ДУШЕВАЯ ТУРБОГОЛОВКА
SHOWER PIPE HEAD

Изобретение относится к душевым головкам, в частности к турбонасадкам для душа, и предназначено для использования при очищении кожи, а также к способам по очистке кожи с помощью предлагаемой турбонасадки для душа.
Данное изобретение может применяться в случаях, когда требуется экономный расход воды или тогда, когда требуется исключить попадание воды или моющего средства с кожного покрова в окружающее пространство. Это может быть в ситуациях использования изобретения в клинических условиях и для общей гигиены лежачих больных.
Известна контактирующая с кожей душевая головка с аксиально-подвижными цилиндрическими модулями, в которой моющая жидкость выводится из модуля на кожу под воздействием положительного давления, при этом подача моющей жидкости осуществляется через центр душевой головки, в всасывание моющей жидкости осуществляется в периферийной области душевой головки.
Указанная душевая головка описана в патенте DE №10029415 С2. Каждый модуль оснащен подводящим каналом для подачи под давлением моющей жидкости и выводящими отверстиями отрицательного давления.
Недостатком известной душевой головки является ограниченная область воздействия моющей жидкости. Т.е. имеет место небольшая контактная площадь душевой головки с кожей, что обусловливает длительное время обработки.
Из изобретения по патенту DE №7707270 U1 известен прибор по очистке и массажу кожи, который оснащен внутренним и внешним ограждающими валами, составленными из кольцевых щеток, для предотвращения разбрызгивания жидкости.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - создание душевой головки и способа по очистке кожи на основе инновационной головки, обеспечивающей увеличение очищаемой контактной площади тела без пропорционального увеличения расхода моющей жидкости, а также обеспечивающей быструю, щадящую и эффективную очистку кожи.
Поставленная задача решается отличительными признаками, приведенными в 1 и 11 независимых пунктах формулы изобретения. Необходимые уточняющие характеристики изобретения содержатся в зависимых пунктах формулы.
Особое преимущество заявляемого изобретения, которое приводит в итоге к увеличению площади очищаемой поверхности, заключается в том, что в рабочей части заявляемой душевой турбоголовки содержится заменяемый вращающийся (ротационный) элемент. Душевая головка в целом состоит из рабочей и функциональной частей, при этом в функциональной части размещены элементы, обслуживающие основную очистительную функцию: мотор, полый шпиндель (вал), привод и модуль питания.
Другое преимущество изобретения заключается в том, что модуль питания содержит стержень, осуществляющий аксиальные (осевые) перемещения во взаимодействии с уплотнительным кольцом, что обеспечивает дозирование моющей жидкости при взаимодействии распределительного модуля с кожей.
Эффективное распределение моющей жидкости реализуется за счет того, что моющая жидкость подается параллельно поверхности кожи и транспортируется в зону притока, которая образована между выпуклой поверхностью вращающегося (ротационного) элемента или ориентированным наружу полуоткрытым корпусом турбины, и кожей.
Следующее преимущество, касающееся более удобного применения душевой головки, вытекает из того, что душевая головка и обслуживающий ее центральный блок питания и утилизации представляют собой раздельные модули, при этом функциональная часть душевой головки соединена с центральным блоком питания и утилизации посредством линии (шланга) питания и линии (шланга) утилизации (отвода).
В центральном блоке питания и утилизации размещены емкость для моющей жидкости, отстойник для отработанной жидкости, источник газа, насос подачи моющей жидкости, насос для откачки жидкости или газожидкостной смеси, насос подачи газа и нагреватель.
Для лучшего очищения кожной поверхности вращающийся элемент выполнен со специальным профилем (форма и состояние профиля являются специально адаптированными).
Специальным профилем, выполненным на поверхности вращающегося элемента, в смысле настоящего изобретения является обращенная к коже поверхность, которая образована специфическими по форме и состоянию элементами различных видов. Такие элементы служат специальным задачам, например, за счет дополнительно созданных геометрических профильных элементов обеспечивается улучшение управления потоком моющей жидкости путем ее направления по спиральной или спиралевидной траектории, или за счет полного или частичного образования на профильной поверхности слоев для специфической обработки поверхности кожи.
