-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Handbrause, insbesondere eine
Handbrause zum Bewältigen
unterschiedlicher Wasserdurchflussmengen und zum Vorsehen einer
verbesserten Konstruktion.
-
Typischerweise
umfasst eine Handbrause eine Sprühplatte
mit mehreren Düsen
zum Vorsehen eines Auslass-Sprühmusters.
-
Es
sind verschiedene Muster bekannt, und es ist sogar bekannt, Handbrausen
vorzusehen, die mehrere verschiedene Sprühmuster aufweisen, aus denen
der Anwender wählen
kann.
-
Handbrausen
können
einfache Öffnungen, entweder
rund oder länglich,
in der Sprühplatte
aufweisen oder können
so genannte Elastomernoppen zum Bilden des Sprühmusters aufweisen. Elastomernoppen
lassen sich einfach durch manuelles Reiben und Verformen der Noppen
(von Kalk und anderen Ablagerungen) reinigen. Gängige Noppen sind für gewöhnlich kegelförmig und
bestehen aus Gummi oder einem gummiartigen Material. Öffnungen
in einer Sprühplatte
sind dagegen leichter herzustellen, haben aber den Nachteil, dass
sie schwierig von Kalk und anderen Ablagerungen zu reinigen sind.
Diesbezüglich
können
aber innen in der Handbrause Stifte zum Einführen durch die Öffnungen
zu deren Reinigen vorgesehen sein. Die Stifte können von Hand oder als Teil
des Vorgangs des Wechselns von Sprühmustern betätigt werden.
-
Die
vorliegende Erfindung beruht auf einem Erkennen eines Problems bei
vorbekannten Handbrausen. Insbesondere bei Verwenden einer Handbrause
mit einer Durchflussmenge, die unter Normal liegt, sind die Strahle
des Sprühmusters
aufgrund der Tatsache, dass die Düsen für die gewählte Durchflussmenge zu groß sind,
weich und schwach. Bei einer Durchflussmenge, die über Normal
liegt, bringt die Handbrause dagegen einen unnötig großen Druckabfall ein und die
Strahle werden unerwünscht hart.
Diesbezüglich
sollte bedacht werden, dass die Handbrause einer Dusche meist am
stärksten
zum gesamten Druckabfall der Dusche beiträgt und häufig die Leistung des ganzen
Duschsystems beschränkt, ob
dies nun ein Mischventil, ein elektrischer Duschendurchlauferhitzer
etc. einschließt.
-
Das
vorstehend erkannte Problem könnte durch
Vorsehen von Handbrausen und Sprühplatten gelöst werden,
die für
bestimmte Durchflussmengen optimiert sind. Manchmal ist es aber
so, dass eine bestimmte Installation sich verändernde Durchflussmengen bewältigen muss.
Insbesondere bei einem elektrischen Durchlauferhitzer wird die Temperatur meist
durch Verändern
der Durchflussmenge durch den Erhitzer geregelt. Dies bedeutet,
dass, wenn der Anwender eine kältere
Duschtemperatur wählt,
z.B. im Sommer, bei der wenig Aufheizen erforderlich ist, die Durchflussmenge
sehr hoch ist, zum Beispiel 15 Liter pro Minute, wohingegen die
Durchflussmenge relativ niedrig ist, zum Beispiel 3 Liter pro Minute, wenn
der Anwender eine heißere
Duschtemperatur wählt,
z.B. im Winter, bei der starkes Aufheizen erforderlich ist.
-
Vorbekannte
Handbrausen und Sprühplatten müssen nicht
hinreichend mit diesem Bereich an Durchflussmengen fertig werden.
Herkömmlicherweise
werden während
des Winters für
die niedrigeren Durchflussmengen weiche und schwache Strahle erzeugt.
Typische Handbrausen weisen sogar verhältnismäßig große Druckabfälle bei hohen Durchflussmengen
auf und beschränken
daher die Durchflussmenge durch die Duscheinrichtung.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend
erkannten Probleme zu lösen.
-
Die
vorliegende Anmeldung erkennt auch zum ersten Mal die Erwünschtheit,
ein Sprühmuster vorzusehen,
das von der Sprühplatte
der Handbrause abweicht, sowie Probleme beim Umsetzen davon bei
Verwendung von Elastomernoppen. Die vorliegende Erfindung beruht
auf einem Erkennen von Problemen bezüglich dem Formgießen und
dem Zusammenbau der Bestandteile, die das abweichende Sprühmuster
liefern. Insbesondere wenn ein Bestandteil mit Hilfe unkomplizierter
Formverfahren geformt wird, ist es erforderlich, die beiden Hälften des Formwerkzeugs
zu trennen, und somit wird es erforderlich, dass alle die Strahle
bildenden Düsen
parallele Seiten haben oder bezüglich
der Aushebelinie abweichen. Zur Konstruktion einer Handbrause mit einem
abweichenden Sprühmuster
wäre es
möglich, Elastomernoppen
separat zu formen und dann diese in der Sprühplatte so zusammenzubauen,
dass das abweichende Muster gebildet wird. Dies steigert aber die
Komplexität
und die Kosten des Zusammenbaus erheblich. Daher ist es wünschenswert,
alle Elastomernoppen zusammen als einzige Komponente formen zu können. Zwar
ist es möglich,
alle Noppen zusammen an einer Noppenmappe gleichzeitig zu formen,
diese Auslegung erfordert aber, dass alle Noppen unterschiedlich
sind und dass die Form jeder Noppe entsprechend ihrer Position auf
der Matte angepasst wird.
-
DE-A-4039337
offenbart einen Duschkopf nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit
einer biegsamen Platte, die mit einer relativ starren Sprühplatte verbunden
ist, so dass Düsen
in der biegsamen Platte mit Düsen
in der Sprühplatte
ausgerichtet sind, das die Düsen
in der biegsamen Platte umgebende Material aber unter Wasserdruck
weggebogen werden kann, um die Geometrie der Düsen in der biegsamen Platte
zu verändern.
