WO2023279124A1 - Vorrichtung und verfahren zur behandlung von flüssigkeiten - Google Patents

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WO2023279124A1
WO2023279124A1 PCT/AT2021/060246 AT2021060246W WO2023279124A1 WO 2023279124 A1 WO2023279124 A1 WO 2023279124A1 AT 2021060246 W AT2021060246 W AT 2021060246W WO 2023279124 A1 WO2023279124 A1 WO 2023279124A1
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flow
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gap
cavitation element
cavitation
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PCT/AT2021/060246
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Robert AFLENZER
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Ar-Water Tec E.U.
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2307/00—Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/06—Mounted on or being part of a faucet, shower handle or showerhead

Definitions

  • the present invention relates to a device for treating liquids according to the preamble of independent patent claim 1 and a method for treating liquids.
  • Devices are known in the prior art that use cavitation effects to treat flowing liquids. For example, such devices can reduce or neutralize germs or other impurities in water.
  • Cavitation refers to the formation of gas or vapor-filled cavities in liquids, caused by abrupt changes in flow velocity and static liquid pressure. Such effects occur, for example, at flow edges. In the area of a flow edge, there is an increase in flow speed, which means that the static pressure in the liquid decreases at the same time. This leads to the formation of vapor bubbles. After the flow edge, the flow velocity decreases and the static pressure increases, which causes an implosion of the previously created cavitation bubbles. This creates local high pressure peaks, which can lead to physical and chemical changes in the substances contained in the liquid.
  • Known devices suitable for such purposes are usually of complex construction and are often not compact enough to be used in household devices such as a shower head.
  • Devices based on the principle of cavitation are advantageous, among other things, because they allow liquids to be treated without the use of other chemical substances and without external energy input. It would therefore be advantageous to facilitate the applicability of such devices and to enable a broader spectrum of use.
  • An object of the present invention can therefore be seen as creating a device that has a more compact and/or simpler design compared to known devices.
  • a further object can optionally be seen as improving the treatment effect, in particular with regard to the reduction in the number of germs in liquids.
  • the present invention thus relates to a device for treating liquids, in particular for reducing the number of germs in liquids, preferably water.
  • the device optionally comprises a flow-through area arranged between an inflow opening and an outflow opening, with at least one flow-through gap reducing the flow cross-section being provided in the flow-through area.
  • the through-flow area is formed by a housing of the device and/or is arranged in a housing.
  • the through-flow gap has in particular a smaller flow cross-section than the rest of the through-flow area, which results in a drastic increase in the flow speed at the through-flow gap.
  • This enables the cavitation effect according to the invention.
  • the outer circumference of the first cavitation element and the inner circumference of the second cavitation element form concentric geometric shapes with respect to one another.
  • the concentrically arranged contours of the cavitation elements are particularly suitable for providing a through-flow gap that has a uniform size.
  • “concentric” refers in particular to geometric shapes that have the same center of gravity. This is not limited to circular geometries.
  • the through-flow gap has an essentially constant gap width. This means in particular that the normal distance between the outer circumference of the first cavitation element and the inner circumference of the second cavitation element is essentially constant. “Substantially” may include a tolerance of less than or equal to 10%, optionally less than or equal to 5%.
  • the first cavitation element is arranged on a mandrel which runs along the central longitudinal axis of the flow-through region. This allows the first cavitation element to be flattened in the center of the device. If necessary, the first cavitation element is formed integrally with the mandrel.
  • the second cavitation element is formed by a housing of the device that encloses the flow-through region.
  • the through-flow gap can thus be formed between the inner wall of the housing and the outer circumference of the first cavitation element.
  • the second cavitation element is a cavitation element arranged in the flow-through area.
  • the second cavitation element can be used, for example, in a housing that forms the flow-through area, for example as a plate.
  • This design allows a more variable adjustment of the geometry of the contours or perimeters.
  • the through-flow gap has a gap width of less than 1.0 mm, in particular between 0.1 mm and 1.0 mm. This achieves a particularly advantageous effectiveness of the device.
  • the gap width can be adapted in particular to other operating parameters, for example the desired flow rate.
  • the flow cross-section of the flow-through area in the area of the or a flow-through gap is between 5 and 30 mm 2 , in particular between 10 and 20 mm 2 .
  • Areas without a flow gap, in particular areas between two flow gaps, can also be referred to as expansion areas according to their flow-dynamic effect.
  • Flow-through gaps can also be referred to as compression areas according to their flow-dynamic effect.
  • the flow cross section of the flow area in the area of the flow gap is smaller by a factor of between 5 and 10, in particular by a factor of about 7, than the flow cross section of the flow area in the area without a flow gap.
  • area without a flow gap is in particular an area that lies after a flow gap in the direction of flow, or an area that lies between two flow gaps. It can therefore optionally be provided that the flow cross section in a compression area is smaller by a factor of between 5 and 10, in particular by a factor of about 7, than the flow cross section in an expansion area.
  • the gap length is between 1 and 5 mm.
  • the gap length is optionally determined by the thickness of the first and/or the second cavitation element.
  • the direction of flow runs in particular from the inflow opening in the direction of the outflow opening. If necessary, it is provided that more than five flow-through gaps arranged one after the other are arranged in the flow-through region, with all flow-through gaps preferably being of essentially identical design. This increases the treatment effect of the device. If necessary, provision is made for equal to or fewer than fifteen flow-through regions to be provided.
  • compression areas and expansion areas alternate in the device.
  • the first cavitation element and/or the second cavitation element is/are designed as disks whose center of gravity(s) is/are arranged along the central longitudinal axis of the flow-through region. Discs can be manufactured particularly easily and integrated into the device.
  • spacers are provided between the through-flow gaps for holding the second cavitation elements.
  • the spacers are designed, for example, as spacer sleeves and thus form an expansion chamber.
  • the present invention also relates to a shower head comprising a device according to the invention. It has been found that the device of the present invention can be used particularly advantageously for the requirements prevailing in private households, as a result of which a device according to the invention is well suited for use in a shower head.
  • the invention also relates to an arrangement of a device according to the invention in a pipeline system, in particular in a water pipe system.
  • the present invention also relates to a method for treating liquids, in particular for reducing the number of germs in water.
  • the flow rate is that in the inflow opening inflowing liquid between 5 and 150 L/min, in particular between 7 and 120 L/min, preferably about 9 L/min, depending on the size of the device.
  • the pressure of the liquid flowing into the inflow opening is between 1 and 10 bar, in particular between 1.5 and 6 bar.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of the device according to the invention according to a first exemplary embodiment along the central axis;
  • FIG. 2 shows a further schematic sectional view of the device from FIG. 1 transversely to the central axis;
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a device according to the invention according to a second embodiment transverse to the central axis; and
  • FIG. 4 a schematic sectional view of a device similar to the first exemplary embodiment with a shower head.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of the device according to the invention according to a first embodiment.
  • the section plane runs along the central longitudinal axis 11.
  • the device comprises a housing 9 which encloses a flow-through region 3 running between an inflow opening 1 and an outflow opening 2 .
  • threads 14 are arranged, which allow the device to be integrated into existing line systems.
  • a cavitation arrangement is set up in the flow-through region 3 of the device, which comprises a sequence of several flow-through gaps 4 .
  • the flow gaps 4 are between the outer circumference 5 of a first cavitation element 6 and the inner one Circumference 7 of a second cavitation element 8 arranged, wherein the two peripheries 5, 7 of the cavitation elements 6, 8 form concentric circles to each other.
  • the cavitation elements 6, 8 are designed as disks.
  • the first cavitation elements 6 are held on a mandrel 10 which runs along the central longitudinal axis 11 of the flow-through region 3 .
  • the second cavitation elements 8 are arranged between spacers 13 close to the inner wall of the housing 9 .
  • nine through-flow gaps 4 are provided, the geometry of which is essentially identical. In other exemplary embodiments that are not shown, a different number of through-flow gaps 4 can be provided.
  • the width of the through-flow gaps 4 is approximately 0.2 mm, resulting in a flow cross-section of 10 mm 2 .
  • the width of the flow-through area 3 in the area without flow-through gaps 4, in particular between two flow-through gaps 4, is X mm in this example, resulting in a flow cross-section of 70 mm 2 .
  • the flow-through gaps 4 can also be referred to as compression areas, while the areas between the flow-through gaps 4 can also be referred to as expansion areas.
  • the flow cross section in the compression areas is smaller by a factor of 7 than the flow cross section in the expansion areas.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of the device from FIG. 1 transversely to the central longitudinal axis 11, along the section plane AA. This view clarifies the positioning of the flow-through gaps 4 between the two cavitation elements 6, 8. The components correspond to those from FIG. 1 and are therefore not discussed in detail at this point.
  • the flow is about 9 L/min and the pressure is about 4 to 5 bar, which corresponds to the usual parameters in private households.
  • the liquid When flowing through the flow-through region 3, the liquid first encounters that flow-through gap 4 which is closest to the inflow opening 1 viewed in the direction of flow.
  • the reduction in the flow cross-section results in a compression of the liquid and an increase in the flow rate with a simultaneous reduction in the static pressure, which leads to the formation of cavitation bubbles.
  • the flow cross section increases again and the flow speed is reduced, as a result of which the cavitation bubbles that have formed implode.
  • the forces that occur destroy in particular bacterial contamination in the liquid.
  • the process described is repeated at each through-flow gap, resulting in an increase in treatment efficiency.
  • the liquid exits the device at the outflow opening 2 and can be further used for the desired purpose.
  • FIG 3 shows a schematic sectional view of a device according to the invention according to a second embodiment transverse to the central axis, essentially analogously to FIG is.
  • the flow cross-section in the area of the through-flow gaps 4 is therefore 20 mm 2 in this example.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of a device similar to the first exemplary embodiment, with a shower head 15.
  • the device is arranged in the handle 12 of the shower head 15 and functions as explained above.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Keimzahlreduktion in Wasser, umfassend einen zwischen einer Einströmöffnung (1) und einer Ausströmöffnung (2) angeordneten Durchströmbereich (3), wobei im Durchströmbereich (3) wenigstens ein den Strömungsquerschnitt verringernder Durchströmspalt (4) vorgesehen ist, wobei der Durchströmspalt (4) zwischen dem äußeren Umfang (5) eines ersten Kavitationselements (6) und dem inneren Umfang (7) eines zweiten Kavitationselements (8) gebildet ist, und wobei der äußere Umfang (5) des ersten Kavitationselements (6) und der innere Umfang (7) des zweiten Kavitationselements (8) zueinander konzentrische geometrische Formen bilden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten.
Im Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, die Kavitationseffekte zur Behandlung strömender Flüssigkeiten einsetzen. Beispielsweise können durch derartige Vorrichtungen Keime oder anderweitige Verunreinigungen in Wasser reduziert oder neutralisiert werden.
Kavitation bezeichnet die Bildung von gas- bzw. dampfgefüllten Hohlräumen in Flüssigkeiten, hervorgerufen durch abrupte Änderungen von Strömungsgeschwindigkeit und statischem Flüssigkeitsdruck. Derartige Effekte treten beispielsweise an Strömungskanten auf. Im Bereich einer Strömungskante kommt es zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, wodurch gleichzeitig der statische Druck in der Flüssigkeit abnimmt. Dies führt zur Bildung von Dampfblasen. Nach der Strömungskante verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit und der statische Druck steigt an, was eine Implosion der zuvor erzeugten Kavitationsblasen bewirkt. Dadurch entstehen lokal hohe Druckspitzen, die zu physikalischen und chemischen Änderungen von in der Flüssigkeit enthaltenen Stoffen führen können.
Bekannte Vorrichtungen, die für derartige Zwecke geeignet sind, weisen üblicherweise einen komplexen Aufbau auf und sind oft nicht ausreichend kompakt, um in haushaltsüblichen Vorrichtungen, wie etwa einem Brausekopf, verwendet zu werden. Auf dem Prinzip der Kavitation basierende Vorrichtungen sind unter anderem vorteilhaft, da sie eine Behandlung von Flüssigkeiten ohne den Einsatz weiterer chemischer Stoffe sowie ohne externen Energieeintrag ermöglichen. Daher wäre es vorteilhaft, die Anwendbarkeit derartiger Vorrichtungen zu erleichtern und ein breiteres Einsatzspektrum zu ermöglichen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann daher darin gesehen werden, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine kompaktere und/oder einfachere Bauweise im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen aufweist. Eine weitere Aufgabe kann gegebenenfalls darin gesehen werden, die Behandlungswirkung, insbesondere in Bezug auf die Keimzahlreduktion in Flüssigkeiten zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Keimzahlreduktion in Flüssigkeiten, bevorzugt Wasser. Die Vorrichtung umfasst gegebenenfalls einen zwischen einer Einströmöffnung und einer Ausströmöffnung angeordneten Durchströmbereich, wobei im Durchströmbereich wenigstens ein den Strömungsquerschnitt verringernder Durchströmspalt vorgesehen ist. Gegebenenfalls ist der Durchströmbereich durch ein Gehäuse der Vorrichtung gebildet und/oder in einem Gehäuse angeordnet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Durchströmspalt zwischen dem äußeren Umfang eines ersten Kavitationselements und dem inneren Umfang eines zweiten Kavitationselements gebildet ist.
Im Rahmen der konstruktiven Gestaltung der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass die Bereitstellung eines Durchströmspalts die Fierstellung einer Kavitationswirkung ermöglicht, die für die Behandlung von Flüssigkeiten geeignet ist. Der Durchströmspalt weist insbesondere einen geringeren Strömungsquerschnitt auf als der restliche Durchströmbereich, wodurch es am Durchströmspalt zu einer drastischen Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit kommt. Dadurch wird die erfindungsgemäße Kaviationswirkung ermöglicht. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der äußere Umfang des ersten Kavitationselements und der innere Umfang des zweiten Kavitationselements zueinander konzentrische geometrische Formen bilden. Die konzentrisch angeordneten Konturen der Kavitationselemente sind insbesondere dazu geeignet, einen Durchströmspalt bereitzustellen, der eine gleichmäßige Größe aufweist. „Konzentrisch“ bezeichnet in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere geometrische Formen, die denselben Schwerpunkt aufweisen. Dies ist nicht auf kreisförmige Geometrien beschränkt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Durchströmspalt eine im Wesentlichen konstante Spaltbreite aufweist. Dies bedeutet insbesondere, dass der Normalabstand zwischen dem äußeren Umfang des ersten Kavitationselements und dem inneren Umfang des zweiten Kavitationselements im Wesentlichen konstant ist. „Im Wesentlichen“ kann eine Toleranz von kleiner gleich 10%, gegebenenfalls von kleiner gleich 5%, einschließen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das erste Kavitationselement an einem Aufspanndorn angeordnet ist, der entlang der Mittenlängsachse des Durchströmbereichs verläuft. Dadurch ist eine mittige Flalterung des ersten Kavitationselements in der Vorrichtung möglich. Gegebenenfalls ist das erste Kavitationselement integral mit dem Aufspanndorn ausgebildet.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das zweite Kavitationselement durch ein den Durchströmbereich umschließendes Gehäuse der Vorrichtung gebildet ist. In dieser Ausführungsvariante kann der Durchströmspalt somit zwischen der Innenwand des Gehäuses und dem äußeren Umfang des ersten Kavitationselements gebildet sein. Diese Ausführung erlaubt eine besonders einfache Konstruktion.
Gegebenenfalls ist alternativ vorgesehen, dass das zweite Kavitationselement ein im Durchströmbereich angeordnetes Kavitationselement ist. In dieser Ausführungsvariante kann das zweite Kavitationselement beispielsweise in ein den Durchströmbereich bildendes Gehäuse eingesetzt sein, beispielsweise als Platte. Diese Ausführung erlaubt eine variablere Anpassung der Geometrie der Konturen bzw. Umfänge. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Durchströmspalt eine Spaltbreite von weniger als 1 ,0 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 1 ,0 mm, aufweist. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Wirksamkeit der Vorrichtung erreicht. Die Spaltbreite kann jedoch insbesondere an andere Betriebsparameter angepasst werden, beispielsweise die angestrebte Durchflussmenge.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Strömungsquerschnitt des Durchströmbereichs im Bereich des oder eines Durchströmspalts zwischen 5 und 30 mm2, insbesondere zwischen 10 und 20 mm2, beträgt.
