Область использования изобретения
Настоящее изобретение относится к распылительным головкам для создания факела распыла жидкости и может быть особенно применимо в душевой распылительной головке.
Предпосылки к созданию изобретения
Ранее были разработаны различные распылительные головки для создания факела распыла жидкости. Распылительные головки использовали в сельском хозяйстве и промышленности, а также в быту, причем наиболее широко распылители использовались в качестве домашних душевых распылительных головок, для чего были предложены различные конструкции душевых распылительных головок для создания более приятных ощущений при приеме душа.
К числу недостатков некоторых существующих душевых распылительных головок относится невозможность адекватно справляться с колебаниями давления подаваемой жидкости. По этой причине одна и та же душевая распылительная головка, установленная в системах с различным давлением, может действовать, обеспечивая при этом очень отличающиеся друг от друга характеристики распыления, некоторые из которых могут быть неудовлетворительными. Эта проблема привела к созданию распылительных головок, специально предназначенных для высокого и для низкого давления. Однако было бы целесообразным по меньшей мере для удобства пользования создание душевой распылительной головки, посредством которой можно было бы обеспечивать удовлетворительные ощущения при приеме душа, при широком диапазоне давлений в системе подачи жидкости.
Охрана водных ресурсов также является важным фактором, который требуется учитывать. Использование душевых распылительных головок с малым расходом воды позволяет сохранять водные ресурсы. Однако потребители часто предпочитают ощущение того, что душевая распылительная головка обеспечивает большой расход воды. Следовательно, существует потребность в душевых распылительных головках, работающих с малым объемным расходом воды, но в то же время создающих ощущение подачи большего объема воды.
Кроме того, существует потребность в душевой распылительной головке, с помощью которой можно было бы вызывать более приятные ощущения при приеме душа, в сравнении с достигаемыми в настоящее время.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание распылительной головки, посредством которой можно исключить или смягчить один или большее число недостатков распылительных головок, существующих в настоящее время, и/или обеспечить преимущества в сравнении с существующими душевыми распылительными головками, или по меньшей мере предоставить обществу полезное альтернативное устройство.
Краткое описание изобретения
Согласно первой отличительной особенности настоящего изобретения создана распылительная головка или вставка распылительной головки, предназначенные для использования по меньшей мере в одном из устройств: душевой распылительной головке, промышленной распылительной головке или распылительной головке для сельского хозяйства, содержащей множество групп сопел, где каждая группа сопел включает по меньшей мере два сопла, пригодных для выпуска струй жидкости с поверхности распылительной головки или вставки распылительной головки, причем соплам приданы такие размеры и они ориентированы по меньшей мере во время использования таким образом, чтобы струи жидкости, выходящие по меньшей мере из упомянутых двух сопел под давлением, сталкивались, взаимодействовали, по существу, без препятствий со стороны окружающих конструкций и распадались на капли.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере два сопла могли быть расположены под прилежащим углом приблизительно от 40 до 140°. Более предпочтительно, чтобы по меньшей мере два сопла могли быть расположены под прилежащем углом приблизительно от 70 до 85°.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна из упомянутого множества групп сопел могла быть асимметричной для обеспечения при использовании факела распыла в направлении, отличном от направления вдоль воображаемой линии, расположенной около выбранной группы сопел и перпендикулярной поверхности распылительной головки или вставки распылительной головки.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере в одной из упомянутого множества групп сопел по меньшей мере два сопла могли быть расположены под углом, отличным от направления воображаемой линия, расположенной около группы сопел и перпендикулярной поверхности распылительной головки или вставки распылительной головки, для обеспечения при использовании факела распыла в направлении, отличном от направления вдоль упомянутой воображаемой линии.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна из упомянутого множества групп сопел содержала сопла с изменяющейся площадью поперечного сечения.
Предпочтительно, чтобы распылительная головка или вставка распылительной головки могла содержать группы сопел, симметрично расположенные в одной или большем числе предварительно определенных областей распылительной головки или вставки распылительной головки, и группы сопел, асимметрично расположенные в одной или большем числе других предварительно определенных областей распылительной головки или вставки распылительной головки.
Предпочтительно, чтобы группы сопел, расположенные ближе к периферии распылительной головки, могли быть выполнены так, чтобы факел распыла жидкости, выходящей из группы сопел, удалялся от центра распылительной головки после выхода из группы сопел.
В одном варианте исполнения группы сопел могут быть расположены в неплоском основании.
Предпочтительно, чтобы по меньшей мере выбранные группы сопел могли быть выполнены так, чтобы струи жидкости, выходящие из сопел упомянутых выбранных групп сопел под давлением, сталкивались при степени их перекрещивания, составляющей менее 100%. В одном варианте исполнения струи жидкости, выходящие из всех групп сопел распылительной головки или вставки распылительной головки под давлением, сталкивались при степени их перекрещивания, составляющей менее 100%. Степень перекрещивания может составлять в пределах около 20-80%, более предпочтительно - приблизительно от 40 до 50%.
Предпочтительно, чтобы диаметр выходного отверстия сопел в каждой группе сопел мог составлять в пределах около 0,8-1,0 мм.
Предпочтительно, чтобы расстояние между центрами выпускных отверстий сопел в каждой группе сопел могло составлять приблизительно 1,5 мм.
В одном варианте исполнения распылительная головка или вставка распылительной головки может содержать по меньшей мере два типа групп сопел, имеющих различные диаметры выпускных отверстий, причем у групп сопел с большим диаметром выпускного отверстия сопел имеет место меньшая степень перекрещивания, чем у групп сопел с меньшим диаметром выпускного отверстия сопел.
