CN209791862U - 水演示装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及具有多个泵装置的水演示装置，其中，每个泵装置具有一个喷嘴、一个供水部和一个电驱动的泵。通过输入和控制单元控制泵且由输入和控制单元生成的控制信号以非易失的方式存储。根据本实用新型，泵装置布置在泵阵列中且由泵装置供应的水射束可个别地在其喷射高度和/或喷射距离方面进行控制。由此在水射束的上端的总览中获得虚拟的可在空间上感知的物体的印象。

Description

水演示装置
技术领域
本实用新型描述一种水演示装置(喷泉装置)，该水演示装置用于产生由水成型的观察者可在视觉上感知的、形象的、所描述任意对象的空间印象，该空间印象由对多个水柱(喷水柱)的喷射高度的综合观察而获得。
背景技术
许多世纪以来，通过使用水柱实现的喷泉装置或喷水池是已知的。其技术实现方案主要总结为，对喷泉装置的水柱的射束成型和射束方向、喷射距离和布置进行优化。例如德国实用新型文献DE 20 2015 000 215 U1“具有连续的射束走向的水演示装置”描述了一种装置，借助该装置经由(对于每种应用情况分别确定了预先设置的) 射束导向装置,通过发出由此生成的走向的特殊的水射束,应使观察者联想到普遍已知的物体/象征物，例如观察者从中看出明确作为示例实施的圣诞树，该圣诞树的“树干”由具有多个外侧开口的竖直管路表现，从管路中分别喷出水射束，水射束本身应看作“树枝”。但是该技术实现方案的缺点是，由于在首次安装时的一次性设置的以及不可改变的水射出孔位置始终仅可象征性地显示相同的物体，即，根据该示例始终仅显示一棵圣诞树。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的是提供经改进的没有这种流体力学限制的水演示装置，该水演示装置可显示任意数量的由水射束象征性表示的不同的立体物体。
根据本实用新型，该目的通过具有多个泵装置的水演示装置实现，所述水演示装置具有以下特征：
-每个泵装置具有一个泵；
-每个泵装置连接在水输送部上且与一个喷嘴连接；
-每个泵被电驱动；
-经由输入和控制单元控制每个泵装置；
-所述泵装置布置在泵阵列中；
-每个喷嘴以个别的喷射高度或喷射距离发射由对应的所述泵装置供应的水射束；
-由所述输入和控制单元生成的控制信号以非易失的方式存储在存储元件中；
-所述喷射高度或喷射距离通过由所述输入和控制单元调控的泵功率确定，
-所述泵阵列的与水接触的电气部件是防水的，
其中，通过总览水射束的上端全局获得虚拟的、能在空间上感知的物体的印象。
有利的实施方式是如下技术方案。
在一个实施方式中，所述泵阵列的与水接触的电气部件是按防护等级IP68防水的。
在一个实施方式中，水演示装置能呈现多个不同的虚拟的、能在空间上感知的三维物体且呈现的物体能随时间连续地改变其形状。
在一个实施方式中，至少一个喷嘴能沿纵轴线转动且能从其折弯式地摆动地实施。
在一个实施方式中，泵装置分别具有安装在所述泵和所述喷嘴之间的装置，以便在从所述喷嘴中射出的水射束中产生层流。
在一个实施方式中，分别有载体元件与所述泵装置连接，在所述载体元件上至少能固定另一个构件。
在一个实施方式中，所述另一个构件为发光元件。
在一个实施方式中，所述泵的数字操控通过数字多路协议(DMX)进行。
在一个实施方式中，在喷嘴的中轴线旁边布置至少一个发光元件。
在一个实施方式中，至少一个发光元件由发光二极管构成。
在一个实施方式中，至少一个发光元件由半导体激光器构成。
