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Die Erfindung bezieht sich auf einen Fluidverteilerkörper und auf eine mit einem Fluidverteilerkörper ausrüstbare Sanitärbrause, die einen Brauseeinlassbereich mit einem Brauseeinlass, einen Brauseauslass und eine Wasserführung vom Brauseeinlass zum Brauseauslass aufweist.
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Es ist beispielsweise bei wasserführenden Sanitäreinrichtungen, wie Brausen und diesen vorgelagerten Armaturen sowie Badewannen- und Waschtischarmaturen, bekannt, dass merkliche Strömungsgeräusche auftreten können, wenn im Betrieb Wasser durch diese Einrichtungen hindurchströmt. Besonders stark und dadurch eventuell störend kann das Wasserströmungsgeräusch insbesondere in Bereichen entstehen, in denen das hindurchgeführte Wasser relativ stark umgelenkt wird, z.B. von einer axialen Hauptströmungsrichtung in eine dazu senkrechte, transversale Hauptströmungsrichtung innerhalb eines Brausekopfs oder dergleichen oder aufgrund einer entsprechend starken Krümmung einer wasserführenden Leitung.
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Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Fluidverteilerkörpers, der sich zur Reduzierung solcher Strömungsgeräusche eignet, sowie einer damit ausgerüsteten Sanitärbrause zugrunde.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Fluidverteilerkörpers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Sanitärbrause mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
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Der erfindungsgemäße Fluidverteilerkörper beinhaltet eine zylindrische Berandung, die an einer axialen Eintrittsseite einen Fluideinlass bildet, und eine stromabwärts des Fluideinlasses angeordnete Verteilerstruktur zur fluidverteilenden Strömungsleitung eines über den Fluideinlass zugeführten Fluids. Die Verteilerstruktur ist durch wenigstens eine an der Berandung gehaltene, perforierte Verteilerplatte mit einer Mehrzahl von sich in Strömungsrichtung konisch verjüngenden Durchtrittsöffnungen gebildet. Durch Einsatz dieses Fluidverteilerkörpers kann am Einsatzort des Fluidverteilerkörpers einer strömungsbedingten Geräuschentwicklung entgegengewirkt werden. Dadurch lassen sich unerwünscht hohe Strömungsgeräuschpegel vermeiden, insbesondere auch bei relativ hohem Fluiddruck. Die sich konisch verjüngende Form der Durchtrittsöffnungen kann zudem fertigungstechnische Vorteile bieten, beispielsweise kann sie eine Fertigung der Verteilerstruktur oder des Verteilerkörpers insgesamt mit relativ geringem Aufwand als Kunststoffspritzgießteil ermöglichen. Der Fluidverteilerkörper eignet sich beispielsweise für den Einsatz als sanitärer Fluidverteilerkörper im Zulaufbereich einer Sanitärarmatur, insbesondere in einem Bereich einer relativ starken bzw. abrupten Umlenkung einer dortigen Wasserführung bzw. Wasserströmung.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Fluidverteilerkörper als einteiliges Bauteil gebildet, was unter anderem fertigungstechnische Vorteile bietet. Die Verteilerstruktur ist in diesem Fall einteilig mit der zylindrischen Berandung und braucht folglich nicht als separates Bauteil gefertigt und an der zylindrischen Berandung angebracht werden.
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In Weiterbildung der Erfindung besteht die Verteilerplatte und/oder die Berandung aus einem Elastomermaterial. Es zeigt sich, dass die Verteilerplatte sehr gute geräuschmindernde Eigenschaften besitzt, wenn sie aus Elastomermaterial besteht. Eine aus Elastomermaterial bestehende Berandung kann bei Bedarf als Dichtung eingesetzt werden, d.h. der Fluidverteilerkörper kann in diesem Fall eine Doppelfunktion als Dichtungselement und als geräuschdämpfendes Element erfüllen. Vorteilhaft kann der Fluidverteilerkörper insgesamt als einteiliges Bauteil aus Elastomermaterial gefertigt sein.
