清洗设备 本 申 请 是 分 案 申 请， 原 申 请 是 申 请 日 为 2006 年 11 月 27 日， 申请号为 200680044739.6 的中国专利申请， 其发明名称为 “清洗设备” 。技术领域
本发明涉及喷射装置技术领域， 更具体地， 本发明涉及根据各自独立权利要求前 序的清洗设备和用于操作清洗设备的方法。 背景技术 从 WO 2004/101163A1 的实例中已知这样一种清洗设备， 其中描述了一种喷淋头， 在所述喷淋头中喷水嘴成对排列， 使得来自一对两个喷嘴的喷射流互相碰撞， 并以此方式 产生液滴。此设备的目的是在介于 0.2 巴到 10 巴的不同操作压强下提供令人舒适的喷淋 体验， 并且相比传统喷淋头也降低耗水量。因此， 除了水滴外， 其还可以防止产生细小液滴 的雾。由此， 优选地布置互相碰撞的喷射流， 使得其并不完全互相交叉。
此外， 从例如 WO 98/07522 已经知道， 可以在喷淋器喷水设备中安装加热器， 以在 通过喷淋器喷水设备分发之前直接对水加热。然而根据流经的水量， 需要有较大的加热功 率。
于 2006 年 7 月 11 日在 www.heatstore.co.uk 下载的、 来自位于英国布里斯托 (Island Park， Bristow Broadways， Brostol BS11 9FB) 的 Heatstore 有限责任公司的产 品手册——“Heatstore 水流泵电子喷淋器使用手册” 中描述了这样的电子喷淋器。此喷 淋器用于从贮水容器取水， 因此包括用于输送水的泵。提供一种用于加热水的两阶段电子 加热， 根据型号不同， 其加热功率为 8.5kW/7.8kW 或者 9.5kW/8.7kW。通过调节水流量可以 设置喷洒出的水的温度。为了实现上述调节， 在泵的下游安装手动操作的控制阀门。装置 前端的入口压力不可以太高， 也许是为了保护泵， 这就是装置不可以与供水系统干线相连 的原因， 其也不可以被安装在蓄水容器的十米以下。因此加热功率和流量相对较高。
DE 10004534A1 公开了用于产生脉动水喷射流的水按摩喷嘴。 由此， 按摩喷嘴适于 通过泵或者阀门起动。 按摩喷嘴用于在诸如喷淋洗澡池、 波浪式浴盆、 游泳池或者练习池的 水容器中操作， 由于是在水下操作， 从而避免了雾化的发生。
BE 514 104 公开了通过喷射流互相撞击形成雾化的喷头。 喷射中心包括四个或者 更多个直径为 1mm 到 12mm 的倾斜孔， 其被导向一共同焦点。滤网用作污垢过滤器。然而没 有提及通过例如泵来增加压力。
发明内容 因此， 本发明的目的在于提供一种开始所提及的类型的清洗设备， 以及操作该清 洗设备的方法或制备用于清洗的水的方法， 相比于现有技术， 其能耗和 / 或耗水量均有所 下降。
本发明的另一个目的在于提供易于安装的清洗设备， 并且尤其是被安装在具有现
成供水干线和供电干线的建筑或装置中， 而不需要对这些干线进行较大改造。
再一个目的是用于提供不受传染病传播影响的清洗设备及清洗设备的操作方法。
这些目的通过具有相应独立权利要求的特征的清洗设备及其操作方法实现。
特别是在例如喷淋器或者水容器的清洁卫生领域中， 用于喷洒水流或者基于水的 混合物的清洗设备包括至少一个出口和至少一个输送设备， 所述至少一个出口用于在高压 下以低流量喷射流体， 所述至少一个输送设备用于在喷射前将流体压力增加到出口的操作 压力。
如果清洗设备被连接到供水干线， 随后出口的操作压力高于供水干线的额定压 力。此额定压力通常为大约 2.5 巴， 并且室内装置中的压力 ( 取决于当地自来水公司的规 定 ) 通常被限制到 5 巴或者 6 巴， 用于保护管道。
