Лейка душа в поршневом и пружинно-поршневом вариантах подачи жидкого моющего средства
SHOWER HEAD IN PISTON AND SPRING-PISTON VERSIONS OF LIQUID DETERGENT SUPPLY

Заявляемое техническое решение относится к области техники душевых устройств и является сантехническим изделием, предназначенным для подачи моющих средств в виде насыщенной пены на кожные покровы человека через разбрызгиватель разделительной головки лейки душа.
Пена получается при прохождении готовой смеси, которая образуется внутри корпуса лейки путем смешивания воды и моющего средства, в качестве которого для мытья обычно используют гель для душа, через сетку разделительной головки лейки, смешиваясь с воздухом. Лейка внешне ничем не отличается от обычных душевых леек, и без дополнительных устройств подсоединяется к шлангу от душевого смесителя. Механизм образования пены находится внутри лейки, смешивание происходит там же. Моющее средство с помощью специального диспенсера, внешнего по отношению к душу и не входящего в конструкцию лейки душа, под давлением заправляется в резервуар, расположенный в лейке душа. Данная лейка имеет преимущества в том, что позволяет сразу получать текущую из лейки душа пену для мытья и поэтому может эффективно использоваться как в обыденной практике, так и людьми престарелого возраста, больными, маломобильными, поскольку для получения и нанесения пены на тело не нужно дополнительных усилий и чьей-то помощи. С помощью специальной кнопки переключателя режимов, расположенной на лейке, пользователь может выбирать либо режим пены, либо обычный режим льющейся из лейки воды для ополаскивания. Также заявляемое устройство дополнительно позволяет заряжать лейку душа, в зависимости от целей применения, вместо жидкого моющего средства различными жидкими смесями, в том числе лекарствами, косметическими или ароматическими средствами.
Известен аналог, лейка для душа с мойкой по патенту РФ на изобретение №2742478 от 22.08.2019г., опубликованному 08.02.2021г., включающая полую ручку со стандартным входом для подачи воды с одной стороны и головку, служащую для разделения единого потока на множество струй с другой стороны, при этом головка для душа выполнена переходящей в удлинённый держатель с дополнительной моечной головкой, причем удлинённый держатель с моечной головкой имеет захваты у моечной головки для фиксации на ней мочалки, натягиваемой на моечную головку и совпадающей с ней по форме и размерам, а также для фиксации сторонних мочалок, причем захваты выполнены в виде подпружиненных зажимов с заострёнными гребёнками для удержания мочалки, при этом моечная головка может иметь на фронтальной поверхности силиконовые или резиновые выступы, а лейка для душа с мойкой может быть выполнена как единая монолитная конструкция, так и удлиненный держатель с моечной головкой могут являться съемной насадкой с креплениями к лейке для душа.
Общими признаками заявляемого решения и аналога лейки для душа с мойкой по патенту РФ №2742478, являются наличие ручки со стандартным входом для подачи воды, а также разделительной головки, служащей для разделения единого потока на множество струй.
Отличия данного аналога и заявляемого технического решения обусловлены особенностями конструкции и целями использования. Аналог по патенту РФ №2742478 выполнен с возможностью присоединения мочалки к душевой лейке, в то время как заявляемое решение включает резервуар, вмонтированный в корпус лейки душа при его изготовлении.
Недостатком данного аналога по патенту РФ №2742478 является относительная сложность конструкции, которая может влиять на удобство использования лейки – в аналоге применены захваты у моечной головки для фиксации на ней мочалки, выполненные в виде подпружиненных зажимов с заострёнными гребёнками для удержания мочалки, при этом моечная головка может иметь на фронтальной поверхности силиконовые или резиновые выступы. Подобные захваты и выступы утяжеляют конструкцию, делают ее менее портативной, множество дополнительных элементов усложняют как изготовление такой лейки душа, так и ее использование. Сложности изготовления и, соответственно, удорожание и увеличение материалоемкости позволяют сделать вывод о том, что устройство данного аналога применимо преимущественно в ограниченных случаях, как это и указано в описании, именно для людей с ограниченной функциональностью. Множество элементов, особенно во внешней части устройства, не позволяют считать этот аналог достаточно мобильным и портативным, кроме того, в аналоге не предусмотрена возможность одновременной с потоком воды генерации пены, так как при использовании устройства-аналога приходится наносить мыло на мочалку вручную
Известно устройство для одновременной регулируемой дозированной подачи моющих и/или лекарственных средств через лейку душа (ПРОТОТИП) по патенту на изобретение РФ №2517998 от 21.12.2012г., опубликованному 10.06.2014 года, содержащее насадку, связанную на входе с магистралью подачи воды и на выходе со шлангом подачи моющих и/или лекарственных средств, на конце которого установлена лейка душа, причем насадка содержит перегородку, разделяющую насадку на две смежные камеры, одна из которых, основная, образует канал для прямого пропускания воды, а другая, дополнительная, выполнена в виде трубки Вентури, горловина которой сообщается с переходником, соединенным с множеством трубопроводов, при этом выходы основной и дополнительной камер объединены в один канал, который подключен к шлангу подачи жидкости пользователю, двухпозиционный переключатель, размещенный на входе насадки и обеспечивающий пропускание воды через одну из смежных камер, множество герметичных емкостей для моющих средств и лекарственных препаратов, которые установлены на гребенке, снабженной управляемыми клапанами, обеспечивающими селективное подключение/отключение герметичных емкостей к переходнику, обратный клапан, установленный на выходе трубки Вентури для предотвращения прохода воды в трубку Вентури при пропускании воды через основную камеру.
