МОЕЧНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ
WASHING DEVICE AND ITS OPERATING METHOD

Данное изобретение относится к области разбрызгивающих устройств, в частности к моечному устройству и способу эксплуатации моечного устройства в соответствии с преамбулой соответствующих независимых пунктов формулы изобретения.
Уровень техники
Подобное моечное устройство известно, например, из патентного документа WO 2004/101163 А1. В данном документе приведено описание душевой головки, в которой водяные форсунки расположены попарно таким образом, что струи из двух парных форсунок, сталкиваясь друг с другом, образуют капли. Целью такого устройства является создание приятного ощущения от принятия душа при различных рабочих давлениях в диапазоне 0,2-10 бар, а также для уменьшения водопотребления по сравнению с обычными душевыми головками. При этом, однако, кроме обеспечения капель воды, следует предотвращать образование тумана, состоящего из очень мелких капель. Для этого сталкивающиеся струи предпочтительно расположены так, чтобы они не пересекали друг друга полностью.
Кроме того, из патентного документе WO 98/07522 известно об установке нагревателя в разбрызгивателе душа с целью нагревания воды непосредственно перед ее подачей через разбрызгиватель, однако при этом требуется большая мощность нагрева, соответствующая количеству протекающей через него воды.
В справочнике «Heatstore Aqua-Flow. Pumped Electric Shower Handbook», выпущенном компанией Heatstore Limited, Island Park, Bristow Broadway, Bristol BS11 9FB, скачанном из ресурса www.heatstore.co.uk 7 ноября 2006 года, приведено описание электрического душа, который выполнен с питанием от резервуара, и поэтому содержит насос для подкачки воды. Электрический нагрев воды выполняется в два этапа, при этом в зависимости от модели мощность нагрева составляет 8,5/7,8 кВт или 9,5/8,7 кВт. Температура подаваемой воды настраивается посредством изменения количества воды, пропускаемой через установку. С этой целью ниже насоса по потоку расположен регулирующий клапан с ручным управлением. Давление на входе данного устройства не может быть слишком высоким, возможно для защиты насоса, поэтому данное устройство не может быть присоединено к водопроводной сети, и не может быть расположено ниже 10 м от резервуара. Поэтому мощность нагрева, а также воды, являются относительно высокими.
В патентном документе DE 10004534 А1 раскрывается гидромассажная форсунка для создания пульсирующей струи воды. С этой целью массажная форсунка соответствующим образом приводится в действие посредством насосов или клапанов. Данная массажная форсунка выполнена для эксплуатации в водоеме, например ванне с душем, джакузи, плавательном бассейне или в тренировочном бассейне, то есть для работы под водой, так что при этом не происходит распыления.
В патентном документе BE 514104 раскрыта душевая головка душа с распылением за счет соударения струй. Разбрызгивающий сердечник содержит четыре или более наклонных канала с диаметром от 1 до 12 мм, которые направлены в общую центральную точку. Фильтром для загрязнений служит сито. Однако не упоминается об увеличении давления, например, за счет применения насоса.
Сущность изобретения
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение моечного устройства и способа эксплуатации моечного устройства или подготовки воды для мытья вышеуказанного типа, которые позволяют снизить потребление энергии и/или воды по сравнению с уровнем техники.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение моечного устройства, которое может быть легко установлено и, в частности, может быть также установлено в зданиях или сооружениях с имеющимися водопроводной сетью и сетью электроснабжения без значительной модификации последних.
Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение моечного устройства и способа эксплуатации моечного устройства, которое не допускает распространения инфекционных заболеваний.
Эти цели достигнуты за счет создания моечного устройства и способа эксплуатации моечного устройства с признаками, которые раскрыты в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения.
Моечное устройство для подачи воды или смеси на основе воды, в частности для применения в санитарно-технических установках, например в душе или в умывальнике, содержит по меньшей мере один выпускной элемент для разбрызгивания текучих сред при низком расходе и высоком давлении, а также по меньшей мере одно нагнетающее устройство для повышения давления текучей среды до рабочего давления в выпускном элементе перед разбрызгиванием.
Если моечное устройство присоединено к водопроводной сети, то рабочее давление в выпускном элементе превышает номинальное давление водопроводной сети. Это номинальное давление обычно составляет около 2,5 бар, а давление в домашних установках (в зависимости от норм, установленных компанией местной водопроводной сети) обычно не превышает 5 бар или 6 бар с целью защиты трубопроводов.
Разбрызгивание текучей среды обычно осуществляется в газообразной среде, а в моечном устройстве - обычно в атмосферном или окружающем воздухе, в котором работает моечное устройство.
Разбрызгиваемой текучей средой, как правило, является вода или смесь на основе воды. Добавки, такие как мыло или другое очищающее или дезинфицирующее средство, могут быть смешаны с водой. Данная смесь может поступать из всех форсунок. Кроме того, можно обеспечить различные форсунки с различными текучими средами или смесями текучих сред, например, одна форсунка может быть с водой, а другая - с жидким мылом, или одна форсунка может быть с водой, а другая - с дезинфицирующим устройством. В других вариантах исполнения данного изобретения через отдельные форсунки могут подаваться газообразные вещества. Кроме того, для распыления струи текучей среды может быть использована струя газа под высоким давлением. В частности, данная струя газа может быть струей пара.
Моечное устройство, кроме санитарно-технической области применения, может использоваться в лечебной, косметической, а также фармацевтической области. Таким образом, текучие среды с примесью могут также содержать косметические или лечебные активные ингредиенты.
При использовании в других областях также могут быть добавлены такие примеси, как питательные вещества, удобрения, пестициды и т.д., в тех случаях, в которых необходимо оптимальное распыление и, соответственно увеличение общей поверхности распыляемой текучей среды. По существу, текучие среды, отличные от сред на основе воды, могут быть распылены устройствами подобного типа, например горючее в двигателях или нагревателях, или химикаты в обрабатывающей химической промышленности. Аналогичным образом, возможно промышленное применение данных способов распыления и распыляющих устройств, для покрытия и пропитки.
Посредством повышения давления можно, несмотря на небольшой расход, разбрызгивать текучую среду таким образом, чтобы возникали приятные ощущения от мытья или принятия душа. В частности, при исследовании было установлено, что кожа полностью увлажняется даже при неожиданно низком расходе, при этом не возникает ощущения, что подаваемой воды слишком мало. Такое восприятие обусловлено значительным уменьшением размера частиц водяных капель по сравнению с обычными душами вследствие разбрызгивания или распыления при повышенном давлении и, соответственно, посредством узких форсунок. Таким образом, полная поверхность капель текучей среды значительно больше, чем у того же количества текучей среды с более крупными каплями, и, соответственно, также возрастает увлажняющее воздействие на тело. Например, при одном и том же объеме контактная поверхность капель с радиусом 50 мкм в 20 раз превышает контактную поверхность капель с радиусом в 1 мм.
