Die Erfindung betrifft einen Sprühkopf zur Bildung einer pulsierenden Flüssigkeitsströmung, der an eine Quelle einer unter Druck stehenden Flüssigkeit anschliessbar ist und ein Gehäuse hat, das eine Eingangsöffnung und eine Ausgangs öffnung aufweist, wobei die Ausgangsöffnung mit einem Dekkel versehen ist, in welchem Kanäle ausgebildet sind.
Die Erfindung hat die Schaffung eines Sprühkopfes dieser Art zum Ziel, welcher für eine Dusche oder eine Handbrause geeignet ist.
Der erfindungsgemässe Sprühkopf ist gekennzeichnet durch eine Scheibe, die im Gehäuse zwischen der Eingangs öffnung und dem Deckel angeordnet ist, sowie durch Stützelemente zum Abstützen der Scheibe im Gehäuse, derart, dass sie Schwingungsbewegungen ausführen kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ansicht mit Teilschnitt einer ersten Ausführungsform des Sprühkopfes,
Fig. 2 eine Ansicht des Sprühkopfes von unten, wobei der untere Deckel entfernt ist,
Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie 3-3 in der Fig. 2,
Fig. 4 eine Ansicht von oben des Deckels des Sprühkopfes aus der Fig. 1,
Fig. 5 eine Ansicht mit Teilschnitt einer anderen Ausführungsform des Sprühkopfes, wobei mögliche Stellungen der Scheibe gestrichelt dargestellt sind,
Fig. 6 eine Ansicht des Sprühkopfes aus der Fig. 5 von unten mit entferntem unterem Deckel,
Fig. 7 eine Ansicht von oben des unteren Deckels des Sprühkopfes aus der Fig. 5,
Fig. 8 eine Ansicht mit Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform des Sprühkopfes und
Fig.
9 einen Teilschnitt der Scheibe und des Gehäuses des Sprühkopfes aus der Fig. 8.
Der in den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung dargestellte Sprühkopf 10 enthält ein Gehäuse 12 mit einer Eingangsöffnung 13 und einem Deckel 14, welcher über einer Ausgangsöffnung 15 angeordnet ist. Der Deckel 14 ist am Gehäuse 12 durch Schrauben 16 befestigt. Im Gehäuse 12 befindet sich zwischen der Eingangsöffnung 13 und der Ausgangsöffnung 15 eine flache runde Scheibe 18, welche mit dem Deckel 14 eine Kammer 19 begrenzt. Von der Scheibe 18 erstreckt sich zur Ausgangsöffnung 15 ein Lagerzapfen 20. An der der Ausgangsöffnung 15 zugewandten Seite der Scheibe 18 befindet sich eine Ausnehmung 22. Ausserdem ist die Scheibe 18 mit Wasserkanälen 24 versehen. Die Kanäle 24 sind kreisförmig entlang des äusseren Randes der Scheibe 18 angeordnet. Wie am besten aus der Fig. 3 ersichtlich ist, vergrössert sich der Querschnitt der Kanäle von ihrer Eingangsöffnung 26 zu ihrer Ausgangsöffnung 28.
Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, ist der Deckel 14 mit Ausgangskanälen 30 versehen, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und kreisförmig entlang des Umfanges der Ausgangsöffnung 15 angeordnet sind. Am Deckel 14 ist gegenüber der Ausnehmung 22 in der Scheibe 18 ein Zapfen 32 befestigt. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, erstreckt sich der Zapfen 32 in die Ausnehmung 22. Die Scheibe 18 ist an einem Stützzapfen 34 abgestützt, der am Deckel 14 befestigt ist, wobei der Lagerzapfen 20 der Scheibe 18 auf einer Spitze des Stützzapfens 34 aufliegt. Die äussere Umfangsfläche 36 der Scheibe 18 ist konisch und hat an der Eingangsseite einen kleineren Durchmesser als an der Ausgangsseite. Zwischen der Umfangsfläche 36 der Scheibe 18 und der Innenwand des Gehäuses 12 besteht ein ringförmiger Kanal 37.
In den Fig. 5, 6 und 7 der Zeichnung ist eine andere Ausführungsform des Sprühkopfes dargestellt. Bei dieser Ausführungsform enthält die Scheibe 38 keine Öffnungen und ihre äussere Umfangsfläche 40 verjüngt sich von einem grösseren Durchmesser an der Eingangsseite auf einen kleineren Durchmesser an der Ausgangsseite.
