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Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuartigen
Wasserschlagdämpfer, der Wasserschläge dämpft, die in einer
Kaltoder Warmwasserleitung o. a. entstehen, um die Leitung
selbst und die mit der Leitung verbundene Hahneinrichtung
zur Abgabe von Wasser oder zur Unterbrechung des
Wasserflusses zu schützen.
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Die vorliegende Anmeldung ist aus der europäischen
Patentanmeldung Nr. 88 306 707.6 ausgegliedert, die ebenfalls einen
Wasserschlagdämpfer betrifft.
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Fig. 3 ist eine als Schnitt ausgeführte Seitenansicht eines
herköminlichen Wasserschlagdämpfers. Der Dämpfer, im
allgemeinen mit dem Bezugszeichen 3 gekennzeichnet, ist in einer
Leitung 1 angebracht, die einem Abgabehahn, der über einem
Waschbecken oder einer Spüle (nicht abgebildet) angebracht
ist, warmes oder kaltes Wasser zuführt. Der Dämpfer 3
besteht aus einem kugelförmigen Gehäuse 4 und einem
Verbindungsrohr 2. Das Innere des Gehäuses 4 ist durch eine
Scheidewand 4c in eine Druckerzeugungskammer 4a und eine
Verdichtungskammer 4b aufgeteilt. Im allgemeinen ist die
Druckerzeugungskammer 4b mit Stickstoffgas abgedichtet. Der Druck
in der Kammer 4b wird auf ungefähr 4 kg/cm² (4 x 10&sup5;Pa)
gehalten. Wenn Stickstoffgas austreten sollte, wäre es für den
menschlichen Körper nicht gefährlich. Aus diesem Grund wird
Stickstoffgas verwendet. Die Druckerzeugunqskammer 4a ist
über das Verbindungsrohr 2 mit der Zufuhrleitung 1 in
Verbindung. Wenn eine mit der Zufuhrleitung 1 verbundene
Hahneinrichtung (nicht abgebildet) schnell betätigt wird, um den
Wasserfluß zu unterbrechen, steigt der Druck in der Leitung
1 übermäßig an, wodurch eine Druckwelle ereugt wird. Diese
Welle wird anschließend durch die Leitung übertragen. Das
Wasser in der Druckerzeugungskammer 4a des Dämpfers 3 krümmt
die Scheidewand 4c in Richtung der Verdichtungskammer 4b.
Daher wird in Reaktion auf die Druckwelle keine
reflektierende Welle erzeugt. Folglich tritt kein Wasserschlag auf.
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Das Volumen des herkömmlichen Wasserschlagdämpfers 3 ist
groß, da die Druckerzeugungskammer 4a mit Wasser gefüllt ist
und die Verdichtungskammer 4b einen Volumengehalt hat, der
groß genug ist, um Verformung der Scheidewand 4c zu
ermöglichen. Daher ist es unmöglich, den Dämpfer 3 nachträglicn an
der Wasserleitung 1 anzubringen, die in der Rückseite einer
Wand oder ähnlichem installiert ist. Es wurde die
Möglichkeit erwogen, den Wasserschlagdänpfer 3 an der Verbindung
mit einem Abgabehahn oder einem Mischhahn (nicht abgebildet)
anzubringen, an dem die Leitung 1 aus einer Gebäudewand
herausragte. Dies wurde jedoch kaum durchgeführt, da es
unter ästhetischen Gesichtspunkten ungünstig war. Des
weiteren weist der herkömmliche Wasserschlagdämpfer 3 die
folgenden Nachteile auf. Die Scheidewand besteht aus
Nitrilkautschuk o. a. und dient auch als Dichtung, um das
Austreten von Gas aus der Verdichtungskammer 4b zu
verhindern. Sie ist jedoch nicht in der Lage, vollkommene
Abdichtung zu gewährleisten. Darüber hinaus läßt der
Nitrilkautschuk eine geringe Menge des Stickstoffgases durch. Daher
funktioniert der Wasserschlagdämpfer nach iner relativ
kurzen Zeit von ungefähr % Monaten bis einem Jahr nicht mehr
zufriedenstellend. Wenn die Leistung nachläßt, ird der
Dämpfer mit Gas nachgefüllt oder der Dämpfer 3 selbst wird
durch einen neuen ersetzt. Dadurch sind die Betriebskosten
hoch. Darüber hinaus sind das Nachfüllen und Auswechseln
ziemlich mühselig, da der Dämpfer 3 gewöhnLich in der Tiefe
eines Bauwerkes angebracht ist, d. h., einer Leitung, die
durch eine Wand verläuft, oder in einer Leitung, die in
einer unter einer Spüle oder einem Waschbecken ausgeformten
Zelle angebracht ist.
