CN1089644C - 盘旋式液体发送设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种设备，它包括：一有液体入口的体部；一放置在液体入口下游的摆动透平，摆动透平的构形做成当被从液体入口出来的液体冲击时旋转；以及一液体再导向装置，例如运动的或固定的罩或室，它们设置在摆动透平的下游，以再导向液流。虽然摆动透平可以以不同的方式放在液体入口的下游，但是最好是将摆动透平放置成沿轴向与液体入口成隔开的关系，例如将摆动透平按松松的柱与套筒的关系结合至体部上。优选的摆动透平包括一带产生角动量的构件的凸出的锥形上表面，该产生角动量的构件在该表面中或表面上形成，其中，产生角动量的构件从槽、翼片、叶片或它们的组中选取。设备可进一步包括一摆动限制构件，例如一与摆动透平接合的定子环。

Description

盘旋式液体发送设备

淋浴头、水龙头和其它喷头或喷嘴在商业上可以按许多的设计和构形得到。虽然许多淋浴头和水龙头是作为装饰性类型销售的，但是也有许多不同的淋浴头机构却是意图用于改善或改变水的喷射图形特征。任何一种特殊的喷射图形都可以通过喷射宽度、喷射分布或轨迹、喷射速度等特征来描述。此外，喷射图形可以被修改或设计，以适于不同的目的，包括对皮肤有较舒适的感觉，在冲洗和按摩肌肉时有较好的效能，以及节水，这只不过是举出几点。

绝大多数喷头可以归类为固定式的和摆动式的，以及有固定的开口或喷嘴和可调节的开口或喷嘴。具有固定的喷嘴的固定式喷头是所有喷头中的最简单的，它主要由水室和旨在产生不变的图形的一个或更多的喷嘴组成。具有可调节的喷嘴的固定式喷头通常有相似的结构，只不过是易于对喷嘴方向、喷嘴开口尺寸和/或所用的喷嘴数目作某些调节。例如，在住宅家庭建筑中常用的淋浴头提供一固定的喷头壳体，它有多个按圆的图形布置的喷嘴，其中，喷射速度可通过用手相对于喷嘴壳体转动一调节环进行调节。

像将水导至人的皮肤的固定位置上的淋浴头一样，这种固定式喷头使水流过它的小孔，并且按重复的方式基本走过同样的路径。这种淋浴头的使用者感到水流连续地作用在同一区域上，并且，特别是在高压或大流量时，使用者会感到水正在往体内钻，从而消除了从这种淋浴头得到的正面效应。为了减少来自淋浴头的这种不愉快的感觉，以及广泛地改进来自喷头的水的分布，曾经作过各种尝试，以提供摆动的喷头。

在美国专利No.3791584(Drew等人)，3880357(Baisch)、4018385(Bruno)、4944457(Brewer)和5577664(Heitzman)中公开了摆动式淋浴头的例子。美国专利No.4944457(Brewer)公开了一种摆动式淋浴头，它采用一个装在齿轮箱组件上的泵轮，该齿轮箱组件产生喷嘴的摆动。与之相似，美国专利No.5577664(Heitzman)公开了一种具有旋转的阀构件的淋浴头，该阀构件用一轮子和齿轮减速器驱动，以在大流量与小流量之间经过壳体循环流量。这两种淋浴头，为了完成所要求的运动，都需要极其复杂的机械结构。从而，由于各个部分的磨损和整个结构中的矿物质沉积，这些机构易于损坏。

美国专利No.3691584(Drew等人)还公开了一种摆动式淋浴头，但是它采用了一个装在杆上的喷嘴，该杆在经过沿径向设置的槽进入杆四周的室的水在杆上的力的作用下旋转并摆动。虽然此淋浴头比Brewer和Heitzman的都要简单，但是它仍然包含大量要求尺寸精确的零件和许多各个零件之间的连接。此外，淋浴头依赖小孔作为水的通道，容易受到矿物质的堆积和被颗粒堵塞。

美国专利No.5467927(Lee)公开了一种淋浴头，它带一具有多个叶片的装置，该叶片设计成用于产生振动和脉动。一个叶片设置成带偏心重的，该偏心重产生振动，而相对的叶片则设置成带前凸缘，该凸缘通过瞬时阻断水流产生脉动。还有，这种淋浴头的结构相当复杂，它的狭的通道容易受到矿物质的堆积和被颗粒堵塞。

美国专利No.5704547(Golan等)公开了一种淋浴头，它包括一壳体、一透平和一液体出口体，以使流经透平的液体使透平旋转。旋转的透平可用于使液体出口体旋转，和/或像摆一样的方式作左右摆动。

美国专利No.4073438(Meyer)公开了一种喷洒头，它有一带一入口的壳体和一水分布结构，该结构在一端有一喷嘴，在相反的一端有一杯形元件，并且可响应进入壳体中的水的切向流动进行动作，以产生喷嘴的轨道运动。还公开了一种盘，它在壳体中旋转，与表面作滚动接触，以产生喷嘴的部分旋转，杯形元件响应从入口出来的水的切向流动绕纵向轴线旋转。

参看图35，美国专利No.3091400(Aubert)公开了一种具有旋转式摆动喷射装置的洗碗机，该装置包括一具有一喷头和一支承件的喷射体，连同一包围它的环。摆动喷射装置10包括一体部件12和一包围它的环16，件12有一装在其上的喷头14。体部件12有一锥形内支承座18，它放在供水管20上，该水管有一形成支承座22的做成圆弧的边缘。伸出件12有一在供水管20的外向往下伸的环部24和一相邻的、向外突出的肩部26，后者与环16的下部接合并在用压力供水时在其上滚动。通过管子20供给的水进入分布室28并经过喷头14的喷射孔30出来。各个孔30的取向要选择成有一动量矩，使喷射体旋转，由此，体部12的肩部如同在32处所指出的那样在环16上的滚动。

Aubert的主要缺点为，摆动是由喷头中的孔的切向取向产生的，从而限制了喷射图形的选择。更具体一些，切向孔将形成非常宽的喷射图形，它对洗碗可能是有用的，但是对淋浴头则是不理想的。此外，由于喷头14的质量大和肩部26与环16之间的环状接触，在喷头开始摆动以前，水的供应必须以高速和高压进行。

美国专利No.2639191和3357643(都是Hruby)公开了一种喷洒头和具有长的管状杆的工作装置，该杆被长形管状体中的套筒接纳，其中，套筒与杆之间设置足够的间隙，以允许杆在长形管状体中旋转或摆动。不过，这种装置也依赖液体的切向流动动作杆。此外，杆与体部都如此长，以致该装置不适于许多用途。

美国专利No.3009648(Hait)公开了一种喷洒头，它具有固定在液体导管上的一件式喷嘴，其中，喷嘴有用支撑支持就位的倒锥形塞。塞子包括多个翼片，以在喷嘴上产生旋转运动。喷洒头将水分布成旋转的水流。

美国专利No.5439174和5588595(Sweet)和美国专利No.5671885(Davissor)都公开了具有体部的盘旋的喷洒头，体部在一端有一喷嘴，在相反的一端在喷嘴的下游有一支承在其上的喷射板。喷射板有多个在其一侧上形成的水流分布槽，其形状做成使喷射板在被从喷嘴射出的水流冲击时旋转。喷射板有分别通过一球和笼，一支承笼或一弹性连接器与体部相连的轴。液体被导至喷射板上并沿径向被偏转，离开喷射板，不能对液体进行控制或再导向。

不过，仍然需要有改进的喷头、淋浴头或其它液体排放设备，它们以均匀而受控制的方式送出像水这样的液体。理想的是，喷头能按所要求的方式送出水，即使在适于在淋浴头和浸没式水龙头中使用的低压或小流量下。设备最好只产生最少的压力降，并可按有方向的喷射圆形送出液体。更理想的是，如果喷头提供包含最少的零件的简单而紧凑的设计。

本发明提供一种设备，它包括：一具有液体入口的体部；一放置在液体入口下游的摆动透平，该摆动透平的形状做成在被从液体入口流出的水流冲击时旋转；以及一液体再导向装置，例如一移动的或固定的罩或室，它放置在摆动透平的下游，以再导向水流。虽然摆动透平可以用不同方式放在液体入口下游，但最好是，摆动透平放置成沿轴向与液体入口成隔开一段距离的关系。设备可进一步包括一像定子环这样的与摆动透平接合的摆动限制构件。

虽然摆动透平可以用不同方式放置在液体入口的下游，但是摆动透平最好按柱与套筒的关系与体部接合。优选的摆动透平包括一凸的锥形上表面，带有在其中/在其上形成的产生角动量的构件，其中，产生角动量的构件从槽、翼片、叶片和它们的组合中选取。

设备可进一步包括一在液体入口附近形成的轨道，其中，摆动透平有一第一表面，它延伸成与轨道作滚动接触。一个与轨道一起使用的优选的摆动透平有多个叶片和一用于液体再导向装置的向下成一角度的偏转器，叶片的形状做成使摆动透平在被从液体入口流出的水流冲击时旋转。按照本发明，液体再导向装置可与摆动透平或体部构件接合。

本发明包括某些液体送出设备，其中，体部形成一壳体，后者有一包括液体入口的第一端和包括一环部的第二端。一喷嘴组件可与壳体共同使用，该组件包括一第一端、一第二端和一液体导管，第一端与摆动透平在壳体中形成柱与套筒的关系，第二端有一液体出口，导管穿过环部伸出，提供壳体与液体出口之间的液体连通。喷嘴组件可进一步包括一像摆动板这样的摆动限制构件。优选的摆动板有一凸出的截锥形表面，它在环部附近与壳体接合，以限制喷嘴组件的运动。液体从壳体的出口包括一喷嘴，后者有多个在喷嘴中形成的出口通路。

为了使本发明的上述特色与优点能被详细地理解，可以参考它在附图中示出的实施例进行在上述简短地概述的本发明的更细致的描述。不过，应当指出，附图仅仅示出本发明的典型的实施例，因此，不能认为是限制它的范围，因为本发明可承认其它等效的实施例。

图1是本发明的喷头组件的第一实施例的侧面剖视图。

图2和3是本发明的喷头组件的第二实施例的侧面剖视图。

图4是沿图1的喷头的4--4线的俯视剖面图，它示出摆动透平的顶部。

图5是喷头的底视图，它示出喷头壳体的出口。

图6是本发明的喷头组件的第三实施例的侧面剖视图。

图7是本发明的喷头组件的第四实施例的侧面剖视图。

图8A～8D和9A～9D是以两个不同的离开喷头的距离从四个喷头中出来的喷射图形的均匀性的图解表示，这四个喷头包括本发明的一个喷头。

图10A～10I是在本发明的摆动板与壳体底部之间的摆动的示意图。

图11A～11B是喷头和由喷头送出的水的图形/角度的示意侧视图。

图12A～12B是具有不同的槽角的其它摆动透平的局部俯视图。

图13是本发明的具有轨道环的喷头组件的第五实施例的侧面剖视图。

图14是沿图13所示的实施例的14-14线的俯视图。

图15是本发明的喷头组件的第六实施例的侧面剖视图。

图16是沿图15所示的实施例的15-15线的俯视图。

图17A～17I是示意图，它示出按照图2的喷头在摆动透平套与喷嘴组件柱之间的摆动。

图18A～18I是示意图，它示出按照图3的喷头在摆动透平柱与喷嘴组件套筒之间的摆动。

图19是本发明的喷头组件的第七实施例的侧面剖视图。

图20是本发明的喷头组件的第八实施例的侧面剖视图。

图21是具有流量环速度控制系统的喷头组件的侧面剖视图。

图22是具有用于在透平周围或速度管周围再导向液体的旁路阀的喷头组件的侧面剖视图。

图23A～23F是图22的旁路阀的侧面剖视图，它们示出它在不同旋转角度时的工作。

图24A～24E，图25A～25E和图26A～26E分别是图23A～23E的旁路阀沿24-24、25-25和26-26的局部剖视图。

图27是具有旁路阀的喷头组件的侧面剖视图，该阀用于控制朝一组固定的液体出口通路的液体。

图28是一喷头组件的侧面剖视图，它有一在速度管周围再导向液体的旁路阀和一移动套筒的凸轮轴，该套筒控制喷射宽度。

图29是同图26一样的喷头组件的侧面剖视图，只是套筒放在摆动板的下方。

图30是一喷头组件的侧面剖视图，它在摆动板的下方有一喷射宽度调节环。

图31是一喷头组件的侧面剖视图，它有一在速度管周围导向水，以得到柔和的冲洗的旁路阀。

图32是一喷头组件的侧面剖视图，它有至外喷嘴组件上的外部液体发送。

图33是一喷头组件的侧面剖视图，它有一上升环。

图34是一喷头组件的侧面剖视图，它有一设置在速度管的下游的冲击调节零件。

图35是原有技术的喷头的侧面剖视图，它用在洗碗机中。

图36是本发明的液体排放设备的第一实施例的侧面剖视图。

图37是本发明的第二实施例的侧面剖视图。

图38是本发明的第三实施例的侧面剖视图。

图39是图38所示的设备的平面图。

图40和41是本发明第四实施例的侧面剖视图。

图42是本发明第五实施例的侧面剖视图。

图43～45是本发明的摆动透平的顶部的示意图。

图46是本发明的典型设备的底视图，它示出出口通路。

图47是与图36所示的相似的设备的侧面剖视图，但柱与套筒的关系倒过来。

图48和49是与图36所示的相似的设备的侧面剖视图，但具有任选的提供集中的液体流的特色。

图50、51和52是设备的其它实施例的侧面剖视图。

图53是本发明的设备的第一实施例的侧面剖视图。

图54是本发明的设备的第二实施例的侧面剖视图。

图55是本发明的设备的第三实施例的侧面剖视图。

图56是本发明的设备的第四实施例的侧面剖视图。

图57是本发明的设备的第五实施例的侧面剖视图。

图58是与图54和55所示的设备一起使用的另一出口通路的侧面剖视图。

图59是本发明的设备的第六实施例的侧面剖视图。

图60是本发明的设备的第七实施例的侧面剖视图。

图61是本发明的设备的第八实施例的侧面剖视图。

图62是本发明的设备的第九实施例的侧面剖视图。

图63是本发明的设备的第十实施例的侧面剖视图。

图64是本发明的设备的第十一实施例的侧面剖视图。

图65、65A和66是两种其它接合结构的剖视图，它们用于利用电机输出轴或喷嘴组件的旋转摆动运动作动力，并用该运动分别转动具有确实的旋转轴线的齿轮或轴。

图67是本发明的喷头组件的第一实施例的侧面剖视图。

图68是图67所示的摆动透平的局部剖视图。

图69是图67所示的摆动透平的透视图。

图70是喷头的第二实施例的剖视图。

图71A和71B是一具有液体入口的喷头的剖视图，该入口具有可变的截面积，分别处于完全打开的位置和节流的位置。

图72A和72B是液体流量控制装置的剖视图，它们分别处于打开位置和关闭位置。

图73是一喷头的剖视图，它有一使透平与柱接合的支承。包括室的喷头组件

本发明提供一带运动的喷嘴的喷头组件，该喷嘴按基本均匀的喷射分布发送液体。喷嘴的运动是摆动，最好结合某些旋转动。摆动是通过在壳体内的液体供应路径中设置一产生摆动的构件或摆动透平产生的。流过摆动透平的水使摆动透平摆动，其中，透平的轴线绕一由摆动限制构件规定的参考轴线旋转或摆动。从而，摆动透平就使喷嘴摆动。由摆动喷嘴产生的喷射图形以不同的程度迅速改变，以致液滴或液流超时地沿圆弧形路径被导向，而不是连续地在一个位置上被导向。这种类型的喷射分布图形比许多固定的图形温和，而且摆动透平的独特的设计不包括复杂的机械零件或重大的流量限制。

更具体一些，本发明提供一种喷头组件，它有一壳体、一喷嘴组件、一产生摆动的构件和一摆动限制构件。壳体有一具有液体入口的第一端和在其中形成一环部或开口的第二端。喷嘴组件有一第一端、一中间部分、一第二端、一液体导管和摆动限制构件，第一端形成一设置在壳体内的柱，中间部分穿过开口伸出，第二端有一液体出口，液体导管提供壳体与液体出口之间的液体连通。喷嘴组件位于液体入口的下游。产生摆动的构件放置在面向液体入口的液体通路中，并有一从其延伸，以松松地在其中接纳柱的套筒。喷嘴组件通过流过、流经或穿过产生摆动的构件的液体产生摆动。

