CN117396278A - 喷淋头 - Google Patents

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CN117396278A
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范辉爵
姚鹏远
班恩·希·刘
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Phoenix Industries Pty Ltd
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Abstract

一种喷淋头,包括:用于接收流体的入口;与入口流体连通的多个喷嘴;以及涡旋引发器,涡旋引发器位于入口的下游并且适于在使用时产生带涡旋的流体流;其中,多个喷嘴适于使从喷嘴离开的带涡旋的流体流成形成大致穹顶状的连续流体射流。

Description

喷淋头
技术领域
本发明涉及喷淋头。更具体地,但并非唯一地,本发明涉及呈淋浴头形式的喷淋头,无论淋浴头是顶置式的还是手持的。
背景技术
淋浴头通常包括壳体,壳体在壳体的下表面中具有多个喷嘴,这些喷嘴在使用中产生水滴流。在公开号WO2013/141719的国际(PCT)专利中公开了一种这样的淋浴头。在公开号WO2019/213701的国际(PCT)专利中公开了一种替代的淋浴头。公开号WO2019/213701中所公开的淋浴头的喷嘴适于产生具有长形横截面的连续流体射流。因此,流体射流在侧截面上通常呈“钟”形。
现有的一些淋浴头的问题在于,在低流速和/或低压供水条件下,淋浴头可能无法产生令人满意的水滴喷雾。
本发明的目的是提供一种喷淋头和/或淋浴头,其克服或至少减轻了现有喷淋头/淋浴头的一个或更多个问题,或者至少提供一种有用的替代选择。
说明书中对任何现有技术的参考并不是承认或暗示该现有技术构成了任何司法管辖范围内的公知常识的一部分,也不是承认或暗示本领域技术人员可以合理地期望该现有技术被理解、视为相关和/或与其他现有技术相结合。
发明内容
在第一方面,本发明提供了一种喷淋头,喷淋头包括:
用于接收流体的入口;
与入口流体连通的多个喷嘴;以及
涡旋引发器,涡旋引发器位于入口的下游并且适于在使用时产生带涡旋的流体流;
其中,多个喷嘴适于使从喷嘴离开的带涡旋的流体流成形成大致穹顶状的连续流体射流。
有利的是,通过在多个喷嘴处提供带涡旋的流体流可以实现自清洁功能,从而减少或防止喷嘴的堵塞。
此外,带涡旋的流体流与由多个喷嘴提供的成形功能相结合能够形成从喷嘴离开的大致穹顶状的流体。应当理解,本文中的“穹顶状”是指在流体离开喷嘴后流体的三维形状或外观。喷嘴至少在一定程度上决定了这种形状。在一些非限制性示例中,穹顶状可以包括大致椭球形、锥形、半球形或抛物面的形式。因此,由从每个喷嘴离开的流体所表现出的穹顶状特征可以提供增强的空间覆盖范围。这意味着喷淋头可以设置有减少数量的喷嘴,但仍提供与包括更多数量的喷嘴的一些现有技术的喷淋头一样多的流体覆盖范围。因此,喷淋头可以在低压供水应用中特别良好地工作。
流体射流是“连续”的在意义上指基本上完整的流体。喷嘴可以构造成使得流体直到距离喷淋头的基部约8mm至40mm、优选地10mm至20mm时才分解成离散的液滴。
将会理解的是,涡旋引发器在使用时可以引发和/或生成带涡旋的流体流。
多个喷嘴可以各自包括从基部的外表面延伸的外部喷嘴本体,优选地大致垂直于基部的外表面延伸的外部喷嘴本体。每个外部喷嘴本体在形状上可以是大致截锥形的,外部喷嘴本体在外部喷嘴本体的下游端部处具有较窄的端部。
在实施方式中,多个喷嘴中的每个喷嘴在其下游端部处限定喷嘴开口。喷嘴开口可以设置在喷淋头的基部中。在实施方式中,每个喷嘴包括围绕每个喷嘴开口设置的多个凹部或切口,这些凹部或切口构造成使从喷嘴开口离开的流体成形。如本领域技术人员将理解的,当带涡旋的流体流从喷嘴开口离开时,带涡旋的流体流将扩张/发散。在本示例中,由于带涡旋的流体流的离心力,离开喷嘴开口的带涡旋的流体流将趋于沿凹部扩张并因此被凹部成形,从而形成大致穹顶状的流。凹部在相对于喷淋头的横向方向上可以是长形的,并且在周向上优选地围绕每个喷嘴开口等距布置。在实施方式中,设置有四个长形凹部,四个长形凹部一起限定了十字形切口部分,其中喷嘴开口代表十字形的中心。十字形切口部分使离开的流成形,以帮助形成大致穹顶状,并且在本示例中,流体的连续射流的横截面是大致方形的。然而,将会理解的是,凹部的数量可以变化,因此穹顶状的精确形式及其横向或纵向截面可以变化。例如,可以围绕喷嘴开口设置有周向等距设置的凹部,这可以使离开的流体成形成使得离开的流体产生在横向截面上成形为大致三角形的穹顶状(对于其他凹部/喷嘴构型也是如此)。在替代的实施方式中,围绕喷嘴开口没有设置外部结构件或装置(例如凹部)以形成穹顶状。换句话说,大致穹顶状的连续流体射流仅是由带涡旋的流体和喷嘴几何形状的结合产生。
每个凹部可以包括基部部分和从基部部分延伸的一对在侧向上相对的向外发散的侧部。基部部分优选为圆化的。因此,基部部分和一对侧向相对的侧部的组合因此呈现出顺畅的接触表面,以用于使从喷嘴开口离开的带涡旋的流体成形,从而提供大致穹顶状的连续流体射流。
从喷嘴开口离开的流体的扩张角可以小于或等于8°。优选地,扩张角在约4°与约8°之间的范围内。
喷淋头可以包括壳体。壳体可以限定用于使流体通过入口进入壳体并从喷嘴(特别是从喷嘴开口)离开壳体的流动路径。流动路径可以包括涡旋引发器。
优选地,壳体包括设置在壳体的基部与覆盖件之间的内部芯。内部芯可以呈大致圆盘状。在优选形式中,多个喷嘴可以各自包括外部喷嘴本体,外部喷嘴本体从内部芯(而不是从基部)的下表面延伸、优选地大致垂直于内部芯的下表面延伸。在这种布置结构中,基部可以包括孔口,当内部芯和基部彼此组装时,孔口与外部喷嘴本体在位置上相对应,每个孔口使得在组装时与该孔口相应的喷嘴本体能够至少部分通过该孔口。每个外部喷嘴本体在形状上可以是大致截锥形的,外部喷嘴本体在外部喷嘴本体的下游端部处具有较窄的端部。在实施方式中,多个喷嘴中的每个喷嘴在其下游端部处限定出喷嘴开口。喷嘴开口可以设置在喷淋头的内部芯中。
在实施方式中,多个喷嘴通常以圆环的方式布置。在一个实施方式中,多个喷嘴以具有两个或更多个环的圆形同心环阵列的方式布置。
优选地,涡旋引发器适于在使用时在喷淋头的大体横向的平面内使流体旋动,以产生带涡旋的流体流。在实施方式中,涡旋引发器还适于在使用时在喷淋头的大体竖向的平面内使流体旋动,以产生带涡旋的流体流。
优选地,涡旋引发器与入口流体连通,并设置在多个喷嘴开口与入口之间,其中涡旋引发器构造成通过提供或增强流体的旋转速度分量,在流体到达喷嘴开口之前产生带涡旋的流体流。当带涡旋的流体流从喷嘴开口离开时,流体扩张并成形,以产生大致穹顶状的连续流体射流。涡旋引发器可以设置在喷淋头的壳体内。壳体的覆盖件可以固定地附接至基部(以及内部芯,如果存在的话)。在实施方式中,入口位于覆盖件内。涡旋引发器可以包括形成在喷淋头的基部上的结构件、与喷淋头的基部一起形成的结构件或者与喷淋头的基部相邻的结构件。替代性地,涡旋引发器包括形成在喷淋头的内部芯上的结构件、与喷淋头的内部芯一起形成的结构件、或与喷淋头的内部芯相邻的结构件。该结构件优选地构造成在使用时在流体中引发或产生旋转运动。结构件可以包括弯曲部、肘状部、支路、遮挡件、截面变化部等的任何合适组合。该结构件优选地包括从内部芯的上表面延伸的遮挡装置(或遮挡装置的一部分)。
