DE2329258A1 - Spruehduese - Google Patents

Description

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den «weiten Durohflusspfad strömt, nicht zur Drehgeschwindigkeit des Ventilrotors beiträgt. Durch einstellbares Drosseln des Durchflusses durch den zweiten Durchflusspfad kann das Druckgefälle oder die Antriebskraft des Wassers im ersten Durchflüsspfad gegen die Turbinenschaufeln verändert werden, wodurch die Drehgeschwindigkeit des Ventilrotors unabhängig von dem Speisedruck geändert wird· Der Wasserdurchfluss zu jeder Gruppe von Düsenmündungen wird zyklisch durch den rotierenden Ventilrotor unterbrochen, der zu einem bestimmten Zeitpunkt nur einen Teil der Mündungen mit der Einspeisung verbindet. Die Ausgestaltung der rotierenden Ventilöffnung und die Anordnung der Gruppen von Düsenmündungen ist so gewählt, dass der Rückstau an der rotierenden Ventilöffnung unabhängig von der Drehstellung der VentilöXfnung konstant bleibt.

Es iat bekannt, dass ein angenehmer Has sage effekt durch einen pulsierenden Wasserstrom erzeugt werden kann, und es sind zahlreiche Versuche und Vorschläge gemacht worden, um eine Sprühdüse oder einen Brausekopf zu entwickeln, der einen intermittierenden oder pulsierenden Sprühregen ergibt, wenn aus einer Speisequelle mit konstantem Druck Wasser zugeführt wird. Der Effekt eines pulsierenden Wasserstromes wird am zweckmässigsten in dieser speziellen Umgebung dadurch erreicht, dass die individuellen Ströme, die von den Düsenmündungen abgegeben werden, intermittierend unterbrochen werden* Die meisten Vorrichtungen, die Ton diesem Gedanken Gebrauch machen, haben jedoch zwei Nachteile.

Der- erste dieser Nachteile besteht darin, dass bei bekannten Vorrichtungen, bei denen ein von einer Turbine angetriebenes Drehventilbauteil verwendet wird, die Drehgeschwindigkeit des Ventilbauteiles und damit die Pulsationsrate der Austrittsströme sich direkt mit dem Speisedruck ändert und nicht unabhängig von dem Sp eisedruok eingestellt werden kann. Um eine Impulsrate zu erzielen, die gross genug ist, um den gewünschten massierenden Effekt zu er-

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reichen, muss die die Vorrichtung verwendende Person den die Wasserzufuhr steuernden Hahn soweit öffnen, dass die Geschwindigkeit des Wasserstrahles unbequem hoch wird.

Der zweite Nachteil ist darin su sehen, dass das intermittierende Schliessen und öffnen der Düseninündungen zur Erzielung der gewünschten Unterbrechung der Pulsation des Wasserstromes zu sich zyklisch ändernden Rückstauungen führt, da die Mündungen abwechselnd geöffnet und geschlossen werden, was einen Wasserschlag in dem Zuführleitungssystem erzeugt.

Vorliegende Erfindung ist insbesondere darauf abgestellt, eine Sprühdüse oder einen Brausekopf zu schaffen, bei dem die Pulsatbnsrate auf einfache Weise unabhängig von dem Druck des in die Düse eingeführten Wassere einstellbar ist, und die so betätigbar ist, dass ein pulsierender oder intermittierend unterbrochener Sprühregen erhalten wird, wobei keine Änderungen des Huckstaues durch die Düse ausgeübt werden, wodurch der Wasserschlag beseitigt wird.

Eine Düse gemäss vorliegender Erfindung weist ein hohles, zylindrisches Gehäuse mit einem hohlen zylindrischen Ventilrotor auf, der koachsial zwischen gegenüberliegenden Endplatten des Gehäuses abgestützt ist. Ein Einlaßrohr ist so angeschlossen, dass es Wasser zur äusseren Seite einer der Gehäuseendplatten einspeist. Wasser aus dem Einlass kann durch die Einlassendplatte über einen ersten, achsial verlaufenden Kanal und auch über eine Reihe von tangential geneigten Durchflusswegen strömen. Die tangential geneigten Durchflusswege sind mit einem Ring aus Turbinenschaufeln ausgerichtet, die auf dett Ventilrotor so befeetigt sind, dass Wassergas von den geneigten Kanälen austritt, auf die Turbinenschaufeln auftrifft und dadurch &&. Ventilrotor in Drehung versetzt, sowie durch die Räume zwieoheri^en Schaufeln strömt. Die Endwand des