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In Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens ein Teil der Durchtrittsöffnungen in Strömungsrichtung divergierende Öffnungslängsachsen auf. Durch diese Maßnahme kann eine Umlenkung der Strömung von einer Richtung mit axialer Hauptkomponente in eine Richtung mit dazu senkrechter, transversaler Hauptkomponente unterstützt werden, d.h. eine Umlenkung einer Strömung, die eine zu einer Axialrichtung des Fluidverteilerkörpers parallele Hauptrichtungskomponente aufweist, in eine Strömung, die eine zu dieser Axialrichtung senkrechte Hauptrichtungskomponente aufweist.
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In Weiterbildung der Erfindung besitzt die Verteilerplatte eine zur Plattenmitte hin in Strömungsrichtung nach außen gewölbte Form. Auch dies unterstützt bei Bedarf eine Strömungsumlenkung von einer überwiegend axialen Richtung in eine überwiegend transversale Richtung. Außerdem können sich dadurch funktionelle und fertigungstechnische Vorteile ergeben.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Durchtrittsöffnungen über mehrere Radien der Verteilerplatte hinweg verteilt angeordnet. Diese Anordnung der Durchtrittsöffnungen kann ebenfalls einen vorteilhaften Einfluss auf die geräuschreduzierende Funktion des Fluidverteilerkörpers haben und fertigungstechnische Vorteile bieten.
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In Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens ein Teil der Durchtrittsöffnungen einen trapezförmigen Querschnitt auf, und die zugehörigen Durchtrittsöffnungen sind durch Trennstege voneinander getrennt, wobei die Trennstege einen sich in Strömungsrichtung dreieckförmig verbreiternden Querschnitt aufweisen. Diese Realisierung der Verteilerstruktur fördert die geräuschreduzierende Wirkung des Verteilerkörpers und bietet fertigungstechnische Vorteile. Beispielsweise kann die Verteilerplatte oder der Fluidverteilerkörper insgesamt mit relativ geringem Aufwand durch eine Kunststoffspritzgießtechnik aus Elastomermaterial oder einem anderen Kunststoffmaterial gefertigt werden. Alternativ sind auch andere Querschnitte für die Durchtrittsöffnungen möglich und für die gewünschte Funktion der Geräuschminderung tauglich, z.B. ein kreisrunder oder ovaler Querschnitt.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ein minimaler Austrittsquerschnitt der Durchtrittsöffnungen kleiner als eine Dicke der Verteilerplatte und somit auch kleiner als eine dieser Dicke entsprechende Durchströmungslänge der Durchtrittsöffnungen. Es zeigt sich, dass diese Maßnahme in hohem Maß zur gewünschten, geräuschreduzierenden Wirkung der Verteilerstruktur und damit des Verteilerkörpers insgesamt beitragen kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Sanitärbrause ist der erfindungsgemäße Fluidverteilerkörper in der Wasserführung vom Brauseeinlass zum Brauseauslass angeordnet. Dadurch lässt sich die Geräuschentwicklung der Sanitärbrause reduzieren, und bei Bedarf kann der Fluidverteilerkörper zudem eine Abdichtfunktion in der Sanitärbrause erfüllen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Fluidverteilerkörper in einem Brauseanschlusskörper angrenzend an einen Brausehauptkörper oder im Brausehauptkörper angrenzend an den Brauseanschlusskörper oder zwischen dem Brauseanschlusskörper und dem Brausehauptkörper angeordnet, wobei der Brauseanschlusskörper den Brauseeinlassbereich beinhaltet und dem Brauseanschlusskörper in Strömungsrichtung der mit dem Brauseanschlusskörper verbundene Brausehauptkörper folgt, der den Brauseauslassbereich mit dem Brauseauslass beinhaltet, über den ein zugehöriger Brausestrahl abgegeben wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Brausehauptkörper um einen Brausekopfkörper einer flachbauenden Kopfbrause handeln, der schwenkbeweglich z.B. über ein Kugelgelenk an den z.B. rohranschlussförmigen Brauseanschlusskörper angekoppelt ist. In diesem Fall kann der Fluidverteilerkörper eine gewünschte Umlenkung des axial zuströmenden Wassers in die dazu senkrechte Querrichtung unterstützen und gleichzeitig einer dadurch auftretenden Geräuschbildung entgegenwirken. Bei Bedarf kann der Fluidverteilerkörper gleichzeitig als Abdichtelement zwischen Brausehauptkörper und Brauseanschlusskörper fungieren.