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Angesichts der erwähnten Umstände wurde die vorliegende
Erfindung gemacht.
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Eine weitere bekannte Vorrichtung zum Dämpfen von Druck
impulsen in einer Wasserleitung ist in dem deutschen Patent
Nr. 36455 beschrieben. Der darin offenbarte Dämpfer enthält
einen Einlaßleitungsabschnitt mit einem verjüngten Ende, das
in einem aufgeweitetem Ende einer Auslaßleitung angebracht
ist und einen Spalt dazwischen bildet, der mit einer
druckdämpfenden Kammer in Verbindung steht. Die Kammer steht
über ein Kugelventil mit der Außenumgebung in Verbindung,
das es ermöglicht, daß Luft in die Kammer eintritt, wenn der
Wasserpegel in der Kammer auf einen bestimmten Pegel fällt.
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Ein weiterer Wasserschlagdämpfer ist aus dem US-Patent Nr.
3942549 bekannt, wobei dieser Dämpfer eine abgedichtete
Kammer und einen davon entfernten, verjüngten Leitungsabschnitt
enthält, der mit einer Ventileinrichtung versehen ist und
die Kammer mit Luft auffüllt.
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Eine weitere Vorrichtung zum Dämpfen von Wasserschlägen ist
aus US-A-3018799 bekannt. Der darin offenbarte Dämpfer
enthält eine zusammenlaufende Verengung sowie eine angrenzende
Düse und ist mit Öffnungen versehen, die mit einem
Speicherraum in Verbindung stehen, aus dem Wasser und anschließend
Luft angesaugt werden kann. Der Speicher seht mit der
Außenumgebung über ein Ventil in Verbindung, das das Ansaugen
von Luft in selbigen ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird ein Wasserschlagdämpfer geschaffen, der
umfaßt:
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ein inneres Drosselrohr wit einem verjüngten Abschnitt, das
in einer Wasserleitung zur Zufuhr kalten oder warmen Wassers
angeordnet ist, und das, wenn Wasser durch den verjüngten
Abschnitt fließt, einen Unterdruck darin erzeugt;
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einen Gehäuseabschnitt, der oberhalb des inneren
Drosselrohres angeordnet ist und eine druckdämpfende Kammer darin
aufweist,
die über einen Wassereinspritzkanal mit dem
verjüngten Abschnitt in dem Drosselrohr in Verbindung steht; und
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ein Rückschlagventil, das in dem Gehäuseabschnitt so
angebracht ist, daß, wenn ein Unterdruck in der druckdämpfenden
Kammer erzeugt wird, sich das Rückschlagventil öffnet und
das Einströmen von Luft in die druckdämpfende Kammer
ermöglicht,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilsitz innerhalb der
druckdämpfenden Kammer und um den Einlaß hier Kammer herum
ausgeformt ist, von dem aus sich der Wassereinspritzkanal
erstreckt, und dadurch, daß in der druckdämpfenden Kammer
gegenüber dem Ventilsitz ein Schwimmerventil angeordnet ist,
das durch den in dem verjüngten Abschnitt erzeugten
Unterdruck auf dem Ventilsitz aufsitzt, so daß in Funktion, wenn
in der Wasserleitung Wasserschlag erzeugt wird, Wasser das
Schwimmerventil nach oben drückt und in die druckdämpfende
Kammer strömt, wodurch die Energie des Wasserschlages
gedämpft wird.