Eine weitere Ausführungsform des Sprühkopfes ist in den Fig. 8 und 9 der Zeichnung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist ebenfalls eine Scheibe 48 ohne Öffnungen vorgesehen. Sie hat eine äussere Umfangsfläche 50, deren Durchmesser sich in der Richtung zur Ausgangsöffnung 15 vermindert. In der Umfangsfläche 50 ist ein Schlitz 52 ausgebildet, in welchen eine Rippe 54 des Gehäuses 12 eingreift, wie aus der Fig. 9 hervorgeht.
Bei allen Ausführungsformen sind die Scheiben 18, 38 und 48 auf Stützzapfen 34 abgestützt, auf welchen Lagerzapfen 20 aufliegen. Diese Art der Lagerung und der Kanal 37 zwischen den Scheiben und dem Gehäuse 12 gestatten Querbewegungen der Scheiben in der Lagerung bei ihren Schwingungsbewegungen. Zur Erleichterung dieser Querbewegungen sind die Spitzen der Stützzapfen 34 etwas abgeflacht.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Sprühköpfe ist wie folgt:
Der Sprühkopf 10 kann an eine normale, nicht dargestellte Wasserleitung angeschlossen sein und als Dusche dienen oder an einen Schlauch angeschlossen werden und eine Handbrause bilden. In beiden Fällen gelangt das Wasser durch die Eingangsöffnung 13 in das Gehäuse 12 und stösst auf die Scheibe. Beim Sprühkopf nach den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung strömt das Wasser nicht nur entlang der äusseren Umfangsfläche 36 der Scheibe 18 und durch den ringförmigen Kanal 37, sondern auch durch die Kanäle 24. Da die Scheibe 18 nur auf dem Stützzapfen 34 abgestützt ist und in Stellungen beweglich ist, die sich ausserhalb der Achse des Stützzapfens 34 befinden, entstehen unter dem Einfluss der Wasserströmung am Umfang der Scheibe und durch die Kanäle 34 Bewegungen aus der Mitte und Schwingungsbewegungen um den Stützzapfen 34.
Die Schwingungsbewegungen der Scheibe 18 haben Änderungen des Wasserdrucks an der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Scheibe zur Folge, so dass die Scheibe abwechselnd Wasser durch die Kanäle 30 an einer Seite und dann an der anderen Seite des Deckels 14 pumpt.
Das abwechselnde Pumpen des Wassers hat die Entstehung von Pulsationen der aus dem Sprühkopf 10 austretenden Wasserströmung zur Folge.
Durch die Zusammenwirkung des Zapfens 32 mit dem Umfang der Ausnehmung 22 wird die Scheibe 18 an einer Drehung im Gehäuse 12 gehindert. Die Schwingungsbewegungen der Scheibe werden an einer Seite durch den Zapfen 32 etwas gedämpft. Die grösste dämpfende Wirkung entsteht jedoch durch die Strömung des Wassers zwischen der Scheibe und dem Gehäuse, welche eine Art Flüssigkeitslager für die Scheibe bildet und verhindert, dass die Scheibe bei ihren Schwingungsbewegungen gegen das Gehäuse stösst.
Die genaue Ursache der Schwingungen ist noch nicht vollständig klar. Es wird jedoch angenommen, dass dabei mehrere Faktoren mitwirken. In erster Reihe ist die Breite des ringförmigen Kanales 37 zwischen der Scheibe und der Innenwand des Gehäuses wichtig. Eine geeignete Breite beträgt 0,25 mm.
Der optimale Wert der Breite ist jedoch vom Durchmesser der Scheibe abhängig. Eine grössere Breite hat eine zu starke Strömung der Flüssigkeit entlang der Scheibe zur Folge.
Zweitens muss die Scheibe so abgestützt sein, dass sie sich während der Schwingungsbewegungen seitlich zum Stützzapfen 34 bewegen kann. Die Scheibe muss somit so gelagert sein, dass sie exzentrische Bewegungen gegenüber ihrer Stütze ausführen kann.
Drittens spielt der Abstand zwischen der unteren Fläche der Scheibe und dem Deckel eine Rolle. Dieser Abstand bestimmt das Volumen der Kammer 19 zwischen der Scheibe und dem Deckel. Wenn das Volumen dieser Kammer zu gross ist, kann während der Schwingungen der Scheibe nicht ein ausreichender Flüssigkeitsstrom in die Kammer fliessen. Es sieht so aus, dass sich das Volumen der Kammer bei einer Veränderung der Breite des ringförmigen Zwischenraumes zwischen der Scheibe und dem Gehäuse so verändern muss, dass diese Dimensionen im wesentlichen proportional bleiben.
