WO2010081780A1 - Zerstäubungsvorrichtung für flüssigkeiten, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung - Google Patents

Zerstäubungsvorrichtung für flüssigkeiten, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung Download PDF

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WO2010081780A1
WO2010081780A1 PCT/EP2010/050209 EP2010050209W WO2010081780A1 WO 2010081780 A1 WO2010081780 A1 WO 2010081780A1 EP 2010050209 W EP2010050209 W EP 2010050209W WO 2010081780 A1 WO2010081780 A1 WO 2010081780A1
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WO
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plate
slots
atomizing device
atomizer
slot
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PCT/EP2010/050209
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joerg Heyse
Martin Maier
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B05B1/18—Roses; Shower heads
    • B05B1/185—Roses; Shower heads characterised by their outlet element; Mounting arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/04—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like
    • B05B1/042—Outlets having two planes of symmetry perpendicular to each other, one of them defining the plane of the jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/28—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with integral means for shielding the discharged liquid or other fluent material, e.g. to limit area of spray; with integral means for catching drips or collecting surplus liquid or other fluent material
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/494—Fluidic or fluid actuated device making

Definitions

  • the invention relates to a spraying device for liquids according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention comprises a method for producing a spraying device for liquids, in particular for the delivery of water in a shower, and their use.
  • a generic atomizing device for liquids is known as a washing device. It describes a shower head in which water nozzles are arranged in pairs, so that the jets of two nozzles of a pair collide and thereby dissolve into droplets.
  • the purpose of the device is to allow a pleasant showering experience at different operating pressures between 2.0 bar and 25 bar and also to reduce the water consumption compared to conventional showerheads.
  • the colliding beams are preferably arranged so that they do not overlap each other completely.
  • the known washing device has an outlet for spraying liquids with low flow rate and a conveying device for increasing a liquid pressure before spraying.
  • the sprayed liquid is mostly water.
  • the water may be mixed with soap or another cleaning or disinfecting agent.
  • the mixture can come from all nozzles. It is also possible to supply the nozzles with different liquids, for example one nozzle with water and the other with soap, or one with water and one with disinfectant.
  • the washing device can also be used in the therapeutic, cosmetics and pharmaceutical fields, for example with admixed cosmetic or medical active ingredients.
  • the conveyor or pump is therefore preferably arranged as part of the washing device locally, in the vicinity of the outlet or a shower head, ie in a bathroom or as a built-in element of a mobile or stationary shower cubicle. Due to the low water consumption, the washing device is particularly suitable for installation in means of transport such as trains, airplanes, motorhomes, or other mobile devices. Other applications are for example in showers or car washes in public baths, in dishwashers or for watering plants.
  • the washing device has a heating device for heating the water or the liquid. Thanks to the low flow rate, this heater can be made comparatively small. In particular, it can be designed as a water heater, ie without memory as in a boiler heater. The heater can be operated in particular electrically. Otherwise, the supply of hot water from a central, heated hot water tank or generally with stored hot water. Because of the low heating power required, an electric heater can be operated with existing electrical house installations. As a result, the heating can be arranged decentrally, d. H. Each shower or washing facility has its own heating.
  • the atomizing device is characterized in that at least one atomizer attachment is provided, which consists of at least one convexly curved in the beam direction atomizer plate and is inserted into the outlet.
  • at least one slot or more, directionally parallel to each other arranged slots are introduced.
  • the convexly curved atomizing plate in the jet direction is curved in a bowl-shaped and / or channel-shaped manner.
  • the slots are formed transversely and / or obliquely crossed to the channel axis extending.
  • the slots can be distributed equidistant or at different distances from each other on a convexly curved in the jet direction atomizer plate.
  • the symmetry axes pointing in the direction of flow diverge from a plurality of slots in the beam direction.
  • the slots traverse the thickness of the atomizer plate either toward the local surface normal or obliquely inclined thereto.
  • the length of the slots can be predetermined and can be the same or different within an atomizer attachment and / or an atomizer plate.
  • the slots can be arranged in the slot longitudinal direction equal to each other, with a straight row of slots, or staggered.
  • the convex beam-shaped atomizer plate along the row of slots is either not curved or has a convex curvature in the beam direction, whose radius of curvature is greater than the radius of curvature across the trough-shaped curved atomizer plate.
  • the radius of curvature is constant across the length of the row of slits across the convex beam-widened sputtering plate, or a varying radius of curvature is provided along the length of the row of slots.
  • a convexly curved in the beam direction atomizer plate is bulged rotationally symmetrical or whose curvature corresponds to the shell detail of an ellipsoid.
  • a trough-shaped atomizer plate forms a straight trough with a directional divergence between the slot axes.
  • the slots penetrate the straight channel deviating from the vertical to the surface in one place.
  • a trough-shaped atomizer plate can also form a convexly curved groove along its length as seen in the beam direction.
  • the radius of curvature of the convex bulge along the length of the groove is greater than the radius of curvature across the groove and the slots then always run in the direction of the curvature with the smaller curvature radius.
  • a pipe section is used with an outwardly curved surface area, wherein this is identical in shape to a groove shape and provided with the slots.
  • the width of the slots can widen or taper in the beam direction.
