EP3607149B1

EP3607149B1 - Strahlbildner für einen sanitären brausekopf, mit einer laufschaufel, die dazu angeordnet und ausgebildet ist, eine wasserströmung zu teilen und teilströmungen abzulenken

Info

Publication number: EP3607149B1
Application number: EP18714512.3A
Authority: EP
Inventors: Nicolai Malert; Mike Ruthmann; Niklas Höfte; Torsten Meier
Original assignee: Grohe AG
Current assignee: Grohe AG
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2025-02-26
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: US11311893B2; EP3607149A2; WO2018185004A3; WO2018185004A2; US20200030827A1; DE102017107115A1; CN110678613A; CN110678613B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlbildner gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solcher Strahlbildner ist beschrieben in Druckschrift AT 405795B . Weitere bezogene Technik wird beschrieben in den Dokumenten US233692 , US3584790A , US2009/101734A1 , US1819098A , US1412257A und US4746808A .
Eine verbreitete Art der Körperreinigung ist das Duschen. Für das Duschen werden zumeist Duschvorrichtungen eingesetzt, welche eine Mischbatterie, einen wasserleitenden Schlauch oder ein wasserleitendes Rohr sowie einen sanitären Brausekopf beinhalten. In der Mischbatterie werden kaltes und warmes Wasser zu Wasser einer gewünschten Temperatur gemischt. Das Wasser wird in dem wasserleitenden Schlauch oder in dem wasserleitenden Rohr in den Brausekopf geführt, welcher das Wasser abgibt. Dabei bestimmt die Ausgestaltung der Wasserabgabe durch den Brausekopf in Form eines Strahlbilds wesentlich das Duscherlebnis des Benutzers. Zum Erzeugen des Strahlbilds beinhaltet der Brausekopf eine Baugruppe, welche als Strahlbildner bezeichnet wird. Im Stand der Technik bekannt sind Brauseköpfe, welche ein bewegtes Strahlbild bereitstellen können. Solche Brauseköpfe werden auch als Massagebrauseköpfe bezeichnet, da die bewegten Wasserstrahlen einen Massageeffekt erzielen können. Hierzu führen strahlbildende Düsen des Strahlbildners eine periodische Bewegung, beispielsweise ein Schwenken oder Rotieren, aus. Zum Antreiben dieser Bewegung der strahlbildenden Düsen beinhaltet der Strahlbildner üblicherweise ein Laufrad, welches wiederum durch das in den Brausekopf strömende Wasser angetrieben wird. Die vorstehend beschriebenen Massagebrauseköpfe des Stands der Techniken weisen die folgenden Nachteile auf. Zu einem Antreiben des Laufrads und damit einem Ingangsetzen der Massagefunktion ist ein verhältnismäßig hoher Wasserdruck oder ein verhältnismäßig hoher Volumenstrom des Wassers oder beides notwendig. Dies resultiert in einem verhältnismäßig hohen Wasserverbrauch für den Betrieb der Massagebrauseköpfe des Stands der Technik. Ferner kann es bei den Massagebrauseköpfen des Stands der Technik zu einem verzögerten Anlaufen der Massagefunktion kommen. Daher kann es zu in einer Anlaufphase nach dem Öffnen des Wasserweges in den Brausekopf zu einem unbewegten Strahlbild kommen, welches nicht die Massagefunktion des Brausekopfes verwirklicht.
Allgemein ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Nachteil, der sich aus dem Stand der Technik ergibt, zumindest teilweise zu überwinden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brausekopf bereitzustellen, welcher bei einem möglichst geringen Wasserverbrauch ein bewegtes Strahlbild erzeugt. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Brausekopf bereitzustellen, der bei einem möglichst geringen Wasserdruck ein bewegtes Strahlbild erzeugt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brausekopf bereitzustellen, der mit einer möglichst kurzen Anlaufphase ein bewegtes Strahlbild erzeugt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brausekopf bereitzustellen, der bei gleichbleibendem Wasserdruck und Wasserverbrauch ein sich möglichst schnell bewegendes Strahlbild erzeugt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brausekopf bereitzustellen, der bei gleichbleibendem Wasserdruck und Wasserverbrauch mehrere verschiedene bewegte Strahlbilder erzeugen kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen der vorstehend genannten vorteilhaften Brauseköpfe bereitzustellen, wobei das bewegte Strahlbild bei einem Betreiben des Brausekopfes mit einem Wasserdruck einer Haustrinkwasserleitung erhalten werden kann. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Brausekopf mit einer Kombination aus mindestens zwei der vorgenannten Vorteile bereitzustellen. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine sanitäre Brause mit einem der vorstehenden vorteilhaften Brauseköpfe bereitzustellen.
Die Erfindung stellt einen Strahlbildner gemäß Anspruch 1 bereit. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen bereit, die zur mindestens teilweisen Erfüllung mindestens einer der Aufgaben beitragen.
Die Erfindung wird im Folgenden durch Beispiele und Zeichnungen genauer dargestellt, wobei die Beispiele und Zeichnungen keine Einschränkung der Erfindung bedeuten. Es zeigen jeweils sofern nicht anders in der Beschreibung oder der jeweiligen Figur angegeben schematisch und nicht maßstabsgetreu:

