DE2409315C3

DE2409315C3 - Sprühdüse

Info

Publication number: DE2409315C3
Application number: DE2409315A
Authority: DE
Inventors: David W. Wellington Smith; John M. Fort Collins Trenary
Original assignee: Teledyne Industries Inc
Current assignee: TDY Industries LLC
Priority date: 1973-09-04
Filing date: 1974-02-27
Publication date: 1978-12-07
Also published as: ATA216974A; NO136954B; IE38933B1; DK88274A; AT339469B; CA1001689A; NL174912C; DE2409315B2; HK50577A; CH574276A5; JPS5050162A; NO136954C; NL7402725A; NO740696L; IE38933L; JPS5243427B2; DK139956C; FR2242155A2; NL174912B; DK139956B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sprühdüse mit einer Vorrichtung zur Erzielung eines pulsierenden und eines nichtpulsierenden Sprühstrahles, die ein strömungsmittelgetriebenes Ventilteil mit einem Ringsegment aufweist, das während der Drehung erste, innerhalb der Endwandung der Vorrichtung ausgebildete, stationäre Durchtrittskanäle verschließt und öffnet, mit einem ersten und einem zweiten parallelen Strömungsmittelpfad, wobei nur das Strömungsmittel im ersten Pfad durch das ;urbinenartige Ventilteil fließt und das Strömungsmittel, das in den ersten und zweiten Pfaden fließt, vor Erreichen der ersten Durchtrittskanäle vereinigt wird, und mit einem Steuerventil zum stufenlosen Verändern des Verhältnisses des Strömungsmitteldurchsatzes durch den ersten und den zweiten Pfad, wodurch die Drehzahl des turbinenartigen Ventilteils und damit die Puisationsfrequenz des pulsierenden Strahles geändert werden.
Es ist bereits ein Sprühkopf bekannt (DE-OS

to 20 17 600), der als Strömungsmitteloszillator bezeichnet ist und der einen pulsierenden Sprühstrahl ergeben soll. Bei einer derartigen Düse wird ein Sprühstrahl erzeugt, der abwechselnd gegen eine obere Wand und dann gegen eine untere Wand des gekrümmten Auslaßteiles

'5 gerichtet wird, so daß nicht ein pulsierender Sprühstrahl, sondern ein Sprühstrahl erzeugt wird, der nach vorne und hinten abgelenkt wird. Um den Benutzer in die Lage zu versetzen, entweder einen pulsierenden Strahl oder einen kontinuierlichen Strahl zu erzielen, wird ein kontinuierlicher Strahl konzentrisch um den pulsierenden Strahl vorgesehen, wobei der pulsierende Strahl aus- und eingeschaltet wird. Es sind jedoch bei diesem bekannten Sprühkopf keine Vorkehrungen getroffen, um ein steuerbares Gemisch aus beiden Strahlenarten zu erzielen.

Des weiteren ist es bekannt, daß pulsierende Sprühstrahlen nicht nur mittels pneumatischer Ventilelemente erzeugt werden können, sondern auch mittels mechanischer Ventilelemente, wie z. B. einem flüssigkeitsgetriebenen Rotor bzw. einer Turbine, der bzw. die als Antrieb für einen Ventilmechanismus zum ständigen Öffnen und Schließen von Durchlässen benutzt wird (z.B. US-PS 28 78 066, US-PS 34 73 736, US-PS 35 68 716).

Ferner ist von der Anmelderin bereits eine Sprühdüse mit einer einen pulsierenden Sprühregen erzeugenden Einrichtung, die aus einer flüssigkeitsgetriebenen und einem mit der Turbine umlaufenden Wandteil besteht, in den mit gehäusefesten Durchlässen während des Umlaufs zur Deckung bringbare Durchlässe angeordnet sind und mit einer Verzweigung der Flüssigkeit in zwei parallele, sich vor dem Austritt aus der Düse vereinigenden Strömungspfade, deren Flüssigkeitsmengen-Verhältnis einstellbar ist, vorgeschlagen worden (DT-PS 23 29 258), bei der die Flüssigkeitsaufteilung vor der Turbine in einen die Turbine antreibenden und einen keinen Antrieb bewirkenden Strömungspfad erfolgt, und bei der die Vereinigung der Strömungspfade vor den Durchlässen des umlaufenden Wancteils erfolgt.

Mit einer derartigen Düse wird somit ein zyklisch unterbrochener bzw. pulsierender Sprühstrahl erzeugt, wobei die Frequenz des pulsierenden Sprühstrahles über einen gegebenen Bereich in bezug auf einen konstanten Druck in der Wasserzuführung zur Brause geändert werden kann. Die Brause kann jedoch nur einen pulsierenden Sprühstrahl abgeben. Dies ist in bestimmten Fällen unerwünscht. Beispielsweise bevorzugen viele Benutzer einen pulsierenden Strahl zu Beginn oder am Ende des Brausebades, während sonst ein sanfter, kontinuierlicher Strahl auf den Körper erwünscht ist. Andere Benutzer sind gegen pulsierende Strahlwirkung sehr empfindlich und bevorzugen einen nichtpulsierenden Strahl, so daß eine entsprechende Sprühdüse nicht ausreichend variabel arbeiten kann.

^h°> Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine pulsierende Sprühdüse zu schaffen, bei der die Möglicnkeit besteht, einen kontinuierlichen oder einen nichtpulsierenden Sprühstrahl zu erhalten sowie pulsierende und

nichtpulsierende Ströme miteinander zu kombinieren, während der Anteil an pulsierenden zu nichtpulsierenden Strömen beliebig veränderbar ist

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zweite Durchtrittskanäle in der Endwandung der Vorrichtung ausgebildet sind, daß ein dritter Strömungsmittelpfad vorgesehen ist, der die zweiten Durchtrittskanäle mit dem Einlaß der Düse verbindet und durch das Steuerventil führt ohne daß er durch das turbinenartige Ventilteil führt und daß das Steuerventil so ausgebildet und einstellbar ist daß bei seiner fortlaufenöen gleichsinnigen und umkehrbaren Verstellung in einem ersten Bereich der dritte Pfad verschlossen ist der Strömungsmitteldurchsatz im ersten Pfad konstant bleibt und der Strömungsmitteldurchsatz im zweiten Pfad kontinuierlich bis Null reduziert wird und in einem anschließenden zweiten Bereich der zweite Pfad verschlossen ist und der Durchsatz im ersten Pfad kontinuierlich bis Null reduziert wird, während gleichzeitig der Durchsatz im dritten Pfad — von Null beginnend — ansteigt.

Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht daß der dritte Strömungsmittelpfad die zweiten Durchtrittskanäle mit dem Einlaß der Düse verbindet ohne daß er durch das turbinenartige Ventilteil führt, und daß das Steuerventil so ausgelegt ist daß es wahlweise den Anteil des Strömungsmittels ändert, der im dritten Strömungsmittelpfad und in den ersten und zweiten Strömungsmittelpfaden fließt so daß das Verhältnis des kontinuierlichen und des pulsierenden Sprühstrahles verändert wird. Durch wahlweise Einstellung des Steuerventils ist der Benutzer der Düse somit in der Lage, einen kontinuierlichen Strahl, einen pulsierenden Strahl, ein Gemisch aus kontinuierlichem und pulsierendem Strahl und einen pulsierenden Strahl veränderlicher Frequenz zu erzielen, wie nachstehend näher ausgeführt wird.

Die drei Strömungsmittelpfade stehen mit dem Gehäuseeinlaß über entsprechende Öffnungen in einer stationären Di'rchflußsteuerplatte in Verbindung. Ein Steuerventil ist auf der Durchflußsteuerplatte an der Einlaßseite der Platte gleitend aufgenommen und mit einer drehbaren Sperrplatte versehen, die seitlich über die entsprechenden Öffnungen bewegt werden kann, welche die Einlaßenden der drei Strömungsmittelpfade bilden. Die drei Öffnungen sind gekrümmt ausgebildet und um die Rotationsachse der Sperrplatte herum zentrisch angeordnet; die Sperrplatte kann von Hand über ein außen am Gehäuse zugängliches Steuerelement gedreht werden. Die Sperrplatte ist zwischen zwei Drehanschlägen beweglich. An einem ersten Drehanschlag sind die Stellungen der Öffnungen in der Durchflußsteuerplatte und die Form der Sperrplatte so gewählt, daß die gekrümmte Öffnung, die mit dem dritten Strömungsmittelpfad in Verbindung steht, vollständig freiliegt während die Öffnungen, die mit dem ersten und dem zweiten Strömungsmittelpfad in Verbindung stehen, durch die Sperrplatte vollständig gedeckt sind. Nimmt die Durchflußsteuerplatte diese Position ein, wird der gesamte Durchfluß auf den dritten Strömungsmittelpfad begrenzt, und es wird ein kontinuierlicher, nichtpulsierender Sprühstrahl aus der zweiten Gruppe von Mündungen abgegeben. Wenn die Sperrplatte von dem ersten Endanschlag weg bewegt wird, beginnt sieden Einlaß zum dritten Strömungsmittelpfad abzudecken, während sie gleichzeitig beginnt, den Einlaß zum ersten Strömungsmittelpfnd freizugeben. Der zweite StrömiingsmittelDfadeinlaß bleibt verdeckt In diesem Fall weist der abgegebene Sprühstrahl eine nichtpulsierende Komponente auf, die von dem Durchfluß durch den dritten Strömungsmittelpfad erzeugt wird, sowie eine pulsierende Komponente, die von dem Durchfluß durch den ersten Strömungsmittelpfad dargestellt wird, der auf die Sperrplatte auftrifft und wird von der ersten Gruppe von Mündungen abgegeben. Die Größe der pulsierenden Strömung und die Pulsationsfrequenz nimmt zu, wenn die Sperrplatte ίο aus ihrem ersten Endanschlag weggedreht wird, und öffnet fortschreitend den Einlaß in den ersten Strömungsmittelpfad und schließt den Einlaß in den dritten Strömungsmittelpfad.

Eine fortgesetzte Bewegung der Sperrplatte vom ersten Endanschlag weg schließt den Einlaß in den dritten Strömungsmittelpfad vollständig und richtet die gesamte Strömung durch den ersten Strömungsmittelpfad, damit ein rein pulsierender Strahl maximaler Frequenz erzeugt wird. Eine fortgesetzte Drehung der Sperrplatte von dem ersten Endanschlag weg läßt den Einlaß für den dritten Strömungsmittelpfad abgedeckt und beginnt den zweiten Strömungsmittelpfad fortschreitend zu öffnen, während der Einlaß in den ersten Strömungsmittelpfad auf einer fest vorgegebenen bzw. konstanten Öffnungsfläche gehalten wird. Während dieses Bewegungsbereiches der Sperrplatte erzeugt eine fortschreitende Öffnung des zweiten Strömungsmittelpfades einen rein pulsierenden Sprühstrahl, dessen Pulsationsfrequenz sich verringert, wenn der zweite Durchfluß weiter geöffnet wird.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die Figuren zeigen

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines solchen Brausekopfes, der direkt an eine stationäre Speiseleitung anschließbar ist,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform eines Brausekopfes, der an das Ende eines flexiblen Schlauches anschließbar ist, also für eine Handbrause,

F i g. 3 eine Ansicht des Brausekopfes nach F i g. 1 oder 2 von unten,

F i g. 4 in Explosionsdarstellung die einzelnen Teile des Brausekopfes, die für die Ausgestaltung nach F i g. 1 und Fig. 2gemeinsam sind,

F i g. 5 einen Querschnitt durch den Brausekopf nach F i g. 1 in einer axialen Mittelebene,

F i g. 6 eine Teilschnittansicht des Brausekopfes nach Fig. 2,

F i g. 7 eine Detailansicht, teilweise in Aufsicht und teilweise im Schnitt, aus der ein Teil des die Verschlußplatte betätigenden Mechanismus sichtbar ist,

F i g. 8a eine schematische Ansicht längs der Linie 8-8 nach F i g. 5, aus der das Verschlußventil in der Mittelstellung seines Bewegungsbereiches gezeigt ist,

F i g. 8b eine Ansicht ähnlich der nach F i g. 8a, bei der das Verschlußventil an einer Endbegrenzungsbewegung gezeigt ist,

F i g. 8c eine Ansicht ähnlich der nach F i g. 8a, bei der bo das Verschlußventil an der entgegengesetzten Endbegrenzungsbewegung in Vergleich zu der nach Fig.8b gezeigt ist, und

Fig.9 eine Detailschnittansicht längs der Linie 9-9 der Fig. 5.