  • the size of the free slot cross-section and the shape of the slot cross-section can vary in the beam direction or remain constant.
  • the slot cross-section has an elongated format with an arbitrary cross-sectional shape, in particular with a rectangular, lenticular or oval cross-section.
  • a supplemental embodiment in particular for shower applications, provides that the atomizer plate is preceded by a further collecting plate in the jet direction and that a space is provided between the atomizer plate and the additional collecting plate, so that a cavity is formed. At least one slot in the atomizer plate associated with the recess for the passage of the fan-shaped liquid jets is introduced into this collecting plate.
  • the outer dimensions of the recess are chosen so that the lateral beam edges of each fan beam are prevented by the catch plate at the passage and the amount of liquid is collected from the beam edges on the upstream side of the catch plate.
  • the interception of the beam edges serves to hide them from the liquid jet, because the beam edges have a high beam impulse due to their thickening against the smaller fan beam lamella thickness, which otherwise causes unpleasant pressure in a shower when hitting the skin.
  • the collecting plate has an identical or similar convex shape as the atomizer plate or is flat.
  • the collecting plate of the atomizer plate is arranged at least so far away that individual fan beam fins are already disintegrated into smaller ligaments before reaching the collecting plate. Otherwise, on the free side of the catch plate, again thickened beam edges would be formed in a still existing lamination via surface tension action.
  • the collected amount of liquid is sucked from the jet edge of the collecting plate and fed to the atomizing device again.
  • the method according to the invention for producing a sputtering device for liquids, in particular for dispensing water in a shower, with an outlet on a liquid supply line for spraying liquids with low flow rate, wherein the outlet has at least two nozzles for generating liquid jets and for atomization is characterized characterized in that at least one slot is milled or ground by a disc-shaped tool in a at least one convexly curved in the beam direction atomizer plate of a Zerstäubervorsatzes and that the tool for introducing the slot is a rotationally symmetrical, rotating disc.
  • the atomizing device according to the invention can be used for liquids in the field of flushing devices for domestic and commercial applications, fire fighting, high-pressure cleaning devices, firing and burner technology as well as irrigation devices.
  • Advantageous properties are: best possible atomization quality for showering comfort, wherein the achievable droplet size can be reduced by up to a third compared with concepts known from the prior art without further pressure increase, uniform distribution or targeted variation of the sprayed liquid quantity over a given area, limitation within spraying within a predetermined spray cross-section, high impingement of the liquid jets for best cleaning effect, water savings due to finest atomization and best cleaning effect by high impact impulse.
  • a water-saving, efficiently cleansing shower spray is available through efficient, even, finely atomized spray distribution with high impact impulse.
  • a spray arm of dishwashers can be formed, so that a water saving through efficient, uniform, finely atomized and impulsive distribution results on dishes to be cleaned.
  • the major effect is the efficient asphyxiation of flames by forming liquid curtains when covering large areas.
  • High-pressure cleaning devices with inventive design clean efficiently and water-saving by uniform, finely atomized and pulse-rich distribution of the spray. Irrigation systems work water-saving and can be used specifically on spatially delimited areas.
  • Another field of application is the use of the atomizing device as a fountain attachment for garden and Zim- merspringbrunnen.
  • the spray pattern is an aesthetic appearance, in room fountains the room humidification is very efficient due to the homogeneous distribution of a finely sprayed spray.
  • a transfer of Markmale invention on the combustion and burner technology is conceivable.
  • energy-saving oil burner nozzles can be formed, which ensure a targeted, finely atomized and stoichiometric distribution of the liquid fuel.
  • a washing device for dispensing water in the sanitary area, in particular in a shower is optimized and the present invention represents a cost-effective embodiment of a shower head.
  • the various requirements for the spray to be produced are due to the inventive design, in particular by its high geometric degrees of freedom , individually and on a low cost basis. Due to the spray properties described above, the invention is advantageously applicable as a cost-producible concept for shower heads and other applications.
  • the drawing shows an embodiment of the invention. It schematically shows a sputtering apparatus:
  • Fig. 3 with the flow pattern at a slot in a section of the atomizer plate
  • Fig. 4 with the flow pattern at a slot in a section of the atomizer plate and another, upstream in the beam direction collecting plate.
  • the sputtering apparatus essentially consists of a nebulizer attachment, which rather consists of at least one sputtering plate 1 curved convexly in the direction of the jet and inserted into the outlet. In this case, at least one slot 2 or more, directionally parallel slots 2 are introduced into the atomizer plate.
  • the convexly curved in the beam direction atomizer plate 1 is trough-shaped according to FIG. 1 or cup-shaped as shown in FIG. 2 bent.
  • a slot 2 is milled or ground in a curved atomizer plate 1.
  • a lenticular cross-section is achieved with the illustrated tool 3, which also gradually tapers in the through-flow direction.
  • the corresponding flow pattern on an atomizer plate 1 is shown in FIG. 3.
  • the atomizer plate 1 is preceded by a further collecting plate 4 in the beam direction.
  • a gap is provided between the atomizer plate 1 and the additional catch plate 4, so that a cavity 5 is formed.