Вращающийся элемент выполнен сменным, что позволяет быстро адаптировать заявляемую душевую турбоголовку к различным условиям, а при износе - быстро произвести замену вращающегося элемента, в то время, как другие элементы душевой головки могут продолжать использоваться.
Еще одним преимуществом изобретения является то, что только небольшое количество моющей жидкости может выйти за пределы контактной области между душевой головкой и кожей. Это преимущество реализуется, прежде всего, за счет того, что в душевой головке выполнены всасывающие карманы, оснащенные защитными крышками, которые выполнены с возможностью их позиционирования и фиксации в требуемом положении.
В случае, если кожная поверхность, которую необходимо помыть, покрыта волосами, следует избегать контакта вращающегося элемента с волосами. В таких случаях размеры вращающегося элемента выбираются исходя из того, чтобы основная часть вращающегося элемента, находящаяся над кожной поверхностью, находилась в квази-стационарном состоянии. А душевую турбоголовку модифицируют путем изменения в определенных пределах конструкции и геометрических параметров вращающегося элемента в области мытья.
В таких случаях диск вращающегося элемента выполняют с сильно уменьшенным диаметром, при этом его активная часть защищена от кожного покрова экраном. Экран соединен со стержнем модуля посредством соединительных элементов. Для сохранения кинетической энергии моющей жидкости (и тем самым, моющей энергии) при меньшем диаметре диска вращающегося элемента, на вращающийся элемент устанавливается полый барабан, на кожухе которого по периметру закреплено несколько лопастей (по аналогии с радиальными и центробежными вентиляторами). С учетом возможности осевого (афксиального) перемещения экрана, барабан с лопастями образует подобие турбины.
С противоположной стороны барабан посредством направляющих элементов жестко связан с зубчатым приводом и может с его помощью многоступенчато приводиться во вращение. Полость барабана разделена на две полости посредством изолирующей внутренней шайбы для существенного уменьшения подсоса. Образование в центральной части барабана отдельной полости гарантирует, что подводимый по центральному питающему каналу поток моющей жидкости и подключенный к нему модуль питания не вступят в контакт с вращающимся элементом.
Над поверхностью кожи располагается комплекс, состоящий из закрепленной на наружном кожухе осесимметричной полой шайбы, внутренний край которой соединен с кожухом турбины. С помощью реечного привода, состоящего из зубчатой рейки и зубчатого колеса, можно регулировать положение этого комплекса по высоте, вследствие чего обеспечивается возможность регулирования выходного воздушного зазора для моющей жидкости. Соответственно, появляется возможность при необходимости регулировать объем и интенсивность распространяющегося в воздушном зазоре потока моющей жидкости.
Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 изображена душевая турбоголовка с вращающимся элементом для кожных покровов без волос.
На фиг. 2 изображена душевая турбоголовка с вращающимся элементом для кожных покровов с волосами.
Как показано на фиг. 1 душевая турбоголовка состоит из функциональной части I и рабочей части II. Функциональная часть I связана с центральным блоком 30 питания и утилизации, причем указанная связь реализуется посредством центрального питающего канала 4 и отводящего канала 18 (канала утилизации). В центральном блоке 30 питания и утилизации размещена емкость 1 для моющей жидкости, источник 25 газа, отстойник 20 для отработанной жидкости, а также насос 2 подачи моющей жидкости, насос 24 подачи газа, насос 19 для откачки жидкости или газожидкостной смеси и нагреватель 3.
Нагреватель 3 состоит из двух пространственно независимых друг от друга отопительных подсистем, а именно из первичной отопительной подсистемы (осуществляющей предварительный ориентировочный нагрев с большим колебанием температуры нагрева) и вторичной отопительной подсистемы (осуществляющей окончательный нагрев с небольшим колебанием температуры нагрева).