Нагнетающее устройство, или насос, как часть моечного устройства, расположено, предпочтительно, локальным образом около выпускного элемента или душевой головки, соответственно, в ванной комнате, или используется в качестве установочного элемента передвижной или стационарной душевой кабины. По существу, также можно использовать централизованное повышение давления, например в здании, для нескольких установок. Подобное централизованное повышение давления может быть обеспечено для зданий в целом, или для этого можно использовать несколько блоков, например, в каждом случае - один блок для одного этажа, или в каждом случае - один блок для одного питающего стояка, проходящего через несколько этажей. Таким образом, шумы от насосов могут быть отдалены от пользователей усовершенствованным образом. Однако, как правило, имеющиеся трубопроводы зданий испытывают нагрузку от предпочтительно используемых на выходе рабочих давлений в 10-40 или 50 бар, в частности 15-25 бар, поэтому для этой цели необходимы трубопроводы для воды под новым давлением. Насос, например, представляет собой насос с электрическим приводом.
Напротив, при децентрализованных насосах можно использовать несколько насосов на одно моечное устройство, в частности, если в нем смешиваются различные текучие среды. Следовательно, для каждой из текучих сред можно обеспечить отдельный насос, при этом количество этой текучей среды может регулироваться включением соответствующего насоса. Таким образом, смешивание текучих сред может выполняться как до разбрызгивания, так и во время него. С целью беспримесного разбрызгивания, во втором случае, насосы могут, например, включаться согласованно, или для каждой из текучих сред может быть выполнена по меньшей мере одна пара форсунок, направленных навстречу друг другу, и питающихся от одного и того же насоса. Таким образом, для каждой текучей среды выполняется тщательное распыление независимо от конкретного количества подачи и скорости струи другой текучей среды. Точки соударения для нескольких пар форсунок (соответствующих нескольким текучим средам) могут совпадать, или могут быть, например, отнесены друг от друга в основном направлении разбрызгивания.
Регулирование пропускной способности может выполняться посредством регулирования насоса (насосов) или посредством механических устройств управления на выпускном элементе или в питающем трубопроводе. Подобным механическим устройством управления является, например, регулируемый вручную редукционный клапан.
Данное моечное устройство, в частности, подходит для установки в транспортных устройствах, например в поездах, самолетах, жилых автофургонах или других подвижных устройствах, например передвижных моечных установках и т.д., вследствие низкого потребления воды. К другим применениям относятся, например, использование в душах или моечных установках в общественных плавательных бассейнах, в посудомоечных машинах или для полива растений.
В другом варианте исполнения данного изобретения насос или устройства для создания давления приводятся в действие вручную. Таким образом, прежде всего, давление может быть создано в устройстве аккумулирования давления без внешней подачи энергии, при этом моечное устройство может быть использовано впоследствии или через длительный период времени. Этот вариант исполнения, в частности, является особенно предпочтительным в сочетании с применением солнечной энергии для нагрева воды. Таким образом, можно получить полностью автономный моечный блок с низким потреблением воды. Предпочтительно устройство аккумулирования давления идентично устройству аккумулирования воды, при этом оно дополнительно содержит поверхность, которая может быть подвергнута воздействию лучистой энергии для нагрева устройства аккумулирования воды. Таким образом, можно аккумулировать давление посредством расширения упругого резервуара и/или за счет сжатия объема воздуха в устройстве аккумулирования давления.
В одном предпочтительном варианте исполнения данного изобретения моечное устройство содержит нагреватель для нагрева воды или текучей среды. Этот нагреватель может быть выполнен относительно небольшим вследствие низкой пропускной способности. В частности, он может быть конструктивно решен в виде безрезервуарного водонагревателя, следовательно, без какого-либо аккумулирующего устройства, в котором нагревают воду, как в случае с нагреванием в бойлере или в системе отопления с баком-аккумулятором. Данный нагреватель может работать на электричестве, на жидком топливе, таком как газ или нефтепродукты, или как-либо иначе.
В другом варианте исполнения данного изобретения подача теплой воды осуществляется от бойлера, то есть от аккумулирующей теплонагревательной установки, или вообще от системы аккумулирования теплой воды.
Из-за низкой потребляемой мощности нагрева нагрев может осуществляться от имеющихся в здании электрических установок. При таком способе нагрев может осуществляться децентрализованным способом, т.е. каждый душ или моечное устройство имеет свой собственный обогрев, при этом не требуется централизованного снабжения теплой водой. Из этого следуют различные преимущества, в частности, для гостиничных установок:
- Для данного моечного устройства требуется подача только холодной воды, что возможно без снабжения теплой водой.
- Исключаются потери, связанные с хранением, и потери в трубопроводах, присущие обычному централизованному снабжению теплой водой, что обусловлено наличием децентрализованного нагрева, приводимого в действие только по необходимости.
- Вследствие того, что данная система незадолго до использования содержит только холодную воду, исключается возможность возникновения бактериальных и инфекционных заболеваний, например болезни легионеров.
Предпочтительно, нагревательное устройство настраивают на заданную температуру подачи для нагревания воды посредством регулирования по замкнутому циклу незадолго перед подачей. При этом можно задать температуру посредством регулируемого вручную задающего устройства, например посредством поворотной рукоятки. Температуру воды измеряют и автоматически регулируют по замкнутому циклу посредством подбора мощности нагрева. Такой способ является более точным, быстрым и более удобным, чем обычное регулирование по замкнутому циклу температуры посредством задания коэффициента смешения у крана-смесителя. Таким образом, предпочтительно настраиваемая вручную номинальная температура при регулировании температуры по замкнутому циклу ограничена заданным значением и/или температура подачи ограничена заданным значением. Подобным значением для пользователей моечных устройств является, например, 45°С, или 50°С, или 55°С. При этом, с одной стороны, предотвращается опасность обжечься горячей жидкостью, а с другой стороны, можно удерживать мощность нагрева на низком уровне или ограничивать ее в зависимости от максимального расхода.
В еще одном предпочтительном варианте исполнения данного изобретения с целью снижения температуры воды нагретую воду после ее нагревания смешивают с ненагретой. При этом нагревание может проходить при другой рабочей точке (более эффективно), чем в случае нагревания для получения более низкой температуры без смешивания. Например, нагревателем можно нагреть воду до температуры около 90°С, после чего (для применения в санитарно-технических установках) она может быть доведена до более низкой температуры за счет добавления холодной воды. Кроме того, для других целей можно использовать более высокую температуру подачи.