  • the additional collecting plate 4 has in each case at least one slot 2 in the atomizer plate 1 associated recess 6 for the passage of the fan-shaped liquid jets, wherein the outer dimensions of the recess 6 are selected so that the lateral beam edges of each fan beam prevented by the collecting plate 4 at the passage be and the amount of liquid from the jet edges on the upstream side of the collecting plate 4, so in the cavity 5, is collected.
  • This collected amount of liquid is sucked from the jet edge of the collecting plate and supplied to the atomizing device again.
  • Each slot 2 exits a fan jet or a liquid lamella.
  • the spreading of the fan beam is achieved by the narrowing in the flow direction width of the slot 2, whereby on the two opposite longitudinal sides of the slot 2 converging flow vectors are generated transversely to the length of the slot, which collide in the slot exit plane.
  • a divergent flow results downstream of the slot 2, whereby a fan beam is spread open.
  • the spreading is further assisted by the fact that the atomizer plate 1 is convexly curved in the jet direction along the length of a slot 2.
  • the atomization quality is also adjustable over that of the individual slats.
  • a smaller width of a slot 2 and a smaller radius of curvature along the length of a slot 2 lead to smaller drops in the lamella.
  • the sprayed amount can be distributed as desired in the disk pack. Any large or separate surfaces can thus be sprayed with either homogeneous or deliberately inhomogeneous spray quantity distribution.
  • the fanning angle of each fan beam is selectively adjustable by the arc length of a slot 2.
  • the spray pattern can be limited to arbitrarily contoured, small or large surfaces to be sprayed without high edge losses. In the case of shower applications, for example, the goal is to spray as little water as possible into the area near or to the shower stall wall.
  • Fan beams have a high penetration capacity as flat, flat structures. They are slowed down by the atmosphere in which they penetrate. Thus, for a given spray distance of the jet pulse is maximally maintained. The impulse density is also extremely high for cleaning applications because of the flat shape of the fan beam.

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  • Nozzles (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere zur Abgabe von Wasser in einer Dusche, mit einem Auslass an einer Flüssigkeitszufuhrleitung zum Versprühen von Flüssigkeiten mit niedriger Durchflussrate, wobei der Auslass mindestens zwei Düsen zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen und zur Zerstäubung aufweist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wascheinrichtung zur Abgabe von Wasser, insbesondere in einer Dusche, zu optimieren und eine kostengünstige Ausführung eines Duschkopfes zu schaffen. Die erfindungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zerstäubervorsatz vorgesehen ist, welcher aus mindestens einer konvex in Strahlrichtung gewölbten Zerstäuberplatte (1) besteht und in den Auslass eingesetzt ist, und dass in die Zerstäuberplatte (1) mindestens ein Schlitz (2) oder mehrere, richtungsparallel zueinander angeordnete Schlitze (2) eingebracht sind. Dabei ist die konvex in Strahlrichtung gewölbte Zerstäuberplatte (1) schalenförmig und/oder rinnenförmig gebogen.

Description

BESCHREIBUNG
Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
Die Erfindung betrifft eine Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere zur Abgabe von Wasser in einer Dusche, sowie deren Verwendung.
Aus der WO 2004/101163 A1 ist eine gattungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten als Wascheinrichtung bekannt. Darin ist ein Duschkopf beschrieben, in welchem Wasserdüsen paarweise angeordnet sind, so dass die Strahlen aus zwei Düsen eines Paares aufeinander prallen und sich dadurch in Tröpfchen auflösen. Zweck der Vorrich- tung ist, ein angenehmes Duscherlebnis bei unterschiedlichen Betriebsdrücken zwischen 2,0 bar und 25 bar zu ermöglichen und auch den Wasserverbrauch gegenüber herkömmlichen Duschköpfen zu verkleinern. Dabei soll aber verhindert werden, dass nebst den Wassertöpfchen auch ein Nebel aus sehr feinen Tröpfchen entsteht. Dazu werden vorzugsweise die aufeinanderprallenden Strahlen so angeordnet, dass sie einander nicht voll- ständig überschneiden.
Die bekannte Wascheinrichtung weist einen Auslass zum Versprühen von Flüssigkeiten mit niedriger Durchflussrate sowie eine Fördervorrichtung zur Erhöhung eines Flüssigkeitsdrucks vor dem Versprühen auf. Die versprühte Flüssigkeit ist meistens Wasser. Dem Wasser kann jedoch Seife oder ein anderes Reinigungs- oder Desinfektionsmittel beigemischt werden. Das Gemisch kann aus allen Düsen kommen. Es ist auch möglich, die Düsen jeweils mit verschiedenen Flüssigkeiten zu versorgen, zum Beispiel eine Düse mit Wasser und die andere mit Seife, oder eine mit Wasser und eine mit Desinfektionsmittel. Die Wascheinrichtung kann neben dem Sanitärbereich auch im therapeutischen, Kosme- tik- sowie Pharma-Bereich Anwendung finden, beispielsweise mit zugemischten kosmetischen oder medizinischen Wirkstoffen.
Durch die Druckerhöhung wird es möglich, die Flüssigkeit trotz kleiner Durchflussrate so zu versprühen, dass ein angenehmes Wasch- oder Duscherlebnis entsteht. Denn durch das Versprühen mit erhöhtem Druck und entsprechend durch enge Düsen wird die Partikelgröße der Wassertropfen gegenüber herkömmlichen Duschen wesentlich verkleinert. Dadurch ist die gesamte Oberfläche der Wassertröpfchen wesentlich größer als bei derselben Wassermenge bei größeren Tropfen, und entsprechend ist auch die Wirkung beim Benetzen des Körpers erhöht.