μ In den F i g. 1 und 5 ist ein Brausekopf dargestellt, der auf einer stationären Speiseleitung bi?f>. -i'gt wird, in den F i g. 2 und 6 die Ausführungsform eines Brausekopfes, der mit dem Ende einer flexiblen Leitung oder eines

flexiblen Schlauches befestigt ist, z. B. für eine Handbrause. Diese beiden Ausführungsformen der Brauseköpfe unterscheiden sich hauptsächlich im Aufbau ihrer oberen Gehäuseeinheit und des Verbindungsrohres und verwenden einen gemeinsamen inneren Mechanismus zur Regelung des Sprühstrahles, der von der Einheit abgegeben wird. Wenn in der folgenden Beschreibung nicht ausdrücklich etwas anderes erwähnt ist. kann davon ausgegangen werden, daß die verschiedenen Teile und Funktionen, die nachstehend beschrieben werden, auf beide Ausführungsformen der Wandbrause nach F i g. 1 oder der Handbrause nach F i g. 2 anwendbar sind.

Nach der perspektivischen Explosionsdarstellung nach F i g. 4 und der Querschnit'.sansicht nach F i g. 5 weist die Brause eine untere Gehäuseeinheit 20 hohler, rohrförmiger Gestalt auf. die mit einem, ein Außengewinde aufweisenden Hals 22 am oberen Ende versehen ist. Der innere, mittlere Durchlaß durch das untere Gehäuse 22 ist mit drei radialen Schultern 24, 26 und 28 versehen, die Sitze darstellen, um andere Elemente des Brausekopfes innerhalb des unteren Gehäuses 20 axial festzulegen. Zwei Sätze von diametral gegenüberliegenden axialen Nuten 30 und 32 (siehe auch F i g. 8a — 8c und F i g. 9) erstrecken sich von den Schultern 24 und 26 nach unten, damit andere Elemente der Anordnung drehbar orientiert werden können. Das untere Ende des mittleren Durchlasses durch die Gehäuseeinheit 20 ist mit einer Reihe von axial verlaufenden Schlitzen 34 ausgebildet. Bei dem zusammengebauten Brausekopf ist eine Beilage so angeordnet, daß sie sich über die offenen, radial inneren Seiten der Nuten 34 erstreckt, damit die Definition der Nuten 34 als eine Gruppe von den Sprühstrahl abgebenden Mündungen vervollständigt wird.

Die Beilage 36 ist in einer ringförmigen Nut angeordnet, die im äußeren Teil einer Sprühstrahlkappe 38 ausgebildet ist. welche einen rohrförmigen Hauptteil 40 und eine Endwandung oder Mündungsplatte 42 besitzt, welche innerhalb des offenen, unteren Endes des rohrförmigen Körpers 40 angeordnet ist und sich quer zu diesem offenen, unteren Ende erstreckt. Drei gleiche Gruppen von Austrittsmündungen 44 sind durch die Endwandung 42 gebohrt und liegen in symmetrischer Anordnung innerhalb eines ringförmigen Bandes, das konzentrisch zur Mittelachse der Einheit verläuft. Am oberen Ende des Hauptkörpers 40 erstreckt sich ein Paar von gleichen, den Fluß führenden Rinnen 46 teilweise um den äußeren Umfang des Bauteiles 40 in symmetrischer Anordnung. Die benachbarten Enden der beiden Rinnen 46 enden, wie am besten der F i g. 4 entnommen werden kann, kurz voreinander und bilden ein Paar von in axialer Richtung verlaufenden Durchflußpfaden 48 durch die Rinnen, wobei die Durchflußpfade 48 diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind (vgl. auch F i g. 9). Wie der F i g. 9 am besten zu entnehmen ist, verlaufen eine Vielzahl von tangential gerichteten Durchflußpfaden 50 durch die radial innere Wandung einer jeden Rinne 46, so daß Wasser, das durch die Rinnen fließt, tangential in den mittleren Durchfluß des Hauptkörpers 40 abgegeben wird. Wie sich am besten der F i g. 5 entnehmen läßt, liegt der äußere Teil der Rinnen 46 auf der untersten Schulter 28 des unteren Gehäuses 20 auf. damit die Sprühstrahlkappe 38 axial im Gehäuse 20 festgelegt wird; die Kappe 38 ist dabei drehbar innerhalb des Gehäuses 20 über ein Paar von vorstehenden Ansätzen 52 orientiert die innerhalb von Halteschlitzen 32 des Gehäuses 20 aufgenommen werden. Wenn die Sprühstrahlkappe 38 im Gehäuse 20 aufsitzt, wird die Beilage 36 in radialer Richtung gegen die Nuten 34 gedruckt und bewirkt, daß die Nuten eine Gruppe von Mündungen definieren, während die Mündungen 44 in einer Endwand 42 eine zweite Gruppe von Sprühstrahlaustrittsmündungen festlegen.