柱包括至少一个入口，最好是多个径向的通路，和一个在柱的入口与液体出口之间提供液体连通的通道。入口可以与通道的中心线相切，柱与套筒可以是锥形的。

液体出口最好包括一喷嘴和多个在喷嘴中形成的出口通路。在喷嘴组件的环部与中间部分之间可放置密封元件，以防止液体通过环部漏至壳体外面。

在另一实施例中，本发明提供一喷头组件，它有一壳体、一具有摆动限制构件的喷嘴和一产生摆动的构件。壳体有具有一液体入口的第一端和形成一开口的第二端。喷嘴组件有一第一端、一中间部分、一第二端、和一液体导管，第一端形成一设置在壳体内的套筒，中间部分穿过开口伸出，第二端有一液体出口，导管在壳体与液体出口之间处于液体连通。喷嘴组件的第一端位于液体入口的下游。产生摆动的构件放置在壳体中，面向液体入口，并且有一柱，该柱从其延伸，并与套筒松松地接合，最好是，柱与套筒都是锥形的。

在另一实施例中，提供一喷头组件，它有一壳体、一具有摆动限制构件的喷嘴和一产生摆动的构件。壳体有一第一端、一第二端和一流动通路，第一端有一液体入口端，第二端有一开口，流动通路在第一端和第二端之间延伸。喷嘴组件有一放置在壳体内的第一端、与第一端接合的产生摆动的构件、穿过开口伸出的中间部分、摆动限制构件如摆动板、一具有出口喷嘴的第二端和一水通路，摆动限制构件在开口附近与中间部分接合，水通路提供流动通路与出口喷嘴之间的液体连通。

产生摆动的构件最好是一摆动透平头，而摆动透平头则形成锥形表面，后者有多个面向壳体的液体入口端的局部为切向的槽。在一优选的实施例中，产生摆动的构件可以是一摆动透平头，它有多个沿径向延伸的翼片，所述翼片位于壳体的液体入口的下游。摆动限制构件可以是一装在翼片上的环。

本发明的一个方面是提供一种包括产生摆动构件或摆动透平的喷头组件，所述的产生摆动构件或摆动透平均使喷嘴产生摆动，而与喷嘴进口通路的数量、设计或构形无关。更特别的是，产生摆动构件不依赖于喷嘴上的切向出口通路。这使得喷嘴的出口可被以下述方式设计，即，产生理想的喷流宽度及图形，如适用于居家用的花撒。

本发明的另一个方面为提供一种喷嘴，它可以包括任意数量和任意构形的出口通路，但是最好有数目少的，并具有较大的内部尺寸的出口通路，以防止由矿物质沉积和颗粒聚集而产生的堵塞。由于喷嘴是摆动的，故液体在表面上的分布或覆盖是极均匀的。因此，只需要用较少的出口通路提供表面上的完全覆盖，并且在淋浴的情况下，得到一种柔和的感觉。由于只需要较少的通路，故每个通路可以加宽，以使通路不大可能被石灰、其它矿物质或颗粒约束或堵塞。最好是，通路足够宽，以通过进入液体源的普通砂子。

此外，本发明提供一速度系统，其中，大部分经过喷头的压力降，最好是基本上为所有的压力降都在一个大的孔中产生，该孔产生一被导向并向下分布至敞口通路的水流。此速度系统对减少矿物质堆积和减少喷头与喷嘴的重量是有利的。采用速度系统，就有较少的矿物质堆积，因为出口通路不再依赖具有小截面积的开口将水的流量分割成个别的水流，因而出口通路可以加宽或重新设计。采用速度系统，喷头与喷嘴的重量较轻，因为喷嘴在节流孔的下游，因而在工作时并不充满液体。喷嘴宁可包括一壳体和在壳体中的偏转器，以导向从节流孔中出来的水。重量减轻在摆动喷头中是特别有利的，因为减少的质量造成喷嘴的角动量的成比例的减小，该角动量造成喷头壳体振动。虽然如同刚才描述的和在下面的图中提供的那样，速度系统最好与此处所描述的产生摆动的构件组合使用，但是，速度系统也可以结合其它的摆动机构使用，其中包括美国专利No.5551635和美国专利No.40073438的摆动机构，前一专利在此处被结合，以作为参考，后一专利也在此处被结合，以作为参考。

本发明的另一方面为提供一摆动限制构件。本发明的喷嘴的喷射宽度同时由喷嘴中的出口通路的结构和作用在喷嘴上的偏转角决定。例如，如果喷嘴按固定模式使用时提供一6°的喷射宽度，而摆动则产生一离开中心的5°的偏转角，则按照本发明，在按摆动模式使用时，有效的喷射宽度将为16°左右(在各个方向都有5°的附加宽度)。因此，摆动限制构件在确定喷嘴的有效喷射宽度和每个液体流在一次摆动中所经过的圆弧形路径的范围时都起重要的作用。

本发明的又一个方面为一产生摆动的构件，它放置成与喷头组件直接接合或接触。虽然产生摆动的构件可以接合在、保持在或用别的方法固定在喷嘴组件上，但是通常都优选不将产生摆动的构件与喷嘴组件做成一体或固定在其上。更具体一些，喷嘴组件有远离喷嘴的端部。最好是，喷嘴组件的远端和产生摆动的构件以松的阴阳关系彼此接纳，特别是在远端和构件易于滑动成或摆动成适当的不受限制的关系的地方。一个特别优选的布置是圆柱形的柱(阳)被接纳在圆柱形的套筒(阴)中，在该处，柱的外径小于套筒的内径。另一种方案为，柱可以形成一截锥形表面(阳)，被接纳在截锥形套筒(阴)中，在该处，柱的截锥角小于套筒的截锥角。应当认识到，柱可以是喷嘴组件的一部分，而套筒则可以是产生摆动的构件的一部分，或者反过来。最好将柱与套筒设计成在其间有足够的公差，以使产生摆动的构件能相对于喷嘴组件摆动而不会咬合。此外，最优选的是，采用具有锥形或截锥形的柱的产生摆动的构件，其第一直径被接纳在喷嘴组件的锥形或截锥形套筒中。

产生摆动的构件或摆动透平与体部的松松的关系例如柱与套筒的关系的一个优点是，在摆动透平要开始摆动之前，只有很小的摩擦力或其它力要克服。这样，本发明的摆动的开始与保持基本上与液体流量无关，而且即使在流量远小于许多州的法律规定的最大值2.5加仑每分钟时，也可以在淋浴头和水龙头中工作得非常有效。

柱与套筒的关系的第二个优点是，摆动透平易于离开液体入口的轴向中心直立、偏移或倾翻。事实上，即使没有液体经过喷头组件、摆动透平也可以相对于液体入口的轴向中心线以一倾翻角停息。为了提供最有效的摆动，摆动透平最好能偏移，离开液体入口的轴向中心线足够远，以使经过液体入口送出的大部分液体只在摆动透平的一侧被导向，及时面向任何给定位置。松松配合的柱和套筒的关系使本发明的液体排放设备以较少的零件在短得多的纵向距离(沿轴向中心线测量的从液体入口至液体出口的距离)内得到摆动透平的足够的偏移。

本发明的又一方面为提供一个或更多的中间套筒，它被放置成如上所述的柱与套筒的关系。对于具有一个柱、一个套筒和一个或更多的中间套筒的喷嘴组件，最好是使每个构件(柱、套筒和中间套筒)之间的关系保证其间有摆动。

本发明的另一个方面为在整个喷头组件中提供充分打开的流动通路，以使限制流量的节流可以是一流量控制环和刚好在喷嘴的出口通路的上游的小孔的尺寸，该控制环设置在喷头组件中，靠近液体入口。这样，在壳体内保持恰当的压力，以驱动摆动透平，而在液体出口则产生适当的水速度，以提供一满意的淋浴。

本发明的再一个方面为提供一喷头组件，它有装在喷嘴的出口通路中的销钉。喷头的摆动和力使销钉旋转或振动，与通路的内表面接触，从而消除了矿物质堆积的任何可能性。销钉最好有一被约束在喷嘴中的头部和一杆，它固定在销钉头上并穿过出口通路伸出。重要的是，销钉头与杆不阻断经过出口通路的液体的流动。

应当认识到，本发明的喷头以及其各个零件都可以用任意的已知材料制造，这些材料耐从其通过的液体的化学腐蚀和热冲击。在液体是水的地方，优选的材料包括塑料如聚四氟乙烯和金属或合金如不锈钢。适于在本发明中应用的其它材料对熟悉本技术的人都是清楚的，并且认为都在本发明的范围内。

图1是喷头组件40的剖视图。喷头组件40有用于保持一摆动透平44和一摆动板46的壳体42。壳体42形成一基本不漏水的室43，它具有位于摆动透平44的上游的入口45。壳体42的底面50形成一环、孔或开口52，用于穿过它可滑动地接纳一轴54，后者在壳体42内固定在摆动板46上，在壳体42的外面固定在喷嘴48上。轴54在孔52中用唇式密封56密封，以防止水从壳体中泄漏，同时又允许轴54在开口52中倾翻并旋转。也可采用一O形圈在开口中密封轴54。

摆动透平44有锥形的上表面58和一大体为圆柱形的套筒62，上表面形成多条非径向的通路60(还可参看图4)。摆动透平44的上表面58最好越过套筒62伸出，以形成一面向下端62的环形悬伸64。摆动透平的套筒62有一划出一内径的内表面68，该内径大于轴54的外径。在装配好以后，套筒62在轴或柱54的外面滑动，而摆动透平44则停靠在轴54的顶上。

摆动板46有一底面72，它向上离开壳体42的底面50成坡度。摆动板46与底面50之间形成的角度通过限制喷嘴组件的倾翻确定了喷嘴48所经历的最大摆动角。当喷嘴组件的中心线与壳体的中心线对齐时，摆动板的底面72最好与壳体42的底面50形成一1度左右与20度左右之间的角度，更好一些在2度左右与10度左右之间，再好一些在4度左右。喷嘴的倾翻将同样以前述板与壳体之间的角度受到限制，造成以两倍角度的因数，也就是在所有方向以同样的角度加大增加喷头的有效喷射宽度。

轴或柱54提供一通道74，它与轴的入口76和喷嘴48处于液体连通。入口76最好是穿过柱的壁延伸的多个通路，最好从壳体42的顶部向下成一角度朝着壳体42的底面。通道74包括一速度管75，它按照节水标准例如2.5加仑每分(GPM)限制经过喷头的液体流量。通道74于是就打开，与喷嘴48的输出通路78成液体连通。

因此，液体遵循这样一条路径，即经过入口45进入室43，越过摆动透平44，经过入口76进入轴54中的通道74，并经过与轴54中的通道48作流动连通的喷射通路78从喷嘴48中出来。在工作时，有压力的液体源与壳体中的入口连通。透平由于冲击在摆动透平的上表面的液体而摆动。摆动主要是指摆动透平倾翻至一侧并绕轴的中心轴线作圆周运动，以致靠近摆动透平的下端的内表面与轴的外表面作滚动接触。摆动透平的摆动作用在轴上作用有力，这些力通过轴被传至摆动板上，以致摆动板的底面与壳体的底面作滚动接触。喷嘴同样响应轴的摆动而摆动。一旦室基本充满水，其中的水就进入轴中的入口，并经过轴中的通道流至喷嘴。

图4是喷头40沿图1的4-4线的剖视图。摆动透平44的顶面58在示出时有按非径向构形形成的槽60。应当指出，冲击在摆动透平44上的液体流动要将摆动透平44向旁边推成倾翻的位置，以致摆动透平44的中点基本在来自入口45的液体流的外面，而且只有摆动透平44的一侧及时在任何位置与液体流对齐。在摆动透平44的上端58上形成的通路或槽60的每一个都是非径向的并且起着翼片的作用，这些翼片使摆动透平在液体流经槽时绕液体入口作圆周运动。非径向槽60、锥形表面58和套筒62与柱54之间的松松的关系保证，当液体以压力流动，对着摆动透平44的顶部时，摆动透平44将倾翻，偏离中心，并开始摆动。更具体一些，冲击在透平44的锥形表面58上的液体产生倾翻力31，而经过槽60的液体则产生旋转力33。因此，经过入口45的液体流使摆动透平44如同用箭头61所示顺时针方向摆动。一旦摆动开始，连续的水流保持摆动透平44处于摆动模式。此外，液体的流动还产生一向下的保持力，它向下推在透平上，力图使透平不从其与喷嘴组件的合作关系移动。因此，最好使锥形表面58的角度足够大，以便即使在透平已经完全倾翻时也产生至少一不大的倾翻力，但是角度不要这样大，以致使透平被往上拉并与喷嘴组件脱离接触。

对于给定的摆动透平，摆动率或摆动速度可通过加大(或减小)经过喷头的液体的流量来增加(或减小)。不过，对于一给定的液体流量，有可能通过改变摆动透平中的槽的角度或斜度来设计摆动透平，使之有较快或较慢的摆动率。参看图12，一摆动透平可通过减小槽的斜度，即按小的离开径向的角β设计槽162而把摆动透平设计成有一般地较慢的摆动率。同样，摆动透平也可以通过加大槽的斜度，即按较大的离开径向的角δ设计槽164而把摆动透平设计成有较快的摆动率。回过去参看图4，槽甚至可设计成具有变化的角，以形成针轮型的圆形。此外，槽的数目和尺寸也可以修改成定做一摆动率。

图17A～17I是示意图，它们示出了按照图1的喷头40的摆动透平套筒62与喷嘴组件柱54之间的摆动。从倾翻至壳体42右边的透平套筒62与柱54开始，透平套筒62和柱54绕壳体中点69顺时针作圆周运动，此处示出的是在各个图之间按45度的增量。由于柱54和透平套筒62总是沿同一方向倾翻的，故它们的各自的中点71、73基本上沿径向与壳体69的中点对齐。由于透平套筒62顺时针方向(如同由透平中点71绕壳体中点69的运动所显示的那样)作圆周运动，故套筒62迫使柱54倾翻并沿同样的顺时针方向(如同柱的中点绕壳体中点69的运动所显示的那样)作圆周运动。

简单地回去参看图1，透平44和透平套筒62在三个地方与柱54接触：(1)套筒62的下部内缘，沿倾翻方向(即向图1的右边)；(2)靠近套筒62的上端的内部位置，离开倾翻的方向(即向图1的左边)；(3)在透平的下侧。由于有三个接触点，因此需要有一个或更多的点滑动，以使透平摆动。虽然所有接触点都被液体如水湿润，但是透平的长期使用会在柱上或套筒的内表面上产生某些边界磨损。

图10A～10I是示意图，它们示出本发明的摆动板与壳体底面之间的摆动。由于在摆动板与底面之间形成的角度，摆动板与底面之间的滚动接触圆在摆动板46上划出一具有直径47(和周长)的第一圆，该直径不同于壳体42的底面50上的第二圆的直径51。为了保持与底面的接触，摆动板必须通过旋转补偿周长的差。如图所示，如果圆47的直径小于圆51的直径，则(在摆动板和底面之间无滑动时)摆动板46将沿与摆动(如同用箭头142所示)相反的方向旋转(如同用箭头140所示)。图10A～10I中每个后继的视图代表一45度的顺时针摆动。

在图10A中，摆动以柱(未示出)向下倾翻在纸面上开始，以致摆动板的第一圆47被推过去，与底面50的圆51接触。为了说明起见，分别在摆动板46和底面50上，在圆47、51之间的接触开始点附近，放了两个三角形标记144、146。当摆动从而是接触点顺时针移动时，摆动板经历一小的逆时针的旋转。对于图10A～10I中所示的已知直径47、51，看来在整个一次摆动时，摆动板46沿相反方向绕四分之一圈旋转，以提供一约为4的摆动与转动之比。转动在此例子中为沿摆动的相反方向，因为圆47的直径和周长小于圆51的直径和周长(即D₃＞D₄)。还应当认识到，底面本身可以是截锥形的。应当认识到，摆动与转动之比可以通过提供一较大的摆动板与底面之间的直径差或角度差而加大。对于摆动板与底面，刚才提到的主宰摆动与转动之比的原理也适用于产生摆动的构件或摆动透平与柱。

回过去看图1，柱54被两个中间套筒80、82(中间套筒的使用是任选的)包围，它们有大于轴54但是小于摆动透平44的套筒62的直径。套筒80、82在与摆动透平44的内表面66接触时摆动(即绕轴倾翻和转动)。附加以套筒，使摆动透平倾翻至所要求的角度，同时又在各表面之间保持小的接触角。