Общими признаками заявляемого устройства и устройства-прототипа по патенту РФ на изобретение №2517998 являются наличие магистрали подачи воды и лейки душа. Однако в заявляемом решении вместо отдельной насадки применена более портативная конструкция, размещенная внутри лейки душа.
Отличия прототипа и заявляемого технического решения обусловлены особенностями конструкции, в том числе применением в прототипе трубки Вентури, гребенки с множеством герметичных емкостей. Как указано в описании прототипа, пользователь имеет возможность получать из лейки душа смесь воды и жидких моющих и/или лекарственных средств, а расход средств из емкости можно регулировать либо напором воды, поступающей из смесителя, либо управляя объемом всасываемых жидкостей из емкостей регулированием раскрытия клапанов. В заявляемом решении достигнута возможность получения моющей легкой пены, а не самого жидкого моющего средства и не смеси моющего средства с водой, как в прототипе - причем одновременно с работой душевой лейки. Заявляемое устройство выполнено монолитно, без насадок, и все элементы получения моющего средства пены находятся внутри душевой лейки. Улучшенная портативность, возможность работы как в обычном режиме душа со льющейся из лейки водой, так и в режиме льющейся из лейки пены, экономия воды, моющего средства и времени за счет особенностей механизма работы лейки, использование любых жидких моющих средств, способность лейки работать при минимальных значениях давления воды, от 1 Атм, также являются преимуществами заявляемого устройства по отношению к известным.
В заявляемом решении применена для создания давления поршневая система. В прототипе по патенту РФ на изобретение №2517998 забор агента происходит путем применения принципа трубки Вентури с использованием процесса эжекции, но при применении этого принципа нельзя достичь выхода из лейки готовой к применению пены. В отличие от заявляемого решения, принцип трубки Вентури не работает в случае оказания сопротивления при выходе готовой смеси, а без сопротивления нельзя добиться нужной консистенции пены. Конструктивные отличия от прототипа состоят в том, что в заявляемом решении резервуар для агента находится в самой ручке лейки, а также в использовании в заявляемом техническом решении форсунки и сетки для получения густой пены, а также в наличии краника точной регулировки густоты образующейся пены при выходе.
Недостатком прототипа является относительная сложность конструкции и материалоемкость, не предусмотрен достаточно эффективный способ получения пены, в прототипе из лейки льется просто смесь воды и моющего средства, а также слишком большие затраты моющего средства, довольно ограниченная сфера применения – преимущественно медицинские учреждения, так как в использовании мыльной воды в обыденной жизни нет необходимости.
Вышеуказанная конструкция прототипа предусматривает дополнительные элементы при построении душевой комнаты или кабины, в то время как заявляемое устройство довольно гибко применяется в составе душевого смесителя в качестве обычного душа, но с дополнительной функцией мытья тела человека пеной.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является недостаточное удобство эксплуатации, недостаточная портативность, а также недостаточно экономный расход воды и моющих веществ в известных в настоящее время душевых устройствах. Заявляемое изобретение разработано для того, чтобы решить вышеуказанные проблемы и повысить эффективность использования душевых леек человеком, увеличить удобство и повысить экономичность при их работе.
Цель разработки заявляемого технического решения – расширение функциональных возможностей применения душевой лейки, прежде всего, это возможность мытья готовой пеной, а в частности, для создания дополнительного удобства человеку при купании при значительной экономии воды, пенящейся жидкости, а самое главное, экономии времени.