Среди прочего, для нагревания подходят безрезервуарные нагреватели воды, раскрытые в патентном документе ЕР 0832400 В1 или ЕР 0869731 В1. Эти документы включены в данную заявку посредством ссылки. В соответствии с этими документами нагревательная трубка подвешена так, что в процессе эксплуатации она может перемещаться или деформироваться. Причиной такого перемещения или деформации могут быть изменения температуры, изменения давления и/или вибрации насоса. Таким способом можно освободить данную трубку от накипи. Эти безрезервуарные нагреватели воды изначально были предусмотрены для кофеварочных машин и, таким образом, по сравнению с обычными моечными и душевыми устройствами - для сравнительно низкого расхода. Они могут быть объединены с заявленными разбрызгивающими устройствами с низким расходом, возможно, при согласовании мощности нагрева. Эти безрезервуарные нагреватели воды, в частности, подходят для высоких рабочих давлений, в частности - до 10 бар и более. Кроме того, на регулирование температуры по замкнутому циклу можно воздействовать посредством регулирования по замкнутому циклу мощности электрического нагрева или посредством добавления холодной воды.
Таким образом, моечное устройство предпочтительно требует снабжения холодной водой и снабжения энергией для нагрева, без снабжения теплой водой. Данное энергоснабжение может быть электроснабжением или подачей горючего газа. Однако не исключается другое энергоснабжение.
Таким образом, моечные установки могут быть решены в виде компактного конструктивного блока только с одним подключением к холодной воде и одним подключением к электропитанию. Подобный конструктивный блок в корпусе содержит нагнетательный насос и нагреватель, а также, предпочтительно, блок предварительной обработки для подаваемой воды или текучей среды. Блок предварительной обработки предпочтительно имеет одну или комбинацию следующих функций: фильтра грубой очистки, микрофильтра, дезинфекции, антибактериальной обработки, обеззоливания. Функциональные элементы для регулирования температуры и/или давления могут представлять собой управляющие входные устройства, которые могут быть прикреплены к самому конструктивному блоку, или расположены на перемещаемом рабочем блоке.
В одном из предпочтительных вариантов исполнения данного изобретения максимальная пропускная способность на выходе составляет 5 л/мин или 3 л/мин, предпочтительно 1,0-1,5-2 л/мин, что соответствует нагревательному устройству с максимальной мощностью нагрева около 3 кВт.
В одном из предпочтительных вариантов исполнения данного изобретения максимальная пропускная способность на выходе составляет 1 л/мин, предпочтительно 0,5 л/мин, что соответствует нагревательному устройству с максимальной мощностью нагрева около 1 кВт. Данные режимы подходят, например, для выпускного элемента водопроводного крана для раковины умывальника (или кухонной раковины или мойки).
Вышеуказанная пропускная способность в каждом случае относится к одной группе форсунок. Соответственно пропускная способность увеличивается при использовании нескольких групп форсунок. Мощность нагрева электрического нагревателя обычно ограничена 2, 4 или 6 кВт, в зависимости от защиты, обеспеченной плавкими предохранителями, и количеством используемых фаз. Этим ограничивается максимальная пропускная способность при децентрализованном нагревании, что является важным стимулом для снижения пропускной способности при одновременном поддержании качества мытья.
В другом предпочтительном варианте исполнения данного изобретения моечное устройство содержит смеситель для смешивания воды с мылом перед подачей. Этот смеситель можно включать и выключать, так что моечная установка может работать в первом и во втором рабочих режимах, причем в первом рабочем режиме («пенообразование») мыло смешивается с водой, а пропускная способность по воде составляет, например, менее 3 л/мин, или менее 1 л/мин, и предпочтительно 0,5 л/мин, а во втором рабочем режиме («ополаскивание») мыло не добавляется к воде, а пропускная способность воды составляет вплоть до 1 л/мин, или (при душе) до 3 л/мин, или до 5 л/мин.
В одном из предпочтительных вариантов исполнения данного изобретения выпускной элемент содержит форсуночный корпус, причем указанный корпус содержит два форсуночных диска, которые расположены с возможностью поворота относительно друг друга в различные положения. Таким образом, одна группа форсунок первого форсуночного диска присоединяется к другим группам форсунок второго форсуночного диска в зависимости от угла поворота. Если первый форсуночный диск является верхним диском, т.е. диском, с которым сталкивается вода под давлением, а второй диск является нижним диском, обращенным к потребителю или в направлении разбрызгивания, тогда одна группа форсунок с возможностью выбора параметров может быть объединена с группой питающих форсунок верхнего диска посредством поворота второго диска.
В случае, когда первый форсуночный диск является нижним форсуночным диском, один из других групп питающих форсунок второго верхнего диска может быть выбран поворотом первого диска. К другой группе подающих форсунок могут подаваться, например, различные текучие среды или их комбинации, так, чтобы был возможен выбор состава разбрызгиваемой жидкости посредством поворота первого форсуночного диска.
В одном из предпочтительных вариантов исполнения данного изобретения распыление достигается за счет соударения струи текучей среды с препятствием с высокой относительной скоростью. Таким образом, препятствие может быть подвижным или неподвижным твердым телом, или по меньшей мере одной дополнительной струей текучей среды, например струей жидкости или струей газа. Увеличение относительной скорости обусловлено скоростью струи текучей среды и/или перемещением твердого тела. Таким образом, средствами достижения высокой относительной скорости являются форсунки, предназначенные для создания струи текучей среды при определенных условиях, в сочетании с насосом, предназначенным для увеличения давления, и/или подвижными твердыми телами, с которыми сталкиваются одна или более струй текучей среды. В частности, подобное твердое тело, называемое здесь и далее распыляющим телом, может вращаться с высокой скоростью. Скорость вращения определяется желательной относительной скоростью и радиусом точки соударения со струей текучей среды относительно оси вращения.
Относительная скорость между частицами струи текучей среды и распыляющим телом составляет свыше 20, 30 или 40 м/с, и предпочтительно, по меньшей мере около 50 м/с. При этом достигается подходящий размер и скорость распыленной струи.
В одном из предпочтительных вариантов исполнения данного изобретения распыление достигается посредством выпускного элемента, содержащего, по меньшей мере одну группу форсунок по меньшей мере с двумя форсунками для создания соударяющихся струй текучей среды и распыления текучей среды. Группа форсунок, например, содержит две, три, четыре или более форсунок, струи от которых соударяются друг с другом, по меньшей мере, приблизительно, в одной точке. В дополнительном варианте струи могут быть намеренно слегка смещены, чтобы они не сталкивались в одной точке, для создания, например, ощущения массажа.
Если текучая среда, кроме воды, содержит дополнительную среду, например мыло, тогда эта дополнительная среда может быть добавлена для подачи во все форсунки или только в отдельные форсунки. Для этого моечное устройство содержит смеситель для добавления мыла при подаче текучей среды по меньшей мере в одну из форсунок.
При достаточно низкой вязкости дополнительная среда может, как вариант, подаваться в виде жидкости в несмешанном состоянии по меньшей мере в одну форсунку. В обоих случаях жидкости дополнительно смешиваются и подаются на соударение. Кроме того, в основном, можно при снабжении форсунок различными текучими средами изменять давление подачи, тип нескольких используемых насосов и диаметр форсунок, в зависимости от соответствующих жидкостей. Таким образом, может быть получено оптимальное сбалансированное распыление. Например, мыло может быть введено выше точки соударения соударяющихся струй и, таким образом, примешано.
