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Flüssigkeits-Impulsgeber
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Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeits-Impulsgeber zum Erzeugen
eines abflußseitig pulsierenden Flüssigkeitsstromes aus einem linearen Flüssigkeitszufluß,
insbesondere für Mundduschen mit einem schlanken Sprühdüsenrohr, wobei sich im Gehäuse
des Flüssigkeits-Impulsgebers ein flüssigkeitsbeaufschlagtes Antriebsrad sowie eine
damit zusammenwirkende, in einem Impulsströmungskanal des Gehäuses eingreifende
Impulssteuereinrichtung befindet.
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Man kennt bereits Flüssigkeits-Impulsgeber verschiedener Bauart. Sie
haben den Zweck, in Leitungen wenigstens in etwa konstant zuströmende flüssige Medien
derart zu unterbrechen, daß dieses Medium abflußseitig in einem gewissen Rhythmus
pulsierend abströmt. Diese bekannten Flüssigkeits-Impulsgeber - im weiteren Verlauf
der Beschreibung auch kurz "Impulsgeber" genannt - haben jedoch noch zahlreiche
Nachteile. So kennt man Impulsgeber, die mit Membranen oder mit mehrfach gelagerten
Antriebsrädern arbeiten und vergleichsweise aufwendig sind. Insbesondere ist auch
bereits ein Impulsgeber der eingangs erwähnten Art bekannt, der mit einer Nunddusche
zusammenarbeitet. Bei ihm wird die zulaufende Flüssigkeit in zwei Teilströme geteilt.
Der eine Teilstrom betreibt dabei ein Antriebsrad und fließt dann aus dem Impulsgeber-Gehäuse
aus. Während der
andere Teilstrom durch eine entsprechende Impulssteuereinrichtung
in einzelne Flüssigkeitsimpulse zerteilt, gewöhnlich über eine besondere Schlauchleitung
einem Sprühdüsenrohr zugeführt und mittels diesem zum Mundduschen verwendet wird.
Ein derartiger Impulsgeber hat mehrere erhebliche Nachteile. Er besitzt die Größe
einer etwas abgeflachten Kugel mit Außendurchmesser-Abmessungen in der Größenordnung
zwischen fünfzig und achtzig Millimeter. Außerdem muß für ein Abführen bzw.
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Auffangen des vom Antriebsrad freigegebenen Teilstromes der Flüssigkeit
Sorge getragen werden. Deshalb wird dieser vorbekannte Impulsgeber in der Regel
an einer Wasserleitung oberhalb des zugehörigen Wasserbeckens angeordnet; auch dort
sollte er leicht anschließ- und entfernbar ausgebildet sein, weil er infolge seiner
größeren Abmessungen sonst am Wasch- bzw. Spülbecken störend wirkt. Auch ist dieser
vorbekannte Impulsgeber verhältnismäßig aufwendig in der Herstellung. Schließlich
kann er infolge seiner Größe nicht gut nahe an die Gebrauchsstelle herangeführt
werden und er beansprucht einen nicht unbeachtlichen Abstellplatz.
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nie Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Flüssigkeits-Impulsgeber
zu schaffen, der unter weitgehender Vermeidung der Nachteile vorbekannter Flüssigkeits-Impulsgeber
klein, von einfacher Bauart und mit geringem Aufwand herstellbar, dabei aber auch
sicher in der Funktionsweise und bequem in der Handhabung ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei einem Fltissigkeits-Impulsgeber
der eingangs erwähnten Art insbesondere darin, daß als Antriebsrad ein Rotor dient,
der zusammen mit einer Impulssteuereinrichtung im Impulströmungskanal liegt.
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Dadurch wird u.a. vermieden, daß zwei Teilströme vorgesehen werden
müssen, von denen einer zurückzuführen ist. Praktisch kann die gesamte anströmende
Flüssigkeitsmenge sowohl zum Antreiben des Rotors als auch zum Umsetzen in den pulsierenden
Flüssigkeitsstrom verwendet werden. Demzufolge arbeitet der Impulsgeber nicht nur
ökonomisch, sondern kann in seinen Abmessungen auch außergewöhnlich klein gehalten
und bequem gehandhabt werden.
