AT525247B1

AT525247B1 - Mischdüse zum Mischen einer Flüssigkeit mit Luft

Info

Publication number: AT525247B1
Application number: ATA50011/2022A
Authority: AT
Original assignee: Liontech Gmbh
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2023-02-15
Also published as: AT525247A4; WO2023133602A1

Abstract

Mischdüse (1) zum Mischen einer fließenden Flüssigkeit mit Luft, umfassend ein im Wesentlichen zylindrisches Außenteil (2) mit einem zentralen, in Strömungsrichtung verlaufenden ersten Strömungskanal (12), der einen ersten Bereich (10) aufweist, der sich in Strömungsrichtung verjüngt, sowie einen daran anschließenden zweiten Bereich (11) aufweist, der sich in Strömungsrichtung erweitert, sodass im ersten Strömungskanal (12) eine Engstelle gebildet ist, ein im Wesentlichen zylindrisches Innenteil (3), mit einem zentralen, in Strömungsrichtung verlaufenden zweiten Strömungskanal (12‘), wobei das Innenteil (3) konzentrisch im Außenteil (2) angeordnet ist, wobei am äußeren Umfang des Innenteils (3) eine Umlaufnut (4) und ein daran anschließender, radial nach außen ragender Bund (5) vorgesehen sind, wobei der Bund (5) zumindest eine Öffnung (6) zum Einbringen von Luft in die Flüssigkeit aufweist, wobei eine Radialöffnung (9) in der Umlaufnut (4) des Innenteils (3) mündet, wobei der zweite Strömungskanal (12‘) in Strömungsrichtung vor der Engstelle des ersten Strömungskanals (12) endet.

Description

Beschreibung

MISCHDÜSE ZUM MISCHEN EINER FLÜSSIGKEIT MIT LUFT

[0001] Die Erfindung betrifft eine Mischdüse zum Mischen einer Flüssigkeit, insbesondere Warmwasser einer Duschanlage mit Luft.

[0002] Armaturen, Duschanlagen und ähnliche Vorrichtungen des Sanitärbereichs verbrauchen große Mengen an Wasser. Insbesondere herkömmliche Duschanlagen stellen einen großen Warmwasserverbraucher bzw. Energieverbraucher der Haushalte dar. Deshalb wurden im Stand der Technik bereits Mischdüsen vorgeschlagen, die den Wasserverbrauch von herkömmlichen Sanitäranlagen reduzieren, indem Luft in eine Wasserströmung eingebracht und ein gewisser Volumenanteil der Wasserströmung durch Luft ersetzt wird.

[0003] So ist beispielsweise aus der DE 100 08 438 A1 eine Belüftungsvorrichtung bekannt, wobei zufließendem Brausewasser Luft beigemischt wird. Das Wasser wird durch einen Trichter beschleunigt und in einem anschließenden Diffusorbereich wieder verzögert. In der WO 2005/ 054591 A1 wird ein Durchflussmengenbegrenzer mit einer kegelstumpfförmigen Mischkammer vorgeschlagen.

[0004] Um einen möglichst großen Volumenanteil in eine Wasserströmung einzubringen, muss allerdings ein starker Unterdruck in der Mischdüse erzeugt werden. Dies wird in bekannten Konstruktionen durch die Sogwirkung einer Venturi-Düse erreicht, wobei die Sogwirkung mit abnehmendem Querschnitt der Düsenöffnung zunimmt.

[0005] Ein abnehmender Querschnitt der Düsenöffnung bzw. eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Mischdüse hat jedoch erhöhte Flüssigkeitsreibungsverluste zur Folge, weshalb bei einem sehr kleinen Durchmesser der Düsenöffnung auch ein unerwünscht hoher Druckverlust in der Duschanlage verursacht wird.

[0006] Ferner besteht bei bekannten Systemen auch das Problem, dass sich das Luft-Wassergemisch bei hohen Reibungsverlusten in einem verkalkten Duschschlauch in die Luftöffnungen zurückstauen kann und gegebenenfalls Wasser austritt.

[0007] Nachteilig kann sich bei bekannten Mischdüsen auch die Geometrie des Luftansaugtraktes auswirken, da sich in der bewegten kompressiblen Luft im Ansaugtrakt Druckwellen aufschwingen können, die weiter zu einer pulsierenden Strömung des Luftwassergemisches beim Duschen führen.