Figur 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Strahlbildners;
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Laufrads;
Figur 3: eine schematische Darstellung einer Anströmung einer Laufschaufel des Laufrads der Figur 2;
Figur 4: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brausekopfs;
Figur 5: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 6: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen sanitären Brause; und
Figur 7: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Strahlbildners 100. Der Strahlbildner 100 ist eine Baugruppe für einen sanitären Brausekopf 400. Der Strahlbildner 100 beinhaltet ein um eine Rotationsachse 102 drehbar gelagertes Laufrad 101 mit einer Beschaufelung; ein Untersetzungsgetriebe 104, welches ein Umlaufrädergetriebe ist; eine Steuereinrichtung; und eine Vielzahl beweglich angeordneter strahlbildender Düsen. Die Steuereinrichtung ist ein Kurvengetriebe, welches eine Kurvenscheibe beinhaltet. Das Untersetzungsgetriebe 104 ist antriebsseitig kraftübertragend mit der Rotationsachse 102 und abtriebsseitig kraftübertragend mit der Steuereinrichtung verbunden. Die Steuereinrichtung ist dazu angeordnet und ausgebildet die durch das Untersetzungsgetriebe 104 übertragene Rotation der Rotationsachse 102 in eine periodische Bewegung der Vielzahl beweglich angeordneter strahlbildender Düsen zu wandeln. Die Beschaufelung des Laufrads 101 besteht aus einer Vielzahl von Laufschaufeln 103. Die Laufschaufeln 103 sind jeweils dazu angeordnet und ausgebildet, eine die jeweilige Laufschaufel 103 in einer Anströmrichtung 301 anströmende Wasserströmung 301 in eine erste Teilströmung 302 und eine weitere Teilströmung 303 zu teilen; die erste Teilströmung 302 in eine erste Teilströmungsrichtung 302 abzulenken; und die weitere Teilströmung 303 in eine weitere Teilströmungsrichtung 303 abzulenken. Hierbei bildet die Anströmrichtung 301 mit der Rotationsachse 102 einen Winkel von 90°, da die Wasserströmung 301 das Laufrad 101 tangential anströmt. Die erste Teilströmungsrichtung 302 und die weitere Teilströmungsrichtung 303 sind jeweils parallel zu der Rotationsachse 102. Ferner sind die erste Teilströmungsrichtung 302 und die weitere Teilströmungsrichtung 303 entgegengesetzt gerichtet. Somit sind die Laufschaufeln 103 dazu ausgebildet, die erste Teilströmung 302 um einen ersten Ablenkwinkel von 90° abzulenken und die weitere Teilströmung 303 um einen weiteren Ablenkwinkel von 90° abzulenken. Eine Darstellung zu den Richtungen ist in Figur 3 zu sehen. Der Strahlbildner 100 beinhaltet ferner eine Anströmdüse 105 mit einer Düsenöffnung 106. Die Anströmdüse 105 ist dazu angeordnet und ausgebildet, das Laufrad 101 mit der Wasserströmung 301 in der Anströmrichtung 301 anzuströmen.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Laufrads 101. Das Laufrad 101 der Figur 2 ist das Laufrad 101 des Strahlbildners 100 der Figur 1. Das Laufrad 101 besteht aus Kunststoff und ist einstückig hergestellt. Ferner hat das Laufrad 101 einen Durchmesser von 32 mm. Jede der Laufschaufeln 103 des Laufrads 101 beinhaltet eine Schaufelbodenfläche 201 und einen Strömungsteiler 202. Hierbei ist der Strömungsteiler 202 dazu angeordnet und ausgebildet, die die jeweilige Laufschaufel 103 in der Anströmrichtung 301 anströmende Wasserströmung 301 in die erste Teilströmung 302 und die weitere Teilströmung 303 zu teilen. Hierzu ist der Strömungsteiler 202 als eine auf der Schaufelbodenfläche 201 angeordnete Teilerwand ausgebildet. Diese Teilerwand verjüngt sich in Richtung von der