DE3150879A1

DE3150879A1 - "fluidventil mit einem gerichteten auslassstrahl einer sich fortwaehrend aendernden richtung"

Info

Publication number: DE3150879A1
Application number: DE19813150879
Authority: DE
Inventors: Harvey E. 91604 Studio City Calif. Diamond
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1982-08-05
Also published as: GB2089684A; GB2089684B; AU7866381A; BE891512A; JPS57165054A; AU549992B2; CA1183888A; FR2496780A1; FR2496780B1

Description

Fluidventil mit einem gerichteten Auslaßstrahl einer sich fortwährend ändernden Richtung

Die vorliegende Erfindung betrifft Fluidventile und Ausströmdüsen und insbesondere Fluid-Ausströmdüsen, bei denen ein besonderes Ausströmmuster mit einer sich fortwährend automatisch ändernden Richtung gewünscht wird. Die Fluid-Ausströmdüsen können zur besonderen Anwendung auf dem Gebiete der Hydrotherapie eine turbulente Luft-Wasser- Zumischung erzeugen.

Bekannte Fluidventile und bekannte Ausströmdüsen weisen Einheiten mit Auslässen auf, deren Richtung manuell einstellbar ist. Beispielsweise ist eine derartige Anordnung in der US-PS 4 221 336 beschrieben. Es sind jedoch keine Ventile oder Düsen zur Erzeugung eines gerichteten Fluid-AuslaßStrahles bekannt, der seine Richtung automatisch fortwährend ändert. Bekannte Düsen, die auf dem Gebiete der Hydrotherapie zu Massagezwecken verwendet wurden, weisen einen bezüglich seiner Richtung einstellbaren Auslaßstrahl auf, dessen Richtung feststeht, sofern sie nicht manuell geändert wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Ausströmstrahl aus Wasser und Luft zu erzeugen, der fortwährend eine kegelförmige oder ringförmige Umdrehungsfläche oder Änderungen dieser Fläche erzeugt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ausströmender innigen Luft-Wasser-Zumischung zu bewirken.

Das erfindungsgemäße Fluidventil kann daher eine therapeutische Massagewirkung über einem größeren Oberflächenbereich entfalten und ist besser als die bekannten Düsen mit feststehenden gerichteten Strahlen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluidventil zur Ausgabe eines gerichteten Fluidstrahles, wobei sich die Richtung fortwährend und automatisch ändert. Die Ausgabe des Fluidstrahles soll in einem wiederholbaren, reproduzierbaren Muster erfolgen· Das Fluidventil betrifft insbesondere Fluid-Ausströmdüsen, die zur Verwendung auf dem Gebiete der Hydrotherapie bestimmt sind, bei denen Luft dem ausströmenden Flüssigkeits- bzw. Wasserstrom gleichmäßig bzw. innig zugemischt wird, um einen turbulenten gerichteten Luft-Wasser-Auslaßstrom zu erzeugen, der fortwährend seine Richtung ändert.

Das erfindungsgemäße Ventil besitzt einen Hauptventilkörper mit einem ersten Fluideinlaß, einem ersten Fluidauslaß und einer dazwischen angeordneten Ventilbohrung, die vorzugsweise im allgemeinen zylindrisch ausgebildet ist. Die Ventilbohrung wirkt mit dem ersten Fluideinlaß und dem Auslaß zusammen. In dem Hauptventilkörper ist ein zylindrisches Gehäuse oder eine hohle Rotorkammer angeordnet. Die zylindrische Rotorkammer weist eine mit einer mittigen öffnung versehene Endwand an der Einlaßseite bzw. an der stromaufwärts gelegenen Seite des Ventils auf. Diese Rotorkammer weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser der Ventilbohrung und ist koaxial zu der Ventilbohrung angeordnet, wobei die zylindrische Wand der Kammer von der Oberfläche der Innenwand der Ventilbohrung beabstandet ist. Die zylindrische Wand der Rotorkammer weist eine oder mehrere Außenöffnungen auf, die als Fluideingang funktionieren. Die Rotorkammer ist vorzugsweise entlang der Längsachse der Ventilbohrung in eine Anzahl von mehreren, unter-

schiedlichen Positionen bewegbar. In einer Endposition wird die mittige Öffnung der Endwand der Rotorkammer ari der Einlaßseite bzw. an der stromaufwärts gelegenen Seite durch einen Stöpsel verschlossen, der in der Einlaßseite der Ventilbohrung mittig angeordnet ist. In der gegenüberliegenden Endposition ist die mittige Einlaßöffnung der Endwand der Rotorkammer völlig geöffnet. Zwischenpositionen zwischen diesen beiden Endpositionen bewirken zahlreiche Schließungsgrade der mittigen Einlaßöffnung der Rotorkammer. Auf diese Weise wird ein in der Form eines Fluidstromes von dem ersten Fluideinlaß in die Ventilbohrung eintretendes Fluid auf seinem Wege zwischen der mittigen Einlaßöffnung der Rotorkammer und den radialen äußeren Eingängen in einer vorgegebenen, leicht einstellbaren Weise aufgeteilt. Ein länglicher röhrenförmiger Rotorkörper ist in der Rotorkammer angeordnet. Der Rotorkörper weist eine sich durch ihn erstreckende Rotorbohrung auf. Der Rotorkörper ist in der Rotorkammer so angeordnet, daß er entweder eine Drehbewegung oder eine Dreh- und Schwingbewegung um die Längsachse der Ventilbohrung ausführt. Die Art der Anordnung hängt von der Lage der Rotorbohrung in dem Rotorkörper ab.

