DE3018917C2 - Brauseeinrichtung für sanitäre Zwecke - Google Patents

Brauseeinrichtung für sanitäre Zwecke

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DE3018917C2
DE3018917C2 DE3018917A DE3018917A DE3018917C2 DE 3018917 C2 DE3018917 C2 DE 3018917C2 DE 3018917 A DE3018917 A DE 3018917A DE 3018917 A DE3018917 A DE 3018917A DE 3018917 C2 DE3018917 C2 DE 3018917C2
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Description

bewegte Teile sind nicht erforderlich.
Durch die wahlweise Aufprägung eines Dralls auf den Versorgungsstrom in der Rotationskammer kann die Umlauffrequenz des Brausebildes festgelegt werden. Bei einer drallfreien Führung des Versorgungsstrahls werden alternativ von dem gesamten Kreis der Austrittsöffnungen stetige Normalbrausestrahlen erzeugt Mittels eines von Hand zu betätigenden Stellgliedes für die Erzeugung eines Dralls im Bereich der Rotationskammer kann in einfacher Weise die Brause sowohl als Pulsator- als auch als Normalbrause benutzt werden.
Vorteilhaft kann ein stromaufwärts aus der Versorgungsleitung entnommener Steuerstrom tangential durch die Mantelfläche in die Rotationskammer zur Aufprägung eines Dralls auf den stirnseitig auf der Mittelachse eintretenden Vereorgungsstrahls eingesetzt werden, wobei mit einem zwischengeschalteten Regel-und Absperrventil ein Umschalten zwischen Pulsator-und Normalbrause ermöglicht wird.
Auch kann anstatt durch einen Steuerstrom dem Versorgungsstrahl im Bereich der Eint.-ittsöffnung mit Hilfe eines Leitapparates ein Drall vermittelt werden und so eine Umlaufbewegung des an der Wand der Rotationskammer anliegenden Versorgungsstranis erreicht werden.
Schließlich kann durch einen zusätzlich mit einem Leitapparat erzeugter Drall des Versorgungsstrahls neben der tangentialen Einbringung eines Steuerstrahls eine weitere Ausprägung der pulsierenden Brausestrah-Ien erzielt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine schemalisch dargestellte Rotaüonskammer im Normalbrausebetrieb;
Fig.2 die Rotationskammer gemäß Fig. 1 im Pulsationsbetrieb;
F i g. 3 einen Querschnitt der Rotationskammer gemäß F i g. 2 mit schematisch dargestellter Geschwindigkeitsverteil''ng;
Fig.4 die Rotationskammer gemäß Fig.3 mit schematisch dargestellter Geschwindigkeitsverteilung mit einem Versorgungsstrahl, dem ein Drall aufgeprägt ist; F i g. 5 eine verstellbare Kopfbrause im Längsschnitt;
F i g. 6 einin Schnitt durch die Kf. pfbrause gemäß Fig. 5 in der Ebene VI;
Fig. 7 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte verstellbare Handbrause;
F i g. 8 einen Schnitt dtrch die Handbrause gemäß F ig. 7 in der Ebene VIII.
Der Einfachheit halber sind bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen der Zeichnung gleiche oder entsprechende Elemente mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen.
In den Fig. 1 bis 4 ist zunächst in schematischer Weise die prinzipielle Wirkung einer Rotationskammer 1 dargestellt.
Die Rotationskammer 1 ist etwa zylindrisch ausgebildet und hat zwei ebene Stirnflächen. An der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche 3 ist auf der Mittelachse 4 eine Einti-ittsöffnung 5 für einen Versorgungsstrahl 2 ausgebildet, λη der stromabwärts gelegenen Stirnfläche 6 sind auf einem Lochkreis Austrittsöffnungen 7 Vorgesehen.
Wird nun ein Versöigüngsstrahl 2 an der Eirttritfsöff* nung 5 eingeführt, so wirr) an den Grenzflächen des Strahls durch Reibungsvorgänge Umgebunßsmedium mitgerissen, so daß sich eine ringwirbelartige Sekundärströmung 8 ausbildet. Bei dieser Strömungslage, wie in Fi g. I dargestellt, tritt aus den Austrittsöffnungen 7 ein symmetrisches Strahlenbündel, d. h. ein stetiger Normalbrausestrahl aus.