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Ventilrotors, in der die Turbinenschaufein befestigt sind, nimmt auch eine Reihe von achsial verlaufenden Kanälen auf, die so ausgelegt sind, dass-sie Wasser führen, das von dem achsialen Kanal in der Gehäuseendplatte abgegeben wird. Die achsialen Kanäle und die geneigten Kanäle liegen somit zwei getrennte Durchflusspfade für das Wasser fest, das von dem Einlassrohr durch den Rotor strömt und das stromabwärts in Bezug auf die Rotorendwand wieder vereinigt wird. Die Aufteilung des Einlaßstromes zwischen diesen beiden Duronflusskanälen wird durch ein blfendenartiges Ventil erreicht, das in der Weise einstellbar angeordnet ist, dass eine veränderliche Begrenzung des achsial verlaufenden Kanales in der GehäuBeendplatte erzielt wird. Wird dieses Ventil so betätigt, dass die Menge Wasser abnimmt, welche durch die achsial Bohrung in der Gehäuseendplatte strömt, kann der Druck des Wassers, das durch die geneigten Kanäle strömt, vergrössert werden, wodurch die Drehgeschwindigkeit des Ventilrotors erhöht wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilrotor'ein hohler Zylinder, die Turbinenschaufeln sind in einer Endwand ausgebildet, und die entgegengesetzte Endwand des Ventilrotors ist mit einer Ventilöffnung in Form eines Segmentes eines Ventilraumes versehen. Diese letztere Endwand des Ventilrotrs ist so angeordnet, dass sie stirnseitig in Eingriff mit der entsprechenden Endwand des Gehäuses steht. Die Düsenaustrittsmündungen sind durch die Endwand des Gehäuses gebohrt und in symmetrisch zueinander versetzten Gruppen identisoh im Schema angeordnet, wobei die Gruppen innerhalb des ringförmigen Pfades liegen, der von der Ventilöffnung durchzogen wird. Die WinkelerStreckung der ringförmigen Ventilöffnung wird durch die Anzahl von Gruppen von Mündungen bestimmt, wobei das Winkelausmaß der öffnung gleich 360 Grad dividiert durch die Anzahl von Gruppen von Mündungen oder ein ganzes Vielfaches davon ist. Da das Schema von Mündungen innerhalb jeder der einzelnen Gruppen allen Gruppen gemeinsam ist,

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.bleibt die Anzahl von Mündungen, die durch die Ventilöffnung frei bleibt, unabhängig von der Winkelstellung der rotierenden Ventilöffnung, konstant. Der Rückstau, der durch die verhältnismässig stark begrenzten Abgabemündungen ausgeübt wird, bleibt somit konstant, wodurch die Möglichkeit der Erzeugung eines Wasserhammers in dem Speisesystem entfällt. Die rotierende Ventilöffnung gibt die Mündungen nacheinander frei und verschließet die Mündungen, wenn sie in Drehung' versetzt wird, so dass die Wasserstromabgabe aus jeder einzelnen Mündung intermittierend unterbrochen wird und damit ein pulsierender Effekt im Wasserstrom erzeugt wird.

Um eine Abnutzung möglichst herabzusetzen, wird zweckmässigerweise eine schwimmende Abnutzungsplatte aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten zwischen der Gehäuseendwand und einer Aussparung eingesetzt, die in der benachbarten Endwand des Rotors ausgebildet ist.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung kann der Ventilrotor die Form einer starr mit der !Turbine befestigten Welle annehmen, während das entgegengesetzte Ende der Welle in einer stationären Nabe auf der Innenseite der Gehäuseendwand aufgenommen" wird. Jede Gruppe von Abgabemündungen ist über eine Innenkammer in der Nabe mit symmetrisch, zueinander versetzten Einlaßöffnungen verbunden, die in die Bohrung der Nabe führen, in Ox die Ventilrotorwelle rotiert. Eine achsial verlaufende Nut in der W.el-Ie wirkt als die Ventilöffnung.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Querschnittsansicht in einer vertikalen Ebene achsial durch eine Sprühdüse gemäss vorliegender Erfindung,

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Figur 2 eine Sohni ttansicht längs der Linie 2-2 der Figur 1,

Figur 3 eine Detailschnittansicht längs der Linie 3-3 der Figur 1,

Figur 4 eine Ansicht der Sprühdüse nach Figur 1 von unten, Figur 5 eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, aus der Durchflusspfade des Wasserstromes durch bestimmte Teile der Düse sichtbar werden,

Figur 6 eine Ansicht des Drehventilbauteiles, das in der Sprühdüse na,ch vorliegender Erfindung verwendet wird, von unten,

Figur 7 in einer achsialen Ebene eine Querschnittsansicht einer abgeänderten Ausführungsform eines Ventilrotors,

Figur 8 eine Querschnittsansicht längs der Linie 8-8 der Figur 7,

Figur 9 in einer achsialen Ebene eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Figur 10 eine Querschnittsansicht längs einer Linie 10-10 der Figur 9.

Eine Ausführungsform einer Sprühdüse nach den Zeichnungen weist ein"Hauptverbinderrohr 10 auf, dessen oberer Teil nach Figur 1 mit einem Einlaßkanal 12 relativ kleinen Durchmessers ausgebildet ist. Am unteren ,Ende ist das Verbinderrohr 10 mit einem Gehäuseteil 14 vergrösserten Durchmessers ausgebildet, dessen offenes unteres Ende durch einen Mündungseinsatζ 16 abgeschlossen ist, der in das Gehäuseteil 14 eingeschraubt ist. Eine den Wasserstrom richtende Platte 18 ist fest im Inneren des Gehäuseteiles 14 zwischen dem inneren Ende 20 des Einsatzes 16 und einer im Gehäuseteil 14 ausgebildeten Schulter 22 angeordnet. Wasser, das durch den Einlaßkanal 12 nach abwärts strömt, kann durch die den Wasserstrom richtende Platte 18 über einen achsial verlaufenden Kanal 24 und auch über eine Vielzahl von tangential geneigten Durchflußkanälen 26, die sich durch die Platte 18 erstrecken, strömen.