柱或轴54还包括一输送通路84，它在开口52附近通入喷嘴48的环形杯86中。输送通路84捕获任何可能从开口四周并在未采用密封的情况下泄漏的水。由从出口通路78出来的水产生的真空将水从杯86经过输送通路84吸入通道74中。通路84还将空气供至速度管75下面的空间中，从而使从速度管75出来的水流能保持其速度，同时又被偏转并向下引导至通路78中。

图2是喷头组件的第二实施例的剖视图。喷头90A基本与图1的喷头40相同，只是产生摆动的构件或摆动透平92和喷嘴组件的远端94之间的关系不同。根据前面的讨论，摆动透平92包括一柱96，而不是一个套筒，而远端94则包括一套筒98，而不是一柱。此外，柱96和套筒98分别示出了截锥形表面100和102的使用。它们最好沿中心线在某个地方有一共同的支点104。如同采用前面的摆动透平44一样，来自入口45的液体流冲击表面58，并将摆动透平92倾翻至一侧，直至表面100、102发生接触。经过透平的一侧的槽60的液体流在摆动透平92上作用一切向力(如同按图4所描述的那样)，使摆动透平在套筒94中摆动。比起在喷头40的构形中，摆动的滚动分量在喷头90的构形中可更容易地看出，这可能是由于透平柱96与套筒98之间的接触基本上为一直线，而不是图1的透平44所显示的三点接触。

图18A～18I示意地表示了按照图2的喷头90A的摆动透平柱96与喷嘴组件套筒98之间的摆动。由于在透平柱96的表面上形成的圆59的直径小于在相对的套筒98的表面上形成的圆61的直径，故当透平柱96顺时针摆动时，用图61示例的透平柱96将沿逆时针方向旋转。喷头90A最好优先于喷头40选择，因为它消除了与三点接触有关的磨损。可以认为，磨损的减少是消除三点接触和使喷嘴组件的旋转(如同在图10A～10I中所示，对顺时针的摆动为逆时针的)与透平的旋转(对于顺时针的摆动为逆时针的)匹配的综合结果。由于柱96和套筒98沿同一方向旋转，故其间的摩擦量大大减少或可能消除。虽然喷头90在示出时带有具有最优选的截锥形表面的柱96和套筒98，但是也适于将柱96和套筒98做成具有简单的圆柱形表面。

图3是图2的喷头的剖视图，它有两个改进的特点。首先，喷头90B配有一个具有薄壁管110B的喷嘴组件，该薄壁管将摆动板46接合至喷嘴48上。薄壁管优先用非常刚劲的材料最好为像不锈钢这样的金属制造，以便减小管110B的外径(与图2中的管子110A相比)。例如，管子可包括一具有约0.15英寸的内径和约0.18英寸的外径的不锈钢管。减少管110B的外径，就减少了翻转或倾翻喷嘴组件所需要的力的大小。

其次，喷头90B在示出时有一个或更多的旁路通路或槽112，以在透平60四周偏转一部分液体流。旁路通路112希望能减少由水作用在透平上的力，从而将作用在透平与喷嘴组件之间以及喷嘴组件与底面或类似物之间的力减少至其大小为可靠地保持摆动所需的力。可以认为，不必要地大的力可造成喷头的各个运动构件之间的摩损加大，并产生噪声。

图5为喷头的底视图，它示出了喷嘴的出口。虽然出口通路可以按现有技术中已知的任何方式设置，但是，优选的出口通路组78是由多个与偏转器77相连的鳍片79限定的。偏转器77的主要用途为对流过喷嘴的水提供一弯曲的路径。最好以较小的角度将一小部分出口通路77引导至喷嘴的48的轴线上，以便在离开喷头的近距离处在一个物体例如进行淋浴的人的外面提供较均匀的喷射图形或覆盖。较少的出口通路角78a最好绕喷嘴的圆周或在沿径向向内朝着喷嘴的中间轴线(未示出)的各个地点以隔开的间距形成。

图6为喷头组件120的剖视图，其中，同样的数字标志了与图2中所示的前面的实施例的类似的元件。柱54中的入口通路76延伸入通道74中，形成一与柱54的中心轴线和通道74相切的角，使液体回旋。回旋的或成螺旋线的液体122经过通道74到达喷嘴124。由于回旋的液体将液体向外推，靠在通道74和喷嘴124的壁上，因此不需要偏转器。喷嘴最好仍然包括鳍片79，以减少或消除液体的回旋，并限定出许多从喷嘴出来的液体流。最好是将鳍片设定成使液体以与柱的中心轴成5°的角出去。

图7示出了按照本发明的一个优选的实施例构造并工作的另一种喷头130的剖视图，其中，同样的数字标志了与图2中所示的前面的实施例的类似的元件。喷头130有一喷嘴132，后者带位于出口通路136中的销钉134。销钉134有在一端的头部和一大体是直的杆，头部位于室或通道138里面，杆向下延伸，进入或穿过出口通路136。由摆动的喷嘴产生的离心力使销钉摩擦出口通路136的侧面并保持它没有石灰或其它矿物质沉积。这种自维护特色在水有高的石灰或其它矿物质浓度并且要求用有压力的喷头的地区是非常有用的。

图8A～8D是以一个离开喷头的距离从四个喷头中出来的喷射图形的均匀性的图解表示，这四个喷头包括三个可从市场上得到的淋浴头(图8A～8C)和一个按照本发明的图2制造的淋浴头(图8D)。图9A～9D是用同样的四个淋浴头制备的类似的图，但是离开较大的距离。喷头中的每一个都与压力恒定的水源连接并大体朝下引向一排有1/4英寸左右的直径的玻璃管。此试验的结果在图中作为被收集在玻璃管中的液体的侧视图示出。显然，图8D和9D中所示的结果提供了水沿喷射图形的宽度的最均匀的分布。其它图则示出，水的发送有集中在喷射图形的一点或小的子区的趋势。

图11A和11B是按照图2的喷头40和由喷嘴48发送的水的图形的示意侧视图。如果喷嘴48被把持成固定的，则由虚线150划界的喷射宽度将得到按照喷嘴本身的设计的结果。当允许喷嘴48按照本发明摆动时，则喷射宽度加大2α，其中α是与摆动板与底面(见图2)之间的角度相同的角度。图11还示出了可以用肉眼看到的特有的喷射图形。喷嘴48的快速摆动使单个液滴或液流破裂并沿一圆弧形路径散布。例如，假设喷嘴有十二个出口通路：三个出口通路78a以偏离中心2°被引导，而九个通路则以偏离中心6°被引导。如果喷头被设计成有2°的摆动，即在摆动板与底面之间设置-2°的角，则可以得到一个总共为16°的喷射角(即虚线150之间的角度)。由于2°的摆度将提供4°的偏转(即在所有方向为2°)，故三个以2°被引导的出口通路将以覆盖离开轴线0°～8°的角度喷射液体，它代表喷头的四分之一的区域，而九个以6°被引导的出口通路将以覆盖8°～16°的角度喷射液体，这是喷射区的四分之三。应当指出，根据本发明，可以采用许多其它出口通路的布置的设计。

图13是按照本发明的一个优选的实施例构造并工作的另一喷头组件160的剖视图，其中，同样的数字标志了与图2中所示的前面的实施例的类似的元件。喷头组件160有一壳体42，它用于保持一摆动透平44和一摆动板46。壳体42形成一室43，它有一位于摆动透平44的上游的入口45。壳体42的底面50形成一从其穿过的孔或开口52，它用于可滑动地接纳在壳体42内固定在摆动板46上的轴54和在壳体42的外面的喷嘴(未示出)。轴54在孔52内用唇式密封56密封，以防止水从壳体中泄漏，同时又允许轴54在开口52中倾翻并旋转。也可以用一个O形圈在开口中密封轴54。应当指出，在此处所描述的所有实施例中，开口52都足够宽，以允许轴绕壳体的中心线旋转和摆动，从而可产生所述的摆动。虽然壳体42最好是基本上不泄漏液体的，但是也可以预先在轴54与开口52之间设置一些液体通道，而且这也在本发明的范围之内。

摆动透平44有一锥形的上表面58，后者有多个沿径向伸出的翼片165和大体为圆柱形的套筒62。翼片165最好向下并朝着透平44的中心线做成斜坡，类似于螺旋浆。翼片165和做成斜坡的或截锥形的表面167一起作用，在与水流接触时使摆动透平摆动，非常像图2中所示的摆动透平的槽。为了限制摆动的程度，设置了一个摆动限制元件166，它可以是如图所示的绕翼片165的圆边安装的环，或是每个翼片165的端部可以如此形成，以使它们如图15和16所示，面向上游。摆动限制元件166的作用为限制摆动透平在轴上的倾翻程度，以得到与上述摆动板相类似的结果。摆动限制元件166最好形成一截锥形表面169，后者相对于截锥形表面167为倒的，以便即使在透平44摆动时，在表面167、169之间所限定出的通道也被迫与从喷口171进入壳体42的液体对齐。例如，如果透平44处于基本垂直的位置，则经过喷口171的液体将推向表面167并使透平44倾翻至侧面。不过，当透平44倾翻得足够大，以使摆动限制构件166的表面169被送入经过喷口171的液体流时，液体就推向表面167。表面167、169最好设计成具有足够的角度和表面积，以使透平的倾翻受到限制。应当认识到，翼片165可在表面167、169之间准确地沿径向(如图14所示)或偏离径向某一角度延伸。具有较大的偏离径向的角度的翼片可以设计成按所要求的轨道准确地推动透平，而无这种在轨道环上的沉重的限制倾翻程度的依靠，也许是任何依靠。此外，在轨道环的表面167上做出槽或脊，以便加大作用在轨道环上的有关力，是有用的。

摆动透平44最好形成多个开口168，它们与轴54上的通道74作液体连通。摆动透平的套筒62有一限定出一内径的内表面68，该内径大于轴54的外径。在装配好以后，套筒62在轴54的外面滑动，而摆动透平44则停靠在轴54的顶上。摆动透平44和轴54可以用特氟隆或其它合适的聚合物材料制造，以考虑在摆动透平44和轴54之间有一些摩擦并使摆动透平44能自由地绕轴54运动。翼片实质上可代替前面描述的摆动板，这是由于这样的事实，即环补偿并控制轴和喷嘴所经受的摆动量。在此实施例中的摆动与上面在图10A～10I中所描述的是相同的。

图14是图13所示的摆动透平44的俯视图。翼片165以一个角度放置，以使当来自入口的液体流冲击翼片时，摆动透平将倾翻至一侧并开始摆动。在此实施例中，摆动限制元件166是一轨道环。环向下成一坡度并有一外径，该外径大于上游的水入口的外径。轨道环的作用为限制透平的摆动，非常像上面所描述的轨道板。

图15和16分别是本发明的第六实施例的剖视图和俯视图，它按照本发明的一个优选的实施例构造和工作，其中，同样的数字标志与图13所示的前面的实施例的类似的元件。摆动透平44有多个做成坡度的翼片165，它在与来自入口的水接触时使摆动透平倾翻至一侧并开始摆动。翼片上的坡度的作用为限制摆动透平44的摆动。用轨道环和/或带坡度的翼片的摆动与上面在图10A～10I中所描述的是相同的。

图19是本发明的喷头组件的第五实施例的侧面剖视图，其中，同样的数字标志与图2所示的前面的实施例的类似的元件。喷头170包括一上升透平172，后者与本发明在前面所讨论其它的实施例一样，有带槽60的顶面58。上升透平172也有一带穿过它的液体通道176的套筒174和一装在套筒174的端部并与透平表面58相对的摆动限制构件178。虽然摆动板178如同在图10A～10I所示在底面50上摆动，但是摆动板178是透平172的一部分，而不是像在此处所公开的其它的实施例那样，是喷嘴组件180的一部分。与之相反，透平172本身将如图10A～10I摆动。

摆动板178，或是按另一种方案，套筒的另一部分，包括在一处作为向内的唇部示出的环状上升环182，后者在喷嘴组件180的一部分例如柱的上部中放置成受相配的环状槽184约束的位置。这样，透平172、摆动板178和唇部182使唇部182在与槽184的上壁86接触时上升和下降喷嘴组件180的一侧，并使喷嘴组件180在摆动限制表面183上摆动。当摆动板178摆动时，唇部182将与喷嘴组件180的表面186保持一个点接触，而摆动板178将与底面50保持另一个点接触，其中，这两个点在喷头轴线69的大体相反侧。

图20为喷头组件的第六实施例的侧面剖视图，其中，同样的数字标志与图2所示的前面的实施例的类似的元件。喷头190包括一透平44，后者与本发明在前面所讨论的其它实施例一样，有带槽60的顶面58。透平还包括一套筒62，它放置在喷嘴组件的柱54的外面。喷头190的喷嘴组件包括一长的杆192，它有一支承柱的第一端和一固定在喷嘴194上的第二端。喷嘴或壳体194与图2的喷嘴48相似之处在于，喷嘴194包括一偏转器77和出口通路78。不过，喷嘴194还包括一做成一体的摆动限制构件46，后者在壳体42的表面196上摆动。要注意，摆动限制构件46在表面196上的摆动是与图10A～10I的描述是一致的，而透平44在柱54上的摆动是与图17A～17I的描述一致的。喷头190的一个优点是，可以省去密封56，环部52可以扩大，以接纳喷嘴48。壳体42最好进一步包括一导管194，它在杆192的周围引导液体流并与喷嘴48的出口通路78协作。最好是，在导管194和喷嘴48之间限定出的液体通道要对齐，以使液体平滑地以导管到达出口通路。用于控制液体发送的方法和设备

本发明提供一喷头组件，它允许使用者调节或控制从喷头送出的液体的至少一个特性诸如喷射宽度、喷射速度或冲击、体积流量和液滴尺寸。喷头组件包括一壳体、一喷嘴组件、一产生运动的构件和一运动限制构件。按照本发明，有用的运动方式包括摆动、振动、旋转或类似物。最优选的运动是摆动。

本发明经过一喷嘴组件发送液体，该组件接合至一产生运动的构件上，或至少与其成协作关系。因此，改变或控制产生运动的构件的运动或喷嘴组件本身的运动可改变或控制液体从喷嘴组件的发送。本发明通过(a).改变作用在产生运动的构件上的力(即相对于产生运动的构件增加、减小或再导向液体流)，(b).限制产生运动的构件可经过的运动范围(即约束或松开产生运动的构件的物理边界，不管是直接地还是间接地)、(c).限制喷嘴组件可经过的运动范围或(d).(a)至(b)的某种组合而改变或控制喷嘴组件的运动。

壳体有具有液体入口的第一端和在中形成一环部或一开口的第二端。喷嘴组件有一第一端、一中间部分、一第二端和一液体导管，第一端设置在壳体内，中间部分穿过开孔伸出，第二端有一液体出口，液体导管在壳体与液体出口之间提供液体连通。喷嘴组件用流过、越过或通过产生摆动的构件的液体产生摆动。

与本发明配合使用的最优选的喷头为下面参考图1～19所述的摆动喷头，它的主题已由本发明人在其共同的尚未授权的美国专利申请系列No.09/115362(于1998年7月14日登记)中公开，该申请在此处被结合，以作为参考。相应地，摆动限制构件最好包括一摆动板，更好一些则包括一具有凸出的截锥形表面的摆动板，该表面在开口的附近与壳体接合，以限制喷嘴组件的运动。此外，产生摆动的构件最好是一摆动透平，更好一些是一具有凸出的锥形上表面的摆动透平，该表面有在其上形成的产生角动量的槽，最好是非径向槽。

本发明提供一种用于改变喷头的液体发送特性的方法和设备，该喷头有一运动的喷嘴，最好为摆动的喷嘴。使用者可通过操纵不同的简单的界面改变喷嘴的液体发送特性，其中包括按钮、带装在其上的凸轮的把手和其它用于操纵或限制喷嘴的运动的简单装置。更具体一些，如前所述，本发明通过一喷嘴组件发送液体，该组件与一产生运动的构件结合，或与其一体地形成，或至少与其成协作的关系。因此，改变或控制产生运动的构件的运动或喷嘴组件本身的运动，可改变或控制液体从喷嘴组件中的发送。本发明通过(a).改变作用在产生运动的构件上的力(即相对于产生运动的构件增加、减小或再导向液体流)，(b).限制产生运动的构件可经过的运动范围(即约束或松开产生运动的构件的物理边界，不管是直接地还是间接地)，(c).限制喷嘴组件可经过的运动范围或(d).(a)至(b)的某种组合而改变或控制喷嘴组件的运动。