-
Erfindungsgemäß wird eine
Handbrause an die Hand gegeben, welche umfasst:
einen Einlass
für Wasser;
und
mehrere Düsen
zum Vorsehen eines Auslass-Sprühmusters;
wobei sich die Querschnittfläche und
somit der Strömungswiderstand
der Düsen
automatisch als Reaktion auf die Durchflussleistung ändert,
dadurch
gekennzeichnet, dass jede der mehreren Düsen einen jeweiligen Auslass
bildet, der zumindest teilweise von mehreren sich nach innen erstreckenden
biegsamen Klappen abgedeckt wird, wobei die biegsamen Klappen jeder
jeweiligen Düse
so angeordnet sind, dass sie sich bei zunehmender Durchflussleistung
von der Düse
und voneinander weg biegen, um die Querschnittfläche der Auslass-Strömstrecke
zu vergrößern, so
dass die Handbrause über einen
großen
Bereich an Durchflussleistungen ein im Allgemeinen ähnliches
Sprühmuster
erzeugt und ein übermäßiger Druckabfall
bei hohen Durchflussleistungen vermieden werden kann.
-
Auf
diese Weise kann die vorliegende Erfindung eine Öffnung an die Hand geben, die
automatisch die Größe der Düse als Funktion
der Durchflussleistung ändert
und daher eine optimale Leistung und ein optimales Erscheinungsbild über einem breiteren
Bereich von Durchflussmengen verwirklicht. Das Ändern der Größe der Düse als Funktion der
Durchflussleistung erlaubt ein Anpassen des Druckabfalls der Öffnung,
so dass er den Anforderungen des jeweiligen Duschsystems gerecht
wird. Verglichen zum Beispiel mit einer vorbekannten Handbrause
vermindert die erfindungsgemäße Handbrause
den Druckabfall über
der Handbrause bei hohen Durchflussmengen erheblich, während sie
bei niedrigen Durchflussmengen gleichzeitig ein ästhetisch annehmbares Sprühmuster
bietet.
-
Um
diese beiden Eigenschaften in einer Sprühplatte zu kombinieren, wird
die Größe und/oder Form
der Öffnungen
in der Platte als Funktion von Durchflussmenge verändert. Bei
niedrigen Durchflussmengen sind die Öffnungen klein genug, um die Bildung
von gut ausgebildeten Strahlen zu ermöglichen, die ästhetisch
ansprechend sind. Bei höheren Durchflussmengen
dagegen ist der Öffnungsdurchmesser
größer, so
dass ein geringer Druckabfall quer über die gesamte Sprühplatte
verwirklicht werden kann.
-
Mindestens
eine der Düsen
kann eine Elastomernoppe mit einem Auslass an einem Ende aufweisen.
-
Auf
diese Weise können
die Vorteile von durch Reiben zu reinigenden Auslegungen integriert werden.
Die Elastomernoppen müssen
aber nicht eine für
den Reinigungsvorgang durch Reiben geeignete Form aufweisen, da
sie andere Vorteile haben, auf die nachstehend einzugehen ist.
-
Die
Elastomernoppe kann eine Umfangswand aufweisen, die einen den Auslass
speisenden im Allgemeinen kegelförmigen
inneren Durchlass bildet, der hin zu dem einen Ende eine zunehmend
kleiner werdende Querschnittfläche
aufweist.
-
Auf
diese Weise weist der Auslass der Elastomernoppe zumindest in seinem
entspannten Zustand eine kleinere Querschnittfläche als sein Einlass auf.
-
Somit
ist der Auslass zumindest teilweise durch mehrere sich nach innen
erstreckende biegsame Klappen bedeckt, die sich bei zunehmender Durchflussleistung
weg vom Auslass biegen, um so die Querschnittfläche der Auslass-Strömstrecke
zu vergrößern. In
der Praxis kann die Düse
mit solchen Klappen an Stelle einer Noppe versehen sein.
-
Auf
diese Weise wird der wirksame Wasserdurchlass durch die zwischen
den Klappen verbleibende Fläche
gebildet. Somit bleiben die Klappen bei kleinen Durchflussmengen
relativ ungebogen, wodurch sie eine relativ kleine wirksame Auslass-Querschnittfläche bilden.
Wenn dagegen die Durchflussmenge zunimmt, werden die Klappen weggebogen, so
dass eine größere wirksame
Auslass-Querschnittfläche gebildet
wird. Somit kann das gleiche Sprühmuster
im Allgemeinen für
alle Durchflussleistungen aufrechterhalten werden und es kann ein
unzulässiger
Druckabfall bei hohen Durchflussmengen vermieden werden.
-
Vorzugsweise
sind die drei sich nach innen erstreckenden biegsamen Klappen symmetrisch
für jeden
Auslass vorgesehen, wobei sie durch drei sich in der Mitte des Auslasses
treffende radiale Schlitze getrennt sind.
-
Die
Verwendung von drei Klappen ist aus Gründen der Herstellbarkeit, die
nachstehend weiter ausgeführt
werden, besonders vorteilhaft. Insbesondere wird das gemeinsame
Formen von Noppen einstückig
an einer Platte ohne Ausbilden von Luftblasen in den Klappen der
Noppen einfacher.
-
Es
versteht sich, dass die Elastizitäts-/Federkonstante durch Verändern der
Anzahl an Klappen und somit der Breite einer Klappe angepasst werden kann.
-
Die
Elastizität
der Klappen kann ebenfalls durch Ändern der Dicke, der Materialhärte und/oder der
Geometrie angepasst werden. Ferner können in die Auslegung der Klappe
Strukturen wie Rippen und Vertiefungen aufgenommen werden, um die
Federkonstante maßzuschneidern.
-
Vorzugsweise
erstrecken sich die Noppen von einem gemeinsamen Grundteil, wobei
der Grundteil einstückig
mit den Noppen ist.
-
Vorzugsweise
bestehen die Noppen und der Grundteil aus einem Material, das so
weich wie möglich
ist, um die erwünschte
Elastizität
zu erhalten. Ein geeignetes Material ist flüssiges Silicon. Aufgrund praktischer
Beschränkungen
und der Notwendigkeit, haltbare Noppen vorzusehen, liegt die Shore-Härte des
Materials bevorzugt in dem Bereich von 30 bis 60. Insbesondere haben
sich Materialien mit einer Shore-Härte in dem Bereich von 40 als
besonders vorteilhaft erwiesen.