多个喷嘴中的每个喷嘴可以与单独且相应的流动室相关联,流动室形成流体路径的一部分。在一些实施方式中,流动室的至少一部分形成其相应的喷嘴的一部分。在其他实施方式中,流动室可以完全位于相应的喷嘴内或由相应的喷嘴限定。优选地,流动室从每个相应的喷嘴开口延伸并延伸到喷淋头的壳体中。流动室可以从基部的外表面延伸至基部的内表面。替代性地,流动室可以从内部芯的下表面延伸到内部芯的上表面。在这样的实施方式中,喷嘴开口可以限定流动室的终端,流动室的入口可以限定流动室的开始。因此,流动室的入口可以形成在基部的内表面上或内部芯的上表面上,其中,流动室整体相应地位于基部或内部芯内。优选地,多个喷嘴及其相应的流动室在轴向方向上对准。每个流动室可以是旋动室,因此形成涡旋引发器的一部分。
在优选实施方式中,流体路径可以包括至少一个流体导管或通路,流体导管或通路与入口流体连通并构造成将流体引导至每个流动室。至少一个流体导管或通路可以至少部分地由基部限定,特别地由基部的内表面限定。替代性地,至少一个流体导管或通路可以至少部分地由内部芯限定,特别地由内部芯的上表面限定。优选地,至少一个流体导管或通路可以至少部分地由遮挡装置来限定。至少一个流体导管或通路可以限定大致圆形的流动路径。然而,在其他实施方式中,至少一个流体导管或通路可以限定不同形状的流动路径,例如方形、矩形、椭圆形、三角形等。在一个示例中,至少一个流体导管或通路限定在形状上对应于喷淋头的壳体的流动道路。至少一个流体导管或通路可以构造成在喷淋头的大致横向的平面内输送流体。流体路径可以包括多个流体导管或通路,每个流体导管或通路起源于基部或内部芯的中心,并在喷淋头的大致横向的平面内朝向基部或内部芯的径向外端部延伸。优选地,多个流体导管或通路彼此成角度地间隔开,以使得:在使用中,流体沿着每个流体导管或通路被大致均匀地分配。
在实施方式中,流体路径包括与至少一个流体导管或通路流体连通的多个流动支路。多个流动支路优选地由基部或内部芯的结构限定。例如,多个流动支路可以由遮挡装置的一部分来限定。多个喷嘴中的每个喷嘴可以与单独且相应的流动支路相关联。在一些实施方式中,流动支路的至少一部分形成其相应的喷嘴的一部分。在其他实施方式中,流动支路可以完全位于相应的喷嘴内或由相应的喷嘴限定。
流动支路可以形成涡旋引发器的一部分。涡旋引发器还可以包括相应的转向表面,每个转向表面位于相应的流动支路的下游,转向表面构造成使流体转向,以增强流体的旋转运动,并由此产生带涡旋的流体流。优选地,转向表面由流动室的表面限定,例如由流动室的侧壁限定。转向表面可以是光滑的、大致弯曲的表面。多个流动支路优选地朝向相应的流动室延伸。流动支路可以至少部分地由基部或内部芯、特别是基部的内表面或内部芯的上表面限定。流动支路可以构造成在喷淋头的大致横向的平面内输送流体。流动支路优选地从至少一个流体导管或通路延伸。优选地,每个流动支路的纵向轴线相对于流动室的纵向轴线偏移,即各自的纵向轴线不相交。流动支路的纵向轴线可以位于横向平面内,流动室的纵向轴线可以位于大致竖向的平面内。在优选实施方式中,流动支路大致被设置成与流动室、特别是流动室的入口切向,从而使来自支路的流体冲击在转向表面上并经过转向表面,以使流动室中的流体旋转。流动支路可以具有朝向相应的流动室的收敛的截面,以使流体加速通过支路并增强旋动效果。
在实施方式中,涡旋引发器包括限定与至少一个流体导管或通路流体连通的多个涡旋区域的结构件。多个涡旋区域优选地由基部或内部芯的结构限定。例如,多个涡旋区域可以由遮挡装置的一部分来限定。涡旋区域的形状优选为大致圆形。多个喷嘴中的每个喷嘴可以与单独且相应的涡旋区域相关联。在一些实施方式中,涡旋区域的至少一部分形成其相应的喷嘴的一部分。在其他实施方式中,涡旋区域可以完全位于相应的喷嘴内或由相应的喷嘴限定。优选地,至少一个流动室与相应的涡旋区域相关联。至少一个流体导管或通路的纵向轴线可以相对于与其相关联的涡旋区域的纵向轴线偏移,即各自的纵向轴线不相交。至少一个流体导管或通路的纵向轴线可以位于横向平面内,并且与该流体导管或通路相关联的涡旋区域的纵向轴线可以位于大致竖向的平面内。在优选实施方式中,每个涡旋区域被设置成与和该涡旋区域相关联的流体导管或通路大致相切。在优选实施方式中,提供了多个流体导管或通路,多个流体导管或通路中的每个流体导管或通路与多个涡旋区域中的一个或更多个涡旋区域相关联。
涡旋引发器还可以包括设置在一个或更多个(优选地每个)涡旋区域内的下述结构件:该结构件构造成在使用时产生带涡旋的流体流。结构件可以包括从内部芯向上延伸并围绕流动室的入口间隔开的多个遮挡件,其中遮挡件构造成在使用时产生带涡旋的流体流。优选地,在每对相邻的遮挡件之间提供流动通道。流动通道可以构造成在喷淋头的大致横向的平面内输送流体。优选地,每个流动通道的纵向轴线相对于流动室的纵向轴线偏移,即各自的纵向轴线不相交。流动通道的纵向轴线可以位于横向平面内,流动室的纵向轴线可以位于大致竖向的平面内。在优选实施方式中,流动通道被设置成与流动室、特别是流动室的入口大致切向。遮挡件可以的大致弧形的。遮挡件优选地包括转向表面,每个转向表面位于相应的流动通道的下游,每个转向表面构造成使流体转向,以增强流体的旋转运动,从而产生带涡旋的流体流。优选地,转向表面由遮挡件的内表面限定。转向表面可以是光滑的、大致弯曲的表面。遮挡件可以至少部分地由基部或内部芯限定,特别是由基部的内表面或内部芯的上表面限定。遮挡件可以形成遮挡装置的一部分。
优选地,流动室包括在流动室的入口与喷嘴开口之间限定的室流动道路的结构件,室流动道路适于促进或保持带涡旋的流体的旋动。流动室可以包括第一部分、第二部分和第三部分。在实施方式中,第一部分具有恒定的截面,并且可以是大致筒形的。在包括多个流动支路的实施方式中,转向表面可以由第一部分的侧壁限定。第二部分可以位于第一部分的下游,并且优选地具有汇聚的截面,从而在流体通过该部分时使流体加速。第三部分可以位于第一部分和第二部分的下游,并且优选具有恒定的截面。在一些实施方式中,第一部分、第二部分和第三部分的构型通过为带涡旋的流体提供大体圆化的壁来帮助保持旋动流体的旋动。然而,在其他实施方式中,并非如上所述的那样使流体在流动室之前或在流动室的上游端部进行旋动,室流动道路可以构造成引发或促进流体的旋动。换句话说,限定涡旋引发器的结构件可以完全位于室流动路径内。
在实施方式中,多个喷嘴中的每个喷嘴限定第一部分、第二部分和第三部分,其中,第一部分包括流动支路,第二部分包括流动室,第三部分包括喷嘴开口和构造成使从喷嘴开口离开的流体成形的凹部或切口。因此,在这样的实施方式中,并且如上将理解的,涡旋引发器将形成多个喷嘴中的每个喷嘴的一部分。因此,在使用中,移动通过喷嘴的流体被提供了旋转速度分量,使流体在离开喷嘴时由于离心力而以大致穹顶状散开。在本实施方式中,喷嘴开口和凹部/切口的组合形成大致穹顶状。从喷嘴离开的流体由于空气动力引起的不稳定性而演变成流体层、分裂成液滴。