[0008] Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, diese und andere Probleme zu lösen und eine Mischdüse zu schaffen, bei der der Strömungsdruckverlust durch die Mischdüse möglichst gering ist, jedoch ein großes Luftvolumen angesaugt werden kann und das Risiko eines Rückstaus in die Luftöffnungen minimiert ist.

[0009] Als Zielkonflikt wird unter anderem die Problematik angesehen, bei der Reduktion eines Wasservolumenstroms die Druckdifferenz zwischen einem rohrseitigen Eintritt und einem rohrseitigen Austritt einer Mischdüse zu reduzieren und dabei gleichzeitig den Volumenstrom einer mantelseitig eintretenden Luftströmung zu maximieren.

[0010] Diese und andere Aufgaben werden durch eine Mischdüse mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.

[0011] Eine erfindungsgemäße Mischdüse ist zum Mischen einer in einer Strömungsrichtung fließBenden Flüssigkeit mit Luft ausgebildet und umfasst ein im Wesentlichen zylindrisches Außenteil mit einem zentralen, in Strömungsrichtung verlaufenden ersten Strömungskanal.

[0012] Der erste Strömungskanal weist einen ersten Bereich auf, der sich in Strömungsrichtung verjüngt, und weist einen daran anschließenden zweiten Bereich auf, der sich in Strömungsrichtung erweitert, sodass im ersten Strömungskanal eine Engstelle gebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich im ersten Strömungskanal im Bereich der Engstelle der erste Bereich

konvergent verjüngt und der zweite Bereich divergent erweitert.

[0013] Ferner umfasst eine erfindungsgemäße Mischdüse ein im Wesentlichen zylindrisches Innenteil mit einem zentralen in Strömungsrichtung verlaufenden zweiten Strömungskanal. Das Innenteil ist konzentrisch im Außenteil angeordnet oder anordenbar, sodass die Strömungskanäle koaxial verlaufen und ineinander übergehen. Am äußeren Umfang des Innenteils sind eine Umlaufnut und ein daran anschließender, radial nach außen ragender, Bund vorgesehen, wobei der Bund zumindest eine Öffnung zum Einbringen von Luft in die Flüssigkeitsströmung aufweist. Das Außenteil weist zumindest eine nach außen führende Radialöffnung auf, wobei die Radialöffnung in der Umlaufnut des Innenteils mündet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Innenteil derart im Außenteil angeordnet ist, dass der zweite Strömungskanal in Strömungsrichtung vor der Engstelle des ersten Strömungskanals endet.

[0014] Durch das Enden des zweiten Strömungskanals in Strömungsrichtung vor der Engstelle des ersten Strömungskanals wird ein optimierter Übergangsbereich vom zweiten Strömungskanal zum ersten Strömungskanal gebildet. Es entsteht ein ringförmiger Übergangsbereich für das Aufeinandertreffen der Flüssigkeitsströmung und der eingebrachten Luft, sodass der aus dem zweiten Strömungskanal austretende Flüssigkeitsstrahl von der angesaugten Luft eng ummantelt wird. Aufgrund der maximalen Strömungsgeschwindigkeit an der Engstelle besteht in diesem Bereich der größte Unterdruck relativ zur Umgebung und somit die stärkste lokale Sogwirkung.

[0015] Die Düsenöffnung des zweiten Strömungskanals ist somit in Strömungsrichtung vor dem geringsten Strömungsquerschnitt des ersten Strömungskanals angeordnet, sodass der Flüssigkeitsstrahl nach der Düsenöffnung des zweiten Strömungskanals durch die verjüngende Form des ersten Bereichs des ersten Strömungskanals und die angesaugte Luft bis hin zur Engstelle des ersten Strömungskanals weiter beschleunigt wird.

[0016] In der Engstelle des ersten Strömungskanals besteht im Wesentlichen eine laminare und rotationssymmetrische Strömung, wobei die Luftströmung den Flüssigkeitsstrahl konzentrisch und kreisringförmig umschließt.