Предпочтительно, чтобы сопла в каждой группе сопел могли быть сформированы по меньшей мере частично в виде отверстий, выполненных в гибком или эластичном материале. Гибкий или эластичный материал, в котором сформировано упомянутое отверстие, может выступать наружу из поверхности распылительной головки.
Предпочтительно, чтобы каждая группа сопел могла состоять из двух сопел.
Предпочтительно, чтобы входы и выходы сопел по меньшей мере в выбранной группе сопел могли быть смещены друг относительно друга. Входы и выходы сопел могут быть смещены так, чтобы жидкость выходила по меньшей мере в выбранной группе сопел под углом в пределах около 6°-8° к воображаемой линии, расположенной около группы сопел и перпендикулярной к поверхности распылительной головки или вставки распылительной головки.
Предпочтительно, чтобы каждая группа сопел была сформирована из одного или большего числа отверстий и одного или большего числа дополнительных выступов, которые вместе определяют путь потока жидкости, проходящей между ними, из каждого сопла. Каждая группа сопел может быть сформирована из двух отверстий и дополнительных выступов, где выступы являются как бы заготовками для каждого упомянутого отверстия, таким образом увеличивая прилежащий угол струй, выходящих из сопел в группе сопел.
Каждое отверстие может иметь существенно коническую форму. Выступы могут быть выполнены с возможностью перемещения относительно отверстий для обеспечения возможности регулирования характеристик факела распыла, получаемого с помощью распылительной головки или вставки распылительной головки.
Предпочтительно, чтобы выступы для множества групп сопел были все сформированы в одном базовом материале. Все отверстия для множества групп сопел могут быть сформированы в одном базовом материале.
Предпочтительно, чтобы выступы можно было извлекать из их соответствующих отверстий для обеспечения доступа к поверхностям выступов и отверстий для их чистки.
Предпочтительно, чтобы сопла в каждой группе сопел можно было сформировать в виде канала или канавки как в случае отверстия, так и/или в случае выступа.
Предпочтительно, чтобы распылительной головке или вставке распылительной головки могли быть приданы такие размеры и такая форма, чтобы при использовании сообщать турбулентность потоку жидкости в каждом сопле. Каждое сопло может содержать по меньшей мере одну перегородку для создания турбулентного потока жидкости.
Распылительная головка или вставка распылительной головки может использоваться особенно успешно, если она содержит часть распылительной головки, образующую душевую распылительную головку.
Согласно второй отличительной особенности настоящего изобретения создан по меньшей мере для применения в душевой распылительной головке, распылительной головке промышленного назначения или сельскохозяйственного назначения способ формирования факела распыла жидкости, образованного из капель жидкости, включающий следующие этапы: пропуск жидкости через множество групп сопел, близко расположенных друг к другу, причем каждая группа сопел включает по меньшей мере два сопла, расположенных друг относительно друга так, чтобы струи жидкости, выходящие из сопел в каждой группе сопел, сталкивались, взаимодействовали, по существу, без препятствий со стороны окружающих структур и затем распадались на капли.
Предпочтительно, чтобы способ мог включать создание сопел в упомянутых группах сопел, расположенных так, чтобы прилежащий угол между ними составлял приблизительно от 40 до 140°.
Предпочтительно, чтобы способ мог включать создание сопел в упомянутых группах сопел, расположенных так, чтобы прилежащий угол между ними составлял приблизительно от 70 до 85°.
Предпочтительно, чтобы способ мог включать этап пропуска жидкости по меньшей мере через выбранную группу сопел, расположенных асимметрично для обеспечения факела распыла, выходящего из выбранной группы сопел под требуемым углом.
Предпочтительно, чтобы группа сопел могла состоять из двух сопел.
Предпочтительно, чтобы способ мог включать этап пропуска турбулентного потока жидкости через каждое сопло.
Предпочтительно, чтобы способ мог включать направление струй жидкости, выходящих из сопел каждой группы сопел, таким образом, чтобы они сталкивались при степени их перекрещивания, составляющей менее 100%.
Предпочтительно, чтобы степень перекрещивания составляла приблизительно от 20 до 80%.
Предпочтительно, чтобы степень перекрещивания составляла приблизительно от 40 до 50%.
Способ может быть предпочтительно применен к душевой распылительной головке.
Дополнительные отличительные особенности настоящего изобретения могут стать более понятными при ознакомлении с последующим описанием, проведенным только с целью пояснения на примерах предпочтительных вариантов исполнения изобретения и со ссылками на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 изображена вставка распылительной головки, выполненная в соответствии с первым вариантом исполнения настоящего изобретения;
на Фиг.2А-В - относительное расположение сопел во вставке распылительной головки, изображенной на Фиг.1, внутренних групп сопел и наружных групп сопел соответственно;
на Фиг.3 - схематическое представление факела распыла, получаемого с помощью группы сопел согласно настоящему изобретению;
на Фиг.4А-В - сопловая вставка для распылительной головки согласно второму варианту исполнения настоящего изобретения;
на Фиг.5 - вид в изометрии конструкции сопловой вставки в разобранном состоянии вместе с сопловым корпусом согласно третьему варианту исполнения настоящего изобретения;
на Фиг.6 - часть конструкции сопловой вставки, представленной на Фиг.5 (поперечное сечение);
на Фиг.7 - разрез сопла согласно четвертому варианту исполнения настоящего изобретения, состоящего из лицевой пластины и вставки;
на Фиг.8 - разрез сопла согласно пятому варианту исполнения настоящего изобретения, состоящего из лицевой пластины и вставки;
на Фиг.9 - разрез вставки сопла, представленной на Фиг.7;
на Фиг.10 - возможная вставка для получения факела распыла, перпендикулярного лицевой пластине, и для обеспечения степени перекрещивания (см. ниже) менее 100%;
на Фиг.11А, 11 В - вид в перспективе и вид сверху соответственно возможной конфигурации вставки для обеспечения степени перекрещивания (см. ниже) менее 100%;
на Фиг.12 - вид в перспективе возможной конфигурации вставки, в которой сопла выполнены в разных плоскостях, расположенных под углом одна к другой для создания факела распыла жидкости, выходящего под углом к лицевой пластине;
на Фиг.13 - вид в перспективе вставки и лицевой пластины и конфигурация сопел распылительной головки согласно шестому варианту исполнения настоящего изобретения;
на Фиг.14 - вид в плане лицевой пластины, представленной на Фиг.13 (вид с входной стороны сопел);
на Фиг.15 - вид сверху лицевой пластины, представленной на Фиг.13 (вид с выходной стороны сопел).