-
Erfindungsgemäß wird ferner
eine Brausennoppenplatte zur Verwendung in einer Handbrause an die
Hand gegeben, wobei die Platte einen Grundteil und mehreren Noppen
umfasst, die sich von dem Grundteil erstrecken, wobei jede Noppe
einen Auslass an dem Ende distal des Grundteils aufweist, wobei
der Auslass zumindest teilweise durch mehrere sich nach innen erstreckende
biegsame Klappen abgedeckt wird, die durch sich in der Mitte des
Auslasses treffende radiale Schlitze getrennt sind, wobei die Schlitze
so zueinander ausgerichtet sind, dass bei einem Prozess des Spritzgießens der
Platte von einer Kante das Gießmaterial
strömen
kann, um die Klappen zu erzeugen, ohne Lufttaschen zu bilden.
-
Die
Ausrichtung der Klappen und Schlitze kann daher von erheblicher
Bedeutung für
das Erleichtern der Herstellung des Grundteils und der Noppen als
einzelne einstückige
Einheit sein.
-
Die
Verwendung von mehreren Klappen erleichtert das Öffnen und Verschließen der
Auslässe. Bevorzugt
sind aber drei sich nach innen erstreckende biegsame Klappen an
jedem Auslass vorgesehen.
-
Dies
bietet gute Leistung im Gebrauch und erleichtert das Formen der
Platte ohne Erzeugen von Lufttaschen.
-
Die
Noppen können
an einer Elastomerplatte mit einem Grundteil mit einer stromaufwärts und
einer stromabwärts
befindlichen Oberfläche
und mehreren Noppen ausgebildet sein, die sich von der stromabwärts befindlichen
Oberfläche
in Richtungen erstrecken, die parallel sind, wenn die Elastomerplatte
unbelastet ist; es kann eine Sprühplatte
mit einer Innenfläche,
einer Außenfläche und
mehreren Durchgangsöffnungen,
die den Noppen entsprechen, vorhanden sein, wobei die stromabwärts befindliche Oberfläche des
Grundteils neben der Innenfläche
der Sprühplatte
angeordnet ist, wobei sich die Noppen durch die Durchgangsöffnungen
erstrecken; und die Handbrause kann weiterhin eine Tragstruktur
zum Halten der Elastomerplatte neben der Innenfläche umfassen, so dass der Grundteil
und mindestens eine erste der Noppen weggebogen wird.
-
Wenn
zum Beispiel die Elastomerplatte veranlasst wird, sich einer konkaven
Innenfläche
anzupassen, werden somit die Noppen entsprechend weggebogen.
-
Bevorzugt
weist die Handbrause aber mindestens ein Ablenkelement zwischen
der stromabwärts
befindlichen Oberfläche
und der Innenfläche, das
radial einwärts
oder auswärts
der mindestens einen ersten der Noppen angeordnet ist, auf; wobei
die Tragstruktur den Grundteil gegen die Innenfläche drückt, so dass sich der Grundteil
um das Ablenkelement wegbiegt und die eine erste der Noppen weggebogen
wird.
-
Bevorzugt
erstreckt sich die eine erste der Noppen bei Wegbiegen nicht in
die Richtung mindestens einer zweiten der Noppen.
-
Auf
diese Weise ist es möglich,
alle Noppen als einzige geformte Komponente zu erzeugen. Da sich
alle Noppen in der Komponente bei Formen in einer parallelen Richtung
erstrecken, kann die Elastomerplatte gerade in der Aushebelinie
geformt werden. Die beiden Hälften
der Form können
mit anderen Worten in der Richtung des Verlaufs der Noppen getrennt
werden. Es ist nicht erforderlich, mehrere separate Noppen anzuordnen
oder Noppen einer Noppenmatte mit verschiedenen Formen entsprechend
ihrer Position zu formen. Dies erlaubt ein einfacheres Herstellen
des Formwerkzeugs und ein Herstellen der Noppen mit identischen
Formen.
-
Wenn
die Elastomerplatte in der Handbrause eingebaut ist, werden die
Noppen durch die Tragstruktur und das Ablenkelement weggebogen, um
das erwünschte
Sprühmuster
vorzusehen.
-
Die
mehreren Noppen können
als eine oder mehrere Anordnungen vorgesehen werden, zum Beispiel
als konzentrische ringförmige
Anordnungen. Die mindestes erste und die mindestens zweite der Noppen
können
in der gleichen Anordnung vorgesehen werden. Alternativ können die
mindestens erste und die mindestens zweite der Noppen in jeweiligen konzentrischen
Anordnungen von Noppen vorgesehen werden.
-
Jeweilige
Ablenkelemente können
für einzelne
Noppen oder Gruppen von Noppen vorgesehen werden, um diese Noppen
oder Gruppen nach Bedarf wegzubiegen. Wenn aber die mindestens eine erste
der Noppen als ringförmige
Anordnung vorgesehen ist, kann ein einziges ringförmiges Ablenkelement
für die
Anordnung vorgesehen werden, um die Noppen dieser Anordnung alle
bei dem gleichen Ablenkwinkel wegzubiegen. Der Ablenkwinkel wird durch
die Tiefe des Elements bestimmt.
-
Durch
Vorsehen des Ablenkelements an der Innenseite einer Anordnung von
Noppen wird die Außenseite
der Noppen hin zur Innenfläche
der Sprühplatte
gebogen, so dass die Noppen so weggebogen werden, dass nach innen
gerichtete Strahle vorgesehen werden. Durch Vorsehen eines Ablenkelements an
der Außenseite
einer Noppe wird dagegen der entsprechende Strahl nach außen gerichtet.
-
Bevorzugt
weist die Elastomerplatte weiterhin mindestens eine dritte der Noppen
auf, optional in der Form einer dritten konzentrischen ringförmigen Anordnung,
die sich von der stromabwärts
befindlichen Oberfläche
und durch entsprechende der Durchgangsöffnungen erstreckt, wobei die
Handbrause weiterhin mindestens ein weiteres Ablenkelement zwischen
der stromabwärts
befindlichen Oberfläche
und der Innenfläche,
das radial einwärts
oder auswärts
der einen dritten der Noppen angeordnet ist, aufweist, so dass der
Grundteil durch das weitere Ablenkelement weggebogen wird und die
dritte der Noppen sich nicht in die Richtung der zweiten der Noppen
erstreckt.
-
Auf
diese Weise können
die gleichen Vorteile für
zusätzliche
Anordnungen von Noppen verwirklicht werden.
-
Bevorzugt
erstreckt sich die dritte der Noppen nicht in die Richtung der ersten
der Noppen.
-
Somit
kann ein sich stärker
verändernderes Sprühmuster
vorgesehen werden.
-
Bevorzugt
bildet die mindestens eine dritte der Noppen ein sich bezüglich der
mindestens einen ersten der Noppen unterschiedliches Sprühmuster.
-
Wenn
somit mehrere der dritten der Noppen eine dritte Anordnung bilden,
werden alle von der dritten Anordnung von Noppen erzeugten Wasserstrahle bezüglich der
Strahle von einer Anordnung der ersten der Noppen nach außen gerichtet.
-
Bevorzugt
bildet die mindestens eine erste der Noppen ein zu der mindestens
einen zweiten der Noppen unterschiedliches Sprühmuster.
-
Bei
jeder der ersten, zweiten und dritten Noppen der jeweiligen Anordnungen
kann somit jede Anordnung bei einem sich von den anderen Anordnungen
anderen Winkel abweichen, um ein erwünschtes und volles Sprühmuster
vorzusehen.
-
Das
Ablenkelement kann als separate Komponente zum Einsetzen in die
Handbrause vorgesehen werden. Die Anzahl an Bauteilen wird aber
gesenkt und der Zusammenbau vereinfacht, wenn das Ablenkelement
integral entweder mit der Sprühplatte oder
dem Grundteil ist.
-
Bevorzugt
wird es integral mit dem Grundteil vorgesehen, wenngleich sich versteht,
dass die Ablenkelemente für
verschiedene Anordnungen nicht alle an der einen gleichen Sprühplatte
oder dem einen gleichen Grundteil ausgebildet sein müssen.
-
Bevorzugt
umfasst das Ablenkelement eines von ringförmiger Wulst und Kante eines
ringförmigen Profils
des Grundteils.
-
In
jedem Fall bewirken der Stufenteil und daher der Höhenunterschied
ein Wegbiegen bei einem Winkel des lokalen Bereichs des Grundteils,
von dem die Noppe absteht.
-
Bevorzugt
bildet jede der Noppen eine jeweilige Düse, so dass die Noppen zusammen
ein Auslass-Sprühmuster
bilden, wobei sich die Querschnittfläche der Düsen automatisch als Reaktion
auf die Durchflussmenge ändert.
-
Aus
der folgenden Beschreibung, die lediglich beispielhaft gegeben wird,
geht die Erfindung unter Bezug auf die Begleitzeichnungen besser
hervor. Hierbei zeigen:
-
1 eine
Handbrause, in der die vorliegende Erfindung verkörpert sein
kann;
-
2(a) bis (c) eine Sprühdüsennoppe;
-
3(a) und (b) die Funktionsweise der Noppe der 2(a) bis (c);
-
4(a) und (b) die Funktionsweise einer alternativen
Sprühdüse;
-
5(a) und (b) die Funktionsweise einer alternativen
Sprühdüse;
-
6(a) bis (c) eine die vorliegende Erfindung verkörpernde
Noppe;
-
7(a) und (b) die Funktionsweise der Noppe der 6(a) bis (c);
-
8(a) und (c) eine alternative Anordnung;
-
9 eine
auseinander gezogen dargestellte Ansicht einiger der Bestandteile
der Anordnung der 8(a) bis (c);
-
10 eine
die vorliegende Erfindung verkörpernde
Noppenplatte;
-
11 eine
Sprühplatte
zur Verwendung mit der Noppenplatte von 10;
-
12(a) und (b) ein Wegbiegen von Noppen;
-
13 bevorzugte
Noppen-Schlitzausrichtungen; und
-
14(a) und (b) Strömen in der Form bei Ausbilden
von Klappen in Düsen.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Handbrause, wie sie beispielsweise
in 1 gezeigt wird.
-
Die
Handbrause 2 umfasst einen Wassereinlass 4, eine
Sprühplatte 6 und
mehrere Düsen 8 in der
Sprühplatte 6.
Dem Einlass 4 wird Wasser geliefert und tritt aus der Handbrause 2 durch
die Düsen 8 aus,
um ein vorbestimmtes Sprühmuster
zu bilden.
-
Die
folgende Beschreibung ist mit dem automatischen Ändern der wirksamen Querschnittfläche der
Düsen,
so dass die Handbrause über
einen breiten Bereich an Durchflussmengen ein im Allgemeinen ähnliches
Sprühmuster
erzeugt, befasst. Es ist aber auch möglich, die Form und/oder die
Länge der Düsen zu verändern, um
deren Strömwiderstand
zu verändern.
Eine Aufgabe besteht insbesondere darin, unnötig scharfe Strahle und große Druckabfälle bei
hohem Durchfluss zu vermeiden und bei niedrigen Durchflussmengen ästhetisch
ansprechende bzw. scharf eingestellte Strahle zu wahren.
-
Die
Auslegung der Sprühplatte
könnte
Elastomernoppen verwenden, die entlang ihrer Längsachse in verschiedene Segmente
unterteilt sind.
-
2(a9 zeigt eine geeignete Noppe 10, und
die 2(b) und (c) zeigen jeweils
eine Draufsicht und einen Querschnitt entlang deren Länge. Die dargestellte
Noppe 10 ist asymmetrisch und soll eine Strömstrecke
durch die Noppe vorsehen, die zum Grundteil abgewinkelt ist. Dennoch
versteht sich, dass auch symmetrische Noppen für ein senkrechtes Strömen vorgesehen
werden könnten.
-
Wie
dargestellt weist die Noppe 10 einen Grundteil 12 auf,
der an einer Stirnplatte befestigt werden kann und eine im Allgemeinen
kegelförmige Außenumfangswand 14 aufweist,
die sich zu einem Auslass 16 erstreckt. Mehrere axial verlaufende Schlitze 18 unterteilen
die kegelförmige
Wand in mehrere dazwischen angeordnete Klappen oder Segmente 20.
-
Die 3(a) und (b) zeigen jeweils schematisch Handbrausen
und Sprühdüsen jeweils
für niedrige
und hohe Durchflussleistung. Diese Sprühdüsen umfassen symmetrische Noppen.
-
Bei
niedrigen Durchflussmengen reicht der Wasserdruck nicht aus, um
die verschiedenen Noppensegmente 20 auseinander zu biegen.