图21是喷头组件200的侧面剖视图，它具有流量环速度控制系统。此处所用术语“流量环速度控制系统”指的是具有流量节制环202的喷头，该环放置在入口阀204和产生摆动的构件92(即摆动透平)的下游，但是在喷嘴出口通路78的上游。流量节制环202设计成通过在室中压力增加时收缩小孔来保持比较恒定的通过其中心小孔的液体流量。流量节制环的其它细节和结构在美国专利No.4457343和4508144中作了描述，它们在此处被提及，以作为参考。

通过将流量节制环202放置在产生运动的构件92的下游，经过喷嘴48被发送的液体流量保持在给定的水平上，基本与室43中的液体速度和压力无关。放置一与阀座206配合的针阀204，以便产生一节流，它在室43中产生压力降，并提高作用在产生运动的构件92中的流体的速度。这样，构件92(透平)可做成按高速运动(摆动)，不管室中压力如何。此外，在小的液体流量时，针阀可以被节制(即部分关闭)，以便保持良好的运动或摆动速度。应当指出，在室的压力较高时，必须有一个较小的有效的入口开口，以便产生足够的液体速度，使构件92按高速运动。对于家庭淋浴，优选的流量环有一直径约为0.128英寸的孔，并且可以与一出口管208一起使用，该管有一大于0.130英寸左右最好0.140英寸左右的直径。

按照本发明，流量环速度控制系统的主要优点为，它可以用于离开喷嘴的液体的冲击控制。如上所述，当室中压力加大时，流量环小孔变小，导致穿过它的液体流有较大的速度。在传统的淋浴头中，流量环必须放置在室的入口处，并且在室中消除了高速流的任何益处，这是因为，离开喷嘴的液体速度是由喷嘴出口决定的。在本发明的流量环速度控制系统中，喷射壳体中的出口通路并不节制液体的流量，这是因为，各个通路的集合横截面积比流量环或速度管的要大得多。因此，经过流量环进入喷射壳体的高速液体被偏转器导向，并以高速从出口通路中出来，没有任何重大的节制。其结果为，能保持一恒定的流速，同时又允许使用者选择小冲击或大冲击的喷射。

当针阀204完全就座(关闭)时，没有流体经过喷嘴。当针阀略被打开，例如通过转动带装在针阀204上的凸轮212的把手210打开时，液体以产生高摆动速度的高速和产生柔和的摆动喷射的低压进入室43。当针阀204进一步被打开时，室43中的压力加大，使流量环收缩并提供一较大的速度和较大的冲击喷射。产生运动的构件可通过进一步打开阀204或打开产生运动的构件四周的旁路任意地被减速或停止，前一情况产生低速度，而后一情况则产生一甚至更大的冲击流。柔和的喷射和大冲击喷射都根据流量环202的额定值提供液体流动。

图22为喷头组件220的侧面剖视图，它有一旁路阀222，用于在透平92的周围或速度管75的周围再导向液体。旁路阀222有选择地在液体入口45和两个或更多的从通路224、通路226或通路228中选取的通路之间连通，通路224在透平92处被引导，通路226被导入室中，但是围绕透平92，或是通路228在室43四周被导至喷嘴组件208。旁路阀222通过转动连至阀杆232的把手230使来自入口45的液体与一个或更多的通路224、226、228连通。优选的旁路阀元件222可以描述为一个座落在壳体42中的圆柱体，其中，圆柱体壁在准确的纵向和径向位置有各种孔，以在阀222旋转时与恰当的通路224、226、228对齐。旁通阀222的详细工作联系图23A至23F描述如下。

图23A～23F是图22的旁路阀的侧面剖视图，它示出了它在不同旋转角时的工作。图23A示出，旁路阀处于液体从入口45被引导至通路224的位置，基本上没有节流。因此，喷嘴组件处于摆动模式。图23B示出，旁路阀处于液体从入口45经过孔225、229被分别引导至两个通路224、226的位置(如箭头234所示，相对于图23A顺时针转45度)。因此，经过一个或更多的通路226被引导的那部分液体绕过透平，留下低速流体经过通路224并降低透平的摆动速度。图23C示出，旁路阀处于液体从入口45经过孔229被引导至旁路通路226(如箭头234所示，相对于图23A顺时针转90度)，从而消除了透平的摆动，同时保持经过喷嘴组件的流量。

图23D与图23A相同。图23E示出，旁路阀处于液体从入口45经过225、227被分别引导至两个通路224、228的位置(如箭头235所示，相对于图23D逆时针转45度)。因此，经过一个或更多的通路228被引导的那部分液体绕过透平(例如用于软式冲洗模式，采用一组标准喷嘴，或在喷嘴中采用分开的出口通路)，留下低速流体经过通路224并降低透平的摆动速度。图23F示出，旁路阀处于液体入口被阻断而喷嘴被关闭的位置(如箭头235所示，相对于图23D逆时针转90度)。应当认识到，阀225的递增的转动可得到各种工作模式之间的多少平缓的过渡。

图24A～24E、25A～25E和26A～26E分别是图23A～23E的旁路阀沿线24-24、25-25和26-26的局部示意剖视图。

再次参看图22，旁路通路228穿过壳体42的壁延伸，然后在喷嘴组件48的附近开口，以使液体被引入一集合槽236。槽236以低压和低速经过多个孔238排空至出口通路78中，以便降低从出口通路78出来的液体的总体速度。为了减小主流的速度而在以高速流动的主流中引入一低速流体，此处称为“软式冲洗”模式。

图27为一喷头组件240的侧面剖视图，它有一旁路阀242，以用于控制至一组固定的液体出口通路244的液体。虽然旁路阀242按与图22～26的旁路阀222相同的方式工作，但是阀242已经通过省去通路229而被简化。阀242的顺时针的旋转引导液体经过通路228和出口通路244。通路244最好以这样一个角度被导向，以便加大喷头组件240的有效喷射宽度。

图28为喷头组件250的侧面剖视图，它有一旁路阀252，以用于在速度管75的周围再导向液体，使之经过通路228到达槽236。旁路阀252还包括一与套筒256接合的凸轮轴254(旁路阀沿纸面向外的方向偏心)，该套筒通过约束摆动板46的运动控制喷嘴组件的喷射宽度。当转动旁路阀252时，凸轮轴254使套筒256下降，以使环形凸缘258与摆动板46接触，限制摆动程度，并且由此使喷射宽度变狭。进一步降低套筒，就可稳住摆动板并提供一大冲击的液体流动。

图29为与图28相同的喷头组件的侧面剖视图，只是套筒266有一放置在摆动板46的下面的凸缘268。当旁路阀262旋转时，凸轮264升举套筒266，以使凸缘与摆动板46接触，从而限制喷嘴组件的运动范围并使喷射宽度变狭。

图30是喷头组件270的侧面剖视图，它在摆动板274下面有一喷射宽度调节环272。当调节环272顺时钟转动时，调节环272通过螺纹连接被朝环276拉，限制了摆动环274的运动范围。喷头组件270的所有与摆动板274接触的表面最好向下朝一共同点278成一角度，以便保持柱278在通路277中对中。

图31是喷头组件280的侧面剖视图，它有一(任何已知形式的)旁路阀282，用于在速度管75的周围将水从室43中引导至喷嘴组件，以便得到一软式冲洗。

图32是喷头组件290的侧面剖视图，它有一产生摆动的构件292、一摆动限制构件294和一喷嘴296。液体经过孔293和295从室43送出至喷嘴296的外表面上。此外，还包括一旁路阀282，以向通路295提供一软式冲洗。

图33是喷头组件300的侧面剖视图，它与图19的喷头组件基本相似，只是加了一个软式冲洗旁路阀282，后者发送液体，与喷嘴出口通路286连通。出口通路286最好如此被导向，以使从通路286出来的液体与从出口通路78出来的液体混合，但是只能在两个液体流已经从喷嘴288出来以后。

图34是喷头组件310的侧面剖视图，它有一放置在速度管75下游的冲击(速度)调节组件。冲击调节组件312包括一针阀314，后者放置在速度管75或其它小孔中，以提供较大的流量节制并加大通过该处的液体速度。如图34所示，组件310可设有方便的抓握构件316，以用于在调节针阀314的位置时停住喷嘴组件的摆动。抓握构件316作为一环形的环示出，它被压缩弹簧318往上推。设置一把手320，以允许使用者往下拉抓握构件316，直至抓握表面322与喷射壳体324的外表面接触，并将喷嘴组件固定在不动的位置上。在针阀314的端部的翼片326以后就被把持在使用者的手指之间并被转动。由于针阀314是穿过偏转器328的中心用螺纹拧入的，故阀314可以向前或缩回，以得到所要求的液体冲击程度。最好是将螺纹做得足够紧密，以便即使喷嘴组件长期摆动或振动，针阀位置也能固定。

虽然上述内容是针对本发明的优选的实施例的，但是，也可以设计本发明的其它的实施例而不脱离其基本范围，而其范围则由下面的 确定。I.包括一个室的辅助的喷头组件。

本发明提供一种带运动的喷嘴装置，喷嘴发送在各种用途如旋涡浴或淋浴中使用的液体，但不限于这些用途。喷嘴的运动可以包括摆动、转动、弧形运动、振荡或这些运动的组合。喷嘴的运动通过在壳体内的液体供应路径中设置一产生摆动的构件如一摆动透平，用动力带动。在摆动透平外面流动的水使摆动透平摆动。摆动透平赋予喷嘴以符合规定的圆弧路径的运动。喷嘴的运动，或至少是喷嘴出口的再导向，提供比许多固定的喷嘴满意的旋涡浴感受。摆动透平的独特的设计的优点为，它不包括复杂的机械部分或产生重大的节流。

本发明的一个方面为提供一种带产生摆动的构件或摆动透平的设备，该构件直接与喷嘴接合。喷嘴可以有任何数量的出口通路，但是最好有少于五个的出口通路，更好一些只有一条或两条以同样的或不同的角度引导液体的出口通路。摆动透平最好装在位于套筒或一轨道中的柱，在该处，摆动透平的上部锥形表面面向水的入口。由于柱有小于套筒或轨道的内表面的直径，故透平对每一个摆动所采取的转数的作用为减少或控制摆动的速度。套筒可形成一椭圆形的插座，它可以根据椭圆的轴线修平喷嘴的旋转角。可任意在水穿过或从设备中出来时，在水的流动路径中送入空气，以提供一带空气的水流与皮肤接触。应当认识到，当本发明的详细描述讨论一具有柱的产生摆动的构件和具有套筒的喷嘴组件时，本发明的范围和所公开的每个实施例也包括具有柱的摆动透平和具有柱的喷嘴组件。事实上，本发明的各个方面都可以联合其它能支承产生摆动的构件同时又允许它摆动并旋转的连接零件来运行。

本发明的另一方面为提供一种设备，它可以包括多于一个的出口通路，但是最好有两个与设备的中心线成相反的角的出口通路。在这种布置中，摆动透平被松松地接纳在固定在喷嘴上的套筒中，以使当摆动透平摆动时，喷嘴也摆动。由于喷嘴是独立于摆动透平摆动的，故液体在表面外面的分布或覆盖是极其均匀的。在壳体中，喷嘴组件穿过它被接纳的开口有比喷嘴组件略大的直径，以致可用该直径差来确定喷嘴的旋转速度。

本发明的又一方面为提供一种摆动限制构件。摆动限制构件可任选地通过使用者用手调节，以得到所要求的来自设备的水流。摆动速度可以通过使摆动透平多少有些倾翻而调节。倾翻的程度影响摆动透平的半径，水流在该半径上冲击。对具有给定的锥角、表面积和槽的角度/尺寸的任何透平而言小的倾翻将产生比大倾翻高的每分钟转数(rpm)

按照本发明的摆动限制构件可以按各种不同的构形形成，以规定产生摆动的构件的运行。这些摆动限制构件包括轨道、壁、板、槽、套筒或圆柱体、柱，但不限于此。本发明利用了任意数量的摆动限制构件和产生摆动的构件或甚至产生摆动的构件的某些部分的组合。示例性的组合包括：(a).被套筒限制的透平柱(见图35)，(b).被圆柱体限制的喷嘴柱(见图36和51～54)，(c).被槽限制的摆动板(见图37)，(d).被板限制的摆动槽(见图38)，(e).被轨道限制的轮子(见图39)，和(f).被室壁限制的透平体(见图45)。不过，对于熟悉本技术的人，根据本发明的公开内容，这些或其它组合是清楚的，并且都包括在本发明的范围内。

虽然产生摆动的构件可以连接在、保持在或要不然固定在喷嘴上，但是通常最好不要将产生摆动的构件与喷嘴做成一体或固定在其上。更具体一些，喷嘴有一个与产生摆动的构件接近的端部。最好是，喷嘴的近端与产生摆动的构件按一松松的阴阳关系彼此接纳，尤其是近端和构件易于滑动成或摆动成适当的不受限制的关系的地方。一个特别优选的布置是圆柱形柱(阳)被接纳在圆柱形套筒(阴)中，在该处，柱的外径小于套筒的内径。另一种方案为，柱可以形成一截锥形表面(阳)，被接纳在截锥形套筒(阴)中，在该处，柱的截锥角小于套筒的截锥角。应当认识到，柱可以是喷嘴组件的一部分，而套筒则可以是产生摆动的构件的一部分，或者反过来。最好将柱与套筒设计成在其间有足够的公差，以使产生摆动的构件能相对于喷嘴组件摆动而不会咬合。此外，最优选的是，采用具有锥形或截锥形的柱的产生摆动的构件，其第一直径被接纳在喷嘴组件的锥形或截锥形套筒中。可用在本发明中的各种不同的摆动喷头组件的例子在共同悬而未决的美国专利申请系列号09/115362中作了描述，它全部在此被结合，以作为参考。

本发明的另一实施例或另一面为提供一用液体作动力的马达，它能驱动各种不同的装置如喷嘴组件、运动的喷洒头或二次泵。此马达在需要低输出速度的用途中特别有用，因为可以不需要复杂的减速齿轮。马达由一与驱动组件或喷嘴组件成柱/套简关系的产生摆动的构件提供，其中，驱动组件或喷嘴组件的摆动受到摆动限制构件的约束。虽然驱动组件的摆动受到限制，但是驱动组件仍然被允许在摆动限制构件内旋转，而且驱动组件形成一马达输出轴。摆动限制构件最好是一个槽(在驱动组件或喷嘴组件上与一摆动板接合)、一个板(在驱动组件或喷嘴组件上与一摆动槽接合)，或一圆柱体(在驱动组件或喷嘴组件上与一柱结合)。摆动限制构件应在某一尺寸公差内与驱动组件或喷嘴组件接合，以限制赋予组件的摆动的程度(离开中心轴线的最大角)。虽然可以容忍的摆动程度预期与马达输出的有意识的使用有关，但是摆动程度通常都应当小于五(5)度的偏离中心的角度，最好是小于两(2)度的偏离中心的角度。应当认识到，马达输出轴可以不受限制地与任何装置连接，不管该装置是与轴做成一体的(例如一偏心驱动销)，与轴成松配合接合，与轴结合，还是瞬时地或有条件地固定在轴上。一个优选的马达轴包括一穿过它，以形成喷嘴组件的液体通道。另一优选的马达轴以任何已知的方式与单独的喷嘴组件接合，以提供一简单的(圆形的、摆动的或往复的等)或复杂的(椭圆的、扫越式的等)的喷嘴组件运动。这种单独的喷嘴组件最好在壳件中支承在一心轴上或一穿过组件中心伸出的球窝式配件上。喷嘴组件可以是球形的或圆柱形的，而组件中的驱动槽则可以设计成产生所要求的从喷嘴出来的流动图形。

本发明的另一方面为提供一种设备，它可以包括多于一个的出口通路，而且至少一个通路与设备的中心线对齐，其余的通路则与设备的中心成相反的角度设置。此外，包围摆动透平与喷嘴组件的室不需要比喷嘴组件本身大很多。减小的尺寸以非常少的速度损失提供液体的有效流通，使此设计对水的压力低的地区有用。

在另一个实施例中，摆动透平固定在喷嘴组件上。摆动透平响应流入室中的液体和流出喷嘴组件的液体而旋转，以提供一均匀的流动图形。此设备在水的压力低的地区特别有用，因为进入喷嘴的水可以使摆动透平/喷嘴组件上升，超出环部或槽，从而使整个组件容易转动。

在本发明的又一实施例中，摆动透平与柱都固定在组合有高压室与低压室或具有高压室与低压室的喷嘴上，水如上所述离开摆动透平并经过柱流动，但是，水以后就流入具有高压出口的高压室中，该高压出口以高速放出水的小液滴。一部分水经过一流量控制构件被导至低压室，该室有低压出口，在该处，较大的低速水滴从喷头出来。大的与小的水滴最好以不同的速度从喷嘴中出来，从而产生两种水滴图形，它们向洗澡者提供均匀的覆盖和满意的水流量。