Während des Betriebs ist die Rotorkammer in einer vorgegebenen Weise durch einen intern oder extern betätigbaren Steuerknopf in der Ventilbohrung und entlang der Längsachse der Ventilbohrung positioniert. Es wird ein Fluidfluß eingeleitet und das Fluid wird zwischen der mittigen Einlaßöffnung der Rotorkammer und den radialen äußeren Eingängen der Rotorkammer* in einem vorgegebenen Verhältnis aufgeteilt, wobei das Verhältnis von der axialen Einstellung bzw. Lage der Rotorkammer abhängt. Das durch die radialen äußeren Eingänge der Rotorkammer strömende Fluid übt einen Druck auf die Außenwand des Rotorkörpers aus und verursacht sowohl eine Drehung als auch eine (Schwing)-Bewegung in Aufwärts- und Abwärtsrichtung oder eine reine Drehbewegung des Rotor-

körpers. Dies hängt von der Art der Anordnung des Rotorkörpers ab. Wenn die Rotorbohrung koaxial in dem Rotorkörper angeordnet ist, wird der Rotorkörper zur Ausübung einer Schwing- und Drehbewegung angeordnet. Ein in tangentialer Richtung auf die Außenwand des Rotorkörpers durch einen Fluidfluß ausgeübter Fluiddruck von den radialen äußeren Eingängen bewirkt dann eine fortwährende Schwing- und Drehbewegung des Rotorkörpers und verursacht eine fortwährende, sich wiederholende winkelige Verschiebung der Rotorbohrung in Bezug auf die Längsachse der Ventilbohrung. Das Fluid strömt in der Form eines gerichteten Strahles, der fortwährend seine Richtung ändert und sich zwischen festen vorgegebenen Grenzen erstreckt, aus, die durch das Ausmaß der Schwingbewegung des Rotorkörpers bestimmt werden.

Wenn der Rotorkörper zur Ausführung einer reinen Drehbewegung in der Rotorkammer angeordnet ist, sind die radialen äußeren Fluideingänge in der Rotorkammer so angeordnet, daß sie den Einlaß-Fluidstrom fortwährend in einer tangentialen Richtung auf die Wandoberfläche des Rotorkörpers richten und die Drehung des Rotorkörpers bewirken. In diesem Fall ist die Rotorbohrung in Bezug auf die Längsachse der Ventilbohrung entweder völlig oder teilweise exzentrisch gelagert. Sie kann auch parallel zur Längsachse verlaufen und gegenüber dieser aber in radialer Richtung gesetzt sein. Der sich aus dem Fluß durch die sich fortwährend drehende exzentrische Rotorbohrung ergebende Fluidfluß weist die Form eines gerichteten Fluidstrahles auf, der fortwährend seine Richtung ändert und auf einer kegelförmigen Umdrehungsfläche verläuft. Dagegen weist der gerichtete Fluidstrahl, der die sich fortwährend drehende, parallele aber radial versetzte Bohrung verläßt, die Form eines ringförmigen Wasserstromes auf.

Die Austrittsgeschwindigkeit der gerichteten Fluidströme oder -strahlen ist leicht dadurch einstellbar, daß der Fluidfluß durch die radialen äußeren Eingänge vergrößert

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oder verkleinert wird. Die Einstellung kann durch extern betreibbare Steuerglieder oder dadurch bewirkt werden, daß auf eine andere Weise, die Position der Rotorkämmer intern eingestellt wird. Dem austretenden Fluidstrbm kann außerdem Luft zugemischt werden, um eine innige , turbulente Luft-Wasser-Zumischung zu erzeugen, die bei Wasserstrudelbädern zu hydrotherapeutischen Zwecken verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Fluidventil ist einfach herstellbar und funktioniert zuverlässig. Es sind nur eine kleine Anzahl von Teilen, d.h. der Ventilkörper, die darin angeordnete, in Längsrichtung verstellbare zylindrische Rotorkammer und der zur Ausführung einer Dreh- oder Schwingbewegung in der Rotorkammer angeordnete röhrenförmige .Rotorkörper erforderlich.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils, wobei die Fluid- und Lufteinlaßleitungen durch unterbrochene Linien dargestellt sind;

Fig. 1a einen vergrößerten Bereich der Fig. 1, der die

Anschlageinrichtung des Einstellteils am Ausgang der Ventilbohrung zeigt;

Fig. 2 eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung des Ventilkörpers und des Einstellteils der Fig. 1;

Fig. 3 eine auseinandergezogene, perspektivische

Darstellung des Rotorkörpers und der Rotorkammer der Fig. 1;

Fig. 3a einen Querschnitt entlang der Linie 3a-3a der Fig. i;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Rotorkammer und

den Rotorkörper der Fig. 1 mit ersten radialen äußeren Eingängen und mit einem zweiten mittig angeordneten Eingang;

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Rotorkörpers und der Rotorkammer;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die zusammengesetzte Anordnung der Fig. 5;

Fig. 6a einen Querschnitt entlang der Linie 6a-6a der Fig. 6;

Fig. 7 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform des Rotorkörpers;

Fig. 8 einen Seitenriß der Ausführungsform der Fig. 7;

Fig. 9 einen Längsschnitt einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 eine perspektivische Teildarstellung, die

ein Detail der Kappe der Rotorkammer zeigt; und

Fig. 11 ■ einen Längsschnitt eines manuell einstellbaren Ventils zur Erzeugung eines feststehenden gerichteten Strahls, bei dem der in der Fig. 1 dargestellte Ventilkörper zur Anwendung gelangt.