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Man kennt zwar auch bereits eine im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildete
Massagedusche, in deren Durchströmkanal sich ein Antriebsrad für ein Abdecksegment
befindet. Dieses verschließt jedoch immer nur einen Teil der Öffnungen des Brause-Kopfes
der Massagedusche; dementsprechend wird der lineare Flüssigkeitszufluß nie vollständig
im Sinne eines pulsierenden Flüssigkeitsabstromes unterbrochen sondern man erreicht
im wesentlichen eine Veränderung der Austrittsstellen des Flüssigkeitsstromes bei
dieser Massagedusche. Da bei derartigen Massageduschen stets ein erheblicher Durchfluß-Querschnitt
frei bleibt, besteht dort auch nicht das Problem eines sicheren Anlaufes des Rotors
in ungünstiger Stellung.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den einzelnen Merkmalen der
Unteransprüche sowie in der nachfolgenden Beschreibung aufgeführt. Dabei begünstigen
die Maßnahmen von Anspruch 2 in einfacher Weise, daß der konstante Flüssigkeitszufluß
genügend stark unterbrochen wird, um abströmseitig Flüssigkeitsimpulse zu erhalten.
Die Maßnahmen nach Anspruch 3 begünstigen eine einfache radiale Lagerung des Rotors.
Dessen äußere- Umrißform füllt vom "Lagerspiel" abgesehen, den lichten Querschnitt
des Impulsströmungskanals praktisch vollständig aus; ein dauernd geöffneter axialer
Bypass wird vermieden. Die Merkmale des vierten Anspruches ermöglichen nicht nur
einen sehr einfachen
Auf- und Zusammenbau des Impulsgebers, sondern
ergeben auch eine axiale Festlegung der Rotor-Lage. Zusammen mit den Merkmalen des
dritten Anspruches erhält man gewissermaßen eine.schwimmende Lagerung des Rotors
sowohl in radialer als auch in axialer Richtung, ohne daß besondere Lagerteile wie
Lagerzapfen, Lagerabschnitte od.dgl. Hilfsmittel erforderlich sind.
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Durch die Maßnahmen des fünften Anspruches wird einerseits der Reibungswiderstand
zwischen der Impulssteuerscheibe und dem Steuerelement klein gehalten, andererseits
ein gewisser Mindestquerschnitt für den Flüssigkeitsdurchtritt offen gelassen; letzteres
begünstigt wesentlich, daß der Rotor auch in ungünstiger Stellung bzw. bei ungünstigen
Strömungsverhältnissen leicht anlaufen kann. Dennoch wird ein "Parallel-Bypass"
vermieden.
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Die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 begünstigen eine einfache Herstellbarkeit
des Rotors. Zusätzlich erreicht man durch die Merkmale des 7. Anspruches noch, daß
der Rotor eine sehr geringe Massenträgheit hat, was wiederum sein leichtes Anlaufen
auch unter ungünstigen Bedingungen begünstigt.
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Die Merkmale der Ansprüche 8 bis 10 begünstigen einen einfachen Auf-
und Zusammenbau, ferner eine schlanke, sehr platzsparende Bauweise des Impulsgebers.
Man kann ihn deshalb auch gut in der Art eines Anschluß- oder Verbindungsstückes
benutzen, namentlich wenn er mit einer Ringnut versehen ist, die einen 0-Ring od.dgl.
trägt. In diesem Fall ist z.B. eine Verbindung mit einem Sprühdüsenrohr od.dgl.
Anschlußleitung besonders einfach.
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Versuche haben gezeigt, daß eine Ausbildung gemäß Anspruch 11 eine
vorteilhafte Impulserzeugung in wesentlichen Betriebsbereichen ergibt.
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Nachstehend ist der Impulsgeber mit seinen erfindungswesentlichen
Einzelheiten anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung noch
näher erläutert.