В предпочтительном варианте исполнения данного изобретения моечное устройство содержит защитные элементы, которые расположены в направлении форсунок таким образом, что струя жидкости, которая не соударяется с другими струями текучих сред, сталкивается с защитным элементом. Соответственно, при засорении форсунки можно предотвратить соударение струи от другой форсунки или группы форсунок непосредственно с кожей или с глазами.
Однако было установлено, что при неполном совпадении направленности струй группы форсунок, они частично распыляются, а оставшаяся часть вызывает на коже эффект «пощипывания», который в зависимости от интенсивности и предпочтения потребителя может восприниматься как приятное ощущение или как массаж. С этой целью в предпочтительном варианте исполнения данного изобретения форсунки не выровнены точно относительно друг друга, а, например, одна форсунка пересекает (перекрывает) поверхности струй на 60% или 80%. Однако, кроме того, можно переключать рабочие режимы с различным пересечением и, соответственно, с различным восприятием душа. Этого можно достичь посредством переключения между несколькими группами форсунок, или посредством механического изменения направленности по меньшей мере одной форсунки из группы.
Асимметрия распыленной струи воды возникает за счет только частичного пересечения поверхностей струй. Примером других возможностей создания асимметрии является использование различных диаметров форсунок у по меньшей мере двух форсунок из группы форсунок. Однако две форсунки из группы форсунок также могут работать при различных давлениях текучей среды. Этого можно достичь, применяя отдельные насосы для каждой форсунки, или используя для каждой форсунки различные устройства, понижающие давление (дроссели). По существу, можно также изменять и регулировать различное давление для каждой форсунки на протяжении периода времени. При этом возможно динамическое изменение формы и, соответственно, перемещения распыленной струи.
В предпочтительном варианте исполнения данного изобретения выпускной элемент содержит только одну группу форсунок. При этом выпускной элемент может быть выполнен весьма компактным и простым способом.
Предпочтительно, диаметр форсунок 3 лежит в пределах от 0,1 или 0,2 или 0,3 мм до 1,3-2 мм, в частности в пределах от 0,4 мм до 0,7 мм. Для получения ламинарного тока струи длина форсунок должна равняться, по меньшей мере, удвоенному диаметру. Соответственно, в качестве рабочего давления на выпускном элементе предпочтительно применять давление от 10 бар до 50 бар, в частности от 15 бар до 25 бар, причем, предпочтительно, давление фактически постоянно, то есть без пульсаций. Половина угла соударения относительно вертикали, предпочтительно, лежит в пределах от 35 до 55 градусов, в частности  до 45 градусов. Однако, по существу, его величина может находится в диапазоне от нуля и почти до 90 градусов.
В одном из предпочтительных вариантов исполнения данного изобретения давление может задаваться пользователем. Соответственно, давление либо задается регулируемым образом в зависимости от ощущений пользователя, либо пользователем задается номинальное значение, которое регулируется по замкнутому циклу посредством измерения давления и его регулирования.
В другом предпочтительном варианте исполнения заявленного изобретения выпускной элемент содержит по меньшей мере одну форсунку для создания струи воды или струи текучей среды, а также установленный подвижно или неподвижно распыляющий элемент, предназначенный для распыления этой струи. Таким образом, струя направляется на распыляющий элемент. Неподвижно установленный распыляющий элемент прикреплен к выпускному элементу и не перемещается относительно струи или струй.
В одном из предпочтительных вариантов исполнения заявленного изобретения распыляющий элемент можно перемещать вдоль линии относительно по меньшей мере одной форсунки. За счет этого достигается изменение параметров распыления или геометрии облака из капель, создаваемого распылением.
Предпочтительно, в каждом случае форсунка направлена вдоль указанной линии на другую зону распыляющего элемента в соответствии с положением распыляющего элемента. Таким образом, данные зоны имеют различные параметры, в частности различную ориентацию относительно струи и/или различную структуру поверхности.
В другом предпочтительном варианте исполнения заявленного изобретения распыляющий элемент может быть повернут вокруг оси вращения относительно по меньшей мере одной форсунки. Таким образом могут достигаться различные функции. С одной стороны, зона распыляющего элемента с отличающейся формой может быть перемещена вращением под струю или под струи посредством временного поворота относительно оси вращения, аналогично линейному смещению, так что параметры распыления изменяются. С другой стороны, можно получить распыление без струи текучей среды из по меньшей мере одной форсунки, обладающей особенно высоким давлением или высокой мощностью, посредством постоянного вращения с высокой скоростью. Этот вариант исполнения также может быть реализован без увеличения давления или использования насоса.
Предпочтительно, распыляющий элемент, по меньшей мере приблизительно, имеет форму эллипсоида вращения, в частности форму сферы, или, по меньшей мере, примерно форму диска, причем по меньшей мере одна форсунка направлена на поверхность диска или на край диска. Распыляющий элемент также может иметь призматическую форму с произвольным поперечным сечением.
Способ эксплуатации моечного устройства для подачи воды или смеси на основе воды и, как вариант, дополнительной жидкости, предпочтительно для применения в санитарно-технических установках, в частности в душе или в мойке, включает следующие этапы:
- увеличение давления воды или текучей среды до рабочего давления выпускного элемента; и
- разбрызгивание воды или текучей среды при высоком давлении и низком расходе через выпускной элемент.
Дополнительные предпочтительные варианты исполнения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения. Соответственно, признаки пунктов, раскрывающих заявленный способ, могут сочетаться аналогично пунктам, раскрывающим устройство и наоборот.
Краткое описание чертежей
Далее приведено более подробное объяснение сущности данного изобретения посредством чертежей предпочтительных вариантов исполнения, где в каждом случае схематично показано следующее:
на фиг.1 представлен первый вариант исполнения моечного устройства;
на фиг.2 представлен другой вариант исполнения;
на фиг.3 представлено одно конструктивное исполнение защитного элемента;
на фиг.4 представлен конструктивный блок моечного устройства;
на фиг.5 представлена установка с несколькими моечными устройствами;
на фиг.6 показана моечная установка или душевая кабина;
на фиг.7 показано расположение двух форсунок: а) на виде сверху и б) на виде сбоку;
на фиг.8 показана структура водяного диска, возникающего при соударении струй воды;
на фиг.9 показан вид в аксонометрии группы с тремя форсунками;
на фиг.10 показано расположение двух пар форсунок: а) на виде сверху и б) на виде сбоку;
на фиг.11 показан выпускной элемент с устройством подачи мыла;
на фиг.12 показан форсуночный корпус с двумя дисками, которые могут вращаться относительно друг друга;
на фиг.13 показан монолитный форсуночный корпус;
на фиг.14 и 15 показан подробный вид отверстий форсунки;
на фиг.16 показан форсуночный корпус, состоящий из двух частей;
на фиг.17 показан выпускной элемент с распыляющим элементом;
на фиг.18-20 дополнительно показаны распыляющие элементы;
на фиг.21 и 22 показан диск в качестве распыляющего элемента;
на фиг.23 показан дугообразный диск в качестве распыляющего элемента;
на фиг.24 показана зависимость давления и расхода от различных типов форсунок;
на фиг.25 показана потребляемая мощность нагрева для различных расходов воды;
на фиг.26 показана зависимость потребляемой мощности нагрева от теплопроизводительности.
