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Die Erfindung betrifft einen Wirbeldispersionsapparat zum Dispergieren zweier insbesondere schwer miteinander mischbarer Flüssigkeiten in Form einer Hauptphase und Nebenphase, mit einem Wirbelkörper, der eine Wirbelkammer für den Dispersionsprozess aufweist, einem Reservoir für eine Nebenphase, und einer Düsennadel mit einer Kapillardüse zum Zuführen der Nebenphase aus dem Reservoir in die Wirbelkammer.
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Ein Wirbeldispersionsapparat der eingangs genannten Art wird heutzutage vorrangig dazu eingesetzt, Öldispersionsbäder zuzubereiten.
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Die in den beiden oben genannten Druckschriften beschriebenen Wirbeldispersionsapparate werden heute vorrangig in Pflegeeinrichtungen zum Bereiten von Ölbädern eingesetzt. Der betreffende Wirbeldispersionsapparat wird hierbei von geschultem Pflegepersonal bedient.
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Der bekannte Wirbeldispersionsapparat, wie er in 1a) und 1b) dargestellt ist, setzt sich aus folgenden elementar wichtigen Bauteilen zusammen.
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In einer Wirbelkammer 2 wird der für die Funktion des Wirbeldispersionsapparates entscheidende Wirbel 3 erzeugt. Dies geschieht dadurch, dass die Hauptphase im Inneren des Wirbelkörpers in tangentialer Richtung, dies bedeutet parallel zur Wand des Wirbelkörpers, zugeführt wird, wie mit einem Pfeil 5 dargestellt ist. Da der Wirbelkörper 2 eine weitestgehend rotationssymmetrische Form aufweist, wird der Wirbelkörper 2 von der Hauptphase in Form eines stationären Wirbels 3 durchströmt. Der Wirbel dient zum einen dazu, die Nebenphase mit Hilfe des im Wirbelzentrum erzeugten Unterdrucks aus dem Reservoir 7 gedrosselt durch die Kapillardüse 10 in die Wirbelkammer 2 zu saugen, und zum anderen sorgen die Strömungsverhältnisse im Wirbelzentrum für die Dispersion der Nebenphase in der Hauptphase. Die Zuführung der Nebenphase in das Innere der Wirbelkammer 2 erfolgt über die Düsennadel 9 an der Oberseite der Wirbelkammer 2. Die Dispersion aus Haupt- und Nebenphase verlässt den Wirbelkörper an der Unterseite des Wirbelkörpers bei 11.
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Eine Düsennadel 9 führt die Nebenphase über die Kapillardüse 10 in das Innere der Wirbelkammer 2 hinein.
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Eine Kapillardüse 10 befindet sich im Inneren der Düsennadel 9 und verbindet das Reservoir 7 der Nebenphase mit dem Inneren der Wirbelkammer 2. Der Durchmesser der Kapillardüse 10 ist ausschlaggebend für das sich einstellende Mischungsverhältnis der Dispersion bei gegebenen Stoffeigenschaften und Volumenströmen.
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Ein Reservoir 7 beinhaltet die Nebenphase, die über die trichterartige Öffnung 8 an der Oberseite des Reservoirs 7 zugeführt wird.
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Die bisherige Handhabung des Wirbeldispersionsapparates lässt sich anhand eines Beispiels aus dem Pflegebereich, wo der Wirbeldispersionsapparat zum Zubereiten von Öldispersionsbädern verwendet wird, wie folgt beschreiben:
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Vorbereitung und Aufbau des Apparates: Der Wirbeldispersionsapparat wird an eine geeignete Wasserversorgung 4 angeschlossen, wobei die betreffende Hauptphase (In der Regel handelt es sich bei der Herstellung von Öldispersionsbädern um entsprechend temperiertes Wasser), wie zuvor beschrieben, dem Wirbelkörper 2 in tangentialer Richtung zugeführt wird (Pfeil 5).
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Der Wirbeldispersionsapparat wird an der Badewannenwand mittels geeigneter Saugnäpfe befestigt. Die am unteren Ende 11 der Wirbelkammer austretende Dispersion kann direkt in die Badewanne geleitet werden.
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Dosieren und Einfüllen der Nebenphase: Beim Regeln geht es bei der Herstellung der Öldispersionsbäder bei der Nebenphase um Olivenöl, das mit ätherischen Ölen versetzt ist. Das Ölgemisch wird manuell dosiert und hierbei aus dem Vorratsgefäß direkt in die Öffnung des trichterförmigen Reservoirs 7 eingefüllt.
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Dispersionsvorgang: Durch den Unterdruck in Wirbelzentrum des im Wirbelkörper 2 stationären Wirbels 3 wird die Nebenphase in den Wirbelkörper 2 eingesaugt und durch die vorherrschenden Strömungsverhältnisse im Wirbel 3 der Hauptphase in dieser dispergiert. Der Dispersionsvorgang dauert solange an, bis die gesamte zudosierte Nebenphase in der Hauptphase dispergiert ist. Das Mischungsverhältnis wird maßgeblich von der Geometrie der Kapillardüse 10 bestimmt.