Варианты осуществления изобретения
Настоящее изобретение относится к душевым распылительным головкам и может быть особенно пригодно для использования в качестве душевой распылительной головки в домашнем душе. Посредством душевой распылительной головки согласно настоящему изобретению можно создавать приятные ощущения при приеме душа пользователем, ощущение большего объема потока воды, чем действительно расходует душевая распылительная головка, и/или приятные ощущения при приеме душа при широком диапазоне давлений подаваемой воды.
На Фиг.1 показана вставка распылительной головки согласно первому варианту исполнения настоящего изобретения и, в общем, обозначена стрелкой 100. Вставка 100 распылительной головки может быть особенно успешно использована в душевой распылительной головке и может обладать преимуществами, которые особенно предпочтительны при использовании ее в качестве душевой распылительной головки, но применение настоящего изобретения не ограничено только душевыми распылительными головками. Например, распылительная головка согласно настоящему изобретению может быть применена в промышленных процессах, включая нанесение краски или связующего, и/или в сельскохозяйственных процессах, включая распыление гербицидов или инсектицидов. Предполагается, что настоящее изобретение может иметь применение в тех случаях, где требуется щадящий факел распыла скорее, чем факел распыла в виде множества отдельных струй. Распылительную головку можно использовать в качестве аварийной душевой распылительной головки для обработки жертв пожаров непосредственно после происшествия.
На Фиг.3 показана картина потока распыляемой воды, получаемая при схождении двух струй жидкости, выпускаемых из сходящихся (первого и второго) сопел 24, 25, выполненных в основании 10. Вода сначала образует форму факела F, а затем распадается на мелкие капли R. Эти капли R могут обеспечить улучшенное ощущение при приеме душа, и/или такой факел распыла жидкости может быть пригоден для определенных промышленных или сельскохозяйственных применений. Кроме того, распылительные головки согласно настоящему изобретению могут обладать присущей им способностью автокомпенсации при колебаниях давления подаваемой жидкости, при которых изменения в факеле распыла капель, вызванном колебаниями давления подаваемой жидкости, заметно ниже в сравнении с изменениями в струях воды, вызванных теми же колебаниями давления подаваемой жидкости.
Каждая группа сопел может опционно содержать три или большее число сопел, хотя предпочтительный вариант исполнения содержит только два сопла в каждой группе сопел. Если за распылительной головкой 100 устанавливают диск, который можно поворачивать и с помощью которого можно последовательно открывать и закрывать выбранные сопла в группах сопел полностью или частично, то может быть достигнут пульсирующий эффект, или можно варьировать направление факела распыла, создаваемого каждой группой сопел.
Как описано более подробно ниже, конкретный рисунок расположения групп сопел в душевой распылительной головке, количество и рисунок расположения сопел в каждой группе сопел, а также размеры и ориентацию сопел можно варьировать в зависимости от требований, предъявляемых при конкретном применении распылительной головки.
Вставка распылительной головки 100, изображенная на Фиг.1, содержит основание 1, в котором в данном варианте исполнения расположено сорок пять групп сопел. Профиль поверхности основания 1 может быть плоским или опционно неплоским, например выпуклым, чтобы способствовать созданию требуемой картины факела распыла. Основание 1 может быть кольцеобразным, как показано на Фиг.1, или может иметь какую-нибудь другую форму, например прямоугольную, и оно может быть изготовлено из любого подходящего материала, например пластика, резины или подходящего металла или металлического сплава.
В данном варианте исполнения каждая группа сопел состоит из двух сопел. Для большей ясности только две группы сопел обозначены позициями 2а и 2b на Фиг.1. Группы сопел распределены по вставке 100 распылительной головки и расположены в местах пересечения пяти групп дуг, каждая из которых состоит из четырех дуг, изображенных пунктирными линиями, отстоящих эквидистантно относительно центра вставки распылительной головки 100. Как показано на Фиг.1, каждая группа сопел может быть ориентирована таким образом, чтобы одно сопло было расположено приблизительно в радиальном направлении дальше от центра, чем другое сопло в группе сопел. Каждое сопло может иметь круглое поперечное сечение, хотя это несущественно. В одном варианте исполнения изобретения сопла могут быть выполнены в виде простых отверстий в основании 1.