Ein Drehventilbauteil 54 liegt auf der inneren oder oberen Seite der Endwandung 42 auf und wird durch die innere Wandung des Hauptkörpers 40 drehbar um die Mittelachse der Einheit gehalten. Das Ventilbauteil 54 ist ein einstückiges Gießbauteil, das vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Nylonmaterial besteht. Das Ventilbauteil weist einen flachen, C-förmigen Grundplattenteil 56 auf, der in einer radialen Ebene liegt und sich etwa 180" um die Mittelachse erstreckt. Ein halbzylindrischer Teil 58 ist einstückig mit den entgegengesetzten Enden des Teiles 56 verbunden und erstreckt sich im Winkel um die übrigen 180° des Rotors 54. Die untere Kante des halbzylindrischen Teiles 58 ist in gleicher Ebene mil der oberen oder unteren Fläche des flachen Teiles 56 ausgebildet, so daß die untere Fläche des letzterer Teiles nach unten im Abstand von der unteren Kante des halbzylindrischen Teiles 58 angeordnet ist. Eine Vielzahl von in radialer Richtung verlaufenden Schaufeln 60 ist einstückig auf den Teilen 56 und 58 ir symmetrischer Zuordnung zu der Mittelachse dei Einheit befestigt. Die relative Winkelerstreckung dci Platte 56 kann sich verändern. Die Erstreckung um 180° die in den Zeichnungen dargestellt ist. stellt jedoch eine bevorzugte Ausführungsform dar.

In Verbindung mit F i g. 5 wird festgestellt, daß dk Platte 56 des Ventilrotors 54 auf der Innenfläche dei Endwandung 42 der Sprühstrahlkappenanordnunj aufliegt und so angeordnet ist, daß er dauernd und be allen Drehstellungen wenigstens einen Teil der Mün düngen 44 überdeckt, wobei das ringförmige Band innerhalb welchem die Mündungen 44 liegen, den Ringpfad entspricht, der von der Endplatte 56 bei einei Drehung des Ventilrotors 44 durchlaufen wird. Radiale Schaufeln 60. wie am besten der F i g. 9 zu entnehmen sind so angeordnet, daß sie von dem Wasser getroffer werden, das durch tangentiale Kanäle 50 austritt, unc der Ventilrotor 54 wird mit einer Geschwindigkeit ir Drehung versetzt, die sich mit der Strömungsgeschwin digkeit des Wassers durch tangentiaie Kanäle 50 de Sprühstrahlkappenanordnung ändert.

Eine die Strömung richtende Platte 62 liegt über den oberen Ende der Sprühstrahikappe 38 und dient zu Ausrichtung und Steuerung des Wasserdurchflusses zi den verschiedenen Austrittsmündungen. Die Strö mungsplatte 62 liegt auf der zweiten oder mittlere) radialen Schulter des unteren Gehäuseteiles 20 auf. um ein O-Ring 64, der zwischen dem Umfang der Platte 6:

und dem Gehäuse 20 liegt, ergibt eine Abdichtung gegei die Wasserströmung um den äußeren Umfang der Platt· 62 herum Die Platte 62 weist ein erstes Paar voi segmentförmigen Öffnungen 66 auf, die einande diametral gegenüberliegend angeordnet sind, ferner eil

^h" zweites Paar diametral gegenüberliegend angeordnete! segmentförmiger Öffnungen 68, und ein drittes Paar voi segmentförmigen Öffnungen 70. Radial vorstehend Ansätze 72 auf der Platte 62 werden in axialen Schlitze 30 im Gehäuse 20 so beaufschlagt, daß sie drehend di

^{/- Platte 62 relativ zur Sprühstrahlkappe 38 orientieren. s< daß die öffnungen 66 in vertikaler Richtung mit de Durchflußkanälen 48 in der Sprühstrahlkappe 3 ausgerichtet sind und direkt mit den Kanälen 48 i

Verbindung stehen. Die Öffnungen 68 der Platte 62 sind mit Rinnen 46 der Sprühstrahlkappe 38 ausgerichtet und stehen mit diesen in Verbindung, während die öffnungen 70 in radialer Richtung innerhalb der Innenwpndung des Hauptkörpers 40 der Sprühstrahlkappe 38 angeordnet sind. Eine Dichtung 74 ist zwischen der unteren Seite der Strömungsplatte 62 und dem oberen Ende der Sprühstrahlkappe 38 angeordnet und mit Aussparungen 76 und Öffnungen 78 versehen, die mit Öffnungen 66 und 68 in der Platte 62 ausgerichtet sind.

Auf der oberen Fläche der Platte 62 sind einstückig eine segmentförmige, nach oben stehende Anschlagrippe 80 und ein Paar nach oben vorstehender Druckansätze 82 vorgesehen. Auf der oberen Fläche der Platte 62 ist eine ringförmige Verschlußplatte 84 drehbar gleitend aufgenommen, die die Form eines innen verzahnten Ringzahnrades 85 mit sechs symmetrisch angeordneten, segmentförmigen Verschlußschaufeln 86, 88, 90, 92 und 94 besitzt, welche in radialer Richtung von der unteren Seite des Ringzahnrades 85 nach innen vorstehen. Wie den F i g. 8a — 8c am besten entnommen werden kann. übersteigt die radial nach innen gerichtete Erstreckung der Verschlußschaufeln 86, 90 und 94 die der Schaufeln 88, 92 und 96, so daß abwechselnde Schaufeln einen verhältnismäßig kurzen oder verhältnismäßig langen Radius besitzen. Der innere Radius der Schaufeln 88,92 und 96 ist so gewählt, daß die inneren Enden dieser Schaufeln radial nach außen über die Lage der segmentförmigen Anschlagrippe 80 fallen, während die Schaufeln 86, 90 und 94 in radialer Richtung über die Stellung der Anschlagrippe 80 vorstehen. Wenn somit die Verschlußschaufel 84 auf der Oberseite der Strömungsplatte 62 aufliegt, wird die Drehbewegung der Verschlußplatte über einen Winkel begrenzt, der eine Endbegrenzung besitzt, die durch den Eingriff einer der Platten 86, 90 und 94 mit einem Ende der Anschlagrippe 80 definiert ist, und dessen entgegengesetzte Begrenzung durch den Eingriff einer benachbarten Platte 86, 90 oder 94 mit dem entgegengesetzten Ende der Rippe 80 definiert ist.