Schaufelbodenfläche 201 zu einer Kante 203 der Teilerwand. Die Teilerwand ist mittig auf der Schaufelbodenfläche 201 angeordnet und kann auch als Mittelschneide bezeichnet werden. Ein Querschnitt der Schaufelbodenfläche 201 jeder Laufschaufel 103 ist in einer zu der Rotationsachse 102 senkrechten Querschnittsebene durch die Schaufelbodenfläche 201 gekrümmt. Hierbei ist der Querschnitt der Schaufelbodenfläche 201 in der zu der Rotationsachse 102 senkrechten Querschnittsebene durch die Schaufelbodenfläche 201 von der Rotationsachse 102 weg gekrümmt. Ferner ist jeder Querschnitt der Schaufelbodenfläche 201 in jeder zu der Rotationsachse 102 parallelen Querschnittsebene durch die Schaufelbodenfläche 201 eine Gerade.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Anströmung einer Laufschaufel 103 des Laufrads 101 der Figur 2. Hier ist zu sehen, wie die Wasserströmung 301 eine Laufschaufel 103 in der Anströmrichtung 301 anströmt. Durch den Strömungsteiler 202 wird die Wasserströmung 301 in die erste Teilströmung 302 und die weitere Teilströmung 303 geteilt. Die erste Teilströmung 302 wird durch den Strömungsteiler 202 und die Schaufelbodenfläche 201 in die erste Teilströmungsrichtung 302 um 90° abgelenkt. Die weitere Teilströmung 303 wird durch den Strömungsteiler 202 und die Schaufelbodenfläche 201 in die weitere Teilströmungsrichtung 303 um 90° abgelenkt. Hierbei sind die erste Teilströmungsrichtung 302 und die weitere Teilströmungsrichtung 303 parallel zur Rotationsachse 102 des Laufrads 101 sowie senkrecht zu einer Ebene des Laufrads 101. Die Anströmungsrichtung 301 liegt senkrecht zur Rotationsachse 102 und in der Ebene des Laufrads 101.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brausekopfs 400. Der Brausekopf 400 ist ein sanitärer Brausekopf 400, hier ein als Handbrause ausgebildeter Massagebrausekopf, und beinhaltet ein Gehäuse 401. Das Gehäuse 401 beinhaltet den Strahlbildner 100 der Figur 1.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 500. Die Vorrichtung 500 beinhaltet den Brausekopf 400 der Figur 4. Der Brausekopf 400 wasserleitend über einen flexiblen Duschschlauch 502 mit einer Mischeinrichtung 501 zu einem Mischen von Wasser mindestens zweier verschiedener Temperaturen verbunden. Die Mischeinrichtung 501 ist eine sanitäre eine Mischbatterie.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen sanitären Brause 600. Die sanitäre Brause 600 beinhaltet einen Brausekopf 400, welcher als Kopfbrause ausgebildet ist. Der Brausekopf 400 beinhaltet den Strahlbildner 100 wie in der Figur 1 gezeigt.
Figur 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700. Das Verfahren 700 ist ein Verfahren 700 zu einem Spritzgießen des Laufrads 101 der Figur 2. Hierzu beinhaltet das Verfahren 700 einen Verfahrensschritt a) 701: ein Bereitstellen eines Ausgangsmaterials, hier eines Kunststoffgranulats. In einem Verfahrensschritt b) 702 wird das Kunststoffgranulat in einer Spritzgießmaschine aufgeschmolzen, also plastifiziert. In einem Verfahrensschritt c) 703 wird der aufgeschmolzene Kunststoff unter Druck in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt. Das Spritzgießwerkzeug beinhaltet hierbei eine zweiteilige Negativform des Laufrads 101 der Figur 2, in welche der aufgeschmolzene Kunststoff eingespritzt wird. In einem Verfahrensschritt d) 704 wird der Kunststoff abgekühlt und verfestigt. In einem Verfahrensschritt e) 705 wird die zweiteilige Negativform durch Trennen der Teile geöffnet und der verfestigte Kunststoff entformt. Es wird das Laufrad 101 der Figur 2 erhalten.

Bezugszeichenliste

100: erfindungsgemäßer Strahlbildner
101: Laufrad
102: Rotationsachse
103: Laufschaufel
104: Untersetzungsgetriebe
105: Anströmdüse
106: Düsenöffnung
201: Schaufelbodenfläche
202: Stromteiler
203: Kante
301: Wasserströmung / Anströmrichtung
302: erste Teilströmung / erste Teilströmungsrichtung
303: weitere Teilströmung / weitere Teilströmungsrichtung
400: erfindungsgemäßer Brausekopf
401: Gehäuse
500: erfindungsgemäße Vorrichtung
501: Mischeinrichtung
502: Duschschlauch
600: Brause
700: Verfahren
701: Verfahrensschritt a)
702: Verfahrensschritt b)
703: Verfahrensschritt c)
704: Verfahrensschritt d)
705: Verfahrensschritt e)

Claims

Ein Strahlbildner (100) für einen sanitären Brausekopf zum Erzeugen eines dynamischen Strahlbilds, beinhaltend
a) ein um eine Rotationsachse (102) drehbar gelagertes Laufrad (101) mit einer Beschaufelung,

b) eine Steuereinrichtung, und

c) mindestens eine beweglich angeordnete Düse;

wobei die Steuereinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet ist, eine Rotation der Rotationsachse (102) in eine Bewegung der mindestens einen Düse zu wandeln;

wobei mindestens eine Laufschaufel (103) der Beschaufelung dazu angeordnet und ausgebildet ist,
a. eine die mindestens eine Laufschaufel (103) in einer Anströmrichtung (301) anströmende Wasserströmung (301) in mindestens eine erste Teilströmung (302) und eine weitere Teilströmung (303) zu teilen,

b. die erste Teilströmung (302) in eine erste Teilströmungsrichtung (302) abzulenken, und

c. die weitere Teilströmung (303) in eine weitere Teilströmungsrichtung (303) abzulenken;

wobei sich die Anströmrichtung (301), die erste Teilströmungsrichtung (302) und die weitere Teilströmungsrichtung (303) jeweils voneinander unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlbildner (100) ferner beinhaltet ein Untersetzungsgetriebe, das antriebsseitig kraftübertragend mit der Rotationsachse (102) verbunden ist und abtriebsseitig kraftübertragend mit der Steuereinrichtung verbunden ist.
Der Strahlbildner (100) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Laufschaufel (103)
a) eine Schaufelbodenfläche (201), und

b) einen Strömungsteiler (202)
beinhaltet;
wobei der Strömungsteiler (202) dazu angeordnet und ausgebildet ist, die die mindestens eine Laufschaufel (103) in der Anströmrichtung (301) anströmende Wasserströmung (301) in mindestens die erste Teilströmung (302) und die weitere Teilströmung (303) zu teilen.
Der Strahlbildner (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Laufschaufel (103) der Beschaufelung dazu angeordnet und ausgebildet ist,
A) die erste Teilströmung (302) um einen ersten Ablenkwinkel in einem Bereich von 45 bis 180° in die erste Teilströmungsrichtung (302) abzulenken, oder

B) die weitere Teilströmung (303) um einen weiteren Ablenkwinkel in einem Bereich von 45 bis 180° in die weitere Teilströmungsrichtung (303) abzulenken, oder

C) beides.
Der Strahlbildner (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Querschnitt der Schaufelbodenfläche (201) in einer zu der Rotationsachse (102) parallelen Querschnittsebene durch die Schaufelbodenfläche (201) nicht gekrümmt ist.
Der Strahlbildner (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strahlbildner (100) ferner mindestens eine Anströmdüse (105) beinhaltet,
wobei die Anströmdüse (105) dazu angeordnet und ausgebildet ist, das Laufrad (101) mit der Wasserströmung (301) in der Anströmrichtung (301) anzuströmen.
Ein Brausekopf (400) mit einem Gehäuse (401), wobei das Gehäuse (401) den Strahlbildner (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 beinhaltet.
Der Brausekopf (400) nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse (401) mindestens eine Anströmdüse (105) beinhaltet,
wobei die Anströmdüse (105) dazu angeordnet und ausgebildet ist, das Laufrad (101) mit einer Wasserströmung (301) in der Anströmrichtung (301) anzuströmen.
Eine Vorrichtung (500), beinhaltend den Brausekopf (400) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Brausekopf (400) wasserleitend mit einer Mischeinrichtung (501) zu einem Mischen von Wasser mindestens zweier verschiedener Temperaturen verbunden ist.
Eine Brause (600), beinhaltend den Brausekopf (400) nach Anspruch 6 oder 7.