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Wenn der Mündungseinsatζ 16 und die den Wasserstrom richtende
Platte 18"im Gehäuseteil 14 eingebaut sind,umschliessen sie miteinander eine zylindrische Kammer 28, deren obere Wand durch die Platte 18 und deren untere Wand durch die Grundplatte 30 des
becherförmig ausgebildeten Mündungseinsatzes 16 definiert ist.
Der Auslass der Kammer 28 wird durch eine Vielzahl von Bohrungen 32 mit verhältnismässig kleinem Durchmesser durch die Bodenplatte 30 des Einsatzes 16 ausgebildet.

Ein hohler, zylindrischer Ventilrotor 36 ist koachsial in der
Kammer 28 durch eine vorstehende Welle 38 befestigt, die an ihrem oberen Ende in einer zentrischen Bohrung 40 in der Platte 18
und durch eine Kugel 42, die in gegenüberliegenden konischen Aussparungen, welche in der Bodenplatte 30 und der Bodenwand 43
des Ventilrotors 36 ausgebildet sind, befestigt ist. Die obere
Wand 44 des Ventilrotors 36 ist mit einer ringförmigen Reihe von Turbinenschaufeln 46 versehen, die in einem ringförmigen Band in der Nähe des äusseren Umfanges der Platte 44 in Deckung mit den unteren Enden der Kanäle 26 angeordnet sind, und Wasser, das von den unteren Enden der Kanäle 26 austritt, trifft auf die geneigten Turbinenschaufeln 46 und versetzt den Ventilrotor 36 in
Drehung. Ferner sind achsial verlaufende Bohrungen 48 ausgebildet, die durch die obere Platte 44 hindurch in einer solchen radialen Stellung verlaufen, dass die Bohrungen 48 mit dem Kanal in der wasserstromrichtenden Platte 18 in Deckung sind, wenn der Ventilrotor 36 in Drehung versetzt wird.

Der Ventilrotor 36 füllt in etwa die Kammer 28 und somit strömt das gesamte Wasser, das durch die den Wasserstrom richtende Platte 18 hindurchtritt, entweder über den Kanal 24 oder die Kanäle 26 in das Innere des Ventilrotors 36 entweder durch die Bohrungen 48 oder durch die Abstände zwischen den Turbinenschaufeln 46 hindurch. Eine Ventilöffnung 50 ist in der Bodenwand 43 des Ten-.

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tilrotors 36 vorgesehen; sie nimmt den Wasserstrom aus dem Inneren des Rotors 36 auf. Wie am besten der Figur 6 zu entnehmen ist, ist die Ventilöffnung 50 so geformt, dass sie ein ringförmiges Segment darstellt, das koachsial zur Rotationsachse des Rotors 36 liegt.

.Wie am besten aus der Figur 4 zu sehen, sind die Austrittsbohrungen oder'- mündungen 32 in der Bodenplatte 30 in drei symmetrisch angeordneten- Gruppen um die zentrische Achse des Mündungseinsatzes 16 herum angeordnet, wobei die Gruppen von Mündungen 32 alle in den ringförmigen Bewegungspfad fallen, der von der Ventilöffnung 50 des Ventilrotors 36 durchquert wird. Die radiale Erstreckung der ringförmigen Ventilöffnung 50 ist so gewählt, dass sie die verschiedenen Gruppen von Mündungen 32 radial überlappt, während die Winkelerstreckung der Öffnung 50 gleich 360° dividiert durch die Anzahl von einzelnen Gruppen von Mündungen ist. Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform sind drei Gruppen von Mündungen verwendet, und deshalb hat die Winkelerstreckung der Öffnung 50 einen Wert von 120 Grad.

Hierbei bleibt die Anzahl von einzelnen Bohrungen 32, die mit der Ventilöffnung 50 in Deckung sind, stets unabhängig von der Drehstellung der Öffnung 50 konstant, so dass ein konstanter Rückstau auf die Einspeisung ausgeübt wird, damit eine pulsierende Abgabe erzielt wird, ohne dass ein pulsierender Rückstau entsteht.

Um den Wasserstrom von dem Einlaßkanal 12 zwischen dein Kanal 24 und den Kanälen 26 einstellbar aufteilen zu können, ist ein blendenartiges Drosselventil 52 vorgesehen, das als einstellbarer Verschluss für den Einlaß des Kanales 24 wirkt. Wie aia besten den Figuren 1 und 2 entnommen werden kann, weist das Ventil 52 ein blendenartiges Ventilbauteil 54 auf, das starr

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auf einer" Welle 56 befestigt ist, welche drehbar im Gehäuseteil 14 unmittelbar oberhalb der Platte 18 gelagert ist. Ein

Ventilhebel 58 ist starr auf der Welle .14 befestigt, und durch Betätigung des Hebels 58 kann der Wasserstrom von dem Einlaßkanal 12 über den Kanal 24 einstellbar in Abhängigkeit davon gedrosselt werden, wieweit das Ventilbauteil 54 über dem oberen Ende des Kanales 24 liegt.