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In Weiterbildung der Erfindung ist stromaufwärts vor dem Verteilerkörper eine Strömungsdrossel angeordnet. Diese kann eine zusätzliche Geräuschminderung und/oder Durchflussminderung bereitstellen. Vorteilhaft kann es sich um eine Strömungsdrossel handeln, wie sie in der
deutschen Patentanmeldung 10 2016 218 917.4 der Anmelderin offenbart und beschrieben ist, deren Inhalt hiermit diesbezüglich in vollem Umfang durch Verweis in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
- 1 eine Längsschnittansicht eines Teils einer Sanitärbrause,
- 2 eine Perspektivansicht eines in der Sanitärbrause von 1 eingesetzten Fluidverteilerkörpers mit vorgewölbter Verteilerplatte mit im Querschnitt trapezförmigen Durchtrittsöffnungen,
- 3 eine Draufsicht auf den Fluidverteilerkörper von 2,
- 4 eine Längsschnittansicht längs einer Linie IV-IV von 3,
- 5 eine Ansicht entsprechend 2 für eine Ausführungsvariante des Fluidverteilerkörpers mit im Querschnitt kreisrunden Durchtrittsöffnungen,
- 6 eine Draufsicht auf den Fluidverteilerkörper von 5,
- 7 eine Längsschnittansicht längs einer Linie VII-VII von 6,
- 8 eine Ansicht entsprechend 6 für eine Ausführungsvariante des Fluidverteilerkörpers mit ebener Verteilerplatte und
- 9 eine Längsschnittansicht längs eine Linie IX-IX von 8.
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Die Sanitärbrause von 1 umfasst einen Brauseeinlassbereich 1 mit einem Brauseeinlass 2 sowie einen Brauseauslassbereich 3 mit einem Brauseauslass 4. Eine Wasserführung 5 führt vom Brauseeinlass 2 zum Brauseauslass 4. Die exemplarisch gezeigte Sanitärbrause kann z.B. als flachbauende Kopfbrause eines Duschsystems eingesetzt werden.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Brauseeinlassbereich 1 von einem Brauseanschlusskörper 6 gebildet, mit dem ein Brausehauptkörper 7 verbunden ist, der den Brauseauslassbereich 3 umfasst. Die Verbindung ist im gezeigten Beispiel durch ein Kugelgelenk 8 realisiert, wodurch der Brausehauptkörper 7 allseits schwenkbeweglich am Brauseanschlusskörper 6 gehalten ist, der in diesem Fall rohranschlussförmig ist und seinerseits über ein Anschlussgewinde 6a an einen üblichen, nicht gezeigten Wasserversorgungsanschluss angekoppelt werden kann. Der Brauseauslassbereich 3 kann z.B. durch eine übliche einteilige oder wie gezeigt mehrteilige Strahlscheibe 9 mit einer Mehrzahl von Strahlaustrittsöffnungen 10 gebildet sein, die einen entsprechenden Brausestrahl des Brauseauslasses 4 bereitstellen.
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Ein Fluidverteilerkörper
12 ist in der Wasserführung
5 und im gezeigten Beispiel speziell im Verbindungsbereich von Brauseanschlusskörper
6 und Brausehauptkörper
7 angeordnet, je nach Ausführung im Brausehauptkörper
7 angrenzend an den Brauseanschlusskörper
6 oder im Brauseanschlusskörper
6 angrenzend an den Brausehauptkörper
7 oder zwischen denselben. Optional kann dem Fluidverteilerkörper
12, wie gezeigt, eine Strömungsdrossel
11 vorgeschaltet sein. Im gezeigten Fall ist die Strömungsdrossel
11 strömungsaufwärts des Fluidverteilerkörpers
12 angrenzend an diesen im Brauseanschlusskörper
6 angeordnet. Die optionale Strömungsdrossel
11 kann insbesondere eine solche sein, wie sie in der oben erwähnten Patentanmeldung
DE 10 2016 218 917.4 der Anmelderin im Einzelnen offenbart und beschrieben ist, worauf hier für weitere Details verwiesen werden kann.
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In den 2 bis 4 ist der Fluidverteilerkörper 12 näher und einzeln in einer vorteilhaften Realisierung dargestellt, wie sie in der gezeigten Brause von 1 verwendet ist. Allgemein beinhaltet der Fluidverteilerkörper 12 eine zylindrische Berandung 14, die an einer axialen Eintrittsseite 14a einen Fluideinlass 13 bildet, und eine stromabwärts des Fluideinlasses 13 angeordnete Verteilerstruktur 15 zur fluidverteilenden Strömungsleitung eines über den Fluideinlass 13 zugeführten Fluids. Die Verteilerstruktur 15 ist durch wenigstens eine an der Berandung 14 gehaltene, perforierte Verteilerplatte 16 mit einer Mehrzahl von sich in Strömungsrichtung konisch verjüngenden Durchtrittsöffnungen 17 gebildet.
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Im gezeigten Beispiel ist der Fluidverteilerkörper 12 als einteiliges Bauteil gebildet, vorteilhafterweise aus einem Elastomermaterial. Dieses Bauteil kann z.B. in Kunststoffspritzgießtechnik gefertigt werden, alternativ durch ein anderes herkömmliches Fertigungsverfahren einschließlich 3D-Drucktechnik. In alternativen Ausführungen ist der Fluidverteilerkörper 12 mehrteilig ausgeführt, beispielsweise dadurch, dass die Verteilerplatte 15 als ein von der Berandung 14 separates Bauteil gefertigt und an der Berandung 14 durch eine übliche Verbindungstechnik angebracht wird, wobei in diesem Fall die Verteilerplatte 15 und die Berandung 14 aus einem gleichen Material, wie einem Elastomermaterial, oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, z.B. nur die Verteilerplatte 15 oder nur die Berandung 14 aus einem Elastomermaterial und das andere Bauteil aus einem davon verschiedenen Material.
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In der gezeigten Realisierung der 2 bis 4 besitzt die Verteilerplatte 15 eine zur Plattenmitte hin in Strömungsrichtung nach außen gewölbte Form. Die Strömungsrichtung verläuft hierbei von der axialen Eintrittsseite 14a zur gegenüberliegenden axialen Stirnseite des Fluidverteilerkörpers 12 in seiner Axialrichtung, die durch seine Längsmittenachse 18 definiert ist. An dieser gegenüberliegenden Stirnseite befindet sich im gezeigten Beispiel die Verteilerplatte 15.
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Die Durchtrittsöffnungen 17 sind bei der Realisierung gemäß den 2 bis 4 über mehrere Radien der Verteilerplatte 15 hinweg verteilt angeordnet, mit Ausnahme einer zentrischen Auslassöffnung 17a. Konkret sind im gezeigten Beispiel die Durchtrittsöffnungen 17 über drei Radien verteilt um die zentrische Durchtrittsöffnung 17a herum angeordnet.