В функциональной части I размещены все элементы систем электрического и гидромеханического питания и утилизации, а также отдельные функциональные элементы, в то время как в рабочей части II расположен активный вращающийся элемент 15. Существенными элементами, расположенными в функциональной части I, являются мотор 5, полый шпиндель 6, через который проходит центральный питающий канал 4, и система привода 7 с зубчатыми колесами (шестернями) 7а, 7б и 8. Внутри пространства, ограниченного направляющими элементами 14, задающих движение вращающегося элемента 15, расположен механизм подачи моющей жидкости. Этот механизм состоит из стержня 9 модуля с выполненным поперек оси душевой турбоголовки выходным каналом 13, при этом стержень 9 устроен так, что может аксиально (в осевом направлении) смещаться и взаимодействовать при этом с уплотнительным кольцом 11 таким образом, что при установке стержня 9 на кожу и надавливании на него, кольцо уплотнения 11, в свою очередь, начинает давить на ограничительную пружину 10, при этом предварительная камера 21 сообщается с основной питающей камерой 22. Вследствие этого, моющая жидкость имеет возможность поступать через стержень 9 и выходной канал 13 в зону притока 31. В зоне притока 31 моющая жидкость попадает на выпуклую поверхность 15а (ограничивающую камеру 31) и из зоны притока 31 в силу свойства текучести жидкость распространяется по выпуклой поверхности и далее под воздействием центробежной силы - до периферийного внешнего края. Вращающийся элемент 15 выполнен профилированным и соединен посредством разъемного соединительного элемента 27 с функциональной частью душевой головки.
Функциональная часть I душевой головки представляет собой полый кожух, в котором элементы питания и утилизации, а также функциональные элементы, включая аксиально перемещающийся стержень 9, объединены таким образом, что они непосредственно и гарантированно реализуют главную функцию заявляемой душевой головки и одновременно обеспечивают функцию адаптера по отношению к центральному блоку 30 питания и утилизации.
Рабочая часть II заявляемой душевой головки предназначена для реализации контролируемого управляемого вращательного движения активного вращательного элемента 15 над обрабатываемой поверхностью, причем активный вращательный элемент 15 расположен в рабочей части II таким образом, что его ось всегда почти вертикальна обрабатываемой поверхности, в то время, как зазор между рабочей поверхностью элемента 15 и обрабатываемой поверхностью имеет определенное значение.
Функциональная часть I заявляемой душевой головки вместе с центральным питающим каналом 4 образуют единую систему, в то время как с рабочей частью II функциональная часть I соединена посредством разъемного соединительного элемента 27, выполненного в виде разъемов.
Моющая жидкость транспортируется из емкости 1 в центральном блоке 30 питания и утилизации посредством насоса 2 подачи моющей жидкости к нагревателю 3, в котором подогревается до требуемой температуры в пределах между комнатной температурой и 42°С и в подогретом состоянии через центральный питающий канал 4 транспортируется в функциональную часть I душевой головки. При необходимости моющая жидкость может быть обогащена газом, например кислородом или воздухом, и может в виде газожидкостной смеси посредством насоса 24 подачи газа от источника газа 25 быть подведена в зону очищения.
Мотор 5 соединен с полым шпинделем 6 таким образом, чтобы обеспечить беспрепятственное прохождение центрального питающего канала 4 через полость шпинделя 6, при этом вращающийся полый шпиндель 6 снабжен первой шестерней 7б, который совместно с трансмиссионной шестерней 7а и второй шестерней 8 составляют систему привода 7, обеспечивающего вращательное движение с требуемой скоростью элемента 15. Вращательное движение с требуемой скоростью посредством шестерни 8 будет передаваться на соединительный фланец 14а, далее через направляющие элементы 14 - на соединительный адаптер 26 и через соединение 27 - на вращающийся элемент 15. На вращающийся элемент 15 через стержень 9 подается моющая жидкость или газожидкостная смесь. Процесс очистки кожи происходит, согласно заявляемому изобретению, когда душевая головка размещается непосредственно на поверхности кожи, при надавливании на душевую головку, подвижный стержень 9 с выходным каналом под воздействием давления продвигается вовнутрь модуля. Осевое перемещение стрежня 9 ограничено силой упругости пружины 10 и конструктивными элементами, в которых зафиксирована пружина 10, при устранении давления на стержень 9 за счет силы упругости пружины 10 стержень возвращается в исходное состояние.