应当认识到，本发明的设备及其各个零件都可以用任何耐以从其通过的液体的化学腐蚀和热冲击的已知材料制造。当液体是水的地方，设备或设备的零件最好用一种或更多的可注射模制或挤出的塑料或聚合物材料制造，最优选的是像DELRIN(Delaware的Wilmington的E.I.7 Co的Du Pont de Nemours的商标)这样的乙缩醛树脂。设备也可以包括用像不锈钢这样的金属或合金做的零件。对于熟悉本技术测试的技术人员，适于在本发明中使用的其它材料都是清楚的，并且都认为是在本发明的范围内。

图53是本发明的设备1010的剖视图。设备1010有一用于保持摆动透平1014的壳体1012。壳体1012形一带一入口1018的室1016，入口位于摆动透平1014的上游。壳体1012的底面1020或远端形成一从其穿过的环、孔或开口1022，用于可滑动地接纳一在壳体1012内固定在摆动透平1014上的柱1024和一穿过环1022的喷嘴1026。柱1024用一环形肩部1028保持在开口1022中，该肩部允许柱1024在开口1022中自由旋转。环形肩部1028可向上成坡度，以提供一与壳体1012的底面1020接触的截锥形表面。

摆动透平1014有一形成如同在共同悬而未决的美国专利申请系列号09/115362中所示的多个非径向通路的锥形上表面1036。摆动透平1014的上表面1036最好超出轨道1030伸出，以形成一面向壳体1012的底面1020的环形悬伸。摆动透平1014与柱1024最好用DELRIN或其它适合的聚合物材料制造，以允许在摆动透平1014的柱1024和轨道1030之间有一些摩擦，同时又允许摆动透平在由轨道1030规定的边界内自由运动。

壳体形成一摆动套筒1014在其中旋转的摆动限制套筒或盘旋轨道1030。轨道1030有比柱1024的外径大几倍的内径，该柱允许摆动透平1014按摆动模式在轨道1030中滚绕。轨道的作用为减小透平1014的摆动速度。轨道可以有一椭圆形开口(俯视)，以便同样地将喷嘴的运动修平成椭圆形图形，并按照椭圆的尺寸修平从喷嘴中出来的水的流动路径。可在水从喷头中出来时通过一口1038在水的流动路径中送入空气，以提供一带空气的水流。带空气的水流在旋涡浴中对与皮肤的接触是理想的，在该处，喷嘴将水流释放成一团水。

柱1024提供一在轴入口1032和喷嘴1034之间作液体连通的通道1040。入口1032最好是多个穿过柱的壁延伸的多个通路，它们最好成一角度从壳体1012的顶部朝壳体1012的底面1020向下。

因此，液体遵循这样的路径，即经过入口1018进入室1018，经过入口1032进入柱1024中的通道1040，并经过与轴1024中的通道1040作为液体连通的喷嘴通路1034从喷嘴1026中出来。在工作时，有压力的液体源，例如来自居民自来水源或商业自来水源或被泵驱动的循环水的水管与壳体1012中的入口1018连通。摆动透平1014由于流过摆动透平1014的上表面1036的液体的作用而摆动。“摆动”在本文中主要是指摆动透平1014朝一侧倾翻，以致摆动透平1014的柱1024的外表面与轨道1030的内表面处于滚动接触。摆动透平的摆动在轴1024上作用有力，该力被传至从通道1040出来并经过喷嘴1026的水上。一旦室基本被水灌满，其中的水进入轴中的入口并经过轴中的通道流至喷嘴中。

对于任何给定的摆动透平，摆动率或摆动速度可通过加大(或减小)经过喷头的液体的流量而加大(或减小)。流量的控制可通过在入口1018处设置一阀1042如闸阀来完成。

图54为本发明的另一实施例的剖视图。设备1044有一用于保持与图53所示的相似的摆动透平1048。不过，摆动透平1048松松地被接纳在套筒1050中，后者是喷嘴组件1052的一部分。壳体1046形成一带一入口1056的室1054，入口位于摆动透平1048的上游。在摆动透平的下游的壳体的底面或远端1058形成一从其穿过的环、孔或开口1060，用于可滑动地接纳喷嘴组件1052，后者有一超过环1060伸出的喷嘴1062和一用于支承摆动透平1048的套筒1050。

摆动透平1048有一与图53中所描述的相同的锥形上表面1064，后者装在柱1066上。摆动透平1048的上表面1064最好沿径向超过柱1066伸出，以形成一环形的悬伸。柱1066的外径小于套筒1050的内径，以使当摆动透平在套筒中摆动时，摆动被传至喷嘴1052上。

喷嘴组件1052提供一具有环形肩部1070的长的部分，该肩部停靠在任选的环部或支承1072上。喷嘴组件的长的部分有位于环形肩部1070的上方的液体入口1074和位于肩部1070的下方的液体入口1078。长的部分进一步形成在入口1074和1078和喷嘴1062间提供液体连通的通道1068。入口1074最好是多个穿过喷嘴的壁延伸的通路，最好成一角度向下并朝着喷嘴1052的中心线。喷嘴1062可设置一个或更多的，最好是两个与通道1068处于液体连通的出口通路1080。最优选的是，出口通路偏离喷嘴组件1052的中心线成角度彼此离开。

开口1060有比从其伸出的喷嘴组件1052的外径略大的内径。此直径差的作用为控制喷嘴组件1052的转速。例如，如果开口1060的内径为0.51英寸，而喷嘴组件的外径为0.5英寸，则当摆动透平1048每摆动360°，因而也就是喷嘴组件摆动一次时，则喷嘴组件将沿与摆动相反的方向旋转0.0314英寸或其周长的1/50，造成对每50次摆动转一整圈。在此例子中，如果摆动透平1048以1800rpm摆动，则喷嘴组件1052将从约36rpm旋转。

进入壳体1046中的水的流量可以用一针阀1082或与图53所示相同的闸阀来调节。此外，水流可以通过经过口1084将空气吸入壳体中而加入空气。

图55为与图54所示的相似的设备1083的剖视图，其中，同样的数字标志类似的元件。摆动透平1048松松地被接纳在一套筒1050中，后者为喷嘴组件1052的一部分。壳体1046形成一带一入口1056的室1054，该入口位于摆动透平1048的上游。壳体的底面1058形成一从其穿过的环、孔或开口1060，用于可滑动地接纳喷嘴组件1052，后者有一位于壳体的外面的喷嘴1062和用于在壳体内支承摆动透平1048的套筒1050。喷嘴组件1052形成一位于可调节的槽1088中的环形肩部1070。槽1088的宽度可通过上下移动板1087并由此限制摆动透平的摆动速度因而也是喷嘴组件1052的摆动速度和倾翻来调节。减少槽的宽度(此处作为槽1088在底面1058与板1087之间的垂直距离示出)将造成在喷嘴组件1052上的小倾翻和大的每分钟转速，其中，加大槽的宽度将造成较大的倾翻和用于喷嘴的较小的每分钟转速。

图56为本发明的另一设备的剖视图。设备1090设有一用于保持摆动透平1049和一喷嘴组件1096的壳体1092。壳体1092形成一带液体入口1100的室1098，该入口位于摆动透平1094的上游。壳体1092有底面1102，它限定出一穿过它的用于支承喷嘴组件1096的开口1104。摆动透平1094可滑动地被接纳在一具有敞口的上端的套筒。壳体1092有一固定在其上的支承构件1110，在该处，支承构件1110限定出一穿过它的用于可滑动地接纳套筒1108的下端的孔1112。套筒1108的下端有一从其伸出的驱动销1114，其位置偏离套筒1108的纵向轴线的中心。

喷嘴组件1096在其中限定出一用于接纳驱动销1114的开口或驱动槽1116，以使当摆动透平1094摆动时，摆动被转换成通过驱动销1114被传至喷嘴组件1096上的转动。喷嘴组件绕心轴1097被固定在壳体上，允许喷嘴出口1120有一左右运动。也可以用一球窝接头将喷嘴组件固定在壳体上，从而允许喷嘴出口1120有一圆形或圆弧形运动。另一种方案为，驱动槽1116的形状可以设计成产生一左右摆动的图形或从喷嘴出来的椭圆形液体图形。应当认识到，摆动透平/套筒/支承/驱动销组件可以被看作是用水作动力的马达，它可以驱动任何数量的对熟悉本技术的人为已知的装置。

喷嘴组件1096限定出一液体通道，它与壳体中的多个液体入口1118和壳体1092的外面的液体出口通路1120作液体连通。液体入口1118最好以很小的角度穿过喷嘴组件1096的壁延伸。喷嘴组件1096的形状可以是球形的、椭圆形的或卵圆形的，这要取决于所要求的离开喷嘴或液体出口通路1120的水的流动图形。

在使用时，水与摆动透平1094的顶部接触，使其在套筒1108中摆动。套筒1108本身又摆动，产生由于其与支承构件1110的接触而得到的旋转，按一大体为圆形的运动驱动销1114，在该处，驱动销的中心并不与套筒1108的纵向轴线对齐。如图56所示，摆动套筒1108的作用像一个马达，它按前后运动绕心轴1097摇动喷嘴组件1096，以产生从喷嘴1120出来的水的扫越图形。

水流可以通过经过一个口将空气送入室中而混以空气。进入室中的水流可以通过动作一如图所示的针阀或如前面所讨论的闸阀节流。

图57是本发明的另一实施例的剖视图。设备1122有一用于保持摆动透平1126和一喷嘴组件1128的壳体1124。壳体1124限定出一室1130，它在一端有一入口1132，在相对的一端有一环部1134或开口。液体入口1132包括一伸入室1130中一段距离的管子1136。

摆动透平1126有一与喷嘴组件做成一体的下端。摆动透平1126的顶面有翼片1144，它们最好位于上表面的周边上，以减小摆动透平的速度。室1130还在管子1136和室1130的内壁之间形成一轨道1138。摆动透平1126有锥形上表面，后者有一从其延伸的轴1140。轴1140有一轨道轮1142，它的尺寸做成能被由室1130形成的轨道1138接纳。轨道1138的形状可以被修改，以反映所要求的离开喷嘴的流动图形，例如圆形、卵圆形、椭圆形等。由于轨道轮有比轨道小得多的圆周，因此，透平要转几次才产生一次摆动，因而有效地产生一非常慢的摆动。

喷嘴组件形成与多个位于壳体1124内的入口1148和位于壳体1124外的出口通路1150作液体连通的通道1146。入口1148最好穿过喷嘴组件1128的壁延伸。出口通路1150可如图54和55所描述的由一个通路或多个出口通路组成。

喷嘴组件由面向壳体的底面1154的截锥形肩部1152支承。肩部1152做成坡度，以使它在摆动透平将摆动传给喷嘴组件1128时与壳体的底面1154作滚动接触，摆动透平所达到的倾翻角受到轨道与轨道轮的关系的限制。

图58是可运动的喷嘴出口1080的剖视图，它可以用在喷嘴组件中，代替图2和3所示的出口通路。喷嘴组件1052的端部可用于接纳一出口喷嘴1081，后者有多个穿过它延伸的出口通路。出口喷嘴1081可形成一固定在窝中的球，以使出口喷嘴1081的角度位置以后可被使用者用他们的手调节。球最好以足够的摩擦固定在窝中，以免在使用时的相对滑动，但是又可被使用者调节。在球的两个独立的半球中形成的出口通路可以如图58所示以彼此发散的角度或基本彼此平行地放置。本技术领域的普通技术人员可以理解出口通路的可用角度是存在多个的。

图59是本发明的另一实施例的剖视图。设备1156有一用于保持一摆动透平1160的与图1相似的壳体1158。不过，摆动透平1160松松地被接纳在套筒1162中，后者是喷嘴组件1164的一部分。壳体1158形成一带入口1168的室1166，该入口位于摆动透平1160的上游。壳体的底面或远端1170形成一穿过它的、用于可滑动地接纳喷嘴组件1164的环、孔或开口1172，该喷嘴组件有一与壳体外面连通的喷嘴1174和用于在壳体内支承摆动透平1160的套筒1162。

摆动透平1160有与图1中相同的锥形上表面1176，它固定在柱1178上。摆动透平1160的上表面最好越过柱1178伸出，以形成一环形悬伸。略带截锥形的柱1178的外径小于套筒1162的截锥形表面的内径，以使当摆动透平在套筒中摆动时，摆动被传至喷嘴组件1164上。

喷嘴组件1164设置一停靠在壳体的底面上的环形肩部1180、位于环形肩部1180上方的液体入口1182，并形成一与入口1182和喷嘴1174作液体连通的通道1184。入口1182最好形成多个穿过喷嘴的壁延伸的通路。喷嘴有多个与通道1184作液体连通的出口通路1186。最好是，出口通路1186中的一个与喷嘴组件的中心线对齐，而其余的出口通路则成一角度偏离喷嘴组件1164的中心线。

开口或环1172有比喷嘴组件1164的外径略大的内径。这个直径差的作用为控制喷嘴组件的转速。

壳体1158中的水可能会在喷嘴与环1172之间沿着喷嘴出来，造成从喷嘴组件发出来的乱喷射。为了防止由在环与喷嘴之间的水产生的压力积聚，可在喷嘴组件1164中形成一槽1188。因此，当水顺喷嘴的外部向下流时，槽将释放压力并使水沿喷嘴的外表面通过，加入离开通路1186的液体。

图60是与图59所示的相似的设备1157的剖视图，其中，类似的部分有相同的数字。在此实施例中，槽1190可以在环1172中形成，以得到与图59所示的设备相同的结果。此外，槽可以配以密封元件1191如一O形圈等，以防止水出去。喷嘴1174的顶部可以用弹性材料如橡胶制造，或用其包覆，以使喷嘴顶部可以变形，以容易地破碎并去掉石灰或其它矿物质沉积。

图61是与图59所示的相似的设备1200的剖视图，其中，类似的部分有相同的数字。设备1200有用于保持与图53所示的相似的摆动透平1160的壳体1158。摆动透平1160松松地被接纳在套筒1162中，后者是喷嘴组件1164的一部分。壳体的底面1170形成一穿过它的、用于可滑动地接纳喷嘴组件1164的环、孔或开口1172，该喷嘴组件有一穿过壳体伸出的喷嘴1174和用于在壳体内支承摆动透平1160的套筒1162。喷嘴组件还包括形成一环形肩部的套筒1202，该肩部靠在壳体的底面1170上。套筒1202有一小于环1172的内径的外径，以使套筒1202和喷嘴组件1164在环中自由旋转。喷嘴组件形成多个通过通道1210与多个出口1208连接的液体入口1206。

当液体经过入口1168被供至壳体时，液体压力向下推在摆动透平1176上，压缩弹簧1204并向下推喷嘴1174，以使液体出口1208经过套筒1202的下端1214伸出并释放液体。当液体流动被切断时，弹簧1204向上推喷嘴，将出口1208拉入套筒1202中，防止在喷嘴出口1208上形成石灰或其它矿物质沉积。采用合适的液体入口1206的构形，此动作还可用于调节流量，使之即使在管线压力可能变化时也能恒定。

环部1172也可与图59的相似，形成一槽1216，以释放水压并防止乱喷射。套筒1202也可以有一槽，以达到与槽1216相同的目的。

图62是本发明的设备的剖视图。设备1218有一用于保持摆动透平1220的壳体1158。壳体1158形成一带一入口1168的室1166，入口位于摆动透平1220的上游。壳体1158的底面1170形成一穿过它的、用于可滑动地接纳一柱1222和一在座1158的外面的喷嘴1226，该柱在壳体1158内固定在摆动透平1220上。柱1222在开口1172内用一环形肩部1224保持成摆动关系，该肩部允许柱1222在开口1172中旋转。

摆动透平1220有锥形上表面，并且与图59所示的摆动透平相似。柱1222设置在液体入口1228与液体出口1230之间作液体连通的通道1226。最好有多个穿过柱的壁延伸的通路1228，它们最好沿径向朝着柱的中心线。

因此，液体遵循这样一个路径，即经过入口1168进入1166，经过摆动透平1220，经过入口1228进入柱1222中的通道1226，并经过一个或更多的与柱1222中的通道1226作液体连通的喷嘴通路1230离开喷嘴。在工作时，有压力的液体源与壳体1158中的入口1168连通。来自进入壳体的水的压力在柱1222上作用力，将柱1222向下推并使透平摆动。透平1220由于流过摆动透平1220的液体而摆动。一旦室中基本灌满水，则其中的水就进入柱中的入口，并流过柱中的通道，到达喷嘴中的出口通路。对于用高压水流产生用于洗澡的喷淋和类似物，此设计特别有用。