Ein äusseres Gehäuse für die Düse weist ein unteres Gehäusebautei-60 auf, das mit einem Flansch 62 versehen ist, der zwischen_ das untere Ende des Gehäuseteiles 14 und eine Schulter 64 auf dem Mündungseinsatz 16 festgeklemmt ist. Ein Kopplungsring 66 ist lösbar auf dem oberen Ende des unteren Gehäusebauteiles 60 befestigt. Der Ring 66 ist mit einem nach innen vorstehenden Ansatz 68 ausgebildet, der eine gleitende Abstützung für den Betätigungshebel 58 bildet, wobei der Ring 66 zur Aufnahme der Bewegung des Hebels 58 ausgespart ist. Ein oberes Gehäusebauteil 7P kommt mit der oberen Fläche des Ringes 66 in Eingriff und ist mit einer mit Innenschraubgewinde versehenen Hülse 72 am oberen Ende zum Eingriff mit dem Hauptverbinderrohr 10 versehen. Ein nach abwärts gerichteter konischer Sitz 74 am oberen Ende des oberen Gehäuses 70 dient zum lösbaren Koppeln eines Schwenkkugeledaptera 76 herkömmlichen Aufbaues mit dem oberen Ende des Hauptverbinderrohxes 10.

Im Einsatz als Brausekopf wird die Sprühdüse mit Hilfe des ; Schwenkkugeladapters 76 an eine Speiseleitung (nicht dargestellt) in der gleichen Weise wie bei herkömmlichen Brauseköpfen gekop- , pelt. Die Temperatur und der Druck des Wassers, das in den Einlaß 12 von der Speiseleitung über die Schwenkkugel 76 strömt, werden in herkömmlicher Weise eingestellt.

Nach der schematischen Darstellung nach Figur 5 strömt Wasser

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aus dem Einlaßkanal 12 durch die stationäre, den Wasserstrom richtende Platte 18 entweder über den Kanal 24 oder die geneigten Kanäle 26. Richtung und Lage der Kanäle 26 ist so gewählt, dass das durch die Kanäle 26 strömende Wasser so abgegeben wird, dass es auf die geneigten Schaufeln 46 des Ventilrotors 36 auftrifft und damit bewirkt, dass der Ventilrotor mit einer Geschwindigkeit rotiert, die von der Geschwindigkeit abhängt, mit der das Wasser aas den Kanälen 26 austritt. Das Wasser, das nicht/durch die Kanäle 26 strömt, muss durch den Kanal 24 und damit durch die Bohrungen 48 in dem rotierenden Rotor 36 strömen. Da das Wasser, das durch den Kanal 24 und die verschiedenen ausgerichteten Kanäle 48 strömt, sich nur in einer achsialen Richtung bewegt, umgeht der Strom durch die Kanäle 24 und 48 die Turbinenschaufeln und übt keinen Einfluss auf den rotierenden Ventilrotor 36 auf, mit der Ausnahme, dass möglicherweise ein geringer Widerstand gegen die Drehung des Rotors ausgeübt wird. Die Drehgeschwindigkeit des Rotors 36 kann unabhängig von dem Speisedruck dadurch eingestellt werden, dass das Ausmaß, zu dem das Ventilbauteil 54 über dem Kanal liegt, eingestellt wird. Der Kanal 24 wird zweckmässigerweise als eine einstellbare Belüftungsmündung betrachtet werden,um den Druck innerhalb des Einlaßkanales freizugeben. Durch fortschreitende Begrenaung oder Schliessung des Einlasses des Kanales 24 über das Ventilbauteil 54 wird der Druck, der auf den Wasserstrom durch die verbleibenden Kanäle 26 ausgeübt wird, vergröesert, so dass die Drehgeschwindigkeit des Ventilrotors aufgrund der erhöhten Geschwindigkeit des aus den Kanälen 26 austretenden Wassers vergrössert wird.

Wie oben ausgeführt, verbleibt dadurch, dass die Abgabemündungen 32 der Düse in gleichen, symmetrisch angeordneten Gruppen angeordnet und die Winkelerstreckung der Ventilöffnung 50 gleich 360 Grad dividiert durch die Anzahl von Gruppen gemacht wird,

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die Anzahl von einzelnen Mündungen 32, die von der Ventilöffnung 50 in einem "bestimmten Augenblick nicht bedeckt sind, die gleiche, und somit bleibt die Gesamtfläche, die als Austritt sströmungskanal zur Verfügung steht, konstant. 3ie rotierende Ventilöffnung 50 öffnet und schliesst jedoch die entsprechenden Gruppen von Mündungen 32 nacheinander, wenn die Öffnung 50 in Drehung versetzt wird, so dass der Wasserstrom, der von jeder einzelnen Mündung 32 kommt, intermittierend unterbrochen wird. Diese intermittierende, zyklische Unterbrechung eines jeden der einzelnen Ströme aus der Düse erzeugt eine Pulsationswirkung auf der Oberfläche des Körpers, gegen den der Strahl gerichtet wird.