Das erfindungsgemäße Fluidventil ist durch das Bezugszei'-chen 10 bezeichnet. Es besitzt im allgemeinen einen länglichen Ventilkörper 12, eine Rotorkammer 50, die koaxial in dem Ventilkörper 12 angeordnet ist, und einen Rotorkörper 80, der· in der Rotorkammer 50 angeordnet is.t.

Der Ventilkörper 12 weist einen ersten Fluideinlaß 16 mit " einer transversal ausgerichteten Fluidbohrung 15 auf, die dicht mit einem Fluideinlaßrohr bzw. Wasserrohr verbunden werden kann, das in der Fig. 1 durch die unterbrochene Linie 17 dargestellt ist. Die Fluidbohrung 15 des ersten Fluideinlasses 16 öffnet sich in einen im allgemeinen zylindrischen Zwischenbereich 19 des Vontilkörpers, der eine längliche zylindrische Ventilbohrung 18 mit einer Längsachse X-X bestimmt. Der Ventilkörper 12 weist einen Fluidauslaß 22 mit einer relativ vergrößerten Bohrung 24 in der Nähe des Öffnungs-.oder Ausgangsendes 25 auf, wobei die Bohrung 24 sich bis zu einer Bohrung 26 mit einem kleineren Durchmesser schrittweise verkleinert, wobei die Bohrung 26 sich in Stromrichtung unmittelbar, hinter dem Zwischenbereich 19 des Ventilkörpers befindet. Der Fluidauslaß 22 weist einen sich im allgemeinen transversal erstrekkenden Lufteinlaß (Bohrung 28) auf, der sich in die Bohrung 26 des Fluidauslasses 22 öffnet. Die Bohrung 28 ermöglicht, daß Luft aus dem ausströmenden Wasserstrom zugemischt wird , wie dies nachfolgend erläutert wird. Die Verbindung des Lufteinlaßrohres zur Bohrung 28 ist durch die unterbrochene Linie dargestellt.

Die Rotorkammer ist derart montiert, daß die entlang der Längsachse X-X der Ventilbohrung 18 eine Bewegung in Längsrichtung ausführen kann. Die Art, in der die axiale Längsbewegung ausgeführt wird, wird nachfolgend beschrieben.

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Das Rotorgehäuse oder die Kammer 50 ist insbesondere gemäß den Fig, 1, 3, 3a und 4 im allgemeinen zylindrisch ausgebildet. Sie weist eine Endwand 51 auf, die an der Einlaßseite bzw. an der stromaufwärts liegenden Seite der Kammer angeordnet ist. Wie dies am besten aus der Fig. 4 ersichtlich ist, weist die Endwand 51 der Kammer 50 eine sich nach aussen erweiternde mittige Öffnung bzw. einen sich nach aussen erweiternden mittigen Ventilsitz 53 auf. Die zylindrische Wand 52 der Rotorkammer 50 ist mit radial verlaufenden äußeren Fluideingängen 54, 54a versehen.

Der Rotorkörper 80 ist in der Rotorkammer 50 in der im folgenden beschriebenen Weise vorgesehen, um eine Schwing- und Drehbewegung auszuführen. Bei dem Rotorkörper 80 handelt es sich gemäß der in den Fig. 1, 3, 3a und 4 dargestellten Ausführungsform um ein längliches röhrenförmiges Teil mit einer Rotorbohrüng 81, die sich koaxial durch das Teil erstreckt. Die röhrenförmige Wand 83 des Rotorkörpers 80 ist in der Nähe des einen Endes des Körpers vergrößert und bildet eine toroidalförmige bzw. ringförmige Befestigungseinrichtung oder ein Teil 82, das von der Oberfläche der Wand 83 des röhrenförmigen Rotor körpers so vorspringt, daß es in Bezug auf die Länge des Rotorkörpers außermittig angeordnet ist. Das toroidalförmige Teil 82 ist zur Ausführung einer beschränkten auf- und abwärts gerichteten Schwingbewegung und zur Ausführung · einer Drehbewegung in der zylindrischen Bohrung 55 des kappenförmigen Teils 56 gelagert. Das kappenfÖrmige Teil 56 ist wiederum in das offene stromaufwärts gelegene Ende der Rotorkammer 50 durch einen Preß- bzw. Paßsitz angeordnet. Wie dies deutlich in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist, erstreckt sich das stromabwärts gelegene Ende 85 des Rotorkörpers 80 durch das kappenfÖrmige Teil 56.Der Rotorkörper 80 wird jedoch in dem kappenförmigen Teil 56 durch seine sich radial nach innen

erstreckende ringförmige Schulter 58 zurückgehalten/ so daß er keine stromabwärts gerichtete axiale Verschiebung" ausführen kann. Das kappenförmige Teil 56 wiederum wird stabil in dem stromabwärts gelegenen Ende der Rotorkammer 50 durch eine Einrichtung gehalten, die beispielsweise die Form einer mit einem Gewinde versehenen Haltevorrichtung 56a (siehe insbesondere Fig. 4) aufweist.