Die Fördervorrichtung oder Pumpe ist also als Teil der Wascheinrichtung vorzugsweise lokal, in der Nähe des Auslasses respektive eines Duschkopfes angeordnet, also in einem Badezimmer oder als Einbauelement einer mobilen oder stationären Duschkabine. Durch den geringen Wasserverbrauch ist die Wascheinrichtung besonders für den Einbau in Transportmitteln wie Zügen, Flugzeugen, Wohnmobilen, oder anderen mobilen Einrichtun- gen geeignet. Andere Anwendungen sind beispielsweise in Duschen oder Waschanlagen in öffentlichen Badeanstalten, in Geschirrspülmaschinen oder zur Bewässerung von Pflanzen.
Zusätzlich weist die Wascheinrichtung eine Heizvorrichtung zum Aufheizen des Wassers, bzw. der Flüssigkeit auf. Dank der geringen Durchflussrate kann diese Heizung vergleichsweise klein ausgelegt werden. Insbesondere kann sie als Durchlauferhitzer ausgebildet werden, also ohne Speicher wie bei einer Boilerheizung. Die Heizung kann insbesondere elektrisch betrieben werden. Ansonsten erfolgt die Versorgung mit Warmwasser aus einem zentralen, beheizbaren Warmwasserspeicher oder allgemein mit gespeichertem Warmwasser. Wegen der geringen benötigten Heizleistung kann eine elektrische Heizung mit bestehenden elektrischen Hausinstallationen betrieben werden. Dadurch kann die Heizung dezentral angeordnet werden, d. h. dass jede Dusche respektive Wascheinrichtung ihre eigene Heizung aufweist.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Wascheinrichtung zur Abgabe von Wasser, insbesondere in einer Dusche, zu optimieren und eine kostengünstige Ausführung eines Duschkopfes zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaf- te Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Zerstäubungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zerstäubervorsatz vorgesehen ist, welcher aus mindestens einer konvex in Strahlrichtung gewölbten Zerstäuberplatte besteht und in den Auslass eingesetzt ist. In die Zerstäuberplatte sind mindestens ein Schlitz oder mehrere, richtungsparallel zueinander angeordnete Schlitze eingebracht. Die konvex in Strahlrichtung gewölbte Zerstäuberplatte ist schalenförmig und/oder rinnen- förmig gebogen. Speziell bei einer konvex in Strahlrichtung gewölbten Zerstäuberplatte sind die Schlitze quer und/oder schräg verschränkt zur Rinnenachse verlaufend ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform können die Schlitze äquidistant oder mit unter- schiedlichem Abstand zueinander auf einer konvex in Strahlrichtung gewölbten Zerstäuberplatte verteilt sein. Dabei divergieren die in Strömungsrichtung zeigenden Symmetrieachsen von mehreren Schlitzen in Strahlrichtung voneinander weg.
Die Schlitze durchqueren die Dicke der Zerstäuberplatte entweder in Richtung der lokalen Oberflächennormalen oder auch schräg geneigt dazu. Die Länge der Schlitze ist vorgebbar und kann innerhalb eines Zerstäubervorsatzes und/oder einer Zerstäuberplatte gleich oder unterschiedlich gestaltet sein. Weiterhin können die Schlitze in Schlitzlängsrichtung zueinander gleich, mit einer geraden Schlitzreihe, oder versetzt angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die konvex in Strahlrichtung gewölbte Zerstäuberplatte entlang der Schlitzreihe entweder nicht gekrümmt oder sie hat eine konvexe Krümmung in Strahlrichtung, deren Krümmungsradius größer ist als der Krümmungsradius quer über die rinnenförmig gebogene Zerstäuberplatte.
Wahlweise ist der Krümmungsradius quer über die konvex in Strahlrichtung gewölbte Zerstäuberplatte über die Länge der Schlitzreihe konstant, oder es ist ein variierender Krümmungsradius über die Länge der Schlitzreihe vorgesehen. Vorzugsweise ist eine konvex in Strahlrichtung gewölbte Zerstäuberplatte rotationssymmetrisch ausgewölbt oder deren Wölbung entspricht dem Schalenausschnitt eines Ellipsoides.
Eine rinnenförmige Zerstäuberplatte bildet eine gerade Rinne mit einer Richtungsdivergenz zwischen den Schlitzachsen. Dabei durchdringen die Schlitze die gerade Rinne abweichend von der Senkrechten zur Oberfläche an einem Ort. Als alternative Ausführungsform dazu kann eine rinnenförmige Zerstäuberplatte auch eine entlang ihrer Länge in Strahlrich- tung gesehen konvex ausgewölbte Rinne bilden. In diesem Fall ist der Krümmungsradius der konvexen Auswölbung entlang der Länge der Rinne größer als der Wölbungsradius quer über die Rinne und die Schlitze verlaufen dann immer in Richtung der Wölbung mit dem kleineren Wölbungsradius. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Rohrstück mit einem nach außen gebogenen Oberflächenbereich verwendet, wobei dieser formgleich zu einer Rinnenform und mit den Schlitzen versehen ist.