In zusammengebautem Zustand ist eine Endbegrenzung der Drehbewegung der Verschlußschaufel 84 in F i g. 8b gezeigt, bei der die Verschlußschaufel 94 mit einem Ende der Anschlagrippe 80 in Eingriff kommt, während die andere Endbegrenzung für die Bewegung der Verschlußschaufel in Fig. 8c gezeigt ist, in der die Verschlußplatte 90 in Eingriff mit dem entgegengesetzten Ende der Anschlagrippe 80 kommt. Unter Bezugnahme auf alle F i g. 8a, 8b und 8c ist festzuhalten, daß die radiale Lage der Öffnungen 70 durch die Strömungsplatte 82 so beschaffen ist, daß öffnungen 70 durch die in radialer Richtung kurzen Verschlußplatten 88, 92 und/oder % bedeckt sein können, daß aber die kurzen Platten in radialer Richtung sich überlappen und die Öffnungen 66 und 68 abdecken können. Eine Drehbewegung der Verschlußplatte 84 auf der Strömungsplatte 62 wird zur Steuerung und Änderung des Sprühstrahlaustrittes aus dem Brausenkopf in der nachstehend im einzelnen beschriebenen Weise verwendet

Die einzelnen, insoweit beschriebenen Teile werden in zusammengebauter Stellung durch ein verbindendes Rohrbauteil 98 gehalten und besitzen eine nach abwärts stehende, ringförmige Schürze 100, die mit einem Innenschraubgewinde (F i g. 5) versehen ist, in der das mit Außengewinde versehene obere Ende der unteren Gehäuseeinheit 20 verschraubt ist. mit der sie über eine Beilage 101 abgedichtet ist. Das Verbindungsrohrbauteil 98 nach F i g. 4 ist insbesondere zur Verwendung bei an der Wand befestigten Brauseköpfen nach F i g. 1 vorgesehen, eine geringförmig abweichende Form des Verbindungsrohrbauteiles 98a (vgl. F i g. 6) wird bei der Handbrause nach F i g. 2 verwendet.

Eine Drehung der VcrschluDplatie 84 wird über ein Zahnritzel 102 erreicht, das mit dem Ringzahnrad 85 kämmt und dessen Welle 104 drehbar innerhalb einer Bohrung 106 im Verbindungsrohr 98 aufgenommen wird. Ein O-Ring 107 dichtet die Welle gegen die Bohrung ab. Ein zweites Zahnrad 108, das drehbar mit der Welle 104 am äußeren Teil des Verbindungsrohres 98 versperrt ist, kämmt in zusammengebautem Zustand mit einem Zahnrad 110 (F i g. 5), das einstückig auf einer Steuerringan.ordnung Π2 ausgebildet und drehbar auf dem Verbindungsrohr 98 abgestützt ist.

Aus Fig. 5 ergibt sich, daß dann, wenn das Verbindungsrohr 98 durch Schraubverbindung auf der unteren Gehäuseeinheit 20 befestigt ist, Druckansätze 82 der Strömungsplatte 62 von der Unterseite des Verbindungsrohres 98 so beaufschlagt werden, daß bei Ineinanderverschraubung von Rohr 98 und unterem Gehäuse 20 die Strömungsplatte 62 nach unten gegen die Oberseite der Sprühstrahlkappe 38 gedrückt wird, damit die Dichtung 74 festgeklemmt und auch die Sprühstrahlkappe 38 nach unten gedrückt wird, so daß die Rinnen 46 auf der unteren Schulter 28 im Gehäuse 20 aufsitzen. Es ist nicht erforderlich, daß die Strömungsplatten 62 in axialer Richtung gegen die Schulter 26 fest aufliegen, da der O-Ring 64 in radialer Richtung zusammengedrückt wird, damit die notwendige Abdichtung um den äußeren Umfang der Platte 62 herum entsteht. Während des Zusammenbaues wird ein Kreisring 114 zwischen das untere Ende des Verbindungsrohres 98 und eine Schulter an der unteren Gehäuseeinheit 20 festgeklemmt, wobei der Ring 114 ein stationäres Bauteil ergibt, auf welchem eine Skala zur Anzeige der Drehstellung des Steuerringes 112 relativ zu dem Gehäuse vorgesehen werden kann. Eine obere Gehäuseeinheit 116 (stationäre Versorgung) ist über Schraubgewinde auf dem oberen Ende des Verbindungsrohres 98 aufgenommen und klemmt beim Aufschrauben auf das Rohr 98 durch Reibeingriff eine Schwenkkugelanordnung 118 mit der Einheit fest, so daß eine Vorrichtung zur Befestigung der Anordnung auf einer stationären Speiseleitung erhalten wird. Die Schürze der oberen Gehäuseeinheit 116 dient auch zur axialen Begrenzung des Steuerringes 112.

Wirkungsweise

Der vorbeschriebene Brausekopf ist in der Weise betätigbar, daß drei Arten von Sprühstrahlen abgegeben werden können — ein rein kontinuierlicher Sprühstrahl, bei dem das gesamte Wasser aus dem Brausekopf in einem kontinuierlichen, ununterbrochenen Strom abgegeben wird, ein rein pulsierender Sprühstrahl, bei dem das gesamte aus dem Brausekopf abgegebene Wasser in pulsierenden oder zyklisch unterbrochenen Strömen abgegeben wird, oder eine Kombination aus einem kontinuierlichen und pulsierenden Sprühstrahl, bei dem ein Teil des Wassers in kontinuierlichen Strömen abgegeben wird, während der übrige Teil als ein pulsierender, zyklisch unterbrochener Sprühstrahl abgegeben wird. Wenn der Brausenkopf einen kombinierten Sprühstrahl abgibt, ist er so einstellbar, daß der Anteil der Relativmengen des kontinuierlichen Sprühstrahls zum pulsierenden Sprüh-

strahl wahlweise verändert werden kann; diese Einstellung erfolgt in solcher Weise, daß die Pulsationsfrequenz der pulsierenden Sprühstrahlkomponente vergrößert wird, wenn der Anteil des pulsierenden Sprühstrahles zum kontinuierlichen Sprühstrahl vergrößert wird. Wird die Vorrichtung in der Weise betätigt, daß ein rein pulsierender Sprühstrahl erzeugt wird, kann die Pulsationsfrequenz des Sprühstrahles wahlweise verändert werden.