Wird jedoch infolge geringer Strömungsunsymmetrie 9a (Verwirbelung o.a.) der Versorgungsstrahl 2, bei entsprechend langgestreckter Ausbildung der Rotationskammer 1, etwas zur Wand hin abgelenkt, so kommt es an dieser Stelle zu einer Einschnürung und infolge der damit verbundenen höheren Strömungsgeschwindigkeiten (Kontinuitätsgesetz) zu einer Absenkung des statischen Druckes, was wiederum eine Vergrößerung der Strahlablenkung (Wandstrahleffekt) zur Folge hat, so daß der Versorgungsstrahi 2 schließlich unter der Wirkung eines Stützwirbels 9 voll an der Wand anliegt, wie in Fig.2 dargestellt Infolge der Reibungsvorgänge weitet sich außerdem der Versorgungsstrahl 2 beim Durchströmen der Rotationskammer ständig auf und füllt an der stromabwärts gelegenen Stirnfläche 6 bereits mehr als _.n Drittel der Kammerquerschnittsfläche aus. Der War.Jstrahleffekt wird hierdurch noch zusätzlich unterstützt.
Bei kurzen Baulängen der Rotationskammer (Lä"ge/ Durchmesser (2) reicht der vorbeschriebene Effekt zur Ablenkung des Versorgungsstrahls 2 an die Kammerwand nicht mehr aus, da das entstehende Druckgefälle durch die am Gehäuseboden umgelenkte, zurückströmende Sekundärströmung 8 zum Teil wieder ausgeglichen wird. In diesem Fall strömt der Versorgungsstrahi 2 im Ruhezustand symmetrisch aus den ringförmig angeordneten Austrittsöffnungen aus und erzeugt so stetige Brausestrahlen einer Normalbrause.
Führt man hierbei jedoch tangential in die Kammer einen Steuerstrom ein, so wirkt sich bei Unsymmetrien neben dem Wandstrahleffekt (Coanda-Effekt) auch die Einschnürung der Steuerströmung auf das Druekgefälle in der Pulsationskammer aus. Bei einem hinreichend großen Steuerstrom kommt es durch die Überlagerung beider Kräfte auch bei relativ kurzen Baulängen (Länpe / Durchmesser = 1,5) der Rotationskammer 1 noch zu einer schlagartigen Anlage der Versorgungsströmung an die Kammerwand. Von der tangential eingebrachten Steuerströmung mitgenommen, führt der an der Wand haftende Versorgungsstrahl zusammen mit der Sekundärströmung 8, 9 eine Umlaufbewegung aus. wodurch eine kreisende Ausgangsströmung, d. h. eine Pulsation der Brausestrahlen hervorgerufen wird.
Durch die Zuordnung einer Absperr- und Flegeleinrichtung in dem Steuerstrom kann die Brauseeinrichtung zwischen No.malbrause und Pulsatorbrause umgeschaltet werden D7W. durch eine Verminderung oder Vergrößerung des Steuerstroms die Umlauffrequtnz uer Brausestrahlen wahlweise eingestellt werden.
Schließlich kann eine umlaufende Wandhaftung des Versorgungsstrahls 2 auch dadurch erreicht wenden, daß ihm ein Drall aufgeprägt wird. Hierbei ist gefunden worden, daß die Rotationskammerlänge etwa bis auf ein Verhältnis Länge / Durchmesser = 1 reduzierbar ist. wenn der Versorgungsstrahl 2 zusätzlich im Bereich der Eintrittsöffnung 5 einen Drall erfährt und außerdem ein tangentialer Steuerstrom eingeleitet wird. In f'ig-, 3 ist die Geschwindigkeitsverteilung in der Rotationskammer 1 bei einem Versorgungsslrahl 2 ohne Drall schematisch dargeste'lt. Da die Strömung mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit Ω rotiert, nimmt die tangential Strömungsgeschwindigkeit in der Kammer
K)
linear mit dem Radius zu. Bei einem mit einem Drall behafteten Versorgungsstrahl 2 kommt es durch eine Überlagerung der internen und externen Winkelgeschwindigkeit ω und Ω zu der in Fig.4 dargestellten resultierenden Strömung mit einem wesentlich höheren Geschwindigkeits- und damit auch Druckgefälle. Der Versorgungsstrahl kann hierdurch selbst bei sehr kurzen Baulängen der Rotalionskamitier 1 noch an der Wand anliegen.
Der vorstehend beschriebene, sich an die Seitenwan-/ciung der Rotatioriskammer 1 anlegende Versofgungsstrahl 2 platzt beim Auftreffen auf der stromabwärts ausgebildeten Stirnfläche 6 auf und verteilt sich dabei nahezu gleichmäßig auf die einzelnen Austrittsöffnungen 7. Die zur Erzielung einer kreisenden Ausgangsströmung notwendige Unsymmetrie der Austrittsströmung wird im wesentlichen durch die unterschiedliche Austrittsrichtung der einzelnen Strahlen, bedingt durch den Wandhaftungseffekt in der Kammer, hervorgerufen.