Die Auslassöffnung 16 ist
daher relativ klein und stellt die Bildung eines gut ausgebildeten
Strahls sicher. Bei höheren
Durchflussmengen reicht der Wasserdruck aus, um die verschiedenen
Noppensegmente 20 auseinander zu biegen. Dieser Vorgang
führt zu
einem vergrößerten Sprühöffnungsdurchmesser.
-
In
der gezeigten Anordnung weist die Noppe eine in etwa konstante Dicke
der Umfangswand auf und hat somit eine im Allgemeinen kegelförmige Außenform.
Es reicht aber aus, dass der innere Durchlass kegelförmig ist.
Die Außenform
kann somit jede geeignete Form annehmen. Andere Anordnungen könnten auch
innere Durchlässe
von anderen Formen aufweisen.
-
Während der
Herstellung der Noppe, zum Beispiel durch Gießen, können in den Noppen an Ort und
Stelle Schlitze ausgebildet werden. Alternativ können sie durch Schneiden oder
Strukturieren der Noppe in einer geeigneten Weise eingebracht werden.
-
Abhängig von
der Anwendung und den erwünschten
zu verwirklichenden Wirkungen kann die Anzahl an Schlitzen in einer
Noppe schwanken. Es wird vorgeschlagen, dass Noppen mit 2 bis 4
Schlitzen verwendet werden sollten, da diese relativ einfach herzustellen
sind und eine zweckdienliche Leistung bieten.
-
Statt
die einzelnen Noppen zu spalten, kann die gleiche Wirkung durch
Integrieren von Falten in die Noppen verwirklicht werden, die es
der Sprühdüse erlauben,
sich mit Durchflussleistung/Wasserdruck zu weiten. Die 4(a) und (b) zeigen schematisch eine Handbrause
und Sprühdüsen bei
niedrigen Durchflussmengen bzw. hohen Durchflussmengen.
-
Eine
im Allgemeinen kegelförmige
Umfangswand 22 umfasst eine Reihe von Klappen 24,
die axial von dem Auslass 26 abstehen.
-
Wie
dargestellt werden die Klappen bei den höheren Durchflussmengen nach
außen
verformt, so dass die Querschnittfläche des Auslasses 26 vergrößert wird.
-
Die
Noppen können
aus jedem elastomeren oder verformbaren Material hergestellt werden.
Für die
Anwendung in einer Handbrause wird die Verwendung von Neopren, thermoplastischem
Elastomer, flüssigem
Silicon oder einem beliebigen Gummi oder gummiartigem Material bevorzugt.
-
Die
Noppen können
als einzelne Einheiten hergestellt werden, die dann in die Handbrause
eingebaut werden. Alternativ können
Unterbaugruppen, die mehrere (oder alle) Noppen auf einer geeigneten Rückplatte
oder einem geeigneten Grundteil kombinieren, hergestellt werden,
um den Vorgang des Zusammenbaus der Handbrause zu vereinfachen.
Ferner können
die Noppen durch Überformen
in einem geeigneten Teil (z.B. der Öffnungsplatte) der Handbrause
hergestellt werden.
-
Die
Geometrie und die Materialparameter der Noppe zusammen mit der Anzahl
oder Länge
der Schlitze/Klappen bestimmen die Elastizitäts-/Federkonstante der verschiedenen
Noppensegmente. Diese Parameter können daher zum Anpassen und Maßschneidern
der Leistung der Noppen, insbesondere der Änderung der Öffnungsgröße und der
Funktion des Wasserdrucks/der Durchflussleistung, verwendet werden.
-
Statt
Falten 25 in der kegelförmigen
Umfangswand 22 der Düse
vorzusehen, ist es möglich, durch
Zulassen, dass sich die kegelförmige
Wand selbst elastisch verformt, eine ähnliche Wirkung zu erzielen.
Die 5(a) und (b) zeigen eine solche Sprühdüse für niedrige
bzw. hohe Durchflussmengen.
-
Wie
zuvor weist die Düse
eine kegelförmige Umfangswand 30 auf.
Der Hauptunterschied besteht aber darin, dass die Wanddicke reduziert
ist, um sie biegsamer und verformbarer zu machen. Somit ist bei
niedrigen Durchflussmengen, wie in 5(a) gezeigt,
der Wasserdruck zu gering, um die Noppe wesentlich zu dehnen. Der
Auslass 32 ist daher klein, was zu einem gut ausgebildeten
und ästhetisch
ansprechenden Strahl führt.
Mit zunehmender Durchflussleistung nimmt die Druckdifferenz quer über der Wand 30 der
Noppe zu. Folglich wird die Noppe, wie in 5(b) gezeigt,
gedehnt, wobei die größten Verformungen
in den verdünnten
Abschnitten auftreten. Dieses Dehnen lässt die Größe der Sprühöffnung 22 größer werden.
-
Da
sich die Sprühdüsenwände weiten,
versteht sich, dass es nicht erforderlich ist, dass die Noppe einen
inneren kegelförmigen
Durchlass hat.
-
Die
zur Herstellung dieser Noppen verwendeten Herstellungsmaterialien
und -prozesse können den
für die
oben beschriebenen gespaltenen Noppen verwendeten ähneln. Es
wird jedoch vorgeschlagen, elastischere Materialien zu verwenden.
Insbesondere können
die Noppen aus flüssigem
Silicon oder einem anderen Gummi oder gummiartigen Materialien mit
relativ geringer Shore-Härte
hergestellt werden, z.B. Shore A 20 bis 50, bevorzugt 25 bis 40.
-
6(a), (b) und (c) zeigen eine andere, die vorliegende
Erfindung verkörpernde
Bauart, bei der der Auslass durch eine Reihe von Klappen teilweise verschlossen
ist.
-
Die
Noppe umfasst einen Grundteil 42 und eine Umfangswand 44,
die einen Durchgangskanal zu dem Auslass 46 bildet. Quer über dem
Auslass 46 befinden sich mehrere Klappen 48, die
den Auslass am Ende der Noppe teilweise verschließen.
-
Wie
in 7(a) gezeigt, ist der Wasserdruck bei
einer niedrigen Durchflussleistung nicht ausreichend, um die Klappen 48 zu
verformen, was zu einer kleinen Sprühöffnung 46 führt. Bei
einer hohen Durchflussleistung, wie in 7(b) gezeigt,
kann der Wasserdruck aber die Klappen 48 nach außen biegen,
wodurch die wirksame Querschnittfläche des Auslasses 46 vergrößert wird.