Удобство заключается в том, что данное устройство при использовании выдает не только привычную нам воду, но и, при нажатии кнопки либо вращения флажка переключателя, насыщенную пену. Данное устройство может быть эффективной заменой обычных душевых леек, так как внешне оно ничем не отличается от обычных душевых леек и также легко прикрепляется к душевому шлангу или к настенному держателю в случае неподвижного крепления душа.
Техническая задача настоящего изобретения заключается в создании лейки душа такой конструкции, которая бы была удобна в эксплуатации, портативна, эргономична и экономична. Ставилась задача практически без расширения объема душевой лейки расположить внутри нее резервуар с моющим средством с поршневой или поршнево-пружинной системой, позволяющей доставлять в поток воды моющее средство, и с дополнительной сеткой в разбрызгивателе разделительной головки, позволяющей добавлять необходимое количество воздуха для создания пены, при герметичности работы обратного клапана, работающего при больших давлениях в условиях высокой температуры рабочей среды.
Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является бесперебойность и достаточная для применения продолжительность работы вследствие удобства размещения всех элементов смешения воды, воздуха и моющего средства в единой комплектации внутри лейки, что обеспечивает удобство эксплуатации и портативность. Устройства, ранее предложенные для этой цели, были слишком сложными и дорогими, чтобы быть практичными, причем как правило, они требуют установки водопроводчиком, поэтому обычный человек не может купить такое устройство и установить его самостоятельно в душе. Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в многократном увеличении как легкости переключения режимов мытья и ополаскивания, так и оптимальности его использования, а также в уменьшении трудоемкости, в сохранении рабочего состояния и бесперебойной работе, а при наличии пружины, совмещенной с поршнем - в создании большего давления внутри резервуара.
Технический результат достигается тем, что удалось добиться смешивания воды и моющей жидкости и воздуха для получения пены (с помощью резервуара с поршневой системой, клапаном точной регулировки и сетки) при таком сопротивлении на выходе, при котором не удавалось их смешивание только механическими средствами, без использования электронных устройств и иных более сложных и дорогих решений. Тем самым повышается стабильность работы оборудования по сравнению с работой известных леек душа.
Главным преимуществом является конструкция лейки, которая выделяется на фоне известных аналогов практичностью. В первую очередь, удобство в эксплуатации выражается в простоте использования для человека. Во-вторых, экономия воды, моющего средства, времени за счет особенностей механизма работы лейки. В-третьих, использование любых жидких моющих средств в виде гелей и способность лейки работать при минимальных значениях давления воды, от 1 атмосферы. Заправка лейки моющим средством занимает порядка 10 секунд, и не требует дополнительных усилий, что позволяет использовать лейку в режиме «пены» до 15-20 минут беспрерывно, поэтому одной заправки хватает для купания не менее 5, и до 10 раз. Для потребителя важна также доступная цена относительно аналогов, порой в разы меньшая, так как в аналогах используются дополнительные дорогие комплектующие, а также эргономичность, удобство для руки без дополнительных насадок.
Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что лейка душа включает корпус лейки с ручкой с каналом подачи воды, а также форсунку в виде разделительной головки потока на струи в окончании лейки, причем в корпусе расположены резервуар для моющего средства, краник точной регулировки с возможностью переключения количества моющего средства, канал для заправки гелем извне, а также в корпусе расположен переключатель режимов мытья и ополаскивания, два обратных клапана в канале заправки моющего средства и в канале подачи готовой смеси, таблетку для смешивания воды и моющего средства в канале подачи пены на пути к разделительной головке, а разделительная головка, кроме собственных отверстий форсунки для пролива воды, содержит меньшую по размеру сетку для смешивания моющего средства с водой, при этом в поршневом варианте в резервуаре, содержащем отверстие для подачи воды со стороны душевого шланга, расположены два жестко соединенных между собой поршня разных диаметров, а сам резервуар выполнен  с применением двух объемов, каждый по диаметру большого и малого поршней, а в пружинно-поршневом варианте резервуар выполнен одного диаметра и вместо большого поршня в резервуаре использована пружина, на движущемся конце которой прикреплен малый поршень.