Центр вставки 100 распылительной головки может содержать массажный элемент 3, с помощью которого создают пульсирующий факел распыла при подаче в распылительную головку 100 воды под давлением. Массажные элементы хорошо известны, и поэтому действие и исполнение массажного элемента 3 здесь не описано. В альтернативном варианте исполнения центр вставки 100 распылительной головки может быть неподвижным и может быть выполнен за одно целое с основанием 1. Центр вставки распылительной головки необязательно лишен групп сопел.
Вставку 100 распылительной головки при использовании обычно закрепляют и изолируют по периферии в корпусе (не показан), и из нее и корпуса образуют распылительную головку. В альтернативном варианте исполнения вставка 100 распылительной головки может быть выполнена за одно целое с корпусом. Корпус может содержать или может быть присоединен к каналу для подачи жидкости, по которому жидкость может проходить от источника подачи жидкости к корпусу, и корпусу может быть придана форма емкости W с водой (см. Фиг.3), расположенной позади вставки 100 распылительной головки.
Вставка 100 распылительной головки может быть изготовлена путем формования под давлением, а сопла могут быть изготовлены колками, которыми прокалывают отливку после процесса формования.
Путем варьирования геометрии групп сопел можно определять направление факела распыла, получаемого на выходе группы сопел. Например, на выходе группы сопел, находящейся за пределами определенного диаметра D, например группы 2b сопел, может образовываться факел распыла с компонентом, направленным радиально наружу, тогда как на выходе группы сопел, находящейся внутри диаметра D, например группы 2а сопел, факел распыла может быть направлен вдоль оси, по существу, перпендикулярной к вставке 100 распылительной головки. Эту разницу в направлениях факела распыла можно достигнуть путем варьирования характеристик сопла, и этот принцип может быть использован вместо или дополнительно к любой вариации профиля поверхности основания 1, в котором расположены сопла.
На Фиг.2А изображено поперечное сечение группы 2а сопел. Группа 2а сопел содержит первое и второе сопла 20, 21, отделенные расстоянием S. Хотя S может быть равно 0, заявителем установлено, что преимущество достигается, когда S составляет по меньшей мере половину диаметра сопла. Максимальное отдаление сопел в группе обычно ограничено величиной пространства, которое может занимать группа сопел в распылительной головке без столкновения с потоком, выходящим из сопел других групп сопел. Кроме того, чем дальше расположены сопла, тем меньше допустимое отклонение в направлении струй, создаваемых соплами. Оба сопла 20, 21 направлены под одинаковым углом ϕ1 относительно оси, перпендикулярной вставке 100 душевой распылительной головки; ось, перпендикулярная основанию и проведенная через центр группы
2а и 2b сопел, представлена на Фиг.2А и 2В линией АА. Угол ϕ1 может удовлетворительно составлять 25° и, таким образом, сопла 20 и 21 могут быть расположены под углом 50° друг относительно друга (т.е. прилежащий угол равен 50°). Более предпочтительно, чтобы угол ϕ1 мог составлять 35°, в результате чего прилежащий угол равен 70°. Каждое сопло может иметь диаметр d1 вдоль его продольной оси, равный 0,8 мм. Благодаря симметричной природе группы 2а сопел вода будет направляться из сопла в направлении, обозначенном W1, около перпендикулярной оси АА.
На Фиг.2 В показано поперечное сечение группы 2b сопел. Группа 2b сопел содержит два сопла 22 и 23. Сопло 23 может иметь те же размеры и то же направление относительно перпендикулярной оси АА, что и сопло 21 в группе 2а сопел, и в этом случае d3=d1=0,8 мм, a ϕ3=ϕ1=35°. Сопло 22 может иметь увеличенный диаметр d2, например, приблизительно равный 0,9 мм или 1,0 мм, и/или может быть направлено под увеличенным углом ϕ2 относительно перпендикулярной оси АА. Угол ϕ2 может, например, составлять 40°. Таким образом, благодаря асимметричности группы 2b сопел вода, выходящая из группы 2b сопел, будет ориентирована приблизительно в направлении, обозначенном стрелкой W2. Если требуется, то выбранные группы сопел могут быть ориентированы так, чтобы вода, выходящая из группы сопел, содержала компонент, перпендикулярный направлениям W1, W2. Например, направление движения воды, выходящей из группы 2 а сопел, может содержать компонент в направлении W3 (см. Фиг.1). Этого достигают путем выполнения отверстий в плоскостях, расположенных под углом друг к другу. В этом случае вход и выход сопла будут расположены в различных местах вдоль направления W3. Если оба сопла в паре расположены под одинаковым углом в различных плоскостях, расположенных под дополнительным углом, то струи будут сталкиваться и образовывать факел распыла, направленный под этим дополнительным углом.
Величину соответствующего прилежащего угла между соплами в группе сопел выбирают в пределах между минимальным значением, при котором все еще достигается распадение струй, выходящих из каждого сопла, на капли, и максимальным значением, при котором все еще достигается требуемая скорость факела распыла в направлении удаления от распылительной головки. Предполагается, что прилежащий угол между соплами может быть где-то приблизительно от 40 до 140°, т.е. в диапазоне, при котором все еще поддерживается соответствующий баланс между упомянутыми выше требованиями. Хотя предполагается, что распылительная головка согласно настоящему изобретению пригодна к использованию в широком диапазоне давлений подаваемой жидкости, например, в пределах 25-1000 кПа для сопла, показанного на Фиг.1, можно изготавливать, если это необходимо, распылительные головки высокого давления и низкого давления с различными прилежащими углами между соплами в каждой группе сопел. Образование факела распыла, имеющего варьируемую скорость в направлении удаления от распылительной головки, группами сопел, расположенными по диаметру распылительной головки, может быть достигнуто путем создания групп сопел с различными углами схождения по диаметру распылительной головки.