Ein vierter Faktor ist das Verhältnis des Querschnittes der Ausgangskanäle 30 im Deckel 14 zum Querschnitt der Ausgangsöffnung 15. Die Kammer 19 zwischen der Scheibe und dem Deckel bildet eine Art Behälter, welcher die Flüssigkeit aufnimmt, bis sie durch die Schwingungsbewegungen der Scheibe nach aussen gepumpt wird. Die im Behälter gespeicherte Flüssigkeit übt auf die Scheibe eine Kraft aus, welche ihre Schwingungsbewegungen dämpft. Wenn der Querschnitt der Öffnungen zu gross ist, wird die Flüssigkeit nicht in der Kammer zurückgehalten, bis sie durch die Scheibe nach aussen gepumpt wird. Auch die Anordnung der Kanäle muss beachtet werden. Wenn sie sich im Bereich des äusseren Umfanges der Ausgangsöffnung befinden, wird die maximale Pumpwirkung der schwingenden Scheibe erzielt.
Der Sprühkopf nach den Fig. 5 bis 7 enthält in der Scheibe 38 keine Kanäle. Bei dieser Ausführhrungsform ist gleich wie bei der ersten Ausführungsform die Scheibe 38 so gelagert, dass sie sich exzentrisch gegenüber dein Stützzapfen 34 bewegen kann. Die Strömung von Wasser am Umfang der Scheibe 38 und die daraus sich ergebenden Änderungen des statischen und dynamischen Druckes des Wassers bei der Strömung durch den ringförmigen Kanal 37 und in die Kammer 19 haben Schwingungen der Scheibe und eine pulsierende Wirkung auf das Wasser zur Folge. Wie bei der vorherigen Ausführungsform verhindert der Zapfen 32, welcher in die Ausnehmung 22 in der Scheibe eingreift, eine Drehung der Scheibe um den Stützzapfen 34 bei den Schwingungsbewegungen.
Bei der Ausführungsform des Sprühkopfes nach den Fig.
8 und 9 verhindern die Rippe 54 und der Schlitz 52 eine Drehbewegung der Scheibe 48 während ihrer Schwingungsbewegungen am Stützzapfen 34.
The invention relates to a spray head for forming a pulsating liquid flow, which can be connected to a source of a pressurized liquid and has a housing which has an inlet opening and an outlet opening, the outlet opening being provided with a cover in which channels are formed .
The invention aims to provide a spray head of this type which is suitable for a shower or a hand shower.
The spray head according to the invention is characterized by a disk which is arranged in the housing between the inlet opening and the cover, as well as by support elements for supporting the disk in the housing in such a way that it can carry out vibratory movements.
Further details of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments on the basis of the accompanying drawings. It shows:
1 is a view with partial section of a first embodiment of the spray head,
2 is a view of the spray head from below, with the lower cover removed,
3 shows a partial section along the line 3-3 in FIG. 2,
4 shows a view from above of the cover of the spray head from FIG. 1,
5 shows a view with partial section of another embodiment of the spray head, possible positions of the disk being shown in dashed lines,
6 shows a view of the spray head from FIG. 5 from below with the lower cover removed,
7 shows a view from above of the lower cover of the spray head from FIG. 5,
8 shows a view with partial section of a further embodiment of the spray head and
Fig.
9 shows a partial section of the disk and the housing of the spray head from FIG. 8.
The spray head 10 shown in FIGS. 1 to 4 of the drawing contains a housing 12 with an inlet opening 13 and a cover 14 which is arranged over an outlet opening 15. The cover 14 is attached to the housing 12 by screws 16. In the housing 12 there is a flat round disk 18 between the inlet opening 13 and the outlet opening 15, which with the cover 14 delimits a chamber 19. A bearing pin 20 extends from the disk 18 to the outlet opening 15. A recess 22 is located on the side of the disk 18 facing the outlet opening 15. In addition, the disk 18 is provided with water channels 24. The channels 24 are arranged in a circle along the outer edge of the disk 18. As can best be seen from FIG. 3, the cross section of the channels increases from their inlet opening 26 to their outlet opening 28.
As can be seen from FIG. 4, the cover 14 is provided with outlet channels 30 which have a rectangular cross section and are arranged in a circle along the circumference of the outlet opening 15. A pin 32 is attached to the cover 14 opposite the recess 22 in the disk 18. As can be seen from FIG. 1, the pin 32 extends into the recess 22. The disk 18 is supported on a support pin 34 which is fastened to the cover 14, the bearing pin 20 of the disk 18 resting on a tip of the support pin 34. The outer peripheral surface 36 of the disk 18 is conical and has a smaller diameter on the input side than on the output side. An annular channel 37 exists between the circumferential surface 36 of the disk 18 and the inner wall of the housing 12.
