Technisches Gebiet

[0001 ] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines pulsierenden Fluidstroms, vorrangig von Flüssigkeiten als auch von Gasen, bestehend aus zumindest einem Fluideinlass, einem Fluidauslass sowie einem an der zwischen Fluideinlass und Fluidauslass angeordneten Öffnung vorgesehenen Absperrkörper (im Folgenden als Pulsgeber be- zeichnet), welcher den Fluidfluss zyklisch unterbricht und wieder freigibt.

Stand der Technik

[0002] Eine pulsierende Fluidströmung kann nach dem Stand der Technik auf unterschiedlichste Art und Weise erzeugt werden. Bekannt ist beispielsweise die Verwendung eines Ventils, das in einer von dem Fluid zu durchströmenden Leitung angeordnet ist und einen Durchgang durch das Ventil abwechselnd schließt und freigibt. Ferner ist aus der PCT/EP2002/001372 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines mit vergleichs- weise hoher Frequenz pulsierenden Fluidstroms bekannt, welche ein um eine Drehachse drehbares Sperrelement umfasst, wobei das Sperrelement ein Sperrteil aufweist, welches einen Fluiddurchgang von dem Fluideinlass zu dem Fluidauslass zyklisch schließt und freigibt. Der Nachteil dieser Einrichtungen besteht jedoch darin, dass sie einerseits technisch aufwendig gestaltet sind und andererseits nur in einem begrenzten Bereich eingesetzt werden können. Ferner sind bekannte Vorrichtungen zur Erzeugung eines pulsierenden Fluidstroms anfällig konstruiert, insbesondere in Bezug auf die Entstehung von Korrosion und Ablagerungen (z.B. von Kalk). Durch die starke mechanische Beanspruchung der Druckpumpe und der rotieren- den Teile in der PCT/EP2002/001372 sind die entsprechend einzusetzenden Materialien einem schnellen mechanischen Verschleiß ausgesetzt. Im Störfall ist die Reparatur umständlich und kostenintensiv. Zudem wird der Pulsereffekt nicht im Bereich des Austritts des Fluids erzeugt. Dαrstellung der Erfindung

[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine zuverlässig und komplikationslos arbeitende Einrichtung zu schaffen, wel- che selbstständig und dauerhaft einen lediglich durch Druck entstehenden pulsierenden Fluidstroms erzeugt, die in konstruktiver Hinsicht einfach und kostengünstig aufgebaut, herstellbar und zudem vielseitig und effektiv einsetzbar ist, wobei darüber hinaus etwaige Störfälle einfach zu beseitigen sind. Darüber hinaus sollten alle mechanischen Bestandteile der Ein- richtung leicht zugänglich und austauschbar sein.

[0004] Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen sind in Unteransprüchen angegeben.

[0005] Danach ist eine Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass ein ferromagnetischer oder magnetischer Hohlkörper vorgesehen ist, an den ein ferromagnetischer oder magnetischer Pulsgeber durch eine magnetische Feldstärke derart angezogen wird, dass der Pulsgeber ganz oder zumindest nahezu in bzw. an die Öffnung des Hohlkörpers gezogen wird und somit den Fluidfluss an der Öffnung - zumindest nahezu - luft- und/oder wasserdicht abschließt.

[0006] Wird in der Leitung des Fluideinlasses ein Druck eines flüssigen o- der gasförmigen Mediums aufgebaut, hält die Magnetkraft des Hohlkörpers und/oder des magnetischen Pulsgebers diesem bis zu einem vorzugsweise definierbaren Druckpunkt Stand, an dem die Druckkraft des Mediums die magnetische Anziehungskraft des/der Magneten übersteigt und überwindet, so dass der Pulsgeber dann zumindest teilweise von der Öffnung abreißt oder zumindest leicht von ihr abgedrängt wird. Hierbei wird der Durchfluss des Mediums an der Öffnung durch den entstehenden Spalt zwischen Öffnung und Pulsgeber kurzfristig freigegeben und ein Teil des Mediums kann durch den Spalt in Richtung des Fluidauslasses entwei- chen. Durch die erfinduπgsgemäße Einrichtung entsteht mithin nicht nur ein pulsierender Fluidstrom, sondern der Fluidstrom, der aus dem Spalt ausdringt, erfährt zudem auch noch einen besonders hohen Druck.