Aus Fig. 5 ergibt sich, daß bei der zusammengebauten, an der Wand befestigten Brause Wasser von der stationären Speiseleitung (nicht dargestellt) in den Brausekopf über die Kugelanordnung 118 eintritt und in eine Einlaßkammer 120 strömt, die von dem Verbindungsrohr 98, der unteren Gehäuseeinheit 20 und der Strörnungsrichtplatte 62 umschlossen wird. Eine ähnliche Einlaßkammer ist entsprechend bei der Handbrause nach den F i g. 2 und 6 vorhanden.

Läßt man die Verschlußplatte 84 im Augenblick außer Betracht, ergibt sich, daß die Einlaßkammer 120 mit drei Sätzen von Auslässen versehen ist, die durch paarweise öffnungen 66, 68 und 70 über die Strömungsrichtplatte 62 dargestellt sind. Die öffnungen 66, 68 und 70 stellen die Einlaßenden dreier getrennter und unterschiedlicher Strömungskanäle durch den Brausekopf dar.

Ein erster Strömungskanal aus der Einlaßkammer 120 verläuft von den öffnungen 68 zum Inneren der beiden Rinnen 46 der Sprühstrahlkappe 38 und von dort durch tangentiale Kanäle 50 in das Innere der Sprühstrahlkappe 38, wo eine Verbindung mit den Abgabemündungen 44 hergestellt ist. Wasser, das diesem ersten Durchflußpfad folgt, trifft auf Schaufeln 60 des Drehventilbauteiles 54 auf, wenn das Wasser aus den tangentialenKanälen 50 austritt, und somit versetzt das Wasser im Anschluß an den ersten Durchflußpfad den Ventilrotor 54 in Drehung, so daß die Wasserströme, die aus den Mündungen 44 austreten, wenn der flache Plattenteil 56 des Drehventils 54 sich mit den einzelnen Mündungen 44 überlappend dreht, zyklisch unterbrochen werden.

Ein zweiter Durchflußkanal verläuft von der Einlaßkammer 120 durch öffnungen 70 in der Strömungsrichtplatte 62 und gelangt von der Öffnung 70 direkt in das Innere der Sprühstrahlkappe 38, so daß der Strahl durch die Mündungen 44 austreten kann. Da der Wasserstrom durch diesen zweiten Durchflußkanal in axialer Richtung in das Innere der Sprühstrahlkappe 38 abgegeben wird, trägt das Wasser, das dem zweiten Strömungskanal folgt, nicht zur Drehzahl des Ventilrotors 54 bei und übt eine geringe Bremswirkung auf den Rotor aus, wenn die Drehschaufeln auf die axial gerichteten Ströme aus den öffnungen 70 auftreffen.

Wasser, das den ersten und zweiten Kanälen folgt, wird an der Ströisiungsrichtplatte 62 geteilt und in das Innere der Sprühstrahlkappe 38 vor der Abgabe aus den Mündungen. 44 wieder vereinigt Somit wird das gesamte Wasser, das durch die ersten und zweiten Strömungsmittelkanäle fließt, aus den Mündungen 44 als ein pulsierender Sprühstrahl abgegeben.

Ein dritter Strömungsmittelkanal geht von der Einlaßkammer 120 durch öffnungen 66 der Strömungsrichtplatten 62. öffnungen 66 sind mit den Kanälen 48 außen auf der Sprühstrahlkappe 38 ausgerichtet, und die Kanäle 48 stehen direkt mit der zweiten Gruppe von Mündungen 34 in Verbindung. Da dieser dritte Strömungskanal außen auf der Sprühstrahlkappe 38 ausgebildet ist, nimmt das Wasser, das durch den dritten Strömungskanal fließt, seinen Weg um den Ventilrotor 54 herum und wird in einem kontinuierlichen Strom aus den Mündungen 34 abgegeben.

Eine Steuerung der Pulsationsfrequenz des pulsierenden Sprühstrahles und eine Proportionierung der relativen Mengen von pulsierendem und nichtpulsierendem Sprühstrahl wird dadurch erreicht, daß in Drehrichtung die Verschlußplatte 84 so eingestellt wird, daß sie die Sperröffnungen 66, 68 und 70 vollständig oder teilweise sperrt, und zwar in Abhängigkeit von der Stellung der verschiedenen Verschlußschaufeln relativ zu den öffnungen. In den Fig. 8a, 8b und 8c ist die Verschlußplatte 84 bei drei Grundstellungen der Dreheinstellung relativ zu der Strömungsrichtplatte 62 dargestellt. In F i g. 8a liegt die Verschlußplatte 84 in der Mitte zwischen den entgegengesetzten Endbegrenzungen der Dreheinstellung relativ zur Platte 62, während die Fig.8b und 8c die Verschlußplatte 84 an den entgegengesetzten Endbegrenzungen der Dreheinstellung zeigen, wie dies durch den Eingriff der Verschlußschaufel 86 mit einem Ende der Anschlagrippe 80 nach Fig. 8b, oder durch den Eingriff der Verschlußsohaufel 94 mit dem entgegengesetzten Ende der Anschlagrippe 80 nach F i g. 8c festgelegt ist.

In Fig.8a ist die Verschlußplatte 84 so angeordnet, daß die öffnungen 66 vollständig von den Verschlußschaufeln 86 und 92 abgedeckt sind; die öffnungen 70 sind vollständig durch die Verschlußschauiehi 90 und 94 abgedeckt, während eine Hälfte jeder der öffnungen 68 durch die Schaufeln 94 und 88 abgedeckt ist.

Nimmt die Verschluöplatte 84 diese Drehstellung ein,

sind die einzigen öffnungen in der Strömungsrichtplatte 62, die freiliegen, die öffnungen 68, und somit tritt der gesamte Fluß durch den Brausekopf durch den ersten Strömungskanal auf, nämlich von den öffnungen 68 zur Rinne 46 und von dort über die tangentialen Kanäle 50 in das Innere der Sprühstrahlkappe 38 zur Abgabe durch die Mündungen 44. Wie oben erwähnt, trifft Wasser, das durch die Kanäle 50 gelangt, auf die Schaufeln 60 des Drehventils 54 auf und versetzt das Ventil in Drehung, so daß die Mündungen 44 zyklisch geöffnet und geschlossen werden. Da das ganze Wasser, das durch die Einheit strömt, wenn die Verschlußschaufel 84 die in F i g. 8a gezeigte Stellung einnimmt, über die Mündungen 44 abgegeben werden muß, ist der gesamte austretende Sprühstrahl ein pulsierender, zyklisch

^5 unterbrochener Sprühstrahl. Aufgrund der Tatsache, daß das gesamte Wasser dann, wenn es durch den Brausekopf strömt, auf die Schaufeln 60 des Drehventils auftrifft, wird das Ventil mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit für einen bestimmten Wert des Speisedruckes angetrieben, und die Pulsationsfrequenz wird dann ein Maximum.