Die Rotorkammer 50 wird dann zusammen mit dem darin angeordneten Rotorkörper 80, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist, an einer im wesentlichen kegelstumpfförmigen Anordnung oder einem Steuerknopf oder einem Teil 100 in der folgenden Weise befestigt oder montiert. Der Steuerknopf 100 weist ein mit einem Gewinde versehenes Verbindungsende 10 2 auf, wobei das Verbindungsende sowohl eine mit einem Gewinde versehene innere Oberfläche 103 und eine mit einem Gewinde versehene äußere Oberfläche 10 4 aufweist, wie dies am besten aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist. Das Halteteil 56a der Rotorkammer 50 weist an seiner äußeren Wand 52 einen mit einem Gewinde versehenen Bereich auf, der durch das Bezugszeichen 63 gekennzeichnet ist. Die mit einem Gewinde versehene Oberfläche 63 ist mit einer mit einem komplementären Gewinde versehenen Oberfläche 103 des Verbindungsendes 10 2 des Steuerknopfes verschraubt. Der Steuerknopf 100 und die Rotorkammer 50 sind nun in einem funktionelleri Sinne äquivalent einem einzigen zu einer Einheit zusammengefaßten Teil. Der sich nach außen erweiternde Steuerknopf 100 und die daran befestigte Rotorkamme.r 50 werden nun in den Ventilkörper 12 eingeführt und gedreht, bis die mit einem Gewinde versehene Oberfläche 104 völlig mit der mit einem Innengewinde versehenen Oberfläche 110 der Ventilbohrung 18 verschraubt ist, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist. In diesem in der Fig. 1 gezeigten Zustand ist die mittig angeordnete Einlaßöffnung oder der Ventilsitz 53 der Rotor-

kammer 50 völlig durch einen konischen Ventilstöpsel 112 verschlossen, der in der Ventilbohrung 18 entlang der Achse der Ventilbohrung 18 durch eine sich transversal erstreckende Strebe 113 befestigt ist. Die Strebe 113 und der Stöpsel 112 sind vorzugsweise einstückig mit dem Ventilkörper 12 ausgebildet.

Der Steuerknopf 100 weist vorstehende Flügelteile 117 auf, die ein leichtes Ergreifen des Steuerknopfes 100 und eine leichte Drehung des Steuerknopfes 100 in dem Ventilkörper 12 ermöglichen.

Der sich nach außen erweiternde Körper 120 des Steuerknopfes 100 weist eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung erstrekkenden Schlitzen 122 auf, wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Der Zweck dieser Schlitze besteht darin, eine manuelle Kompression des Öffnungsteils 124 des Steuerknopfes 100 zu ermöglichen. Dadurch wird es ermöglicht, daß eine ringförmige Vergrößerung oder ein ringförmiger Haltewulst 126, der am Äußeren des Steuerknopfkörpers 120 ausgebildet ist, sich hinter einer ringförmigen Halteschulter 128, die an dem Ventilkörper 12 gerade innerhalb der Öffnung 25 vorgesehen ist, nach innen bewegt. Der ringförmige Haltewulst verhindert eine zufällige Verschiebung des Steuerknopfes 100 in axialer Richtung relativ zum Ventilkörper

Im zusammengebauten Zustand, der in der Fig. 1 dargestellt ist, ist der Steuerknopf 100 entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar, um die mittige Ventilsitzöffnung 53 von dem Ventilstöpsel 112 zu entfernen. Diese Position ist nicht dargestellt. Auf diese Weise kann durch den Fluideinlaß 16 eintretendes Fluid durch die mittige Ventilsitzöffnung 53 der Rotorkammer 50 gelangen oder nicht.

Es wird auch festgestellt, daß die äußere Zylinderwand 52 der Rotorkammer von der Oberfläche der inneren Wand der Ventilbohrung 18 beabstandet ist, wobei nicht durch die mittige Ventilsitzöffnung 53 hindurchgelangendes Fluid durch radiale äußere Einlasse 54' und 54a der Rotorkammer und daher auch in das Innere der Rotorkammer selbst gelangt.

Um die Wirkungsweise des Fluidventils der Fig. 1 bis 4 weiter auszudehnen und um den in der Fig. 1 dargestellten Zustand weiter zu untersuchen, gelangt das gesamte durch die Fluideinlaßbohrung 15 von dem Rohr 17 eintretende Wasser durch die radialen äußeren Einlaßdurchgänge 54, 54a, wenn

der- Ventilsitz 112 die zentrale Ventilsitzöffnung 53 verschließt. Die Einlaßdurchgänge 54, 54a sind so geneigt, daß sie Fluid auf die Wände des Rotorkörpers 80 mit einer im wesentlichen tangentialen Kraftkomponente in Bezug auf die Wand des Rotorkörpers injizieren, um dadurch einen hohen Rotationsgrad des Rotorkörpers entweder entgegen dem Uhrzeigersinn, wie es beispielsweise in der Fig. 3a dargestellt ist, oder im Uhrzeigersinn auszuüben.