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Der bekannte oben beschriebene Wirbeldispersionsapparat wird heutzutage vorrangig im Pflegebereich von Fachpersonal bedient. Der vorliegenden Erfindung liegt jedoch das Bestreben zugrunde, die bisher im Pflegebereich eingesetzte Technik auch Privatkunden zugänglich zu machen. Der bekannte Wirbeldispersionsapparat ist allerdings nicht für den Einsatz in Privathaushalten geeignet.
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Die Gründe hierfür liegen darin, dass das Gerät, welches bisher von geschultem Personal im Pflegebereich eingesetzt und bedient wurde, nun einem gänzlich anderen Kundenkreis zugänglich gemacht werden soll. Im Unterschied zum bisherigen Einsatz im Pflegebereich kann nicht davon ausgegangen werden, dass komplexe Zusammenhänge oder technisch relevante Feinheiten von ungeschultem Personal entsprechend berücksichtigt oder eingehalten werden. Aus diesem Grund kann nicht von einer dauerhaften Funktion des Dispersionsapparates ausgegangen werden, wenn er von nichtgeschultem Personal benutzt wird.
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Ein Produkt für Privathaushalte sollte wartungsfrei, pflegeleicht und selbsterklärend in der Handhabung sein. Der Wirbeldispersionsapparat sollte auch ohne ausführliche Gebrauchsanweisung intuitiv in der richtigen Weise gehandhabt werden können. Wie die Erfahrung der letzten Jahre zeigt, sind Reinigung, Wartung und Handhabbarkeit die größten Fehlerquellen beim Einsatz der aus dem Pflegebereich bekannten Wirbeldispersionsapparate in Privathaushalten.
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In den nachfolgend erwähnten Punkten besteht gemäß den geänderten Produktanforderungen Handlungsbedarf.
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Wartung und Funktion: Wartung und Funktion hängen bei Wirbeldispersionsapparaten unmittelbar von einander ab. Ein unvorschriftsmäßig gewartetes Gerät erfüllt die gewünschten Anforderungen hinsichtlich Mischungsverhältnissen und Durchsatz nicht, was in der Vergangenheit oft zu Reklamationen gerade aus dem Privatkundenkreis führte.
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Betrachtet man nämlich in 1a) und 1b) die Düsennadel 9, so zeigt, dass die Kapillardüse 10 aufgrund der kleinen Bohrungsdurchmesser unter 0,8 Millimeter sehr anfällig gegenüber Verunreinigungen ist. Nach jedem Einsatz des Wirbeldispersionsapparates muss die Kapillardüse 10 von Resten der Nebenphase vollständig befreit werden, da alternde, verharzende Ölrückstände den dünnen Kapillarenkanal der Kapillardüse 10 verstopfen. Sind verharzte Ölreste in der Kapillardüse 10 festgesetzt, so müssen die Rückstände in der Regel mechanisch entfernt werden. Ein einfaches Spülen der Kapillardüse 10 ist bei einem derartigen Verschmutzungsgrad erfahrungsgemäß nicht ausreichend. Bei Privatkunden ergab sich die Schwierigkeit, dass eine notwendige, aber nicht fachgerechte ausgeführte mechanische Reinigung der Kapillardüse 10 oft zu einer Schädigung der Kapillardüse 10 führte. Eine verschmutzte Kapillardüse 10 führt in der Regel zu einer stark abweichenden Mischcharakteristik, da sich der einstellende Durchfluss der Nebenphase in den Wirbelkörper 2 aufgrund der durch Verschmutzung verengten Kapillardüsendurchmesser verringert. Eine unsachgemäß durchgeführte mechanische Reinigung der Kapillardüse 10 führt zu einer irreparablen Aufweitung der Kapillardüse 10 und somit zu einer höheren Nebenphasenkonzentration in der späteren Dispersion. In einem solchen Fall ist der Dispersionsapparat nicht mehr Einsatzfähig und die Einheit bestehend aus Reservoir 7 und Düsennadel 9 muss ausgetauscht werden.
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Die Erfahrung zeigt, dass Reinigung oder Wartung der Kapillardüse 10 gerade beim Einsatz von nicht unterwiesenem Personal nicht zufriedenstellend ausgeführt werden. Ein Produkt für Privathaushalte sollte, wie bereits zuvor erwähnt, vollständig wartungsfrei, pflegeleicht und einfach in der Handhabung sein, da nur ein Mindestmaß an Kenntnissen vorausgesetzt werden kann. In der Vergangenheit kam es gerade aufgrund falsch gereinigter oder verstopfter Kapillardüsen 10 zu einer Vielzahl vermeidbarer Kundenreklamationen.
