabschnitt 7 mit mehreren schraubengangförmig verlaufenden Strömungskanälen 7a bis 7d und eine an dem Drallerzeugungsabschnitt 7 angrenzende freie Zone 8, in der sich die durch unter Druck stehende Flüssigkeit entspannt. An die freie Zone 8 schließt sich der Führungsabschnitt 9 mit den Längsrippen 9a an, sowie der Laminarstrahlreglerabschnitt 10 mit seinen in axialer Richtung verlaufenden Strömungskanälen 10a. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich ein Gasabführrohr 11 vorgesehen, welches in der freien Zone 8 mündet. Durch dieses Gasabführrohr 11, welches mittig in axialer Richtung bis zu der Auslassöffnung 4 verläuft, kann in der freien Zone entweichendes Gas/Dampf kontrolliert abgeführt werden.
- Das getrennte Gas kann über das Gasabführrohr schneller angeführt werden und dadurch kann die große Volumenzunahme beim Verdampfen des Wassers sehr effizient abgeführt werden, ohne das Fluid zu beschleunigen. Dies reduziert ein Spritzen von Wasser, welches gegebenenfalls zusammen mit dem unter Druck austretenden Gas ausgestoßen werden könnte.
- In den
Figuren 5 und 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel das in der freien Zone 8 mündende Gasabführrohr sich in drei Teilrohre 11a, 11b, 11c verzweigt, die quer durch die freie Zone 8 bis zu der Gehäuseinnenwand und von dort entlang der Gehäuseinnenwand in axialer Richtung bis zu der Auslassöffnung 4 verlaufen. Auf diese Weise wird das unter Druck stehende Gas nicht mittig aus der Auslassöffnung 4 des Strahlreglers ausgestoßen, sondern über drei separate im Randbereich des Strahlreglers angeordnete Gasauslassöffnungen. - Schließlich ist in den
Figuren 7 und 8 ein viertes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieses unterscheidet sich von den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen dadurch, dass statt eines Gasabführrohres mittig im Bereich des Drallerzeugungsabschnittes eine nach oben führende Gasabführöffnung 12 vorhanden ist, welche über vier oberhalb des Drallerzeugungsabschnittes sternförmig verlaufende Kanäle 12a bis 12d mit vier seitlichen Wandkanälen 13a bis 13d verbunden ist. Die Gasabführung erfolgt hierbei nach oben, seitlich und anschließend über die Wandkanäle 13a bis 13d in Richtung der Austrittsöffnung 4. Außerdem weist das ansonsten zylindrische Gehäuse 2 anstelle eines Kragens 5 eine gestufte Form auf, mit einem oberen, im Durchmesser vergrößerten Bereich 2a, der sich in einer Stufe 2b verjüngt. Die Stufenform dient hierbei anstelle eines Kragens 5 wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen der Montage des Strahlreglers 1. - Ein Ausführungsbeispiel einer Multifunktionsarmatur ist in
Figur 9 wiedergegeben. Die dort gezeigte Armatur 20 weist einen Armaturenkörper 21 mit integriertem Mischventil auf, welches über einen seitlich am Armaturenkörper 21 angebrachten Bedienhebel 22 in der Art eines Einhebelmischers betätigt wird, um Kalt-, Warm- oder Mischwasser auszugeben. Auf der gegenüberliegenden Seite des Armaturengehäuses 21 befindet sich ein weiteres Bedienelement 23, welches als elektrischer Dreh-/Tippschalter ausgebildet ist. Über diesen können weitere Funktionen der Armatur 20 gesteuert werden, etwa die Ausgabe von Kochendwasser aus einem separaten, an die Armatur angeschlossenen Kochendwasserbereiter, die Ausgabe von gekühltem und/oder mit CO2 angereichertem Wasser oder die Ausgabe von gefiltertem Trinkwasser. - An den Armaturenkörper 21 schließt sich nach oben hin ein Auslauf 24 an, der bogenförmig bis zu einem Mündungsstück 25 verläuft. Über den Auslauf 24 werden sowohl Mischwasser als auch "funktionales Wasser" wie etwas Kochendwasser oder CO2-angereichertes Wasser ausgegeben. Zu diesem Zweck verfügt der Auslauf über zwei koaxial angeordnete Strömungswege 26, 27, nämlich wie in
Figur 10 dargestellt einen inneren Strömungsweg 26 für "funktionales Wasser" und einen äußeren Strömungsweg 27 für normales Brauch- bzw. Mischwasser. Der innere Strömungsweg 26 wird dabei von einem im Inneren des Auslaufs 24 verlaufenden Innenrohrs oder -schlauchs 28 gebildet. - In das Mündungsstück 25 sind konzentrisch zwei Strahlregler 1, 29 eingesetzt. Der innere Strahlregler 1 ist mit dem ersten Strömungsweg 26 bzw. dem Innenrohr 28 fluidleitend verbunden. Die Verbindung 30 zwischen Innenrohr 28 und Strahlregler 1 kann hierbei etwa durch eine Schraubverbindung oder eine Quetschverbindung realisiert werden. In
Figur 10 ist der innere Strahlregler 1 lediglich schematisch dargestellt, ist jedoch in der zuvor erläuterten Bauart mit einem Drallerzeugungsabschnitt 7, einer Entspannungszone 8 und einen Führungsabschnitt 9 versehen. - Der äußere, ringförmig um den inneren Strahlregler 1 angeordnete äußere Strahlregler 29 ist mit dem äußeren Strömungsweg 27 fluidleitend verbunden und wird somit bei der Ausgabe von Brauchwasser bzw. Mischwasser über den Einhebelmischer 22 durchströmt. Zwischen innerem und äußerem Strömungsweg 26, 27 besteht keine fluidische Verbindung. Außerdem steht der innere Strahlregler 1 einige Millimeter nach unten über das Mündungsstück 25 hinaus. Auf diese Weise wird verhindert, dass kochendes Wasser aus dem inneren Strömungsweg 26 in den äußeren Strömungsweg 27 gelangt und dort verbleiben könnte. Somit besteht keine Verbrühungsgefahr, wenn ein Benutzer sich beispielsweise nach einem Bezug von Kochendwasser mit Mischwasser die Hände waschen möchte.