Хотя описано и показано во вставке 100 распылительной головки только два различных типа групп сопел, специалистам в данной области должно быть понятно, что могут быть использованы и другие типы групп сопел для достижения другого требуемого угла факела распыла, выходящего из группы сопел, причем одна распылительная головка может содержать два, три или большее число различных типов групп сопел. Угол сопла и/или диаметр сопла можно варьировать для изменения направления факела распыла.
Различные картины факелов распыла можно создавать путем изменения рисунка распределения групп сопел, размеров и ориентации сопел друг относительно друга и относительно перпендикулярной оси к распылительной головки, проведенной в группе сопел, изменения ориентации сопел среди групп сопел и изменения профиля поверхности основания распылительной головки. Кроме того, может быть изменена ориентация групп сопел относительно центра распылительной головки. Например, в прямоугольной распылительной головке все группы сопел могут быть выставлены так, чтобы они располагались параллельно продольной оси распылительной головки.
Все эти переменные могут быть приняты к рассмотрению для использования при разработке распылительной головки, которая должна создавать определенную картину факела распыла. Помимо использования упомянутых выше переменных для определения картины факела распыла распылительной головки, те же переменные можно использовать для регулирования концентрации жидкости в картине факела распыла. Например, могут быть созданы распылительные головки, посредством которых обеспечивают равномерную концентрацию воды в картине факела распыла или в альтернативном варианте исполнения обеспечивают более высокую концентрацию жидкости в определенных областях, в сравнении с другими, например в центре, в сравнении с периферией картины факела распыла, и наоборот.
На размер капель жидкости можно оказывать влияние выходным диаметром сопел, прилежащим углом сопел в каждой группе сопел и степенью перекрещивания. Под степенью перекрещивания понимают степень сталкивания друг с другом струй жидкости, выходящих из сопел в группе сопел. При точном совмещении сопел степень перекрещивания составляет 100%, тогда как при прохождении струй полностью одно мимо другого степень перекрещивания составляет 0%.
Хотя сопла могут быть выполнены просто в виде цилиндрических отверстий в основании 1, это несущественно. Например, соплам может быть придана такая форма, при которой они содержат горловину вблизи выхода.
Во втором варианте исполнения изобретения сопла могут представлять собой отдельный компонент, сопрягаемый с остальной распылительной головкой. Кроме того, сопла могут быть сформированы из отдельных сопел, сопряженных с основанием 1. Пример такого варианта исполнения изображен на Фиг.4А и В. На Фиг.4А и В показана группа 2с сопел, включающих сопла 26, 27. Группа 2с сопел представляет собой единый сформованный компонент, соответствующим образом изготовленный из резины, перевернутый и вставленный в отверстие 11 в основании 10 (см. Фиг.4В), причем основание 10 составляет часть распылительной головки. Центральной опорой 28 определяют расстояние S1 между соплами 26, 27. Сопла 26, 27 и опора 28 выступают из подошвы 29, которая плотно прилегает к внутренней поверхности основания 10, способствуя предотвращению прохода сопел 26, 27 сквозь отверстия 11. Множество групп 2с сопел может выступать из одной подошвы 29, и все сопла для распылительной головки могут быть изготовлены на одной подошве, образующей вставку для основания распылительной головки.
Достоинство варианта исполнения, изображенного на Фиг.4В, заключается в том, что изготовление распылительной головки может быть упрощено. Кроме того, посторонние частицы или соринки, накапливающиеся в соплах 26, 27, можно относительно легко удалять, в сравнении с соплами в виде отверстий в основании из жесткого материала. Эта возможность чистки сопла может быть благоприятной для распылительной головки согласно настоящему изобретению, так как посторонние частицы или соринки могут вызывать отклонение струи выходящей из сопла жидкости, приводя к меньшей, чем требуется, степени перекрещивания или в более крайних случаях к тому, что струи полностью будут проходить одно мимо другого.
Третий альтернативный вариант исполнения показан на Фиг.5, на которой изображена распылительная головка 101, содержащая две вставки, включающие первый компонент 40 вставки и второй компонент 42 вставки. Первый и второй вставляемые компоненты 40, 42 устанавливают в корпусе 41. Первый вставляемый компонент 40 содержит множество отверстий 44, соответствующих отверстиям, выполненным в корпусе 41. Второй вставляемый компонент 42 содержит множество выступов 46, каждый из которых при использовании располагают внутри отверстия 44 первого компонента 40.
На Фиг.6 показано описанное выше устройство в собранном виде. Выступы 46 сужаются с образованием общей клинообразной формы, которая может быть частично или полностью конической. Соответствующим образом сужающиеся или конические отверстия 44 содержат два канала или канавки 48, образующие сопла. В альтернативном варианте исполнения отверстия могут быть цилиндрическими или сформированными каким-либо другим образом параллельными стенками, в результате чего могут создаваться струи жидкости с несколько отличающимися характеристиками. Материал, из которого изготавливают первый вставляемый компонент 40, предпочтительно является упругим, гибким или эластичным, или подобным материалом, посредством которого обеспечивают соответствующее уплотнение, которое надлежит поддерживать между выступом 46 и боковыми стенками отверстия 44.
Центральные части выступов 46 и отверстий 44 могут быть по форме такими, чтобы можно было правильно располагать выступы 46 в отверстиях 44 для поддержания требуемых площадей поперечных сечений каналов или канавок 48. Это может быть важно для обеспечения конкретной картины факела распыла, и благодаря этому достигают и поддерживают требуемую концентрацию жидкости в поперечном направлении факела распыла.