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Berücksichtigung der Stoffeigenschaften der Nebenphase: Die Abstimmung des Wirbeldispersionsapparates auf die Nebenphase führt erfahrungsgemäß zu Schwierigkeiten beim Einsatz des Wirbeldispersionsapparates im Privatkundenbereich. Bisher kamen in verschiedenen Pflegeanwendungen unterschiedliche Öle für die bereits erwähnten Öldispersionsbäder zum Einsatz. Die als Nebenphase eingesetzten Öle bestehen, wie bereits beschrieben, immer aus Mischungen eines Basisöls (z. B. Olivenöl) und entsprechenden Zusätzen an Ätherischen Ölen. Ein gewünschtes Mischungsverhältnis kann nur eingestellt werden, wenn der Kapillardüsendurchmesser passend zu den Druckverhältnissen im Wirbelkörper in Zusammenspiel mit den Stoffeigenschaften der Nebenphase gewählt wird. Für die Abstimmung dieser Parameter aufeinander sind Fachkenntnisse erforderlich, welche bei ungeschultem Personal nicht vorausgesetzt werden können.
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Im Pflegebereich werden bei gegebener Auslastung der Wirbeldispersionsapparate verschiedene Apparate für verschiedene Nebenfasen eingesetzt, da ein Wechsel der Einheit bestehend aus Düsennadel 9 und Reservoir 7 zur Einstellung eines Wirbeldispersionsapparates aufgrund des manuellen Aufwandes nicht lohnen würde. Eine Bevorratung mehrerer Geräte für verschiedene Nebenphasen ist aufgrund der nicht gegebenen Auslastung der Geräte selbstverständlich nicht sinnvoll. Aus diesem Grund können derzeit unvorteilhafter Weise nicht alle im Pflegebereich zu Anwendung kommenden Ölmischung im Privatbereich angeboten werden.
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Handhabung (Wartung und Einstellarbeiten): Die Handhabung bereitet aufgrund der konstruktiven Eigenheiten des bekannten Wirbeldispersionsapparates beim Einsatz in Privathaushalten Schwierigkeiten. Liegt beispielsweise eine Schädigung der Kapillardüse vor, oder soll der Wirbeldispersionsapparat an die Stoffeigenschaften anderer Nebenphasen angepasst werden, so kann dies nur durch einen Wechsel der Einheit bestehend aus Düsennadel 9 und Reservoir 7 behoben werden.
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Bei einem Tausch der Einheit bestehend aus Düsennadel 9 und Reservoir 7 sind Fachkenntnisse erforderlich, die bei ungeschultem Personal nicht vorausgesetzt werden können. Selbst im Pflegebereich ist es üblich eine solche Reparatur oder Modifikation vom Gerätehersteller durchführen zu lassen.
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Ein Tausch der Einheit bestehend aus Düsennadel 9 und Reservoir 7 geht bei dem bekannten Wirbeldispersionsapparates wie nachfolgend beschrieben vonstatten. Die Einheit bestehend aus Reservoir 7 und Düsennadel 9 ist mittels eines Elastomerelements 6 in einer Öffnung am oberen Ende der Wirbelkammer 2 gehalten. Das Reservoir 7 und die Düsennadel 9 werden als Einheit getauscht. Das Elastomerelement 6 erfüllte bisher zu gleichen Teilen die Funktion als Montage- und Dichtelement zwischen der Düsennadel 9 und dem Wirbelkörper 2. Nach der Demontage ergeben sich Schwierigkeiten bei der erneuten Positionierung der Austrittsöffnung der Düsennadel 9 in der Wirbelkammer 2, da das Ausrichten der Düsennadel 9 im Geometrisch unbestimmten Elastomerelement 6 nur mit Fachkenntnissen möglich ist. Winkelversatz und ungenaue Positionierung der Düsennadel 9 in Richtung der Düsennadelachse O führt dazu, dass die Funktion eines Öldispersionsapparates nach der Montage von ungeschultem Personal nicht reproduzierbar gegeben ist. Die sich ergebenden Mischungsverhältnisse weichen unzulässig stark voneinander ab. Eine exakte und reproduzierbare Positionierung der Düsennadel 9 im Wirbelkörper 2 konnte bei Demontage und Montage der Einheit bestehend aus Düsennadel 9 und Reservoir 7 durch ungeschultes Personal aufgrund der Freiheitsgrade beim Positionieren in erwähntem Elastomerelement 6 nicht gewährleistet werden.
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Handhabbarkeit (Einsatz Überkopf): Ein Weiterer Punkt bei der Handhabung des Geräts ist die Wirkrichtung der Schwerkraft. Der bekannte Wirbeldispersionsapparat ist darauf angewiesen, dass die Schwerkraft betrachtet vom Reservoir der Nebenfase 7 immer in Richtung der Öffnung der Düsennadel 9 entlang der Düsennadelachse O wirkt. Es muss gewährleistet sein, dass die Nebenphase am oberen Ende der Kapillardüse 10 in der Düsennadel 9 ansteht. Ist dies nicht gegeben, wird Luft bzw. Umgebungsmedium durch die Kapillardüse 10 in die Wirbelkammer 2 gesogen und in die Dispersion eingetragen. Somit ist kein reibungsloser Einsatz möglich, wenn nicht explizit darauf geachtet wird, dass keine Luft in die Kapillardüse eingetragen wird. Beim geplanten Einbau eines Wirbeldispersionsapparates in verschiedene Badezimmerarmaturen für den Privatkundenbereich, wie beispielsweise auch in einen Duschkopf, kann aus genannten Gründen die bisherige Technik nicht angewendet werden, da der Wirbeldispersionsapparat aufgrund in die Kapillardüse 10 eingesaugter Luft nicht die gewünschte Funktionsmerkmale erfüllt.