在替代的实施方式中,多个喷嘴中的每个喷嘴限定第一部分、第二部分和第三部分,其中,第一部分包括具有多个遮挡件的涡旋区域,第二部分包括流动室,第三部分包括喷嘴开口,该喷嘴开口构造成使从喷嘴开口离开的流体成形。因此,在这样的实施方式中,并且如上可以理解的,涡旋引发器将形成多个喷嘴中的每个喷嘴的一部分。因此,在使用中,移动通过喷嘴的流体被提供了旋转速度分量,使流体在离开喷嘴时由于离心力而以大致穹顶状散开。在本实施方式中,喷嘴开口和带涡旋的流体的组合形成大致穹顶状。从喷嘴离开的流体由于空气动力引起的不稳定性而演变成流体层、分裂成液滴。
虽然上述实施方式中的一些实施方式描述了具有用于在每个喷嘴处形成带涡旋的流体流的专用结构的涡旋引发器,但应该理解的是,在替代实施方式中,涡旋引发器可以位于喷嘴的上游,以产生带涡旋的流体流,然后带涡旋的流体流被适当地输送到每个喷嘴。在一种更简单的变型中,流体路径不需要包括流动室,并且带涡旋的流体可以直接朝向多个喷嘴开口输送。
喷淋头可以包括流体分配导管,流体分配导管的入口设置在喷淋头壳体或基部的大体中央区域,优选地与入口直接流体连通。流体分配导管可以与至少一个流体导管或通路流体连通。在实施方式中,流体分配导管从大体居中定位的入口沿横向方向向外延伸,即大致垂直于入口延伸。然后,至少一个流体导管或通路可以源自流体分配导管。
在仅设置有一个流体导管或通路的实施方式中,流体导管或通路可以具有大致恒定截面。这可以有助于:例如通过每个相应的流动室,向每个喷嘴提供均匀的流体分配。在替代实施方式中,喷淋头包括多个流体导管或通路,每个流体导管与入口流体连通,并构造成将流体引导至多个喷嘴。在一个示例中,流体分配导管可以构造成将流体输送到每个流体导管或通路,其中每个流体导管或通路与多个流动室的相应的子集(从而与多个喷嘴的相应子集)流体相关联。因此,多个流体导管或通路中的每个导管或通路都可以源自流体分配导管。优选地,流体导管或通路距离入口越远,其截面越大。在实施方式中,入口位于喷淋头的大体中央区域处。在这样的实施方式中,流体导管或通路的截面在其相对于入口径向向外定位得越远越增大。例如,在采用居中定位的入口的情况下,当喷淋头具有多个流体导管或通路时,最内的流体导管或通路具有比最外的流体导管或通路相对较小的截面。通过这种布置,实现了喷淋头中流体的更均匀的分配,从而实现了到达喷嘴的流体的更均匀的分配。
优选地,以大致相同的形状形成多个流体导管或通路中的每个流体导管或通路,尽管不必如此。在实施方式中,多个流体导管或通路限定大致圆形的道路,入口位于喷淋头(即喷淋头壳体)的中央区域。多个流体导管或通路可以围绕壳体的中央区域径向间隔并同心地布置,由此每个流体导管或通路适于将流体传送到多个流动室的离散子集(并因此将流体传送到多个喷嘴的离散子集)。在替代的实施方式中,多个流体导管或通路限定大体直的道路,入口位于喷淋头的中央区域中。每个流体导管或通路可以适于将流体传送到多个流动室的离散子集(并因此将流体传送到多个喷嘴的离散子集)。
在实施方式中,涡旋引发器还包括多个插入件,每个插入件构造成接纳在相应的流动室中并且构造成在使用时产生带涡旋的流体流。每个插入件可以呈具有封闭的上游端部和敞开的下游端部的中空本体的形式,插入件具有与流动室的内部轮廓大致互补的外部轮廓。外部轮廓可以是大致筒形形状,并且包括一个或更多个切口部分,切口部分适于将流体朝向位于中空本体内部的一个或更多个转向表面引导,其中转向表面构造成使流体旋动。转向表面通常可以形成插入件的内轮廓的一部分。
在实施方式中,喷淋头还可以包括构造成大致防止流体在喷淋头中沿上游移动返回的防回流装置。防回流装置可以包括沿着每个流体导管或通路的延伸部间隔开的多个流动阻力袋状部。因此,回流装置可以限定固定几何形状的被动止回阀装置(也称为“特斯拉阀”)。在这种布置结构中,流体通常以最小的阻力沿下游方向行进,但限制流体沿上游方向行进返回。每个流动阻力袋状部可以从其相应的流体导管或通路沿横向方向和上游方向延伸。因此,喷淋头可以设置有防止回流的特征件,该特征件也可以提供更好的流体流通性。
上面描述的喷淋头可以呈淋浴头的形式,例如顶置式淋浴器或手持式淋浴器。
在第二方面,本发明提供了一种喷淋头,喷淋头包括:
用于接收流体的入口;
位于入口的下游并适于引发流体的旋动的结构件;以及
多个喷嘴,每个喷嘴限定喷嘴开口,喷嘴开口适于在使用时由从喷嘴离开的带涡旋的流体产生预定的三维形式的连续流体射流,该预定的三维形式由喷嘴的一个或更多个表面限定,该表面被设置成与喷嘴开口相邻。
将会理解的是,本发明的第一方面公开的特征——包括所公开的特征的不同组合——也适用于本发明的第二方面,。
在第三方面中,本发明提供一种喷淋头,喷淋头包括:
用于接收流体的入口;
多个喷嘴,每个喷嘴限定喷嘴开口;
在入口和与喷嘴开口之间限定流体路径的壳体;以及
位于流体路径中的、位于喷嘴开口上游的涡旋引发器,其中,涡旋引发器适于在使用时产生带涡旋的流体流;
其中,多个喷嘴适于使从喷嘴离开的带涡旋的流体流成形成大致穹顶状的连续流体射流。
将会理解的是,本发明的第三方面公开的特征——包括所公开的特征的不同组合——也适用于本发明的第一和第二方面,。
在第四方面中,本发明提供了一种喷淋头,喷淋头包括:
用于接收流体的入口;
多个喷嘴,每个喷嘴限定喷嘴开口;以及
在入口与喷嘴开口之间限定流体路径的壳体;
其中,多个喷嘴中的每个喷嘴包括:
适于从流体路径接收流体的第一部分;
第二部分,第二部分位于第一部分的下游,第二部分适于由从第一部分接收的流体产生带涡旋的流体;以及
位于第二部分的下游的第三部分,第三部分适于在带涡旋的流体流离开喷嘴开口时使带涡旋的流体流成形成大致穹顶状的连续流体射流。
将会理解的是,本发明的第四方面公开的特征——包括所公开的特征的不同组合——也适用于本发明的第一方面、第二方面和第三方面。
如本文所用,除非上下文另有要求,否则术语“包括”和术语的变体,如“包括有”、“包含”和“含有”并不意在排除另外的添加剂、部件、整数或步骤。
本发明的另外的方面和前面段落中描述的方面的另外的实施方式将从以下通过示例方式并参考附图给出的描述中变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的淋浴头的俯视立体图;
图2是根据本发明的实施方式的淋浴头的仰视立体图;
图3是图1的淋浴头的基部的俯视图;
图4是图1的淋浴头的覆盖件的仰视图;
图5是图3的基部的一部分的俯视立体截面图;
图6是图2的淋浴头的喷嘴的仰视图;
图7是图6的喷嘴的仰视立体图;
图8a至图8d是由不同喷嘴构型产生的大致穹顶状的连续流体射流的示例性图形描绘;
图9是根据本发明的实施方式的呈淋浴头形式的喷淋头的图片;
图10是移动通过图2的淋浴头的喷嘴的流体的图示;
图11是根据本发明的另一实施方式的淋浴头的俯视立体图;
图12是图11的淋浴头的仰视立体图;
图13是图11的淋浴头的分解图;
图14是图11的淋浴头的基部的前视截面图;