Номера позиций, используемых на чертежах, и их значения сведены в заключительном перечне номеров позиций. Соответственно, на данных чертежах одинаковые элементы имеют одинаковые номера позиций.
Варианты исполнения данного изобретения
На фиг.1 показан первый вариант исполнения моечного устройства 10, содержащего выпускной элемент 1 с по меньшей мере одной группой 2 форсунок. Группа 2 форсунок, в свою очередь, содержит две или более форсунки 3. При работе форсунок 3 текучая среда под высоким давлением и, следовательно, с высокой скоростью или энергией подается непосредственно форсунками 3. Форсунки 3 группы 2 направлены таким образом, что подаваемые струи текучей среды пересекаются друг с другом и, предпочтительно, встречаются в одной точке. При этом текучая среда распыляется и, соответственно, создается сильное увлажнение/смачивание. Данной текучей средой, как правило, является вода, однако возможна подача другой текучей среды или смеси воды с другим веществом, например с мылом, дезинфицирующим веществом и т.д., через одну, несколько или все форсунки.
Текучая среда подается к выпускному элементу, предпочтительно, через шланг 19 или, обычно, через выпускной канал, который выполнен в соответствии с рабочим давлением выпускного элемента и, таким образом, может выдерживать это давление. Выпускной канал может быть закреплен неподвижно. Выпускной элемент может представлять собой неподвижно закрепленный разбрызгиватель душа или удерживаемым рукой подвижный разбрызгиватель душа, или душевую головку. Текучая среда нагревается нагревателем 5, имеющим подвод энергии, и подается насосом 6 с доведением до повышенного рабочего давления. В другом варианте исполнения нагреватель 5 расположен перед насосом 6 по ходу среды, при этом насос 6 подает уже нагретую воду. Предпочтительно, у места подвода текучей среды 11 или в другом месте прохода текучей среды расположен микрофильтр 7 с целью предотвращения засорения форсунок 3. В показанном варианте исполнения данного изобретения подвод текучей среды представляет собой подвод 11 холодной воды.
Фильтр 7 предпочтительно выполнен для отфильтровывания частиц размером более 100 мкм, в частности свыше 50 мкм, из воды или жидкости.
На фиг.2 показан другой вариант исполнения, в котором нагреватель 5 отсутствует, а вместо этого подвод выполняется через смесительный кран 8, посредством которого происходит смешивание до желательной температуры подвода 11 холодной воды и подвода 12 теплой воды.
Как дополнительный вариант исполнения заявленного изобретения показан питатель 15 для мыла, посредством которого мыло может быть примешано к воде с помощью смесителя 14. Кроме того, вместо мыла таким же способом могут быть примешаны другая текучая среда или порошкообразные добавки. Смеситель 14 можно практично включать и выключать, при этом можно выполнять переключение между одним рабочим режимом «пенообразование» с мылом и рабочим режимом «ополаскивание» без мыла. В этом случае смеситель 14 должен быть расположен в максимальной близости к головке душа с тем, чтобы по возможности сразу после переключения смесителя 14 в головку душа поступала только вода. Предпочтительно, подаваемое количество воды в единицу времени, а следовательно, расход, увеличивается в рабочем режиме «ополаскивание» по сравнению с рабочим режимом «пенообразование», например, за счет переключения между различными группами 2 форсунок, или за счет увеличения давления воды посредством насоса 6, или за счет изменения диаметра форсунок.
На фиг.3 показана одна из конструкций защитного элемента 4. Струя текучей среды, которая не соударяется с другой струей текучей среды, или соударяется ненадлежащим образом, может быть захвачена защитным элементом 4. Это может возникать в случае засорения или повреждения форсунки. Защитный элемент 4 может предотвратить непосредственное попадание струи на кожу или в глаза. Кроме того, защитные элементы или соответствующие поверхности выпускного элемента 1 могут быть расположены так, что они в каждом случае находятся в направлении струи отдельных форсунок 3, но при надлежащем функционировании выпускного элемента 1 в них, по существу, не попадает распыляемая текучая среда, следовательно, отсутствует препятствие для разбрызгиваемой текучей среды.
На фиг.4 показан конструктивный блок 16 моечного устройства. В зависимости от варианта исполнения, ранее показанные элементы, такие как, в частности, нагреватель 5, насос 6, микрофильтр 7, и, возможно, также смеситель 14, а также питатель 15 для мыла и т.д., в конструктивном блоке 16 сгруппированы вместе в компактном блоке, заключенном в корпус. Данный корпус содержит подвод 13 энергии и подвод 11 холодной воды и питает выпускной элемент 1 посредством шланга 19. Как вариант, на рабочем блоке 17 с углублениями могут быть расположены рабочие элементы 18, предназначенные для управления и регулирования (управление по замкнутому циклу) температуры или давления. В другом варианте (показанном пунктиром) рабочие элементы 18 расположены на самом рабочем блоке 16.
В другом предпочтительном варианте исполнения заявленного изобретения конструктивный блок 16 содержит те же элементы, за исключением насоса 6, и присоединен к внешнему насосу, предназначенному для повышения давления. Внешний насос может осуществлять подачу в несколько подобных конструктивных блоков 16. Таким образом, система моечных устройств, в соответствии с этим вариантом исполнения, содержит по меньшей мере один конструктивный блок 16 и внешний насос, а также водопроводную трубу под давлением, предназначенную для питания по меньшей мере одного конструктивного блока 16 посредством насоса 6.
Предпочтительно, приводимые в действие функциональным блоком насос 6 и нагреватель 5 включаются для работы моечного устройства с целью подачи нагретой воды. Теплая вода может быть получена почти напрямую без затрат значительного времени для нагревания, поскольку нагреватель 5, предпочтительно, не содержит аккумулирующих устройств. В зависимости от обстоятельств, для этой цели насос может быть включен с небольшой задержкой, составляющей несколько секунд, т.е. менее 2, или 5, или 10 секунд. Как вариант, в это время управление насосом 6 может выполняться от состояния покоя с постепенным увеличением мощности подачи до нормальной мощности, так что температура подачи может быть увеличена уже с начала процесса.