[0017] Nach dem geringsten Strömungsquerschnitt des ersten Strömungskanals brechen in der ursprünglich laminaren und rotationssymmetrisch geschichteten Strömung Wirbel aus, und entlang der Transportrichtung wird zunehmend ein im Wesentlichen homogenes Luftwassergemisch gebildet. Aufgrund der erneuten Querschnittszunahme im aufweitenden zweiten Bereich nimmt dort der dynamische Druck wieder zu.

[0018] Somit kann die erfindungsgemäße Mischdüse als Zweiphasendruckminderer angesehen werden, wobei das austretende Luftwassergemisch durch eine rohrseitig eintretende Wasserströmung und eine mantelseitig eintretende Luftströmung gebildet wird. Der rohrseitige Wassereinlass wird mit einem im Sanitärbereich üblichen Druck von etwa 2,5 bis 6 bar beaufschlagt, sodass sich in der Mischdüse eine durch den Wasserdruck getriebene, gegebenenfalls stationäre Strömung einstellt.

[0019] Der Abstand der Engstelle des ersten Strömungskanals vom Ende des zweiten Strömungskanals, also insbesondere von der Düsenöffnung des Innenteils, kann unter 5mm, vorzugsweise unter 3mm, besonders bevorzugt etwa 2mm sein, um eine besonders gute Umhüllung des Flüssigkeitsstrahls mit Luft zu erreichen.

[0020] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Innenteil aus dem Außenteil entfernbar ist. In alternativen Ausführungen kann aber auch vorgesehen sein, dass das Innenteil einstückig mit dem Außenteil gebildet ist.

[0021] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Bund des Innenteils an der Innenfläche des ersten Strömungskanals des Außenteils anliegt. Dadurch kann ein direkter Strömungsübergang zwischen den Öffnungen des Bundes und dem ersten Strömungskanal gebildet werden. Zudem wird dadurch erreicht, dass die von außen angesaugte Luft nur durch die Öffnung des Bundes in den ersten Strömungskanal strömt.

[0022] Bevorzug kann vorgesehen sein, dass der erste Strömungskanal am Übergang vom ers-

ten Bereich zum zweiten Bereich stetig verlaufend und kontinuierlich gekrümmt ist. Dadurch können oszillierende Strömungen gedämpft werden, da ein derartiger Übergang strömungsstabilisierend wirkt.

[0023] Zudem kann vorgesehen sein, dass der zweite Strömungskanal düsenförmig ist und das Innenteil einen sich in Strömungsrichtung erstreckenden Düsenfortsatz mit einer Düsenöffnung aufweist, wobei die Düsenöffnung in Strömungsrichtung vor der Engstelle des ersten Strömungskanals angeordnet ist. Dadurch können die Strömungskanäle in bevorzugter Weise ineinander übergehen und das Ubergangsvolumen der beiden Strömungskanäle kann derart gestaltetet werden, dass in diesem Bereich eine möglichst laminare Strömung erfolgen kann.

[0024] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der zweite Strömungskanal stromaufwärts einen sich in Strömungsrichtung verengenden Einlasstrichter aufweist, der innen abgerundet, insbesondere kreisbogenförmig, ist. Dadurch können Druckverluste in der Wasserströmung sowie Turbulenzbildungen reduziert werden.

[0025] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Bund zwei bis zehn, vorzugsweise vier bis acht, besonders bevorzugt sechs gleichmäßig entlang des Umfangs des Bundes angeordnete Öffnungen aufweist.

[0026] Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass das Außenteil zwei bis sechs, vorzugsweise zwei bis vier, besonders bevorzugt drei gleichmäßig entlang des Umfangs des Außenteils angeordnete Radialöffnungen aufweist.

[0027] Ferner kann sich bei einer entsprechenden geometrischen Gestaltung des Ansaugtraktes auch eine oszillierende Strömung einstellen, wobei der Luftmassenstrom mit einer um eine mittlere Geschwindigkeit oszillierenden Geschwindigkeit angesaugt wird. Eine derartige Strömung kann bei einer speziellen Gestaltung des Luftansaugttraktes, insbesondere einer angepassten Geometrie der Öffnungen im Bund des Innenteils, unterbunden werden, sodass gegebenenfalls eine stationäre Strömung erreicht wird.

[0028] Unter der Geometrie des Luftansaugtraktes ist der Hohlraum der Mischdüse zu verstehen in dem bei Betrieb der Mischdüse unvermischte Luft strömen kann - also die Radialöffnungen, die Umlaufnut des Innenteils, die Öffnungen des Innenteils, sowie der erste Strömungskanal, insbesondere der erste Bereich des ersten Strömungskanals.