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Einfüllen der Nebenphase in den Wirbeldispersionsapparat: Die Befüllung des Öldispersionsapparates geschah bisher manuell. Dieser Vorgang erfordert ein entsprechendes Maß an Konzentration, Geschicklichkeit und Bewegungsfreiheit. Die Handhabbarkeit der bisher eingesetzten Produkte wird durch die manuelle Befüllung des Geräts beim Einsatz in einem gängig bemessenen und eingerichteten Bad eines Privathaushaltes verschlechtert, wenn die Befüllung in einer Sanitären Einrichtung bei z. B. beengten Platzverhältnissen erfolgt, welche nicht über entsprechende zusätzliche Stellfläche für Ölbehältnisse verfügen.
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Lagerung der Nebenphase: Bei den bisher eingesetzten Nebenphasen handelt es sich meist um Olivenöl oder Torföl, das mit ätherischen Ölen gemischt wird. Aufgrund der manuellen Befüllung der Wirbeldispersionsapparate werden die Öle in wieder verschließbaren Behältnissen gelagert. Beim Einsatz eines Wirbeldispersionsapparates in einer Kureinrichtung stellt diese Arbeitsweise keine Schwierigkeit dar. Werden die Wirbeldispersionsapparate zukünftig aber in Badezimmerarmaturen eingesetzt, welche beispielsweise in Hotels zum Einsatz kommen, ist es aufgrund hygienischer Vorschriften weniger praktikabel die Nebenphase, das bedeutet die Öle, in separaten wieder verschließbaren Gefäßen zu lagern. Die Gefahr der Verunreinigung der Öle und die damit einhergehenden Qualitätseinbußen sind nicht vertretbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirbeldispersionsapparat der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass er auch von nicht geschultem Personal, mitunter in Privathaushalten, Hotels, öffentlichen Bädern usw. auf einfache Weise gehandhabt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des eingangs genannten Wirbeldispersionsapparates dadurch gelöst, dass das Reservoir für die Nebenphase als einmalig zu verwendende, vor gebrauch hermetisch abgekapselte Kartusche ausgebildet ist, in der sich die Nebenphase vordosiert befindet, wobei die Kartusche an dem Wirbelkörper festlegbar ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Wirbeldispersionsapparat wird demnach die Nebenphase in einer Kartusche bereitgestellt, die vor dem Gebrauch hermetisch abgekapselt ist, wobei die Kartusche zum Gebrauch des Wirbeldispersionsapparates zum Zubereiten eines Öldispersionsbades an dem Wirbelkörper festgelegt wird, und erst unmittelbar vor, während des Festlegens oder nach dem Festlegen am Wirbelkörper geöffnet wird. Hierdurch wird zum einen der Vorteil erreicht, dass die Nebenphase hygienisch einwandfrei in der Kartusche über einen längeren Zeitraum gelagert werden kann, wodurch ein Einsatz beispielsweise in Hotels oder öffentlichen Bädern ermöglicht wird. Zum anderen wird durch die Vordosierung der Nebenphase in der Kartusche der Vorteil erzielt, dass die Zudosierung zur Hauptphase sehr einfach gestaltet ist, wodurch der Bedienkomfort des erfindungsgemäßen Wirbeldispersionsapparates verbessert ist. Ein manuelles Befüllen des Reservoirs wie bei dem bekannten Wirbeldispersionsapparat ist nicht mehr erforderlich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Düsennadel in den Wirbelkörper fest integriert der austauschbar im Wirbelkörper angeordnet, wobei die Düsennadel erst beim Anbringen der Kartusche flüssigkeitsleitend mit dem Inneren der Kartusche verbunden wird.
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Wenn die Düsennadel austauschbar im Wirbelkörper angeordnet ist, hat sie den Vorteil, dass mehrere Düsennadeln mit unterschiedlichen Kapillardüsendurchmessern bereitgestellt werden können, um die für die verwendete Nebenphase geeignete Düsennadel auszuwählen und im Wirbelkörper festzulegen.
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Vorzugsweise sind an der Kartusche an der Verbindungsstelle der Kartusche zur Düsennadel und an einer davon verschiedenen zweiten Stelle der Kartusche Öffnungen vorgesehen, die vor dem Gebrauch der Kartusche geöffnet werden, wobei die Öffnung an der zweiten Stelle als Belüftung des Kartuscheninneren gegenüber der Umgebung, und die Öffnung an der Verbindungstelle zwischen der Kartusche und der Düsennadel als Auslass des Kartuscheninhalts in den Wirbelkörper ausgebildet sind.