[0007] Der Magnet an dem Hohlkörper und/oder an dem Pulsgeber kann je nach Anwendungsbereich ein elektromagnetisches oder permanentmagnetisches Feld sein. Bei sehr hohem Druck oder/und hoher Temperatur, oder wenn eine genauere und stufenlose Regelung des Pulsdruckes und der Pulsfrequenz erforderlich ist, wäre statt des Permanentmag- neten der technisch aufwendigere Elektromagnet in gleicher Funktionsweise mit veränderbaren Koeffizienten jedoch weit vielseitiger einsetzbar.

[0008] Beim teilweisen Abriss und Abdrängen des Pulsgebers (Durchflussstellung) driftet dieser etwas seitlich von der Öffnung ab, so dass er zwar immer noch weiterhin an der Öffnung haftet, aber das Medium durch den nun freigegebenen Spalt entweichen kann. Danach wird der Pulsgeber sofort wieder infolge des abrupt eintretenden Druckabfalls des Mediums schnell durch die Magnetkraft des Elektro- oder Permanentmagneten zurück zum Ausgangspunkt (Ruhestellung) zurückgezogen. Hierdurch wird der Durchfluss des Mediums an der Öffnung wieder sofort kurzfristig gesperrt, um gleich wieder von dem sich neu aufbauenden Druck abgedrängt zu werden, so dass sich dieser pulsierende Vorgang stetig wiederholt, d.h. der Pulsgeber unentwegt zwischen Ruhestellung und Durchflussstellung wechselt. Dabei ist der Pulseffekt, die Pulsfrequenz und -stärke vom Zusammenspiel der Koeffizienten, wie der Magnetfeldstärke, der Größe und Form des jeweiligen Pulsgebers, der Größe und Form der Öffnung, dem Druck im Medium und der Temperatur abhängig. Insofern können je nach Anwendungsbereich der Hohlkörper bzw. dessen Oberfläche und des an ihr anliegenden Pulsgebers in Form und Größe variie- ren. In einer besonders bevorzugten Ausführung weist der Pulsgeber die Form einer Kugel auf; die Öffnung am Hohlkörper ist in diesem Fall rund ausgestaltet. - A - Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0009] Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.

Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

[0010] In den Zeichnungen zeigen

[001 1 ] Fig.l die erfindungsgemäße Einrichtung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einem an dem Hohlkörper 5 angeordneten und in die Öffnung 3 ragenden kugelförmigen Pulsgeber 4 in perspektivischer Ansicht;

[0012] Fig.2 die Einrichtung wie in Fig.l , wobei alle Bauteile (Anschlussstück 6; Hohlkörper 5, Endstück 7) zusammengefügt bzw. zusammenge- schraubt sind;

[0013] Fig.3 die Einrichtung in einer weiteren Ausführung, wobei an der Öffnung 3 eine den Pulsgeber 4 haltende und das Fluid durchlässige strebenartige Begrenzung 9 vorgesehen ist;

[0014] Fig.4 die Einrichtung zur Veranschaulichung ohne Pulsgeber 4 und Begrenzung 9;

[0015] Fig.5 die erfindungsgemäße Einrichtung in einer zweidimensiona- len Draufsicht und im Schnitt;

[0016] Fig.6 und Fig.7 die Einrichtung jeweils in einer weiteren Ausführungsform in perspektivischer Ansicht. Ausführung der Erfindung

[0017] Fig.l zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit einem an dem Hohlkörper 5 angeord- neten und teilweise in die Öffnung 3 ragenden kugelförmigen Pulsgeber 4 in perspektivischer Ansicht.

[0018] Wie aus Fig.l ersichtlich, besteht die dargestellte Einrichtung vorzugsweise aus vier Bauteilen 4,5,6,7, nämlich (in ihrer in Fig.l angeordneten Reihenfolge) einem Anschlussstück 6 für eine Fluidzufluss-Leitung, einem zylindrischen und vorzugsweise magnetischen Hohlkörper 5 mit einer runden Öffnung 3, wobei der Hohlkörper 5 so ausgeformt ist, dass er nahezu formschlüssig in das Anschlussstück 6 eingeschoben werden kann (vgl. hierzu auch Fig.2). Ferner sind ein kugelförmiger ferromagenetischer PuIs- geber 4 und ein auf das Anschlussstück 6 aufschraubbares Endstück 7 (z. B. Strahlregler) mit einer Austrittsöffnung 8 für ein gasförmiges oder flüssiges Medium vorgesehen.