В еще одном предпочтительном варианте исполнения управление включением и выключением моечного устройства осуществляется посредством электрического выключателя или датчика у выпускного элемента 1. Как вариант, на выпускном элементе 1 или в питающем трубопроводе 19 расположен механический вентиль. Когда потребитель открывает данный вентиль, в питающем трубопроводе 19 происходит изменение давления, которое выявляется датчиком в конструктивном блоке 16, после чего посредством управления, осуществляемого конструктивным блоком 16, включается моечное устройство с насосом и, смотря по обстоятельствам, с нагревателем 5.
На фиг.5 показана установка с несколькими моечными устройства 10, с одним подводом 11 холодной воды и подводом 13 энергии для каждого устройства. Данные моечные устройства 10, например, расположены в нескольких местах здания или подвижных моечных установках.
На фиг.6 показана моечная установка или душевая кабина, в которой выше и сбоку моечного пространства расположены несколько выпускных элементов 1, к которым предпочтительно подводится нагретая вода под давлением через общий блок 16 подачи. Было установлено, что при таком решении возникает равномерное оптимальное распределение тепла и приятное ощущение от душа. Кроме того, аналогичный эффект возникает только при одной головке форсунки, когда душевая кабина остается закрытой. Несмотря на небольшое количество потребляемой воды, наблюдается хорошая передача тепла к телу. Небольшие капли, быстро сталкиваясь с воздухом помещения, создают равномерное ощущение тепла. Равномерное распределение тепла обусловлено весьма быстрым нагреванием воздуха за счет большой площади поверхности капель, которые быстро остывают вследствие их малой массы, при этом весьма быстро устанавливается температурное равновесие.
На фиг.7 схематически показано расположение двух форсунок 3: на виде сверху а), если смотреть в основном направлении разбрызгивания данного устройства, и на виде сбоку б). Струи 21 жидкости, направленные друг на друга, сталкиваются в точке 20 соударения или столкновения. Две струи 21 определяют первую плоскость. Капли воды, которые разбрызгиваются вследствие удара, образуют совокупность брызг, симметричную относительно второй плоскости, где вторая плоскость, по существу, перпендикулярна первой плоскости. Угол θ между струями 21 и биссектриса угла изображены на виде сбоку.
0
На фиг.8 показана структура водяного диска, возникающего при соударении водяных струй. Как и на фиг.7, основное направление разбрызгивания, показанное на фиг.8, также идет вниз. Показаны параметры: v -скорость струи, r - расстояние от точки соударения до края диска, 2θ - угол удара, h -толщина диска, 2R - диаметр струи, φ - угловая координата.
Если две водяные струи одинаковой силы направлены друг на друга, тогда между ними формируется тонкий водяной диск, который на некотором расстоянии от точки соударения двух струй распадается с образованием мельчайших капель.
Если две водяные струи имеют одинаковую силу, то вертикальные составляющие их импульсов нейтрализуются при соударении, и тонкий слой воды распространяется горизонтально за счет давления, которое возникает в момент соударения. Данный диск разрушается по мере возникновения отверстий, которые увеличиваются по размеру за счет поверхностного натяжения воды.
Форсунки и, соответственно образующиеся струи текучей среды, как правило, имеют круглую форму, однако они могут быть прямоугольными в сечении или в целом иметь призматическую форму.
Обызвествления в форсунках не образуются вообще, или они затем вновь разрушаются под воздействием высоких рабочих давлений и низких температур воды.
На фиг.9 схематически показана в аксонометрии группа 2 форсунок с тремя форсунками 3. При струях одинаковой силы плоскости водяных дисков, возникающих у точки соударения, если смотреть сверху, проходят по биссектрисе угла между струями. Аналогичным образом также могут быть расположены более 3 форсунок 3, по существу, по окружности, с направлением на точку соударения. В каждом случае половина угла φ соударения лежит между струями и перпендикулярной осью симметрии группы 2 форсунок. К каждой из форсунок 3 подается текучая среда через подводящий канал 22 форсунки посредством обычного насоса 6. Подводящие каналы 22 форсунок на чертеже изображены схематично, а в действительности образуются, например, за счет полостей между отдельными частями выпускного элемента 1. В другом предпочтительном варианте исполнения данного изобретения к различным форсункам подаются различные жидкости, таким образом, при трех форсунках подаются две или три различных жидкости, которые могут быть, например, мылом, мыльными растворами, дезинфицирующими средствами и т.д.
В еще одном предпочтительном варианте исполнения данного изобретения выпускной элемент 1 содержит несколько групп форсунок, которые расположены одна за другой в ряд, или по дуге окружности, или по окружности.
В другом предпочтительном варианте исполнения данного изобретения выпускной элемент 1 содержит по меньшей мере две группы форсунок, причем форсунки 3 расположены, по меньшей мере приблизительно, в плоскости, а точки соударения для двух групп 2 форсунок отстоят друг от друга в направлении, которое, по меньшей мере, почти перпендикулярно к этой плоскости. На фиг.10 схематично показано подобное расположение на виде сверху а) и на виде сбоку б): две группы 2, 2' форсунок расположены перпендикулярно друг другу, причем струи 21 каждой группы 2, 2′ форсунок определяют плоскость группы 2, 2' форсунок. Плоскости двух групп 2, 2' форсунок расположены под углом друг к другу, а в представленном примере - по меньшей мере, под прямым углом. Точки соударения для двух групп 2, 2′ форсунок предпочтительно отстоят друг от друга, но обе лежат на линии пересечения двух плоскостей.
На фиг.11 показан выпускной элемент 1 с питателем 23 для мыла. Питатель 23 для мыла расположен в выпускном элементе 1 выше точки 20 соударения таким образом, что подаваемое мыло капает или протекает в области точки 20 соударения. Мыло переносится и смешивается посредством сталкивающихся струй воды. Питатель 23 для мыла, предпочтительно, является регулируемым или может быть включен или отключен. Для этой цели он содержит регулирующее устройство, например затвор или клапан, или регулируемый насос, которые могут быть включены или отключены посредством управляющего регулятора или вручную. В предпочтительном варианте исполнения данного изобретения питатель для мыла, в качестве дозирующего устройства, содержит промежуточное аккумулирующее устройство. Данное промежуточное аккумулирующее устройство при приведении в действие регулирующего устройства заполняется некоторым количеством мыла, а затем постепенно направляет мыло, как показано на фиг.11, к питающей воде, к точке 20 соударения, до тех пор, пока оно не будет опорожнено.
Мыло может быть жидким или порошкообразным и может направляться питателем 23 для мыла ближе к точке 23 соударения, чем показано на данном чертеже. Таким образом вместо мыла также могут быть примешаны другие жидкие или порошкообразные добавки. Кроме того, непосредственно к точке 23 соударения из своей форсунки могут подаваться или вдуваться газообразные добавки в виде струи газа.