Durch eine Änderung von Größe und Anordnung der Austrittsöffnungen läßt sich das so erzeugte Strahlbild in einem großen Bereich variieren und den jeweils vorgegebenen Forderungen anpassen. Die Pulsationsfrequenz kann durch den Steucrs'rom und/oder durch die Aufprägung eines Dralls auf den Veisorgungsstrom in einem großen Bereich verändert werden. Die Pulsationsfrcquenz /wird sich dabei mit zunehmendem Radius rder Rotationskammer 1 verringern, da die von der Steuerströmung zur Beschleunigung der Versorgungsströmung Q auf einer Kreisbahn aufzubringende Leistung annähernd proportional ζ) χ Is χ /2ISt.
In den F i g. 5 und 6 ist die vorstehend im Prinzip erläuterte Rotationskammer 1 in einer verstellbaren Kopfbrause angeordnet. In einem zweiteiligen Gehäuse 10 ist die Rotationskammer 1 auf der Mittelachse 4 angeordnet. Der stromaufwärts gelegene Gehäuseteil 10a ist mit einem Anschlußstutzen 11 für die Versorgungsleitung versehen und stromabwärts mittels Schraubgewinde 12 mit einem unteren Gehäuseteil 10i>, in dem ein die Rotationskammer 1 umfassender Hohlzylinder 10c gehaltert ist, dicht verbunden. Der untere Gehäuseteil 106 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und hat im oberen Bereich ein von zwei Rippen 13 getragenes, konzentrisches Ringelement 14 4S von dem der Hohlzylinder 10c im oberen Bereich umfaßt wird. Im unteren Bereich wird der Hohlzylinder 10c von einer Mutter 15, die zugleich die als Brauseboden ausgebildete, stromabwärts gelegene Stirnfläche 6 der Rotationskammer 1 trägt, gehaltert
An der inneren Wandung des Ringelements 14 ist ein umlaufender Ringkanal 16 eingeformt, der über ein mit einem Bügel 18 zu betätigenden Kükenventil 17 mit dem vom oberen Gehäuseteil 10a umschlossenen Versorgungsraum 19 verbindbar ist. In Höhe des Ringkanäls 16 sind in der Wandung des Hohlzylinders 10c drei tangential ausgebildete Eintrittsöffnungen 20 für die Einführung des Steuerstroms in die Rotationskammer 1 vorgesehen. In der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche
3 der Rotationskammer 1 ist koaxial auf der Mittelachse
4 eine Eintrittsöffnung 5 bzw. Eintrittsdüse für den Versorgungsstrahl 2 ausgebildet Die Rotationskammer 1 weist etwa ein Verhältnis Länge / Durchmesser ~ 13 auf.
In der in F i g. 5 dargestellten Stellung des Bügels 18 f" tritt die Brauseflässigkeit im Bereich des Anschlußstutzens 11 in Pfeilrichtung in den oberen Gehäuseteil 10a
25
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35 ein und wird hier im Versorgungsraum 19 aufgeteilt in einen Versorgungsstrahl 2 und einen Steuerstrom 21. Durch das Zusammenwirken von dem koaxial auf der Mittelachse 4 austretenden Versorgungsstrahls 2 und dem tangential im oberen Bereich der Wandung des Hohlzylinders iOc eingeführten Steuerstrom 21 wird in der Rötationskamrner 1 ein an der Wandung anliegen^ der, umlaufender Wandslrahl erzeugt, der durch die auf einem Lochkreis angeordneten Austriltsöffnungen 7 kreisende bzw. pulsierende Drausestrahlen abgibt.
Wird nun der Bügel 18 verschwenkt, so wird der Durchtritt in dein Kükehventil 17 unterbunden, so daß infolge der relativ kurzen Ausbildung der Rotationskammer 1 der Versorgungsstrahl 2 nicht mehr an die Wandung abgelenkt wird, sondern symmetrisch zur Mittelachse 4 auf der stromabwärts gelegenen Stirnfläche 6 auftrifft und durch alle Austrittsöffnungen 7 als stetige Brausestrahlen einer Normalbrause abgegeben wird.
DuiCn eine, wahlweise Drosselung des Steuerstroms 21 mit Hilfe des Kükenventils 17 kann darüber hinaus die Umlauffrequenz des abgegebenen Pulsationsbrausestrahls verändert werden.