图15是图11的淋浴头的前视截面图;
图16是图11的淋浴头的基部的俯视立体图;
图17是图11的淋浴头的内部芯的俯视立体图;
图18是图17的内部芯的仰视立体图;
图19A是图11的淋浴头的旋动插入件的俯视立体图;
图19B是图19B的旋动插入件的仰视立体图;
图20是图17的内部芯的一部分的立体截面图;
图21是图11的淋浴头的喷嘴的特写的俯视图;
图22是图11的淋浴头在使用中的计算流体动力学模型的图示;
图23是根据本发明的实施方式的呈淋浴头形式的喷淋头在高体积流体条件下的图片;以及
图24是图23的淋浴头在低体积流体条件下的图片。
具体实施方式
参照图1和图2,示出了根据本发明的一个实施方式的喷淋头。喷淋头呈在顶置式淋浴器中使用的淋浴头10的形式,但本文描述的喷淋头可以替代性地呈手持式淋浴器或其他类似喷淋头的形式。
淋浴头10包括:大体筒形的壳体12、用于接收来自连接至水供应器(未示出)的流体导管的通常为水的流体的中央入口14、以及多个喷嘴30。每个喷嘴30包括大致截头锥形式的外部喷嘴本体32,该截头锥的较窄端部位于喷嘴本体32的下游端部处。喷嘴本体32从壳体12的基部18的下部外表面16延伸(参见图2)。将会理解的是,喷嘴本体32的形式仅是示例性的,并且可以具有任何其他合适的形式。在本实施方式中,多个喷嘴本体32被布置成具有四个环的圆形同心圆阵列。在手持式淋浴器应用中,通常具有比典型的顶置式淋浴头小的壳体,可能有更少的环,例如仅有一个环。然而,本领域技术人员将意识到,在不脱离本发明的范围的情况下,喷嘴的数量和布置可以变化。
将会理解的是,壳体12可以包括以本领域已知的任何合适的方式固定在一起的基部18和覆盖件20。例如,覆盖件20包括多个孔22,孔22构造成接纳紧固件(未示出),以将覆盖件20与基部18固定在一起。孔22围绕覆盖件20周向且等距地设置。覆盖件20还包括多个凹槽24,凹槽24从覆盖件20的侧壁25大致径向指向内。凹槽24构造成与从基部18朝向覆盖件20延伸的对应的舌状部分26配合地接合。凹槽24和舌状部分26因此作为定位特征,以确保淋浴头10的正确组装。为了确保壳体12是流体密封的,覆盖件20和基部18则可以固定地附接,例如通过焊接(根据需要包括任何其他密封件或密封表面)而固定地附接。
现在参照图3,图3示出了淋浴头10的基部18,其中,覆盖件20从淋浴头10移除。如下面将更详细地说明的,壳体12包括限定流体路径40的结构件,流体路径40至少部分地由基部18形成。流体路径40限定出从流体通过入口14进入壳体12到流体通过喷嘴开口34(图5)从壳体12离开的流动道路。特别地,流体路径40的一部分包括下述结构件:该结构件构造成用作涡旋引发器50,以增强流体的旋转运动,从而在流体到达喷嘴开口34之前产生带涡旋的流体流。流体在到达喷嘴开口34之前的这种“预处理”对于产生离开喷嘴30的期望的流体模式非常重要,期望的流体模式即大致穹顶状的连续流体射流。虽然在所描述的实施方式中,流体路径40大致由基部18限定,流体路径40的仅一部分由覆盖件20的向内突出的壁28限定(图4),但在替代实施方式中,壳体12可以包括在基部18上形成的结构件、与基部18一起形成的结构件或与基部18相邻的结构件。例如,在替代实施方式中,流体路径40大致由覆盖件20限定。
基部20限定出与壳体12的入口14直接流体连通的流动分配通路42。参照图4将会理解,流动分配通路42源自与组装的淋浴头10中的入口14轴向对准的位置。因此,从入口14进入淋浴头10的所有流体通过流动分配通路42在壳体12内进行传送。流动分配通路42从基部18的中央部朝向基部18的外端部沿横向方向(垂直于轴向方向)延伸。流动分配通路42具有离其原点越远就越收敛的截面面积,从而使通过流动分配通路42输送的流体加速。多个径向间隔开的流动通路44(在所描述的实施方式中有三个)各自源自分配通路42的沿着流动分配通路42的延伸部间隔开的位置并相继进行延伸。每个流动通路44构造成将流体传送至多个流动室60,每个流动室60与相应的喷嘴30相关联。在本实施方式中,将会理解的是,每个喷嘴30由三个主要部分构成:(1)流动支路46(在下面更详细地描述);(2)流动室60;以及(3)离开结构,离开结构包括喷嘴开口34和相邻结构(喷嘴开口34和相邻结构的示例在下文进行说明),相邻结构构造成将离开喷嘴开口34的带涡旋的流体流成形成大致穹顶状的连续流体射流。然而,将会理解的是,在其他实施方式中,喷嘴30可以不包括所有三个部分。
流动通路44包括第一流动通路44a、源自第一流动通路44a下游的第二流动通路44b以及源自第二流动通路44b下游的第三流动通路44c。在本示例中,分配通路42终止于与第三流动通路44c起源的位置相同的位置处,由此到达分配通路42的末端的流体通过第三流动通路44c被输送。通路44a至44c沿着围绕基部18的大致圆形道路延伸,并终止于分配通路42(因此,终止于通路44a至44c自身的起源点)附近。因此,通路44a至44c延伸了刚好小于整个360°的路径。
为了确保在整个流体路径40中提供更均匀的流体分配,从而给多个喷嘴30中的每个喷嘴提供更均匀的流体分配,每个流动通路44的横截面被适当地定尺寸以实现这一点。由于入口14相对于壳体12居中地定位,流动通路44的横截面面积随着距入口14的径向间距的增加而增加。在本示例中,由于第一流动通路44a是在径向上设置的最接近入口14的流动通路44,因此第一流动通路44a具有最小的横截面面积,随后的第二流动通路44b具有第二大的横截面面积,第三流动通路44c具有最大的横截面面积,因为第三流动通路44c是距离入口14径向最远的流动通路44。该布置确保向流动室60(并因此向多个喷嘴30)提供更均匀的流体分配。
每个流动通路44包括多个流动支路46,所述多个流动支路46从流动通路44沿径向方向延伸并且沿着每个相应的流动通路44的延伸部间隔开。在图3中可以最好地理解,从第一通路44a延伸的流动支路46中的一些流动支路沿径向方向向内延伸,一些流动支路46沿径向方向向外延伸。相比之下,第二流动通路44b的流动支路46和第三流动通路44c的流动支路46沿径向方向仅向外延伸。然而,本领域技术人员将理解的是可以采用替代的布置结构,并且该布置结构将部分地取决于流动室60(且因此,喷嘴30)的位置。每个流动支路46构造成将流体从流动通路44输送到相应的流动室60。流动支路46呈大致半截头锥状通路的形式,上游端部呈现半截头锥状通路的较宽端部,下游端部呈现半截头锥状通路的较窄端部。因此,流动支路46提供收敛的流动路径,从而随着流体朝向流动室60移动而使流体加速。虽然在所描述的实施方式中流动支路46被表示为半截头锥状通路,但将理解,流动支路46可以具有任何其他合适的形式或形状。事实上,虽然在本实施方式中流动支路46构造成通过流动支路的收敛截面来使流体加速,但在替代的实施方式中,流动支路可以根据流体如何被旋动以及流体在何处被旋动而设置有恒定或甚至发散的截面。流动室60限定流动支路46的终端。
