节水喷嘴和包括该喷嘴的淋浴头的制作方法

节水喷嘴和包括该喷嘴的淋浴头
1.本发明涉及一种节水喷嘴，优选地用于淋浴器，以及包括该节水喷嘴的淋浴头。节水喷嘴包括具有内腔的壳体，内腔在第一端具有用于使水进入内腔的内部进口并且在第二端具有用于使水离开内腔的内部排放口，壳体具有外腔，外腔在第一端具有用于使水进入外腔的外部进口并且在第二端具有用于使水离开外腔的多个外部排水口，外腔环绕内腔。
2.世界的一个重要目标在于家庭用水。先前已知的喷嘴，特别是用于淋浴器的喷嘴，倾向于使用大量的水。它们通常设置为以喷雾状排水。还已知提供水雾的喷嘴，其将显著降低水流。然而，在雾中的保持温度存在问题，因此需要系统中的水具有更高温的度。雾还倾向于朝不期望的方向流动。也许，最接近的已知技术是同一所有者的先前发明，该发明示出了在wo2019195043中描述的提供内部穹顶形排水和外部穹顶形排水的节水喷嘴。
3.本发明的目的在于提供一种节水喷嘴，优选地用于淋浴器，以及一种包括这种喷嘴的淋浴头，该节水喷嘴在节水的同时将提供甚至更好的淋浴体验。
4.这通过根据本发明第一方面的节水喷嘴来实现，所述节水喷嘴包括壳体，所述壳体具有内腔，所述内腔在第一端具有用于使水进入所述内腔的内部进口，并且在第二端具有用于使水离开所述内腔的内部排放口。所述内腔具有在所述第一端和所述第二端之间延伸的中央长度轴线。所述喷嘴还包括外腔，所述外腔在第一端具有用于使水进入外腔的外部进口，并且在第二端具有用于使水离开外腔的多个外部排放口。所述外腔围绕所述内腔的中央轴线环绕所述内腔。所述内腔包括水旋转装置。水可流动地经过所述内部进口、经过所述内腔、经过所述水旋转装置并且经过居中设置的所述内部排放口，从而形成一个由排水组成的穹顶形状。水还可流经所述外部进口、流经所述外腔并且从围绕所述内部排放口设置的所述多个外部排放口流出，从而形成环绕自于所述内部排放口的所述穹顶形状的喷雾。
5.根据一个实施例，第一流量调节器与所述内腔流体连接，第二流量调节器与所述外腔流体连接。这将稳定排水功能。
6.根据一个实施例，所述外部排放口被定向为使得所述喷雾将接触来自于所述内部排放口的穹顶形水的外径。当外部的喷雾接触内部的穹顶并与内部的穹顶融为一体时，便可提供舒适的淋浴体验。
7.根据本发明的第二方面，提供了一种包括节水喷嘴的淋浴头。所述淋浴头具有从水系统向所述内腔供水的第一管道和从所述水系统向所述外腔供水的第二管道。所述第二管道设置有止动件，止动件用于关闭和打开通过所述第二管道流向所述外腔的水流。这提供了在所述止动件处于关闭位置时具有第一模式并且在所述止动件处于打开位置时具有第二模式的可能性，所述第一模式以穹顶形排水，所述第二模式以组合的所述穹顶和所述喷雾排水。在第一模式中，提供使用非常少的水，例如，少至1加仑/分钟(3.8l/min)的淋浴体验。在第二模式中，提供了更强烈的淋浴体验，适于例如从头发上冲洗洗发剂。
8.根据一个实施例，所述止动装置是阀，所述阀包括阀室、阀柱塞和腔，所述阀室与所述阀下游的所述第二管道的第二部分流体连接，所述阀柱塞包括阀杆，所述腔位于所述阀柱塞的与所述阀室相反的一侧上。所述阀包括用于将所述阀保持在关闭位置的弹簧，在
所述关闭位置，所述阀柱塞阻止朝向所述外腔的任何流动。
9.根据一个实施例，所述阀通过开关在两个模式之间切换，所述开关连接到用于移动所述阀柱塞的所述阀杆。
10.根据一个实施例，处于所述第二模式的阀处于打开位置，从而允许水从所述第二管道的第一部分流入所述阀室并进一步流到所述外腔。
11.根据一个实施例，在所述第二管道的第一部分和所述腔之间设置狭缝，使得当所述阀处于第一模式，即，处于关闭位置时，泄漏的水将进入所述腔，从而使所述腔中的水压升高，进一步将所述阀柱塞保持在所述关闭位置。
12.根据一个实施例，所述第二流量调节器布置在所述第二管道的所述第二部分中的所述阀的下游，使得当所述阀处于所述打开位置时，在所述阀室中积聚压力，从而将所述阀柱塞保持在所述打开位置。