Основание 47 выступов 46 можно совмещать с выходом 45 отверстия 44. В альтернативном варианте исполнения основание 47 может выступать из отверстия 44 или, как показано для примера на Фиг.6, может быть углублено в отверстии 44. Кроме того, выходы каналов или канавок 48 могут быть совмещены с корпусом 41, выступая из него или будучи погруженными в него. Если основание 47 выполняют погруженным в корпус, то отверстие 44 и корпус 41 не должны ограничивать формирование картины факела распыла, который образуется в результате столкновения струй, выходящих из каналов или канавок 48, так как это может привести к образованию аэрированной воды скорее, чем к факелу распыла, состоящему из капель воды. Аналогично этому, независимо от того, углублено ли основание или нет, площадь за пределами выхода канала или канавок 48 следует поддерживать чистой, чтобы не препятствовать образованию картины факела распыла, получающегося при столкновении струй.
Достоинство этого варианта исполнения заключается в том, что геометрию сопла можно зафиксировать в инструменте во время изготовления, что делает воспроизведение геометрии более точным и надежным в производственных условиях, так что желаемый эффект, получаемый в результате столкновения струй жидкости, выходящих из сопел, достигается более надежно при использовании готового изделия. Другим достоинством является то, что исключается потребность в удаляемых колках в пресс-форме. Использование удаляемых колков для изготовления распылительной головки со множеством пар трасс потоков, расположенных достаточно плотно друг к другу, как это показано на Фиг.1, может представлять трудности. Первый и второй вставляемые компоненты 40, 42 могут быть изготовлены с использованием отдельных пресс-форм.
На Фиг.7 и 8 изображены четвертый и пятый варианты исполнения конструкции сопел согласно настоящему изобретению. На Фиг.8 показано сопло в разобранном состоянии. Конструкции сопел, в общем, обозначены стрелками 200 и 300 соответственно, и они выполнены из лицевой пластины 60А, 60В и вставки 61А, 61В для образования каналов 62А и 62В соответственно. На обеих Фиг.7 и 8 показаны разрезы лицевой пластины и вставки, причем плоскости разрезов проходят через центры двух выходных отверстий каналов 62А и 62В.
Лицевая пластина 60А для конструкции 200 сопла может быть выполнена из упругого или гибкого, или эластичного материала, установленного (или отформованного) сзади жесткой пластины 600. Затем выходы каналов 62А могут выступать из жесткой пластины 600, что позволяет пользователю путем протирания быстро очищать каналы 62А от осадка на стенках каналов.
На Фиг.8 лицевая пластина 60В содержит два конических отверстия 63В и 64В, отделенных центральной колонной 65В. Вставка 61В содержит два конических выступа 66В, 67В, которые перекрывают части отверстий 63В и 64В соответственно. Форма конических выступов 66В и 67В приводит к получению струй, которые сталкиваются друг с другом под большим относительным углом, чем в том случае, если бы конические выступы 66 В и 67В не были введены. Кончики конических выступов 66В и 67В могут быть скруглены для увеличения их жесткости. Скругленные кончики, если они расположены соответствующим образом, могут также способствовать увеличению угла между струями, выходящими из каналов 62В. Устройство на Фиг.7 имеет подобную же конструкцию, но со слегка другими размерами. Лицевая пластина 60В опционно может быть также изготовлена из гибкого материала и может быть затем установлена за жесткой плитой, такой же как лицевая пластина 60А (см. Фиг.7).
В предпочтительном варианте исполнения изобретения прилежащий угол каналов 62А, 62В для жидкости составляет 70-85°, выходные отверстия имеют диаметр 1,0 мм и степень перекрещивания струй составляет 40%. Расстояние между центрами выходных отверстий может составлять 1,5 мм, а длина конических отверстий в вертикальном направлении составляет 4 мм. Некоторые версии этого варианта исполнения могут быть изготовлены так, чтобы жидкость выходила перпендикулярно к выходной поверхности в данном месте, однако если выполнить сопла в плоскостях, расположенных под углом одна к другой, то жидкость может быть понуждена выходить с отклонением в несколько градусов от перпендикулярного вектора. Заявителем установлено, что предпочтительно для оптимизации размера и равномерности факела распыла целесообразно, чтобы угол между плоскостями, в которых выполнены сопла, составлял около 6-8° в некоторых группах сопел в лицевой пластине.
На Фиг.9 показан разрез лицевой пластины 60А, содержащей два конических отверстия 63А и 64А, отделенных центральной колонной 65А.
На Фиг.10 показан вид альтернативной вставки 61С, на которой изображена только одна группа сопел. Вставка 61С содержит два конических выступа 66А и 67А. Их поддерживают четырьмя стенками 68-71. Пятой стенкой 72 соединены два конических выступа. Стенки 68-71, помимо поддерживания конических выступов 66А и 67А, действуют как перегородки на пути потока жидкости. Посредством стенок 68-71, таким образом, создают турбулентность в потоке, которая, как установил заявитель, способствует образованию капель после столкновения струй по меньшей мере в некоторых конфигурациях сопел. Заявитель уверен, что при ламинарном потоке в струях наблюдается тенденция к тому, что факел F (см. Фиг.3) снова объединяется в поток, тогда как турбулентный поток в струях понуждает факел распадаться на капли. В соответствии с этим, если пути потоков жидкости формируют иными способами для создания турбулентного потока, то использование стенок или других подходящих средств для сообщения турбулентности потокам может быть не обязательным. Вставка 61А, изображенная на Фиг.7, и вставка 61В, изображенная на Фиг.8, действуют таким же образом, как и вставка 61С, но несколько отличаются геометрией.