I.-iei der Ausführungsform "nach den Figuren 1 bi_c_6 ist die Düse nit drei Gruppen v.on Mündungen 32 dargestellt, die Winkelerstrekkung der Ventilöffnung 50 "beträgt dabei 120 Grad. Diese spezielle Anordnung kann als bevorzugte Ausführungsform-betrachtet werden, obgleich diese Bevorzugung auf der weitgehend subjektiven -Feststellung beruht, was als die angenehmste massierende Wirkung angesehen wird. In dem Fall, in dem die Anzahl von Austrittsmündungen 32 vergrössert wurde, um das gesamte Ringband, das von der Ventilöffnung durchquert wird, zu umfassen, war der resultierende Effekt ähnlich dem, der erreicht werden kann, wenn ein herkömmlicher Brausekopf in einer kreisförmigen Bahn bewegt wird. Bei den drei Gruppen von Mündungen und der Ventilöffnung von 120 Grad wird der Strahl aus jeder einzelnen Mündung 32 über ein Drittel einer Drehung des Ventilrotors eingeschaltet und während der übrigen zwei Drittel der Drehung abgeschaltet. Dieses Verhältnis von "Einschaltzeit" zu "Ausschaltzeit" ergibt eine definierte pulsierende V/irkung, die über eine Fläche wirkt, die etwas grosser ist als die, die tatsächlich von dem Strahl getroffen wird. Durch Versetzen der Gruppen von Mündungen gegeneinander

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kann das Auftreffen der Strahlen aus benachbarten Gruppen unabhängig voneinander "in einer Weise festgestellt werden, die mehr das Gefühl.eines pulsierenden stationären Strahles als eines sich fortgesetzt bewegenden kontinuierlichen Strahles vermittelt.

Eine Änderung der Pulsationsrate durch Einstellung des Ventiles 52 kann weiter in Abhängigkeit davon modifiziert werden, wie stark der Mündungseinsat ζ 16 im Gehäuseteil 14- festgezogen wird, so dass der Reibwiderstand gegenüber einer Drehung des Ventilrotors 36 verändert wird. Eine abgeänderte Ausführungsform einer Sprühdüse ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durch eine andere Ausgestaltung des Ventilrotors. Aufgrund der versetzten Stellung der Ventilöffnung 50 in der Bodenwand 43 des Ventilrotors 36 der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 6 werden die Kräfte, die durch den Wasserdruck gegen die Bodenwand 43 erzeugt werden, nicht gleichförmig über die Rotationsachse aufgegeben. Diese nicht abgeglichenen Kräfte, die dem Teil der Bodenward 43, der diametral gegenüber der Ventilöffnung 50 liegt, aufgegeben werden, versuchen, den Ventil rotor 36 um seine Achse in einer Richtung zu kippen, die den Teil der Bodenwand 43 anhebt, durch den die Ventilöffnung 50 nach oben von der unteren Endwand des Mündungseinaatzes 16 verläuft, während gleichzeitig der diametral gegenüberliegende Teil der Bodenwand 43 nach unten gegen die untere Endwand des Einsatzes 16 gedruckt wird. Im Laufe der Zeit kann sich die Unterseite der Bodenwand 43 auf der von der Ventilöffnung 50 abgewandten Seite abnutzen, so dass ein noch weitergehendes Kippen des Rotors möglich ist.

Die Ausführungsform nach den Figuren 7 und 8 ist so ausgelegt,

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dass die Abnutzung, die sich aus dem Auftreten der vorbeschriebenen nicht abgeglichenen Kraft ergibt, ein Minimum wird. Da die Modifizierung nach den Figuren 7 "und 8 hauptsächlich eine Änderung in der Form der Bodenwand 4-3 und die Verwendung einer schwimmenden Abnutzungsplatte vorsieht, sind nur das Gehäuse und der Ventilrotor in den Figuren 7 und 8 gezeigt, der übrige Aufbau des Brausekopfes ist identisch mit der Ausführungsfornr nach den Figuren 1 bis 6. In den Figuren 7 und 8 sind die Teile, die mit der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis gemeinsam sind, durch Verwendung der gleichen Bezugszeichen mit einem zusätzlichen "a" versehen. Nach den Figuren 7 und 8 ist die Bodenwand 43a mit einem nach oben versetzten Teil 80 ausgebildet, der sich in UmfLängsrichtung des Rotors um etwa 240 Grad zwischen Schultern 82 erstreckt (Fig. 8). Dieser Teil der Bodenwand 43a, durch den sich die Ventilpffnung 50a erstreckt, ist nach unten von dem versetzten Teil 80 weg abgestuft, so dass dann, wenn der Ventilrotor 36a innerhalb des Mündungseinsatζes 16 befestigt ist, nur der Teil 84 mit der Innenfläche der Einsatzendwand in Flächenkontakt steht, während der Teil 80 der Bodenwand 4-3a nach oben über die Einsatzendwand versetzt ist. Um die Abstützung des Ventilrotors 36a koachsial in dem Einsatz 16a zu unterstützen, ist eine schwimmende Abnutzung platte 86 im Einsatz 16a angeordnet, die innerhalb der Aussparung zwischen den Schultern 82 liegt. Die Abnutzungsplatte 86 besteht vorzugsweise aus einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten, z.B. Polytetrafluoräthylen, und wird bei einer Drehung des Rotors 36a mit dem Rotor durch eine der Schultern 82 an- '. getrieben. Wegen des geringen Reibungskoeffizienten ist die Abnutzung der Platte 86 ausserordentlich gering.