[0029] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Gesamtfläche aller Öffnungen im Bund im Wesentlichen gleich groß ist wie die Gesamtfläche aller Radialöffnungen im Außenteil. Dadurch kann eine stationäre Strömung bei der Luftansaugung erreicht werden oder in anderen Worten unterbunden werden, dass sich im Hohlraum der Umlaufnut des Innenteils eine Strömungskavität bildet, die zu einer pulsierenden Strömung im Luftwassergemisch führt.

[0030] Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Öffnungen des Bundes an der Außenfläche des Düsenfortsatzes angrenzen. Dadurch kann die Luftströmung möglichst eng an den Wasserstrahl bzw. zum Bereich der stärksten lokalen Sogwirkung herangeführt werden, sodass der Luftvolumenstrom erhöht werden kann.

[0031] Es kann auch vorgesehen sein, dass die Öffnungen des Bundes an der Innenfläche des ersten Strömungskanals angrenzen. So kann die Luftströmung möglichst stromlinienförmig in das Außenteil geführt werden, ohne dass an einer zusätzlichen Kante Strömungsabrisse gebildet werden und somit geringerer Druckverluste infolge Strömungsumlenkungen auftreten.

[0032] Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Düsenfortsatz im Bereich der Düsenöffnung eine gefaste oder abgerundete Außenkante aufweist. Dadurch können weitere Strömungsabrisse unterbunden werden und die Luft möglichst direkt ohne starke Umlenkungen Richtung Düsenöffnung strömen und folglich weitere Druckverluste vermieden werden.

[0033] Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass das Innenteil und das Außenteil durch eine Pressverbindung gemäß DIN 8593 verbunden sind.

[0034] Es kann vorgesehen sein, dass das Außenteil ein Außengewinde und ein gegenüberlie-

gendes Innengewinde aufweist, die vorzugsweise als Whitworth Rohrgewinde gemäß ISO 228-1 ausgebildet sind.

[0035] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Mischdüse zur Montage an einem Duschschlauch und/oder zur Montage an einer Sanitärarmatur eingerichtet ist.

[0036] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Umlaufnut bis zum Außendurchmesser des Düsenfortsatzes ausgebildet ist. Dadurch kann sich die Luft in der Umlaufnut gleichmäßig verteilen und es können identische Volumenströme durch die Öffnungen des Bunds erreicht werden.

[0037] Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Mischdüse nach einer Montage zwischen einem Duschschlauch und einer Sanitärarmatur dazu eingerichtet ist, den ursprünglichen Wasserverbrauch einer Duschanlage um zumindest 25%, bevorzugt von 25% bis zu 40%, insbesondere um bis zu 55%, zu reduzieren.

[0038] Es kann vorgesehen sein, dass im Außenteil an der innen liegenden Stirnseite des Innengewindes ein Dichtkörper anliegt, sodass die Mischdüse nach einer Montage wasserdicht ist.

[0039] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Innenteil und das Außenteil Messing umfassen, oder dass das Außenteil und/oder das Innenteil elektrolytisch verchromt ist.

[0040] Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass das Innenteil im Bund sechs gleichmäßig angeordnete Öffnungen und das Außenteil drei gleichmäßig angeordnete Radialöffnungen aufweist. Dadurch kann eine Mischdüse realisiert werden, die sowohl hinsichtlich des fertigungstechnischen Produktionsaufwands als auch hinsichtlich der strömungstechnischen Anforderungen verbessert ist.

[0041] Die Öffnungen im Bund des Innenteils können jeweils einen Durchmesser von 0,8 mm bis 2,0 mm, vorzugsweise 1,0 mm bis 1,4 mm, besonders bevorzugt 1,2 mm aufweisen.

[0042] Die Radialöffnungen des Außenteils können jeweils einen Durchmesser von 0,8 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1,0 mm bis 2,0 mm, besonders bevorzugt 1,7 mm aufweisen.

[0043] Der Durchmesser des Außenteils kann im Bereich von 10 mm bis 40 mm, vorzugsweise 20 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt etwa 25 mm liegen. Die Länge des Außenteils kann im Bereich von 30 mm bis 45 mm, vorzugsweise etwa 36 mm liegen, wobei die Länge des ersten Strömungskanals vorzugsweise etwa 20 mm ist.