Wie dies voranstehend bereits erwähnt wurde, ist die stromaufwärts liegende Seite 85a des Rotorkörpers 80 schwerer als die stromabwärts liegende Seite 85, weil der durch den toroidalen Sitz 82 und die Bohrung 55 des Kappenteiles 56 gebildete Drehpunkt außermittig angeordnet ist. Der Rotorkörper wird daher anfänglich eine geneigte, nicht-axiale Lage einnehmen, in der die stromabwärts liegende Seite 85a sich unterhalb der stromaufwärts liegenden Seite 85 befindet, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist. Bei einer weiteren Einwirkung des Wasserdruckes verschiebt der eine oder der andere durch die tangentialen Einlaßdurchgänge 54 oder 54a gebildete Fluidstrahl die Einlaßseite 8 5a des Rotorkörpers 80 aus seiner Anfangslage in den Weg des anderen

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tangentialen Einlaßdurchganges der Fluidstrahlen. Diese verschiebung wiederholt sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zwischen den tangentialen Fluidstrahlen, wodurch bewirkt wird, daß die Einlaßseite 85a des Rotorkörpers 80 diametrisch in der Rotorkammer 50 kippt, so daß die Einlaßseite 85a fortwährend von der Längsachse der Rotorkammer 50 weggezwungen wird.

Das Gesamtergebnis besteht darin, daß die Einlaßseite 85a des Rotorkörpers 80 eine im allgemeinen kegelförmige Umdrehungsoberfläche beschreibt, wobei die Spitze am Drehpunkt gelagert ist, der durch die toroidale Oberfläche 82 gebildet wird. Die Auslaßseite 85 des Rotorkörpers 80 beschreibt eine ähnliche, aber entgegengesetzte Trajektorie um den toroidalen Drehpunkt 82. Wenn sich daher der Rotorkörper 80 unter dem Einfluß eines unter einem Winkel injizierten Fluids bewegt, wird die Bohrung 81 fortwährend winkelförmig in Bezug auf die Längsachse der zylindrischen Ventilbohrung 12 verschoben und in die Rotorkammer 50 eintretendes Fluid tritt dann in die sich bewegende Rotorbohrung 81 ein und wird durch diese durch das Ventil 10 als ein gerichteter Strahl einer sich fortwährend ändernden Richtung vorwärtsgetrieben.

■ Es können zahlreiche Bewegungsmuster des Rotorkörpers dadurch erhalten werden, daß der Winkel verändert wird, unter dem die tangentialen Einlaßdurchgänge 54 und 54a in die Rotorkammer 80 einmünden.

Wenn die Ventilsitzöffnung 53 der Kammer 50 geöffnet wird, um zu bewirken, daß mehr Fluid mittig durch das Innere der Kammer fließt, ist der auf die Wand des Rotorkörpers 80 aufprallende bzw·, auftreffende Fluidfluß kleiner und es nimmt daher die Geschwindigkeit des Auslaßstromes und/oder die. durch den gerichteten Strahl erzeugte kegelige Oberfläche ab.

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Wenn dies gewünscht wird, wird Luft zu den gerichteten Fluid-Auslaßstrahlen, die von der Auslaßseite 85 der Rotorbohrung .80 ausgehen, hinzugeführt. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß Öffnungen 140, die an dem Eingang des ■ Steuerknopfes 100 angeordnet sind, zu den Lufteinlässen 28 ausgerichtet werden. Die durch die Öffnung 140 an dem Eingang des Venturi-Rohres, das in dem sich erweiternden Steuerknopfteil 100 ausgebildet ist, eintretende Luft wird dem vorwärtsschießenden ausgestoßenen, sich fortwährend ändernden gerichteten Fluidstrom innig zugemischt. Die kegelstumpfförmige Bohrung des Venturirohres des Steuerteils 100 ist durch das Bezugszeichen 142 dargestellt.

Die gesamte, in der Fig. 1 dargestellte Ventilanordnung.10 wird an einer geeigneten Wand, beispielsweise an der Wand 146 eines Wasserstrudel-Bades dadurch befestigt, daß das Ventil 10 durch eine richtig bemessene Öffnung in der Wand eingeführt wird und.daß das Ventil 10 an der Wand mit der Hilfe eines mit einem Gewinde versehenen Flansches .146 befestigt wird, der in unterbrochenen Linien dargestellt ist und auf der äußeren, mit einem Gewinde versehenen Oberfläche 31 des Ventilkörpers 12 angeordnet ist.

Die Teile des Ventils bestehen vorzugsweise entweder aus Metall oder Plastik. Der·Ventilkörper 12 besteht Vorzugs- ' weise aus Messing, wohingegen der Steuerknopf 100, die Rotorkammer 50, der Rotorkörper- 80 und das Kappenteil 56 vorzugsweise aus einem wenig brüchigen, harten Kunststoff, wie beispielsweise aus Lexan.141, das durch die Firma .General Electric Company hergestellt wird, bestehen.Zur Ausführung der Erfindung können auch andere Materialien Anwendung finden. "

In der Ausführungsform der Fig. 1 bis 4 ist der Rotorkörper 80 zur Ausführung einer Drehbewegung und einer nach oben und unten ge rieh teten Schwingbewegung in der Rotor kammer 50 angeordnet. Dieselbe Rotorkammer 50 kann auch mit einem Rotorkörper 180 verwendet werden, der eine abgeänderte Form aufweist. Dieser Rotorkörper 180 ist in der Rotorkammer 50 angeordnet, um inu wesentlichen nur eine Drehbewegung unter dem Einfluß des in das Innere der Rotorkammer 50 durch die Fluideinlaßdurchgänge 54 und 54a eintretenden Fluids auszuführen. Dies ist am besten aus den Fig. 5 bis 6a ersichtlich.