Die Breite der Schlitze kann sich in Strahlrichtung erweitern oder verjüngen. Genauso können die Größe des freien Schlitzquerschnittes und die Form des Schlitzquerschnittes in Strahlrichtung variieren oder konstant bleiben. Vorzugsweise besitzt der Schlitzquerschnitt ein längliches Format mit einer beliebigen Querschnittsform, insbesondere mit einem rechteckigen, linsenförmigen oder ovalen Querschnitt.
Eine ergänzende Ausführungsform, insbesondere für Duschanwendungen, sieht vor, dass der Zerstäuberplatte eine weitere Auffangplatte in Strahlrichtung vorgelagert ist und dass zwischen der Zerstäuberplatte und der zusätzlichen Auffangplatte ein Abstand vorgesehen ist, so dass ein Hohlraum ausgebildet wird. In dieser Auffangplatte ist jeweils mindestens eine einem Schlitz in der Zerstäuberplatte zugeordneten Aussparung für den Durchtritt der fächerförmigen Flüssigkeitsstrahlen eingebracht. Dabei sind die Außenabmessungen der Aussparung so gewählt, dass die seitlichen Strahlränder eines jeden Fächerstrahls von der Auffangplatte am Durchtritt gehindert werden und die Flüssigkeitsmenge aus den Strahlrändern an der stromaufwärtigen Seite der Auffangplatte aufgefangen wird. Das Auffangen der Strahlränder dient dazu, diese aus dem Flüssigkeitsstrahl auszublenden, da die Strahlränder aufgrund ihrer Verdickung gegenüber der geringeren Fächerstrahllamellendicke einen hohen Strahlimpuls haben, der ansonsten bei einer Dusche beim Auftreffen auf der Haut unangenehmen Druck auswirkt.
Die Auffangplatte weist eine gleiche oder ähnliche konvexe Form wie die Zerstäuberplatte auf oder ist eben ausgeführt. Vorteilhafterweise ist die Auffangplatte von der Zerstäuberplatte mindestens so weit entfernt angeordnet, dass einzelne Fächerstrahllamellen bereits vor Erreichen der Auffangplatte in kleinere Ligamente zerfallen sind. Ansonsten würden auf der freien Seite der Auffangplatte über Oberflächenspannungswirkung erneut verdickte Strahlränder in einer noch existenten Lamelle gebildet werden.
In einer besonderen Ausführungsform wird die aufgefangene Flüssigkeitsmenge aus dem Strahlrand von der Auffangplatte abgesaugt und der Zerstäubungsvorrichtung erneut zugeführt. Dabei ist für das Absaugen eine vorgeschaltete Drucksteigerungspumpe oder eine nach dem Injektor-Prinzip arbeitende Pumpe, wie beispielsweise eine Wasserstrahlpumpe in einem Duschkopf, vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere zur Abgabe von Wasser in einer Dusche, mit einem Auslass an einer Flüssigkeitszufuhrleitung zum Versprühen von Flüssigkeiten mit niedriger Durchflussrate, wobei der Auslass mindestens zwei Düsen zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen und zur Zerstäubung aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass in eine aus mindestens einer konvex in Strahlrichtung gewölbten Zerstäuberplatte eines Zerstäubervorsatzes mindestens ein Schlitz durch ein scheibenförmiges Werkzeug eingefräst oder eingeschliffen wird und dass das Werkzeug zum Einbringen des Schlitzes eine rotationssymmetrische, sich drehende Scheibe ist.
Verwendung finden kann die erfindungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten im Bereich von Spüleinrichtungen für Haushalts- und Gewerbeanwendungen, Feuerbekämpfung, Hochdruckreinigungseinrichtungen, Feuerungs- und Brennertechnik sowie Bewässerungseinrichtungen.
Vorteilhafte Eigenschaften sind: bestmögliche Zerstäubungsgüte für Duschkomfort, wobei die erzielbare Tropfengröße gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Konzepten bei Bedarf ohne weitere Druckerhöhung um bis ein Drittel reduziert werden kann, gleichmäßige Verteilung oder gezielte Variation der versprühten Flüssigkeitsmenge über eine vorgegebene Fläche, begrenzungsgenaue Besprühung innerhalb eines vorgegebenen Sprayquerschnitts, hoher Auftreffimpuls der Flüssigkeitsstrahlen für beste Reinigungswirkung, Wasserersparnis infolge feinster Zerstäubung und beste Reinigungswirkung durch hohen Auftreffimpuls.