Размещенный на поверхности кожи стержень 9 модуля питания 23 смещается наверх до тех пор, пока уплотнительное кольцо 11 прекратит выполнять функцию барьера, в результате моющая жидкость или газожидкостная смесь из предварительной камеры 21 поступает в основную питающую камеру 22 и далее через входной канал 12 и выходной канал 13 моющая жидкость под давлением, создаваемым насосом 2 и насосом 24, поступает непосредственно на вращающийся элемент 15, при этом вращающийся элемент 15 в зоне поступления моющей жидкости или газожидкостной смеси выполнен с геометрическим профилем, позволяющим уменьшить фронтальное столкновение с ним моющей жидкости или газожидкостной смеси.
Остальная поверхность вращающегося элемента 15, находящаяся в косвенном контакте с поверхностью кожи, может быть выполнена со специальными поверхностными элементами, которые в зависимости от поставленной задачи и за счет применения в этой связи специальных геометрических форм и материалов позволяют обеспечивать требуемый процесс обработки.
Выбранные скорости вращения элемента 15 и количество поступающей на вращающийся элемент 15 моющей жидкости или газожидкостной смеси обеспечивают ускорение потока моющей жидкости или газожидкостной смеси в направлении к внешнему краю элемента 15 по узкому плоскому каналу между торцевой поверхностью вращательного элемента и поверхностью кожи. Неподвижная тормозящая пластина 16 предназначена для того, чтобы ускорение жидкости не превышало критичные значения и не стало неконтролируемым.
Непосредственно за неподвижной тормозящей пластиной 16 в периферийной зоне выполнены отсасывающие карманы 17 с полыми защитными элементами (защитными крышками) 28, при этом полости отсасывающих карманов 17 сообщены с каналом 18 (отводящий канал, канал утилизации) для отвода моющей жидкости посредством насоса 19.
Во внутренней полости отсасывающих карманов 17 размещены и зафиксированы посредством позиционных элементов 29 с пружинами защитные полые крышки 28, позиционные элементы 29 обеспечивают за счет упругой силы пружин такое фиксирование положения полых крышек, при котором крышки всегда остаются в контакте с поверхностью кожи для исключения неконтролируемого распространения жидкости вне моющей зоны душевой головки.
Защитные крышки зафиксированы по внутреннему краю отсасывающих карманов 17, при этом в указанном месте фиксации у них обеспечивается вращающий (крутящий) момент с максимальным отклонением, величина которого зависит от упругости пружин позиционных элементов 29.
Выходные отверстия 32 защитных крышек 28 обеспечивают беспрепятственное засасывание в отсасывающие карманы 17 использованной жидкости и далее - в отводящий канал.
Насос 19 предназначен для того, чтобы обеспечить поступление использованной жидкости в отстойник 20 для отработанной жидкости.
Предлагаемое изобретение позволяет организовать движение жидкости на коже посредством регулирования и управления двумя потенциалами давления.
+
-
Посредством сформированного в центре (посередине) положительного давления Р и сформированного на периферии отрицательного давления Р создается разность давлений, в результате чего происходит ускорение потоков жидкости в радиальном направлении от внутренней зоны на внешний край и при этом обеспечивается контролируемое распределение жидкости на торцевой поверхности вращательного элемента 15 (при подводе и отводе).
min
Z
H
Даже при минимальном количестве оборотов n (1/мин) вращательного элемента 15 формируется центробежная сила F, действующая против силы тяжести и поддерживающая силы сцепления F на границе «жидкость»/«торцевая сторона вращательного элемента» 15 (вследствие распространяющегося смачивания или расплывания каплей удельный вклад адгезионных сил относительно гравитационных сил увеличивается).
+
-
min
min
Вследствие этого увеличивается длина пробега жидкости между Р и Р, за счет чего при определенном минимальном количестве оборотов n (1/мин) или угловой скорости ω (1/мин) будет достигнута потенциально большая обрабатываемая вращающимся элементом 15 поверхность, без потери жидкости, распределенной подвешено на вращающемся элементе 15.
Таким образом, заявляемым изобретением предложен инновационный подход при создании душевой головки для очистки поверхности кожи с использованием минимального количества воды, при котором вследствие новых конструктивных решений контактная очищаемая поверхность значительно увеличивается без пропорционального увеличения расхода воды. Тем самым, гарантируется быстрая, щадящая и эффективная очистка поверхности кожи, гораздо более экономная, чем традиционные способы.