In der in den Fig. 5 bis 6a dargestellten Ausführungsform ist der Rotor 180 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist einen stromaufwärts liegenden Bereich 184 und einen stromabwärts liegenden Bereich 182 auf, die durch einen sich transversal erstreckenden ringförmigen Flansch 183 voneinander getrennt sind. Der stromabwärts liegende Bereich 182 des Rotorkörpers 180 erstreckt sich durch eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung 187 des Kappenteils 185 und ist in dieser Bohrung 187 drehbar. Der Flansch 183 wirkt als ein Halteteil und verhindert, daß der Rotorkörper 180 stromabwärts verschoben wird.

Das Kappenteil 185, das den Rotorkörper 180 in der zuvor beschriebenen Weise trägt, ist dann in das offene, stromabwärts liegende Ende 57 der·Rotorkammer 50 durch einen Preßsitz eingepaßt, wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist. Außerdem wird es in dem mit einem Gewinde versehenen Halteteil 185a dauerhaft zurückgehalten. Der stromaufwärts liegende Bereich 184 des Rotorkörpers ist daher völlig in der Rotorkammer 50 enthalten und ist in dieser Kammer 50 angeordnet, um im wesentlichen eine Drehbewegung nur um die Längsachse der Rotorkammer 50 und um die Längsachse X-X der

Ventilbohrung 18 auszuführen, wenn die Rotorkammer 50 in der Ventilbohrung 12 angeordnet ist, wie dies in der Fig.l dargestellt ist.

Die äußere Wand des stromaufwärts liegenden Bereiches 184 des Rotorkörpers 180 weist.eine Mehrzahl von aufrechten, sich in Längsrichtung erstreckenden Flanschteilen 192 auf. Wie dies am besten laus der Fig. 6a ersichtlich ist, tritt durch die geneigten radialen äußeren Einlaßdurchgänge' 54, 54a eintretendes Fluid in den ringförmigen Raum 194 zwischen dem Rotorkörper 184 und der Innenwand 52a des Rotorkörpers 50 ein und übt dabei einen Druck auf die Flanschteile 193 aus, der entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn.gerichtet ist. Es wird dann die Drehung des Rotors 180 in der eingezeichneten Richtung verursacht. Das Fluid schreitet dann von der ringförmigen Öffnung 194 zum stromaufwärts gelegenen Einlaßende 196 der Rotorbohrung 198 fort und strömt stromabwärts durch die sich drehende Rotorbohrung. Die Rotorbohrung ist wenigstens an ihrer stromabwärts gelegenen Auslaßseite exzentrisch ausgebildet. Die exzentrische Bohrung, die durch das Bezugszeichen 198a angedeutet ist, beschreibt, wenn der Rotorkörper 180 gedreht wird, eine kegelförmige Umdrehungsfläche und der aus ihr austretende Fluidstrom folgt einem Ausströmweg, der fortwährend seine Richtung entlang einem kegelförmigen Umdrehungsweg ändert.

Wenn die Rotörkammer 50 und das Kappenteil 185 im wesentlichen die in der Fig. 1 dargestellte Beschaffenheit aufweisen, entsprechen die Einrichtung zum Teilen oder Einstellen des Fluidflusses zwischen der zentralen Ventilsitzöffnung 53 und radialen Außendurchgängen 54, 54a und zur Regulierung der Geschwindigkeit des gerichteten, von der Rotorbohrung 180 ausgehenden Fluidstrahles, die Einrichtung zur Steuerung von außen und die Einrichtung zur Erzeugung einer" Liift-Wasser-Zumischung im wesentlichen den im Zusammenhang mit der Fig. 1 bereits beschriebenen Einrichtungen.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist der Rotorkörper 200, wie in den Fig. 5 bis 6a, einen stromaufwärts liegenden Bereich 202 und einen stromabwärts liegenden Bereich 204 auf, die durch ein sich transversal erstreckendes Flanschteil 206 voneinander getrennt sind. Der stromaufwärts liegende Bereich 202 weist aufrechte paddeiförmige Teile 207 auf. Der Rotorkörper 200 ist in der in Verbindung mit dem Rotorkörper 180 der Fig. 5 bis 6a bereits beschriebenen Weise für eine im wesentlichen reine Drehbewegung montiert. Die Bohrung 210 des Rotorkörpers 200 ist jedoch nicht exzentrisch, sondern verläuft parallel zur Längsachse X-X der Ventilbohrung 18 und ist in radialer Richtung gegenüber dieser Achse versetzt. Der Ausströmweg des Fluidflusses von der Bohrung 210 folgt einem sich fortwährend ändernden gerichteten Strom, der eine ringförmige Umdrehungsfläche bildet.

Die Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Teile der Rotorkammer 250 und des äußeren Steuerknopfes 260 als eine integrale Einheit gegossen oder geformt sind. Der Rotorkörper 80" ist zur Ausführung einer Schwing- und Drehbewegung in der Rotorkammer 250 durch den torodialen Stöpsel 82 in einer den Fig. 1 bis 4 ähnlichen Weise montiert. Das stromaufwärts liegende Ende 252 der .Rotorkammer 250 wird dann durch den mittig mit einer öffnung versehenen Stöpsel 254 verschlossen, weil der Rotorkörper 80' zuerst in der Rotorkammer 250 durch das stromaufwärts liegende Ende 252 eingeführt werden muß.