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Alternativ zur Integration der Düsennadel in den Wirbelkörper oder der austauschbaren Anordnung im Wirbelkörper ist es ebenso bevorzugt, wenn die Kartusche die Düsennadel fest integriert aufweist.
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Da die Kartusche vorzugsweise als Einwegprodukt für die Zubereitung eines Öldispersionsbades ausgestaltet ist, hat diese Maßnahme den Vorteil, dass auch die Düsennadel mit jedem Wechsel der Kartusche durch eine andere Düsennadel ersetzt wird, wodurch eine Reinigung der Düsennadel nach dem Gebrauch vollständig entfällt. Das Problem der Verstopfung der Düsennadel bei nicht vorschriftsmäßiger Wartung wird auf diese Weise vollständig beseitigt.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, wenn an einer Spitze der Düsennadel und an der Kartusche Öffnungen vorgesehen sind, die vor dem Gebrauch der Kartusche geöffnet werden, wobei die Öffnung an der Kartusche als Belüftung des Kartuscheninneren gegenüber der Umgebung, und die Öffnung an der Spitze der Düsennadel als Auslass des Kartuscheninhalts in den Wirbelkörper ausgebildet sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Kartusche eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen der Kartusche an dem Wirbelkörper auf.
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Die Befestigungseinrichtung ist vorzugsweise in Form eines Anschlussgewindes oder eines Bajonettverschlusses ausgebildet, das bzw. der vorzugsweise zwischen dem als Reservoir bildenden Kartuschenkörper und der Düsennadel angeordnet ist.
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Die Ausgestaltungen der Befestigungseinrichtung führen zu einer besonders einfach handhabbaren Ausgestaltung des Wirbeldispersionsapparates.
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Weiterhin weist die Befestigungseinrichtung vorzugsweise eine Adaptionsstelle zur Adaption an den Wirbelkörper auf, wobei die Adaptionsstelle eine Dichtfläche und eine Zentrierung aufweist.
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Die Dichtfläche gewährleistet eine Abdichtung der Verbindung der Kartusche mit dem Wirbelkörper, so dass eine unerwünschte Luftzufuhr durch diese Verbindungsstelle oder ein Entweichen der Nebenphase durch die Verbindungsstelle vermieden wird. Die Zentrierung hat den Vorteil dass jede verwendete Kartusche und, insbesondere dann, wenn die Düsennadel mit der Kartusche integriert ist, die Düsennadel in der richtigen Achsstellung und Position im Wirbelkörper angeordnet ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist ein Innenraum der Kartusche zumindest teilweise von einem Kapillarenkörper ausgefüllt.
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Bei dieser Ausgestaltung des Wirbeldispersionsapparates kann letzterer auch unabhängig von der Richtung der Schwerkraft verwendet werden, da die Nebenphase in dem Kapillarenkörper aufgrund von Kapillarkräften auch gegen die Schwerkraft gehalten wird und stets Nebenphase in der Düsennadel ansteht.
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Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn der Kapillarenkörper im Innenraum der Kartusche als lose Schüttung, gesinterter poröser Körper, Schwamm oder Faserpackung ausgeführt ist.
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In einer Weiterbildung des Wirbeldispersionsapparates weist der Wirbelkörper vorzugsweise eine Befestigungseinrichtung für die Kartusche auf.
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Die Befestigungseinrichtung kann dabei vorzugsweise in Form eines Anschlussgewindes oder eines Bajonettverschlusses ausgebildet sein, um so mit dem Anschlussgewinde der Kartusche oder dem Bajonettverschluss der Kartusche auf einfach zu handhabende Weise zusammenwirken zu können.
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Ebenso weist die Befestigungseinrichtung des Wirbelkörpers eine Adaptionsstelle zur Adaption an die Kartusche auf, wobei die Adaptionsstelle eine Dichtfläche und eine Zentrierung aufweist.
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Die Adaptionsstelle der Befestigungseinrichtung des Wirbelkörpers wirkt dabei mit der Adaptionsstelle der Befestigungseinrichtung der Kartusche zusammen, um die Dichtheit sowie die exakte Lage der Kartusche und insbesondere der Düsennadel in Bezug auf den Wirbelkörper auf einfach zu handhabende Weise zu gewährleisten.
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Die Befestigungseinrichtung des Wirbelkörpers kann auch vorzugsweise eine Überwurfkappe aufweisen, mittels der die Kartusche am Wirbelkörper festgelegt wird.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Wirbeldispersionsapparat in eine Badezimmerarmatur, wie beispielsweise in einen Wasserhahn oder einen Duschkopf, integriert ist.