淋浴头10的功能之一是在喷嘴开口34(图5)的上游产生带涡旋的流体流。在流体到达喷嘴开口34之前以这种方式对流体进行预处理的需要,对于产生离开喷嘴开口34的期望的流体模式——即大致穹顶状的连续的流体射流——是重要的。为此目的,淋浴头10设置有涡旋引发器50,涡旋引发器50适于在使用时产生带涡旋的流体流。应理解,由本发明提供的涡旋引发器旨在表示在喷嘴开口34的上游产生带涡旋的流体流的任何合适装置。在本实施方式中,涡旋引发器50包括流动支路46中的每个流动支路和流动室60的组合,因此,本实施方式中,涡旋引发器50形成了喷嘴30的一部分。流动室60从基部18的内表面17延伸至基部18的下部外表面16,即,流动室60沿轴向方向延伸。
参照图5,流动室60包括第一筒形部分62,第一筒形部分62构造成在其上游端部处接收来自流动支路46的流体。流动室60还包括从筒形部分62的下游端部延伸的第二截头锥形部分64。截头锥形部分64沿下游方向收敛,从而使通过其中的流体加速。流动室60还包括第三筒形部分66,第三筒形部分66从截头锥形部分64的下游端部延伸。筒形部分66的下游端部限定喷嘴开口34,带涡旋的流体从喷嘴开口34离开壳体12。
在该实施方式中,由于流动支路46与流动室60、特别是筒形部分62之间的特定布置结构,流体被旋动。流动支路46沿横向方向以大致垂直于流动室60的方式延伸。然而,为了通过增强流体的旋转运动来引起流体的旋动,流动支路46的纵向轴线相对于流动室60的纵向轴线偏移,即各自的纵向轴线不相交(如从图3中能最佳示出的)。在本示例中,流动支路46与流动室60大致相切。因此,当流体从流动支路46到达流动室60时,没有遵循90°的急转弯,这种偏移将导致流体被引导并冲击到流动室60的筒形部分62的侧壁63上,流体沿着侧壁63被转向,从而在流体进入流动室60期间引导流体旋动。换句话说,流体被赋予旋转速度分量。将会理解的是,流体将在淋浴头10的大致横向的平面内被旋动。
除了在引起流体旋动方面起作用外,流动室60还适于保持带涡旋的流体的旋动。例如,截头锥形部分64的侧壁65提供了收敛的、圆化的流动表面,该流动表面保持并继续促进流体的旋转运动,并在带涡旋的流体最终接近喷嘴开口34时而使带涡旋的流体加速。在图10中示出了移动通过喷嘴30的流体的示意图。
虽然所描述的实施方式的涡旋引发器50包括流动支路46和流动室60的特定布置结构,但将会理解的是,在壳体12中可以提供其他结构,该其他结构直接与基部12一起形成或以其他方式设置在壳体12中。例如,壳体12可以设置有弯曲部、肘状部、支路、遮挡件、横截面变化部等的任何合适组合,以产生带涡旋的流体流并将该带涡旋的流体流输送到喷嘴开口34。在一个替代性实施方式(未示出)中,流体被引导成在流动室60中旋动。因此,在本实施方式中,流动支路不是涡旋引发器的一部分。最终,涡旋引发器50的作用是对喷嘴开口34的上游的流体进行预处理,即,使流体进行旋动,使得带涡旋的流体到达喷嘴开口34。为此目的,本领域技术人员将理解,涡旋引发器的结构可以采用多种形式,或者涡旋引发器可以位于淋浴头10内的其他合适位置处。
现在参照图6和图7,图6和图7提供了其中一个喷嘴30的特写图,特别是关于喷嘴开口34的离开结构。喷嘴30包括围绕喷嘴开口34设置的多个长形的凹部36。凹部36在横向方向上为长形并围绕喷嘴开口34在周向上等距设置。每个凹部36包括圆化的基部37和从圆化的基部37延伸的一对在侧向上相对的向外分开的侧部38。侧部38和圆化的基部37一起呈现出相对较顺畅的接触表面39,以用于使从喷嘴开口34离开的带涡旋的流体成形。由于离心力,从喷嘴开口34离开的带涡旋的流体将趋于沿凹部36扩张并因此被凹部36成形。在所描述的实施方式中,提供了四个凹部36,四个凹部36一起限定了十字形切口部分,其中,喷嘴开口34表示十字形的中心。
因此,喷嘴30适于使从喷嘴开口34离开的带涡旋的流体成形成大致穹顶状的连续流体射流。换句话说,流体在离开喷嘴30后将具有三维形状或外观,该三维形状由带涡旋的流体通过喷嘴30形成。在本实施方式中,穹顶状是在旋动流体离开喷嘴开口34时通过带涡旋的流体的扩张而形成的。在扩张过程中,带涡旋的流体的离心力沿着凹部36在大致径向方向上推动流体。凹部36的侧部38和基部37的顺畅表面使流体成形为连续的射流,其中,(在本示例中)四个流部分的外观具有共同的起源。在图8a中示出了由喷嘴30产生的大致穹顶状的连续流体射流的示例。连续流体射流80的穹顶状在横截面上是大致方形的。
连续流体射流80的穹顶状在轴向方向上具有可变的截面,因此,由于在流体离开喷嘴开口34时发生的流体扩张,穹顶状在横向方向上在其下游端部处变宽。连续流体射流在离开喷嘴30后,在分解成离散的液滴之前,连续流体射流将保持这种大致穹顶状的外观约8mm至20mm的距离。将会理解的是,所提供的凹部的精确数量可以变化,并且这种变化将直接影响所展示的连续流体射流80的穹顶状的外观。例如,图8b至图8d提供了大致穹顶状的连续流体射流82a至82c的另外的示例。这些变化可以由不同的喷嘴构型产生。图8b示出了与前面描述的实施方式类似的情况,但是只有三个凹部。图8c提供了设置有四个凹部的场景,但并非所有凹部都具有相同的尺寸。图8d示出了与前面描述的实施方式类似的情况,但是有八个凹部。这些示例仅仅是示例性的,并示出了所限定的穹顶状可以有不同的外观。
图9提供了与所示的大致穹顶状的连续流体射流90一起使用的淋浴头10的图片。将会理解的是,淋浴头10相对于一些传统的淋浴头(以及更普遍的一些喷淋头)提供了多个优点。大致穹顶状的连续流体射流提供了每个喷嘴的增强的流体覆盖范围。这意味着,与具有相同数量的喷嘴的一些现有技术的喷淋头相比,该喷淋头可以设置有减少数量的喷嘴,但仍提供尽可能多的空间覆盖范围。因此,喷淋头可以在低压供水应用中特别恰当地工作。此外,通过在喷嘴开口的上游产生带涡旋的流体,可以实现自清洁功能,从而减少或防止喷嘴开口被外部污染物或碎屑堵塞。
现在参照图11至图13,图11至图13描述了根据本发明的另一实施方式的喷淋头110。喷淋头呈用于顶置式淋浴器的淋浴头110的形式,但本文所述的喷淋头可以替代行地呈手持式淋浴器或其他类似喷淋头的形式。
淋浴头110包括:大致筒形的壳体112、用于接收来自连接至水供应器(未示出)的流体导管的通常为水的流体的中央入口114、以及多个喷嘴130。每个喷嘴130包括大致截头锥形式的喷嘴本体132(如图18所示),但从图12可以看出,当从组装的淋浴头100的外部观察时,每个喷嘴本体132终止成几乎与基部118的外表面116齐平。因此,与淋浴头10的其中每个喷嘴本体32有效地形成壳体12的基部18的一部分的实施方式不同,每个喷嘴本体132反而形成内部芯150的一部分,其中,每个喷嘴本体132延伸穿过在壳体112的基部118的内表面117与外表面116之间延伸的相应孔口119。将理解的是,所描绘的喷嘴本体132的形式仅是示例性的,并且可以是任何其他合适的形式。在本实施方式中,多个喷嘴本体132和基部118的相应孔口119布置在具有两个环的圆形同心圆阵列中。在通常具有比典型的顶置式淋浴头小的壳体的手持式淋浴器应用中,可能设置有更少的环,例如仅设置有一个环。然而,本领域技术人员将理解,在不脱离本发明的范围的情况下,喷嘴的数量和布置可以变化。