Eine weitere Ausführungsform der Düse ist in <len Figuren 9 und K> gezeigt, wobei das Abnutzungsproblem, das aufgrund der nicht ausgeglichenen Druckkräfte auftritt, dadurch sehr klein

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gehalten wird, dass diese Kräfte in radialer Richtung gegen ein Wellenlager aufgebracht werden. Wie im Falle der Ausführungsform nach den Figuren 7 und 8 unterscheidet sich die Ausführungsform nach den Figuren 9 und 10 von der nach Figur 1 nur durch die Modifizierung des Ventilrotors und des Mündungseinsatzes; somit ist in den Figuren 9 und 10 ein grosser Teil der Anordnung der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 6 weggelassen. Der Aufbau der Ausführungsf orm nach den Figuren 9 und 10, der dem nach der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 6 entspricht, ist durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, diese Bezugszeichen weisen jedoch zusätzlich ein "b" auf. Nach den Figuren 9 und 10 ist der Mündungseinsat ζ 16b gegenüber der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dadurch abgeändert, dass ein stationäres Adapterbauteil 90 vorgesehen ist, das starr im Inneren des Einsatzes 16b befestigt ist, und über der Bodenendwand des Einsatzes angeordnet ist. Der Adapter 90 ist mit einer zentrisch angeordneten Nabe 92 ausgebildet, durch die sich eine zentrische Bohrung 94 erstreckt, die als Lager für eine Welle 96 dient, welche einen Teil des Ventilrotors dieser Ausführungsform bildet.

Für jede Gruppe von Austrittsmündungen 32 b ist das Adapterbauteil 90 mit einem Gehäuseteil 98 versehen, das eine innere Kammer 100 aufweist, welche sich in radialer Richtung an einer Einlaßöffnung 101 in die Bohrung 94 öffnet, und welche an dem entgegengesetzten Ende mit einer einzelnen Gruppe von Austrittsmündungen 32b in Verbindung steht.

Der Ventilrotor der Ausführungsform nach den Figuren 9 und 10 besteht aus einer oberen Wand 44b, die im Aufbau ähnlich der oberen Wand 44 der Ausführungsform naoh den Figuren 1 bis 6 ist, und einer zentrisoh angeordneten Welle 96, die mit dem Bandbauteil 44b starr befestigt ist. Die Welle 96 wird drehbar innerhalb der Bohrung 94 des Adapterbauteiles 90 aufgenommen und

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ist mit einer achsial verlaufenden Nut 102 versehen, die als die rotierende Ventilöffnung der Vorrichtung wirkt. Wie in den vorausgehenden Ausführungsformen, bei denen Auetrittsmündungen in. drei symmetrisch angeordneten.Gruppen vorgesehen sind, beträgt die Winkelerstreckung der Nut 42 um die Rotorachse 120 Grad.

Die Betriebseigenschaften der Ausführungsform nach den Figuren 9 und 10 unterscheiden sich etwas von denen der beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele insoferne, als die Ventilöffnung 102 nicht direkt auf jede einzelne Austrittsmündung 32b wirkt, sondern stattdessen den Wasserstrom von der Speiseseite zu einer verhältnismässig grossen Kammer 100 steuert, die normalerweise mit allen einzelnen Mündungen 32b einer gegebenen Gruppe verbunden ist. Im Vergleich zu der Eigenschaft der beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen iet bei der Ausführungeform nacTi den Figuren 9 und 10 die Anzahl der einzelnen Mündungen in Verbindung mit der ßpeiseseite des rotierenden Ventiles von einem Minimum einer gesamten einzelnen Gruppe von Mündungen, wenn nur eine Einsatζöffnung 101 der Ventilöffnung 102 ausgesetzt ist, bis zu zwei vollständigen Gruppen von Mündungen, wenn die Ventilöffnung 102 teilweise jede der beiden benachbarten Einlaßöffnungen 101 freigibt, veränderbar. Die Einlaßöffnungen 101 haben alle gleiche Dimensionen und sind symmetrisch um den Umfang der Bohrung 94 um 120 Grad versetzt. Die gesamte Fläche der EinlaßSffnungen 101, die mit der Ventilöffnung 102 in Verbindung steht, bleibt somit dauernd konstant, damit dauernd eine Durchflußfläche konstanten Querschnittes zur Verfügung steht, durch die eine Pulsationrim Rückstau, der auf die Einspeisung durch die Düse ausgeübt wird, eliminiert wird. Obigeich die gesamte Auslaßfläche, die durch die Austrittsmündungen 32b dargeboten wird, sich ändern kann, wird der von den Austrittsmündungen hervorgerufene Durchflusswiderstand an der Einlaßöffnung 101 moduliert, damit der durch die Düse ausgeübte Rückstau dauerndkon-

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stant gehalten wird.

Die etwas geänderte Arbeitsweise der Ausführungsform nach den Figuren 9 und 10 modifiziert jedoch die Eigenschaften des Strahles, der von der Düse abgegeben wird, im Vergleich zu dem nach den Msführungsformen nach den Figuren 1 bis 6 und 8 und 7. Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 8 kann zu Zwecken der Erläuterung unterstellt werden, dass jede einzelne Mündung 32 entweder Wasser unter vollem Druck abgibt oder überhaupt kein Wasser abgibt. Bei der Ausführungsform nach den Figuren 9 und 10 hingegen kann der Abgabedruck an jeder einzelnen Hündung 32b sich in Abhängigkeit von der Gesamtfläche der zugeordneten Einlaßöffnung 101, die von der Ventilöffnung 102 freigelegt wird,verändern.

Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 8 tritt Wasser zu Anfang aus der Mündung etwa in Form eines zylindrischen Pfropfens auf, der einen Durchmesser ungefähr gleich dem der einzelnen Mündung besitzt, und der eine achsiale Länge aufweist, die von der Zeitdauer abhängt, während der die Mündung nicht bedeckt ist. Wenn dieser zylindrische Wasserpfropfen sich von der Düse wegbewegt, bewirkt der Luftwiderstand, dass der Pfropfen in einzelne Tröpfchen aufgebrochen wird, wobei der Pfropfen zuerst versucht, Tropfenform anzunehmen und dann in eine Gruppe von einzelnen Tröpfchen platzt. Der Abstand von der Düse, an der dieses Platzen auftritt, hängt weitgehend von dem Anfangsspeisedruck und der Drehgeschwindigkeit des Ventilrotors ab. Unter mittleren Bedingungen dieser letzten beiden Parameter tritt das Platzen in Abständen in der Fähe von 30 bis 45 cm der Brausedüse auf. Der pulsierende Effekt auf den Körper einer die Brause benutzenden Person ist besonders stark, wenn der Strahl den Körper erst beim Auftreten dieses Platzens oder im Anschluss daran trifft.Die Wirkung eines pulsierenden Strahles tritt unter

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diesen Bedingungen mehr in Erscheinung, weil die Masse eines jeden einzelnen Wasserpfropfens, der aus der Düse austritt, den Körper gleichzeitig trifft, vährend dann, wenn der Pfropfen auf den Körper auftrifft, während er eine Form hat, die ähnlich der zu Beginn angenommenen zylindrischen Form ist, die Berührdauer über einen längeren Zeitraum verteilt ist.

Im Falle der Ausführungsform nach den Figuren 9 und 10 tritt das Platzen des Pfropfens abgegebenen Wassers offensichtlich viel näher am Brausekopf auf. Dies beruht auf der Tatsache, dass der Anfangstei-1 des Pfropfens mit einem verhältnismässig niedrigen Druck abgegeben wird, und damit mit einer relativ geringen Geschwindigkeit, was durch die Tatsache bedingt ist, dass während der Anfangsteile der Abgabe die zugeordnete Einlaßöffnung 101 nur teilweise offen ist. Wird die Einlaßöffnung 101 durch die rotierende Ventilöffnung 102 immer weiter geöffnet, nimmt der Abgabedruck an der Mündung zu, das Wasser wird mit zunehmend höheren Drücken ausgetrieben und damit werden die Abgabegeschwindigkeiten ebenfalls höher. Damit wird im Falle der Ausführungsform nach den Figuren 9 und 10 ein Wasserp3?opfen abgegeben, der nahezu augenblicklich eine Tropfenform annimmt, wobei das während des mittleren Teiles der Abgabeperiode abgegebene Wasser unter einem höheren Druck steht und damit die anfangs abgegebenen Teile des Pfropfens einzuholen versucht, während der abnehmende Abgabedruck bewirkt, dass das Wasser langsam ausläuft. Das Platzen der einzelnen Pfropfen, die von einer Ausführungsform einer Düse nach den Figuren 9 und 10 abgegeben werden, tritt in verhältnismässig kurzen Abständen von der Du-· se auf, z.B. in der Grössenordnung von 15 cm, und zwar unter Druck- und Rotordrehzahlbedingungen, die in den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 8 bei etwa 30 bis 45 cm Abstand von der Düse auftreten würden.

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Claims (1)

1. Τ/ρ 7664- - 18 - ή.6.1973 /

   Patentansprüche

   Sprühdüse mit einem hohlen Gehäuse mit einem Flüssigkeitseinlass am einen Ende und einer Endwandung am entgegengesetzten Ende, die eine Vielzahl von Flüssigkeitsabgabemündungen und ein Ventilbauteil im Gehäuse zwischen Einlass und Endwandung des Gehäuses aufweist, wobei das Ventilbauteil Turbinenschaufeln aufweist, um das Ventilbauteil um die Achse des Gehäuses in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsdurchlass durch die Turbinenblätter in Drehung zu versetzen, gelee⁷¹""*eichtet durch eine Steuereinrichtung (52) zum einstellbaren Hegeln des Teiles der Gesamtmenge der durch das Gehäuse (14) strömenden Flüssigkeit, welcher durch die Turbinenschaufeln (46) auf dem Ventilbauteil (36) strömt.

   2. Sprühdüse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Durchströmanordnung (18) im Gehäuse (14), die erste und zweite Durchströmkanäle (26, 24) aufweist, um Flüssigkeit von dem Flüssigkeitseinlass (12) zu den Flüssigkeitsabgabemündungen (32) zu leiten, wobei nur der Teil der Flüssigkeit, der in dem ersten Flüssigkeitskanal (26) strömt, durch die Turbinenschaufeln (46) auf dem Ventilbauteil (36) gelangt, und wobei die Steuereinrichtung (52) eine Vorrichtung (54) zum einstellbaren Drosseln des Flüssigkeitsdurchflusses durch einen der Flüssigkeitskanäle (24) aufweist.

   3. Sprühdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilbauteil (36) eine Ventilöffnung (50, 50a) besitzt, die eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Flüssigkeitseinlass (12) und nur einem Teil der Flüssigkeitsabgabe-Bundungen (32) bei allen Drehstellungen des Ventilbauteiles (36) aufbaut.