На фиг.12 показан форсуночный корпус 40 как часть выпускного элемента 1. Форсунки выполнены в виде каналов в форсуночном корпусе. В качестве примера показаны три форсунки, однако, аналогичным образом возможно выполнение комбинаций из двух, четырех или большего количества форсунок. В упрощенном случае корпус 40 выполнен как единая деталь. В варианте исполнения, показанном на фиг.12, форсуночный корпус содержит верхний форсуночный диск 41 и нижний форсуночный диск 42, расположенные с возможностью вращения относительно друг друга. Два форсуночных диска 41, 42 прижаты друг к другу, например, центральным винтом 45 и/или фланцевым кольцом 46. Аналогично, центральным винтом 45 и/или фланцевым кольцом 46 может быть выполнено закрепление на выпускном элементе 1. На фиг.12 показано поперечное сечение форсуночного корпуса 40 и отдельно два форсуночных диска 41, 42, каждый на виде сверху.
Форсуночный корпус 40 расположен в выпускном элементе 1 таким образом, что на верхний форсуночный диск 41 наталкивается текучая среда под давлением, а нижний форсуночный диск 42 обращен в сторону разбрызгивания. Верхний форсуночный диск 41 содержит группу верхних каналов 43, а нижний диск 42 - по меньшей мере две группы нижних каналов 44. Положение верхних каналов 43 может быть выборочно приведено в состояние, соответствующее положению одной из групп нижних каналов 44, посредством вращения данных дисков относительно друг друга. Таким образом, различные группы нижних каналов 44 находятся в работе выборочно. Предпочтительно, они выполнены различным образом, чтобы получить в результате различные параметры разбрызгивания в зависимости от выбора нижней группы каналов. Различное выполнение может, например, относиться к диаметру форсунок или их взаимной ориентации.
В еще одном предпочтительном варианте исполнения данного изобретения верхний форсуночный диск 41 содержит несколько групп верхних каналов 43, к каждой из которых подаются различные текучие среды или смесь текучих сред. Нижний форсуночный диск 42 в этом варианте исполнения содержит только одну группу нижних каналов 44 и может быть присоединен в каждом случае к одной из групп верхних каналов 43 посредством вращения таким образом, чтобы в результате получить различные сочетания разбрызгиваемых текучих сред, зависящие от выбора верхней группы каналов.
На фиг.13 показано поперечное сечение монолитного форсуночного корпуса 40 или нижнего форсуночного диска 42, а также детали форсуночных отверстий. Форсуночный корпус 40 или форсуночный диск 42 предпочтительно выполнен из металла или из технической пластмассы, например, литьем под давлением, причем форсуночные каналы 48 предпочтительно формируются посредством подвижных заслонок. Пластический материал, например, представляет собой полиоксиметилен (ПОМ), или полиамид (ПА), или полифенилен сульфидный (ПФС) и может иметь включения из другого материала.
На фиг.14 показан в поперечном сечении подробный вид конструктивного исполнения форсуночных отверстий для первого варианта исполнения, предпочтительно, с использованием способа двухэтапного литья под давлением. Одно форсуночное отверстие у наружного конца канала 48 образовано выступающим трубчатым элементом 46 из более мягкой пластмассы, который по периферии внедрен в более твердую техническую пластмассу форсуночного корпуса 40 или форсуночного диска 42. Более мягкая пластмасса может деформироваться с целью отделения накипи.
На фиг.15 показан в поперечном сечении подробный вид конструктивного исполнения форсуночных отверстий для первого варианта исполнения.
Форсуночное отверстие у наружного конца канала 48 образовано трубчатым элементом 47 из металла, например из хромовой стали, который по периферии внедрен в техническую пластмассу форсуночного корпуса 40 или форсуночного диска 42. При этом выходные форсуночные отверстия можно выполнить с большей точностью, чем это возможно при изготовлении исключительно из пластмассы.
С одной стороны форсунки достаточно длинные и имеют гладкую внутреннюю поверхность, за счет чего достигается ламинарный поток, для получения четкой струи. Предпочтительно, длина форсунок в два раза превосходит их диаметр. С другой стороны отражающие края у конца внутренней стороны форсунки имеют соответствующую форму, предпочтительно с образованием ими прямого угла. Такое решение является предпочтительным для всех вариантов исполнения данного изобретения.
Трубчатые элементы могут быть выполнены цельнометаллическими и, как показано на фиг.16, соединяться вместе по периферии для получения большей точности. В частности, форсуночные каналы 48 могут быть выполнены в дисковидной или имеющей иную форму вставке 49. Вставка 49 по периферии внедрена в пластмассу для формирования форсуночного корпуса 40 или форсуночного диска 42, причем пластмасса содержит продолжение форсуночных каналов 48.
На фиг.17 показан выпускной элемент 1 с распыляющим элементом 34. Распыляющий элемент 34 может линейно перемещаться в направлении оси 33 и/или расположен с возможностью вращения относительно оси 33. На это перемещение или перемещения воздействует приводной блок 32, который для этой цели содержит один или два отдельных привода или двигателя. По меньшей мере одна форсунка 3 направлена на распыляющий элемент 34 таким образом, что при работе моечного устройства 10 струя текучей среды из форсунки 33 сталкивается с распыляющим элементом 34. При линейном перемещении распыляющего элемента 34 струя, в соответствии с положением распыляющего элемента 34, сталкивается с поверхностью, имеющую иную направленность и/или иную структуру поверхности. Например, при распыляющем элементе 34, показанном на фиг.18, который, например, имеет форму эллипсоида вращения, струя сталкивается с сектором поверхности на угловой высоте а от экватора эллипсоида. Таким образом, угол соударения струи с распыляющим телом 34 и среднее направление распыленной струи изменяется в зависимости от угловой высоты а.
В одном из предпочтительных вариантов исполнения заявленного изобретения распыляющий элемент 34 имеет различную структуру поверхности по оси смещения, при этом можно получить различные параметры распыления посредством перемещения распыляющего элемента 34. Например, в распыляющем элементе 34, показанном на фиг.17, поверхность различных областей угловой высоты α в каждом случае может иметь различные шероховатости. На фиг.18 показан распыляющий элемент 34 с такими параметрами, но эллипсоид не является его основной формой. Распыляющий элемент 34, по существу, является симметричным относительно оси вращения и/или имеет призматическую форму относительно оси или оси 33 вращения. Например, вдоль оси 33 вращения он имеет первый сектор 341 с зубчатой поверхностью, второй сектор 342 с гладкой поверхностью и третий сектор 343 с шероховатой поверхностью, подобной наждаку. При перемещении распыляющего элемента 34 происходит распыление струи на том или ином секторе 341, 342, 343 с различными параметрами. В показанном варианте исполнения каждый из секторов имеет отличную структуру поверхности и одну или более различных направленностей поверхности относительно струи.
