CN111050924A - 节水喷嘴 - Google Patents

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Abstract

节水喷嘴(100、200)具有外壳体(102、180)，该外壳体(102、180)包括与设置在外壳体(102、180)内的内壳体(140、264)可操作性啮合的外涡流螺钉(136、202)。涡流螺钉有螺旋螺纹。内壳体有带外螺旋螺纹的内涡流螺钉(154、266)。当水通过内外涡流螺钉时，水在进入内外壳体的涡流腔室之前旋转。从外壳体排出的水形成外圆顶形状，从内壳体排出的水在外圆顶形状内形成内圆顶形状。

Description

节水喷嘴
技术领域
本发明涉及一种可安装在诸如淋浴或水龙头之类的水源上以降低用水量和清洁水源的喷嘴。
背景技术与发明内容
在世界上许多地方，迫切需要减少用水量。不仅是缺水一个问题，而且可用水的水质差和水压低也是其他同样重要的问题。水质差/水压低往往与缺乏可用水一样是一个大问题，因为人们经常因饮用受污染或不干净的水而患重病。水压有时低于1巴，这使得难以获得适当的水流。本发明的首要目的是提供一种当水从水龙头、淋浴头或类似的地方排出时，在保持水温的情况下，尽管水压低但仍具有节水功能的喷嘴。另一个目标是提供一种用途广泛的喷嘴，并且可以根据用户的具体需要来调整水流类型(圆顶形状水流、薄雾(mist)或喷雾(spray))。在淋浴时使用薄雾的一个缺点是，薄雾不能同时保持温度，并且需要较高的进水温度。另一个缺点是薄雾没有明显的方向，并且倾向于沿不希望的方向流动。使用层流水不能节约足够的水。本发明的喷嘴克服了这些问题和缺点。
本发明的另一个目标是，根据本发明的喷嘴是非常简单的，但在其设计和功能上仍然是稳健的。
更具体地说，本发明是一种通过节水喷嘴排水的方法，该节水喷嘴具有外壳体，所述外壳体具有限定在其中的入口、腔室和排出口。所述外涡流螺钉与所述外壳体的内壁可操作性啮合。外涡流螺钉具有限定在其中的中央腔室。内壳体与中央腔室内的外涡流螺钉可操作性啮合。外涡流螺钉具有面向内壁的外螺旋螺纹。所述外壳体具有限定在其中的在所述涡流螺钉下方的外涡流腔室。所述外壳体具有限定在其底部处的排出口。所述入口与所述腔室、所述螺旋螺纹、所述涡流腔室及所述排出口流体连通，使得水可流经所述喷嘴并可通过排出口以所述外圆顶形状排出。内壳体具有限定在其中的入口。内壳体具有与内壁可操作性啮合的内涡流螺钉。涡流螺钉具有面向内壁的外螺旋螺纹。内壳体具有限定在其中的在涡流螺钉下方内涡流腔室。所述内壳体具有排出口，入口与所述腔室、所述螺旋螺纹、所述涡流腔室和所述排出口流体连通，使得水可流经所述喷嘴，并可通过所述排出口以所述外圆顶形状内的内圆顶形状排出。
所述外壳体具有延伸到排出口的锥形底部。
所述外涡流螺钉可在外壳体内轴向移动。
所述内涡流螺钉可轴向调节。
所述内涡流螺钉经由螺栓与上部可操作性啮合，并且内涡流螺钉相对于内壳体和上部可移动。
所述外壳体具有第一限流器，所述内壳体具有第二限流器。
所述内壳体相对于外壳体可轴向调节。
所述内壳体通过轴向调节外涡流螺钉和内涡流螺钉可在圆顶形模式和薄雾模式之间调节。
附图说明
下面将参考附图描述根据本发明的喷嘴的优选实施例，其中：
图1a是当喷嘴的内壳体处于圆顶模式时本发明喷嘴的剖视图；
图1b是图1a所示实施例的俯视图；
图2是本发明的喷嘴的替代实施例的剖视图；
图3是图2所示的喷嘴的内壳体的剖视详图；
图4a是本发明的喷嘴的又一替代实施例的剖视图；
图4b是图4a所示实施例的俯视图；以及
图5a是本发明的替代实施例的侧剖视图；
图5b是图5a所示实施例的俯视图；
图5c是图5a所示实施例的侧视图；以及
图5d是图5c所示实施例的仰视图。
具体实施方式