[0044] Der Durchmesser des Innenteils kann im Bereich von 5 mm bis 20 mm, vorzugsweise 8 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt etwa 11 mm liegen. Die Länge des Innenteils kann im Bereich von 7 mm bis 12 mm, vorzugsweise etwa 9 mm liegen, wobei sich der zweite Strömungskanal über die gesamte Länge des Innenteils erstreckt.

[0045] Der Durchmesser des ersten und/oder zweiten Strömungskanals kann im Bereich von 1,5 mm bis 4 mm, vorzugsweise 2 mm bis 3 mm, besonders bevorzugt etwa 2,6 mm liegen.

[0046] Die Umlaufnut kann eine Tiefe im Bereich von 1,5 mm bis 4 mm, vorzugsweise 2 mm bis 3 mm, besonders bevorzugt etwa 2,5 mm aufweisen. Die Länge der Umlaufnut in Strömungsrichtung kann etwa 1,0 mm bis 3 mm, vorzugsweise 1,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt etwa 1,5 mm sein.

[0047] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass Innenteil und Außenteil mit einer hohen Oberflächengüte, insbesondere mit einem kleineren Mittelrauwert als Ra 1,6 nach DIN 3141 gefertigt sind. Dadurch kann eine niedrige Reynoldszahl im ersten Strömungskanal erreicht werden, sodass geringerer Reibungsverluste in der Strömung auftreten.

[0048] Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, den Figuren und den Patentansprüchen.

[0049] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines nicht ausschließlichen Ausführungsbeispiels im Detail erläutert.

[0050] Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Außenteils einer erfindungsgemäßen Mischdüse;

[0051] Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1;

[0052] Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer erste Ausführungsform eines Innenteils einer erfindungsgemäßen Mischdüse;

[0053] Fig. 4 zeigt den Schnitt B-B des Ausführungsbeispiels aus Fig. 3;

[0054] Fig. 5 zeigt den Querschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mischdüse;

[0055] Fig. 6 zeigt eine dreidimensionale Schrägansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mischdüse.

[0056] Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Außenteils 2 einer erfindungsgemäßen Mischdüse 1. Der geschnittene Volumenkörper des Außenteils 2 ist schraffiert dargestellt, wobei das Außenteil 2 in dieser Ausführungsform ein Innengewinde und ein AuBengewinde aufweist, die durch Linien lediglich symbolisch dargestellt sind. Die beiden Gewinde sind in dieser Ausführungsform als Whitworth Rohrgewinde nach ISO 228-1 ausgebildet. Die horizontale strichlierte Linie stellt die im Wesentlichen rotationssymmetrische Achse des Außenteils 2 und die vertikale strichlierte Linie A-A stellt den Verlauf der Schnittebene der Fig. 2 dar.

[0057] Das Außenteil 2 ist im Wesentlichen zylindrisch gestaltet und weist eine kreisförmige und konzentrisch zum Außendurchmesser des Außenteils 2 angeordnete Ausnehmung auf, in der ein Innenteil 3 konzentrisch anordenbar ist. Die Ausnehmung ist in der dargestellten Ausführungsform am Rand mit einer flachen Fase versehen, sodass ein Innenteil 3 problemlos und ohne zu verkanten in das Außenteil 2 einführbar ist.

[0058] Ferner weist das Außenteil 2 in der Ausnehmung drei Radialöffnungen 9 auf, die zueinander um 120° versetzt sind, und wobei im unteren Bereich der Fig. 1 eine der drei Radialöffnungen 9 geschnitten dargestellt ist.

[0059] Im Bereich der Ausnehmung ist die untere Mündung einer weiteren kreisförmigen RadialÖffnung 9 aufgrund der Ansichtsprojektion als Ellipse dargestellt. Die Gesamtfläche aller drei Radialöffnungen 9 entspricht in dieser Ausführungsform drei Mal der achsnormalen Querschnittsfläche einer solchen Radialöffnung 9.