Bezogen auf den Anwendungsbereich Wellness steht eine Wasser sparende, effizient reinigende Duschbrause durch effiziente, gleichmäßige, fein zerstäubte Sprayverteilung bei hohem Auftreffimpuls zur Verfügung. In der Wassertechnik lässt sich zum Beispiel ein Sprüharm von Geschirrspülern ausbilden, so dass sich eine Wasserersparnis durch effiziente, gleichmäßige, fein zerstäubte und impulsreiche Verteilung auf zu reinigendes Ge- schirr ergibt. Bei der Feuerbekämpfung liegt der wesentliche Effekt im effizienten Ersticken von Flammen durch Ausbildung von Flüssigkeitsvorhängen bei Abdeckung großer Flächen. Hochdruckreinigungseinrichtungen mit erfindungsgemäßem Aufbau reinigen effizient und Wasser sparend durch gleichmäßige, fein zerstäubte und impulsreiche Verteilung des Sprühstrahls. Bewässerungseinrichtungen arbeiten Wasser sparend und können gezielt auf räumlich abgegrenzten Flächen eingesetzt werden. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Verwendung der Zerstäubungsvorrichtung als Fontänenaufsatz für Garten- und Zim- merspringbrunnen. Das Sprühbild ist eine ästhetische Erscheinung, bei Zimmerspringbrunnen ist die Raumluftbefeuchtung durch die homogene Verteilung eines fein zerstäubten Sprays sehr effizient. Weiterhin ist eine Übertragung der erfindungsgemäßen Markmale auf die Feuerungs- und Brennertechnik denkbar. Dabei lassen sich Energie sparende Ölbrennerdüsen ausbilden, welche für eine gezielte, fein zerstäubte und stöchiometrische Verteilung des flüssigen Brennstoffes sorgen.
Erfindungsgemäß wird somit eine Wascheinrichtung zur Abgabe von Wasser im Sanitärbereich, insbesondere in einer Dusche, optimiert und die vorliegende Erfindung stellt eine kostengünstige Ausführung eines Duschkopfes dar. Die diversen Anforderungen an das zu erzeugende Spray sind aufgrund des erfindungsgemäßen Designs, insbesondere durch dessen hohe geometrische Freiheitsgrade, individuell und auf Basis niedriger Kosten darstellbar. Aufgrund den zuvor beschriebenen Sprayeigenschaften ist die Erfindung als kostengünstig herstellbares Konzept für Duschköpfe und andere Anwendungen vorteilhaft anwendbar.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt schematisch eine Zerstäubungsvorrichtung:
Fig. 1 : bei der Bearbeitung einer rinnenförmig gebogenen Zerstäuberplatte mit mehreren Schlitzen in einem Ausschnitt,
Fig. 2: bei der Bearbeitung einer schalenförmigen Zerstäuberplatte mit dem Strömungsbild an einem Schlitz in einem Ausschnitt,
Fig. 3: mit dem Strömungsbild an einem Schlitz in einem Ausschnitt der Zerstäuberplatte und
Fig. 4: mit dem Strömungsbild an einem Schlitz in einem Ausschnitt der Zerstäuberplatte sowie einer weiteren, in Strahlrichtung vorgelagerten Auffangplatte.
Die Zerstäubungsvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Zerstäubervorsatz, wel- eher aus mindestens einer konvex in Strahlrichtung gewölbten Zerstäuberplatte 1 besteht und in den Auslass eingesetzt ist. Dabei sind in die Zerstäuberplatte 1 mindestens ein Schlitz 2 oder mehrere, richtungsparallel zueinander angeordnete Schlitze 2 eingebracht.
Die konvex in Strahlrichtung gewölbte Zerstäuberplatte 1 ist rinnenförmig gemäß Fig. 1 oder schalenförmig gemäß Fig. 2 gebogen. Mit einem scheibenförmigen Werkzeug 3 wird ein Schlitz 2 in eine gewölbte Zerstäuberplatte 1 eingefräst oder eingeschliffen. Dadurch erhält der Schlitzquerschnitt ein längliches Format mit einer beliebigen Querschnittsform. Im Ausführungsbeispiel wird mit dem dargestellten Werkzeug 3 ein linsenförmiger Querschnitt erreicht, welcher sich zudem in Durch- Strömrichtung allmählich verjüngt. Das entsprechende Strömungsbild an einer Zerstäuberplatte 1 zeigt Fig. 3.
Gemäß Fig. 4 ist der Zerstäuberplatte 1 eine weitere Auffangplatte 4 in Strahlrichtung vorgelagert. Zwischen der Zerstäuberplatte 1 und der zusätzlichen Auffangplatte 4 ist ein Ab- stand vorgesehen, so dass ein Hohlraum 5 ausgebildet wird. Die zusätzliche Auffangplatte 4 besitzt jeweils mindestens eine einem Schlitz 2 in der der Zerstäuberplatte 1 zugeordnete Aussparung 6 für den Durchtritt der fächerförmigen Flüssigkeitsstrahlen, wobei die Außenabmessungen der Aussparung 6 so gewählt sind, dass die seitlichen Strahlränder eines jeden Fächerstrahls von der Auffangplatte 4 am Durchtritt gehindert werden und die Flüssigkeitsmenge aus den Strahlrändern an der stromaufwärtigen Seite der Auffangplatte 4, also im Hohlraum 5, aufgefangen wird.
Diese aufgefangene Flüssigkeitsmenge wird aus dem Strahlrand von der Auffangplatte abgesaugt und der Zerstäubungsvorrichtung erneut zugeführt. Dabei ist eine nach dem Injektor-Prinzip arbeitende Pumpe 7, die der Zerstäubungsvorrichtung 1 vorgeschaltet ist, für das Absaugen vorgesehen.