Eine Drehung der Verschlußplatte 84 wird durch eine ringförmige Drehung des Steuerringes 112 erreicht, wobei das Zahnrad 110 auf dem Steuerring 112 das Zahnritzel 108 treibt, so daß die Welle 104 und das Ritzel 102 in Drehung versetzt werden; letzteres Ritzel kämmt dabei mit dem Ringzahnrad 85 der Verschlußplatte 84. Bei einer Drehung der Verschlußplatte 84 im Uhrzeigersinne aus der in Fi g. 8a gezeigten Stellung in die in Fig.8b gezeigte Stellung bleibt die Fläche der öffnungen 68, die zwischen den Verschlußplatten 88,90 und 94 freiliegen, konstant Wenn die Verschlußplatte 84 sich im Uhrzeigersinn aus der Stellung nach Fig.8a dreht beginnen die ablaufenden Kanten der Verschlußschaufel 90 und 94 die Öffnungen 70 freizulegen, und ein wachsender Teil des Wassers, der durch die Vorrichtung strömt gelangt durch die öffnungen 70. Wasser, das durch die öffnungen 70 strömt, folgt dem zweiten

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Strömungskanal, wie oben beschrieben, und wird von der öffnung 70 in axialer Richtung in das Innere der Spriihstrahlkappe 38 abgegeben. Die radiale Anordnung der Kanäle 70 ist so gewählt, daß Wasser, das von diesen Kanälen abfließt, axial über den Drehpfad der Schaufeln 60 strömt, so daß eine leichte Bremswirkung auf d'e Drehgeschwindigkeit cW Schaufeln ausgeübt wird. Die Drehgeschwindigkeii der Schaufeln v.ird ferner dadurch vci ringen, daß — da das Volumen des durch die öffnungen 70 tretenden Stromes sich autzubauen 'cgiiini. wenn die öffnungen durch Drehung der Verschlußschaufel 84 freiliegen — eine konsequente Verringerung des Volumens des durch die öffnungen 68, die Rinnen 46 und die tangentialen Kanäle 50 tretenden Flusses aufhat, so daß das Volumen und die Strömungsgeschwindigkeit des aus den Kanälen 50 austretenden Wassers, aus der die Antriebskraft, die eine Drehung des Ventilrotors 54 bewirkt, stammt, verringert wird.

Da die öffnungen 6b während der Bewegung der Verschlußschaufel 84 zwischen den in Fig. 8a und 8b gezeigten Stellungen gesperrt bleiben, tritt der gesamte Fluß durch die Einrichtung durch die ersten und zweiten Strömungskanäle auf, wobei diese Flüsse im Inneren der Sprühstrahikappe 38 vereinigt werden und durch die Mündungen 44 abgegeben werden. Somit wird ein rein pulsierender Strom über den gesamten und vollen Bereich der Bewegung der Verschlußplatte 84 zwischen den in den F i g. 8a und 8b gezeigten Stellungen erreicht. Die Pulsationsfrequenz dieses Flusses ändert sich jedoch in Abhängigkeit von der Drehstellung der Verschlußplatte 84, wobei die Frequenz ein Minimum wird, wenn die maximale Fläche der öffnung(en) 70 in der Stellung nach F i g. 8b erreicht wird, und die Pulsationsfrequenz nimmt zu, wenn die Verschlußschaufei von der Stellung nach Fig. 8b in die Stellung nach F i g. 8a gedreht wird, bei der die Pulsationsfrequenz für einen gegebenen Speisedruck ein Maximum wird.

Bei einer Bewegung der Verschlußschaufel 84 im Gegenuhrzeigersinn aus der Stellung nach F i g. 8a in die Stellung nach F i g. 8c bleiben die Öffnungen 70 durch die Verschlußplattcn 90 und 94 abgedeckt, während eine Bewegung in Gegenuhrzeigerrichtung der Verschlußschaufeln 86 und 92 fortschreitend die öffnungen 66 für den Fluß aus der Kammer 120 freilegt. Ferner ^⁵ vermindert eine Bewegung der Verschlußschaufeln 88 und 94 im Gegenuhrzeigersinne aus der Stellung nech F i g. 8a in die Stellung nach F i g. 8c fortschreitend die Fläche der öffnungen 68 für den Fluß aus der Einlaßkammer 120, bis dann, wenn die Verschlußplatte 84 die Stellung nach F i g. 8c erreicht hat, die öffnungen 68 vollständig von den Verschlußplatten 88 und 94 bedeckt werden, während die Verschlußplatten 86 und 92 sich in die Stellungen bewegt haben, in denen die Öffnungen 66 für den Fluß voll geöffnet sind.

Wenn die Verschlußplatte 84 die Stellung nach F i g. 8c einnimmt, tritt der gesamte Fluß durch die Einrichtung über den obenerwähnten dritten Strömungskanal auf, gelangt von den Öffnungen 66 durch die Kanäle 48 längs der Außenseite der Sprühstrahlkappe 38, wo er von dem äußeren Ring von Mündungen 34

55 abgegeben wird. Da der Strom zu den Mündungen 34 das Drehventil 54 vollständig umfließt, wird das gesamte von den Mündungen 34 abgegebene Wasser im herkömmlichen, kontinuierlichen Strom abgegeben, und damit wird, wenn die Verschlußplatte die Stellung nach K ι g. 8c einnimmt, ein rein kontinuierlicher Sprühstrahl duiich die Vorrichtung abgegeben.