Заявляемое техническое решение проиллюстрировано чертежами Фиг.1 – Фиг.2, на которых изображены: на Фиг. 1 конструкция лейки душа с двумя поршнями и на Фиг. 2 конструкция лейки душа с одним поршнем и пружиной, где:
1 – канал подачи воды;
2 – переключатель режимов;
3 – резервуар;
4 – большой поршень;
5 – малый поршень;
6 – изменяемая часть резервуара для заполнения моющим средством;
7 – краник точной регулировки количества геля;
8 – форсунка;
9 – сетка;
10 – канал для заправки гелем извне;
11 – пружина;
12 – корпус;
13 – разделительная головка;
14 – обратный клапан;
15 – отверстие для подачи воды со стороны душевого шланга;
16 - таблетка для смешивания;
17 – ручка;
18 – канал подачи готовой смеси.
В поршневом варианте подачи жидкого моющего средства лейка душа включает корпус 12, состоящий из ручки 17, разделительной головки 13 и переключателя режимов 2, причем вода подается из душевого шланга по каналу подачи воды 1. Внутри ручки 17 образован резервуар 3 с расположенными в нем и жестко закрепленными большим 4 и малым 5 в резервуаре 6 поршнями,  и с отверстием 15 для подачи воды со стороны душевого шланга. При работе лейки резервуар 3 заполняется водой и далее, при движении поршней 4 и 5 изменяемая часть резервуара для заполнения моющим средством 6, расположенная со стороны разделительной головки, постепенно изменяет свой объем. Краник точной регулировки количества геля 7 расположен снаружи лейки в верхней части, форсунка 8 и сетка 9 служат для направления воды или насыщенной пены на потребителя из разделительной головки 13. В устройстве лейки для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе применен обратный клапан 14. Таблетка для смешивания 16 расположена в канале подачи готовой смеси 18.
В пружинно-поршневом варианте подачи жидкого моющего средства душевая лейка душа включает корпус 12, состоящий из ручки 17, разделительной головки 13 и переключателя режимов 2, причем вода подается из душевого шланга по каналу подачи воды 1. Внутри ручки 17 образован резервуар с расположенной в нем конструкцией из пружины 11 и малого поршня 5. При работе лейки моющее средство заливают в резервуар и далее, при движении пружины 11 и малого поршня 5 изменяемая часть резервуара для заполнения моющим средством 6, расположенная со стороны разделительной головки, постепенно изменяет свой объем. Краник точной регулировки количества геля 7 расположен снаружи лейки в верхней части, форсунка 8 и сетка 9 служат для направления воды или насыщенной пены на потребителя из разделительной головки 13. В устройстве лейки для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе применен обратный клапан 14. Таблетка для смешивания 16 расположена в канале подачи готовой смеси 18.
Разница двух вариантов заявляемого технического решения лишь в резервуаре с моющим агентом, в остальном внутренняя конструкция практически идентична.
Заявляемое техническое решение может быть реализовано в двух вариантах, работа устройства лейки душа показана ниже для случая, когда для заправки резервуара использован гель для душа.
В поршневом варианте воду подают посредством душевого шланга от смесителя в канал подачи воды 1, вода идет в переключатель режимов подачи 2. Над каналом подачи воды 1 расположены резервуары 3 и 6 с двумя поршнями разных диаметров, большим 4 и малым 5, а также с отверстием 15 для подачи воды со стороны душевого шланга. Резервуары 3 и 6 выполнены в разных размерах, каждый для движения соответствующего по диаметру поршня, причем разница в диаметрах жестко сцепленных поршней 4 и 5 составляет 5% и более. При наполнении водой резервуара 3 вода толкает поршень 4 который толкает жестко с ним связанный поршень 5, который выталкивает гель для душа, находящийся в резервуаре 6. За счет разницы в размерах поршней 4 и 5 по принципу гидравлики, поршень 5 толкает гель в части резервуара 6 с большим давлением, чем первоначальное давление воды. Такое увеличение давления необходимо для подачи и дальнейшего смешивания геля с водой. Необходимую пропорцию регулирует краник точной регулировки 7, который пользователь устанавливает один раз для требуемой плотности получающейся пены.  Далее готовая смесь воды и геля переходят в переключатель режимов 2. При переведении переключателя режимов воды в режим пены смесь, проходя по каналу готовой смеси 18  через таблетку 16 для лучшего смешивания, поступает в форсунку 8, где мелкими струйками под давлением попадает на специальную сетку 9 со специальным сечением, проходя через которую при смешении с воздухом образуется густая пена. Резервуар 6 заправляется через канал для заправки гелем 10, в котором размещен обратный клапан 14, с помощью специального внешнего диспенсера. Обратные клапаны 14 применены для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе лейки душа и достижения герметичности работы обратного клапана, работающего при больших давлениях в условиях возможной высокой температуры рабочей среды, такой как горячая вода.