[0019] Zur optimalen Funktion der Einrichtung ist eine genaue Justierung im Zusammenspiel der einzelnen Werte wie Magnetkraft, Größe und Form des Pulsgebers, Temperatur der Umgebung und des Mediums erforderlich. Bei Einsatz eines Permanentmagneten am Hohlkörper 5 - wie in der bevorzugt dargestellten Ausführung - stellt die Verwendung eines Neodym- Magneten wegen der hohen Magnetfeldstärke eine besonders bevorzug- te Ausführung dar. Da dieser jedoch spröde und brüchig ist und durch den häufigen Rückstoss des Pulsgebers 4 während der Anwendung beschädigt werden könnte, wodurch ferner die Korrosion stark beschleunigt und so die Funktion beeinträchtigt werden würde, sollte dieser mit einer harten (vorzugsweise galvanisch aufgetragenen) Spezialschicht versehen sein. [0020] Außerdem kann die Beschädigung des Magneten am Hohlkörper 5 durch den Rückstoss des Pulsgebers 4 nahezu dadurch ausgeschlossen werden, dass eine rostfreie, beschichtete und magnetisierbare Metallscheibe mit Bohrung auf die Vorderfläche des Hohlkörpers 5 kongruent passend angeordnet wird, um den Rückstoss des Pulsgebers 4 abzufangen. Der dadurch entstehende Magnetkraftverlust auf den Pulsgeber 4 könnte durch einen entsprechend stärkeren Magneten am Hohlkörper 5 ausgeglichen werden.

[0021 ] Zudem könnte zusätzlich eine Schicht eines flexiblen Materials wie Gummi, Silikon, Plastik o.a. sowohl zur Dämpfung und Abfederung des Rückstoßes des Pulsgebers 4 wie auch zum Abdichten des Mediums beim Druckaufbau in der Ruhestellung am Rand der Öffnung 3 vorgesehen sein. Da außerdem die Magnetkraft bei steigender Temperatur sinkt, ist es vor- gesehen, bei Bedarf einen temperaturstabileren Spezialmagneten zu verwenden, der dann in Größe und Magnetkraft der jeweiligen Aufgabe angepasst ist.

[0022] Darüber hinaus ist auch die Verwendung der Technik des sog. Passivierens sehr geeignet, um die Erwärmung des Ringmagneten und so die Verringerung der Magnetkraft zu minimieren.

[0023] Wie aus Fig.3 ersichtlich, kann der Pulsgeber 4 mittels einer an der Öffnung 3 vorgesehenen und das Medium durchlässigen strebenartigen Begrenzung 9 derart umgeben sein, dass mittels der Begrenzung 9 ein zu weites seitliches Abdriften oder gar ein totaler Abriss des Pulsgebers 4 verhindert wird, um zu gewährleisten, dass der Pulsgeber 4 immer wieder in seine Ausgangsposition zurückkehren kann.

[0024] Auch kann durch eine veränderbare Begrenzung 9 die Bewegungsfreiheit des Pulsgebers 4 und somit die Pulsfrequenz reguliert werden, da der Pulsgeber 4 bei Einengung der Bewegungsfreiheit und daher weniger Raum zum Abdriften schneller in die Ruhestellung gezogen und somit die Frequenz erhöht wird, und bei vergrößerten Bewegungsrαum der Pulsgeber weiter αbdriften kann, und damit langsamer und später in die Ruhestellung zurückkehrt, und so die Pulsfrequenz erniedrigt wird.

[0025] Bei diversen Versuchen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung hat sich gezeigt, dass der Pulseffekt verbessert wird, wenn der Bausatz gefedert gelagert wird, d. h. dem Rückstoss Raum gegeben wird.

[0026] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung ist diese so ausgestaltet, dass sich die Feldstärke des/der Magneten im Bereich des Hohlkörpers 5 dem steigendem bzw. sinkenden Wasserdruck automatisch anpasst bzw. angepasst ist. Um dies zu erreichen, kann im Bereich des Hohlkörpers 5 ein zusätzlicher Ringmagnet vorgesehen sein, dessen Innendurchmesser minimal größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Hohlkörpers 3, an dem der Pulsgeber 4 haftet. Dieser zusätzliche Ringmagnet ist federbeaufschlagt und derart angeordnet, dass er innerhalb der wasserzuführenden Leitung (Fluideinlass 1 ) bei steigendem Wasserdruck entlang der Außenwandung des Hohlkörpers 5 in Richtung des Pulsgebers 4 gedrückt wird. Dadurch wird die auf den in diesem Fall ferromagnetischen Pulsgeber 4 wirkende Magnetkraft verstärkt, so dass die Kraft, mit der der Pulsgeber 4 in die Position der stärksten Anziehungskraft gezogen wird, dem jeweiligen Wasserdruck automatisch angepasst ist.