在气体环境中， 通常是在清洗设备所工作的大气或气体环境下， 利用清洗设备很 自然的实现了流体的喷射。
通常， 所喷射的流体为水或者基于水的混合物。此外诸如肥皂或者其他清洗剂或 者消毒剂等添加剂可以被混合到水中。混合物可以来自所有喷嘴。也可能为不同的喷嘴供 给不同的流体或者流体混合物， 例如， 一个喷嘴供给水而另一个供给流体肥皂， 或者一个供 给水而另一个供给消毒剂。在本发明的进一步实施例中， 气态液体可以通过单独的喷嘴注 入。高压下的气体喷射流也可用于雾化流体喷射流。特别地， 所述气体喷射流可以是蒸汽 喷射流。 除了用于清洁卫生领域， 清洗设备也可以用于医疗领域、 美容领域和制药领域。 因 此混合流体也可以包括美容或者医疗活性成份。
当应用到其他领域时， 诸如营养素、 肥料、 杀虫剂等的添加物也可以被混合， 其中 产生良好雾化并且流体总表面积因此而得到增加。基本上， 其他非基于水的流体也可以使 用相似类型的装置喷射， 例如发动机或者加热器中的燃料、 或者工艺化学中的化学制品。 用 于涂层和浸渍的雾化方法和雾化设备的工业应用都同样是可能的。
通过增加压力， 尽管流量很小， 也有可能喷射流体以产生舒适的清洗体验和喷淋 体验。 特别地， 在试验中发现， 尽管使用了未曾预料到的低流量， 皮肤还是完全润湿了， 并且 没有感觉到分发了非常少的水。 这种感觉应归功于， 相比于传统的喷淋器， 水滴的颗粒尺寸 得到显著降低， 这是由于使用增加的压力喷射和雾化并且相应地使喷嘴变狭窄而造成的。 通过此方法， 液滴的整个表面显著大于具有较大水滴的同数量液体， 相应地也增加了对润 湿身体的作用。 例如， 给定同样的体积， 50 微米半径的液滴的接触表面比 1mm 半径的液滴的 接触表面大二十倍。
因此， 作为清洗设备的一部分的输送设备或者泵优选以临近方式布置， 在出口或 者喷淋头的附近， 因此在洗澡间或者作为移动或者静止的浴室的安装部件。 基本上， 也可能 在例如用于多个装置的建筑内增加中央压力。此中央压力的增加可以被提供用于整个建 筑， 或者多个单元可以被用于中央压力的增加， 例如在每一情况中一个单元用于一个楼层， 或者在每一情况中一个单元用于通过多个楼层的垂直供给线。因此， 泵的噪声可以改进的 方式远离用户。但是， 现有的建筑物中的管道通常负担过重， 其优选地被应用 10 到 40 或者 50 巴的出口操作压力， 特别为 15 到 25 巴， 并且新的用于水的压力管道不得不与其相适应。 例如， 泵是电子操作的。
反之亦然， 使用分散泵， 每一清洗设备也可以应用多个泵， 特别是如果在清洗设备 中混合了多种流体时。 因此， 可以提供单个泵用于每一种流体， 并且此流体的数量可以通过 启动各自的泵来控制。从而， 在喷射之前或者在喷射期间实现流体的混合。为了在第二种 情况中产生精确的喷射， 对每种流体， 所述泵可以， 例如以协调的方式被启动， 或者至少一 对由同一泵注入的喷嘴彼此相对设置。 这样， 对于每一种流体发生精确雾化， 而不管其他流 体的确切的输送数量和喷射速度。多个喷嘴对 ( 对应于多种流体 ) 的撞击点可以一致， 或 者可以例如在主喷射方向上互相间隔一段距离。
可以通过控制泵， 或者通过在出口或者进料管道上的机械控制装置， 来实现对流 量的控制。此机械控制装置例如是可手动调整的减压阀。
由于水耗低， 该清洗设备特别适于安装在运输设施中， 诸如火车、 飞机、 露营车或 者其他移动机构， 诸如旅行清洗装置等等。其他应用包括例如在公共游泳洗澡间或洗碗机 中的喷淋或清洗设备， 或者用于灌溉植物。