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Es zeigen in vergrößertem Maßstab: Fig. 1 einen teilweise im Längsschnitt
dargestellten Flüssigkeits-Impulsgeber, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Impulsgeber
entsprechend der Schnittlinie II - II in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt durch
den Impulsgeber entsprechend der Schnittlinie III - III in Fig.1 Fig. 4 einen Querschnitt
durch einen etwas abgewandelten Impulsgeber entsprechend der Schnittlinie IV - IV
in Fig. 8, Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Impulsgeber ähnlich der Schnittlinie
VI - VI mit Aufsicht auf ein Steuerelement, wie es mit der Impulssteuerscheibe gemäß
Fig.4 zusammenarbeitet, Fig. 6 einen Querschnitt durch den Impulsgeber entsprechend
der Schnittline VI - VI mit einem gegenüber der Ausführung nach Fig. 5 etwas abgewandeltem
Steuerelement, Fig. 7 einen Querschnitt durch den Impulsgeber entsprechend der Schnittlinie
VII - VII in Fig.1 mit Aufsicht auf eine Impulssteuerscheibe, wie sie mit dem Steuererlement
gemäß Fig. 6 zusammenarbeitet und Fig. 8 einen Impulsgeber als komplette Baueinheit
im Halbschnitt, auf den ein gestrichelt angedeutetes Sprühdüsenrohr aufgesetzt ist.
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Der im ganzen mit 1 bezeichnete Flüssigkeits-Impulsgeber erhält von
seinem Einströmende 2 her einen etwa konstanten Flüssigkeitszufluß, z.B. aus einer
Wasserleitung. Im Impulsgeber 1 sind eine Leitvorrichtung 3, ein Rotor 4 sowie ein
Steuerelement 5 axial hintereinander im Impulsgeber-Gehäuse 6 angeordnet. Letzteres
- nachfolgend auch kurz "Gehäuse 6" genannt - kann auch aus einem Rohrleitungs-Abschnitt
bestehen, wie in Fig. 1 angedeutet. Auch bei Ausbildung des Impulsgebers 1 als geschlossene
Baueinheit gemäß Fig. 8 ist das-Gehäuse 6 rohrartig ausgebildet und bildet abströmseitig
den Impulsströmungskanal 7.
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Die sich am Einströmende 2 des Impulsgebers 1 befindliche Leiteinrichtung
3 ist mit vier schräg angeordneten Bohrungen 8 versehen, welche die eintretende
Flüssigkeit (vgl. Pfeil Pf1 in Fig. 1) unter einem Winkel gegen den Antriebsteil
9 des Rotors 4 leiten. Dieser wird von einem in der Umrißform im wesentlichen zylindrischen
Rotor-Abschnitt gebildet, der mit mehreren schräg orientierten Kerben 10 versehen
ist. Vorzugsweise sind vier derartige Kerben 10 vorgesehen (vgl Fig. 3 und 1). Diese
weisen turbinenschaufelähnliche Schrägflächen 11 auf. Außerdem besitzt der Rotor
4 einen eingezogenen, wellenartigen Mittelteil 12 und in der Gegend seines Abströmendes
13 eine Impulssteuerscheibe 14, die zusammen mit dem im Impulsströmungskanal 7 unverdrehbar
angeordneten Steuerelement 5 die Impulssteuereinrichtung 5, 14 bildet. Der Rotor
4 ist dementsprechend, wie bereits erwähnt, in radialer Richtung ohne besondere
Hilfs-Lagerelemente "schwimmend" im Gehäuse 6 (Fig.8) gelagert. An Stelle eines
besonderen Impulsgeber-Gehäuses 6, wie es in Fig.8 dargestellt ist, kann jedoch
auch ein Teilstück einer Rohrleitung das Gehäuse 6 des Impulsgebers 1 bilden, wie
in Fig.1 dargestellt. Der innere, im wesentlichen zylindrische Hohlraum eines solchen
Rohres oder des Gehäuses 6 bilden dann
den einzigen Durchströmkanal
17 bzw. 7 für die Flüssigkeit.