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Die Erfindung betrifft ebenso eine Kartusche für einen Wirbeldispersionsapparat, wobei die Kartusche gemäß eine oder mehrerer der vorstehend genannten Ausgestaltungen ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft schließlich einen Wirbelkörper für einen Wirbeldispersionsapparat, wobei der Wirbelkörper gemäß einer oder mehrerer der vorstehen genannten Ausgestaltungen ausgebildet ist.
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Der erfindungsgemäße Wirbeldispersionsapparat, die erfindungsgemäße Kartusche und der erfindungsgemäße Wirbelkörper erfüllen hinsichtlich Wartung und Funktion, Handhabbarkeit (Wartung und Einstellarbeiten), Einfüllen der Nebenphase in den Wirbeldispersionsapparat und Lagerung der Nebenphase die Anforderungen, die an einen Einsatz des Wirbeldispersionsapparates in Privathaushalten, in Hotels, öffentlichen Bädern usw. gestellt werden, wenn der Wirbeldispersionsapparat von nicht geschultem Personal benutzt wird. Darüber hinaus lässt sich der erfindungsgemäße Wirbeldispersionsapparat auf einfache Weise auf verschiedene Nebenphasen einstellen, ohne dass eine Geräteredundanz beim Kunden erforderlich ist. Auch ermöglicht der erfindungsgemäße Wirbeldispersionsapparat einen Einsatz überkopf, wenn die Nebenphase in einem Kapillarenkörper in der Kartusche gespeichert ist.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und er beigefügten Zeichnung.
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Der Stand der Technik sowie ausgewählte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
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1a) und 1b) Einen Wirbeldispersionsapparat nach dem Stand der Technik, wobei 1a) den Wirbeldispersionsapparat im Längenschnitt und 1b) den Wirbeldispersionsapparat im Querschnitt zeigt;
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2 eine erfindungsgemäße Kartusche für einen Wirbeldispersionsapparat gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in Alleinstellung, teilweise im Längsschnitt;
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3 ausschnittsweise einen erfindungsgemäßen Wirbelkörper für einen Wirbeldispersionsapparat im Längsschnitt;
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4 die Kartusche in 2 und den Wirbelkörper in 3 im zusammengesetzten Zustand, um den Wirbeldispersionsapparat zu bilden;
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5 eine auseinandergezogene Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eine Wirbeldispersionsapparates, wobei der Wirbelkörper nur ausschnittsweise dargestellt ist;
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6 den Wirbeldispersionsapparat gemäß 5 im zusammengesetzten Zustand;
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7a) ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kartusche und einer Düsennadel in auseinandergezogener Darstellung und im Längsschnitt;
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7b) einen Ausschnitt der Düsennadel in 7a) im vergrößerten Maßstab;
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8a) die Anordnung aus Kartusche und Düsennadel in 7a) im zusammengesetzten Zustand;
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8b) die Anordnung aus Kartusche und Düsennadel in 8a) im vergrößerten Maßstab, wobei die Kartusche nur ausschnittsweise dargestellt ist;
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9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kartusche mit integrierter Düsennadel im Längsschnitt, wobei die Kartusche mit einem Kapillarenkörper gefüllt ist; und
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10 ein noch weiteres Ausführungsbeispiel einer Kartusche mit integrierter Düsennadel und einem in der Kartusche angeordneten Kapillarenkörper.
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2 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wirbeldispersionsapparates gemäß der Erfindung.
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Der Wirbeldispersionsapparat wird erfindungsgemäß in einer neuen Weise aufgebaut. Die bisherige Einheit bestehend aus Düsennadel 9 und Reservoir 8 wird, anders als bisher üblich, in Kartuschenform aufgebaut. Die Kartusche (beispielhaft dargestellt in 2) kommt nur einmalig zum Einsatz und enthält vor ihrer Verwendung eine vordosierte Menge der gewünschten Nebenphase, welche aus Lagerungsgründen hermetisch gegenüber der Umgebung verschossen ist. Die Düsennadel ist beispielsweise im hermetisch verschlossenen Zustand der Kartusche (beispielhaft dargestellt in 2) mit einem entsprechend perforierten Verschluss 18 versehen, der erst von der Verwendung der Kartusche im Dispersionsapparat geöffnet wird. Anders als bisher üblich ist das Reservoir 14 hermetisch geschlossen ausgeführt und muss explizit gegenüber der Umgebung belüftet werden, da das Reservoir 8 bisher nie hermetisch verschlossen ausgeführt wurde, sondern immer am oberen Ende (wie in 1, Bezugszeichen 8 dargestellt) geöffnet ausgebildet wurde. Die entsprechende Belüftung des Reservoirs gegenüber der Umgebung ist im Lagerungszustand ebenfalls mit einem perforierten Verschluss 13 versehen, um einen hermetischen Lagerzustand der vordosieren Nebenphase in der Kartusche (beispielhaft dargestellt in 2) zu ermöglichen.
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Die Montage der Kartusche (beispielhaft dargestellt in 2) erfolgt, anders als bisher üblich, in einer geometrisch bestimmten Weise. Dies wird dadurch erreicht, dass die Halterung der Einheit nicht wie bisher in einem geometrisch unterbestimmten Elastomerelement 6 erfolgt.