Положительный результат достигается при правильном расположении всех деталей и соблюдении нужных размеров. К примеру, если сетка 9 имеет неправильное сечение или расстояние от опрыскивателя (менее 0,5 мм), результат значительно ухудшается. Также данное устройство выгодно отличается от других тем, что имеющегося в резервуаре агента хватает на многоразовое использование и при этом заправлять устройство не составляет труда для пользователя.
Пружинно-поршневой вариант подачи жидкого моющего средства отличается от поршневого, в основном, работой резервуара, поскольку в данном варианте исполнения отсутствует резервуар 3, в котором в поршневом варианте была часть герметичная и составленная из двух поршней 4 и 5, и часть 6, заполненная гелем (т.е. моющее средство не заполняло резервуар 3 полностью). В пружинно-поршневом варианте все пространство занимает резервуар 6, который в данном случае наполнен гелем полностью и не содержит отдельных частей.
В поршневом варианте изобретения моющий агент выталкивается из резервуара 6 за счет большего давления воды в резервуаре, получаемом из-за разных объемов резервуара 3. В пружинно-поршневом варианте достигнута возможность установки в резервуар с гелем 6 пружину 11, которая будет выталкивать гель для смешения с водой. Преимуществом в данном пружинно-поршневом варианте является возможность увеличения объема резервуара, чем больше геля запускают из внешнего диспенсера, тем сильнее сжимается пружина 11 и резервуар 6 может быть заполнен полностью. Особенность работы пружины такова, что с ее разжатием давление выходящего в воду геля уменьшается, поэтому в пружинно-поршневом варианте большую роль играет краник 7. Отличия двух вариантов для пользователя состоят в том, что пользователю необходимо при даже небольших отклонениях давления воды в водопроводе регулировать уровень подачи геля с помощью краника 7. Однако это относительное неудобство, с одной стороны, оборачивается удобством, т.к. краником 7 можно регулировать количество геля для разных плотностей самого геля, что ведет к универсальности устройства для разных видов моющих средств, а во-вторых, компенсируется в пружинно-поршневом варианте большим заполнением гелем резервуара, при котором геля хватает на большее время.
В пружинно-поршневом варианте лейка душа работает следующим образом. Вода подается из шланга от смесителя в канал подачи воды 1 и поступает в переключатель режимов подачи воды 2. Над каналом подачи воды 1 расположен резервуар 6 с поршнем 5 и пружиной 11. При нажатии переключателя режимов 2 закрывается основной канал подачи воды 1 и открывается дополнительный канал подачи готовой смеси 18 для смеси жидкости и мыльного агента. В открывшийся канал поршень 5 толкает гель в резервуаре 6 с большим давлением, чем первоначальное давление воды за счет давления разжимаемой пружины. Это давление необходимо для подачи и дальнейшего смешивания геля с водой. Необходимую пропорцию регулируют краником точной регулировки 7. Краник 7 имеет функцию регулировки количества подачи геля.  Проходя через переключатель режимов 2 при переведении его в режим пены, смесь поступает по каналу подачи готовой смеси 18 через таблетку 16 для лучшего смешивания  в форсунку 8 где мелкими струйками под давлением попадает на специальную сетку  9  со специальным сечением проходя через которую при смешении с воздухом образуется густая пена. Резервуар 6 заправляется через канал 10, (в котором имеется обратный клапан 14), специальным диспенсером, также как и в поршневом варианте.
При применении заявляемой лейки душа пользователь получает возможность в экономном варианте затраты моющего средства получать пену в течение 20 минут подряд, в средне-экономном варианте пена будет образовываться из одной заправки резервуара в течении 10 минут. Если нужна очень густая пена, то на моечный этап будет отводиться 5 минут, чего вполне достаточно для комфортного принятия душа, т.к. для качественного намыливания человека в среднем обычно хватает одной минуты. Далее пользователь переключает душ с помощью переключателя 2 на режим льющейся воды, смывает пену и процесс мытья окончен.
По сравнению с известными устройствами душевых леек, заявляемая конструкция обладает портативностью и универсальностью. Область применения заявляемой конструкции за счет компактности и простоты как изготовления, так и эксплуатации, значительно шире, чем у известных аналогов.
Возможность многократного воспроизведения заявляемой конструкции проистекает из способа ее промышленной комплектации, что позволяет воспроизводить заявляемое устройство лейки душа в промышленных масштабах.
Подобное сочетание универсальности, достижения возможности многократного воспроизведения с относительной простотой изготовления и применения в прототипе не достигнуто.
Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критериям «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».