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Diese strömt zunächst (vgl. Pf1) kontinuierlich zu, treibt den einströmseitig
axialturbinenartig ausgebildeten Rotor 4 an und wird von der Impulssteuereinrichtung
5, 14 in Flüssigkeitsimpulse zerlegt; dabei ist hier der Verdeutlichung wegen der
hinter dem Antriebsteil 9 des Rotors 4 liegende Kanalteil mit "Impulsströmungskanal
7" bezeichnet worden. Der gesamte, mit 17 bezeichnete Kanal kann dabei außergewöhnlich
klein gehalten werden. Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung liegt nämlich
die lichte Weite des Kanals 17 bzw. des Impulsströmungskanales 7 einerseits bzw.
des Querschnittes des Rotors 4 in einer Größenordnung von etwa 5 bis 10 mm Durchmesser
D (Fig.8). Der Impulsgeber 1 ist deshalb insbesondere auch für die Umsetzung von
dünnen kontinuierlichen Strahlen in pulsierende dünne Strahlen gut geeignet. Derartige
pulsierende, dünne Strahlen werden insbesondere bei den Sprühdüsenrohren von Mundduschen
benötigt.
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In Fig. 1 erkennt man gut einen ringscheibenartigen, in axialer Richtung
schmalen Freiraum 18; er liegt zwischen der Impulssteuerscheibe 14 und dem Steuerelement
5 und wird dadurch aufrecht erhalten, das an der abströmseitigen Stirnseite 19 des
Rotors 4 ein Auflaufnocken 20 vorgesehen ist. Man erreicht dadurch auch in einer
vollständigen Schließstellung der Impulssteuereinrichtung 5, 14, daß noch eine gewisse
Mindestmenge der Flüssigkeit durchströmen kann, so daß der Rotor 4 auch in ungünstigster
Stellung ohne weiteres anläuft. Diese Maßnahme trägt gemäß der Erfindung auch dazu
bei, daß man in der Wahl der Querschnittsprofile von Impulssteuerscheibe 14 und
Steuerelement 5 beweglich ist. In Fig. 4 und 5 ist ein solches Paar von Impulssteuerscheibe
14 und Steuerelement 5 mit entsprechenden randoffenen Aussparungen 21 und 22 zu
erkennen. Dabei sind die
Aussparungen 21 flach ausgebildet, wie
auch noch einmal in Fig. 8 in Teil-Seitenansicht dargestellt. Eine wenig abgewandelte
Ausführungsform der Impulssteuereinrichtung 5, 14, die sich bei Versuchen als sehr
günstig erwiesen hat, ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt.
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Dabei sind an dem Steuerelement 5a zwei sich gegenüberliegende randoffene
Ausnehmungen 21a vorgesehen, welche etwa die Form eines Kreisausschnittes haben.
An der zugehörigen Impulssteuerscheibe 14a sind ebenfalls zwei sich gegenüberliegende
randoffene Aussparungen von vergleichbarer Form vorgesehen. Die Erfindung gestattet,
die Impulssteuereinrichtung 5, 14 bzw. die vorerwähnten Aussparungen 21, 21a bzw.
22, 22a den jeweiligen Bedürfnissen anzupassen. Dadurch kann man in gewissen Grenzen
auch die Impuls-Charakteristik beeinflussen. Dies wiederum wird durch den vorerwähnten
Freiraum 18 begünstigt; z.B. macht das Anlaufen des Rotors 4 auch dann keine Schwierigkeit,
wenn sich die Impulssteuerscheibe 14 und das Steuerelement 5 in einem Arbeitsspiel
vollständig decken oder gar überdecken, was für schärfer gegeneinander abgesetzte
Flüssigkeitsimpulse günstig sein kann.
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Beim Rotor 4 steht dessen Antriebsteil 9 mit der Impulssteuerscheibe
14 über einen wellenartigen Mittelteil 12 vom verringertem Durchmesser in Verbindung.
Die Rotorteile 9, 12 und 14 bestehen dabei einstückig aus Kunststoff.
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In Fig. 1 und 8 erkennt man gut zwei kreisringförmige, schmale Anschlagflächen
24 und 25. Gegen diese stützen sich die Leiteinrichtung 8 und das Steuerelement
5 in Strömungsrichtung ab. Die Teile 3 und 5 sind im Regelfall klemmend im Gehäuse
6 (Fig.8) oder dem gehäuseartigen
Rohrteil (Fig. 1) eingebracht,
so daß sie sich nicht um die Impulsgeber-Längsachse drehen können.