[0027] Darüber hinaus ist auch eine Justierung außerhalb des Fluideinlas- ses 1 denkbar. So ist in einer weiteren Ausführung am Außenrand des zusätzlichen Ringmagneten ein Gewinde vorgesehen, das mittels eines am Innenrand des Anschlussstückes 6 bzw. Fluideinlasses 1 angeordneten Gegengewindes durch Drehen (Schrauben) per Hand einstellbar ist.

[0028] Fig.6 zeigt die Einrichtung in einer weiteren Ausführungsform in perspektivischer Ansicht. Um zu gewährleisten, dass der Abriss auch bei geringem Wasserdruck entsteht, sind oberhalb des Pulsgebers 4 - wie aus Fig.6 ersichtlich - Scheibenmαgnete 12 oder ein entsprechender Stαb- mαgnet 12 angeordnet. Dadurch wirkt die Magnetkraft zentriert auf den Pulsgeber 4. Die Haftkraft des Pulsgebers 4 in Form einer Eisenkugel wird verstärkt. Da der Pulsgeber 4 in dieser Ausführungsform vorzugsweise klei- ner ausfällt, reißt dieser bereits bei weit geringerem Druck ab, wird jedoch unmittelbar nach dem Druckabfall durch die erhöhte und zentrierte Magnetkraft wieder in die Ruhelage gezogen, um erneuten Druck zum nächsten Abriss aufzubauen.

[0029] Das Gewicht der zusätzlichen Magneten 12 und die Hebelwirkung der stabförmigen zusätzlichen Magneten 12 begünstigen den teilweisen Abriss und das Abdriften der Eisenkugel erheblich. Die Rückkehr des Pulsgebers 4 in die Ruhelage kann erleichtert werden, indem die Fläche um ihn herum zur Wandung des Endstücks 7 leicht konisch ansteigt. Zudem kann eine stabilere Funktion erreicht werden, wenn eine vorbestimme Delle seitlich angeordnet ist, in dessen (Soll-) Richtung der Pulsgeber 4 dann gelenkt wird.

[0030] Vorteilhafterweise kann dieser Effekt aber auch dadurch erreicht werden, dass ein Pulsgeber 4 in Form einer Eisen- oder Keramikmagnetkugel verwendet wird, deren Magnetkraft nicht zu stark ist (eine Neodym- Magnetkugel hätte eine zu starke Haftkraft), wenn der zusätzliche Stabmagnet 12 nicht eingesetzt wird.

[0031 ] Wie aus Fig.7 ersichtlich, kann die Eingrenzung des Pulsgebers 4 auch in dieser Ausführung mittels einer die Kugel 4 umgebende strebenartigen Begrenzung 9 erfolgen, wobei die Streben jedoch dort enden, wo die stabförmigen zusätzlichen Magneten 12 einen freien Bewegungsraum erfordern, also der Kugel 4 zwar Freiraum zum erforderlichen teilweisen Abriss gewährt wird, aber der totale Abriss, bei dem die Rückkehr in die Ruhestellung nicht mehr möglich ist, verhindert wird. [0032] Alternativ kann ein Ring so über dem Pulsgeber 4 fixiert werden, dass die erforderliche Bewegungsfreiheit des Pulsgebers 4 und der angedockten Magnete 12 gewährleistet ist, aber durch die Begrenzung des Ringes der übermäßige Abriss vermieden wird. Der Innendurchmesser des Ringes ist dabei minimal kleiner als der Durchmesser der Eisenkugel 4.

Auch könnte vor dem angedockten Stabmagneten 12 eine Führung in Form eines zusätzlichen Ringes oder eines zylindrischen Führungkanals so angeordnet werden, dass zur Funktion noch genügend Bewegungsfreiheit herrscht, aber die Rückkehr in die Lage größter Anziehungskraft vorge- schrieben wird und so eine störungsfreie Funktion gewährleistet ist.

[0033] Die erfindungsgemäße Einrichtung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr sind eine Vielzahl von Ausgestaltungsvariationen denk- bar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch machen.

Liste der Bezugsziffern

1 Fluidemlass

2 Fluidauslass

3 Öffnung

4 Pulsgeber

5 Hohlkörper

6 Anschlussstück

7 Endstück

8 Austrittsöffnung

9 Begrenzung

10 Außengewinde an 6

1 1 Spalt

12 Scheibenmagnete / Stabmagnet