Die aus der Rotorkammer 250 und dem Steuerknopf 260 bestehende Einheit wird zusammen mit dem Rotorkörper 80' in dem Ventilkörper 212 dadurch verschraubt, daß mit Gewinde versehene Oberflächen aneinander angreifen, die allgemein

durch die Bezugszeichen 270 in der Fig. 9 dargestellt sind. In der Fig. 9 ist der Steuerknopf 260 in der Position gezeigt, die sich am weitesten stromabwärts befindet und in der die Steueröffnung 255 des Stöpsels 257 völlig geöffnet ist, so daß ein kleiner, wenn überhaupt, ein Fluidfluß in die Rotorkammer 250 durch die radialen äußeren Durchgänge 254 eintritt. Wenn der Steuerknopf 260 in eine Position gedreht wird/ die weiter stromaufwärts liegt, wird die mittige Öffnung 255 mehr und mehr verschlossen. Die Art der· Einstellung des Fluidflusses durch die mittige Einlaßöffnung 255 und die radialen äußeren Einlaßdurchgänge 254 entspricht daher im wesentlichen der zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 beschriebenen Art der Einstellung.

Der in der Fig. 11 dargestellte Ventilkörper 300 weist im wesentlichen dieselbe Beschaffenheit auf wie der in der Fig. 1 dargestellte Ventilkörper. Er wird als ein Ventilkörper für andere Ventilarten verwendet, wie dies beschrieben werden wird.

Der Ventilkörper 300 besitzt eine^Fluid-Einlaßbohrung oder -einrichtung 29 7, einen einstückigen, mittig angeordneten Ventilstöpsel 301 in der Einlaßseite bzw. in der stromaufwärts gelegenen Seite, eine im allgemeinen zylindrische Ventilbohrung 303, die stromabwärts gesehen unmittelbar hinter dem Stöpsel 301 angeordnet ist, eine transversal verlaufende Lufteinlaßbohrung oder -einrichtung 309, die mit der Ventilbohrung stromabwärts gesehen unmittelbar hinter dem mit einem Gewinde versehenen Oberflächenbereich 305 zusammenwirkt und eine vergrößerte Ventilbohrung 311 an dem stromabwärts liegenden Ende des Ventilkörpers 300. Der beschriebene Ventilkörper 300 ist so beschaffen, daß er nicht nur die Teile des erfindungsgemäßen Ventils, sondern auch innere Teile einer manuell einstellbaren Ein-

richtung zur Erzeugung eines gerichteten Düsenstromes der Art beinhaltet, die in der US-PS 4 221 336 beschrieben ist. Es sind daher eine Feder 302, innere und äußere Lager 304, 306 und eine manuell drehbare Strahlkugel oder Strahldüse 308 in der vergrößerten stromabwärts gelegenen Ventilbohrung 311 enthalten. Es ist eine Einrichtung 315 zur Begrenzung des Fluidflusses schraubbar an der mit einem Gewinde versehenen Oberfläche 305 angeordnet, die unmittelbar stromaufwärts von-der Lufteinlaßeinrichtung 309 liegt, um eine innige Luft-Wasser-Zumischung zu erzeugen, wenn das Wasser aus der Einrichtung 315 ausströmt und in den vergrößerten stromabwärts gelegenen Bereich 311 der Bohrung eintritt. Die Ventilkörperanordnung der vorliegenden Erfindung kann in vielfacher Weise verwendet werden.

Claims

Patentanwälte Divil-Ike. HiW-bickmannV Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska

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MOHLSTRASSE 22

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TEHiX 522621

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Patentansprüche

y. Fluidventil zur Abgabe eines gerichteten Fluidstromes einer sich fortwährend ändernden Richtung am Auslaß mit einem ersten Fluideinlaß, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilkörper (12) einen mit dem Fluideinlaß (16) zusammenwirkenden Einlaßbereich und eine durch ihn verlaufende Ventilbohrung (18) mit einer Längsachse und einem Fluidauslaß (22) aufweist, daß ein länglicher Rotorkörper (80) in der Ventilbohrung (18) angeordnet ist und eine durch ihn verlaufende Rotorbohrung (81) aufweist, daß der Rotorkörper (80) in der Ventilbohrung (18 ) so gelagert ist, daß er die Verschiebung der Rotorbohrung (81) in Bezug auf die Längsachse der Ventilbohrung (18) ermöglicht, daß die Rotorbohrung (81) einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, daß der Auslaß (54) der Rotorbohrung mit dem Fluidauslaß (22) des Ventilkörpers zusammenwirkt, daß eine Rotorkammer (50) den Einlaß der Rotorbohrung (81) umgibt und einen Fluideingang (54, 54a) aufweist, der mit dem ersten Fluideinlaß (16) in Verbindung steht, daß der Fluideingang(54, 54a) der Rotorkammer (50) in Bezug auf die Längsachse der Ventilbohrung (18) radial versetzt ist, daß der Fluideingang (54, 54a) der Rotorkammer (50)