参考图1a-1b，本发明的喷嘴100具有空心圆柱形可拆卸壳体102，该可拆卸壳体102具有限定在其中的在上部分106的流入口104和腔室105，以及限定在其中的在壳体102的底部110的排出口108。壳体102具有限定在其中的在腔室105下方的内腔室112，使得诸如水之类的流体114能够从流入口104流经腔室105、腔室112并通过排出口108流出(见箭头)。喷嘴100的一个重要特征是，当水114被加压并流经喷嘴100时，排出的水形成第一空心旋转圆顶形状116和在圆顶形状116内形成的第二空心旋转圆顶形状118，如下文更详细地解释。本发明的一个重要优点是，尽管水压低(例如低于1巴)，仍可以形成圆顶形状，使得尽管水压低仍可以节约水。空心圆顶形状的水尤其适合于淋浴，因为水滴比薄雾能更好地保持温度和维持流动方向。因为圆顶形状116、圆顶形状118是空心的，所以可以将圆顶与圆顶内的薄雾或喷雾结合起来，使得可以根据用户的特定需要来调整喷嘴。决定空心圆顶形状的参数有很多，例如水压、水流、涡流腔室圆周速度、涡流螺钉螺距、排出口大小、涡流腔室大小等。涡流腔室越小，旋转排出的水的圆顶半径越小。换句话说，通过增大涡流腔室，可以增大圆顶的半径。而且，排出口的长度影响圆顶的特定形状。排出口越长，圆顶的半径越小。螺纹的面积是另一个因素。例如，与小涡流螺钉154相比，大螺钉136需要更大的螺纹面积(螺纹通道的大小和螺纹的螺距)，以产生圆顶形状的排出。
一般来说，水压越低，所需的螺距就越高。限流装置124可用于减少流入喷嘴100的水。也可以通过使用诸如装置124、装置125之类的多个限流装置来对大螺钉136使用较高的压力，而对较小螺钉154使用较小的压力，使得通过螺钉136的流量高于通过螺钉154的流量。压力越高，圆顶的半径越宽，因此优选地，通过涡流螺钉136的压力应高于通过涡流螺钉154的压力。当水压超过3巴时，通常需要使用上述限流装置将螺旋螺钉处的压力降低至1巴左右，因为当压力太高时，很难排出水，使得其形成圆顶形状。当排出口太小时，水以超级喷雾的形式排出，这类似于不可控制的和不希望的薄雾/喷雾。所有的参数必须协调一致以形成圆顶形状。
更具体地，壳体102的上部分106具有凸缘120，凸缘120具有限定在其中的内座122，以接收限流装置124，该限流装置124减少水114进入壳体102的流量。壳体102具有上大内径部分126，该上大内径部分终止于倾斜部分128，该倾斜部分通向限定涡流腔室112(即在涡流螺钉136下方形成的腔室)的较小内径部分130。小内径部分130具有锥形底部132，该锥形底部的表面终止于排出口108。部分130可以具有光滑的内壁131或螺纹部分134，该螺纹部分适用于螺纹固定第一可旋转螺旋空心外涡流螺钉136的螺旋外螺纹135。优选地，涡流螺钉136固定在壳体102和不具有任何螺纹部分的光滑内壁131。也可以使用可旋转涡流螺钉136。通过相对于螺纹部分134旋转螺钉136，螺钉136在壳体102内沿向上或向下方向轴向移动。一般来说，当螺纹啮合螺纹部分134的较短部分时，水流增加，因为螺纹减慢了水的速度。当水压低时，使用螺距较高的螺钉136是有利的。
螺钉136具有限定在其中的中央腔室138，以接收内壳体140，该内壳体具有限定在其中的入口143。内壳体140具有附接至腔室138中的螺钉136的内表面144的外壁142。类似于外壳体102，内壳体140是圆柱形和空心的，使得流体114可以流经内壳体140。壳体140具有圆锥形的上部分146，其形成用于流经腔室105的进水114的向上指向漏斗147。漏斗147具有上表面149，该上表面位于流入口104内的外壳体102的倾斜表面128上方。过滤器151放置在表面149上以过滤和去除来自进水114的污染物。过滤器151可以被设计成使得它还提供合适的限流特性。壳体140具有限定在其中的内部细长腔148。涡流螺钉154可以固定在内壳体140的光滑内壁141上。所述内壳体140还可具有螺纹部分150，所述螺纹部分适用于以螺纹方式接收所述第二可旋转螺旋内涡流螺钉154的外螺纹152。类似于螺钉136，螺钉154因此可以通过相对于螺纹部分150使螺钉154旋转而在向上或向下的方向上可移动。壳体140具有圆锥形的底部156，该底部具有倾斜的内表面158，该内表面终止于第二中央排出口160。底部156具有同样呈圆锥形的外表面162。重要的是，壳体102和壳体140内的底部都是锥形的，因为锥形的变窄在分别通过排出口108、排出口160排放之前加快了旋转水的速度。