Преимущество конструкции сопел, изображенных на Фиг.7-10, может также заключаться в легкости монтажа. Отверстия 63А, 64А, 63В и 64В могут быть сформированы относительно легко в сравнении с формованием их с помощью удаляемых колков. Кроме того, можно обеспечить большое количество сталкивающихся пар струй на относительно небольшом пространстве. Другим достоинством является то, что упрощается чистка, так как лицевую пластину и вставку можно отделять одну от другой, обеспечивая доступ к поверхностям каждой из них. Конструкция сопла, изображенного на Фиг.7 и 10, может быть предпочтительной, если требуется более грубая вставка, жесткость которой обеспечивают посредством стенки, которой соединяют два конических выступа, в результате получают вставку, которую можно также легче изготавливать и собирать.
Отверстия в лицевой пластине необязательно должны быть коническими. В альтернативном варианте исполнения отверстия могут быть прямоугольными на входе, сужающимися вниз в направлении выходного отверстия, расположенного так, чтобы создавать требуемый наклон трассы следования потока. Вставки для прямоугольных отверстий выполняют таким же способом, как и для конических отверстий.
На Фиг.11А и 11В показаны подробно две части вставки 80. Вставка 80 содержит два выступа 81 и 82, выступающие от основания 83 вставки. Два отверстия 84 и 85 образуют проходы для потоков жидкости через основание 83 вставки. Выступы 81 и 82 содержат каналы, обозначенные поз.86 и 87 соответственно, вдоль которых проходит жидкость прежде чем ее выталкивают в виде струи. Эта конфигурация позволяет располагать выступы 81 и 82 так, чтобы они плотно прилегали к внутренней поверхности отверстия, выполненного в соответствующей лицевой пластине, которую можно использовать для обеспечения большей точности площади поперечного сечения прохода для потока через каждое сопло, чем если бы каналы 86 и 87 не были предусмотрены.
Если каждый канал симметричен относительно средней линии, проходящей через его собственную проекцию, то факел распыла сталкивающихся струй будет направлен, по существу, перпендикулярно основанию 83 вставки. Сопла могут также быть выполнены в разных плоскостях, расположенных под углом одна к другой, для дополнительного изменения направления получаемого факела распыла. Этого достигают путем изготовления каналов 86 и 87 совмещенными с плоскостями, в которых средние линии СС и DD (см. Фиг.11В) находятся в качестве центров вращения, причем эти плоскости должны быть параллельны для струй, чтобы они сталкивались с той же степенью перекрещивания, которая имеет место на выходе сопел. Расположение сопел в разных плоскостях может быть также использовано в других вариантах исполнения, описанных в настоящей заявке. Струя, выходящая из выходного отверстия сопла, в этих случаях параллельна линии, расположенной между центрами отверстий на входах и на выходах сопел. Следовательно, угол закручивания, создаваемый в результате столкновения струй, можно регулировать путем изменения положения входного отверстия относительно выходного отверстия.
На Фиг.12 изображена альтернативная вставка 90, в которой сопла находятся в разных плоскостях, как и в рассмотренном выше примере. Вставка 90 содержит выступы 91 и 92, которые направлены от основания 93 вставки под наклоном. Путем создания наклонных выступов 91 и 92 можно регулировать направление выхода факела распыла из сопел.
Заявителем установлено, что в вариантах исполнения, представленных на Фиг.11 и 12, можно создавать турбулентный поток жидкости, проходящей через сопла, исключая необходимость в дополнительных стенках для создания турбулентности.
На обоих Фиг.11А и В показано, что оси, обозначенные СС и DD на Фиг.11 В, сопел, которые образуют путем использования вставки 80, не очень точно совмещены, что приводит к степени перекрещивания, меньшей 100%. Подобным же образом сопла, которые образуют путем использования вставки 90 (см. Фиг.12), не очень точно совмещены. Заявителем установлено, что если сопла совмещены, так что достигается, по существу, 100-процентное перекрещивание, может быть создан факел тонкого распыла в дополнение к каплям. Факел тонкого распыла может находиться за пределами площади факела распыла, образованного каплями. Этот факел тонкого распыла может приводить не к оптимальному факелу распыла, а раздражать лицо и/или глаза человека, принимающего душ. Если степень перекрещивания меньше 100%, то вероятность появления такого факела тонкого распыла снижается. Степень перекрещивания может предпочтительно быть приблизительно от 20 до 80%. Уменьшение степени перекрещивания может также обеспечивать улучшенные характеристики факела распыла в вариантах исполнения, описанных со ссылками на Фиг.7-10.
Наиболее предпочтительный вариант исполнения сопла представлен на Фиг.9 и 10. Прилежащий угол каналов для жидкости приблизительно составляет 70-85°. Выходные отверстия имеют диаметр около 1,0 мм, а степень перекрещивания струй жидкости составляет 40%. Расстояние между центрами выходных отверстий составляет около 1,5 мм. Длина конических отверстий в вертикальном направлении составляет около 4,0 мм. Хотя некоторые сопла в этом варианте исполнения могут быть изготовлены так, что струи жидкости после столкновения идут, по существу, параллельно оси душевого распылителя, некоторые сопла в предпочтительном варианте исполнения могут быть расположены в различных плоскостях. Предпочтительным в настоящее время вариантом выполнения сопел в разных плоскостях, расположенных под углом одна к другой, является такой, при котором получающийся факел распыла отклоняется от перпендикуляра к распылительной головке на угол от 6 до 8°.