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Wenigstens ein Teil und vorzugsweise alle Durchtrittsöffnungen 17 weisen in Strömungsrichtung divergierende Öffnungslängsachsen 19 auf, d.h. letztere verlaufen um vorgegebene Divergenzwinkel geneigt zur Axialrichtung bzw. Längsmittenachse 18 mit in Strömungsrichtung radial nach außen weisender Komponente. Dies trägt zusammen mit der konischen Verjüngung der Durchtrittsöffnungen 17 und der nach außen gewölbten Form der Verteilerplatte 16 zur gewünschten strömungsverteilenden Funktion des Fluidverteilerkörpers 12 bei, durch welche axial zuströmendes Fluid mit radial nach außen weisender, transversaler Strömungskomponente verteilt bzw. umlenkend weitergeleitet werden kann.
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Des Weiteren ist aus den 2 bis 4 ersichtlich, dass in dieser Realisierung wenigstens ein Teil und vorzugsweise alle Durchtrittsöffnungen 17 mit Ausnahme der einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden zentrischen Durchtrittsöffnung 17a einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Dazu sind die Durchtrittsöffnungen 17 durch Trennstege 20 voneinander getrennt, die einen sich in Strömungsrichtung dreieckförmig verbreiternden Querschnitt aufweisen.
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Wie insbesondere aus 4 ersichtlich, ist die Verteilerstruktur 15 im gezeigten Beispiel derart ausgeführt, dass ein minimaler Austrittsquerschnitt q der Durchtrittsöffnungen 17 kleiner als eine Dicke D der Verteilerplatte 16 ist. Dies unterstützt eine gewünschte, gezielte Strömungsführung mit der gewünschten fluidverteilenden Funktion.
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Wie aus 1 zu erkennen, kann beim dort gezeigten Einsatz des Fluidverteilerkörpers 12 die zylindrische Berandung 14 gleichzeitig als Dichtungselement fungieren, das für eine nötige Abdichtung der Wasserführung 5 gegenüber dem Kugelgelenk 8 bzw. dem Verbindungsbereich von Brauseanschlusskörper 6 und Brausehauptkörper 7 sorgt. Für diesen Zweck ist dann die Berandung 14 aus einem geeigneten Dichtungsmaterial gefertigt, z.B. wie erwähnt einem Elastomermaterial. Gleichzeitig unterstützt an diesem Einsatzort des Fluidverteilerkörpers 12 die Verteilerstruktur 15 die geforderte Verteilung und Umlenkung des axial bzw. parallel zu einer Längsmittenachse LA der Brause über den Brauseeinlass 2 zugeführten Fluids in eine dazu im Wesentlichen senkrechte, transversale, radial nach außen gerichtete Verteilströmung, durch die das Fluid weitestgehend gleichmäßig zu allen Strahlaustrittsöffnungen 10 der Brause gelangt, um diese mit Fluid zu versorgen. Dabei werden durch die strömungsleitende und strömungsverteilende Funktion des Fluidverteilerkörpers 12 ein direktes axiales Aufprallen des zugeführten Fluids auf eine dem Fluideintritt gegenüberliegende, innere Strömungsführungskontur 7a des Brausehauptkörpers 7 und eine damit einhergehende Geräuschentwicklung vermieden. Bei zusätzlichem Einsatz der optionalen Schalldrossel 11 kann diese ergänzend zur Geräuschminderung und Strömungsdrosselung beitragen.
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Die 6 bis 9 veranschaulichen zwei weitere Realisierungsvarianten für den Fluidverteilerkörper 12, wobei zum leichteren Verständnis identische oder funktionell äquivalente Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und insoweit auch auf die obigen Ausführungen zur Realisierung gemäß den 2 bis 4 verwiesen werden kann. Soweit im Folgenden nichts anderes gesagt, gelten die oben zur Ausführungsform der 2 bis 4 genannten Wirkungen und Vorteile in analoger Weise für die Ausführungsformen gemäß den 6 bis 9.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 5 bis 7 sind die Durchtrittsöffnungen 17 mit kreisrundem statt trapezförmigem Querschnitt gebildet. Im Übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel demjenigen der 2 bis 4, so dass für alle weiteren Merkmale, Eigenschaften und Vorteile auf dessen obige Erläuterungen verwiesen werden kann.