In den Fig. 7 und 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Handbrause dargestellt An einem Handbrausengriff 22 ist am stromabwärts gelegenen Ende ein Gehäuseobprteil 23 ausgebildet, in dem ein Gehäuseunterteil 24 mittels Schraubverbindung 25 dicht gehaltert ist. In dem etwa rotationssymmetrisch ausgebildeten Gehäuseunterteil 24 ist auf der Mittelachse 4 ein die zylindrische Rotationskammer J umfassende,- Hohlzylinder 10c begrenzt verdrehbar gehaltert. Der Hohlzylinder 10c ist hierbei mit einer stromabwärts im Gehäuseunterteil 24 einschraubbaren Mutter 15 mit Hilfe eines Bundes 27 gegen eine Schulter 26 axial festliegend gehaltert. Der stromaufwärts liegende Teil des Hohlzylinders 10c wird dabei von einer zylindrischen Bohrung 28, mit einem O-Ring 29 abgedichtet, drehbar geführt. Oberhalb des O-Rings 29 sind zwei gegenüberliegende, tangentiale Eintrittsöffnungen 20 für den Steuerstrom 21 ausgebildet. Parallel zur Mittelachse 4 ist in Höhe der Eintrittsöffnungen 20 in der Wandung der Bohrung 28 jeweils ein mit dem Gehäuseoberteil 23 in Verbindung stehender Eintrittsschlitz 31 ausgebildet. Zur Verschwenkung des Hohlzylinders 10c sind aus der Brause hervorragende, in Schlitzen 32 begrenzt verschwenkbar geführte Stifte 33 vorgesehen. Mit Hilfe der Stifte 33 kann der Hohlzylinder 10c von Hand in dem Gehäuseunterteil 24 von einer Stellung, in der sich die Eintrittsöffnungen 20 mit den Eintrittsschlitzen 31 decken bis zu einer Stellung, in der sie völlig von einander getrennt sind, wahlweise verdreht werden.
Die Funktionsweise dieser Handbrause entspricht im wesentlichen der zu den Fig.5 und 6 beschriebenen. Zur guten Flüssigkeitsführung ist jedoch die Eintrittsöffnung 5 in der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche 3 mit einer Leiteinrichtung 34 versehen, so daß trotz radialer Anströmung der Brauseflüssigkeit ein gut gebündelter Versorgungsstrahl 2 erzielt wird. Der Steuerstrom 21 tritt parallel zu dem Versorgungsstrom zu beiden Seiten in die Eintrittsschlitze 31 ein und gelangt in dem gemäß der Drehstellung gewünschten Ausmaß in die Rotationskammer 1. In Abhängigkeit von der Drehstellung der Rotationskammer bzw. des Hohlzylinders 10c kann daher entweder ein Pu!saiionsstrahl oder ein stetiger Normalbrausestrahl erzeugt werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Brausevorrichtung für den Sanitärbereich mit einer im Brausekopf angeordneten Rotationskammer, wobei Mittel vorhanden sind, um auf die strömende Flüssigkeit einen Drall zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskammer (1) etwa zylindrisch geformt ist, daß an der stromaufwärts gelegenen Stirnseite (3) eine zentral auf der Mittelachse (4) angeordnete Eintritt- to söffnung (5) für einen Versorgungsstrahl (2) ausgebildet ist und an der stromabwärts gelegenen Stirnseite konzentrisch zur Mittelachse (4) auf einem Lochkreis Austrittsöffnungen (7) für Brausestrahlen vorgesehen sind. is
2. Brausevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsstrahl (2) vor dem Eintritt in die Rotationskammer (1) mit einem Drall versehen ist
3. Brausevorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts im Bereich der Einiriusöifnung (5) ein Leitapparat vorgesehen ist, der dem Versorgungsstrahl (2) einen Drall erteilt
4. Brausevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der stromaufwärts gelegenen Stirnseite (3) der Rrtationskammer (1) in der Wandung eine oder mehrere tangential geführte Eintrittsöffnungen (20) für die Einleitung eines Steuerstromes (21) ausgebildet sind.
5. Brausevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich ;t, daß der Steuerstrom (21) aus der zufließenden Flüssigkeit vor Λ".τ Rotationskammer (1) abgezweigt und über ein von Hand betätigbares Absperr- und Regelventil güführ' ist.
6. Brausevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskammer (1) in einem separaten Hohlzylinder (lOcJ ausgebildet und in einem Gehäuse der Vorrichtung fixierbar ist.
7. Brausevorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Absperr- und Regelventil ein radial zur Rotalionskammer in: unteren Gehäuseteil (10b,) angeordnetes Kükenventil (17) vorgesehen ist. durch das der Steuerstrom (21) über einen Ringkanal (16) den tangential in der Wandung des Hohlzylinders (10i^ angeordneten Eintrittsöffnungen (20) zugeleitet wird.
8. Brausevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (XQc) begrenzt verdrehbar, jedoch axial fest anliegend
einem Gehäuseunterteil (24) gelagert ist und de-Steuerstrom (21) in parallel /ur Mittelachse (4) in der Bohrung (28) geführten Schlitzen (31) im Bereich der äußeren Wandung des Hohlzylinders (1Oc^ den Einmttsöffnungen (20) zuführbar ist. wobei der Durchtrittsquerschnitt in den Eintrittsöffnungen (20) durch die Drehstellung des Hohlzylinders (lOr) bestimmt wird.
9. Brausevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen auf den Versorguiigsstrahi (2) vor dem Eintritt in die Rotationskammer (1) ein Drall übertragbar ist Und in der Wändung der Rotationskammer (1) eine oder mehrere tangential geführte Eintrittsöffnungen (20) für die Einleitung eines Steuerstromes (21) ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Eine derartige Brauseeinrichtung ist in der DE-PS 9 09 919 beschrieben. Bei dieser Brause ist ein glockenförmiges Gehäuse mittels eines Zwischenbodens in einen an den Einlaßstutzen anschließenden Vorraum und einen in eine zentrale Austrittsdüse mündenden Rotationsraum unterteilt In dem Zwischenboden sind am äußeren Randbereich eine oder mehrere schraubenförmige Durchtrittsführungen ausgebildet, mit denen die hindurchtretende Flüssigkeit im Rotationsraum zu einer kreisenden Bewegung veranlaßt werden und dann aus der zentralen Austrittsdüse als zerstäubender oder versprühender Flüssigkeitsstrahl austreten soll. Durch die Anordnung von Prallblechen soll zusätzlich der Wasserdruck in dem Rotationsraum periodisch verstärkt werden können, wobei sich diese Veränderungen dem aus der zentralen Düse austretenden Strahlenbündel als Stöße oder Wasserschläge aufprägen sollen, um so eine Massagewirkung zu erzielen. Ein klar definierter pulsierender Brausestrahl, der auf einer Kreisbahn mit einer bestimmten Frequenz umläuft, läßt sich mit dieser bekannten Einrichtung nicht erzeugen.
Heutzutage sind daher in der Regel Pulsatorbrausen gebräuchlich, bei denen ein von einem Wasserstrahl angetriebener Rotor zyklisch jeweils einen Teil von ringförmig angeordneten Brausestrahldüsen abdeckt und hierdurch ein umlaufendes bzw. pulsierendes Brausestrahlbild erzeugt Diese Systeme mit vom Wasser angetriebenen Rotoren sind jedoch einerseits relativ aufwendig und kompliziert in der Herstellung und andererseits anfällig gegen Verkalkung und Schmutzpartikel.
Ferner ist es bekannt, in Brausen einen Fluidikoszillator anzuordnen, mit dem in binärer Arbeitsweise ein zwischen zwei Positionen hin- und herschwingender Wasserstrahl zu erzeugen ist. Eine kreisende Ausgangsströmung, wie bei den bekannten Rotorsystemen, kann hiermit jedoch nicht erzielt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pulsatorbrause ohne vom Wasser angetriebene Bauteile zu schaffen, mit der ein auf einer Kreisbahn mit einer bestimmten Frequenz umlaufendes Brausestrahlbild erzeugt werden kann. Hierbei gehört es mit zur Aufgabe, die Pulsatorbrause so auszulegen, daß ein Umschalten von pulsierenden Brausestrahlen auf normale, stetig austretende Brausestrahlen ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.
Mit diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen kann ein rotationssymmeirisches Wandstrahlelement gebildet werden, dessen Versorgungsstrahl mittels eines Drehimpulses zu einer kreisenden Umlaufbewegung veranlaßt wird, so daß in der Pulsationsstellung an den kreisförmig angeordneten Austrittsöffnungen im wesentlichen bei etwa 50% der Austrittsöffnungen Brausestrahlen erzeugt werden, wobei dieser Halbkreis fortschreitend umläuft. Betriebsstörungen durch Verunreinigungen und/oder Kalkausscheidungen aus dem Wasser etc. können weitgehend vermiden werden, da die Pulsatorbrause lediglich aus einer rotations* bzw. Pulsationskammer mit relativ großen Ein- Und Austrittsöffnungen besteht. Von der strömenden Flüssigkeit
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