Pro Schlitz 2 tritt ein Fächerstrahl bzw. eine Flüssigkeitslamelle aus. Die Aufspreizung des Fächerstrahls wird durch die sich in Strömungsrichtung verjüngende Breite des Schlitzes 2 erreicht, wodurch an den beiden sich gegenüberliegenden Längsseiten des Schlitzes 2 aufeinander zulaufende Strömungsvektoren quer zur Länge des Schlitzes erzeugt werden, welche in der Schlitzaustrittsebene aufeinanderprallen. Als Reaktion dieses Aufpralls ergibt sich abströmseitig des Schlitzes 2 eine divergente Strömung, wodurch ein Fächerstrahl aufgespreizt wird. Dies entspricht dem Strömungsbild gemäß Fig 3. Das Aufspreizen wird weiterhin dadurch unterstützt, dass die Zerstäuberplatte 1 entlang der Länge eines Schlitzes 2 konvex in Strahlrichtung gewölbt ist.
Bei mehr als einem Schlitz 2 spritzen diese richtungsdivergent zueinander ab, wodurch die Fächerstrahlen trotz der Lamellenschwingungen räumlich voneinander getrennt bleiben und deshalb das gesamte Lamellenpaket gut zerstäubt wird. Durch das Zerstäubungsprinzip „LamellenzerfaH" und die Aufteilung des zu zerstäubenden Fluidstromes auf viele zer- stäubende Öffnungen wird ein gutes Zerstäubungsergebnis erreicht. Bei ausreichend großer Richtungsdivergenz und Berührungsfreiheit zwischen den benachbarten Lamellen, vorzugsweise etwa größer als 4 Grad, wird im Lamellenpaket, also dem Gesamtstrahl, die ideale Zerstäubungsgüte einer einzelnen Lamelle erreicht. Damit kann die mittlere Trop- fengröße um bis zu einem Drittel gegenüber anderen Zerstäubungsprinzipien, bzw. -konzepten reduziert werden. Werden größere Tropfen gewünscht, sind diese durch weniger Richtungsdivergenz zwischen den Lamellen gezielt über den sich ergebenden Lamellenabstand in weiten Grenzen einstellbar.
Die Zerstäubungsgüte ist zudem über die der einzelnen Lamellen einstellbar. Eine geringere Weite eines Schlitzes 2 und ein kleinerer Krümmungsradius entlang der Länge eines Schlitzes 2 führen zu kleineren Tropfen in der Lamelle. Durch beliebige Anordnung und Verteilung der Schlitze 2 auf der Zerstäuberplatte 1 kann die abgesprühte Menge im Lamellenpaket beliebig verteilt werden. Beliebig große oder voneinander getrennte Flächen sind somit entweder mit homogener oder gezielt inhomogener Spraymengenverteilung besprühbar. Auch der Auffächerungswinkel jedes Fächerstrahls ist durch die Bogenlänge eines Schlitzes 2 gezielt einstellbar. Damit kann das Sprühbild auf beliebig konturierte, kleine oder große zu besprühende Flächen ohne hohe Randverluste begrenzt werden. Dazu zählt auch zum Beispiel bei Duschanwendungen das Ziel, möglichst wenig Wasser in den Bereich nahe der oder an die Duschkabinenwand zu versprühen.
Fächerstrahlen haben als flache, ebene Gebilde ein hohes Eindringungsvermögen. Sie werden wenig von der Atmosphäre abgebremst, in die sie eindringen. So ist bei gegebenem Spritzabstand der Strahlimpuls maximal erhalten. Die Impulsdichte ist für reinigungs- technische Anwendungen zudem wegen der flachen Gestalt des Fächerstrahls maximal hoch.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere zur Abgabe von Wasser in einer Dusche, mit einem Auslass an einer Flüssigkeitszufuhrleitung zum Versprühen von Flüssigkeiten mit niedriger Durchflussrate, wobei der Auslass mindestens zwei Düsen zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen und zur Zerstäubung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zerstäubervorsatz vorgesehen ist, welcher aus mindestens einer konvex in Strahlrichtung gewölbten Zerstäuberplatte (1) besteht und in den Auslass eingesetzt ist, und dass in die Zerstäuberplatte (1) mindestens ein Schlitz (2) oder mehrere, richtungsparallel zueinander angeordnete Schlitze (2) eingebracht sind.
2. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die konvex in Strahlrichtung gewölbte Zerstäuberplatte (1) schalenförmig und/oder rinnenförmig gebogen ist.
3. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (2) bei einer konvex in Strahlrichtung gewölbten Zerstäuberplatte (1) quer und/oder schräg verschränkt zur Rinnenachse verlaufend ausgebildet sind.
4. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (2) äquidistant oder mit unterschiedlichem Abstand zueinander auf einer konvex in Strahlrichtung gewölbten Zerstäuberplatte (1) verteilt sind, wobei die in Strömungsrichtung zeigenden Symmetrieachsen von mehreren Schlitzen (2) in Strahlrichtung voneinander weg divergieren.
5. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (2) die Dicke der Zerstäuberplatte (1) entweder in Richtung der lokalen Oberflächennormalen oder auch schräg geneigt dazu durchqueren.
6. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Schlitze (2) vorgebbar ist und innerhalb eines Zerstäubervorsatzes und/oder einer Zerstäuberplatte (1) gleich oder unterschiedlich gestaltet ist.
7. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (2) in Schlitzlängsrichtung zueinander gleich, mit einer geraden Schlitzreihe, oder versetzt angeordnet sind.
8. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine konvex in Strahlrichtung gewölbte Zerstäuberplatte (1) entlang der Schlitzreihe entweder nicht gekrümmt ist oder eine konvexe Krümmung in Strahlrichtung hat, deren Krümmungsradius größer ist als der Krümmungsradius quer über die rinnenförmig gebogene Zerstäuberplatte (1).
9. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius quer über die konvex in Strahlrichtung gewölbte Zerstäuberplatte (1) über die Länge der Schlitzreihe konstant ist oder dass ein variierender Krümmungsradius über die Länge der Schlitzreihe vorgesehen ist.
10. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine konvex in Strahlrichtung gewölbte Zerstäuberplatte (1) rotationssymmetrisch ausgewölbt ist oder deren Wölbung dem Schalenausschnitt eines Ellipsoides entspricht.
11. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine rinnenförmige Zerstäuberplatte (1) eine gerade Rinne mit einer Richtungsdivergenz zwischen den Schlitzachsen bildet, wobei die Schlitze (2) die gerade Rinne abweichend von der Senkrechten zur Oberfläche an einem Ort durchdrin- gen.
12. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine rinnenförmige Zerstäuberplatte (1) eine entlang ihrer Länge in Strahlrichtung gesehen konvex ausgewölbte Rinne bildet, wobei der Krümmungs- radius der konvexen Auswölbung entlang der Länge der Rinne dabei größer ist als der Wölbungsradius quer über die Rinne und wobei die Schlitze (2) dann immer in Richtung der Wölbung mit dem kleineren Wölbungsradius verlaufen.
13. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrstück mit einem nach außen gebogenen Oberflächenbereich verwendet wird, wobei dieser formgleich zu einer Rinnenform und mit den Schlitzen (2) versehen ist.
14. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schlitze (2) sich in Strahlrichtung erweitert oder verjüngt.
15. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des freien Schlitzquerschnittes und die Form des Schlitzquerschnittes in Strahlrichtung variieren oder konstant bleiben.
16. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitzquerschnitt ein längliches Format mit einer beliebigen Querschnittsform, insbesondere mit einem rechteckigen, linsenförmigen oder ovalen Querschnitt, besitzt.
17. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerstäuberplatte (1) eine weitere Auffangplatte (4) in Strahlrichtung vorgelagert ist und dass zwischen der Zerstäuberplatte (1) und der zusätzlichen Auffangplatte (4) ein Abstand vorgesehen ist, so dass ein Hohlraum (5) ausgebildet wird.
18. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der zusätzlichen Auffangplatte (4) eine jeweils mindestens einem Schlitz (2) in der der Zerstäuberplatte (1) zugeordnete Aussparung (6) für den Durchtritt der fächerförmigen Flüssigkeitsstrahlen eingebracht ist, wobei die Außenabmessungen der Aussparung (6) so gewählt sind, dass die seitlichen Strahlränder eines jeden Fächerstrahls von der Auffangplatte (4) am Durchtritt gehindert werden und die Flüssigkeitsmenge aus den Strahlrändern an der stromaufwärtigen Seite der Auffangplatte (4) aufgefangen wird.
19. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangplatte (4) eine gleiche oder ähnliche konvexe Form wie die Zerstäuberplatte (1) aufweist oder eben ausgeführt ist, und dass die Auffangplatte (4) von der Zerstäuberplatte (1) mindestens so weit angeordnet entfernt ist, dass einzelne Fächerstrahllamellen bereits vor Erreichen der Auffangplatte (4) in kleinere Ligamente zerfallen sind.
20. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgefangene Flüssigkeitsmenge aus dem Strahlrand von der Auffangplatte (4) abgesaugt und der Zerstäubungsvorrichtung erneut zugeführt wird, wobei eine Drucksteigerungspumpe oder eine nach dem Injektor-Prinzip arbeitende Pumpe (7), die der Zerstäubungsvorrichtung vorgeschaltet ist, für das Absaugen vorgesehen ist.
21. Verfahren zur Herstellung einer Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere zur Abgabe von Wasser in einer Dusche, mit einem Auslass an einer Flüssigkeitszufuhrleitung zum Versprühen von Flüssigkeiten mit niedriger Durchflussrate, wobei der Auslass mindestens zwei Düsen zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen und zur Zerstäubung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in eine aus mindestens einer konvex in Strahlrichtung gewölbten Zerstäuberplatte (1) eines Zerstäubervorsatzes mindestens ein Schlitz (2) durch ein scheibenförmiges Werkzeug (3) eingefräst oder eingeschliffen wird, und dass das Werkzeug (3) zum Einbringen des Schlitzes (2) eine rotationssymmetrische, sich drehende Scheibe ist.
22. Verwendung einer Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einsatzgebiete, insbesondere aus der Gruppierung der Duschköpfen, Wasch- und Spüleinrichtungen für Haushalts- und Gewerbeanwendungen, Feuerbe- kämpfung, Hochdruckreinigungseinrichtungen, Feuerungs- und Brennertechnik sowie Bewässerungseinrichtungen.
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