В альтернативном варианте исполнения можно варьировать степень перекрещивания и/или выходной диаметр сопел. Например, половина групп сопел может содержать сопла с выходным диаметром 0,8 мм, а степень перекрещивания струй может составлять 50%; другие сопла могут иметь диаметр выходного сопла 1,0 мм, а степень перекрещивания струй может составлять 40%. Сопла диаметром 0,8 мм и 1,0 мм могут быть равномерно распределены по распылительной головке. В этом варианте исполнения создаваемый факел распыла может содержать капли различного размера, хотя заявитель считает, что имеет место средний эффект в ощущении, испытываемом человеком при приеме душа.
На Фиг.13 показаны полностью вставка 61 и лицевая пластина 60. Вставку 61 вводят в лицевую пластину 60. Хотя на Фиг.12 показан один элемент - вставка 61, в альтернативном варианте исполнения она может быть изготовлена из множества частей. На Фиг.14 показан вид сверху лицевой пластины 60.
В одном варианте исполнения вставка 61 выполнена подвижной относительно лицевой пластины 60, что позволяет пользователю регулировать характеристики факела распыла путем изменения площади прохода потока и, следовательно, падение давления в системе. Угол столкновения струй и турбулентность потока жидкости также меняются. Пользователь, таким образом, имеет возможность изменять качество факела распыла, включая такие параметры, как размер капель, концентрация и скорость, а также общая площадь факела распыла.
На Фиг.15 показан вид сверху лицевой пластины 60 со стороны выходных отверстий сопел. Рисунок расположения сопел, показанный на Фиг.15, является наиболее предпочтительным для душевой распылительной головки. Имеется три концентричных круга групп сопел, а обще число групп сопел - 30. Факел распыла, образуемый группами сопел, расположенными вдоль внутреннего круга, направлен перпендикулярно лицевой пластине, расположенными вдоль среднего круга, содержит компонент отклонения радиально наружу под углом 6° от перпендикуляра. Факел распыла, образуемый группами сопел, расположенными вдоль наружного круга, содержит компонент отклонения радиально наружу под углом 6° от перпендикуляра. Группы сопел, расположенные вдоль каждого круга, смещены относительно групп сопел, расположенных вдоль соседнего круга, на половину центрального угла между соседними группами одного круга для уменьшения взаимного влияния факелов распыла. Все выходные отверстия имеют диаметр 1,0 мм, и во всех парах сопел степень перекрещивания составляет 40%.
Там, где в предшествующем описании были сделаны ссылки на специальные компоненты или целые блоки изобретения, имеющие известные эквиваленты, такие эквиваленты включены в настоящую заявку в том случае, если они отдельно описаны.
Хотя изобретение описано со ссылками на примеры и на возможные варианты его исполнения, следует понимать, что могут быть произведены модификации или усовершенствования без отступления от объема изобретения, определенного формулой изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| МОДУЛЬНЫЕ ДВУХВЕКТОРНЫЕ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫЕ СОПЛА ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ | 2013 |
|
RU2660856C2 |
| Распылительная головка и распыляющее устройство | 2015 |
|
RU2648111C1 |
| Беспроводное устройство для контроля работы форсунок сельскохозяйственного опрыскивателя | 2020 |
|
RU2747624C1 |
| ЛЕГКО ОЧИЩАЮЩИЙСЯ ПИСТОЛЕТ-РАСПЫЛИТЕЛЬ | 2003 |
|
RU2380169C2 |
| РАСПЫЛИТЕЛЬНЫЕ СОПЛА | 2006 |
|
RU2421281C2 |
| ГИДРОМАССАЖНОЕ УСТРОЙСТВО С РЕГУЛИРУЕМОЙ ОРИЕНТАЦИЕЙ СТРУИ | 2006 |
|
RU2397825C2 |
| РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ УСТАНОВОК ПОЖАРОТУШЕНИЯ ТОНКОРАСПЫЛЕННОЙ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ ЖИДКОСТЬЮ | 2013 |
|
RU2570756C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЫВАНИЯ | 2020 |
|
RU2733252C1 |
| ДУШЕВОЕ УСТРОЙСТВО | 2013 |
|
RU2620436C2 |
| Распылитель жидкости | 1982 |
|
SU1123731A1 |
Изобретение относится к распылительным головкам для создания факела распыла жидкости. Распылительная головка состоит из множества групп сопел. Каждая группа сопел включает в себя, по меньшей мере, два сопла, предназначенных для выпуска струй жидкости с поверхности распылительной головки. При этом сопла имеют такие размеры и расположены таким образом, чтобы струи жидкости, выходящие под давлением, сталкивались, взаимодействовали, по существу, без препятствий со стороны окружающих конструкций и распадались на капли. Причем каждое сопло образовано, по меньшей мере, частично отверстием, проходящим через лицевую пластину. Решение направлено на создание распылительной головки, работающей в широком диапазоне давлений в системе подачи жидкости и с малым объемным расходом воды. 6 н. и 52 з.п. ф-лы, 16 ил.
Приоритеты по пунктам:
| Форсунка | 1979 |
|
SU831198A1 |
| СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ | 2006 |
|
RU2309181C1 |
| WO 9407607 А1, 14.04.1994 | |||
| Многопозиционный распределитель | 1981 |
|
SU1038638A1 |
| Многоструйный распылитель жидкости | 1988 |
|
SU1563772A2 |