[0060] Das Außenteil 2 bildet einen zentralen ersten Strömungskanal 12, der einen ersten Bereich 10 aufweist, der sich Strömungsrichtung verjüngt, und einen anschließenden zweiten Bereich 11 aufweist, der sich Strömungsrichtung erweitert. Der erste Strömungskanal 12 erstreckt sich in Strömungsrichtung vom Rand der Ausnehmung bis zum gegenüberliegenden Rand des Außenteils 2 und ist in dieser Ausführungsform in einen ersten Bereich 10, einen zweiten Bereichen 11 und einen Bereich mit konstantem Durchmesser unterteilt. In anderen Ausführungsformen kann auch kein dritter Bereich mit konstantem Durchmesser vorgesehen sein. In der gezeigten Darstellung ist der Ubergang vom ersten Bereich 10 zum zweiten Bereich 11 als vertikale strichlierte Linie gekennzeichnet und zeigt so auch klar die Engstelle im ersten Strömungskanal 12.

[0061] Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A durch das Außenteil 2 des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1, wobei die Ebene der Radialöffnungen 9 geschnitten ist und vier konzentrische Kreise dargestellt sind. Der innerste Kreis zeigt die Engstelle im ersten Strömungskanal 12. Der zweitkleinste Kreis zeigt den Innendurchmesser des Außenteils 2, der bei eingebrachtem Innenteil 3 im Wesentlichen den Düsenfortsatz 7 umschließt, und an dem die Öffnungen 6 tangential außen angrenzen. Der zweitgrößte Kreis zeigt einen Durchmesser, der dem Außendurchmesser des Innenteils 3 entspricht.

[0062] Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer erste Ausführungsform eines Innenteils 3 einer erfindungsgemäßen Mischdüse 1. Das Innenteil 3 ist im Wesentlichen zylindrisch aufgebaut und weist einen zentralen zweiten Strömungskanal 12‘ auf. Am äußeren Umfang hat das Innenteil 3 eine

Umlaufnut 4 und einen, die Nut begrenzenden Bund 5. Im zusammengebauten Zustand münden die Radialöffnungen 9 des Außenteils 2 in der Umlaufnut 4 des Innenteils 3.

[0063] Stirnseitig verfügt das Innenteil über einen Einlauftrichter 13 und stromabwärts über einen Düsenfortsatz 7 mit einer Düsenöffnung 8. Die Umlaufnut 4 erstreckt sich in dieser Ausführungsform bis zum Außendurchmesser des Düsenfortsatzes 7.

[0064] Der Bund 5 weist sechs Öffnungen 6 auf, die in dieser Ausführungsform alle mit identischem Bohrungsdurchmesser gebildet sind. Die Gesamtfläche aller Öffnungen 6 im Bund 5 entspricht in dieser Ausführungsform sechs Mal der dargestellten Fläche einer solchen Offnung 6. Die Öffnungen 6 grenzen innen tangential am Durchmesser der Außenfläche des Düsenfortsatzes 7 an. So kann die Luft möglichst eng an den Wasserstrahl strömen, der im Betrieb der Mischdüse 1 aus der Düsenöffnung 8 des zweiten Strömungskanals 12‘ austritt. Das Innenteil 3 umfasst in dieser gezeigten Ausführungsform Messing und ist elektrolytisch verchromt.

[0065] Fig. 4 zeigt den Schnitt B-B des Ausführungsbeispiels eines Innenteils 3 aus Fig. 3. Das Innenteil 3 weist im zweiten Strömungskanal 12‘ einen Einlasstrichter 13 auf.

Ferner weist das Innenteil 3 einen Bund 5 sowie einen Düsenfortsatz 7 mit einer Düsenöffnung 8 auf. Im Bund 5 sind in dieser Ausführungsform sechs axiale Öffnungen 6 gebildet und in der gezeigten Darstellung sind zwei der sechs gleichmäßig angeordneten Öffnungen 6 geschnitten dargestellt. Das Innenteil 3 wird im Betrieb durch den zweiten Strömungskanal 12‘ von Wasser durchströmt, wobei das Wasser durch den Einlasstrichter 13 in den zweiten Strömungskanal 12‘ des Innenteils 3 eintritt und durch die Düsenöffnung 8 wieder austritt. Der Einlasstrichter 13 ist in dieser Ausführungsform mit einer kreisbogenförmigen Krümmung ausgebildet.