内壳体140的外表面162和外壳体102的锥形底部132的内表面164形成窄通道166。优选但非必要地，窄通道166应具有基本平行的壁，即表面162和164应基本平行。
在操作中，喷嘴100首先正确地安装在淋浴、水龙头或类似的设备上。水114首先流经限制装置124以将压力减小到理想量。在没有限制装置124的情况下也可以操作喷嘴100。当水压低时，可以在没有压力限制装置124的情况下使用本发明的喷嘴100。水114在进入腔室105之前流经开口104和过滤器151。这里的水分为流入外腔室157的第一水流153和流入内壳体140内的腔室138的第二水流159。第一流153流经涡流螺钉136的螺旋螺纹135，以在流153离开涡流腔室112之前产生第一水流153的旋转。当流153撞击圆锥形内表面132时，旋转水流153的圆周速度增加。在旋转水流153通过开口108排出以形成空心外圆顶形状116之前，速度随着表面158变窄而增加。设置以上讨论的参数，使得形成旋转水流153的圆顶形状116。
类似地，当水流159在离开开口160之前遇到变窄表面158时，水流159流经涡流螺钉154以产生在内涡流腔室161中增加的水流159的旋转，使得旋转水流159形成内空心圆顶118。重要的是，设置这些参数使得圆顶118的外表面163小于圆顶116的内表面165，使得旋转圆顶116和旋转圆顶118之间不存在干扰。可以设计螺钉154的螺纹，使得流159的旋转方向与流153的旋转方向相反。优选地，流153和流159的旋转方向应相同。
优选地，限流装置124具有限定在其中的圆顶开口402和增压开口404。喷嘴100相对于淋浴头408转动或旋转，淋浴头408具有定义在其中的入口406，将入口406与开口402、开口404对准，以允许水流通过圆顶开口402和/或增压开口404。通过朝一个方向转动喷嘴，用户可以逐渐打开圆顶开口402并关闭增压开口404，并且通过朝相反方向转动，增压开口404逐渐打开，而圆顶开口逐渐关闭。流经增压开口404的水量明显高于流经圆顶开口402的水量。当水流经增压开口404时，优选地，不形成圆顶，并且水基本上绕过限流器124。当喷嘴在例如淋浴中使用并且当淋浴远离热水器时，用户正等待水的温度从冷温度变为暖温度时，使用增压开口404是有利的。开口402、开口404应设置成使得一个开口在另一个开口完全关闭之前逐渐打开，以防止水流停止，水流停止将不希望地增加水管和软管中的压力。还应可以选择中间位置，使得通过开口406的水部分流经两个开口402、开口404。图1a示出了在中间位置对准的开口406。
参考图2-3，喷嘴200是基本上类似于喷嘴100的替代实施例，除了喷嘴200具有分为两部分的内涡流螺钉，使得通过在外壳体内向上或向下移动涡流螺钉来调整内涡流腔室的大小。喷嘴200还具有可在外壳体180内向上或向下移动的外涡流螺钉。更具体地，喷嘴200具有空心外壳体180，该空心外壳体具有限定在其中的在上表面184的外围座182，使得过滤器或限流器186可以位于其中。外壳体180具有限定在其中的入口185。限流器186具有限定在其中的中央入口187，该中央入口通向限定在外壳体180中的圆柱形腔室218。限流器186减少流入喷嘴200(有箭头标记)的流体(如水191)的流量。外壳体180具有上部内壁250，其终止于下部倒角部分252。外壳体180的底部254具有下部内壁257和限定在其中的涡流腔室256。