在本发明另一实施例中， 用于产生压力的泵或者装置以手动方式操作。 因此首先， 可在没有外部能量供给的压力存储设备中产生压力， 并且在随后或者很长周期的时间范围 内可以使用清洗设备。当结合太阳能产生热水时， 本发明的实施例更具优势。基于此， 获得 具有低水耗的完全独立的清洗单元。因此， 优选地， 压力存储装置与水存储装置相同， 并且 此外包括可以暴露于辐射下的表面， 用于加热水存储装置。压力可以通过弹性容器的扩张 和 / 或通过压缩压力存储装置中的空气体积来存储。
在本发明的一个优选实施例中， 清洗设备包括用于加热水或者流体的加热设备， 此加热器由于其较低的流量， 可以被设计的相对较小。 特别地， 其可以被设计为无箱的水加 热器， 因此无须任何在其中对水进行加热的、 诸如锅炉或蓄热器加热那样的存储装置。 该加 热器可以电操作， 使用诸如燃气或者油的液体燃料， 或者也可以使用其他方式。
在本发明的另一实施例中， 热水供应由锅炉、 蓄热器装置或通常存储有热水的装 置实现。
由于所需加热功率低， 电子加热可以使用现有的家用电子装置来操作。加热可以 这样一种分散方式布置， 即每一喷淋器或者清洗设备都具有自己的加热装置， 并且不需要 中央热水供给。这带来了多个优点， 尤其是对于宾馆中的装置 ：
仅需要单路冷水供应清洗设备， 并且不需要热水供应 ；
由于仅在需要时进行分散加热， 因此消除了传统中央热水装置的存储损耗和导管 损耗。
由于系统在使用前仅包括冷水， 诸如军团病的传染性疾病的菌种不会出现。
在预设的分发温度进行分发前不久， 加热设备优选被设置用于通过闭环控制加热 水。基于此， 可以通过可手动调整的设置设备， 例如刻度盘， 来设置温度。可以在闭环中测 量水温， 并通过调整加热功率自动控制水温。相比于传统的通过在混合龙头上设置混合比 率的方式闭环控制水温， 本方法要更为精确、 快捷和舒适的多。从而优选地， 闭环温度控制 的手动可调整额定温度被限制到预定值， 并且 / 或者分发温度被限制到预定值。用于人的 冲洗设备的此值为例如 45℃或者 50℃或者 55℃。 基于此， 一方面可以阻止对于温度不适的 指责， 另一方面， 相应于最大流量， 加热功率可以被保持较低或者受到限制。
在本发明的另一优选实施例中， 在加热之后， 未加热的水被混入已加热水中， 用于降低水温。基于此， 加热可以在不同的 ( 更有效率的 ) 操作点， 而不是如果无需混合， 加热 将到达下降后的温度。 例如， 加热器可以加热水到大约 90℃， 因此 ( 对于清洁卫生应用 ) 可 以通过混合冷水达到较低的分发温度。对于其它应用也可以使用较高的分发温度。
其中， 在 EP 0832400B1 或者 EP0869731B1 中公开的无水箱热水器适于加热。通过 引用， 这些文件被引入本发明中。相应地， 加热管被悬挂使得其在操作中可移动或者可变 形。移动或者变形的原因可以是温度改变、 压力改变和 / 或泵的震动。通过这种方式可以 分离管道中的水垢， 这些无水箱的热水器起初是为用于咖啡机而设计的， 并且因此 - 相对 于传统的清洗设备和喷淋设备 - 具有相对低的流量。根据本发明， 其可以与具有低流量的 喷射设备组合， 同时可能对加热功率进行调整。 这些无水箱热水器特别适用于高操作压力， 特别是到 10 巴或者更高。温度的闭环控制也可以通过电加热功率的闭环控制或者通过混 合冷水来实现。
因此， 清洗设备优选地包括冷水供应和加热能量供应， 但没有热水供应。 能量供应 可以是电能供应或者是燃气供应。但不排除其它方式的供应。