Nimmt die Verschlußplatte 84 eine Zwischenstellung zwischen den Stellungen nach den Fig. 8a und 8c ein, werden beide öffnungen 68 und b6 teilweise geöffnet, so daL< ein Strom durch die Vorrichtung /wischen uiesen beiden Sätzen vin öffnungen entsprechend der Drehstellung der Verschlußplatte 84 portioniert wird. In diesen Zwischenstellungen besteht der abgegebene Sprühstrahl aus einer kontinuierlichen Sprühstrahlkomponente, die durch den Teil des Stromes dargestellt wird, der durch die öffnungen 66 strömt, und einem pulsierenden Sprühstrahlanteil, der durch den übrigen Teil des Stromes dargestellt wird, der durch die öffnungen 68 strömt. I 'ber diesen Bewegungsbereich der Verschlußplatte 84 ändert sich die Pulsationsfrequenz des pulsierenden Teiles des Sprühstrahles im Anteil zu der Komponente des Stromes, der durch die Mündungen 44 hindurchtritt. Beginnt man bei einem rein kontinuierlichen Strom, wobei die Verschlußplatte 84 in der Stellung nach Fig. 8c steht, so ergibt die Drehung der Verschlußpiaitc 84 in die Stellung nach F i g. 8a eine allmählich zunehmende Komponente des pulsierenden Stromes mit fortschreitend zunehmender Frequenz, wenn die Stellung nach F i g. 8a erreicht wird.

Die Strömungseigenschaften der Einrichtung zusammenfassend beginnt man mit der Verschlußplatte 84 in der Stellung nach F i g. 8c; nimmt man einen konstanten Speisedruck innerhalb der Einlaßkammer 120 an, so wird der gesamte Fluß aus der Einrichtung von den Mündungen 34 in kontinuierlichen, nicht unterbrochenen oder nicht pulsierenden Strömen abgegeben. Wird der Steuerring so gedreht, daß er die Verschlußplatte in einer Richtung im Uhrzeigersinn von der Stellung nach F i g. 8c weg antreibt, wird der Prozentsatz des Flusses, der von den Mündungen 34 abgegeben wird, fortschreitend vermindert, während ein entsprechend zunehmender Prozentsatz des Flusses aus den Mündungen 44 abgegeben wird. Der Sprühstrahl, der aus den Mündungen 44 abgegeben wird, ist ein pulsierender Sprühstrahl, und bei Zunahme des prozentualen Anteiles des Flusses durch die Mündungen 44 nimmt die Pulsationsfrequenz zu, bis die Verschlußplatte 84 die Stellung nach F i g. 8a erreicht hat, wobei dann der Prozentsatz des Sprühstrahles, der von den Mündungen 34 abgegeben worden ist, auf Null abgenommen hat. Eine fortgesetzte Drehung des Steuerringes 112 zum Antrieb der Verschlußplatte 84 in Uhrzeigerrichtung über die Stellung nach F i g. 8a hinaus bewirkt, daß die Vorrichtung einen rein pulsierenden Sprühstrahl abgibt, die Pulsationsfrequenz jedoch abnimmt wenn die Verschlußplatte 84 sich auf die Stellung nach Fig.8b zubewegt. Die Pulsationsfrequenz kann auch dadurch verändert werden, daß der Speisedruck durch Einstellung der Steuerabsperrglieder in herkömmlicher Weise verändert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sprühdüse mit einer Vorrichtung zur Erzielung eines pulsierenden und eines nichtpulsierenden Sprühstrahles, die ein strömungsmittelgetriebenes Ventilteil mit einem Ringsegment aufweist, das während der Drehung erste, innerhalb der Endwandung der Vorrichtung ausgebildete, stationäre Durchtrittskanäle verschlie3t und öffnet,

mit einem ersten und einem zweiten parallelen Strömungsmittelpfad, wobei nur das Strömungsmittel im ersten Pfad durch das turbinenartige Ventilteil fließt und das Strömungsmittel, das in den ersten und zweiten Pfaden fließt, vor Erreichen der ersten Durchtrittskanäle vereinigt wird, und
mit einem Steuerventil zum stufenlosen Verändern des Verhältnisses des Strömungsmitteldurchsatzes durch den ersten und den zweiten Pfad, wodui-ch die Drehzahl des turbinenartigen Ventilteils und damit die Puisationsfrequenz des pulsierenden Strahls geändert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Durchtrittskanäle (34) in der Endwandung (42) der Vorrichtung (38) ausgebildet sind,

daß ein dritter Strömungsmittelpfad (66—48—34) vorgesehen ist, der die zweiten Durchtrittskanäle (34) mit dem Einlaß (120) der Düse verbindet und durch das Steuerventil (62, 84) führt, ohne daß er durch das turbinenartige Ventilteil (54) führt und
daß das Steuerventil (62, 84) so ausgebildet und einstellbar ist, daß bei seiner fortlaufenden gleichsinnigen und umkehrbaren Verstellung (Sb-8a—Sc) in einem ersten Bereich [Sb-Sa) der dritte Pfad (66—48—34) verschlossen ist, der Strömungsmitteldurchsatz im ersten Pfad (68-46-50-44) konstant bleibt und der Strömungsmitteldurchsatz im zweiten Pfad (70 — 44) kontinuierlich bis Null reduziert wird und

in einem anschließenden zweiten Bereich (8a—Sc) der zweite Pfad (70—44) verschlossen ist und der Durchsatz im ersten Pfad (68—46—50—44) kontinuierlich bis Null reduziert wird, während gleichzeitig der Durchsatz im dritten Pfad (66—48—34) — von Null beginnend — ansteigt.

2. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (62,84) eine stationäre Durchflußsteuerplatte (62), durch die der erste Strömungsmittelpfad (68—46—50—44), der zweite Strömungsmittelpfad (70—44) und der dritte Strömungsmittelpfad (66—48—34) führt, und eine drehbare Sperrplatte (84) aufweist, die abhängig von ihrer Winkelstellung die ersten, zweiten und dritten Strömungsmittelpfade in sich ändernden Anteilen öffnet bzw. schließt.