[0066] Im Betrieb tritt über die Zylindermantelfläche des Innenteils 3 Luft ein, durchströmt die Umlaufnut 4 und tritt schließlich axial durch die Öffnungen 6 wieder aus.

Das Hohlvolumen der Umlaufnut 4 kann in anderen Ausführungsformen eine Strömungskavität bilden, in der sich Druckwellen aufschwingen können. Durch die Übereinstimmung der Gesamtfläche aller Öffnungen 6 im Bund 5 mit der Gesamtfläche aller Radialöffnungen 9 im Außenteil 2 kann im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 jedoch ein derartiges Aufschwingen von Druckwellen in der Umlaufnut 4 im Wesentlichen unterbunden werden. Im Bereich der Düsenöffnung 8 weist das Innenteil 3 im zweiten Strömungskanal 12‘ eine kreisbogenförmig Außenkante auf, sodass die Luft im Wesentlichen ohne Strömungsabrisse an den Wasserfreistrahl, der aus der Düsenöffnung 8 austritt, strömen kann.

[0067] Fig. 5 zeigt den Querschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mischdüse 1, die ein Außenteil 2 und ein im Außenteil 2 konzentrisch angeordnetes und im Wesentlichen zylindrisches Innenteil 3 umfasst. Die Mischdüse 1 wird in der gezeigten Darstellung in Strömungsrichtung S von links nach rechts durchströmt. Das Innenteil 3 weist einen zentralen zweiten Strömungskanal 12‘ mit einer Düsenöffnung 8, am äußeren Umfang eine Umlaufnut 4, einen Bund 5 mit sechs Öffnungen 6 und einen Düsenfortsatz 7 auf. Zudem sind im Außenteil 2 drei Radialöffnungen 9 gebildet, die in der Umlaufnut 4 des Innenteils 3 münden. Das Außenteil 2 weist einen zentralen ersten Strömungskanal 12 auf, der einen verjüngenden ersten Bereich 10 und einen anschließenden erweiternden zweiten Bereich 11 umfasst.

[0068] Der Übergang vom ersten Bereich 10 zum zweiten Bereich 11 des ersten Strömungskanals 12 ist stetig verlaufend und kontinuierlich gekrümmt, und in Strömungsrichtung S ist die Düsenöffnung 8 vor der Engstelle des ersten Strömungskanals 12 angeordnet.

[0069] In dieser Ausführungsform ist im Bereich der Engstelle im ersten Strömungskanal 12 der erste Bereich 10 konvergent verjüngend und der zweite Bereich 11 divergent erweiternd gebildet. Die Öffnungen 6 grenzen innen tangential am Durchmesser der Außenfläche des Düsenfortsatzes 7 an.

[0070] Ferner grenzen die Öffnungen 6 außen tangential an jenem Innendurchmesser des AuBenteils 2 an, der im Wesentlichen den Düsenfortsatz 7 umschließt und wo die Luft erstmals in den ersten Strömungskanal 12 des Außenteils 2 eintritt. Der zweite Strömungskanal 12‘ weist im Bereich der Düsenfortsatz 7 eine Düsenöffnung 8 und eine gerundete Außenkante auf, sodass

die Luft eng um den Düsenfortsatz 7 hin zur Düsenöffnung 8 strömen kann. In dieser Ausführungsform sind Innenteil 3 und Außenteil 2 durch eine Pressverbindung gemäß DIN 8593 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform sind Innenteil 3 und Außenteil 2 mit einer Oberflächengüte mit einem kleineren Mittelrauwert als Ra 1,6 nach DIN 3141 gefertigt.

[0071] Fig. 6 zeigt eine dreidimensionale Schrägansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mischdüse 1, die aus einem Innenteil 3 und einem Außenteil 2 zusammengesetzt ist. Eine von drei gleichmäßig angeordneten Radialöffnungen 9 sowie die Mündung des ersten Strömungskanals 12 sind in der gezeigten Darstellung sichtbar. Die weiteren Konturen sind als verdeckte Kanten strichliert dargestellt. Das Außenteil 2 umfasst in dieser gezeigten Ausführungsform Messing und ist elektrolytisch verchromt.

[0072] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern umfasst sämtliche Mischdüsen im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche.