涡流螺钉202设置在涡流腔室256内。螺钉202具有限定在其中的中央腔室273。螺钉202具有面向下部内壁257的外螺旋螺纹203。螺纹203形成螺旋形通道，在将水排入涡流螺钉202下方的涡流腔室256之前使水旋转。这样，水191可以经由入口187和螺旋螺纹203流入腔室218，以创造或产生在螺旋螺纹203中流动的水的旋转。水通过螺纹203并在涡流腔室256中继续旋转。在底部254处，外壳体180具有锥形内壁258，其终止于限定在喷嘴180的底部或表面262处的出口260。当水向着内壁258旋转时，水的旋转速度增加，因为内径逐渐减小，直到水作为空心圆顶形状形式265通过出口260排出，如上文关于喷嘴100的解释。
类似于喷嘴100，喷嘴200具有基本上类似于喷嘴100的内壳体140的内壳体264。这里只详细介绍了主要的区别。内壳体264和内壳体140之间的所有其他特征相同。内壳体264具有限定在其中的在上表面267处的座265，使得可移除的第二限流器269可被安置在其中。限流器269具有限定在其中的第二入口271，以限制水流从腔室218流入限定在内壳体264中的腔室273中。应当理解，限流器269可以由具有更大或更小开口的另一个限流器代替。当然，也可以移除限流器269，使得不使用限流器。但是，通过使用限流器269，流入内壳体264的水流(即流速)可以与流入腔室218的水流区分或不同。重要的是确保当水通过排出口260、排出口282排出时，在外壳体180和内壳体264两者的外部形成合适的圆顶形状，这将在下面详细描述。过多的水流经内壳体264有造成不希望的超级喷雾(即在喷雾和薄雾之间)的趋势，特别是当排出口也过大时，使得超级喷雾在外圆顶形状排出265内形成。因此，重要的是调整限流器269的开口271的大小，直到通过开口282喷出的水形成圆顶形状284，而不是不希望的超级喷雾。
内壳体264具有两部分的涡流螺钉266，其具有锥形上部268。螺钉266设置在中央腔室273中，并与内壳体的内壁280可操作性啮合。上部268和涡流螺钉266由可旋转螺栓270结合在一起，该可旋转螺栓270穿过涡流螺钉266延伸到锥形上部268中。上部268具有倾斜表面272，该倾斜表面272位于内壳体264的倾斜内表面274上。在上部268的一端的斜面272和内表面274之间形成流道280，以允许水191从腔室218流经流道280并流入和流经涡流螺钉266的螺纹部分276。在涡流螺钉266下方，内壳体264具有限定在其中的细长圆柱形涡流腔室278。优选地，涡流腔室278的内壁280是平滑的，即不包含螺纹部分，使得当通过旋转螺栓270来调整螺钉266的位置时，涡流螺钉266可以沿着内壁280滑动。在涡流腔室278的底部，内壳体264具有第二排出口282。
如上文所示，喷嘴200的一个重要特征是，可以通过旋转或转动螺栓270来调整涡流腔室278的长度，以将涡流螺钉266远离或朝向位于内壳体264的内壁274上的上部268移动。例如，当涡流螺钉266远离上部268移动时，涡流腔室278的有效长度缩短。因此，可以调整涡流腔室278的长度以补偿水压、流速和其他因素的变化，以确保通过第二排出口282排出的水形成第二空心圆顶形状284，该第二空心圆顶形状284设置在外壳体180中生成的第一空心圆顶形状265内。一般来说，通过使腔室278太短或太长，排出的流体从圆顶形状变为不规则和不希望的喷雾。涡流腔室278中的水的旋转方向可以与涡流腔室256中的水的旋转方向相同或相反。此外，可以在外圆顶265内产生薄雾或喷雾(而不是内圆顶形状284)。例如，可以使用限制装置来减小排出口282的大小，并结合涡流腔室278的减少，以在外圆顶265内产生合适的薄雾。