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Vorzugsweise ist ein kurzes, sich verjüngendes Rohr im
verjüngten Abschnitt im inneren Drosselrohr angebracht, so daß
das gesamte Wasser, das in das Drosselrohr fließt durch das
sich verjüngende Rohr strömt, und so daß ein Zwischenraum
zwischen der Innenfläche des verjüngten Abschnitts und dem
Außenumfang des kurzen, sich verjüngenden Rohres ausgebildet
ist, so daß durch den Fluß von Wasser durch das sich
verjüngende Rohr ein Unterdruck erzeugt wird und über den
verjüngten Abschnitt zu dem wassereinspritzkanal übertragen wird.
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Es wird nun davon ausgegangen, daß eine Druckwelle durch
einen heftigen Druckanstieg im Inneren der Wasserleitung
ausgelöst wird. Wenn Wasser durch das innere Drosselrohr
fließt, das in der Wasserleitung angebracht ist, ist das
Innere der druckdämpfenden Kammer im Gehäuseabschnitt mit
Luft gefüllt. Die Druckwelle, die das Drosselrohr erreicht,
fließt durch den Verbindungskanal als Strom kalten oder
warmen Wassers in die Kammer. Daher wird die Druckwelle
gedämpft und keine reflektierende Welle erzeugt. Der
Wasserschlag verschwindet.
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Wenn Wasser durch das innere Drosselrohr fließt, ist das
Innere der druckdämpfenden Kammer mit Luft gefüllt, da die
Kammer mit dem verjüngten Abschnitt des Drosselrohrs in
Verbindung steht. D. h., wenn kaltes oder warmes Wasser durch
die Wasserleitung fließt wird ein Differenzdruck zwischen
der Leitung und dem verjüngten Abschnitt des Drosselrohres
erzeugt. Natürlich ist der Druck innerhalb des verjüngten
Abschnitts niedriger als der Druck innerhalb der Leitung,
wodurch ein Unterdruck erzeugt wird. Dieser Unterdruck
verhindert, daß warmes oder kaltes Wasser in die Kammer fließt.
Daher ist die Kammer stets bereit, eine durch einen heftigen
Druckanstieg erzeugte Druckwelle zu dämpfen. Das in der
Kammer angeordnete Schwimmerventil verhindert, daß eine zu
große Menge Luft aus der Kammer abgesaugt wird, wenn im
Inneren des verjüngten Abschnitts des Drosselrohres Unterdruck
herrscht. Wenn eine Druckwelle kaltes oder warmes Wasser in
die Kammer drückt, schwimmt das Ventil und behindert das
Einströmen des Wassers nicht.
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Wie aus der bisher erfolgten Beschreibung hervorgeht, wird
kein besonderes Gas, wie beispielsweise Stickstoffgas, im
neuartigen Wasserschlagdämpfer gespeichert, wodurch kein Gas
austreten kann. Daher ist jeder das Auffüllen des Dämpfers
mit Gas noch das Auswechseln des Dämpfers selbst
erforderlich. Des weiteren sind bis auf die Befestigungen des
Rückschlagventils keine beweglichen nechanischen Teile
vorhanden. Aus diesem Grund ist die Möglichkeit von Störungen fast
ausgeschlossen. Mit anderen Worten, der Dämpfer kann nahezu
ständig eingesetzt werden, ohne daß Betriebskosten
entstehen.