BEZUGSZEICHEN

1 Mischdüse 2 Außenteil 3 Innenteil

4 Umlaufnut

5 Bund

6 Öffnung

7 Düsenfortsatz

8 Düsenöffnung

9 Radialöffnung

10 Erster Bereich

11 Zweiter Bereich

12 Erster Strömungskanal 12° Zweiter Strömungskanal 13 Einlasstrichter

S Strömungsrichtung

Claims

Patentansprüche

1. Mischdüse (1) zum Mischen einer, in einer Strömungsrichtung S fließenden Flüssigkeit mit Luft, umfassend a. ein im Wesentlichen zylindrisches Außenteil (2) mit einem zentralen, in Strömungsrichtung verlaufenden ersten Strömungskanal (12), der einen ersten Bereich (10) aufweist, der sich in Strömungsrichtung verjüngt, sowie einen daran anschließenden zweiten Bereich (11) aufweist, der sich in Strömungsrichtung erweitert, sodass im ersten Strömungskanal (12) eine Engstelle gebildet ist, b. ein im Wesentlichen zylindrisches Innenteil (3), mit einem zentralen, in Strömungsrichtung verlaufenden zweiten Strömungskanal (12°), wobei ji. das Innenteil (3) konzentrisch im Außenteil (2) angeordnet ist, sodass die Strömungskanäle (12, 12°) koaxial verlaufen und ineinander übergehen, wobei il. am äußeren Umfang des Innenteils (3) eine Umlaufnut (4) und ein daran anschließender, radial nach außen ragender Bund (5) vorgesehen sind, wobei der Bund (5) zumindest eine Öffnung (6) zum Einbringen von Luft in die Flüssigkeit aufweist, wobei c. das Außenteil (2) zumindest eine nach außen führende Radialöffnung (9) aufweist, wobei die Radialöffnung (9) in der Umlaufnut (4) des Innenteils (3) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal (12‘) in Strömungsrichtung vor der Engstelle des ersten Strömungskanals (12) endet.

2. Mischdüse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (3) aus dem Außenteil (2) entfernbar ist.

3. Mischdüse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (3) einstückig mit dem Außenteil (2) ist.

4. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (5) an der Innenfläche des ersten Strömungskanals (12) anliegt.

5. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungskanal (12) am Ubergang vom ersten Bereich (10) zum zweiten Bereich (11) stetig verlaufend und kontinuierlich gekrümmt ist.

6. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal (12°) düsenförmig ist und das Innenteil (3) einen sich in Strömungsrichtung erstreckenden Düsenfortsatz (7) mit einer Düsenöffnung (8) aufweist, wobei die Düsenöffnung (8) in Strömungsrichtung vor der Engstelle des ersten Strömungskanals (12) angeordnet ist.

7. Mischdüse (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal (12°) einen sich in Strömungsrichtung verengenden Einlasstrichter (13) aufweist, der innen abgerundet, insbesondere kreisbogenförmig, ist.

8. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (5) zwei bis zehn, vorzugsweise vier bis acht, besonders bevorzugt sechs gleichmäßig entlang des Umfangs des Bundes (5) angeordnete Öffnungen (6) aufweist.

9. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das AußBenteil (2) zwei bis sechs, vorzugsweise zwei bis vier, besonders bevorzugt drei gleichmäßig entlang des Umfangs des Außenteils (2) angeordnete Radialöffnungen (9) aufweist.

10. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfläche aller Öffnungen (6) im Bund (5) im Wesentlichen gleich groß ist wie die Gesamtfläche aller Radialöffnungen (9) im Außenteil (2).

11. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) des Bundes (5) an der Außenfläche des Düsenfortsatzes (7) angrenzen, und/oder dass die Öffnungen (6) des Bundes (5) an der Innenfläche des ersten Strömungskanals (12) angrenzen.

12. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenfortsatz (7) im Bereich der Düsenöffnung (8) eine gefaste oder abgerundete Außenkante aufweist.

13. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (3) und das Außenteil (2) durch eine Pressverbindung gemäß DIN 8593 verbunden sind.

14. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (2) ein Außengewinde und ein gegenüberliegendes Innengewinde aufweist, die vorzugsweise als Whitworth Rohrgewinde gemäß ISO 228-1 ausgebildet sind.

15. Mischdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischdüse (1) zur Montage an einem Duschschlauch und/oder zur Montage an einer Sanitärarmatur eingerichtet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen