DE2111829A1 - Selbstreinigender Spruehkopf,insbesondere fuer Waschbrunnen - Google Patents

Description

Patentanwalt

K α r I A. B. r ο S e

Dipl.-lng.
D-G023 München - Puüach

DB/MÜ München-Pullach, den 10. März 1971

BRADLEY WASHFOUNTAIN COMPANY, Menomonee Falls, Wisconsin, U.S.A.

SeIbstreinigender Sprühkopf , insbesondere für Waschbrunnen

Es gibt verschiedene Formen von Sprühauslässen oder Köpfen, deren Form gebräuchlicher Weise von ihrem Anwendungsgebiet abhängt. Eine besondere Sprühkopfausbildung ist die in Verbindung mit sogenannten Waschbrunnen verwendete Form. Der typische Waschbrunnen weist eine kreisförmige Waschschüssel auf, bei der die dazugehörigen Rohrleitungssysteme sich durch das Innere eines Mittelpfostens erstrecken und in einem Sprühkopf enden. Der Sprühkopf weist eine Reihe von Wasserauslassen kleinen Durchmessers oder Sprühöffnungen auf, die um den Umfang einer Wasserkammer angeordnet sind, um Wasserstrahlen radial nach aussen von dem Mittelpfosten und nach unten in die Waschschüssel zu, lenken.

Wie auch andere Sprühauslassformen sind die Auslässe für Waschbrunnen die gleichfalls gegen ein ,durch von dem Wasser abgelagerte Mineralien oder andere mineralische Fremdstoffe, die in

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dem Wasser enthalten sind und In den Sprühauslässen abgesetzt werden verursachtes Verstopfen der Auslässe anfällig. Dieses Verstopfen verhindert nicht nur den Durchfluss des Wassers durch einzelne Auslässe, sondern kann weiterhin den Wasserstrom aus der beabsichtigten Richtung ablenken. Letzteres Problem ist besonders lästig, wenn es bei Waschbrunnen auftritt, da der Wasserstrom in vielen Fällen aus der Waschschüssel auf den Boden oder auf eine bekleidete Person, welche den Waschbrunnen benutzt, abgelenkt wird.

Es gibt viele bekannte Vorrichtungen zur Verwendung in Brausenköpfen, die ein Selbstreinigen der Auslässe gewährleisten. Derartige Auslässe reinigen sich ganz allgemein selbst mittels Vorrichtungen, welche die Grosse der Wasserauslässe verändern, wenn sich der Wasserdruck ändert,um so die Löcher durch welche das Wasser strömt, zu reinigen oder auszuspülen. Eine andere bekannte Lösung dieses Problemes besteht darin, die Löcher oder Nuten aus einem Material, wie z.B. Delrin herzustellen, um so auf chemischem Wege die Ablagerung von Mineralien an den Wandungen des Wasserauslasses zu verhindern. Diese bekannten Lösungen des Problemes beinhalten die Verwendung von komplizierten mechanischen Vorrichtungen, die für die Anwendung bei Waschbrunnen ungeeignet sind oder die im Falle der ab lage rungs verhindernden Materialien nicht völlig zufriedenstellend arbeiten.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zum Verhindern des Aufbaues von Ablagerungen in Wasserauslässen besteht In der Verwendung von weichen Gummidüsen, deren öffnungen sich in Abhängigkeit vom Wasserdruck ausdehnen und zusammenziehen, um so die BiI- '> dung mineralischer Ablagerungen physikalisch zu verhindern. Eine, derartige Gummidüse ist in dem US-Patent 3 288 371 be-

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schrieben. Da der zur Herstellung dieser Düsen verwendete Gummi sehr weich ist, muss jede Einzelöffnuhg dicht durch eine Tragstruktur umgeben und gestützt werden. Eine derartige Einze!behandlung der Öffnungen ist zur Entwicklung eines Sprühstrahles aus vielen Einäiströmen ungeeignet. Gleichfalls ist offensichtlich, dass die vorgeschlagene Lösung unzumutbar teuer wäre, würde sie auf Sprühköpfe für Waschbrunnen mit vielen Auslässen angewendet werden. Weiterhin ist,da der verwendete weiche Gummi leicht durch den Wasserdruck verformt wird ^ ein genaues Zielen des Wasserstromes schwierig und die somit erzielbaren Ergebnisse zu unregelmässLg. ^:

Die Erfindung betrifft einen selbstreinigen Sprühkopf mit einer Anzahl von im langgestreckten Auslass einer Wasserkammer angeordneten Sprühöffnungen« Die der Erfindung zugrundeliegende Auf-· gäbe wird insbesondere durch einen selbstreinigenden Sprühkopf mit einer einen Plüssigkeitseinlass zur Aufnahme der unter Druck stehenden Flüssigkeit und einem zwischen einem Paar im Abstand angeordneter Lippen ausgebildeten Auslass aufweisenden Flüssigkeitskammer gelöst, bei der ein Flüssigkeitsverteiler aus elastischem Material wasserdicht zwischen den Lippen in den Auslass eingefügt ist und eine Anzahl von Sprühöffnungen für das Wasser über seine Oberfläche aufweist.

Der Flüssigkeitsverteiler ist in Länge und Breite derart ausgebildet, dass er zur Bildung einer wasserdichten Dichtung mit den Lippen des langgestreckten Auslasses ausreicht. Die Sprühöffnungen sind über die Länge des Flüssigkeitsverteilers verteilt und führen durch die Gesamtdicke des Fjüssigkeitsverteilers zwischen seinen Innen« und Aussenflachen. Die Härte des zur Herstellung des FlüssigkeitsVerteilers verwendeten elastischen Material, seine Dicke, Breite und der Durchmesser und

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Winkel der Sprühöffnungen in Beziehung zu diesen Abmessungen bestimmen diö Betriebseigenschaften des Sprühkopfes.

Der erfindungsgemässe Flüssigkeitsverteiler weist eine Dicke auf₄ die im Vergleich zum Durchmesser der Sprühöffnungen gross ist, so dass der Wasserstrom genau durch richtiges Ausrichten der Sprühöffnungen gelenkt werden kann. Weiterhin ist die Härte des elastischen Materials derart, dass die durch Änderungen des Wasserdruckes verursachte Verformung der Auslasskanäle ausreicht, um das Ansammeln von Mineralablagerungen in den Kanälen zu verhindern, Jedoch andererseits nicht ausreicht, um das Abblocken oder PeMleiten der Wasserströme zu verursachen. Ein Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines aelbstreinigenden Sprühkopfes,der wirkungsvoll den Aufbau von Mineralablagerungen in den Sprühöffnungen verhindert, relativ billige Vorrichtungen zum Bilden eines Sprühstrahles aus meieren. Wasserströmen schafft und gleichfalls einen Sprühstrahl gewährleistet, welcher Wasserströme aufweist, die genau gezielt werden können, um so ein Muster zu bilden.

Ein bevorzugtes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Sprühkopfes mit aus elastischem Material gebildeten Sprühöffnungen, welcher durch Änderungen des Wasserdruckes mechanisch bearbeitet wird,um die Kanäle von mineralischen Ablagerungen freizuöp-Ühlen.

Ein weiterer bevorzugter Gegenstand der Erfindung ist ein selbstreinigender Sprühkopf, der Insbesondere zweckdienlich zur Verwendung bei Waschbrunnen oder ähnlichen Auslässen ist, die viel-e in langgestreckter Form angeordnete Wasserströme und die genaue Leitung der Wasserströme bedingen.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung wanden in der

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folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht ist, näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 die Ansicht der erfindungsgemässen Sprühkopfanordnung in auseinahdergezogener Anordnung, ,

Pig, 2 einen Querschnitt eines Teiles des Sprühkopfes von Figur 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform des in Figur 2 veranschaulichten Teiles des Sprühkopfes.

In Figur 1 ist eine zur Anwendung bei einem Waschbrunnen zweckdienliche selbstreinigende Sprühkopfanordnung veranschaulicht. Diese Anordnung ist derart ausgebildet, dass sie von einer Mittelsäule (in den Zeichnungen nicht dargestellt) getragen werden kann, welche sich senkrecht vom Mittelpunkt der Waschschüssel nach oben erstreckt. Ein mittlerer Nabenkörper 1 ist derart ausgebildet, dass er fest an der Mittelsäule des Waschbrunnens befestigt werden kann, um so den tragenden Teil für die anderen Einzelteile der Anordnung zu bilden. Der Nabenkörper 1 besteht aus einem kürzen hohlen allgemein zylindrischen Bauteil mit kreisförmigen Flanschen 2 und 3, die radial von seinem Fuss und Kopf nach aussen vorstehen. In einer stufenförmigen Ausnehmung in der äusseren Oberkante des Flansches 2 ist ein Kopfdichtring angeordnet. Gleichfalls liegt in einer unteren stufenförmigen Ausnehmung des Flansches 3 ein weiterer Fussdichtring 5.

Zwischen den Flanschen 2 und 3 ist die zylindrische Wandung des Nabenkörpers 1 nach innen gestülpt, um so eine flache sich

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über einen Abschnitt der Wandung erstreckende flache Oberfläche 6 zu bilden. Die Fläche 6 ist weiterhin zum Bilden einer konkaven Fläche 7 nach innen gedrückt. Diese Ausbildung der Wandungen führt zu einer Vergrösserung der oben liegenden Fläche des Flansches 3 für einen Wassereinlass 8,

Auf der oberen Fläche der Kopfdichtung 4 liegt eine schalenförmige Oberplatte 9 mit einer mittigen öffnung 10 auf. Die Platte 9 ist im wesentlichen durchgehend von gleicher Dicke und ihre Innenfläche bildet die Oberhälfte einer Plüssigkeitskammer. Die mittige öffnung 10 hat einen derartigen Durchmesser, dass sie auf der oben liegenden Fläche der Kopfdichtung 4 aufliegt.

Als Gegenstück zur Oberplatte 9 ist eine Unterplatte 11 ebenfalls schalenförmig vorgesehen, deren Innenfläche die Unterhälfte der Plüssigkeitskammer bildet.Die Unterplatte 11 weist eine mittige öffnung 12 eines derartigen Durchmessers auf, dass diese gegen den unteren Dichtring 5 passt. Wenn nun Schraubbolzen 13 zum Zusammensetzen durch die im gleichen Abstand angeordneten Löcher 14 in der Oberplatte eingesetzt und nach unten durch entsprechende Löcher 15 in der Unterplatte 11 hindurchgeführt werden, und anschliessend die Muttern 16 zur Montage gegen die unten liegende Fläche der Unterplatte 11 angezogen werden, werden die Platten 9 und 11 dicht gegen die entsprechenden Dichtringe 4 und 5gezogen,um so mit mit diesen eine wasserdichte Dichtung zu bilden.

Wenn die Platten 9 und 11 in der zuvor beschriebenen Weise miteinander verbunden sind, ist der Aussenumfang der Oberplatte 9 nach unten gewölbt, um so eine obere Lippe 17 zu bilden, welche die langgestreckte Oberkante elne3 um den gesamten Rand der durch die Platten 9 und 11 gebildeten Plüssigkeitskammer umlaufenden Auslass bildet. Auf gleiche Weise ist der Aussenumfang

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der Unterplatte ii nach oben gewölbt um eine untere Lippe 18 zu bilden, welche die Unterkante des langgestreckten Auslasses bildet. Intiiesem langgestreckten Auslass 1st ein FlUssigkeitsverteiler 19 in Form eines Ringes derart angeordnet, dass die Kanten der oberen und unteren Lippen 18 und 19 dicht gegen die Ober- und Unterkanten des Flüssigkeitsverteilerringes 19 zur Bildung wasserdichter Dichtungen gezogen sind, wenn sich die Ober- und Unterplatten 9 und 11 in der zusammengefügten Lage befinden. Um die Länge des Umfanges des Flüssigkeitsverteilerringes 19 sind im gleichen Abstand voneinander von dessen Inneren zu dessen äusseren Flächen führende Flüsslgkeltssprühöffnungen 20 in grosser Anzahl angeordnet, welche das Austreten der Flüssigkeit In feinen Strahlen zur Bildung eines Sprühmusters gewährleisten.

In Figur 2 ist ein Querschnitt des Flüssigkeitsverteilerringes und der Platten 9 und 11 veranschaulicht. In der vorgezogenen Ausführungsform der Erfindung sind die oberen und unteren Lippen 17 und 18 abgeschrägt, um somit mit oberen und unteren V-förmigen Nuten 21 und 22 zusammenzupassen, die in der Oberkante und der Unterkante des Flüssigkeitsverteilerringes ausgebildet sind. Diese spezielle Ausgestaltung dient zwei wichtigen Zwekken» Zunächst ist die Aussenseite des Flüssigkeitsverteilerringes 19 glatt und fluchtend mit den äusseren Flächen der Ober- und Unterplatten 9 und 11 angeordnet, um das äussere Erscheinungsbild des Sprühkopfes zu verbessern und um ihn gleichzeitig unempfindlicher gegen mutwillige Beschädigungen zu machen. Zweitens gewährleistet diese Ausgestaltung eine gute wasserdichte Abdichtung zwischen den oberen und unteren Lippen 17 und 18 und den Ober- und Unterkanten des Flüssigkeitsverteilerringes 19· Die V-förmigen Nuten 21 und 22 im Flüssigkeitsverteilerring haben eine den abgeschrägten Kanten der Lippen 17 und 18 ähnliche Form, Jedoch geringfügig kleinerer Abmessungen.

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Folglich werden die Lippen 17 und 18 dicht in die Nuten 21 und 22 eingekeilt und erzeugen einen im wesentlichen horizontal gerichteten Dichtdruck gegen die Seiten der Nuten 21 und 22. Zusätzlich ist ein vertikaler Dichtdruck zwischen den abgeschrägten Kanten der Lippen..17 und 1.8 und den abgeschrägten Seiten der Nuten 21 und 22 gewährleistet, wenn die oberen und unteren schalenförmigen Platten 9 und 11 dicht zusammengezogen sind.

Wenn die beschriebene Anordnung vollständig zusammengebaut und in Betrieb ist, tritt Wasser unter Druck durch den Wassereinlass zum Füllen der Flüssigkeitskammer ein. In der Kammer baut sich ein Flüssigkeitsdruck auf und das Wasser wird durch die Sprühöffnungen 20 in Einzelstrahlen gepresst, die ein symmetrisches Sprühmuster um die Mittelsäule des Waschbrunnens bilden. Wenn das Wasser abgedreht wird, sinkt der Druck in der FlussIgKeitskammer ab und der Wasserstrom durch die Öffnungen 20 hört auf. Während dieses Vorganges kann sich der gegen die Innenfläche des Flüssigkeitsverteilerringes 19 und auf die Innenflächen der Öffnungen 20 wirkende Druck in weiten Grenzen ändern. Es wird nun angenommen, dass diese Druckänderungen einige geringe Deformationen der elastischen Wandungen der Sprühöffnungen verursachen, die dahingehend wirksam werden, die Wandungen von mineralischen Ablagerungen freizuspülen oder zu reinigen, die sich dort sonst sammeln würden.

Die Sprühöffnungen 20 sind in der Mitte zwischen den Ober- und Unterkanten des Flüssigkeltsverteilerringesl9 angeordnet, und sind von der Innenfläche der Flüssigkeitskammer zu der Αμβ-senfläche nach unten geneigt ausgebildet, d.h. mit anderen Worten, sie sind bezüglich einer die Dicke des Flüssigkeitsverteilers 19 definierenden Achse geneigt. Diese Neigung der Öffnungen 20 nach unten dient dazu die Wasserstrahlen nach aussen und nach unten in die Waschschüssel zu leiten. Abgesehen von

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. Zweck wird jedoch wird jedoch weiterhin angenommen, dass durch ein Neigen der Auslassöffnungen, 20 auf diese Weise eine verbesserte Selbstreinigungswirkung erzielt wird. Dies bedeutet insbesondere, dass wenn der Wasserdruck im Inneren der Flüssigkeitskammer ansteigt, sich der Flüssigkeitsverteilerring 19 leicht aus den Lippen 17 und 18 deformieren oder nach aussen verwölben kann» Diese Deformation bewirkt eine leichte Verblegung der öffnungen 2Ö längs, ihrer Längsachsen. Es wird nun angenommen, dass ein derartiges Verbiegen auftritt und dass diese Wirkung das Abtrennen mineralischer Ablagerungen von den Innenflächen der Sprühöffnungen 2Q unterstützt.

In Figur 3 ist ein Querschnitt eines Teiles einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht· In dieser weiteren Ausfuhrungsform sind die Kanten der Lippen 17 und 18 rechtwinklig an-stelle von abgeschrägt ausgebildet. Diese Kanten werden von oberen und unteren U-fÖrmigen Nuten 23 und 2¹I In den Qber- und KJnterkanten des FlüssigkeitsVerteilerringes aufgenommen und passen dicht In diese ein. Der somit durch die oberen und unteren Nuten 23 und 2k gebildete H-förmige Querschnitt des Flüssigkeitsverteilerringes 25 gewährleistet eine gute wasserdichte Abdichtung zwischen den Lippen 17 und 18 und den Kanten des FlüssigkeitsVerteilerringes 25»

Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist es offensichtlich, dass die Erfindung unter Verwendung von Flüssigkeitsverteilerringen anderer Formen als die beschriebenen durchgeführt werden kann. Die in den Figuren 2 und 3 veranschaulichten besonderen Ausführungaformen würden in Sprühköpfen verwendet, um einen im Vergleich mit bekannten Sprühköpfen wesentlich verbesserten Nutzen zu gewährleisten. Diese verbessere Leistung'wurde durch Herstellung des Flüs3igkeitsverteilerringes aus Gummi erreicht, der eine Härte von 40 bis 60 Durom-eter aufwies. Es ist jedoch