Claims (15)
- Strahlregler für eine Armatur zur Ausgabe von kochendem Wasser und/oder CO2-haltigen Wasser, mit einem Gehäuse (2), welches eine Einlassöffnung (3), eine Auslassöffnung (4), einen im Bereich der Einlassöffnung (3) angeordneten Drallerzeugungsabschnitt (7) mit einer im Wesentlichen schraubenlinienförmig verlaufenden Strömungsführung (7a-7d) zur rotatorischen Beschleunigung eines durchfließenden Wasserstroms und einen Führungsabschnitt (9), in welchem die Rotationsbewegung des Wasserstroms abgebremst und dieser in Längsrichtung geführt wird besitzt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und eine auf den Drallerzeugungsabschnitt (7) folgende Entspannungszone (8) besitzt, in welcher der rotatorisch beschleunigte Wasserstrom unter Fliehkraftwirkung im Bereich der Gehäuseinnenwand fließen kann. - Strahlregler nach Anspruch 1, bei dem der Führungsabschnitt mehrere an der Gehäuseinnenwand angeordnete, vorzugsweise in ihrer Radialerstreckung in Strömungsrichtung sich verbeiternder Längsrippen aufweist
- Strahlregler nach Anspruch 1 oder 2, mit einem im Bereich der Auslassöffnung (4), hinter dem Führungsabschnitt (9) angeordneten LaminarStrahlreglerabschnitt (10), der ausgebildet ist, den Wasserstrom als laminaren Strahl auszugeben.
- Strahlregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem in der freien Entspannungszone ein Gasabführrohr (11) mündet.
- Strahlregler nach Anspruch 4, bei dem das Gasabführrohr (11) in axialer Richtung mittig durch den Strahlregler bis zu der Auslassöffnung (4) verläuft.
- Strahlregler nach Anspruch 4, bei dem das Gasabführrohr (11) quer durch die Entspannungszone bis zu der Gehäuseinnenwand und von dort in axialer Richtung bis zu der Auslassöffnung (4) verläuft.
- Strahlregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem in einem Bereich oberhalb der freien Entspannungszone (8) ein oder mehrere radial in Richtung der Gehäuseinnenwand verlaufende und von dort entlang oder innerhalb der Gehäuseinnenwand bis zu der Auslassöffnung (4) führende Gasabführkanäle (12a-12d) vorgesehen sind.
- Strahlregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Drallerzeugungsabschnitt (7) mindestens einen im Wesentlichen schraubenlinienförmig verlaufenden Strömungskanal (7a-7d) aufweist.
- Strahlregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Drallerzeugungsabschnitt (7) mehrere schraubenlinienförmig verlaufende Leitschaufeln aufweist.
- Verwendung eines Strahlreglers nach einem der vorangehenden Ansprüche in einer Armatur zur Ausgabe von kochendem Wasser und/oder CO2-haltigen Wasser.
- Armatur zur Ausgabe von kochendem Wasser und/oder CO2-haltigem Wasser mit einem Auslauf (24) und einem am Auslauf (24) angeordneten Mündungsstück (25), wobei in das Mündungsstück (25) ein Strahlregler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingesetzt ist.
- Armatur zur wahlweisen Ausgabe von kochendem Wasser und von Mischwasser mit einem Auslauf (24) und einem am Auslauf (24) angeordneten Mündungsstück (25), wobei in das Mündungsstück (25) ein Strahlregler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingesetzt ist, wobei der Auslauf (25) einen ersten Strömungsweg (26) für das kochende Wasser und einen zweiten Strömungsweg (27) für das Mischwasser aufweist, und bei dem das Mündungsstück (25) zumindest einen ersten Strahlregler (1), der als der Strahlregler nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist, derart aufnimmt, dass dieser in fluidleitender Verbindung mit dem ersten Strömungsweg (26) steht.
- Armatur nach Anspruch 12, bei der der erste Strömungsweg (26) als ein innerer Strömungsweg und der zweite Strömungsweg (27) als ein konzentrisch um den inneren Strömungsweg verlaufender äußerer Strömungsweg ausgebildet sind, und bei dem der erste Strahlregler (1) als ein innerer Strahlregler ausgebildet ist, der von dem Mündungsstück (25) derart aufgenommen ist, dass dieser in fluidleitender und gegenüber dem äußeren Strömungsweg (27) dichten Verbindung mit dem inneren Strömungsweg (26) steht.
- Armatur nach Anspruch 13, bei der das Mündungsstück konzentrisch um den inneren, ersten Strahlregler (1) einen äußeren, zweiten Strahlregler (29) aufweist, der ringförmig um den ersten Strahlregler (1) angeordnet ist und der mit dem äußeren Strömungsweg (27) in fluidleitender und gegenüber dem inneren (26) Strömungsweg dichten Verbindung steht.
- Armatur nach Anspruch 14, bei der der innere, erste Strahlregler (1) nach unten hin über den äußeren, zweiten Strahlregler (29) hinausragt.
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