-
Die
Anzahl an Klappen 48 in jeder Sprühdüse, deren Geometrie (z.B. Breite,
Länge und
Dicke) und das zur Herstellung der Sprühdüsen verwendete Material hängen von
der gewählten
Bauart und der erwünschten
Leistung ab. Das Erscheinungsbild des Sprühstrahls bei Austreten aus
der Sprühdüse kann zum
Beispiel durch Ändern
der Anzahl an Klappen maßgeschneidert
werden. Es wird vorgeschlagen, 3 bis 4 Klappen pro Noppe zu verwenden,
da dies eine zufrieden stellende Leistung ergibt, dabei aber relativ einfach
herzustellen ist. In einer bevorzugten Ausführung werden in jeder Noppe
3 Klappen vorgesehen.
-
Die
Geometrie der Klappen zusammen mit der Dicke und den Materialparametern
wie Härte
bestimmen die Elastizitäts-/Federkonstante
der Klappen. Es ist auch möglich,
strukturelle Merkmale, beispielsweise Rippen und Vertiefungen, in
die Klappen zu integrieren, um deren Steifheit anzupassen. Diese Parameter
können
zum Anpassen von Änderungen in
der Öffnungsgröße als Funktion
von Wasserdruck verwendet werden.
-
Bevorzugt
sind die Klappen symmetrisch und daher von gleicher Größe.
-
Die
zur Herstellung dieser Noppen verwendeten Herstellungsmaterialien
und -prozesse ähneln den
oben erläuterten.
Es wird vorgeschlagen, dass die Noppen aus flüssigem Silicon mit einer Shore-Härte von
Shore A30 bis 60, bevorzugt in dem Bereich von 40, hergestellt werden,
da dies gute Leistung bringt. Es kann aber auch ein anderes elastomeres,
biegsames oder verformbares Material mit anderen Härten verwendet
werden.
-
Wenngleich
dies zwar nicht gezeigt wird, besteht eine Abwandlung dieser Ausführung darin,
die Klappen direkt in den Düsen
der Sprühplatte
ohne Verwendung von Noppen vorzusehen.
-
In
einer anderen Anordnung kann die Größe der Sprühöffnung durch Einführen eines
Stifts in diese verändert
werden.
-
8(a), (b) und (c) zeigen schematisch eine solche
Handbrause und Sprühdüse jeweils
für keinen
Durchfluss, geringen Durchfluss und starken Durchfluss.
-
Wie
gezeigt ist die Sprühplatte 50 mit
einer Reihe von relativ großen Öffnungen 52 gebildet.
Diese Öffnungen 52 können, wie
dargestellt, Öffnungen in
einer Öffnungsplatte
oder alternativ in Noppen sein. Hinter der Sprühplatte 50 ist eine
weitere Platte 54 mit einer Reihe von Stiften 56 angebracht.
Diese kann als Kammplatte beschrieben werden. Jeder der Stifte 56 ist
einer jeweiligen Sprühöffnung 52 zugeordnet,
und die Sprühöffnungen 52 und
die Stifte 56 sind kegelförmig.
-
Das
Eindringen der Stifte 56 in die Sprühöffnungen 52 ändert sich
mit der Durchflussleistung. Somit kann die „scheinbare" Größe der Auslassöffnung als
Funktion der Durchflussleistung verändert werden. Jede Öffnung in
der Sprühplatte
kann einem Stift zugeordnet werden. Alternativ ist es möglich, eine
Untergruppe der Öffnungen
in der Sprühplatte durch
den vorgeschlagenen Mechanismus anzupassen. 9 zeigt
eine Sprühplatte 50 mit
einer Kammplatte 54, die in einem Gehäuse 58 der Handbrause unterzubringen
ist.
-
Eine
Bewegung der Kammplatte 54 bezüglich der Sprühplatte 50 kann
mittels einer Membran 60 verwirklicht werden, die sich
als Funktion von Durchflussleistung verformt. Die Kammplatte 54 ist an
der Membran 60 fest angebracht. Die Membran 60 ist
an der Rückseite 62 der
Handbrause gegenüber
der Öffnungsplatte 50 angebracht
und sieht eine „verformbare" Dichtung zwischen
dem Inneren der Handbrause und der Umgebung um diese herum vor. Mit
zunehmender Durchflussleistung steigt der Wasserdruck in der Handbrause,
was die Membran 60 nach außen biegt und somit die Kammplatte 54 weg von
der Sprühplatte 50 zieht.
Als Folge davon wird die wirksame Querschnittfläche des Auslasses 52 größer.
-
Statt
nur auf die in der Membran 60 aufgrund der Verformung durch
eine Änderung
des Wasserdrucks induzierten elastischen Kräfte zu bauen, ist es auch möglich, eine
Feder in die Konstruktion zu integrieren, um die Membran 60 und
die Kammplatte 54 zu veranlassen, sich zu ihrer Anfangsposition
zu bewegen, sollte der Wasserdruck auf seinen anfänglichen
Wert zurückgeführt werden.
-
Die
Konstruktion kann eine Führung
zum Ausrichten der Kammplatte 54 bezüglich der Sprühplatte 50 umfassen.
Die Membran 60 kann aus Gummi oder einem anderen biegsamen
verformbaren Material gefertigt sein. Alternativ kann ein anderer geeigneter
Mechanismus, der sich als Funktion des Wasserdrucks in der Handbrause
verformt, verwendet werden, um die Kammplatte 54 bezüglich der Sprühplatte 50 zu
bewegen. Zum Beispiel kann an Stelle der Membran 60 ein
Ausdehnungsstück
oder eine so genannte Rollmembran verwendet werden.
-
Als
Alternative zur Membran kann in der Handbrause ein Ballon vorgesehen
werden. Wenn der Druck/Durchfluss steigen, ändern sich die Form und das
Volumen des Ballons und die Stifte bewegen sich gemäß dieser
Form-/Volumenänderung.
-
Alternativ
kann in der Handbrause eine federbelastete Klappe vorgesehen werden.
Die Klappe erstreckt sich in den Durchfluss. Der Durchfluss übt eine
bestimmte Kraft auf die Klappe aus, der die Federkraft entgegenwirkt.