图63为本发明的设备的剖视图，它有多个喷嘴。设备1232是作为与单一的水入口1233作液体连通的多喷嘴手持淋浴组件示出的，不过，各个喷头可按单喷嘴组件使用，而多喷嘴壳体也可以与按照本发明的其它喷头配合使用。虽然可以有任意数量的元件，但是最好是5～15个元件。最好是，七(7)个元件布置成有一个中心元件，六个元件成一个圆绕中心元件放置，其中，三个这种元件1234、1236、1238在剖视图中示出。在一优选的实施例中，元件1234、1236、1238的每一个都有同样的组成部分，因此此处只详细描述一个元件1234。

此多喷嘴组件1232通过设置液体分布通道或室1241提供以液体源经过入口1233至元件1234、1236、1238的每一个的液体连通，该室1241足够宽敞并无节流，以免在液体到达各个元件之前，在液体中产生大的压力降。室1241通过至每个元件的各个液体入口1248与每个元件作液体连通，该入口朝摆动透平引导液体。在液体经过摆动透平以后，它被再导向进入摆动喷嘴1256并经过它。

每个元件1234都有用于保持摆动透平的壳体1240。壳体1240形成一与液体入口1248相邻的壁或轨道1246，该入口位于摆动透平1242的上游。壳体1240的底面或远端1250形成一从其穿过的、用于可滑动地接纳柱1256的环、孔或开口1252，该柱最好在壳体1240内固定在摆动透平1242的体部1254上。柱1256和体部1254设置用于将液体从壳体1240送至喷嘴开口1266的液体通道。柱1254用一环形肩部1258在开口1252内保持成摆动关系。该肩部允许柱1254在开口1252中旋转。一环、O形圈或支承1260可任选地被放在环形肩部1258与壳体1240的远端之间。按照这种结构，摆动透平1242的一部分圆柱形侧壁可沿壳体1240的内壁1246沿轨道行走。

虽然多元件组件上的每个壳体都必须形成轨道或某种类型的摆动限制构件，但是也可以这样，即组件1232可以在液体已经经过入口1248之后开放各元件之间的液体连通。这样，组件1232的主要零件包括：(a).一有周边的壁的盘、一底面和穿过底面的多环1252，(b).多个摆动透平，每个摆动透平都有一穿过一个环部伸出的喷嘴，和(c).一液体分配总管，它提供与每个环部对齐的液体喷嘴，(d).用于每个摆动透平的摆动限制构件。在所示实施例中，总管用固定在盘的底面上方的液体分配板形成，液体分配板有多个与环部对齐的入口。此外，摆动限制构件用在盘的底面和液体分配板的底部之间延伸的壁形成，虽然，对于壁来说，为了防止各个壳体之间的流动或甚至越过摆动限制构件的规定伸出，它并不是必要的。

对于每个元件，透平体1254有一液体入口1264和一通道1262，后者提供壳体1240的内部与液体喷嘴出口1266之间的液体连通。最好是，透平体包括多个入口通道1264，后者穿过柱的壁延伸，最好沿径向朝柱的中心线。

因此，液体遵循这样一个路径，即经过入口1233进入设备，经过入口1248进入壳体1240，经过摆动透平1242，经过入口1264进入透平体1254中的通道1262，并且经过与通道1262作液体连通的液体出口1266离开喷嘴1256。液体出口1266可以是如图所示的简单出口或包含有同样的或不同的角度的多个口(如同图59中的一样)。

在工作时，有压力的液体源与设备1232中的入口1233作液体连通。进入设备的水的压力使水经过各个入口1248流至各个摆动透平1242。水在透平1242上作用力，往下推体部1254并使透平1242由于流过摆动透平1242的上表面的液体而摆动。一旦壳体1240基本灌满水，其中的水就进入柱中的入口1246并经过柱中的通道1262流至喷嘴中的出口1266。这种设计在手持的喷射装置中特别有用，但是也可以用在装在墙壁上的装置中。虽然装置可以有任意数量的喷嘴，但是优选的装置包括7～12个喷嘴，应当认识到，除去分享共同的液体源以外，各个元件或摆动透平彼此独立地工作。

图64是本发明的设备1270的剖视图。设备1270有一用于保持一摆动透平1274的壳体1272。壳体1272形成一带一入口1278的室1276，入口位于摆动透平1274的上游。壳体1272的底面1280形成一从其穿过的、用于可滑动地接纳柱1284和在壳体1272的外面的喷嘴的环、孔或开口1282，该柱在壳体1272中固定在摆动透平1274上。柱1284用一环形肩部1288在开口1282中被保持成摆动关系。该肩部允许柱1284在开口1282中倾翻并旋转。此实施例采用了与图63类似的限制摆动、产生旋转的壁式接触，只是柱1284的延伸套筒而不是透平本身接触，同时，该壁向内伸出并形成一接触表面1285，好像一个像O形圈或其它合适的结构的高摩擦的或柔韧的表面。

摆动透平1274有一锥形上表面并且与图60中所示的摆动透平相似。柱1284设置在液体入口1292与喷嘴1286之间作液体连通的通道1290。应当指出，此处所示的特殊的摆动透平1274并不受到限制，而是可以采用任何一种此处所示的摆动透平/柱构形。

喷嘴1286有一与通道1290和多个高压出口通路1296作液体连通的高压室1294。高压室1294限定出一与低压室1300作液体连通的开口1298。低压室1300有低压出口通路1302。一部分水流经高压室1294到达低压室1300，在该处，它以比离开高压室的水低的压力离开喷嘴，从而形成大的液滴。离开高压出口通路1296的水形成比离开低压出口通路1302小的液滴。

因此，液体遵循这样一个路径，即经过入口1278进入室1276，经过摆动透平1274，经过入口1292进入柱1284中的通道1290。液体以后就经过高压出口通路1296或低压出口通路1302离开喷嘴1286。在工作时，有压力的液体源与壳体1272中的入口1278连通。来自进入壳体1272的水的压力在柱1284上作用力，向下推柱1284，并使透平摆动。透平1274由于流过摆动透平1274的上表面的液体而摆动。一旦室基本灌满水，其中的水就进入柱中的入口并经过柱中的通道流至喷嘴中的出口通路。这种设计在用高压水流产生提供一用于洗澡或类似情况的总体均匀的喷淋的低压和高压液滴时特别有用。低速、大液滴有助于消除高压液滴的任何一种脉冲的感觉，因为它们不与高压液滴同步。

图65、65A和66是两种其它的接合结构的剖视图，它们可用于用马达输出轴或喷嘴组件1164的旋转盘旋运动作动力，并用该运动去分别转动一具有准确的旋转轴线的齿轮或轴。在图65和66中，壳体1158、摆动透平1160和喷嘴组件1164基本上是与图60的设备1157的相同的，因此，同样的参考数字用于引征类似的元件。马达1310和1330的差别，设备1157，都被修正成装在喷嘴组件1164上的附加构件，以代替喷嘴1174和装在壳体1158的底面上的附加构件。

在图65中，喷嘴组件1164有伸出的柱1312，后者与“万向”形接头接合，该接头提供至少两个能适应喷嘴组件1164的摆动的自由度。销钉1314可摆动地穿过柱1312的侧面接合，或按另一种方案，可摆动地装在柱1312的侧面上。销钉1314的最外端可摆动地与一具有双翼板1318的环形环1316接合，翼板从环上沿径向伸出。翼板1318本身又可摆动地与另一环形环1320接合，后者具有从其穿过的导向孔1322。环形环1320用一固定在壳体1158的底面1170的下面的圆柱形轴承1324保持成作准确的轴向对齐。环1320以后就可结合在或包括不同的驱动装置，包括在环的周边设置的轮齿1326。

在图66中，喷嘴组件有短的柱1332，后者在其中有中心开口1333。轴1334通过一固定在壳体1158的底面1170上的圆柱形轴承保持准确的轴向对齐。轴1334包括一伸入开口1333中的柱1338。柱1338包括双翼板1340，它们沿径向从其伸入在喷嘴组件1164的开口1333中形成的槽1342中。这是本发明的一个重要的方面，即马达1330用不经过喷嘴出来而是经过一单独的口1344出来的液体驱动，并且，根据用途，可以完全不需要室。这种单独的口也可以结合在图65的壳体中，最好将柱1312塞住。无室结构

本发明提供一种按基本均匀的喷射图形发送液体的液体排放设备。设备的运动为摆动，最好与某些转动组合。摆动通过在液体供应路径中用一体部构件支承一产生摆动的构件或摆动透平而产生，体部构件可能包括架子、梁、壳体和/或其它结构件。与典型的以孔为基础的喷嘴不同，体部不需要包含压力或不泄漏液体，并且可能实际上基本是敞开的。流过摆动透平的水使摆动透平旋转和摆动。以后摆动透平就进行离开喷嘴的喷射图形的导向，绕设备的轴线按旋转的图形分布液体。离开摆动透平分布的液体流被偏转器截住并被向下再导向。摆动透平与偏转器的坡度要选成使液体流的动量损失为最小。按照本发明，偏转器可以以任何合适的方式设置，例如作为体部或摆动透平的不可分割的部分或全部作为单独的零件设置。

由摆动透平产生的喷射圆形多少有些改变，以使液滴或液体流超时地沿圆弧形路径被导向，而不是连续地在一个位置上被导向。这类喷射分布图形比许多固定的图形柔和，并且，摆动透平的独特的设计不包括复杂的机械部分或重大的节流。对于某些用途，理想的是，在偏转器上配合以分割器，以便将液体流分裂成多个分散的液体流。

本发明的另一实施例提供一液体排放设备，它带一产生摆动的构件或摆动透平，后者使支承产生摆动的构件或透平的体部或壳体也摆动。更具体一些，产生摆动的构件放置成与设备的体部或壳体成松的接触，从而减少了达到这种运动所需要的部件的数目，并提高设备所要求的诸如用于家庭淋浴或水龙头的喷射宽度和图形。液体按旋转图形离开摆动透平的表面而被分布，然后无节流地经过偏转器向下行走，到达设备的出口，该出口可以基本上是敞口的，或可以包括任何数量和构形的非节制性偏转器或通路。如同此处所用的，术语“向下的”或“向下”指的是，以相对于液体入口的轴向中心线有一第一角离开摆动透平分布的液体如此被偏转，以使液体将其方向相对于液体入口的中心线改变成第二较小的角。

虽然摆动透平可以想象成按一小于90度的任意第一角分布液体，但是透平应当以离开轴线小于60度的角分布液体，最好离开轴线小于45度，更好一些，离开轴线30度左右至40度左右。偏转器应当接纳或截住从透平上分布的液体，该透平有一个表面，其角度做成与液体离开透平分布的第一角相似。此外，虽然偏转器可以以许多角度，即使是朝着轴向中心线的角度而不是离开轴线的角度再导向液体，偏转器也应当有平滑地、逐渐变化的斜度，以将液体再导向成比给定的透平按其它方式提供的更密集的液体排放图形。最好是，偏转器以一在平行于轴向中心线的+/-20度左右的直线之内的角度再导向液体，甚至更好一些，偏转器以两个或更多的角度再导向液体，例如，有十二个通路66，其中四个的角度做成0度，而另外八个的角度做成10度。应当认识到，由于透平摆动，而偏转器的某些实施例将依赖于或独立于摆动透平而摆动，故透平和偏转器的相对角度和角度的组合经常变动，并且进一步依赖于由它们的连接的结构，即柱和套筒的尺寸或环形摆动板或空间限制构件等所允许的摆动角，最后，透平与偏转器表面最好是凹的，以便得到导向的逐渐过渡，在导向中，水流行进时没有比最小值大的动量损失，并且水没有过大的飞溅或雾化。

产生摆动的构件或摆动透平放置成直接与设备的体部接合或接触。更具体一些，体部构件按沿轴向与液体入口成隔开的关系支承摆动透平，不管支承要求有机械连接如柔性接头或球—笼型结构，还是松的阴—阳关系如最优选的柱和套筒的关系。术语“柱和套简的关系”，如同此处所用的那样，包括任何数量的构形，在该处，形成一外部的圆柱形、锥形表面的柱(阳接头)被松松地接纳在形成一内部的圆柱形、锥形或截锥形表面的套筒(阳接头)中，以允许在其间产生摆动。柱的底面最好做成圆的要不然做成其它形状，以减小构件之间的摩擦与咬合。应当认识到，套筒可作为体部或壳体的不可分割的部分形成，柱可以是产生摆动的构件的一部分，或者反过来。最好将柱与套筒设计成在其间有足够的公差，以使产生摆动的构件可相对于体部或壳体摆动而无咬合。此外，最优选的是采用柱与套筒的关系，它们在具有第一直径的柱的至少一部分上有锥形或截锥形表面，以用于与在至少一部分套筒上的锥形或截锥形表面作滚动接触，该套筒有略大的、按沿轴向与液体入口成隔开的关系被支承的直径。锥形或截锥形表面应当有共同的顶，以便使表面作完全的滚动接触。

摆动透平可以用设备的体部、架子或壳体按任何构形支承，但是最好用一系列的薄鳍，优先为三个或四个从位于出口通路下方的体部、架子或壳体的壁沿径向延伸的薄鳍支承。采用薄鳍一般已足以支承摆动透平，而不必设置对流体的总体流量的节制。另一种方案为，摆动透平可以用沿设备的一侧延伸的单独的臂支承。

设备显示出这样的能力，即能用小流量工作，同时又能提供一在浸没式水龙头中特别有用的满意的水流。由于有摆动，从设备排放出来至表面上的液体的分布与覆盖是极均匀的，并且可以以如同在美国专利申请系列号09/115362中所规定的旋转盘旋式液体分布为特征，该专利在此处被结合，以作为参考。因此，分布图形允许设备有较少的和具有较大的截面积的较小节流的通路，该截面积不大可能被石灰、其它矿物质或颗粒限制或堵塞。

尽管摆动的程度可以用柱与套筒之间或摆动板与空间限制构件之间的公差来限制，但是设备可任选地进一步包括主动的摆动限制构件。主动的摆动限制构件如轨道环作为用于摆动透平的自定心机构来工作。

应当认识到。本发明的设备及其各个零件都可以用任何已知的材料制造，最好是那些耐从其流过的液体的化学腐蚀和热冲击的材料。在液体是水的地方，优选的材料包括塑料，诸如一种或更多的可注射模制或挤出的聚合物材料，更好一些，是乙缩醛树脂，以及金属或合金，如不锈钢。对于熟悉本技术的人，适于在本发明中使用的其它材料应当是清楚的，并且都认为是在本发明的范围内。

图36是本发明的设备540的一个实施例的侧面剖视图。设备540有一带一上端和一下端的壳体542，该上端限定出一向内延伸的环形摆动板或环部544，下部支承一具有大体为截锥形的内表面548的套筒546，该内表面朝壳体的上端敞开。设备包括一水入口，后者限定出一用于接纳壳体542的环部544的环形法兰552。摆动透平554有一位于套筒546内的下端或柱556。套筒546的内表面548沿其大部分长度有比摆动透平的下端或柱556的外径略大的内径和做成圆形的下端。

摆动透平554有一上表面558，后者大体成锥形并且形成多个从其延伸的产生角动量的翼片560。按照本发明，槽与翼片基本可互换地使用，以达到同样的目的。不过，预期薄的成型翼片将向透平传递合适的产生振动的力，同时以单一的由翼片之间的锥形表面规定的角度从透平表面上泻下液体。相反，在半个表面积上有槽的表面将以一个角度(假定是槽谷的角度)下泻一半液体，并以另一个角度(假定是槽之间的峰的角度)下泻一半液体。

摆动透平554的上表面最好形成一面向下端556的环形悬伸。下端556是一具有做成圆形的底面563的大体为圆柱形的柱。锥形上表面558最好在顶部562做成圆形。可以为了美观的目的包括任选的外壳体564，但是最好不与摆动壳体542接触。壳体542形成一一体的带分割器或通路566的偏转器。偏转器表面567最好是一平滑的弧，它按均匀的流动图形以最小的动量损失逐渐向下再导向水。

在装配好以后，摆动透平554的柱556靠在套筒546内。摆动透平和套筒可用任何合适的材料制造，但是最好用一种或更多的可注射模制或挤出的聚合物材料制造，最优选的为像DELRIN这样的乙缩醛树脂。应当认识到，摆动透平和套筒都处于滚动接触，它们的材料应当按需要提供一定的摩擦，以产生始终一致的摆动或盘旋运动，但是摩擦不能太大，特别是在柱的远端，以免浪费水的动量或产生透平的咬合。透平与套筒最好沿截锥形表面彼此接触，其接触面积在确定其间的摩擦的大小时是一个可控制的因素。