如图13所示,壳体112包括基部118、覆盖件120和构造成被接纳在基部118与覆盖件120之间的盘形的内部芯150。将在下面更详细地描述内部芯150。基部118、覆盖件120和内部芯150可以以本领域已知的任何合适的方式组装和固定在一起。在本实施方式中,基部118包括从基部118的内表面117朝向覆盖件120向上延伸的侧壁115,侧壁115延伸了基部118的整个外周部。这样,内表面117和侧壁115共同限定出腔113,该腔113定尺寸成在其中接纳内部芯150。
参照图14,每个孔口119由与内表面117相邻的截头锥形部分121和与外表面116相邻的同心的大致筒形部分123限定。截头锥形部分121在下游方向上收敛并终止于内边缘124,其中,孔口119的筒形部分123从边缘124的径向内部部分向下延伸并终止于外表面116。如下面将进一步描述的,当内部芯150与基部118组装时,孔口119被适当地成形成以适配接合的方式接纳相应的喷嘴本体132。
基部118还包括多个定位突出部125,在本实施方式中,定位突出部125以圆形环布置的方式从内表面117向上朝向覆盖件120延伸,每个突出部125设置在孔口119的径向上最内的环的相邻的成对孔口119之间并在径向上设置在成对孔口119外部。突出部125构造成与位于内部芯150的下表面152上的相应特征互补接合,以将内部芯150相对于基部118正确定位及对准。如图16所示,基部118还包括多个周向间隔的凹槽126,凹槽126从基部118的侧壁115的内表面大致径向向外延伸。凹槽126构造成与内部芯150的对应的舌状部分155(图17)配合地接合,如下所述。设置在每个凹槽126的两侧上的是大致楔形的壁128,壁128大体从内表面117向上延伸并从侧壁115径向向内延伸。在这种布置结构中,壁128具有两个主要功能:每对壁128包括位于每对壁128之间的内部芯150的舌状部分155中的一个舌状部分,以在凹槽126和舌状部分155适当接合时防止内部芯150相对于基部118的旋转运动;以及用作将内部芯150组装至基部118的另外的定位特征。
现在参照图17,图17描绘了内部芯150的一个实施方式。多个径向向外且向下延伸的接合凸部154围绕内部芯150的侧壁153周向间隔开。每个凸部154包括在其下端部处径向向外突出的舌状部分155,舌状部分155构造成与基部118的凹槽126接合。每个凸部154定尺寸成被接纳在壁128之间。凸部154是可弹性偏转的,以协助将内部芯150组装至基部118,这将在下面进一步解释。
参照图18,图18描绘了从内部芯150的下表面152延伸的多个喷嘴本体132。将会理解的是,当内部芯150与基部118组装在一起时,从壳体112外部只能看到喷嘴本体132的一部分(如图12所示)。每个喷嘴本体132的形状包括从内部芯150的下表面152向下延伸的第一大致筒形部分133、从筒形部分133向下延伸并在下游方向上收敛的第二截头锥形部分134,以及从第二截头锥形部分134的下表面向下延伸的第三大致筒形部分135,其中,第三大致筒形部分135具有相对于第二截头锥形部分134的下表面减小的宽度尺寸。由于第三大致筒形部分135的减小的宽度,形成了平坦的环状表面136,环状表面136有助于内部芯150和基部118的组装,如下文将进一步描述。
内部芯150还包括多个定位管状部分156,在本实施方式中,定位管状部分156以圆形环布置的方式从下表面152朝向基部118向下延伸,每个管状部分156设置在喷嘴本体132的径向最内的环的相邻的成对喷嘴本体132之间,并从相邻的成对喷嘴本体132径向向外设置。管状部分156构造成与位于基部118上的突出部125互补地接合,以将内部芯150相对于基部118正确定位及对准。
因此,为了将内部芯150与基部118组装在一起,内部芯150和基部118在定位突出部125和定位管状部分156的帮助下相对于彼此对准。这些定位特征件的正确对准与将每个喷嘴本体132关于基部118的每个孔口119正确定位、以及将凹槽126关于相应的凸部154正确定位相对应。将内部芯150与基部118接合包括将内部芯150和基部118放置在一起,使得定位突出部125被接纳在定位管状部分156内,并且喷嘴本体132与相应的孔口119正确地接合。将会理解的是,当适当接合时,每个喷嘴本体132的外表面将抵靠每个孔口119的截头锥形部分134和大致筒形部分123的内表面,包括孔口119的边缘124与喷嘴本体132的环状表面136的直接抵接。此外,可弹性偏转的凸部154将需要径向向内偏转,使得在释放凸部154时,每个舌状部分155与相应的凹槽126接合(例如,舌状部分155“钩”入到凹槽126中)。图15示出了组装的淋浴头110的截面图以及凸部154与凹槽126之间的接合。
如图13所示,覆盖件120包括从覆盖件120的内表面朝向基部118向下延伸的侧壁122,除了围绕覆盖件120的外周平均间隔的多个切口部分127之外,侧壁122延伸基部118的整个外周。当覆盖件120与内部芯150组装时,切口部分127构造成坐置在内部芯150的凸部154上。为了完成组装,并确保壳体112是流体密封的,覆盖件120、内部芯150和基部118固定地附接,例如通过焊接(根据需要包括任何其他密封件或密封表面)进行附接。
再次参照图17,图17示出了淋浴头110的内部芯150。如下面将更详细地说明的,壳体112包括限定流体路径140的结构件,流体路径140至少部分由内部芯150形成。流体路径140限定用于从流体通过入口114进入壳体112到流体通过喷嘴开口134离开壳体112的流动道路(图14)。特别地,流体路径140的一部分包括下述结构件:该结构件构造成用作涡旋引发器145的,以增强流体的旋转运动,从而在流体到达喷嘴开口134之前产生带涡旋的流体流。虽然在所描述的实施方式中,流体路径140大致由内部芯150限定,但在替代性实施方式中,壳体112可以包括在内部芯150上形成的结构件、与内部芯150一起形成的结构件或与内部芯150相邻的结构件。
内部芯150包括遮挡装置158,遮挡装置158限定与壳体112的入口114直接流体连通的多个流动通路142。将会理解的是,每个流动通路142源自与组装的淋浴头110中的入口114轴向对准的位置。因此,从入口114进入淋浴头110的所有流体通过流动通路142在壳体112内进行传送。每个流动通路142从内部芯150的上表面151的中央部沿横向方向朝向内部芯150的外端部延伸。在本实施方式中,设置有总共八个流动通路142,八个流动通路142以约45的角度相对于彼此成角度地间隔开。每个流动通路142构造成将流体传送至多个流动室160,每个流动室160与相应的喷嘴130相关联。在本实施方式中,将理解的是,每个喷嘴130由三个主要部分构成:(1)进入结构(在下面更详细地描述);(2)流动室160;以及(3)离开结构,离开结构包括喷嘴开口134。喷嘴130构造成使流动离开喷嘴开口134的带涡旋的流体成形为大致穹顶状的连续流体射流。然而,将会理解的是,在其他实施方式中,喷嘴130可以不包括所有三个部分。