因此， 清洗设备可以被设计为仅具有一个冷水连接和一个电子供应连接的紧凑结 构单元。 住宅中的此结构单元包含压力泵和加热器以及优选的用于注入水或者流体的预处 理单元。 预处理单元优选地包括以下一个功能或者多个功能的组合 ： 粗过滤、 微过滤、 消毒、 抗菌处理、 脱石灰。用于控制温度和 / 或压力的操作部件可以呈现为控制输入。这些可以 被附加到结构单元本身或者重新部署的操作单元上。 在本发明的一个优选实施例中， 相应于具有大约 3kW 最大加热功率的加热设备， 出口的最大流量为 5 升 / 分钟或者 3 升 / 分钟， 并且优选 1.0 到 1.5 到 2 升 / 分钟。
在本发明的又一个优选实施例中， 相应于具有大约 1kW 最大加热功率的加热设 备， 出口的最大流量为 1 升 / 分钟， 并且优选 0.5 升 / 分钟。 例如， 这些条件适于盥洗池 ( 或 者冲洗池或者水容器 ) 的水龙头的出口。
以上提及的流量在每一情况中涉及到一个喷嘴套件。当应用多个喷嘴套件时， 流 量相应增加。加热功率通常被限制为 2、 4 或者 6kW， 这取决于保险丝保护和所应用的相数。 分散加热的最大流量通过该方式加以限制， 这种做法的一个重要的动机是降低流量的同时 保持清洗质量。
在本发明另一优选实施例中， 清洗设备包括混合设备， 用于在分发前混合水和肥 皂。所述混合设备可以被接通和切断， 使得清洗设备可以在第一操作模式和第二操作模式 中操作， 其中在第一操作模式 (“起泡沫” ) 中， 肥皂被混入水中， 水流量为例如低于 3 升 / 分钟或者低于 1 升 / 分钟并且优选为 0.5 升 / 分钟 ； 在第二操作模式 ( “清洗” ) 中， 不混合 肥皂到水中， 水流量上升到 1 升 / 分钟或者 ( 具有喷淋器 ) 上升到 3 升 / 分钟或者上升到 5 升 / 分钟。
在本发明的优选实施例中， 出口包括喷嘴体， 所述喷嘴体包括两个喷嘴盘， 其中喷 嘴盘的布置为可在不同位置互相旋转。 从而， 根据旋转角度， 第一喷嘴盘的一套喷嘴被连接 到第二喷嘴盘的不同套喷嘴。如果第一喷嘴盘为上喷嘴盘， 即所述喷嘴盘承受增压水的冲 击， 并且第二喷嘴盘为较低的喷嘴盘， 其面向用户或者喷射方向， 则可以通过旋转第二喷嘴 盘， 使具有可选特性的一个喷嘴套件被耦合到上喷嘴盘的注入喷嘴套件。
在第一喷嘴盘为较低喷嘴盘的情况中， 则可以通过旋转第一喷嘴盘， 来选择第二
上喷嘴盘的不同注入喷嘴套件。 不同的注入喷嘴套件可以例如注入不同的流体或者流体组 合， 从而通过旋转第一喷嘴盘， 可以选择喷射流体的混合物。
在本发明的优选实施例中， 通过流体喷射流以高相对速度撞击到障碍物产生雾 化。因此， 障碍物可以是移动或者静止的固体， 或者至少是另一个流体喷射流， 即液体喷射 流或者气体喷射流。由于流体喷射流的速度和 / 或固体的移动， 相对速度升高。因此， 获取 相对高速的装置为产生流体喷射流的喷嘴， 在特定环境中， 与用于压力增加的泵和 / 或一 个或者多个流体喷射流撞击其上的移动的固体相组合。特别地， 此固体 ( 自此以后， 也称为 雾化体 ) 可以高转速旋转。相对于旋转轴， 所述转速与流体喷射流的所期望的相对速度和 撞击点的半径有关。
流体喷射流中的颗粒和雾化体之间的相对速度高于 20、 30 或 40m/s， 并且优选地 至少为大约 50m/s。基于此实现雾化喷射流的合适尺寸和速度。
在本发明的优选实施例中， 通过包括至少一个喷嘴套件的出口实现雾化， 所述喷 嘴套件具有至少两个喷嘴用于产生互相撞击的流体喷射流并且用于雾化流体。 喷嘴套件包 括例如两个、 三个、 四个或者多个喷嘴， 其喷射流至少近似在一个点互相撞击。在另一变化 中， 喷射流可以故意轻微移位， 使得它们不在一个点撞击， 用于例如产生按摩感觉。 除水之外， 如果液体还包括其它媒介， 诸如肥皂， 则此其它媒介可以被混合到所有 喷嘴的供应或者仅到单个喷嘴。 为此， 清洗设备包括混合设备， 用于混合肥皂到至少一个喷 嘴的流体供应中。