13.根据一个实施例，在所述腔和所述第一管道的所述第二部分之间提供流体连接，其中，所述第二部分在所述第一调节器和所述内腔之间延伸。这将降低所述腔中的压力，并因此产生将进一步帮助所述阀柱塞保持在所述打开位置的抽吸力。
附图说明
14.现在将参照附图更详细地描述本发明，在附图中：
15.图1示出了从节水喷嘴的实施例排出的水穹顶。
16.图2示出了从节水喷嘴的实施例排出的喷雾和水穹顶。
17.图3以剖视图示出了节水喷嘴的实施例。
18.图4a、图4b以截面图示出了外部排放口的不同实施例。
19.图5以剖视图示出了淋浴头的实施例，包括节水喷嘴在使用的第一模式以穹顶形式排水的实施例。
20.图6以剖视图示出了图5的实施例在使用的第二模式以喷雾和穹顶形式组合排水。
具体实施方式
21.将通过示例性实施例来描述本发明。下面将按照水的流动来说明节水喷嘴的实施例的细节和特征。此后，水将通过淋浴头的实施例到达节水喷嘴。所描述的所有特征不是提供本发明所必需的，并且本发明仅根据所附权利要求来限定。
22.但是首先，目的在于节水的同时提供适当的淋浴体验。从内部排放口出来，将出现水穹顶100。参见图1。如果节水喷嘴1设置在手持淋浴器中，则穹顶100的长度优选地在5-30cm之间，但是如果节水喷嘴设置在设置于人上方以进行淋浴的固定淋浴头中，则穹顶100的长度可以更长，或者如果喷嘴用于水槽或洗手盆的水龙头中，则穹顶100的长度可以更短。穹顶100具有在最大直径处测量的外径103。穹顶100在穹顶100的长度102之后分裂成液滴101，因此优选地，水保持穹顶100的合成形状，直到其到达正在淋浴的人的身体。然后会有大量水在身体上流动的感觉，即使流量真的很低，优选地，低至约3.5-4l/分钟。穹顶100由水的涡流(swirling)、主要是层流构成。
23.从围绕内部排放口的多个外部排放口可递送喷雾200。参见图2。优选地，喷雾200布置成接触穹顶100的外径，以与穹顶100结合，并因此在不改变淋浴的整体体验的情况下
以更高的流量促进喷淋。
24.在图3中，节水喷嘴1的实施例包括具有内腔2的壳体10。中央轴线3指向内腔2的长度方向。优选地，内腔2在形状上大致呈围绕中央轴线3的圆柱形。腔2的第一端4中设置有用于使水进入的内部进口5。内部进口5可设置在腔2的顶部或顶部附近。水可沿平行于中央轴线3的方向进入，或者例如沿与中央轴线3正交的方向进入。在水平行于中央轴线3进入的情况下，水可与中央轴线3成一条直线或者偏离中央轴线3。在水与中央轴线3正交进入的情况下，水可径向地进入或者以更切向的方式偏移。在后一种情况下，流入的水可在内腔2的第一端4发生旋转。还可以以其它角度布置进水。
25.内部排放口6布置在内腔2的第二端7。内部排放口6与中央轴线3同心地布置。优选地，如果内部排放口6的截面面积小于内腔2的截面面积，则在第二端7中，倾斜的内表面8在内腔2与内部排放口6之间提供过渡。优选地，内部排放口6呈围绕中央轴线3的圆柱形。
26.在内腔2中，内部进口4与内部排放口6之间安置有水旋转装置9。水旋转装置9可以是在沿着内腔2的长度的一部分的内表面处(未示出)具有螺纹的涡流螺杆。但是优选地，水旋转装置9是涡流板11，涡流板11的直径对应于内腔2的内径，多个贯穿槽或贯穿孔12穿过涡旋板11的厚度而存在。贯穿槽或贯穿孔12是成角度的，使得来于自内腔2的第一部分13的水被引导在内腔2的第二部分14中旋转。旋转的水将在进一步的旋转中通过内部排放口6排出，从而形成主要为层流的穹顶100。
27.决定中空的穹顶100形状的参数很多，诸如水压、流量、内腔2的第二部分14中的周向速度、水旋转装置9的设计和沿中央轴线3的位置、排水口的尺寸等。内腔2越小，穹顶100的直径将越小。因此，增大内腔2的尺寸将增大穹顶100的直径。内部排放口6越长，穹顶100的直径越小。如果内部排放口6过小，则将产生雾状或者不受控制的水排放。因此，所有参数必须协调以形成穹顶100。