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Die Halte- und Dichtfunktion wird getrennt ausgeführt. Die Kartusche (beispielhaft dargestellt in 2 und 4) wird hierbei beispielsweise mittels einer Zentrierung 17 gegenüber dem Wirbelkörper 2 geführt, während die Kartusche (beispielhaft dargestellt in 2) mittels eines Bajonett- oder eines Schraubmechanismus 15, 19, der zwischen hermetisch verschlossenem Reservoir 14 und Düsennadel 9 angeordnet ist, gegen eine Dichtfläche 16 verspannt wird. Die bisher in Kauf genommenen Freiheitsgrade bei der Halterung der Einheit aus Düsennadel 9 und Reservoir 7 mittels eines Elastomerelements 6 können somit auf ein Minimum reduziert werden, und eine für die Funktion entscheidende einfache und reproduzierbare Positionierung der Düsennadelspitze im Wirbelkörper 2 wird erreicht. Durch die nur einmalige Verwendung der Kartuscheneinheit (beispielhaft dargestellt in 2 bis 4) können die Handhabung des Wirbeldispersionsapparates vereinfacht und die für eine reibungslose Funktion notwendige Wartung minimiert werden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 5 und 6 dargestellt. Die Kartuscheneinheit wird abweichend von der in 2 dargestellten Variante mittels eines Befestigungselements in Form einer Überwurfkappe 26 gegenüber dem Wirbelkörper 2 gehaltert. Die Überwurfkappe 26 wird beispielsweise mittels einer Verschraubung 28 und 29 oder eines Bajonettverschlusses mit dem Wirbelkörper 2 an deiner entsprechenden Gegenzentrierung 20 positioniert. An der Überwurfkappe 26 kann ein Dorn 27 zum Öffnen der perforierten Belüftungsöffnung des Reservoirs 14 angebracht werden. Dieser Dorn öffnet die perforierte Belüftungsöffnung des Reservoirs 14 beim Anbringen der Überwurfkappe.
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Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kartusche besteht darin, dass die Kartuscheneinheit (dargestellt in 7 und 8) bestehend aus Düsennadel 9 und Reservoir 14 erst unmittelbar vor dem Einsatz der Kartuscheneinheit in den Wirbeldispersionsapparat zusammengefügt wird. Die Düsennadel 9 verfügt hierzu über ein geeignetes Anschlussgewinde 34, einen entsprechenden Bajonettverschluss oder einen Aufsteckmechanismus. Mit besagtem Anschlussgewinde 34 kann die separat aufbewahrte Düsennadel 9 mit der hermetisch verschlossenen Kartusche 14 verbunden werden. Es ist anzumerken, dass die Düsennadel 9 in diesem Falle keinen hermetischen Verschluss aufweist. Der hermetische Verschluss der Öffnung 33, durch welche die Nebenphase später in die Düsennadel gelangt, befindet sich unmittelbar am Anschlussgewinde 32 an der späteren Verbindungstelle 36 zur Düsennadel 9. An der Düsennadel 9 befindet sich ein Dorn 35, welcher beim Verbinden der Düsennadel 9 mit dem Reservoir 14 an der Verbindungsstelle 36 die perforierte Öffnung 33 öffnet. Somit muss einzig noch die Belüftung des Reservoirs 143 geöffnet werden, bevor die Kartusche im Wirbeldispersionsapparat zum Einsatz kommt. Es besteht auch die Möglichkeit, die Düsennadel 9 fest in den Wirbelkörper 9 zu integrieren oder mit diesem lösbar bzw. austauchbar zu verbinden und die Düsennadel 9 erst bei Bedarf zu wechseln. Diese Art der Kartusche lässt sich selbstverständlich, wie zuvor beschrieben, mittels eines Anschlussgewindes 15, 19 oder Bajonettverschlusses im Wirbelkörper 2 befestigen, oder die Kartusche kann mittels der beschriebenen Überwurfkappe 26 am Wirbelkörper 2 gehaltert werden.
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Sollte eine der erwähnten Kartuschen unabhängig von der Richtung der Schwerkraft eingesetzt werden können, so ist es möglich, den Innenraum der Kartusche in Form einer kapillaren Struktur auszubilden, wie in 9 und 10 dargestellt ist. Der Kapillarenkörper hält die in der Kartusche vordosierte Nebenphase unabhängig von der Richtung der Schwerkraft immer an der Düsennadel. Es kann somit sichergestellt werden, dass einzig die Nebenphase bis Abschluss des Dispersionsvorganges in die Kapillardüse gelangen kann. Der Kapillarenkörper kann auf verschiedenste Weise ausgeführt werden. Neben Faserbündeln 23 können beispielsweise Granulatschüttungen 22, schwammähnliche Sinterkörper, Schäume oder Dochte im Innenraum der Kartusche eingebracht werden.