Wenn sich der Durchfluss ändert, ändert sich
die Kraft auf die Klappe und daher die Ausrichtung der Klappe. Diese Änderung
der Ausrichtung kann wiederum genutzt werden, um die Stifte bezüglich der
Düsen zu
bewegen. Analog zur Klappe ist im Durchfluss ein Leitblech oder
eine Turbine denkbar, die in ähnlicher
Weise wirkt.
-
Somit
ist vorstellbar, dass die Kammplatte 54 mittels eines Gegenhebels,
Leitblechs oder einer Turbine, die gegen eine Feder oder ein elastisches Element
wirken, im Verhältnis
zur Sprühplatte 50 bewegt
wird. Bei Änderung
des Wasserdrucks ändert sich
die Kraft auf den Mechanismus und somit dessen Position/Größe. Die Änderung
von Position/Größe wird
genutzt, um die Kammplatte 54 im Verhältnis zur Sprühplatte 50 zu
bewegen.
-
Elastomernoppen
werden bevorzugt zusammen einstückig
mit dem Boden der Platte 54 als elastomere Platte oder
Noppenplatte gebildet.
-
10 zeigt
eine aus einem Boden 142 mit drei konzentrischen ringförmigen Anordnungen
von Noppen 140 gebildete elastomere Noppenplatte 100. In
der gezeigten Ausführung
sind die Noppen jeweils mit drei Klappen 148 versehen,
die in der unter Bezug auf die 6(a) bis
(c) beschriebenen Weise funktionieren. Es geht aber aus dem Folgenden
hervor, dass das bevorzugte Konstruktions- und Zusammenbauverfahren
für die
Noppenplatte und die Handbrause auch bei beliebigen der anderen
vorstehend beschriebenen Noppen oder bei herkömmlichen Noppen angewendet
werden kann.
-
11 zeigt
die Außenfläche einer
entsprechenden Sprühplatte 200 für eine Handbrause.
Die Sprühplatte 200 weist Öffnungen 210 auf,
die den Noppen 140 der Platte 100 entsprechen,
so dass mit der hinter der Sprühplatte 200 angeordneten
Noppenplatte 100 die Noppen 140 sich durch die Öffnungen 210 erstrecken.
Die Sprühplatte 200 ist
bevorzugt aus einem Material gefertigt, das härter als das der Noppenplatte 100 ist,
und bildet die Außenfläche der
Handbrause.
-
12(a) zeigt schematisch einen Teilquerschnitt
der in einer Position hinter der Sprühplatte 200 vorgesehenen
Noppenplatte 100. Insbesondere ist eine stromabwärts befindliche
Fläche 143 des Grundteils 142 neben
der Innenfläche 220 der
Sprühplatte 200 angeordnet,
so dass sich die Noppen 140 durch die Öffnungen 210 erstrecken.
-
Wie
dargestellt ist eine Tragstruktur 250 in der Handbrause
nicht vollständig
eingebaut und hat noch nicht die stromaufwärts befindliche Fläche 144 des
Grundteils 142 berührt.
-
In
diesem Zustand ist ersichtlich, dass sich die Elastomerplatte in
einem entspannten, spannungsfreien oder unverformten Zustand befindet
und die Noppen alle in die gleiche Richtung verlaufen. Insbesondere
sind die Wände
der Noppen allgemein parallel oder (wie vorstehend beschrieben)
kegelförmig,
um während
des Formvorgangs eine gerades Herausheben zu ermöglichen. Die elastomere Noppenplatte
kann mit anderen Worten mühelos
mit zwei Hälften
einer Form gegossen werden, die in Richtung der Noppen auseinander
gezogen werden.
-
Wie
in 10 dargestellt, ist an der stromabwärts befindlichen
Fläche 143 der
Grundplatte benachbart zu der mittleren Anordnung von Noppen 140 eine
konzentrische Wulst 150 vorgesehen. Analog ist an der Kante
der Noppenplatte das Profil der stromabwärts befindlichen Fläche 143 angehoben, um
eine Kante oder Schulter 152 neben einer Seite der äußeren ringförmigen Anordnung
von Noppen 140 vorzusehen.
-
Wie
in den 12(a) und (b) gezeigt liegen diese
erhabenen Teile 150 und 152 an der Innenfläche 220 der
Sprühplatte 200 an
und bilden, was als Ablenkelemente beschrieben wird.
-
Der
Grundteil 142 ist Teil der Elastomerplatte und ist somit
aus einem biegsamen Material gebildet. Wenn die Tragstruktur 250 gegen
die stromaufwärts befindliche Fläche 144 drückt, wird
daher der Grundteil 142 nach außen hin zur Innenfläche 220 der Sprühplatte 200 gedrückt und
gebogen.
-
Da
die Ablenkelemente 150, 152 bereits an der Innenfläche 220 der
Sprühplatte 200 anliegen, kann
der Grundteil 142 den Grundteil an diesen Stellen nicht
bewegen oder wegbiegen. An der gegenüberliegenden Seite der Noppen
ist dagegen praktisch ein Raum freigelassen, in den der Grundteil 142 gebogen
werden kann. Dadurch wird, wie in 12(b) gezeigt,
für die
Bereiche des Grundteils 142 um die Noppen herum der Grundteil 142 bei
einem Winkel weggebogen. Dadurch werden die Noppen 140 analog
weggebogen, so dass sie sich bei einem Winkel zu ihrer ursprünglichen
Ausrichtung erstrecken.
-
Bevorzugt
drückt
die Tragstruktur 250 wie gezeigt auf die stromaufwärts befindliche
Fläche 144 an
den Stellen des Grundteils 142 an der gegenüberliegenden
Seite der Noppen von den Ablenkelementen 150 und 152.
Dies gewährleistet,
dass der Grundteil 142 und somit die Noppen entsprechend
weggebogen werden.
-
Durch
Verändern
der Tiefe der Ablenkelemente 150 und 152, d.h.
der Wulste oder Kanten der Profile der stromabwärts befindlichen Fläche 142, kann
auch der Betrag, um den die Noppen weggebogen werden, verändert werden.
Somit ist es wie gezeigt möglich,
die äußere Anordnung
um einen Winkel α wegzubiegen,
der größer als
der Ablenkwinkel β der
mittleren Anordnung ist. Dadurch kann unter Verwenden einer Elastomerplatte,
die mit einem einfachen Formvorgang erzeugt wird, ein voll auseinander
gezogenes Sprühmuster
gebildet werden.
-
Die
Tiefe der Ablenkelemente 150, 152 kann für verschiedene
Noppen unterschiedlich sein, um ein unterschiedlicheres Sprühmuster
vorzusehen. Die Ablenkelemente 150, 152 könnten sogar
als separate Bestandteile vorgesehen werden. Des mühelosen
Zusammenbaus wegen ist es aber bevorzugt, die Ablenkelemente einstückig mit
der elastomeren Platte oder der Sprühplatte vorzusehen.
-
In
der gezeigten Ausführung
sind die Ablenkelemente natürlich
einstückig
mit der Elastomerplatte ausgebildet.
-
Es
versteht sich, dass die gezeigte Ausführung kreisförmige Noppenanordnungen
nutzt. Der Hinweis auf kreisförmige
Anordnungen etc. ist hier aber im allgemeinsten Sinn gedacht und
umfasst auch elliptische, längliche,
quadratische Anordnungen etc. Es sind auch andere unregelmäßige und
abwechselnde Noppenanordnungen möglich.
-
Die
Noppen können
in der Praxis auch einzeln weggebogen werden und müssen somit
nicht als Anordnungen betrachtet werden. Ein kranzförmiger Ring
aus Noppen könnte
einzelne Noppen aufweisen, die bei anderen Beträgen weggebogen werden.
-
In
einer anderen Ausführung
kann die Tragstruktur die Form von Merkmalen zwischen der Noppenplatte 100 und
der Sprühplatte 200 annehmen,
die ein Wegbiegen der Noppenplatte 100 dank ihrer eigenen
Elastizität
gegen die Innenfläche 220 der
Sprühplatte
verursachen. Zum Beispiel durch Anordnen der Noppenplatte 100 zwischen
Elementen mit einem kleineren Abstand als dem entspannten Durchmesser
der Noppenplatte 100 wird die Noppenplatte 100 in
einer axialen Richtung vorgespannt, zum Beispiel hin zur Innenfläche 220.
-
Beim
Formen einer Noppenplatte, wie in 10 gezeigt,
wird Formmaterial in die Form an einer Seite der Form eingebracht,
zum Beispiel an einer inneren oder äußeren Kante der Platte 100,
und wandert nach und nach durch den Raum in der Form, um diese zu
füllen.
Wenn aber in der Form Taschen vorhanden sind, kann Luft eingeschlossen
werden, so dass die sich ergebende Noppenplatte 100 an
den Stellen der Lufttaschen Fehlstellen aufweist. Dies ist insbesondere
beim Formen der relativ kleinen und empfindlichen Klappen 148 der
Noppen 140 von Belang.
-
Weiterhin
sollten die die Klappen 148 bildenden Schlitze so ausgerichtet
sein, dass ein erfolgreiches Füllen
des gesamten Raums in der Form sichergestellt wird.
-
13 zeigt
die erforderliche Ausrichtung für
ein Muster mit drei konzentrischen ringförmigen Anordnungen von Noppen
mit 28, 28 bzw. 14 Noppen. Wenn das Einspritzmaterial von dem Einspritzpunkt
strömt,
wandert es in jeden der Räume
zum Bilden von Klappen, ohne Lufttaschen zu hinterlassen. Es ist
offensichtlich, dass die Ausrichtung für andere Anordnungen abgewandelt
werden kann.
-
Unter
Bezug auf 14(a) ist ersichtlich, dass
das Formmaterial bei Treffen auf eine Noppe nach oben hin der Oberseite
des Kegels strömt.
Aufgrund des Strömens
in der Form um das Werkzeug können
sich bestimmte Teile des Kegels schneller als andere füllen, was
eine Vorderkante des Stroms in der Form erzeugt, wenn er den Kegel
füllt und
die Noppe erzeugt. Die Ausrichtung der Vorderkante und daher die
Art, in der sich der Noppenkegel füllt, hängt von der Position der Noppe
im Werkzeug ab.
-
Sollte
das Strömen
in der Form so sein, dass es den „Schenkel"-Teil des „Y" zuerst füllt, würde das Material von zwei Seiten über das „obere
Ende" des Y strömen, um
die obere Klappe zu erzeugen. Aufgrund dieses Strömmusters
ist es aber wahrscheinlich, dass Luft am fernen Ende der oberen
Klappe eingeschlossen wird (wenn z.B. die beiden Ströme, die
schnell oben über
das Y strömen,
sich vereinen, bevor die obere Klappe vollständig gefüllt ist, kann die eingeschlossene
Luft nicht länger
entweichen und es wird eine Lufttasche am Ende dieser Klappe gebildet).
Diese Luft kann nicht aus dem Werkzeug herausgedrückt werden,
da sie an einer Seite von dem Werkzeug und an der anderen Seite
von dem Formmaterial, das schnell über die obere Klappe strömt, eingeschlossen
ist.
-
Die „Y" sind daher so ausgerichtet,
dass sie sicherstellen, dass sich die „Vorderkante" des Materials an
jedem Kegel nicht zuerst am „Schenkel"-Teil des „Y" füllt, da
dies ein schnelles Strömen
des Materials über
die obere „Klappe" des Kegels und gegenüber einen „Lufteinschluss/Minderfüllung" bewirken würde (was
somit die erwünschte
Regulierung des Strömens
durch die Sprühdüse reduzieren
würde).
-
Diesbezüglich wird
vorgeschlagen, jede Noppe 140 mit 3 Klappen 148 zu
versehen. Denn die Wahrscheinlichkeit, dass Lufteinschlüsse und
Lufttaschen ausgebildet werden, ist bei vier Klappen höher als
bei drei. Vom Gesichtspunkt der Herstellbarkeit sind daher drei
Klappen bevorzugt.
-
Wie
aus 14(b) ersichtlich ist, gibt
es bei einer Auslegung mit vier Klappen keine Noppenausrichtung,
die das „plötzliche
Strömen" von Formmaterial über eine
Klappe von zwei Seiten verhindert. Somit ist die Wahrscheinlichkeit
des Einschließens
von Luft am Ende einer Klappe sehr hoch. Die Auslegung mit drei
Klappen vermeidet dieses Problem, wenn die Noppenausrichtung korrekt
gewählt
wird.