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In Fig. 8 erkennt man gut, daß das auch außen rohrartig ausgebildete
Gehäuse 6 des Impulsgebers 1 eine Ringnut 27 aufweist, in der sich ein O-Ring 28
befindet. Auf das Gehäuse 6 ist dann vom Abströmende her ein Sprühdüsenrohr 29 aufgesteckt,
das stark vergrößert sowie gestrichelt dargestellt ist und beispielsweise zum Mundduschen
Verwendung findet.
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Einen erfindungsgemäßen Impulsgeber 1 kann man einströmseitig an eine
Leitung mit kontinuierlichem Flüssigkeitszufluß anschließen, z.B. an eine Wasserleitung
mit einer Mischbatterie für warmes und kaltes Wasser. Man kann dann die gewünschte
Temperatur, Durchströmmenge bzw.
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den Durchström-Druck des Wassers passend einstellen und erhält mit
außergewöhnlich geringem Aufwand einen passend temperierten pulsierenden Strahl.
Dabei hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß die den Impulsgeber
1 verlassenden Impulse auch dann genügend aufrecht erhalten bleiben, wenn sich an
den Impulsgeber 1 abflußseitig eine Leitung anschließt, in der z.B. wegen einer
düsenartigen Verengung ein Flüssigkeitsstau auftreten kann.
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Dies ist bis zu einem gewissen Grade beispielsweise bei Sprühdüsenrohren
29 für Munddsuchen der Fall. Deshalb ist der Impulsgeber 1 besonders für die Verwendung
bei Mundduschen geeignet, zumal er in seinen Abmessungen in der Größenordnung der
Flüssigkeits-Zuleitung liegt, nur einen einzigen, durchgehenden Kanal 17 aufweist
und damit einen rückströmenden Wasserstrahl vermeidet. Obgleich die Anwendung des
erfindungsgemäßen Impulsgebers keinesfalls auf das Anwendungsgebiet von Mundduschen
beschränkt sein soll, besitzt er dort wie auch bei vergleichbaren Anwendungsfällen
den Vorteil, daß er wegen seiner sehr kleinen Bauart
sehr nahe
an der eigentlichen Gebrauchsstelle angebracht werden kann.
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Beim Impulsgeber 1 liegen demnach insbesondere folgende erfindungsgemäße
Merkmale bzw. Vorteile vor: Die Durchströmung erfolgt in einem einzigen, durchgehenden
Kanal 17 (der in seinem austrittsseitigem Teil auch Impulsströmungskanal 7 genannt
ist); in diesem Strömungskanal 7, 17 befinden sich der Rotor 4 und die Impulssteuereinrichtung
5, 14 mit der Impulssteuerscheibe 14 und dem Steuerelement 5 axial in Strömungsrichtung
hintereinander angeordnet.
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Der Rotor 4 und insbesondere die Impulssteuereinrichtung 5, 14 decken
dabei den Strömungskanal 17 bzw. 7 in Strömungsrichtung praktisch vollkommen ab,
wobei jedoch quer zur Strömungsrichtung, beispielsweise mittels des Freiraumes 18
ein gewisser Mindestdurchfluß für die Flüssigkeitsströmung gewährleistet wird. Dieser
Mindestdurchfluß beeinflußt, unter anderem wegen seiner Geringfügigkeit und seiner
von der Hauptströmungsrichtung abweichenden Richtung eine scharfe Trennung der einzelnen
Flüssigkeitsimpulse praktisch nicht, jedenfalls nicht erheblich.Dennoch wird dadurch
auch in ungünstigster Stellung von Steuerelement 5 und Impulssteuerscheibe zueinander
ein sicheres Anlaufen des Rotors gewährleistet.
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Die Ausbildung des Steuerelementes 5 aus Metall bei Herstellung des
Rotors 4 und insbesondere seines Auflaufnockens 20 aus Kunststoff ergibt auch günstige
Lager-Laufeigenschaft.
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Alle vorbeschriebenen sowie in den nachfolgenden Ansprüchen aufgeführten
Merkmale können einzeln oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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- Patentansprüche -