在一个实施方式中，至少一个发光元件由激光二极管构成。
在一个实施方式中，至少一个发光元件经由至少一个由输入和控制单元使用的控制协议、一个微型控制器、一个用于非易失地进行数据存储的元件和至少一个输出级以数字方式调控。
在一个实施方式中，在所述输入和控制单元与所述泵装置之间的状态信息的交换经由远程设备管理(RDM)双向地进行。
在一个实施方式中，在所述输入和控制单元与所述发光元件之间的状态信息的交换经由远程设备管理(RDM)双向地进行。
与开头所述的实用新型“具有连续的射束走向的水演示装置”不同，本专利申请遵循完全不同的手段。本实用新型的核心和目的是提供完全新型的可见的喷泉/水演示感受，该感受的特征是，由根据本实用新型的设备生成的水柱使观察者不会分离地感觉为单个的水柱或水射束，而是感觉为由水柱尖端，即，发射的水的转折点的整体勾画出的面状空间模型或三维物体。
虽然由现有技术已知多种类型的喷水池和水柱设备。但是借助这些喷水池和水柱设备不能实现上述三维水体的闭合的光学空间感知的效果，因为这些喷水池和水柱设备相应或多或少地仅发出单个可感知的水射束。但是至今仍然未知的是，基于具有多个孔眼密集安装的喷嘴且可通过EDV单元经由数字操控个别地影响从喷嘴中射出的每个单个水柱的喷射距离的水柱阵列进行组合的上述手段。以这种方式可仅由水虚拟地模拟(塑造)可在空间上感知的图像和任意的三维物体，其中，在另一优选的实施方式中与通过在射束轴线上同样分别非常紧密地成组的发光元件的照亮相结合，以有效且最不同的方式更进一步地增强了对水体的这种新型、闭合的视觉空间印象。
喷嘴以及由此水柱布置的数量越多，前述效果越形象和真实，因为每个面积单元描述平面式或外形的关系的元件的数量越多，即图像分辨率越大，眼睛类似于在其他成像方法中那样越可轻松识别出平面式或外形的关系。因此，本发明创造涉及构造在水柱阵列上的喷嘴的中轴线彼此的最大间距为100mm且围绕一个喷嘴成组的发光元件与喷嘴中轴线的最大间距为60mm的另一特征，而根据至今为止的现有技术由于可使用的合适的泵装置尺寸较大,也只能实现较大的喷嘴间距,并且用于与喷泉/水演示喷嘴结合安装的特定的发光环已知的仅可用的直径至少为300mm。
本实用新型与至今为止的现有技术相比非常有利的是，借助水柱设备塑造的对象的形状不仅可任意选择，而且也可随时间变化持续改变。因此不仅可显示出静态的空间模型，而且可显示动态变化的形状，从而可以在短瞬间从刚刚呈现的虚拟水体图形中出现完全不同的新图形。在使用照亮的实施例中，相应变化的光气氛可以更显著地增强形状印象。同样地，例如，可以用水模拟三维的景观模型，其形状类似于由飞行模拟器产生的根据飞越路线的二维印象连续地变化。
附图说明
其他的优点和细节从下面描述的本实用新型实施例中得出。其中：图1示出了单个泵装置的透视图，
图2示出了根据本实用新型的、设计为水柱阵列的泵阵列的俯视图，该泵阵列例如包括100个泵装置，
图3示出了图2中的泵阵列的透视图，
图4示出了脸的轮廓作为虚拟的三维物体的应用示例，该三维物体的空间可感知印象通过综合观察水射流的上端获得。
具体实施方式
在与水输送部连接的泵装置(图1)中，电驱动的且可调节压力的泵3产生生成水柱所需的水压。水在离开泵3之后在可调节的工作压力下经过(不是本实用新型功能上必需的)层流发生器2，层流发生器通过流动技术处理水射流。在工作状态下水柱流出的至少一个喷嘴1与层流发生器2连接。喷嘴1可通过优选构造成印制导线电路板的载体元件5垂直于载体元件固定地构造或在另一实施方式中以与垂直于载体元件5偏离且可调节各自转动和摆动角度来实现。