在工作时，水经过水入口550进入并冲击在摆动透平554的顶上。作用在锥形表面558和翼片560上的力连同柱556在截锥形表面548中的接合，在与水流接触或被其冲击时产生摆动透平554的摆动。摆动透平554的摆动将摆动传至壳体542上，在后者中，壳体的环形摆动板544绕环形法兰552接触并摆动。不用限制本发明的范围，可以认为，当使摆动透平554绕来自水入口550的水流的中心线顺时针方向摆动时，壳体542逆时针方向绕中心线旋转。水用翼片560被导向或分布至喷嘴壳体542的偏转器567上。

在图36中还示出，可以采用一流量控制装置如针阀568控制在透平上的水的流量。该针阀同尚未授权的美国专利申请系列号09/150480的图21中所示的相同，该专利在此处予以接合，以作为参考。

图37是本发明的另一实施例的侧面剖视图，其中，与图36相似的元件都标以相同的参考数字。在此实施例中，设备551有固定的壳体543，后者在水入口550的对面形成并支承一套筒570，套筒有一截锥形的内表面574，用于松松地接纳由摆动的偏转器571划定的套筒546。偏转器571有一上端572，它是敞开的并且不如图36所示固定在水入口550上。摆动透平554停靠在偏转器571的套筒546中，而偏转器571则停靠在壳体套筒570内。当液体冲击摆动透平时，透平554和偏转器571都摆动。

图38是本发明的又一实施例的剖视图。设备561有一固定的壳体543，它在其上端有一水入口550，在其下端有多个薄的沿径向延伸的鳍，后者在壳体543的内壁与套筒570之间延伸，以支承在喷头壳体542中支承套筒570。摆动透平554有锥形上表面558，它有多个从透平554向外延伸的产生角动量的翼片584。翼片584的相对端都连至偏转器586上，以形成轮—辐型结构，后者在其间划出通路566(同时参看图39)。流动通路566在翼片584与偏转器586之间形成，在该处，翼片584的作用为分散经过通路566的水流。偏转器586在示出时有一任选的延伸部分576，它从翼片584向上延伸，以便包含从透平下来的水流并向下经过通路566再导向。

图39是图38所示的透平554的透视图，看不见的部分用虚线示出，并且为了清晰起见，将偏转器586的延伸部分576去掉。每个翼片584沿径向绕柱566伸出。每个最好有一成一角度的侧面590，它在与水流接触时赋予透平554以一旋转运动。成一角度的侧面最好与垂直的侧面形成一5～15度的角度，更好一些为7度左右。在确定透平响应与翼片接触的水流转得多么快时，角度的倾斜值是重要的。水冲击在翼片的顶上并沿着成一角度的侧面590向下行走，从而沿顺时针的旋转方向推动透平554(从图示的构形从上面看，虽然另一种构形也可能产生逆时针方向的旋转)，后者产生透平的逆时针的摆动或盘旋。此运动的力学详细地在尚未授权的美国专利申请系列号09/115362中作了描述，该专利在此处予以结合，以作为参考。翼片与偏转器配合工作，后者有一向下敞开的内表面，以按一个或更多的理想的角度引导水。

当水的供应接通时，水进入壳体543并冲击透平558的顶部，使透平倾翻至一侧并在套筒570中摆动。水被偏转，离开透平558，并经过出口通路566，从而冲击翼片并使透平旋转。壳体543最好用3或4个沿径向延伸的薄鳍571支承套筒570，该鳍从壳体564的内壁朝套筒570延伸。透平立即摆动并以非常均匀的分布排放水。

图40为与图4所示的相似的设备561的剖视图。偏转器586可以有一摆动限制元件或轨道元件580，它的作用为限制摆动透平在套筒570中倾翻的程度。摆动限制元件580最好形成一相对于摆动透平554的锥形上表面558倒过来的截锥形表面582，以使当从入口550流出的水冲击表面582时，透平被往回朝液体入口550的中心线推。

液体排放设备也可以设置水控制元件或旁路592，后者允许附加的水流过设备。水控制元件592可由压缩弹簧—阀座584组成，该阀座在阀处于关闭位置时朝壳体543的内表面密封。

如图41所示，如果要求有较大的水流，供至设备的水压可以通过打开一阀门(未示出)加大，直至弹簧被动作，座与壳体543的内表面脱开，从而允许更多的水流过壳体543。在此处所示的构形中，附加的水流通常朝壳体543的壁在摆动透平554的外面被引导，因此不会影响透平554和喷头壳体542所经历的摆动程度。

图42是与图36所示的相似的一个设备的侧面剖视图，只是体部或壳体543并不摆动，并且省去任意的、装饰性的外壳564。摆动透平554有一锥形表面558和从上表面558延伸的翼片560，该上表面向外朝内壁561导向水流。

壳体543用多个从壳体543的内表面至套筒570延伸的薄鳍594支承套筒570。在壳体543的内壁上形成的偏转器567可任选地包括脊或分割器569，后者将来自透平的水流分裂成分散的水流。与以前讨论的本发明的其它实施倒不同，设备573不产生摆动喷射图形，而是不用可能被堵塞的小孔，仍然提供一种包括许多分割成细的液滴的水分布图形。与流行的喷头相比，本发明的另一优点为减少产生有效的水分布图形诸如用于淋浴、洗手及类似情况的图形所需要的部件的数目。应当指出，本实施例以及前面讨论的任何实施例的液体入口都可以配以流量控制阀，以提供合适的水流。

图43～45是图36所示的透平554的各种锥形顶面558的俯视图。所示的摆动透平554的顶面558有按非径向构形形成的翼片560。应当指出，冲击在摆动透平上的液流将向侧面推摆动透平，到达一倾翻位置，以使摆动透平的中点基本在来自入口的液体流的外面，并且只有摆动透平的一侧及时在任一位置与液体流对齐。在摆动透平554的上表面形成的每个翼片560都是非径向的，而且在液体朝翼片560流动时使摆动透平554绕液体入口550作圆周运动。非径向翼片560、锥形表面和柱与套筒之间的松松的关系保证，当液体在有压力(即使是低压)的情况下朝摆动透平554的顶部流动时，摆动透平将偏离中心并开始摆动。更具体一些，冲击在透平的锥形表面558上的液体产生一倾翻力，而流往翼片560的液体则产生旋转力。因此，穿过入口的液流使摆动透平摆动。

一旦摆动开始，连续的水流保持摆动透平处于摆动模式。此外，液体的流动还产生一往下压的力，它向下推在透平上，力图使透平不从其与套筒的合作关系位移。因此，最好使锥形表面558的角度足够大，以便即使当透平已经完全倾翻时，也能产生至少一小的倾翻力，但是它不能大到使透平被往上拉，脱离与套筒的接触。应当认识到，图36至46的实施例的每一个都是等效的，只要摆动透平包括一套筒(而不是柱)，而喷头座包括一用于与摆动透平套筒接合的柱(而不是套筒)。

对于任何已知的摆动透平，摆动率或速度可通过加大(或减小)经过喷头的液体的流量来加大(或减小)。不过，对给定的液体流量，也可以通过改变摆动透平的槽或翼片的角度或坡度或通过改变柱和套筒或其它类似的摆动构件和摆动限制构件的相对尺寸将透平设计成有较快的或较慢的摆动速度。

参看图43，摆动透平可通过减小翼片的坡度与深度，即以小的离开径向的角度β设计翼片560而被设计成有一一般地较慢的摆动速度。同样，摆动透平可通过加大翼片的坡度，即如图44所示以较大的离开径向的角度δ设计翼片560而设计成有一较快的摆动速度。此外，翼片的数量或坡度与尺寸也都可以修改，以如图45所示定做一摆动率，在图45中，翼片560很远地隔开，以使相当大部分的水经过透平而不冲击薄翼片600中的一个，因而对透平提供较小的角动量。

图46是图37至41的喷头的底视图，它示出壳体的出口通路。虽然出口通路可以以本技术中已知的任何方式设置，但是，优选的出口通路组604是由连至喷头壳体542的内表面610上的多个肋或分割器606限定的。四个鳍608装在壳体543上并沿径向向内延伸，以支承套筒570。最好以较小的角度将一小部分出口通路604引导至喷头壳体542的轴线上，以便以短距离从喷头在物体例如洗淋浴的人的外面提供更平稳的喷射图形和覆盖。角度较小的出口通路最好以隔开的距离绕喷嘴周边或在沿径向向内朝着喷头壳体的中心轴线的地方形成(未示出)。

图47是与图36所示的相似的设备581的侧面剖视图。此实施例在体部542与透平554之间包括柱和套筒的关系，但是该关系是图36所示的反关系，即摆动透平554形成一被柱614松松地接纳的套筒612，在该处，柱614与喷头壳体542成一体。摆动透平554与来自出口550的水接触并沿一个方向倾翻，并开始摆动。依次，套筒612与柱614接触，后者使壳体542倾翻并摆动。

图48和49是与图36所示的相似的设备620的剖视图，只是摆动透平622限定出一穿过透平558的顶部并穿过柱556，最好沿透平的中间轴线延伸的孔624。套筒546的下端在其中限定出一开口626。一阀元件626设置在套筒546的下端，其作用为改变离开淋浴头组件620的水的流量。阀元件可采取许多种形式，包括塞阀、针阀、蝶阀、闸阀及其类似物，但是此处则作为手动的闸阀或滑动元件628示出。当滑动元件628处于打开状况时，水经过摆动透平622中的孔624流动并从套筒546中的开口626出来。这种流动图形提供一对清洁剃须刀、牙刷或其它物体有用的密集水流。如图49所示，当滑动元件处于关闭状况时，水被迫流过透平并经过出口通路566出来。另一种方案为，靠近套筒546的下端的内表面548可向内成一斜度，以使当滑动元件628处于打开状况时，透平略往下落，被壳体固定，就好像被抓握柱的套筒固定，和/或被牢固地与摆动透平头的下侧接合的壳体固定。应当指出，此处所示的任何一种实施例都可适用于采用类似的摆动透平，后者具有穿过它的孔和阀元件，以提供一从设备出来的狭的水流。

图50为淋浴头组件630的侧面剖视图，它与图36所示的相似，只是外壳体564有一臂632，后者刚劲地支承套筒546，以使摆动透平554和壳体546独立地摆动，彼此不接触。在没有接触时，作用在透平554上的力不直接被传至壳体542上，而是使水经过透平554外面并多少被沿径向朝壳体的内表面被再导向，以使壳体倾翻。当透平摆动时，从透平554下来的水使壳体542摆动。

图51是设备640的侧面剖视图，它与图50所示的相似，只是套筒546用一笼形或壁形元件642从液体入口550支承。摆动透平622与图14所示的相似，有一从其穿过的孔624。笼642支承套筒546，以使在摆动透平622与壳体642运动时，笼与套筒不运动。笼642由固定在液体入口550和套筒546上的臂646组成。臂646有薄的截面，以使它们不与离开组件640的水流发生干涉。用于限制透平622的摆动的摆动限制环648从水入口550伸出至刚好在摆动透平623的上方的某个位置，以使摆动透平的锥形顶面能与环648的内表面接触。壳体542的摆动程度同样地受到环形摆动板544和一环部或空间限制装置552的限制，包括摆动限制板650，后者与壳体542的顶部接触，以限制摆动程度，从而允许有如图48所示的密集的水流。摆动限制板650可以沿纵向被调节，以允许对壳体542有变化的摆动程度。

图52是一设备652的侧面剖视图，它与图50所示的相似。此设计在具有低水压的用途例如在某些居民区或郊区的淋浴中特别有用。摆动透平554的脸的角度和壳体542的狭的构形只提供水必须在壳体542的进入处至入口550和壳体542的出口之间行走的路径的角度的少量改变。这种设计允许水流受到最少的动量损失，因而是水的速度的最少降低。

同图50的组件一样，外壳体564刚劲地支承套筒546，虽然它是用鳍633这样做的，这样，摆动透平554和壳体542摆动时就不会彼此接触。在无接触时，作用在透平554上的力不直接被传至壳体542上，而是水以角度(α)向透平554的脸冲击，并以小的入射角(β)朝壳体542被再导向，以使壳体倾翻，但是水只是略被再导向，因此水的速度损失尽可能小。

应当认识到，角度α同时是允许透平轴离开它的与水入口550的共同轴线倾翻的角度和透平的脸相对于透平轴的角度的函数。同样，角度β是从透平的脸上被再导向的水流的角度、壳体542的侧壁的角度，以及允许壳体542相对于水入口550的中间轴线倾翻的角度的函数。低压结构

本发明提供一带运动的喷嘴的喷头组件，该喷嘴按所要求的喷射图形以最小的速度或动量损失和受控制的液滴尺寸发送液体。喷嘴的运动是摆动，最好与某种旋转运动组合。摆动通过在有壳体或没有壳体的液体供应路径中设置一产生摆动的构件或摆动透平而产生。流过摆动透平的水使摆动透平摆动。以后，摆动透平就进行离开喷嘴的喷射图形的导向。

由摆动透平产生的喷射图形多少迅速地改变，以使液滴或液体流超时地沿圆弧形路径被导向，而不是连续地在一个位置上被导向。这类喷射分布图形比许多固定的图形柔和，而且，摆动透平的独特的设计不包括复杂的机械部分或重大的节流。这种摆动、旋转—盘旋的液体分布已在共同悬而未决的美国专利申请系列号09/11536中作了描述，该专利在此处予以结合，以作为参考。

本发明的一个方面为提供一带一产生摆动的构件的设备，该构件与多个引导液体的多个出口通路成一体。采用这种结构，液体流量可以减小，但同时又均匀地在宽度的面积上分布液体流，而不依赖小的出口通路或小孔。摆动透平可以用一具有支承或套筒的壳体支承，套筒安装在多个从壳体的外壁延伸的薄鳍上。鳍位于透平的出口通路的下方，并提供与总的液体流动的最小干涉。这种类型的壳体对于用小的水流量提供满意的水流是理想的，这在浸没式水龙头中特别有用。如同如此所用的，术语“壳体”、“体部”和“架子”是同步使用的，以广义地指一固定构件或支承框架，并不打算被限制为包围的壁或室。

产生摆动的构件或摆动透平绕一与摆动透平接触的水流摆动。更具体一些，产生摆动的构件放置成与设备的壳体作松的接触，从而减少了零件的数目，并提高了设备产生所要求的喷射宽度和图形的能力，例如对于家庭的淋浴头或水龙头。此外，水沿摆动透平被偏转并基本无节流地行走至出口通路，后者可以按任何数量和任何构形设置。

产生摆动的构件最好放置成与壳体直接接合或接触。更具体一些，壳体有一远离水入口的端部。最好是，壳体的远端和产生摆动的构件易于滑动成或摆动成适当的不受限制的关系的地方。一个特别优选的布置是形成圆柱形、锥形或截锥形表面的柱(阳)被接纳在锥形或截锥形套筒(阴)中，在该处，柱的底面最好做成圆形，或要不然将形状做成使构件之间的摩擦与咬合为最小。应当认识到，套筒可以作为壳体的不可分割的部分形成，柱可以是产生摆动的透平的一部分。最好将柱与套筒设计成在其间有足够的公差，以使产生摆动的构件能相对于喷嘴壳体摆动而无咬合。此外，最优选的是，采用具有有第一直径的锥形上表面的产生摆动的构件，其中，锥形上表面绕一具有小的第二直径的柱形成，该第二直径被接纳在喷嘴壳体的锥形或截锥形套筒中。

优选的摆动限制构件是在壳体的上端形成的轨道环。摆动透平的上表面或顶部在被来自壳体的顶部中的入口的水流驱动时与轨道环作滚动接触。壳体可以例如通过壳体的上下部分之间的螺纹连接关系往前，沿长度(如图67在垂直方向)被调节，从而相应地改变用于摆动透平的偏转角。使轨道环更接近摆动透平，将减少喷射图形的宽度，而离开摆动透平移动轨道环，将加大所得到的喷射图形的宽度。

应当认识到，本发明的喷头组件及其各个零件都可以用任何已知的材料制造，最好是那些耐经过其中的液体的化学腐蚀和热冲击的材料。在液体是水的地方，优选的材料包括像聚四氟乙烯这样的塑料和像不锈钢这样的金属或合金。适于在本发明中应用的其它材料对于熟悉本技术领域的人都是清楚的，并且都认为在本发明的范围之内。