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Zwischen den im Querschnitt kreisrunden Durchtrittsöffnungen 17 verbleiben Öffnungsrandbereiche bzw. Öffnungszwischenraumabschnitte 21, die der Verteilerstruktur 15 in diesem Fall eine wabenartige Kontur geben, wobei die Öffnungsrandbereiche 21 ebenso wie auch die Trennstege 20 im Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 miteinander zusammenhängen, d.h. die Verteilerstruktur 15 bildet in beiden Fällen eine zusammenhängende Struktur, in der die Durchtrittsöffnungen 17 getrennt voneinander ausgebildet sind. Wie die Trennstege 20 besitzen auch die Öffnungsrandbereiche 21 einen sich in Strömungsrichtung verbreiternden, dreieckförmigen Querschnitt korrespondierend zum sich in Strömungsrichtung konisch verjüngenden Verlauf der Durchtrittsöffnungen 17.
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Die in den 8 und 9 veranschaulichte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der 5 bis 7 im Wesentlichen nur darin, dass die Verteilerplatte 16 in diesem Fall als ebene Platte ausgebildet ist und hierbei die Durchtrittsöffnungen 17 mit zueinander und zur Längsmittenachse 18 des Fluidverteilerkörpers 12 parallelen Öffnungslängsachsen 19 in der Verteilerplatte 16 ausgebildet sind. Zudem sind die Durchtrittsöffnungen 17 in diesem Fall über vier Radien der Verteilerplatte 16 hinweg um die mittige Durchtrittsöffnung 17a herum angeordnet. Auch hier verjüngen sich alle Durchtrittsöffnungen 17 konisch in Strömungsrichtung und können auf diese Weise zu einer fluidverteilenden Strömungsleitung und einer Strömungsdrosselung mit entsprechender Geräuschminderung beitragen, insbesondere wenn wiederum wie gezeigt der minimale Austrittsquerschnitt q der Durchtrittsöffnungen 17 kleiner als die Dicke D der Verteilerplatte 16 ist und die Verteilerstruktur 15 bzw. Verteilerplatte 16 aus einem Elastomermaterial besteht.
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In weiteren, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung besitzt die Verteilerplatte keine ebene oder nach außen gewölbte, sondern eine andere Form, z.B. nach innen gewölbt, und/oder die Durchtrittsöffnungen weisen keinen trapezförmigen oder kreisförmigen, sondern einen anderen Querschnitt auf, z.B. einen ovalen oder mehreckigen Querschnitt.
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Wie die gezeigten und oben erläuterten Ausführungsbeispiele deutlich machen, stellt die Erfindung einen Fluidverteilerkörper zur Verfügung, der sich bei Bedarf relativ einfach herstellen lässt und mit dem sich eine fluidverteilende Strömungsleitung derart erzielen lässt, dass sich andernfalls auftretende Strömungsgeräusche vermeiden oder jedenfalls vermindern lassen. In weiteren, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung sind andere als die in 1 gezeigte Sanitärbrausen, bei denen es sich z.B. um andersartige Kopfbrausen oder um Hand- oder Seitenbrausen handeln kann, mit dem erfindungsgemäßen Fluidverteilerkörper ausgerüstet, vorzugsweise wie erläutert im Brauseeintrittsbereich der Sanitärbrause, alternativ aber auch an anderer Stelle. In weiteren alternativen Ausführungsformen der Erfindung ist der erfindungsgemäße Fluidverteilerkörper in einer der gezeigten Varianten oder in einer anderen Ausführungsvariante in eine andere Sanitäreinrichtung statt in einer Sanitärbrause eingesetzt, z.B. in Mischarmaturen und anderen wasserführenden Armaturen und Rohrleitungsabschnitten von Badewannen- und Waschtischsystemen oder Duschsystemen. Nicht zuletzt ist auch ein Einsatz des erfindungsgemäßen Fluidverteilerkörpers in nicht-sanitären, fluidführenden Systemen möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016218917 [0015, 0019]