不是本实用新型功能上必需地、但是在另一实施方式中优选地，可紧邻喷嘴1布置至少一个或多个发光元件4以便照亮射出的水柱。发光元件由于其特殊的很小的湿度敏感性以及其很小的能量消耗优选为实施成单色或多色彩的发光二极管(LED)和/或半导体激光器 (激光二极管)。为了防止受潮，发光器件连接端和印制导线电路板(载体元件5)以本领域技术人员已知的方式防水地填充灌封材料 (未通过绘图示出)。
对于喷嘴1，可根据应用目的使用本领域技术人员已知的、可沿纵轴线转动的且可从其上折弯式地摆动的不同实施方式，以便产生不同的射流形式并且实现射出水柱的可变的喷射距离。由此，除了产生紧密成束的直线形射流的喷嘴之外，也可使用更宽扩散的(部分)圆形射流喷嘴或产生平面式水膜的喷嘴。以这种方式，可在尤其是没有设置连续变更形式展现水体象征的静态工作水柱阵列中产生各种喷嘴类型特殊效果，或例如借助相邻喷嘴的水柱产生期望的涡流。
如果在另一实施方式中在泵阵列(图2和图3)上使用可摆动的喷嘴1，在喷嘴应有针对性地产生与相邻的固定构造的且平行地射流的喷嘴不同的射流方向时，可实现类似于在前面段落中描述的效果。
过去的经验显示出，在水预先有针对性地以层流流动方式移动时，在喷泉和喷水池设备中可使在水从喷嘴中射出之后由于光学和能量原因产生的不期望的无序的、紊流的流动明显降低。通过使用衰减元件转变流动走向且由此使水在从喷嘴中射出之后的流动性能明显改善的层流发生器2用于此目的。作为衰减元件例如可使用本领域技术人员已知的、用于层流优化的金属网。作为有利的副作用，由于使用层流发生器在没有更多的能量损耗的情况下获得了明显提高的水柱喷射距离。
根据本实用新型的泵阵列(图2和图3)由任意数量的泵装置(图 1)以任意布置方式的组合构成。如在图2和图3中示例性示出的泵装置的正方形布置方式不是必需的。也可将多个泵阵列以模块化的方式接合起来。泵阵列优选使用水平安装，从而在固定构造喷嘴射出的水柱的喷射方向垂直指向上。但是也可使泵阵列倾斜地安装，尤其在泵装置具有可摆动的喷嘴且需要为了达到特殊的光学效果而实现水柱的不同喷射方向时。泵阵列整体上实施成防水的(防护等级IP68在技术上可轻松实现)，这使得泵阵列可如同在水面之上那样应用在水面之下。
根据本实用新型，通过合适的输入和控制单元(具有相应操控软件的计算机技术)以如下方式进行(未在附图中示出的)泵调控，即，在泵阵列中的每个泵装置不依赖于泵阵列的其他泵装置地经由合适的数字控制协议、优选经由在舞台和活动技术中为了控制照明效果而设立的数字多路协议(DMX)个别地操控和调控。这允许泵转速的多级校准以及进而允许每单个的泵装置经由使用的总线系统的一个或多个通道以一级或多级的喷射距离，其中，通常使用获得 255级的8比特分辨率。在需要时也可选择具有超过65000级的16 比特分辨率。
为了在技术上实现前述的泵调控，通过输入和控制单元(例如具有操控软件的笔记本)生成控制信号且发送给微型控制器，微型控制器包括至少一个处理器且具有至少一个合适的接口，用于通信在输入和控制单元和泵阵列之间使用的控制协议。
微型控制器对由输入和控制单元接收的控制信号进行处理并且以D/A转换或脉冲宽度调制(PWM)的方式生成一个或多个新的信号给至少下一个驱动级，该驱动级可实施成(例如MOSFET)输出级且本身提供用于泵装置的模拟或PWM供电部和转速控制部。
根据本实用新型，在照亮的其它实施方式中也可以类似的方式经由(例如MOSFET)输出级进行光控制，其中，在这种情况下，也可经由PWM实现供电和亮度调控。以这种方式，为了产生其中每单个的发光元件4的相应可变的个别的光强度可经由总线系统的其他通道在根据使用的控制协议可用的亮度(0-100％)和色彩混合度 (直至16.8百万个色彩)的级数的范围中任意分级地操控和调控。