28.因此，优选的是具有与内部进口5流体连接的第一流量调节器20，以调节内腔2中的流量和压力，从而确保穹顶100的期望形状。第一流量调节器20可直接设置在内部进口5中，或者可设置在将水供应到内部进口5的连接的第一管道21的上游。
29.节水喷嘴1还包括在壳体10内的外腔15。用于水的外部进口16设置在外腔15的第一端17。外部进口16可设置在腔15的第一端17的顶部或顶部附近。水可沿平行于中央轴线3的方向进入，或者例如沿与中央轴线3正交的方向进入。在水与中央轴线3正交进入的情况下，水可径向地进入或以更切向的方式偏移。
30.外腔15包围内腔设置，其间具有壳体10的壁25。优选地，外腔15在形状上也呈圆柱形，因此具有圆形截面区域，其中内腔2的壁25位于外腔的中央。在优选实施例中，外腔15和内腔2是同心的。在所示的示例中，壳体在其外表面上设置有螺纹24，以便于附接在水龙头或淋浴头中。然而，可想到许多其他附接可能性，诸如卡扣附接、卡口连接等。外腔15的第二端19中设置有多个排放口18，用于以喷雾200(spray)的形式排放水。优选地，多个排放口18围绕内部排放口6设置，例如呈圆形设置。外部排放口18的数量可以是10-20个。外部排放口18的总截面面积将影响喷雾体验。在正常条件下，总面积相较于外部进口16的截面面积越小，喷水越硬，除非外部排放口18的总面积太小并将排出的水变成水雾(mist)。
31.根据一个实施例，喷雾200布置成接触穹顶100的外径，以与穹顶100结合，并因此在不改变淋浴的整体体验的情况下以更高的流量促进喷淋。为了实现该目的，如图4a所示，
在外部排放口18比穹顶100的外径更靠近内部排放口6的情况下，外部排放口18可以向外倾斜的。图4b中示出了另一实施例，其中外部排放口18位于与穹顶100的外径或多或少重合的距离处。在该实施例中，外部排放口18不需要倾斜。因此，根据外部排放口18和内部排放口6之间的径向距离与穹顶100的外径和内部排放口6之间的径向距离的差异，可决定期望的角度，使得喷雾200将被引导为接触穹顶100的外径。
32.优选地，具有与外部进口16流体连接的第二流量调节器22，以调节外腔15中的流量和压力。第二流量调节器22可直接设置在外部进口16中，或者可设置在将水供应到外部进口16的第二管道23的上游。
33.如前所述，在上述不同实施例中描述的本发明的节水喷嘴1优选地设置在淋浴头中。在图5和图6中，示出了淋浴头30的实施例的特征。显然，可以想到不同的实施例。所示实施例中示出了适于握在用户手中的淋浴头。也可以将固定淋浴头布置在正淋浴或浴缸中的使用者的上方，或固定在天花板上。在固定的实施例中，将水平行于中央轴线3地供应到内腔2和外腔15中可能是合适的。本领域技术人员可据此重新布置引入的特征和细节。所描述的实施例不限制本发明的范围。该范围由所附权利要求限定。
34.图5和图6中示出了具有阀解决方案的实施例，该阀解决方案提供了以两种不同模式操作节水喷嘴的可行性。第一模式使水以穹顶形式排出，并且第二模式使水以穹顶100以及位于穹顶100外的喷雾200形式组合排出。图5示出了第一模式，图6示出了第二模式。
35.随着水的流动，水被供应到淋浴头30中并到达设置在其中的主流量调节器26。例如，主流量调节器26可将流量调节至6-12l/min，优选地8-10l/min。这将稳定淋浴头及其节水喷嘴1的功能。
36.此后，水在公共管道28中流动，然后分成通向内腔2的第一管道21。在所示实施例中，第一流量调节器20位于第一管道21的第一端27与内部进口5之间。优选地，第一流量调节器20提供3.5-4l/min的流量。只要从水系统向淋浴头30供水，就总是存在经过第一管道21的流量。这是水流到内腔2并作为穹顶100排出的第一模式。