具有足够低粘性的其他媒介可以可选地以未混合的方式作为液体被注入至少一 个喷嘴。在两种情况中， 液体都在碰撞时被进一步混合和分布。基本上， 根据相应液体， 当 供应喷嘴不同流体时， 也可能因此改变其中的供应压力、 多个所使用泵的类型和喷嘴的喷 嘴直径。基于此， 可以获得最佳的、 平衡的雾化。例如， 肥皂可以从上方被引导到撞击喷射 流的撞击点， 从而被混合。
在本发明的优选实施例中， 清洗设备包括保护体， 其被布置在喷嘴方向， 使得没有 被其他流体喷射流撞击的液体喷射流撞击该保护体。 基于此， 给出喷嘴的阻塞物， 其可以阻 止来自喷嘴套件的另一个喷嘴的喷射流直接作用于皮肤或者眼睛。
但是， 已发现如果喷嘴套件的喷射流没有完美的对准， 这些部分雾化和剩余部分 给皮肤带来 “刺痛” 效果， 取决于强度和个人偏好， 其可以被感知为愉悦的或按摩的。由此 原因， 在本发明的优选实施例中， 喷嘴不以严格的方式互相对准， 而是例如具有 60％或者 80％的喷射流表面交叉 ( 交迭 )。但是， 也可以在具有不同交叉的操作模式之间切换， 从而 带来不同的喷淋感受。 这可以通过在多个喷嘴套件之间上切换或者通过喷嘴套件的至少一 个喷嘴的对准的机械变化来实现。
通过喷射流表面的仅部分交叉， 产生了已雾化水喷射流的不对称。产生不对称的 其他可能例如是应用不同直径的具有至少两个喷嘴的喷嘴套件。但是， 喷嘴套件的两个喷 嘴也可以使用不同流体压力操作。 这可以通过每个喷嘴使用单独的泵或者通过每个喷嘴使 用不同的减压装置 ( 节流阀 ) 来实现。基本上， 还可以随着时间推移， 改变和控制每个泵的 不同压力。基于此， 雾化喷射流的外形和移动也可以动态改变。
在本发明的优选实施例中， 出口仅由一个喷嘴套件组成。 基于此， 可以非常紧凑和 简单的方式进行生产该出口。
优选地， 喷嘴 3 的直径介于 0.1 或 0.2 或 0.3mm 和 1.3mm 到 2mm 之间， 特别地， 介 于 0.4mm 和 0.7mm 之间。用于实现喷射流中的层流的喷嘴的长度至少两倍于直径。从而出 口的操作压力优选使用 10 巴到 50 巴， 特别是 15 巴到 25 巴， 其中优选压力基本不变， 因此 并不波动。相对于垂直方向的半撞击角， 优选地为 35 到 55 度之间， 特别地为 45 度。但是 其基本上介于 0 度到几乎 90 度之间。
在本发明的优选实施例中， 压力可以由用户设置。从而可以根据用户感觉以受控 方式设置压力， 或者也可以通过用户设置额定值。 使用闭环， 通过压力测量或者通过压力调 节进行控制。
在本发明的优选实施例中， 出口具有至少一个喷嘴， 用于产生水喷射流或者流体 喷射流， 以及可移动的或者固定布置的雾化体用于雾化该喷射流。喷射流射向雾化体。固 定布置的雾化体以固定方式被附到出口， 并且不能相对于一个或多个喷射流移动。
在本发明的优选实施例中， 雾化体可以沿着关于至少一个喷嘴的线被移动， 基于 此， 可以改变雾化特性或雾化时产生的液滴云状的外形。
优选地， 根据雾化体的位置， 喷嘴在每一情况中沿着已提及的线指向雾化体的不 同区域。从而， 所述区域具有不同的特性， 特别地， 相应于喷射流和 / 或不同的表面结构具 有不同的方向。 在本发明的另一优选实施例中， 雾化体可以围绕关于至少一个喷嘴的旋转轴旋 转。通过该方式可以实现不同的功能。一方面， 雾化体的不同形状的区域可以通过围绕旋 转轴的瞬时旋转， 旋转进入一个喷射流或者多个喷射流中， 与线性偏移类似， 从而使得雾化 特性发生变化。 另一方面， 通过高旋转速度的持久旋转也可以实现雾化， 而无需来自具有特 别高压力或者高能量的至少一个喷嘴的流体喷射流。 该实施例也可以无需增加压力或者泵 来实现。