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offensichtlich, dass die grössenmässige Abhängigkeit oder das Verhältnis zwischen der Dicke des Flüssigkeitsverteilerringes und seiner Breite die zwischen den Innen- und Aussenflächen des Flüssigkeitsverteilers bzw. zwischen den Kanten der Lippen 17 und 18 gemessen ist de erzielten Ergebnisse beeinflusst. Gleichfalls kann die Grosse und Form der Sprühöffnungen bezüglich dieser Abmessungen die Leistung beeinflussen. Sollte der Flüssig-

fcL keitsverteilerring aus zu hartem Gummi hergestellt werden oder das Grossenverhältnis seiner Dicke zu seiner Breite zu gross sein, ist es möglich.» dass der Wasserdruck die Sprühöffhungen nicht genügend verformt, um mineralische Ablagerungen abzulösen. Andererseits kann eine zu grosse Deformation auftreten, welche die Sprühöffnungen blockiert oder eine Fehlleitung des Wasserstromes bewirkt, sollte ein zu weicher Gummi verwendet werden oder das Grössenverhältnis der entsprechenden Teile des Flüssigkeitsvertellerringes zu klein sein oder es könnte eine frühzeitige Ermüdung des Gummis wegen des zu starken Arbeitens auftreten. Folglich kann die verwendung eines Flüssigkeitsverteilers aus Gummi einer Härte ausserhalb des vorgeschlagenen Bereiches zwischen 40 bis 60 Durometer Härte eine verbesserte Leistung ergeben, wenn das Verhältnis der Grossen entsprechend bezüglich der Grossen der in den Figuren 2 und 3 veranschaulichten Ausführungsformen der Erfindung geändert wurde.

Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist es offensichtlich, dass der erfindungsgemässe Sprühkopf nicht nur auf eine Anwendung bei Waschbrunnen beschränkt ist. Der erfindungsgemässe Sprühkopf ist Insbesondere anwendbar in allen Fällen wo es gewünscht wird duroh Sprühöffnungen die aufeinanderfolgend längs einer Linie angeordnet sind, ein Sprühmuster zu erzeugen. Insbesondere 1st der erfindungsgemässe selbstreinigende Sprühkopf zweckdienlich in Fällen in denen das gewünschte Sprühmuster durch einen elastischen Flüssigkeitsverteiler gebildet werden kann,

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welcher in eine langgestreckte öffnung der Pittssigkeitskammer "eingefügt werden kann. Es gibt somit viele Änderungemöglichkeiten der beschriebenen i Erfindung abzuweichen.

ten der beschriebenen Anordnung, ohne vom Grundgedanken der

amtliche in der Beschreibung erläuterten und in der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   IJ Selbstreinigender Sprühkopf mit einer einen FlüssigkeitseinlasB und einen «wischen einem Paar im Abstand angeordneter Lip-. pen ausgebildeten Auslass aufweisenden Flüssigkeitskammer, da- W durch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitsverteiler (19,25) aus elastischem Material mit dammähnliehen, wasserdichte Dichtungen (21,22,23,24) mit den Lippen (17,18) bildenden Abschnitten (21,22,23,24) zwischen denLippen (17,18) angeordnet innere und äussere Flächen aufweist, welche mit sich durch den Flüssigkeitsverteiler (19,25) erstreckenden Sprühöffnungen (20) durchstossen sind, wobei durch die Wirkung des Flüssigkeitsdruckes auf das elastische Material das Ansammeln von Mineralablagerungen in den Sprühöffnungen (20) verhindert wird.

   2· Selbstreinigender Sprühkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsverteiler (19,25) aus elasti- ^ schem Material mit einer Durometerhärte im Bereich zwischen ¹IO und 60 hergestellt ist.

   3· SeIbstreinigender Sprühkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er einen langgestreckten Auslass aufweist und das Dickenverhältnis des Flüssigkeitsverteilers als Verhältnis der Entfernung zwischen seiner Innen- und seiner Aussenf lache bezüglich der Breite des Auslasses im Bereich von 0,5 bis 2,0 liegt« :

   4. Selbstreinigender Sprühkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsverteiler (19,25) sich um eine senkrecht stehende Achse¹ erstreckt und die Sprühöffnungen (20) bezüglich der senkrechten Achse geneigt ausgebildet sind.

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   5. Selbstreinigender Sprühkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Plüssigkeitsverteiler (19,25) an seinen Kanten Nuten (21,22,23,2¹I) aufweist, welche die Lippen (17,l8)aufnehmen und mit diesen zusammenpassen·

   6. Selbstreinigender Sprühkopf nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippen (17,18) zwischen sich eine langgestreckte öffnung bilden, die
   sich in einer horizontalen Ebene völlig um die Mittelachse des
   Sprühkopfes erstreckt.

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   Leerse*i te