图67是本发明的设备1410的一个实施例的剖视图。设备1410有一带一上端1414和一下端的壳体1412，该上端限定出一向内延伸的轨道1416，下端限定出一具有大体为截锥形内表面1420的套筒1418，该内表面朝壳体1412的上端1414敞开。设备包括一在壳体的上端的水入口1422，它最好与壳体1412的中间轴线对齐。摆动透平1424有一设置在套筒1418内或在其中延伸的下端或柱1426。套筒1418的内表面1420在其大部分长度上有比摆动透平1424的下端或柱1426的外径略大的内径。轨道1416大体是环形的并起着摆动限制构件的作用，以限定摆动透平所经历的摆动程度并产生旋转。应当认识到，摆动透平1412与轨道1416作滚动接触，它们的材料应当按要求提供至少某些摩擦，以产生始终一致的摆动或盘旋运动，但是摩擦不要太大，以致消耗水的动量或产生透平的咬合。透平和轨道的接触面积在确定其间的摩擦的大小时是一个可控制的因素。

摆动透平1424有一大体为锥形的上表面1428、一中间部分1430和下部或柱1426，中间部分形成多个沿径向从其伸出的叶片1432。摆动透平1424的中间部分最好有一连接每个叶片1432的壁1434，以使在相邻的叶片1432之间形成出口通路1436。摆动透平的下端是一大体为圆柱形的柱1426，它有一做成圆形的底面。锥形上表面1428最好指向顶点1435。壳体1412的远端基本是敞口的，并有将套筒1418固定在壳体上的薄翼片1433。出口通路1436可以有变化的维数例如角度或壁1434的内表面1438的轮廓，以便按均匀的流动图形引导水。

在装配好以后，摆动透平1424的柱1426停靠在套筒1418内。摆动透平的套筒可以用任何合适的材料制造，但是最好用一种或更多的可注射模制或挤出的聚合物材料制造，最优选的是像DELRIN这样的乙缩醛树脂。最好是在柱1426和套筒1418间有非常小的摩擦。

在工作时，水流经过水入口1422进入并冲击摆动透平1424的顶面1428。水流作用在锥形表面1428上的力在摆动透平与水流接触时产生摆动透平1424的摆动。摆动透平1424摆动并沿逆时针方向(假设图2所示的透平叶片坡度，从水的入口看去)绕水的入口1422出来的液体流的中心线与轨道1416的内表面作滚动接触。水沿摆动透平的顶部往下流，并被偏转器壁1434导向，进入出口通路1436中。壁1434最好向上在叶片1432的上方延伸，并大体沿着朝设备的中心线收敛的角度。

摆动透平表面1428和壁面1438的相对角度最好如此设计，以使液体保持尽可能大的速度和动量。虽然摆动透平可设想为以一个离开轴线小于90度的第一角分布液体，但是透平应当以一个离开轴线小于45度，最好离开轴线小于30度，更好一些离开轴线在20度左右与30度左右之间的角度分布液体。偏转器壁1434应当接纳或截取从具有表面1438的透平分布的液体，该表面有一离开轴线与液体离开透平分布的第一角相同或比它小的角度。虽然表面1428和1438都作为直的示出的，但是这些表面也可以是做成弯曲的或仿形的，例如透平表面1428是往外凹的，而偏转器表面1438是向内凹的。此外，表面1428可以做成有肋的或有翼片的，以便更好地帮助液体进入通路1434。

虽然偏转器可以以许多角度再导向液体，即使是角度朝向轴向中心线，而不是角度离开轴线，但是偏转器应当有一平滑的表面1438，后者以一个足够的坡度将液体再导向成比给定的透平按其它方法提供的更密集的液体分布图形。最好是，偏转器以一在平行于轴向中心线的+/-20度左右的直线内的角度再导向液体，甚至更好一些，偏转器以两个或更多的角度再导向液体，例如有十二个通路1466，其中四个的角度做成0度，而另外八个的角度做成10度。

摆动角，因而是喷射宽度，可以通过改变壳体的上部的位置来调节。上部是用螺纹与壳体的下部接合的，以致下部可以相对于摆动透平的中心线沿水平向上或向下调节。因此，如果使用者需要一较宽的分布图形，则壳体的下部可以被向下调节，以提供一较大的用于透平旋转的空间(较大的相对于轴向中心线的角)。同样，对于较狭的分布图形，下部可以被向上调节，以限制摆动程度。

图68是图67所示的透平1424的局部剖视图。叶片做成一个角度，以使用箭头表示的水流被向下引导并从透平出来，使透平摆动，最好做成所需要的尽可能小的偏转，以防止损失液体速度或动量。使从与透平顶部接触的地方至出口通路的远端的液体流动路径的角度偏转为最小，可以最有效地利用低压水流，例如那些具有2～3磅每平方英寸(psi)的压力的水流。如果水压高于所需求的，则水入口可以配以流量控制元件，以调节流入设备的水量。应当认识到，熟悉本技术的人可修改叶片1432上的角度，以适应特殊的用途。

图69是图67所示的透平1424的透视图，看不见的部分用虚线示出。每个叶片1432沿径向绕柱1426延伸。最好叶片1432有一做成角度的侧面1440，后者在与水流接触时使透平1424作角转运动。做成角度的侧面1440最好形成一与垂直的侧面成5～15度的角度，更好一些为7度左右。角度的倾斜度影响透平在响应与叶片接触的水流时将转得多么快。水冲击在叶片的顶上并沿做成角度的侧面1448往下行走，从而顺时针方向推透平1424。叶片与壁1434协作，后者有一向下敞开，以将水按一个或更多的理想的角度引导的内表面。

当水进入壳体1412并冲击透平1424的顶部时，透平将倾翻至一侧并在由轨道环1416也许还有套筒1418设定的范围内逆时针方向摆动。水从透平表面1428上被偏离并经过出口通路。壳体1412最好用3个或4个沿径向延伸的薄鳍1413支承套筒1418，鳍从壳体1412的内壁朝套筒1418延伸。

在一个优选的实施例中，摆动透平的上部是平滑的锥形表面1428，它有一相对于摆动透平的中心线约为22度的坡度。偏转器壁的内壁形成一与摆动透平的中心线成17度左右的角，以使液体以最小的方向变化和最小的速度或动量损失越过并经过摆动透平行走。此设计在水压低，以便使流量或速度的进一步减小成为最少的地区工作得特别好。

图70为喷头的第二实施例的剖视图。喷头1440有一由环形环1442提供的轨道表面，该环固定在一在壳体1412的表面1416中形成的环形槽1444中。环形环1422最好用具有光滑的防滑表面的材料如橡胶或软的聚合物材料制造，以用于与透平1424的表面1428接触。防滑的环形环1442有助于保证透平在其摆动时旋转，而不是绕轨道滑动而无转动。

图70还示出了摆动透平1424的独特的两件式结构。与其有整件模制的摆动透平/柱，还不如将透平构造成一个叶片组件，将柱组件1448弹夹在或用其它方法固定在叶片组件1446的下部上。回去看图67，叶片组件还可以在叶片组件的上部固定在柱组件上。在两件式摆动透平的情况下，各件可以用传统的措施固定在一起，它们包括，但不限于胶、螺纹、摩擦、加肋条、焊接等。

最后，图70包括流量控制环1450，后者位于喷头144的入口1422中，以控制经过喷头的流量。典型的流量控制环按压缩橡胶的原理工作。这种环可按商品名Vernay从Ohio的Yellow Springs的Vernay Labs得到。

图71A和71B是带液体入口1422的喷头1460的剖视图，入口分别在全开或有节流的位置有任选的截面积可变的小孔。控制此小孔的截面积，就允许使用者改变水的速度，以控制冲击和液滴尺寸。

图71A示出带锥形或变狭的喉部区1466的入口1422，喉部区与具有第一端1464的阀或插入构件1462连通，第一端可伸入入口1422中，以减少入口1422的有效截面积。插入构件1462最好用一旋钮或把手1468在如图72A所示的全开位置(指的是入口不被构件1462节流)和如图72B所示的节流位置(指的是入口按构件1462设计达到的完全被节流)之间或其间的任何位置动作。旋钮或把手1468是按接合在偏心销钉1467上示出的，该销钉与穿过插入构件1462的导向孔1469连通，以使在按第一方向转动旋钮1648时，使销钉1467(朝入口1422)下降，并将构件1462的第一端1464推入入口1422，而在按第二方向转动旋钮1648时，使销钉1467(离开入口1422)上升，并将构件1462的第一端1464拉出入口1422。插入构件1462最好用易变形的聚合物或橡胶材料制造，而第一端1464则最好包括若干槽1465，以便形成多个在与变狭的区域1466接触时弯曲，以便容易地伸入入口1422的指形物1463。另一种方案为，构件或阀1462是本技术中已知的另一种类型的阀，尤其是那些能提供经过入口1422的平稳的液体流量的阀。

图71B与图71A的相同，只是插入构件1462已经被动作(阀部分地关闭)，以节制入口1422的有效截面积。当液体压力大于15psi时，入口1422的节制使跨过流量控制装置1470的压差减小，经过入口1422的液体速度加大，导致离开设备的液体有较高的速度。较小的压差使流量控制装置1470上升至肋1476处，打开穿过它的通道。当插入构件1462被缩回(阀打开)时，液体速度下降，流量控制装置中的压力加大，关闭通道。这样，可以保持流量不变，同时又允许有变化地控制冲击，不管液体源的压力如何。

图72A和72B分别是处于打开与关闭位置的液体流量控制装置1470(同时参看图71A)的剖视图。流量控制根据这样的原理，即弹簧的压缩在其所工作的压力范围内受到限制。典型的用于提供2.5加仑每分(GPM)的水的流量控制环(如在图70所示的那样)在供水压力超过15psi左右时工作得很好，但是当压力降到15psi以下时，流量迅速降低。因此，本发明提供一旁路，以在液体供应压力低于供居民使用的15psi左右，但是低于任何如同对给定的用途所要求的最小压力时，加大经过液体入口1422的总流量。

液体流量控制装置1470是一个绕流量控制环1450的周边形成并具有一凸缘1472的浮动的或不固定的构件，凸缘有多个在凸缘的底面中模制成的浅肋1476。肋1476最好是停靠在“O”形圈1474上的沿径向延伸的肋，该圈固定在壁架或槽1478上，在低的供应压力时，在肋1476之间提供液体通道，以使液体经过流量控制环1450并经过控制环1450补充液体流量。当液体供应压力加大时，浮动的控制装置1470被往下推，将肋1476下沉在可变形的聚合物或橡胶做的O形圈1474中。在15psi左右(或其它某些所要求的设计压力)时，肋1476完全埋在O形圈中，从而完全切断旁路流动。当液体供应压力(实际是压差)加大时，用于液体的唯一路径是经过控制环。此系统或相当的系统在一个大的超过典型的流量控制环的压力范围，特别是在本发明特别适用的低压时有益于保证最佳的性能。另一种方案为，应当认识到，O形圈也可以固定在凸缘的底面上，以与在壁架1478上形成的肋连通。

图73为一具有支承1482的喷头1480的剖视图，该支承将透平1424的上部结合在柱1426上。支承1482可以按任何已知的形式形成，但是最好按从柱1426伸出的简单的销1484形成，该柱被接纳在一圆柱形套筒1486中，以允许透平绕销1484转动。在此布置中，具有套筒1486的透平1424的上部可以以一个速度旋转，而柱1426则同时以另一速度旋转或完全不转，从而限制或防止透平的任何咬合。此外，为了使偏转器1434的外表面，或按一种方案，使透平的专用的滚动部分开始沿轨道1442滚动，作用在透平上的水流的力只是必须克服支承中的摩擦，而不是克服可能在柱1426与套筒1420之间存在的摩擦。

已经发现，本发明的设备通过产生大的液滴产生理想的喷淋。这些液滴的大尺寸主要由两个因素引起。首先，液体只在一次往下经过透平的一侧，以致有大量的液体可用于做成液滴。其次，流量环允许采用基本不设置节流的大出口通路。

此外，已经看到，本发明的透平可以用于对水加空气至一或多或少的程度。少量的加空气可以发生，因为水只穿过一部分通路1432，如同在透平的一侧在任何一次发生的那样。如果透平以非常高的速度摆动，则认为水成束地即以塞状流流过通路，并带有充满各束之间的空气，是有用的。当水突然经过通路时，它推动或驱动伴随它的空气。

再回过去看图73，带入的空气量可以通过设置一用于在水流过透平或经过通路时向水流供应空气的通路而加大。用于增加带入的空气的一个特殊的设计或方法为，设置一环形缺口或槽1488，后者部分地或整个地绕透平表面1428延伸。当水流过缺口时，缺口中的空气一起被吸住或吸入水中。事实上，如果缺口做成环绕透平，则空气甚至会被水的作用吸入缺口中。不过，不连续的缺口或环形缺口的几部分，将在它偏离水流时充以空气。当缺口转向水流时，其中的空气可以被吸入水中，以夹以空气。按照本发明的一个或更多的缺口或槽可以组合使用，或者放置成不仅在透平的上部，而且在透片、叶片、偏转器或它们的组合的下部。

虽然前面所说的是针对本发明的优选的实施例的，但是也可以设计本发明的其它实施例而不脱离其基本范围，而且其范围由下面的 确定。

Claims (16)

1.一喷头组件，它包括：

一壳体，它有一液体入口、一喷嘴组件、一在上述壳体中的开口，上述喷嘴组件穿过上述开口伸出并有一提供出口喷嘴的外部和一位于上述壳体中的内部，上述喷嘴组件有一连接壳体中的内部和壳体外的外部的液体通路，

一产生摆动的构件，它位于壳体内，作用在喷嘴组件内部上并独立于喷嘴组件内部运动，上述产生摆动的构件相对于入口位于壳体内，以产生喷嘴组件由流过入口并与产生摆动的构件接触的液体引起的摆动，和

与喷嘴组件相联系，以限制其摆动的装置，该摆动有如同由可独立地运动的产生摆动的构件给予喷嘴组件的运动。

2.如权利要求1的喷头组件，其特征为，喷嘴组件内部包括一柱，而产生摆动的构件则包括一套筒，后者松松地装在柱上并可相对于柱运动。

3.如权利要求1的喷头组件，其特征为，喷嘴组件内部包括一套筒，而产生摆动的构件则包括一柱，它伸入套筒中并可相对于套筒运动。

4.如权利要求1的喷头组件，其特征为，与喷嘴相联系，以限制其摆动的装置包括一具有截锥形表面的板，该表面沿周边在上述壳体开口处与壳体接合，以限制喷嘴组件的运动。

5.如权利要求1的喷头组件，其特征为，产生摆动的构件在其上有一装置，它在壳体中响应流过入口的液体使上述产生摆动的构件旋转。

6.如权利要求1的喷头组件，其特征为，产生摆动的构件在其上有一装置，它用于在壳体中响应流过入口的液体使产生摆动的构件摆动。

7.如权利要求6的喷头组件，其特征为，产生摆动的构件响应流过入口的液体在壳体中同时旋转和摆动。

8.如权利要求1的喷头组件，它包括用于改变喷嘴组件摆动时的速度的装置。

9.如权利要求1的喷头组件，其特征为，产生摆动的构件为一有多个叶片的透平，叶片的构形做成在被来自液体入口的水流冲击时使透平旋转。

10.如权利要求1的喷头组件，它进一步包括用于调节喷嘴组件能摆动的范围的装置。

11.如权利要求1的喷头组件，它进一步包括用于调节在产生摆动的构件处被引导的液体的速度的装置。

12.如权利要求11的喷头组件，其特征为，用于调节速度的装置为一流量控制阀。

13.如权利要求12的喷头组件，其特征为，流量控制阀有一第一出口和一第二出口，第一出口提供从液体入口朝产生摆动的构件的有选择的连通，第二入口提供从液体入口朝产生摆动的构件的周围的有选择的连通。

14.一喷头组件，它包括：

一壳体，它有一液体入口、一喷嘴组件、一在上述壳体中的开口，上述喷嘴组件穿过上述开口伸出并有一提供出口喷嘴的外部和一位于上述壳体中的内部，上述喷嘴组件有一连接壳体中的内部和壳体外的外部的液体通路，和在上述壳体内，用于产生喷嘴的摆动的装置，

一在上述壳体中的液体导管，它与液体入口连接并有在上述出口喷嘴外面的出口装置与一旁路阀，该阀控制从上述入口至上述液体导管加至上述喷嘴组件的流量。

15.如权利要求14的喷头组件，其特征为，上述旁路阀在上述壳体中。

16.如权利要求14的喷头组件，其特征为，上述液体导管出口装置朝上述出口喷嘴的外部引导水。

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