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Beim herkömmlichen Wasserschlagdämpfer wird das
Stickstoffgas, das die Verdichtungskammer füllt, verdichtet, um Raum
zu schaffen, der das Einströmen von kaltem oder warmem
Wasser ermöglicht, wodurch eine Druckwelle gedämpft wird. Bei
diesem Aufbau muß die Scheidewand, die eine Druckwelle
dämpft, eine große Fläche haben. Darüber hinaus muß ein
ausreichendes Volumen an Stickstoff im Inneren der
Verdichtungskammer verdichtet werden. Folglich hat der herkömmliche
Dämpfer eine erhebliche Größe. Im Unterschied dazu wird bei
dem neuartigen Dämpfer die Luft im Inneren der
druckdämpfenden Kammer mit kaltem oder warmem Wasser gemischt, um eine
Druckwelle zu dämpfen. Daher kann der Raub innerhalb der
Kammer, die zur Dämpfung einer Druckwelle verwendet wird,
effektiv genutzt werden. Darüber hinaus können größere
Drücke gedämpft werden, da eine Druckwelle in einen Strom
kalten oder warmen Wassers in die Kammer umgewandelt wird.
Auch bei einer Leitung, an die mehrere Abgabehähne so
angeschlossen sind, daß sich die Leitung verzweigt, ist es nicht
notwendig, den neuartigen Dämpfer an jedem Abgabehahn
anzubringen; es reicht aus, (den einzelnen Dämpfer an der
Hauptleitung an einer Stelle anzubringen, an der sie sich nicht
verzweigt. Der neuartige Dämpfer, der an Einem einzelnen
Abgabehahn angebracht ist, kann, mit anderen Worten, echt
klein sein. So weist der neuartige Dämpfer verschiedene
hervorragende Vorteile auf.
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Das Aussehen des neuartigen Dämpfers läßt sich kaum von dem
einer Verzweigung unterscheiden, die normalerweise an einem
Mischhahn angebracht wird, indem das Einlaßverbindungsstück
mit einer Kalt- oder Warmwasserleitung verbunden wird, die
in einer Gebäudewand o. a. angebracht ist, und das
Auslaßverbindungsstück mit dem Gehäuse des Mischhahns verbunden
wird. Dementsprechend wirkt das Aussehen das Dämpfers nicht
befremdend. Der Dämpfer dann auch an einem bereits
installierten Mischhahn angebracht werden. Er kann, falls
erforderlich, auch nur an einer Kaltwasserleitung oder einer
Warmwasserleitung angebracht werden.
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Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden
lediglich als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, wobei:
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Fig. 1 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführung
des erfindungsgemäßen Schlagdämpfers ist;
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Fig. 2 eine Ansicht ist, die die Funktion des in Fig. 1
dargestellten Wasserschlagdämpfers
veranschaulicht; und
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Fig. 3 eine Schnittansicht eines herkömmlichen
Wasserschlagdämpfers ist.
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In Fig. 1 und 2 ist ein Wasserschlagdämpfer dargestellt, der
die Idee der vorliegenden Erfindung verkörpert. Das Gehäuse
des Dämpfers ist allgemein mit Bezugszeichen 6
gekennzeichnet. Der Dämpfer enthält ein inneres Drosselrohr 5, das im
Inneren einer Leitung 1 zur Zufuhr von kaltem oder warmem
Wasser angebracht ist. Das Drosselrohr 5 hat
Verbindungsstücke 5a an seinen beiden Enden, die es ermöglichen, das
Rohr 5 mit der Leitung 1 zu verbinden. Das Rohr 5 weist in
seiner Mitte einen verjüngten Abschnitt 5c auf. Der
Innendurchmesser des Rohres 5 nimmt von den Verbindungsstücken 5a
an beiden Enden des Rohrs 5 zum verjüngten Abschnitt 5c hin
allmählich ab. Der Imnendurchmesser des verjüngten
Abschnitts 5c beträgt ungefähr die Hälfte des
Innendurchmessers der Leitung 1. Ein Zweigrohr 5b verläuft vom verjüngten
Abschnitt 5c nach oben und ist mit Innengewinde versehen,
das eine Verbindungseinrichtung zur Verbindung mit dem
Gehäuse 6 bildet.