На фиг. 2 изображена душевая головка для преимущественного применения на поверхности кожи с волосяным покровом. При этом варианте душевой головки изначальный вращающийся элемент был значительно изменен как по функции, так и по форме и размерам.
Экран 36 отделяет вращающееся тело или вращающийся элемент 33, состоящий из вращающейся шайбы 33а (в целях стабилизации положения вращающегося полого барабана 34), полого барабана 34 и лопастей 35, от поверхности кожи с волосяным покровом.
На крышке кожуха турбины 48 расположены резиновые манжеты 46. Цилиндрическая часть 47 кожуха турбины отграничена от конической части 48 кожуха турбины посредством изолирующей внутренней шайбы (38).
Кожух турбины 49 образует вместе с осесимметричной полой шайбой 39 единую систему, которая вместе с экраном 36 образует регулируемый выходной зазор 40 для моющей жидкости.
Величина выходного зазора 40 задается реечным приводом 42, а регулирование величины выходного зазора 40 может осуществляться с помощью чипа управления 43, 44, позволяя, тем самым, регулировать количество моющей жидкости на поверхности кожи.
Душевая головка устанавливается экраном 36 на поверхность кожи (с волосянным покровом), вследствие чего соединенный через соединительные элементы 37 стержень 9 при оказываемом на него давлении сместится вдоль своей оси во внутрь до положения, при котором расположенный в верхней части стержня входной канал 12 сообщается с основной питающей камерой 22 с моющей жидкостью.
Поступившая из выходного канала 13 моющая жидкость захватывается во внутренней части кожуха турбины 49 вращающимися лопастями и приводится во вращательное движение. Кинетическая энергия и момент вращательного движения определяются в первом приближении количеством оборотов подключенного привода.
Величина воздушного зазора 40 определяет конкретное количество моющей жидкости, извлекаемой в единицу времени из воздушного зазора «турбины» в направлении отсасывающих карманов 17 или защитных крышек 28. Величина воздушного зазора 40 регулируется через положение реечного привода с помощью управляющего чипа 43/44.
Так как положение душевой головки во время мытья кожного покрова постоянно меняется, ни одно место кожного покрова не остается не обработанным.
Данное изобретение не ограничено вариантами осуществления, описанными в настоящей заявке. На самом деле возможно, за счет модификации и вариации вышеуказанных средств, особенностей и технологических шагов реализовать и другие варианты, без отхода от объема настоящего изобретения.
Список обозначений
1. Емкость для моющей жидкости
2. Насос подачи моющей жидкости
3. Нагреватель
4. Центральный питающий канал
5. Мотор
6. Полый шпиндель
7. Система привода
7а. Трансмиссионная шестерня
7b. Первая шестерня
8. Вторая шестерня
9. Стержень модуля
10. Ограничительная пружина
11. Уплотнительное кольцо
12. Входной канал
13. Выходной канал
14. Направляющие элементы для вращающегося элемента
14а. Соединительный фланец
15. Вращающийся элемент
15а. Выпуклая поверхность
16. Тормозящая пластина
17. Отсасывающий карман
18. Отводящий канал (канал утилизации)
19. Насос для откачки жидкости или газожидкостной смеси
20. Отстойник для отработанной жидкости
21. Предварительная камера
22. Основная питающая камера
23. Модуль питания с системой клапанов
24. Насос подачи газа
25. Источник газа
26. Соединительный адаптер
27. Разъемный соединительный элемент
28. Защитная крышка
29. Позиционный элемент
30. Центральный блок питания и утилизации
31. Зона притока
32. Выходное отверстие защитной крышки
33 Вращающийся элемент (33=33а+34+35)
33а. Вращающаяся шайба
34. Полый барабан
35. Лопасти
36. Экран
37. Разъемный соединительный элемент
38. Изолирующая внутренняя шайба
39. Осесимметричная полая шайба
40. Воздушный зазор
41. Наружный кожух
42. Реечный привод
43, 44. Чип управления
45. Функциональный слой
46. Резиновые манжеты
47. Цилиндрическая часть кожуха турбины
48. Крышка кожуха турбины
49. Кожух турбины
I. Функциональная часть
II. Рабочая часть (действующая)