优选地， 雾化体至少为近似的旋转椭圆体， 特别地， 为球体， 或者至少近似为圆盘， 其中至少一个喷嘴被指向圆盘表面或者圆盘边沿。 雾化体也可以是具有任意横截面的棱柱 形状。
一种用于操作分发水或者基于水的混合物以及另一可选液体的清洗设备的方法， 优选用于清洁卫生领域， 特别是操作喷淋器或者水容器， 包括以下步骤 ：
增加水压或者流体压力至出口的操作压力 ； 并且
通过出口以高压和低流量喷射水或者流体。
由所附的权利要求可以推断出其它优选实施例。因此， 方法权利要求的特征可以 和设备权利要求组合、 近似， 反之亦然。
附图说明
通过优选的附图， 在下文中更详细地说明本发明的主题内容。每种情况的附图 中：
图 1 为清洗设备的第一实施例 ；
图 2 为另一实施例 ；
图 3 为保护体的一种设计 ；
图 4 为清洗设备的结构单元 ；图 5 为具有多个清洗设备的装置 ； 图 6 为清洗设备或者喷淋器室 ； 图 7 为两个喷嘴的布置的 a) 平视图和 b) 侧视图 ； 图 8 为水喷射流撞击产生的水盘的结构 ； 图 9 为具有三个喷嘴的喷嘴套件的透视图 ； 图 10 为两个喷嘴对的布置的 a) 平视图和 b) 侧视图 ； 图 11 为具有肥皂进料器的出口 ； 图 12 为具有两个喷嘴盘的喷嘴体， 其可以互相旋转 ； 图 13 为单片喷嘴体 ； 图 14 和图 15 为喷嘴开口的详细视图 ； 图 16 为两部分的喷嘴体 ； 图 17 为具有雾化体的出口 ； 图 18-20 为另一雾化体 ； 图 21-22 为作为雾化体的圆盘 ； 图 23 作为雾化体的拱形盘 ； 图 24 为不同喷嘴类型的压力关系和流量关系 ； 图 25 为不同水流量的加热功率需求 ； 以及 图 26 加热功率与加热功率需求的关系。 图中相应标号及其意义以确定方式列于标号表中， 基本上， 图中相同标号表示同一部件。 具体实施方式
图 1 示出清洗设备 10 的第一实施例。包括具有至少一个喷嘴套件 2 的出口 1。喷 嘴套件 2 相应包括两个或者多个喷嘴 3。 在操作中， 喷嘴 3 使用定向方式分发因处于高压而 具有高速和高能量的流体。喷嘴套件 2 的喷嘴 3 被定向， 使得分发的流体喷射流互相交叉 并且优选集中在一点。基于此方式雾化流体， 并且因此产生高雾化 / 润湿效果。流体通常 为水， 然而其中其他流体或者水和另外物质的混合物诸如肥皂、 消毒剂等， 可以在一个、 多 个或者全部喷嘴被分发。
流体通过软管 19 或者通常通过出口管道被导向出口， 管道相应于出口操作压力 而设计， 因此可以承受此操作压力。出口管道可以是以固定方式。出口可以是以固定方式 装配的喷淋器喷射装置， 或者是可移动且可手持的喷射装置， 或者为喷淋喷头。 液体通过具 有电源 13 的加热器 5 加热， 并且通过泵 6 输送， 产生增加的操作压力。在本发明的另一实 施例中， 加热器 5 被沿流向布置在泵的前端， 使得泵 6 被设计用于输送已经加热的水。优选 地， 微过滤器 7 被布置在液体 11 的注入口， 或者布置在流体路径另一位置， 用于防止喷嘴 3 被阻塞。在本发明的所示实施例中， 流体的供应为冷水供应 11。
优选提供过滤器 7 用于过滤来自水或者液体的直径大于 100mm， 特别地， 大于 50mm 的颗粒。