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Das Gehäuse 6 hat die Form eines langen Zylinders und kann
in einen oberen zylindrischen Abschnitt 6a und einen unteren
zylindrischen Abschnitt 6b unterteilt werden. Das Innere des
oberen Abschnitts 6a ist hohl. Wenn der obere Abschnitt 6a
mit dem unteren Abschnitt 6b verbunden wird, wird eine
druckdämpfende Kammer 7 gebildet. Der untere Abschnitt 6b
hat einen mit Außengewinde versehenen Endabschnitt 6c, der
sich nach unten erstreckt und in das Zweigrohr 5b des
inneren Drosselrohres 5 eingeschraubt wird. Der Endabschnitt 6c
ist mit einem Wasserzufuhrkanal 7a versehen. Ein konischer
Ventilsitz 7b ist rund um die Öffnung im Kanal 7a
ausgeformt, die sich auf der Seite der druckdämpfenden Kammer
befindet.
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Ein kugelförmiges Schwimmerventil 9 ist in der
druckdämpfenden Kammer 7 angebracht, die entsteht, wenn der obere
Röhrenabschnitt 6a und der untere Röhrenabschnitt 6b
miteinander verbunden werden. Das Ventil 9 besteht aus einem
Kunstharz oder einem anderen ähnlichen Material und schwimmt auf
Wasser. Wenn der mit Außengewinde versehene Endabschnitt 6c
des Gehäuses 6 mit dem Zweigrohr 5b des inneren
Drosselrohres 5 in Eingriff gebracht wird, verbleibt ein Zwischenraum
unterhalb des Endabschnitts 6 c im Gehäuse 6. Der
Durchmesser dieses Zwischenraums ist erheblich größer als der
Innendurchmesser des verjüngten Abschnitts 5c des Drosselrohres
5, und so vergrößert der Zwischenraum den Innendurchmesser
des verjüngten Abschnitts 5c erheblich. Wenn dieser
Zwischenraum so belassen würde, würde der Unterdruck durch
diesen Zwischenraum verringert. Daher ist bei diesem Beispiel
ein sich verjüngendes, kurzes Rohr 8 in das Verbindungsstück
5a an einem Ende des Drosselrohrs 5 eingesetzt. Das dicke
Ende des kurzen Rohres 8 ist in das Ende das Drosselrohrs 5
eingepaßt, an dem Wasser eintritt. Das gesamte Wasser, das
in das Drosselrohr 5 fließt, strömt durch las Rohr 8, das
lang genug ist, sich über den schmalsten Teil des verjüngten
Abschnitts 5c zu erstrecken. Das Drosselrohr 5 hat einen
Abflußabschnitt 5f, in den Wasser durch das schmalste Ende des
kurzen Rohres 8 fließt. Wenn Wasser aus den kurzen Rohr 8 in
den Abflußabschnitt 5f eintritt, wird ein Unterdruck im
Abflußabschnitt 5f erzeugt. Der Unterdruck wird über einen
Zwischenraum, der zwischen der Außenfläche des Rohres 8 und
der Innenfläche des verjüngten Abschnitts 5c besteht, zum
Wasserzufuhrkanal 7a übertragen.