Bereiche ohne Durchströmspalt, insbesondere Bereiche zwischen zwei Durchströmspalten, können gemäß ihrer strömungsdynamischen Wirkung auch als Expansionsbereiche bezeichnet werden. Durchströmspalte können gemäß ihrer strömungsdynamischen Wirkung auch als Kompressionsbereiche bezeichnet werden.
Allgemeiner ausgedrückt kann vorgesehen sein, dass der Strömungsquerschnitt des Durchströmbereichs im Bereich des Durchströmspalts um einen Faktor zwischen 5 und 10, insbesondere um einen Faktor von etwa 7, kleiner ist als der Strömungsquerschnitt des Durchströmbereichs im Bereich ohne Durchströmspalt. Der genannte „Bereich ohne Durchströmspalt“ ist insbesondere ein Bereich, der in Strömungsrichtung nach einem Durchströmspalt liegt, oder ein Bereich, der zwischen zwei Durchströmspalten liegt. Es kann somit gegebenenfalls vorgesehen sein, dass der Strömungsquerschnitt in einem Kompressionsbereich um einen Faktor zwischen 5 und 10, insbesondere um einen Faktor von etwa 7, kleiner ist als der Strömungsquerschnitt in einem Expansionsbereich.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Spaltlänge zwischen 1 und 5 mm beträgt. Die Spaltlänge ist gegebenenfalls durch die Dicke des ersten und/oder des zweiten Kavitationselements bestimmt.
Die Strömungsrichtung verläuft insbesondere von der Einströmöffnung in Richtung der Ausströmöffnung. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass im Durchströmbereich mehr als fünf nacheinander angeordnete Durchströmspalte angeordnet sind, wobei vorzugsweise alle Durchströmspalte im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Dies erhöht die Behandlungswirkung der Vorrichtung. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass gleich oder weniger als fünfzehn Durchströmbereiche vorgesehen sind.
Gegebenenfalls wechseln sich in der Vorrichtung Kompressionsbereiche und Expansionsbereiche ab.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das erste Kavitationselement und/oder das zweite Kavitationselement als Scheiben ausgebildet ist/sind, deren Schwerpunkt(e) entlang der Mittenlängsachse des Durchströmbereichs angeordnet ist/sind. Scheiben können besonders einfach gefertigt und in die Vorrichtung integriert werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zwischen den Durchströmspalten zur Halterung der zweiten Kavitationselemente Distanzhalter vorgesehen sind. Die Distanzhalter sind beispielsweise als Distanzhülsen ausgebildet und bilden so eine Expansionskammer aus.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Brausekopf, der eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst. Es wurde festgestellt, dass die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft für die in Privathaushalten herrschenden Anforderungen verwendet werden können, wodurch sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung gut zur Verwendung in einem Brausekopf eignet.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Rohrleitungssystem, insbesondere in einem Wasserleitungssystem Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Keimzahlreduktion in Wasser.
Gegebenenfalls wird in diesem Verfahren eine erfindungsgemäße Vorrichtung, eine erfindungsgemäße Anordnung oder ein erfindungsgemäßer Brausekopf eingesetzt. Gegebenenfalls beträgt die Flussgeschwindigkeit der in die Einströmöffnung einströmenden Flüssigkeit zwischen 5 und 150 L/min, insbesondere zwischen 7 und 120 L/min, bevorzugt etwa 9 L/min, je nach Baugröße der Vorrichtung. Gegebenenfalls beträgt der Druck der in die Einströmöffnung einströmenden Flüssigkeit zwischen 1 und 10 bar, insbesondere zwischen 1 ,5 und 6 bar.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, den Figuren sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels im Detail erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel entlang der Mittenachse;
Fig. 2: eine weitere schematische Schnittansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 quer zur Mittenachse;
Fig. 3: eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel quer zur Mittenachse; und Fig. 4: eine schematische Schnittansicht einer dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlichen Vorrichtung mit einem Brausekopf.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Schnittebene verläuft entlang der Mittenlängsachse 11.
Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 9, das einen zwischen einer Einströmöffnung 1 und einer Ausströmöffnung 2 verlaufenden Durchströmbereich 3 umschließt. Im Bereich von Einströmöffnung 1 und Ausströmöffnung sind Gewinde 14 angeordnet, die die Einbindung der Vorrichtung in bestehende Leitungssysteme erlauben.
Im Durchströmbereich 3 der Vorrichtung ist eine Kavitationsanordnung eingerichtet, die eine Abfolge von mehreren Durchströmspalten 4 umfasst. Die Durchströmspalte 4 sind zwischen dem äußeren Umfang 5 eines ersten Kavitationselements 6 und dem inneren Umfang 7 eines zweiten Kavitationselements 8 angeordnet, wobei die beiden Umfänge 5, 7 der Kavitationselemente 6, 8 zueinander konzentrische Kreise bilden.
Die Kavitationselemente 6, 8 sind als Scheiben ausgebildet. Die ersten Kavitationselemente 6 sind an einem Aufspanndorn 10 gehalten, der entlang der Mittenlängsachse 11 des Durchströmbereichs 3 verläuft. Die zweiten Kavitationselemente 8 sind zwischen Distanzhaltern 13 nahe der Innenwand des Gehäuses 9 angeordnet.
In diesem Ausführungsbeispiel sind neun Durchströmspalten 4 vorgesehen, deren Geometrie im Wesentlichen identisch ausgebildet ist. In anderen nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kann eine unterschiedliche Anzahl an Durchströmspalten 4 vorgesehen sein.
Die Breite der Durchströmspalten 4 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,2 mm, wodurch sich ein Strömungsquerschnitt von 10 mm2 ergibt. Die Breite des Durchströmbereichs 3 im Bereich ohne Durchströmspalten 4, insbesondere zwischen zwei Durchströmspalten 4, beträgt in diesem Beispiel X mm, wodurch sich ein Strömungsquerschnitt von 70 mm2 ergibt. Die Durchströmspalten 4 können auch als Kompressionsbereiche bezeichnet werden, während die Bereiche zwischen den Durchströmspalten 4 auch als Expansionsbereiche bezeichnet werden können. Somit ist der Strömungsquerschnitt in den Kompressionsbereichen um einen Faktor 7 kleiner als der Strömungsquerschnitt in den Expansionsbereichen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 quer zur Mittenlängsachse 11 , entlang der Schnittebene A-A. Diese Ansicht verdeutlicht die Positionierung der Durchströmspalte 4 zwischen den beiden Kavitationselementen 6, 8. Die Komponenten entsprechen jenen aus Fig. 1 und werden daher an dieser Stelle nicht im Detail erörtert.
Die Funktion dieser Vorrichtung ist wie folgt: Am Einströmbereich 1 wird eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in den Durchströmbereich 3 eingeleitet. Der Durchfluss beträgt in einem Beispiel etwa 9 L/min und der Druck beträgt etwa 4 bis 5 bar, was den üblichen Parametern in Privathaushalten entspricht.
Beim Durchströmen des Durchströmbereichs 3 trifft die Flüssigkeit zuerst auf jenen Durchströmspalt 4, der der Einströmöffnung 1 in Strömungsrichtung gesehen am nächsten liegt. Durch die Reduktion des Strömungsquerschnitts kommt es zu einer Kompression der Flüssigkeit und einer Erhöhung der Fließgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Reduktion des statischen Drucks, was zur Bildung von Kavitationsbläschen führt. Nach Durchströmen des Durchströmspalts 4 wird der Strömungsquerschnitt wieder größer und es kommt zu einer Reduktion der Fließgeschwindigkeit, wodurch die gebildeten Kavitationsbläschen implodieren. Die auftretenden Kräfte zerstören insbesondere bakterielle Verunreinigungen in der Flüssigkeit. Der beschriebene Ablauf wiederholt sich an jedem Durchströmspalt, wodurch eine Erhöhung der Behandlungseffizienz erreicht wird. Nach Durchströmen des letzten Durchströmspalts 4 tritt die Flüssigkeit an der Ausströmöffnung 2 aus der Vorrichtung aus und kann für den gewünschten Zwecke weiterverwendet werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel quer zur Mittelachse, im Wesentlichen analog zu Fig. 2. Der einzige Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht in der Geometrie des Durchströmspalts 4, der hier in Form eines Sternpolygons mit stumpfen Zacken ausgebildet ist. Der Strömungsquerschnitt im Bereich der Durchströmspalten 4 beträgt daher in diesem Beispiel 20 mm2.
Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlichen Vorrichtung mit einem Brausekopf 15. Die Vorrichtung ist im Handgriff 12 des Brausekopfs 15 angeordnet und funktioniert wie oben erläutert. Bezugszeichenliste
1 Einströmöffnung
2 Ausströmöffnung
3 Durchströmbereich
4 Durchströmspalt
5 äußerer Umfang
6 erstes Kavitationselement
7 innerer Umfang
8 zweites Kavitationselement
9 Gehäuse
10 Aufspanndorn
11 Mittenlängsachse
12 Handgriff
13 Distanzhalter
14 Gewinde
15 Brausekopf

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Keimzahlreduktion in Wasser, umfassend einen zwischen einer Einströmöffnung (1) und einer Ausströmöffnung (2) angeordneten Durchströmbereich (3), wobei im Durchströmbereich (3) wenigstens ein den Strömungsquerschnitt verringernder Durchströmspalt (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchströmspalt (4) zwischen dem äußeren Umfang (5) eines ersten Kavitationselements (6) und dem inneren Umfang (7) eines zweiten Kavitationselements (8) gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchströmspalt (4) eine Spaltbreite von weniger als 1 ,0 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,8 mm, aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Durchströmbereichs (3) im Bereich des Durchströmspalts (4) um einen Faktor zwischen 5 und 10, insbesondere um einen Faktor von etwa 7, kleiner ist als der Strömungsquerschnitt des Durchströmbereichs (3) im Bereich ohne Durchströmspalt (4).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Durchströmbereichs (3) im Bereich des Durchströmspalts (4) zwischen 5 und 30 mm2, insbesondere zwischen 10 und 20 mm2, beträgt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltlänge zwischen 1 und 5 mm beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Umfang (5) und der innere Umfang (7) kreisförmig oder polygonal, insbesondere sternpolygonal, sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Durchströmbereich (3) mehr als fünf nacheinander angeordnete Durchströmspalte (4) angeordnet sind, wobei vorzugsweise alle Durchströmspalte (4) im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchströmspalt (4) eine im Wesentlichen konstante Spaltbreite aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Umfang (5) des ersten Kavitationselements (6) und der innere Umfang (7) des zweiten Kavitationselements (8) zueinander konzentrische geometrische Formen bilden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kavitationselement (6) an einem Aufspanndorn (10) angeordnet ist, der entlang der Mittenlängsachse (11) des Durchströmbereichs (3) verläuft.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kavitationselement (8) durch ein den Durchströmbereich (3) umschließendes Gehäuse (9) der Vorrichtung gebildet ist, oder dass das zweite Kavitationselement (8) ein im Durchströmbereich (3) angeordnetes Kavitationselement (8) ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Durchströmspalten (4) zur Halterung der zweiten Kavitationselemente (8) Distanzhalter (13) vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kavitationselement (6) und/oder das zweite Kavitationselement (8) als Scheiben ausgebildet ist/sind, deren Schwerpunkt(e) entlang der Mittenlängsachse (11) des Durchströmbereichs (3) angeordnet ist/sind.
14. Brausekopf umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Brausekopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in einem Handgriff (12) des Brausekopfs angeordnet ist.
16. Anordnung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in einem Rohrleitungssystem, insbesondere in einem Wasserleitungssystem.
17. Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Keimzahlreduktion in Wasser mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem Brausekopf nach Anspruch 14 oder 15, oder mit einer Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussgeschwindigkeit der in die Einströmöffnung einströmenden Flüssigkeit zwischen 5 und 150 L/min, insbesondere zwischen 7 und 120 L/min, bevorzugt etwa 9 L/min, beträgt, und/oder dass der Druck der in die Einströmöffnung einströmenden Flüssigkeit zwischen 1 und 10 bar, insbesondere zwischen 1 ,5 und 6 bar, beträgt.
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