   4. Sprühdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilöffnung (50, 50a) eine Flüssigkeitsverbindung zwischen

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   dem Flüssigkeitsei π!ass (12) und einer weitgehend konstanten Anzahl der Flüssigkeitsabgabemündungen (32) bei allen Drehsteilungen des Ventilbauteiles (36) aufbaut.

   5.Sprühdüse nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussanordnung (18) eine Platte ist, die sich quer zum Inneren des Gehäuses (14) zwischen dem Flüssigkeitseinlass (12) und dem Ventilbauteil (36) erstreckt, und dass das Ventilbauteil (36) eine ringförmige obere Wandung besitzt, die der Seite der Platte (18) entfernt von dem Flüssigkeitseinlass (12) zugewandt ist, wobei die Turbinenschaufeln (46) in der oberen Wandung des Ventilbauteiles (36) ausgebildet sind, und dass der erste Flüssigkeitskanal (26) durch eine Vielzahl von achsial geneigten Bohrungen durch die Platte (18) hindurch ausgebildet ist, durch die Flüssigkeit auf die Turbinenschaufeln (46) gelangt.

   6.Sprühdose nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Flüssigkeitskanal (24) sich in achsialer Richtung durch die Platte (18) erstreckt, und dass die obere Wandung des Ventilbauteiles (36) eine Vielzahl von achsialen Kanälen (48) durch die Platte (18) hindurch besitzt, die längs eines Pfades verlaufen, der mit dem zweiten Flüssigkeitskanal (24) ausgerichtet ist, wenn das Ventilbauteil (36) rotiert.

   7.Sprühdose nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (52) ein Ventilschliessbauteil ist, das quer zur Fläche der Platte (18) beweglich ist und dabei den zweiten Flüssigkeitskanal (24) überlappen kann.

   8.Sprühdüse nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilbauteil (36) ein zylindrisches Bauteil (28) aufweist, das koachsial zum Gehäuse (14) angeordnet ist und eine stromabwärts gelegene Endwandung besitzt, die der

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   inneren Oberfläche der Endwandung des Gehäuses zugewandt angeordnet ist, wobei die Ventilöffnung (50, 5Oa) durch eine Öffnung in Form eines Segmentes eines Kreisringes durch die stromabwärts gelegene Endwandung des Ventilbauteiles (36) ausgebildet ist, und dass die Flüssigkeitsabgabeöffnungen (32) in achsialer Ausrichtung mit dem ringförmigen Pfad angeordnet sind, der durch die Ventilöffnung (50, 50a) bei Drehung des Ventilbauteiles (36) durchquert wird.

   9.Sprühdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die stromabwärts gelegene Endwandung des Ventilbauteiles (36) einen ersten Teil aufweist, der in der Nähe der inneren Oberfläche der Endwandung des Gehäuses angeordnet ist, sowie einen zweiten Teil, der in achsialer Richtung von dem ersten Teil versetzt ist, wobei die Ventilöffnung (102) durch den ersten Teil ausgebildet ist und der erste Teil an in radialer Richtung verlaufenden Schultern (82) in der Mähe der Enden der Ventilöffnung (102) endet, und dass eine schwimmende VerschMßplatte (86) gleitend in Eingriff zwischen dem zweiten Teil und der inneren Oberfläche der Endwandung des Gehäuses steht.

   10.Sprühdose nach den Ansprüchen 8 oder 9t dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsaustrittsmündungen (32, 32b) in der Endwandung des Gehäuses in einer Vielzahl von gleichen Gruppen in gleichförmigem Abstand voneinander in Umfangsrichtung angeordnet sind, dass das Winkelausmaß und der Abstand zwischen Gruppen von Mündungen auf das Winkelausmaß der Ventilöffnung (50, 102) so bezogen ist, dass die Anzahl von Mündungen, die mit der Ventilöffnung ausgerichtet sind, bei allen Drehstellungen des Ventilbauteiles konstant ist.

   .Sprühdüse nach den Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Nabenbauteil (92) mit einer Boh-

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   rung (94) koaxial zum Gehäuse aufweist, dass das Nabenbauteil (92) eine Vielzahl von inneren Kammern (100) mit entsprechenden Einlaßöffnungen (101) besitzt, die symmetrisch im Abstand angeordnet sind und in die Bohrung (94-) münden, wobei jede der Kammern mit einer entsprechenden Gruppe der Flüssigkeit sabgabeirfindung en (32b) in Verbindung steht, und dass das Ventilbauteil (44b, 96) eine Welle (96) besitzt, die in der Bohrung (94) im Nabenbauteil (92) angeordnet ist, wobei die Ventilöffnung (102) auf der Welle zur Verbindung mit den Einlaßöffnungen angeordnet ist und eine Winkelerstreckung besitzt, die so gross ist, dass nur ein Teil der Einlassöffnungen (101) in Verbindung mit der Ventilöffnung bei einer beliebigen Drehstellung des Ventilbauteiles steht.

   12.Sprühdüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnungen (101) «ine gleichförmige Konfiguration und einen gleichförmigen Winkelabstand voneinander aufweisen und dass die Winkelerstreckung der Ventilöffnung (50, 50a) gleich dem Winkelabstand der Einlaßöffnungen ist.

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