还可通过相对于设置在内壳体264的外壁288上的外螺纹部分286旋转涡流螺钉202来调节涡流腔室256的大小或长度。以这种方式，涡流螺钉202可以向上或向下移动以分别延长或缩短涡流腔室256的有效长度。
还可以通过相对于涡流螺钉202旋转内壳体264而使整个内壳体264相对于外壳体180轴向移动，以利用内壳体264的螺纹部分286和涡流螺钉202之间的螺纹啮合。这很重要，因为它可以使内部排出口282相对于排出口260的位置移动，以使内圆顶284不与外圆顶265发生干扰。因此，排出口282可以轴向地从位于涡流腔室256内部轴向移动到排出口260内部，直到排出口282位于排出口260外部并且位于壳体180的底表面262下方。通过改变上述参数，可以将通过开口282的排出水的形式从圆顶形状284改变成以喷雾甚至薄雾排出。通过调整外壳体180的参数也可以做到这一点。
参考图4a至图4b，喷嘴300实际上与喷嘴200相同，除了喷嘴300在喷嘴300的顶部具有组合的过滤器和限流器302。过滤器和限流器都过滤并限制水191流入喷嘴300的流量。优选地，限流装置302具有限定在其中的圆顶开口301和增压开口303，其以与图1a所示的圆顶开口402和增压开口404相同的方式操作。
喷嘴可以由金属或塑料或其组合制成。代替在壳体上使用螺纹，可以使用合适的卡扣机构，并且部件可以一体成型。
参考图5a至图5d，示出了喷嘴500的替代实施例。喷嘴可用于产生由水的层流形成的空心外层状圆顶501，以及由涡流腔室中的水旋转形成的空心内旋转圆顶503，类似于上述圆顶116、圆顶118的形成。换句话说，喷出的水形成了圆顶形状。关于圆顶116、圆顶118所描述的所有原理和细节也适用于内圆顶503，因此此处不作描述。本文仅描述这些差异。喷嘴500的一个独特的特点是内圆顶和外圆顶是使用两种不同的技术创建的。层状外圆顶501具有连续的表面，而旋转内圆顶由于由微滴组成而不具有连续的表面。
喷嘴500具有包围内锥或壳体504的外锥502。外锥502和壳体504具有细长、圆形和狭窄的层流槽506，其限定在外锥502的倾斜内表面508和壳体504的倾斜外表面510之间，其中表面508、510基本上平行。
喷嘴500的上部具有限定在其中的多个入口528。水进入入口528，并在高压下经由通道530强制通过槽506形成外圆顶501。狭槽506是圆形的，其周边直径大于入口528所在的上表面518的周边直径(最好见图5a和5b)。槽506定向为以角度alpha(α)远离纵向轴线L。角度α可以在10度和60度之间变化，但应该优选为约20-50度，最优选地约为35度。可以向喷嘴500提供调整机构，以便可以使用槽的大小，即使槽506变窄或变宽。内锥504具有限定在其中的从上表面514延伸到孔534处的底表面516的上细长腔512。腔室512的底部具有锥形涡流腔室520。腔室512的中间部分具有内螺纹部分522，该内螺纹部分522可操作性啮合螺旋回旋或涡流螺钉526的外螺纹524。上表面518具有多个入口528，其中所述多个入口528通过流道530与槽506流体连通，使得水可以进入入口528，并且流经流道530，所述槽506处于向外定向的角度(α)，使得喷出的水形成空心外圆顶形状501。每个入口528延伸到流道530中。
螺钉526具有截止头540，使得入口542限定在头540和室512的内壁544之间。水进入入口542，并被迫在螺纹524的路径中旋转，如关于喷嘴100所述，并进入涡流腔室520，在涡流腔室520中，水在通过开口534喷出之前旋转，以形成旋转的空心内圆顶503。在圆形槽506的入口550处的外锥502和内锥504之间形成圆形中间周边室548，使得水从流道530经由周边室548流入槽506，该槽506在内锥504和外锥502周围和之间一直延伸。