В другом варианте исполнения распыляющий элемент 34, в соответствии с фиг.19, представляет собой вращающийся цилиндр, который, соответственно, имеет различные структуры поверхности с постоянным углом соударения и углом отражения при перемещении вдоль оси 33. Этот вариант может реализовываться с вращением и без вращения, причем в обоих случаях различные поверхности секторов 341, 342, 343 могут быть задействованы посредством перемещения вдоль оси 33.
Подобный распыляющий элемент 34 может использоваться при различных рабочих режимах, причем некоторые варианты исполнения данного изобретения также могут использоваться только в некоторых из этих рабочих режимов. В первом рабочем режиме струя 21 воды или текучей среды в форсунках 3 образуется при высоком давлении, при этом используется возможность линейного перемещения распыляющего элемента 34 для получения различных или динамически изменяемых распыляющих элементов. В этом случае совершенно не обязательно, чтобы распыляющий элемент был выполнен с возможностью вращения или вращался. Энергия для распыления создается за счет высокой скорости струй. При вращении и/или перемещении распыляющего элемента 34, в область струи 21 входят участки поверхности с различной структурой.
Во втором рабочем режиме распыляющий элемент 34 выполнен с возможностью вращения с высокой скоростью относительно оси 33. Энергия для распыления создается за счет вращения распыляющего элемента 34, при этом форсунки могут работать при высоком давлении, но, кроме того, они могут работать и при низком давлении, то есть они могут работать без насоса 6. Таким образом, распыляющий элемент 34 может быть перемещаемым, также как и в первом рабочем режиме, но также может быть и не перемещаемым.
На фиг.20 показан распыляющий элемент 34 в форме эллипсоида вращения с дополнительными секторами 344, 345, 346, имеющими различную структуру поверхности. При вращении распыляющего элемента 34 относительно оси 33 струя 21 сталкивается с различными секторами 344, 345, 346. Изменение угла соударения и угла отражения выполняется посредством перемещения вдоль оси 33. Таким образом, не предусмотрено быстрое вращение этого перемещаемого элемента 34 с целью распыления. Дополнительные секторы 344, 345, 346 соответствуют различным «градусам долготы», тогда как секторы 341, 342, 343, показанные на фиг.18 и 19, соответствуют различным «градусам широты» или углам высоты α.
На фиг.21 и 22 в качестве распыляющего элемента показан диск. В этом случае по меньшей мере одна форсунка 3 направлена на поверхность 36 диска или на край 37 диска. Поверхность 36 диска в зависимости от радиуса может иметь различную структуру поверхности, зависящую от радиуса, что показано на фиг.21 затемненным участком. Поверхность 36 диска также может быть профилированной, то есть поверхность 36 диска может быть не плоской, но иметь зависящий от радиуса профиль, симметричный относительно оси вращения. При этом можно получить различные углы соударения и параметры отражения посредством перемещения форсунки 3 по радиусу.
В еще одном варианте исполнения поверхность 36 диска является криволинейной в соответствии с фиг.23, и имеет, например, форму сферической поверхности, при этом угол отражения также зависит от радиуса точки соударения.
Подходящие для вращения распыляющих элементов скорости вращения лежат в диапазоне от 5000 до 200000 об/мин. Средний размер капель в распыленной струе изменяется посредством изменения скорости вращения, причем размер капель зависит от относительной скорости между струей и распыляющим элементом 34. Было показано, что размер капель около 20-80 мкм требует относительной скорости около 50 м/с, то есть при неподвижном распыляющем элементе 34 струя должна иметь скорость около 50 м/с. Наоборот, если струя имеет скорость только в несколько м/с, тогда распыляющий элемент 34 должен перемещаться с этой скоростью у точки соударения. Это означает, например, что точка поверхности диска или цилиндра с диаметром 30 мм должна вращаться со скоростью приблизительно 30000 об/мин.
На фиг.24 показаны давление и расход F для различных диаметров форсунок и различного количества форсунок. На каждом графике соответствующее значение X/Y представляет количество X форсунок и диаметр Y форсунок в мм, таким образом, например, отношение 2/0,7 соответствует схеме расположения с двумя форсунками диаметром 0,7 мм.
В одном из предпочтительных вариантов исполнения заявленного изобретения максимальный расход на выпускном элементе составляет 3 л/мин, а предпочтительно 1,5-2 л/мин, что соответствует нагревательному устройству с мощностью нагрева около 3 кВт. Предпочтительно 3 форсунки с диаметром 0,4 мм работают при давлении 20 бар. Половина угла φ соударения предпочтительно равна 45°. Таким образом, в предельном случае около 80% или более создаваемых капель предпочтительно имеют диаметр менее 100 мкм.
На фиг.25 показана зависимость потребляемой мощности нагрева Р в кВт для различных расходов воды в литрах в минуту от создаваемого температурного напора ΔТ. Расход в 14 л/мин соответствует обычному душу, 12 л/мин соответствует регулируемому душу, 9 л/мин - экономичному душу и 1,5 л/мин соответствует одному из вариантов исполнения данного изобретения. Например, для нагревания непрерывно текущей воды до температуры в 30°, при расходе в 12 л/мин, требуется непрерывная мощность в 25 кВт. При этом достигается оптимальная эффективность нагрева. При расходе в 1,5 л/мин требуется только около 2 кВт.
Эти значения соответствуют нагревателю 5 и могут обеспечиваться обычной установкой для помещений с напряжением в 130 В при переменном токе, или с напряжением в 400 В при трехфазном токе. На фиг.26 показан нагревательный элемент для низкого расхода в 1,2 и 3 л/мин, который может быть реализован в соответствии с данным изобретением. Для этого показаны максимально достижимые значения мощности нагрева: нижняя горизонтальная линия - для первой мощности нагрева приблизительно в 3,6 кВт, вышерасположенная горизонтальная линия - для второй мощности нагрева приблизительно в 6 кВт, что соответствует напряжению в 230 В или 400 В при токе в 16 А.
Вода в душе должна быть нагрета приблизительно до 20-35 градусов в зависимости от времени года и желательной температуры воды, что соответствует затемненной области изображения. В соответствии с этой областью для расхода в 1-2 литра может быть использован мгновенный (без резервуара) электрический нагрев. Для более высоких расходов требуется аккумулирующий нагреватель или бойлер.
Перечень ссылочных позиций
1
выпускной элемент
2,2'
группа форсунок
3
форсунка
4
защитный элемент
5
нагреватель
6
насос
7
микрофильтр
8
смесительный кран
10
моечное устройство
11
подвод холодной воды
12
подвод теплой воды
13
подвод энергии
14
смеситель
15
питатель для мыла
16
конструктивный блок
17
рабочий блок
18
рабочие элементы
19
шланг, питающий трубопровод
20
точка соударения и водяной диск
21
струя текучей среды
22
питающий канал форсунки
23
питатель для мыла
32
привод
33
ось вращения
34
распыляющий элемент
341-346
секторы распыляющего элемента
35
распыляющий диск
36
поверхность диска
37
край диска