In FIGS. 5, 6 and 7 of the drawings, another embodiment of the spray head is shown. In this embodiment, the disk 38 does not contain any openings and its outer peripheral surface 40 tapers from a larger diameter on the inlet side to a smaller diameter on the outlet side.
Another embodiment of the spray head is shown in FIGS. 8 and 9 of the drawing. In this embodiment, a disk 48 without openings is also provided. It has an outer circumferential surface 50, the diameter of which decreases in the direction of the outlet opening 15. A slot 52 is formed in the circumferential surface 50, in which a rib 54 of the housing 12 engages, as can be seen from FIG. 9.
In all embodiments, the disks 18, 38 and 48 are supported on support pins 34 on which bearing pins 20 rest. This type of mounting and the channel 37 between the disks and the housing 12 allow transverse movements of the disks in the mounting during their oscillating movements. To facilitate these transverse movements, the tips of the support pins 34 are somewhat flattened.
The described spray heads work as follows:
The spray head 10 can be connected to a normal, not shown water pipe and serve as a shower or can be connected to a hose and form a hand shower. In both cases, the water passes through the inlet opening 13 into the housing 12 and hits the pane. In the spray head according to FIGS. 1 to 4 of the drawing, the water flows not only along the outer peripheral surface 36 of the disc 18 and through the annular channel 37, but also through the channels 24. Since the disc 18 is only supported on the support pin 34 and is movable in positions that are located outside the axis of the support pin 34, under the influence of the water flow on the circumference of the disc and through the channels 34, movements from the center and oscillatory movements around the support pin 34.
The oscillatory movements of the disc 18 result in changes in the water pressure on the inlet side and the outlet side of the disc, so that the disc alternately pumps water through the channels 30 on one side and then on the other side of the cover 14.
The alternating pumping of the water results in pulsations in the water flow emerging from the spray head 10.
The interaction of the pin 32 with the circumference of the recess 22 prevents the disk 18 from rotating in the housing 12. The oscillating movements of the disk are dampened somewhat on one side by the pin 32. The greatest dampening effect, however, arises from the flow of water between the disk and the housing, which forms a type of fluid store for the disk and prevents the disk from hitting the housing during its vibratory movements.
The exact cause of the vibrations is not yet completely clear. However, it is believed that several factors are involved. First and foremost, the width of the annular channel 37 between the disc and the inner wall of the housing is important. A suitable width is 0.25 mm.
However, the optimal value of the width depends on the diameter of the disc. A larger width results in an excessive flow of the liquid along the disk.
Second, the disk must be supported so that it can move laterally to the support pin 34 during the oscillating movements. The disc must therefore be mounted in such a way that it can perform eccentric movements with respect to its support.
Third, the distance between the lower surface of the disc and the lid plays a role. This distance determines the volume of the chamber 19 between the disc and the cover. If the volume of this chamber is too large, a sufficient flow of liquid cannot flow into the chamber during the vibrations of the disk. It appears that when the width of the annular space between the disk and the housing changes, the volume of the chamber must change in such a way that these dimensions remain essentially proportional.
A fourth factor is the ratio of the cross section of the outlet channels 30 in the cover 14 to the cross section of the outlet opening 15. The chamber 19 between the disk and the cover forms a kind of container which holds the liquid until it is pumped outwards by the vibratory movements of the disk . The liquid stored in the container exerts a force on the disk which dampens its vibratory movements. If the cross-section of the openings is too large, the liquid will not be retained in the chamber until it is pumped out through the disk. The arrangement of the channels must also be taken into account. When they are in the area of the outer circumference of the outlet opening, the maximum pumping action of the vibrating disk is achieved.
The spray head according to FIGS. 5 to 7 does not contain any channels in the disk 38. In this embodiment, the same as in the first embodiment, the disk 38 is mounted in such a way that it can move eccentrically with respect to the support pin 34. The flow of water at the circumference of the disk 38 and the resulting changes in the static and dynamic pressure of the water as it flows through the annular channel 37 and into the chamber 19 result in vibrations of the disk and a pulsating effect on the water. As in the previous embodiment, the pin 32, which engages in the recess 22 in the disk, prevents the disk from rotating about the support pin 34 during the oscillating movements.
In the embodiment of the spray head according to FIGS.
8 and 9, the rib 54 and the slot 52 prevent the disc 48 from rotating during its oscillatory movements on the support pin 34.