内锥504的底面546具有容纳涡流腔室520的锥形突起532。突起532具有限定在其中的中心孔534，其与涡流腔室520流体连通。优选地，突起532延伸出底面546，使得内圆顶503不干扰外圆顶501。
不使用涡流螺钉526，也可以使用具有定义在其中的在其周边有至少两个倾斜开口的涡流盘，以迫使水以一定角度通过盘，从而在盘下方形成涡流。涡流盘特别适用于水流高的情况，因为倾斜的开口可以扩大。
虽然已经根据优选的组合和实施例描述了本发明，但应理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可对其进行特定替换和改变。

Claims (9)

1.一种节水喷嘴(100、200)，包括：
外壳体(102、180)，其具有入口(104、185)和腔室(105、218)以及限定在其中的排出口(108、260)；
与外壳体(102、180)的内壁(131、257)可操作性啮合的外涡流螺钉(136、202)，外涡流螺钉(136、202)具有限定在其中的中央腔室(138、273)，
与中央腔室(138、273)内的外涡流螺钉(136、202)可操作性啮合的内壳体(140、264)，外涡流螺钉(136、202)具有面向内壁(131、257)的外螺旋螺纹(135、276)；
外壳体(102)在涡流螺钉(136、202)下方具有限定在其中的外涡流腔室(112、256)；
外壳体(102、180)具有限定在其底部(110、262)处的排出口(108、260)，入口(104、185)与腔室(105、218)、螺旋螺纹(135、203)、涡流腔室(112、256)和排出口(108、260)流体连通，使得水能够流经喷嘴(100、200)，并通过排出口(108、260)以外圆顶形状(116、265)排出；
内壳体(140、264)具有限定在其中的入口(143、271)；
内壳体(140、264)具有与内壁(141、280)可操作性啮合的内涡流螺钉(154、266)，涡流螺钉(154、266)具有面向内壁(141、280)的外螺旋螺纹(152、276)；以及
内壳体(140、264)具有限定在其中的在涡流螺钉(154、266)下方的内涡流腔室(161、278)；
内壳体(140、264)具有排出口(160、282)，入口(143、271)与腔室(138、280)、螺旋螺纹(152、276)、涡流腔室(161、278)和排出口(160、282)流体连通，使得水能够流经喷嘴(100、200)，并可通过排出口(160、282)以外圆顶形状(116、265)内的内圆顶形状(163、284)排出。
2.根据权利要求1所述的节水喷嘴，其中所述外壳体(102、180)具有延伸至所述排出口的锥形底部。
3.根据权利要求1所述的节水喷嘴，其中所述外涡流螺钉(136、202)能够在外壳体(102、180)内轴向移动。
4.根据权利要求1所述的节水喷嘴，其中所述内涡流螺钉(154、266)能够轴向调节。
5.根据权利要求1所述的节水喷嘴，其中所述内涡流螺钉(266)经由螺栓(270)与上部(268)可操作性啮合，所述内涡流螺钉(266)相对于所述内壳体(264)和上部(268)可移动。
6.根据权利要求1所述的节水喷嘴，其中所述外壳体(180)具有第一限流器(186)，所述内外壳体(264)具有第二限流器(269)。
7.根据权利要求1所述的节水喷嘴，其中所述内壳体(264)相对于外壳体(180)能够轴向调节。
8.根据权利要求1所述的节水喷嘴，其中内壳体(264)通过轴向调节外涡流螺钉(202)和内涡流螺钉(266)在圆顶形状模式和薄雾模式之间可调节。
9.根据权利要求1所述的节水喷嘴，其中所述喷嘴具有外锥(502)和内锥(504)，所述外锥(502)和内锥(504)具有限定在两者之间的狭长槽(506)以产生外层状圆顶(501)。
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