遮挡装置158包括沿着每个流动通路142的延伸部间隔开的多个流动阻力袋状部172,每个流动阻力袋状部172从相应的流动通路142沿横向方向和上游方向延伸。多个流动阻力袋状部172一起限定出固定几何形状的被动止回阀装置(也称为“特斯拉(Tesla)阀”)。在这种布置结构中,水通常以最小的阻力沿下游方向行进,即从流动通路142开始朝向喷嘴130行进,但限制水沿上游方向行进返回。对向上游流动而行进返回的这种限制或阻力是遮挡装置158的下述部分的复杂的内部设计的结果:该部分迫使向上游移动的流体行进到流动阻力袋状部172中,在流动阻力袋状部172中流体将依靠自身而沿着限定流动阻力袋状部172的遮挡件有效地回绕(loop back)。因此,当水从流动阻力袋状部172流动返回到流动分配通路142时,流体变得湍流并减慢,从而停止流动。因此,淋浴头110设置有防回流特征件,该防回流特征件还提供更好的水的通风,从而最终产生更大的水滴,这提供了比实际更多的水的形成和感受。
淋浴头110的功能之一是在喷嘴开口134的上游产生带涡旋的流体流。如前所述,在流体到达喷嘴开口134之前以这种方式对流体进行预处理的需要,对于产生离开喷嘴开口134的期望的流体模式——即大致穹顶状的连续流体射流——是重要的。为此目的,淋浴头110设置有涡旋引发器145,涡旋引发器145适于在使用时产生带涡旋的流体流。在本实施方式中,涡旋引发器145的部分由遮挡装置158提供。涡旋引发器145包括由遮挡装置158的部分限定的多个大致圆形的涡旋区域174,涡旋区域174从流动通路142沿大致横向方向延伸。涡旋区域174被设置成使得流动通路142被定向成与圆形涡旋区域174大致相切,使得从流动分配通路142进入涡旋区域174的水被推动成沿着遮挡装置158的限定涡旋区域174的内壁经过,从而通过增强流体的旋转运动而使流体旋动。将会理解的是,流体将在淋浴头110的大致横向的平面内旋动。设置在每个涡旋区域174内的是多个大致弧形的遮挡件176(在实施方式中有三个),遮挡件176从内部芯150向上延伸并且围绕每个流动室160的上游端部间隔开。除了如图17所示的在相邻的成对的弧形遮挡件176之间限定的通道177之外,弧形遮挡件176共同围绕流动室160的上游端部的周缘的大部分。通道177被定向成与流动室160的上游端部大致相切,使得通过通道177的水被推动成沿着弧形遮挡件176的内表面178转向,从而通过增强流体在进入流动室160时的旋转运动而引起或进一步促进流体的旋动。同样,流体将在淋浴头110的大致横向的平面内旋动。
流动室160从内部芯150的上表面151延伸到内部芯150的下表面152,即流动室160在轴向方向上延伸。参照图20,流动室160包括第一筒形部分162,第一筒形部分162构造成在其上游端部处接收来自通道177的流体。流动室160还包括第二大致半球形部分164,半球形部分164从筒形部分162的下游端部延伸。半球形部分164通常沿下游方向收敛,从而对通过其中的流体进行加速。流动室160还包括第三筒形部分166,第三筒形部分166从半球形部分164的下游端部延伸。筒形部分166的下游端部限定喷嘴开口134,带涡旋的流体从喷嘴开口134离开壳体112。
在该实施方式中,由于涡旋区域174相对于流动通路142的特定布置结构和通道177相对于流动室160的布置结构,特别地通过弧形遮挡件176的辅助,流体被旋动。为了通过增强流体的旋转运动来引起流体的旋动,流动通路142的纵向轴线相对于圆形涡旋区域174的中心轴线偏移,即各自的轴线不相交(如图17中最佳示出的)。在本示例中,流动通路142被布置成与涡旋区域174大致相切。因此,当来自流动通路142的流体到达涡旋区域174时,没有遵循90°的急转弯,这种偏移将导致流体被引导并冲击到涡旋区域174的侧壁179上,流体沿着侧壁179转向,从而引发流体旋动。换句话说,流体被赋予了旋转速度分量。此外,每个通道177的纵向轴线相对于流动室160的纵向轴线偏移,即各自的纵向轴线不相交。涡旋区域174中的流体受流动方向的驱使而移动通过弧形遮挡件176之间的通道177(阻力最小的路径)。通道177被布置成与流动室160大致相切。因此,当流体行进通过通道177时,没有遵循90°的急转弯,这种偏移将导致流体被引导并冲击到弧形壁176的内表面178,使流体沿着内表面178转向,从而引起流体旋动。换句话说,流体被赋予(或被进一步赋予)旋转速度分量。
除了起到引起流体旋动的作用外,流动室160还适于保持带涡旋的流体的旋动。例如,半球形部分164的侧壁165提供了收敛的、圆化的流动表面,该流动表面保持并继续促进流体的旋转运动,并在带涡旋的流体最终接近喷嘴开口134时使带涡旋的流体加速。
为了促进流动的进一步旋动,涡旋引发器145还包括多个中空本体旋动插入件180,每个旋动插入件180构造成被接纳在每个相应的流动室160中。如图19A和图19B最佳地示出的,旋动插入件180具有大致筒形的外轮廓182,其中,在本实施方式中,三个径向指向内的切口部分184沿着插入件180的整个长度延伸并围绕插入件180等距间隔开。外轮廓182成形成与流动室160的筒形部分162的内表面互补,以使插入件180能够被放置成在使用期间插入件180相对于筒形部分162不会平移或旋转。筒形凸出部183从每个插入件180的上表面延伸,其中筒形凸出部183适于在插入件180与内部芯150组装期间将插入件180手动插入或移除。
切口部分184为大致螺旋形式。切口部分184——特别是遇到流体的外部倾斜表面185——的这种大致螺旋形状被设计成用于通常引导流体通过朝向插入件180的内部延伸的通路186。行进流过通路186的流体被朝向成形的内表面188引导,如图19B最佳示出的。将会理解的是,通路186被布置成与插入件180的内轮廓189大致相切,从而使流体沿着成形的内表面188转向,从而引发流体旋动。换句话说,流体被赋予(或被进一步赋予)旋转速度分量。将会理解,插入件180将使流体(至少部分地)在竖向平面内旋动(与如没有插入件180的情况下仅在横向平面内发生流体的旋动相反)。这种额外的旋动可以有助于从喷嘴开口134获得期望的流体输出(即大致穹顶状的连续流体射流)。然而,将会理解的是,使用旋动插入件180对于产生大致穹顶状的所期望的连续流体射流并不是必需的。
虽然所描述的实施方式的涡旋引发器145包括由流动通路142、涡旋区域174、弧形遮挡件176、插入件180和流动室160提供的特定布置结构,但将会理解的是,在壳体112中可以提供其他结构件,该结构件与内部芯150直接形成或以其他方式设置在壳体112中。最终,涡旋引发器145的作用是使对喷嘴开口134的上游的流体进行预处理、即使流体旋动,使得带涡旋的流体到达喷嘴开口134。为此,本领域技术人员将理解,涡旋引发器145的结构可以采用许多形式,或者可以位于淋浴头110内的其他合适位置处。