mit dem Einlaß der Rotorbohrung (81) zusammenwirkt, wobei durch den ersten Fluideinlaß (16) eintretendes Fluid zunächst in den radial versetzten Fluideingang (54^ 54a) der Rotorkamirier (50) gelangt und von dort einen äußeren Druck auf den Rotorkörper (80) ausübt, um die Bewegung des Rotorkörpers (80) und die Verschiebung der Rotorbohrung (81) in Bezug auf die Längsachse der Ventilbohrung (18) zu bewirken, und daß das Fluid durch den Einlaß der Rotorbohrung (81) und von dort durch den Auslaß der Rotor-" bohrung (81) in der Form eines gerichteten Auslaßstromes einer vorgegebenen sich fortwährend ändernden Richtung, die durch die Verschiebung der Rotorbohrung (81) bestimmbar ist, gelangt.
2. Ventil nach· Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t , daß der Rotorkörper (80) zur fortwährenden Aufwärts- und Abwärtsbewegung unter dem Einfluß des äußeren Fluiddruckes auf dem Rotorkörper (80) angeordnet ist.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ichn e t , daß der Rotorkörper (8 0) zur Ausführung einer Schwing- und Drehbewegung unter dem Einfluß des äußeren Fluiddruckes auf den Rotorkörper (80) angeordnet ist.
4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorbohrung (81) konzentrisch zum Rotorkörper (80) angeordnet ist und daß der gerichtete Auslaßstrom eine im allgemeinen kegelförmige Umdrehungsfläche beschreibt.
5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorbohrung (81) konzentrisch zum Rotorkörper (80) angeordnet ist und daß der gerichtete Auslaßstrom im allgemeinen eine kegelförmige Umdrehungsfläche beschreibt.
6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rotorkammer (50) einen axial angeordneten Fluideinlaß (53) aufweist, daß eine Einrichtung zur einstellbaren Positionierung der Rotorkammer (50) entlang der Richtung der Längsachse der Ventilbohrung (18) vorgesehen ist, und daß dadurch die Bewegungsrate des Rotorkörpers (80) durch Vergrößern oder Verkleinern des in den axialen Fluideinlaß (53) eintretenden Fluidbetrages und durch das umgekehrte Verkleinern oder Vergrössern des durch die radial versetzten Fluideingänge (54, 54a) der Rotorkammer (50) eintretenden Fluidbetrages einstellbar ist.
7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotorkörper (80) so angeordnet ist, daß er im wesentlichen eine Drehbewegung unter dem Einfluß des äußeren Fluiddruckes auf den Rotorkörper (80) ausführt.
8. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorkörper .(300) so angeordnet ist, daß er im wesentlichen eine Drehbewegung unter dem Einfluß des äußeren Fluiddruckes auf den Rotorkörper (200) ausübt, und daß die Rotorbohrung (210) parallel zur Längsachse der Ventilbohrung verläuft und von der Längsachse der Ventilbohrung radial beabstandet ist.
9. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur einstellbaren Positionierung der Rotorkammer einen äußeren Steuerknopf (100) mit einem sich nach innen in die Ventilbohrung erstreckenden Körper und ein Verbindungsende (103) aufweist, das am inneren Ende des Körpers des Steuerknopfes zur Verbindung mit der Rotorkammer und zur Bewirkung

einer Bewegung der Rotorkammer entlang der Längsachse der Ventilbohrung angeordnet ist.
10. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorkammer einstückig mit einem länglichen bzw. verlängerten Steuerglied verbunden ist und daß sich das Steuerglied durch die Ventilbohrung bis zur Außenseite der Auslaßseite der Ventilbohrung erstreckt. ·
11. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerknopf eine kegelstumpfförmige Form aufweist.
12.. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Verbindungsende (103) schraubbar an der Rotorkammer angreift, um die Bewegung der Rotorkammer entlang der Längsachse der Ventilbohrung zu bewirken.
13. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotorkörper so angeordnet ist, daß er im wesentlichen eine Drehbewegung unter dem Einfluß des äußeren Fluiddruckes auf den Rotorkörper ausführt und daß die Rotorbohrung wenigstens teilweise exzentrisch in Bezug auf die Längsachse der Ventilbohrung angeordnet ist.
14. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial versetzte Fluideingang (54, 54a) der Rotorkammer geneigt ist, um das Fluid in tangentialer Richtung auf den Rotorkörper zu injizieren und dadurch eine tangentiale Kraft in der Kammer zur Bewegung des Düsenkörpers zu erzeugen.
15. Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotorkörper (80) eine torodiale Oberfläche (82) zur Montage in einer an der Rotorkammer

(50) ausgebildeten Sitzfläche aufweist und daß durch die torodiale Lagerung ein Drehpunkt für den Rotorkörper bewirkt wird, so daß dieser unter dem Einfluß des unter einem Winkel injizierten Fluids eine Schwing- und Drehbewegung ausführt.
16. Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotorkörper (80) röhrenförmig ausgebildet ist und eine Drehachse aufweist, die außerhalb der Mitte angeordnet ist, um unter dem Einfluß des unter einem Winkel injizierten Fluids eine Schwing- und Drehbewegung des Rotorkörpers zu bewirken.
17. Ventilkörper für ein Fluidventil, das insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper (12) einen ersten Fluideinlaß (16) aufweist, daß der Ventilkörper (12) eine Ventilbohrung (18) stromabwärts unmittelbar hinter dem ersten Fluideinlaß (16) umschließt, daß ein Ventilstöpsel (112) mittig in der Ventilbohrung (18) angeordnet ist und radial versetzte Öffnungen bildet, durch die das durch den ersten Fluideinlaß (18) eintretende Fluid mit der Ventilbohrung (18) zusammenwirkt, daß die Ventilbohrung (18) einen Oberflächenbereich (102) aufweist, der mit einem Innengewinde versehen ist, daß ein Lufteinlaß (28) mit der Ventilbohrung (18) an der stromabwärts gelegenen Seite des mit dem Innengewinde versehenen Bereiches (102) zusammenwirkt, und daß ein Fluidauslaß

(22) einen im Vergleich zur Ventilbohrung (18) vergrößerten Durchmesser aufweist und mit dem Fluid der Ventilbohrung (18) zusammenwirkt.