37.在第二模式下，水还流经公共管道28和外部进口16之间的第二管道23。在所示实施例中，第二流量调节器22存在于第二管道23中。优选地，第二流量调节器22提供3.5-4l/min的流量。明显的是，主流量调节器、第一流量调节器和第二流量调节器彼此依赖，并且给出的示例仅是一个例子。为了能够在第一模式和第二模式之间切换，提供任何类型的合适的止动件29，以关闭和打开第二管道23。例如，止动件29可以是阀。优选地，提供开关按钮31或任何其他开关装置，以在第一模式和第二模式之间进行手动切换。
38.现在将描述用于在第一模式和第二模式之间提供有利的切换功能的阀解决方案的实施例。在图5中，淋浴头30处于第一模式，并且第二管道23通过止动件29关闭。在该实施例中，止动件29是具有阀室33的阀32，阀室33与阀32下游的第二管道23的第二部分34流体连接。在该示出的实施例中，包括阀盘35的阀柱塞42在第一模式下抵靠阀座36，使得水不能进入阀室33。弹簧37将阀柱塞42偏向阀座36。在阀柱塞42的中央，所示的阀盘35中存在阀杆38，阀杆38可以沿其长度轴线偏移，从而带动阀柱塞42在关闭位置(如图5所示)和打开位置(如图6所示)之间切换。在所示的实施例中，阀盘35附接到阀杆38，这使阀盘35随着阀杆38而在两个位置之间切换。阀杆38可通过例如开关按钮31来控制。
39.在图6中，开关按钮31被推动，进而使阀杆38和阀盘35克服弹簧37的力偏移，使得
阀柱塞42从阀座36偏移并且阀被打开。水现在将能够从第二管道23的第一部分39流入阀室33，并且一步通过第二管道23进流入外腔15。
40.在阀解决方案的特殊实施例中，应用了力的平衡，并且提供了将阀保持在打开位置的特殊功能，不需要在初始按压按钮之后进一步推动开关按钮31。这通过以下特征来实现。在关闭位置，参见图5，为了能够减小弹簧37所需的力，允许来自第二管道23的第一部分39的进水通过狭缝44泄漏到阀柱塞42(在所示的情况下为阀盘35)的弹簧37侧处的腔43中。狭缝44优选地设置在阀32的壁中，使得当阀柱塞42处于抵靠阀座36的关闭位置时，阀柱塞42将不会密封腔43，并且因此水将泄漏到腔43中并通过第一部分39的进水填充腔43。这在阀柱塞42的弹簧侧上形成压力，帮助弹簧37将阀柱塞42保持在关闭位置。当开关按钮31被推动以切换到打开位置时，阀柱塞42离开阀座36，从而使水流入阀室33。由于第二流量调节器22位于阀室33之后，因此随着进入的流量，压力将在阀室33中积聚，这将迫使阀柱塞42朝向打开位置。由于弹簧37的力减小，因此积聚的压力将以稳定的方式保持打开位置。
41.另外，或者代替上述狭缝44实施例，可通过相对于阀柱塞42的弹簧侧的腔43的截面面积，确定阀柱塞42的阀室33侧的截面面积的尺寸来进一步利用平衡力。因此，对于具有开关按钮31保持在打开位置的特征的那些实施例，将开关按钮31推动到打开位置或推回到关闭位置所需的力可通过截面面积之间的关系来确定。例如，与阀室33的截面面积相比，阀柱塞42的更大截面面积将在打开位置进一步增强打开位置，因此需要更大的力来将开关按钮31推动到关闭位置。
42.在一个实施例中，当阀处于打开位置时，由于阀柱塞42的弹簧侧上的腔43与位于第一流量调节器20下游的第一管道21的第二部分41之间流体连接40，阀柱塞42的弹簧侧上的压力进一步减小。这将产生抽吸力，该抽吸力将进一步帮助阀柱塞42保持在打开位置。
43.优选地，弹簧37的力足够强，以在从系统供应的水被关闭时总是将阀关闭。淋浴头30还可包括在其进口端的止回阀，以阻止水泄漏回到系统中，并且淋浴头30还可包括过滤器，以阻止水中的任何碎屑进入淋浴头。如通过描述可以理解的那样，可以以许多方式改变上述实施例。一些示例性的流动适用于系统压力为1.5-4.5bar，优选地为2.5bar至4.5bar，且系统中流量至少为7l/min的系统。如果系统压力和流量在其他范围内，则进一步的调节是合适的，以实现期望的形状或排水。