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Die erläuterten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung beheben die eingangs erwähnten Schwierigkeiten beim Einsatz des Wirbeldispersionsapparates.
- – Wartung und Funktion: Die Kapillardüse 10, welche bisher als anfällig gegenüber Verschmutzung und empfindlich gegenüber der mechanischen Reinigung war, muss bei der Ausbildung als eine nur einmal verwendete Kartuscheneinheit weder gereinigt noch gewartet werden. Somit wird das sensibelste Bauteil des Wirbeldispersionsapparates auch bei Bedienung durch ungeschultes Personal immer unter optimalen Bedingungen arbeiten.
- – Berücksichtigung der Stoffeigenschaften der Nebenphase: Durch die Ausbildung des Reservoirs 14 und der Düsennadel 9 als Kartusche (2) in Verbindung mit der vordosierten Menge der Nebenphase kann der Durchmesser der Kapillardüse 10 entsprechen an die jeweiligen Stoffeigenschaften der Nebenphase angepasst werden. Die zuvor erwähnte Geräteredundanz oder entsprechende Einstellarbeiten am Wirbeldispersionsapparat können somit vermieden werden.
- – Handhabbarkeit (Wartung und Einstellarbeiten): Durch die Trennung der Dicht- und Haltefunktion bei der Befestigung der Kartuscheneinheit im Wirbelkörper 2 kann eine einfache und für die Funktion reproduzierbare Positionierung der Düsennadel 9 im Wirbelkörper 2 erreicht werden. Die bisher auftretenden Unwegsamkeiten können umgangen werden.
- – Lagerung der Nebenphase: Die Nebenphase kann hygienisch einwandfrei in der hermetisch geschlossenen Kartusche (2) gelagert werden, und ein hygienisch einwandfreier Einsatz z. B. in Hotels oder öffentlichen Bädern wird möglich. Eine Lagerung der Nebenphase in der Kartusche hat auch zur Folge, dass die Nebenphase immer in frischer Form vorliegt, da die Nebenphase bis zum Einsatz der Kartusche (2) nie in Kontakt mit Sauerstoff kam und keine Oxidationsprozesse stattfinden konnten.
- – Einfüllen der Nebenphase in den Wirbeldispersionsapparat: Die manuelle Zudosierung der Nebenphase ist aufgrund der Vordossierung der Nebenphase in der hermetisch verschlossenen Kartusche nicht mehr notwendig.
- – Handhabung (Einsatz überkopf): Durch die Möglichkeit, einen Kapillarenkörper 22, 23 in die Kartusche (2) einzubringen, kann die Kartusche (2) unabhängig von der Richtung der Schwerkraft eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Austrittsrichtung der Dispersion
- 2
- Wirbelkammer oder Wirbelkörper
- 3
- Stehender Wirbel im Wirbelkörper
- 4
- Anschluss für Hauptphasenzuführung
- 5
- Strömungsrichtung der Hauptphase am Wirbelkörpereintritt
- 6
- Elastomerelement
- 7
- Reservoir für die Nebenphase
- 8
- Zuführungsöffnung für Nebenphase
- 9
- Düsennadel
- 10
- Kapillardüse
- 11
- Austritt der Dispersion aus Wirbelkörper
- 12
- Drehrichtung des im Wirbelkörper stehenden Wirbels
- 13
- Perforierte Öffnung zur Belüftung des Reservoirs
- 14
- Hermetisch verschlossenes Reservoir
- 15
- Gewindeanschluss zwischen Reservoir und Düsennadel
- 16
- Dichtfläche zwischen Kartusche und Wirbelkörper
- 17
- Zentrierung der Kartuscheneinheit zum Wirbelkörper
- 18
- Perforierte Öffnung zum Öffnen der Kapillardüse
- 19
- Gewindeanschluss zur Aufnahme der Kartuscheneinheit
- 20
- Zentrierung zur Positionierung der Kartuscheneinheit
- 21
- Schnittstelle zwischen Kartusche und Wirbelkörper
- 22
- Kapillarenkörper hergestellt aus einer Schüttung
- 23
- Kapillarenkörper hergestellt aus einer Faserpackung
- 24
- Verschieberichtung
- 25
- Entlüftungsbohrung
- 26
- Überwurfkappe
- 27
- Dorn zum Öffnen der perforierten Öffnung des Reservoirs
- 28
- Gewinde- oder Bajonettverschluss der Überwurfkappe
- 29
- Gewinde- oder Bajonettverschluss des Wirbelkörpers
- 30
- durch Dorn geöffnete perforierte Öffnung der Kapillardüse
- 31
- geöffnete perforierte Öffnung der Kapillardüse
- 32
- Schraub- oder Bajonettverschluss am Reservoir
- 34
- Perforierte Öffnung zum Öffnen des Reservoirs
- 35
- Dorn zum Öffnen der perforierten Öffnung
- 36
- Verbindungsstelle zwischen Reservoir und Düsennadel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2161729 [0002]
- DE 1716912 [0002]