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Der Dämpfer ist so angebracht, daß kaltes oder warmes Wasser
in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung fließt. Wenn,
wie in Fig. 2 dargestellt, kein Wasser durch die Leitung 1
fließt, bleibt kaltes oder warmes Wasser, das, wie durch den
Pfeil B angedeutet, aus dem Abflußabschnitt 5f in der
Leitung 1 in die druckdämpfende Kammer 7 im Gehäuse 6 geflossen
ist, in der Kammer 7. Wenn mittels einer Hahneinrichtung
(nicht abgebildet), die mit der Leitung 1 verbunden ist,
kaltes oder warmes Wasser durch die Leitung 1 gedrückt wird,
entsteht ein Druckunterschied zwischen dem Verbindungsstück
5a an der Ausgangsseite und dem verjüngten Abschnitt 5c,
wodurch ein Unterdruck im Inneren des verjüngten Abschnitts 5c
erzeugt wird. Dadurch wird das kalte oder warme Wasser, das
zunächst in die druckdämpfende Kammer 7 im Gehäuse 6
geflossen ist, angesaugt und ausgetrieben. Dadurch schließt, wie
in Fig. 1 dargestellt, das Schwiinmerventil 9 den
Wasserzufuhrkanal 7a.
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Wenn in diesem Zustand die Hahneinrichtung (nicht
abgebildet) schnell betätigt wird, um den Wassertluß zu
unterbrechen, steigt der Druck in Inneren der Leitung 1 heftig an
und erzeugt eine Druckweile. Die Druckwelle hebt das
Schwimmerventil 9 an, das den Kanal 7a verschließt, und tritt als
ein Strom warmen oder kalten Wassers in die druckdämpfende
Kammer 7 ein. Damit wird die Energie der Druckwelle
absorbiert. Keine reflektierende Welle wird in Reaktion auf die
Druckwelle erzeugt. Folglich verschwindet der Wasserschlag.
Wenn im Anschluß daran die Hahneinrichtung (nicht
abgebildet) benutzt wird, fließt warmes oder kaltes Wasser durch
die Leitung 1, und kaltes oder warmes Wasser wird aus der
druckdämpfenden Kammer im Gehäuse 6 abgesaugt. Dadurch
wird der Dämpfer zeitweilig zurückgesetzt.
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Wenn Wasser aus der Kammer 7 abgesaugt und ausgestoßen wird,
kann es geschehen, daß auch Luft, die für die Kammer 7
benötigt wird, in die Leitung 1 angesaugt wird. Bei dem
vorliegenden Beispiel ist daher ein Rückschlagventil 10 im oberen
zylindrischen Abschnitt 6a im Gehäuse 6 zum Ansaugen von
Luft angebracht. Sobald Wasser aus der Kammer 7 abgesaugt
wird, saugt das Rückschlagventil 10 im wesentlichen die
gleiche Menge Außenluft an, um den Abfluß des Wassers zu
erleichtern.
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Es ist anzumerken, daß das erwähnte, sich verjüngende, kurze
Rohr 8 nicht ausschlaggebend für die Erfindung ist. Das
Gehäuse 6 kann auch die Form einer quadratischen Stange oder
einer Scheibe haben. Der Dämpfer kann an jeder beliebigen
Stelle im angeschlossenen Rohr angebracht werden, auch an
einer Stelle, die sich unmittelbar vor der Hahneinrichtung
befindet. Darüber hinaus kann er in eine Hahneinrichtung
integriert werden, wie beispielsweise in ein Ausströmrohr,
einen Durchlauferhitzer oder in eine
Wassererwärmungsvorrichtung. Auf diese Weise können der Aufbau und die Form des
neuartigen Dämpfers je nach den Gegebenheiten der Praxis
verändert werden.
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Die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung
können einen Wasserschlagdämpfer schaffen, bei dem es nicht
notwendig ist, den Dämpfer mit Stickstoffgas nachzufüllen
oder den Dämpfer selbst auszuwechseln, und bei dem
Betriebskosten gespart werden können.
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Die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung
können des weiteren einen neuartigen Wasserschlagdämpfer
schaffen, der an den Einsatz mit einem Mischhahn angepaßt ist und
an der Verbindung zwischen einer Kalt- oder
Warmwasserleitung, die aus einer Gebäudewand vorsteht, und einem
Mischhahn o. ä. angebracht werden kann.
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Die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung
können des weiteren einen Wasserschlagdämpfer schaffen, der an
den Einsatz an einem Waschbecken angepaßt ist.