根据本实用新型在功能上必需地还设有存储元件，存储元件用于非易失地存储由输入和控制单元生成的控制信号和/或由泵阵列或其泵装置以及必要时由发光元件反馈的状态信息。在存储元件中存储了对应表格，该对应表格包括由输入和控制单元传输的用于泵装置的转速控制及在照亮的其它实施方式中用于光控制的所有命令以及泵装置和发光元件的状态信息，只要对应表格在技术上能够发送其状态信息反馈。
为了实现该功能，根据本实用新型设置成，经由远程设备管理 (RDM)可双向地交换状态信息。
通过使用RDM，同时允许手动或自动(精)校准的方式。

Claims (15)

1.一种具有多个泵装置的水演示装置，具有以下特征：
-每个泵装置具有一个泵(3)；
-每个泵装置连接在水输送部上且与一个喷嘴(1)连接；
-每个泵(3)被电驱动；
-经由输入和控制单元控制每个泵装置；
其特征在于，
-所述泵装置布置在泵阵列中；
-每个喷嘴(1)以个别的喷射高度或喷射距离发射由对应的所述泵装置供应的水射束；
-由所述输入和控制单元生成的控制信号以非易失的方式存储在存储元件中；
-所述喷射高度或喷射距离通过由所述输入和控制单元调控的泵功率确定，
-所述泵阵列的与水接触的电气部件是防水的，
其中，通过总览水射束的上端全局获得虚拟的、能在空间上感知的物体的印象。
2.根据权利要求1所述的水演示装置，其特征在于，所述泵阵列的与水接触的电气部件是按防护等级IP68防水的。
3.根据权利要求1或2所述的水演示装置，其特征在于，能呈现多个不同的虚拟的、能在空间上感知的三维物体且呈现的物体能随时间连续地改变其形状。
4.根据权利要求1或2所述的水演示装置，其特征在于，至少一个喷嘴(1)能沿纵轴线转动且能从其折弯式地摆动地实施。
5.根据权利要求1或2所述的水演示装置，其特征在于，泵装置分别具有安装在所述泵和所述喷嘴之间的装置(2)，以便在从所述喷嘴中射出的水射束中产生层流。
6.根据权利要求1或2所述的水演示装置，其特征在于，分别有载体元件(5)与所述泵装置连接，在所述载体元件上至少能固定另一个构件。
7.根据权利要求6所述的水演示装置，其特征在于，所述另一个构件为发光元件。
8.根据权利要求1或2所述的水演示装置，其特征在于，所述泵(3)的数字操控通过数字多路协议(DMX)进行。
9.根据权利要求1或2所述的水演示装置，其特征在于，在喷嘴(1)的中轴线旁边布置至少一个发光元件(4)。
10.根据权利要求9所述的水演示装置，其特征在于，至少一个发光元件(4)由发光二极管(LED)构成。
11.根据权利要求9所述的水演示装置，其特征在于，至少一个发光元件(4)由半导体激光器构成。
12.根据权利要求9所述的水演示装置，其特征在于，至少一个发光元件(4)由激光二极管构成。
13.根据权利要求9所述的水演示装置，其特征在于，至少一个发光元件经由至少一个由输入和控制单元使用的控制协议、一个微型控制器、一个用于非易失地进行数据存储的元件和至少一个输出级以数字方式调控。
14.根据权利要求13所述的水演示装置，其特征在于，在所述输入和控制单元与所述泵装置之间的状态信息的交换经由远程设备管理(RDM)双向地进行。
15.根据权利要求13所述的水演示装置，其特征在于，在所述输入和控制单元与所述发光元件(4)之间的状态信息的交换经由远程设备管理(RDM)双向地进行。
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