如图21所示,图21提供了喷嘴130的特写图(从壳体112的外部观察的),将会理解的是,在本发明的本实施方式中,没有围绕喷嘴开口134的额外的离开结构来用于帮助使离开的流体成形(可见的同心的环形环是没有起到使离开的流体成形的功能性作用的美学特征件)。由于离心力的作用,从喷嘴开口134离开的带涡旋的流体将趋于从喷嘴开口134向外扩张,由此,喷嘴130适于使从喷嘴开口134离开的带涡旋的流体流成形成大致穹顶状的连续流体射流。换句话说,流体在离开喷嘴130后将具有三维形状或外观,该三维形状由带涡旋的流体通过喷嘴130形成。在本实施方式中,穹顶状是在带涡旋的流体离开喷嘴开口134时通过带涡旋的流体的扩张而形成的。在扩张期间,带涡旋的流体的离心力促使流体沿大致径向方向运动。
如图22至图24所示,连续流体射流190的穹顶状沿轴向方向具有可变截面,其中,连续流体射流190的穹顶状在其下游端部处由于在流体离开喷嘴开口134时发生的流体扩张而在横向方向上变宽。在大体积的喷淋模式示例中(参见图23),在连续流体射流离开喷嘴130后、分解成离散的液滴之前,连续流体射流将保持这种大致穹顶状外观约10mm至20mm的距离。在小体积喷淋模式示例中(参见图24),连续流体射流在离开喷嘴130后、在开始收敛并坍缩成自身并由此分解成离散的液滴之前,连续流体射流将保持这种大致穹顶状外观约20mm至40mm的距离。这些形状的变化可以由本领域技术人员将理解的不同喷嘴构型产生。这些示例仅是示例性的,并示出了限定的穹顶状可以有不同的外观。
将会理解的是,淋浴头110相对于一些传统的淋浴头(以及更普遍的一些喷淋头)提供了几个优点。大致穹顶状的连续流体射流提供了每个喷嘴的增强的流体覆盖范围。这意味着,与具有相同数量的喷嘴的一些现有技术喷淋头相比,该喷淋头可以提供较少数量的喷嘴,但仍提供尽可能多的空间覆盖范围。因此,喷淋头可以在低压供水应用中特别良好地工作。此外,通过在喷嘴开口的上游产生带涡旋的流体流,可以实现自清洁功能,从而减少或防止喷嘴开口被外部污染物或碎屑堵塞。
根据本发明的喷淋头可以由实现合适的功能的任何合适的材料制成。例如,喷淋头(及其各种部件)可以由一种或更多种塑料(例如ABS塑料、缩醛共聚物(POM))、金属(包括合适的合金)等制成。喷淋头通常还包括合适的流体密封件,对于某些应用而言,喷淋头还包括用于安装和/或位置调节的部件(例如轴承)。
将会理解,在本说明书中公开和限定的发明延伸到从文本或附图中提到的或明显的两个或更多个单独的特征的所有替代的组合。所有这些不同的组合构成了本发明的各种替代方面。

Claims (20)

1.一种喷淋头,所述喷淋头包括:
入口,所述入口用于接收流体;
多个喷嘴,所述喷嘴与所述入口流体连通;以及
涡旋引发器,所述涡旋引发器位于所述入口的下游并且适于在使用时产生带涡旋的流体流;
其中,多个所述喷嘴适于使从所述喷嘴离开的所述带涡旋的流体流成形为大致穹顶状的连续流体射流。
2.根据权利要求1所述的喷淋头,其中,多个所述喷嘴中的每个喷嘴在所述喷嘴的下游端部处限定有喷嘴开口,以及所述喷淋头还包括壳体,所述壳体限定流动路径,以使得:在使用时,流体通过所述入口进入所述壳体并且从所述喷嘴开口离开所述壳体,其中,所述涡旋引发器与所述入口流体连通并且设置在多个所述喷嘴开口与所述入口之间,以及其中,所述涡旋引发器构造成:在所述流体到达所述喷嘴开口之前,通过提供或增强所述流体的旋转速度分量来产生带涡旋的流体流。
3.根据权利要求2所述的喷淋头,其中,所述涡旋引发器包括设置在所述壳体内的结构件,其中,所述结构件构造成在使用时引发或产生所述流体的旋转运动。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的喷淋头,其中,所述涡旋引发器适于在使用时使流体在所述喷淋头的大致横向的平面内旋动,以产生所述带涡旋的流体流。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的喷淋头,其中,多个所述喷嘴中的每个喷嘴与单独且相应的流动室相关联,所述流动室形成所述流动路径的一部分,其中,所述流动室从每个相应的喷嘴开口延伸并且延伸到所述喷淋头的所述壳体中。
6.根据权利要求5所述的喷淋头,其中,所述流动路径包括与所述入口连通的至少一个流体导管或通路,其中,至少一个所述流体导管或通路构造成将流体引导至每个流动室。
7.根据权利要求6所述的喷淋头,其中,至少一个所述流体导管或通路构造成在所述喷淋头的大致横向的平面内输送流体。
8.根据权利要求6或7所述的喷淋头,其中,所述流动路径包括多个流体导管或通路,每个流体导管或通路源自共同的点并朝向所述壳体的径向外端部延伸。
9.根据权利要求8所述的喷淋头,其中,多个所述流体导管或通路相对于彼此成角度地间隔开,以使得:在使用中,所述流体沿着每个流体导管或通路大致均匀地分配。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的喷淋头,其中,所述涡旋引发器包括对与至少一个所述流体导管或通路流体连通的多个涡旋区域进行限定的结构,其中,多个所述流动室中的每个流动室与单独且相应的涡旋区域相关联。
11.根据权利要求10所述的喷淋头,其中,每个涡旋区域设置成与和所述涡旋区域相关联的流体导管或通路大致相切。
12.根据权利要求6至11中的任一项所述的喷淋头,其中,所述涡旋引发器包括围绕流动室的入口间隔开的多个遮挡件,其中,在每对相邻的遮挡件之间提供流动通道,并且所述流动通道设置成与所述流动室的入口大致相切。
13.根据权利要求12所述的喷淋头,其中,所述遮挡件为大致弧形的并且包括转向表面,所述转向表面由所述遮挡件的内表面限定,所述转向表面构造成使所述流体转向,以增强所述流体的旋转运动,从而产生带涡旋的流体流。
14.根据权利要求12或13所述的喷淋头,其中,所述流动室包括在所述流动室的入口与所述喷嘴开口之间限定室流动道路的结构,所述室流动道路适于促进或保持所述流体的涡旋。
15.根据权利要求6至14中的任一项所述喷淋头,其中,所述涡旋引发器还包括多个插入件,每个插入件构造成被接纳在相应的流动室中,以及所述插入件构造成在使用时在所述喷淋头的大致竖向的平面内产生带涡旋的流体。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的喷淋头,还包括构造成大致防止所述喷淋头中的流体沿上游移动返回的防回流装置。
17.根据在引用权利要求6至15中的任一项时的权利要求16所述的喷淋头,其中,所述防回流装置包括沿着每个流体导管或通路的延伸部间隔开的多个流动阻力袋状部。
18.根据权利要求17所述的喷淋头,其中,所述流动阻力袋状部从所述流动阻力袋状部的相应的流体导管或通路沿横向方向和上游方向延伸。
19.根据权利要求3或引用权利要求3的权利要求4至18中的任一项所述的喷淋头,其中,所述壳体包括设置在所述壳体中的内部芯,其中,所述结构件形成在所述内部芯上、与所述内部芯一起形成、或者与所述内部芯相邻地形成。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的喷淋头,其中,所述喷淋头呈淋浴头的形式。
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