图 2 示出另一实施例， 不具有加热器 5， 而是通过混合水龙头 8 供应来代替， 使用水 龙头 8， 来自冷水供应 11 和热水供应 12 的水被混合以达到期望温度。引入肥皂进料器 15， 作为本发明的另一实施例， 通过该肥皂进料器 15， 肥皂由混 合设备 14 混合到水中。除了肥皂， 也可以此方式混入其他流体或者粉末类添加剂。混合设 备 14 可以有效地被接通和切断， 使得清洗设备可以在有肥皂的操作模式 (“起泡沫” ) 和没 有肥皂的操作模式 (“清洗” ) 之间切换。在此例中， 混合设备 14 必须很靠近喷淋头布置， 使得当切换混合设备 14 后， 尽快地仅有水流向喷淋头。优选地， 例如， 相比于操作模式 “起 泡沫” ， 操作模式 “清洗” 在单位时间内所输送的水量， 即流量得以增加， 例如， 通过在不同喷 嘴套件 2 之间切换， 或者通过泵 6 提高水压的方式， 或者通过改变喷嘴直径。
图 3 示出保护体 4 的一个设计。并不撞击或者不完全撞击另一流体喷射流的流体 喷射流， 可以被保护体 4 捕获。特别地， 这可以用于喷嘴被堵或者损坏的情形。通过保护体 4 可以阻止喷射流直接冲击到皮肤或者眼睛。多个保护体或者适合形状的出口 1 也可以这 样布置， 使得其位于单个喷嘴 3 的喷射流方向， 但是随着对出口 1 功能上的正确操作， 使其 并不被雾化流体实质上撞击， 因此基本不会阻碍喷射的流体。
图 4 为清洗设备的结构单元。 基于此实施例， 在先说明的部件， 特别诸如加热器 5、 泵 6、 微过滤器 7 和在此情况下可能还有混合设备 14 和肥皂进料器 15 等等， 以紧凑单元组 合在结构单元 16 的外罩内。 外罩包括电源 13 和冷水供应 11， 并且通过软管 19 注入出口 1。 可选地， 用于控制或者调节 ( 闭环控制 ) 温度和压力的操作部件 18 可以布置在凹进的操作 单元 17 上。在另一变化中 ( 图中虚线标出 )， 操作元件 18 布置在结构单元 16 本身上。 在本发明的另一优选实施例中， 结构单元 16 具有除了泵 6 以外的相同部件， 并与 用于增加压力的外部泵连接。 外部泵可以供应多个这样的结构单元 16。 根据此实施例的清 洗设备系统因此包括至少一个结构单元 16 和外部泵， 以及用于由泵 6 供应所述至少一个结 构单元 16 的加压的水管。
优选地， 由运行单元激活的泵 6 和加热器 5 被启动， 用于操作清洗设备来分发热 水。 由于加热器优选地不使用存储设备， 热水可以采用准直接加热方式， 无需任何显著的加 热时间。 基于此， 根据具体情况， 泵可以在几秒的延迟后被启动， 即小于 2 或者 5 或者 10 秒。 此外， 泵 6 此时由静止时被控制， 并且逐渐运行上升到正常输送功率， 使得分发温度可以从 开始就已经是经过升温的。
在本发明的另一优选实施例中， 清洗设备的启动和关闭由出口 1 处的电子开关或 者传感器控制。此外， 在出口 1 上或者注入管道 19 中布置有机械阀门。当用户打开阀门， 在注入管道 19 中产生压力变化， 并由结构单元 16 中的传感器探测到， 因此， 通过结构单元 16 的控制， 也可以启动具有泵的清洗设备并且视具体情况， 也可以是加热器 5 被启动。
图 5 示出具有多个清洗设备 10 的装置。每一个清洗设备 10 仅有一个冷水供应 11 和能源 13。清洗设备 10 可以例如被布置在建筑物或者移动清洗装置的数个位置。
图 6 示出清洗装置或者喷淋室。优选地多个出口 1 被布置在清洗空间的上部或者 侧面， 并通过公共供应单元 16 为其供应经过加热和加压的水。已经发现通过这样布置可以 获得很好的均匀热水分布和美好的喷淋感受。当喷淋室保持关闭时， 仅有一个喷嘴头也可 以产生同样的效果。尽管所使用的水量很少， 但到身体的热传输仍然很好。小的液滴很快 加热室内空气， 提供了均匀的、 温暖的感受。 均匀热分布是由于通过液滴的大表面区域而使 空气很快被加热。由于其量小， 液滴很快冷却。温度均衡很快发生。
图 7 为示意性示出两个喷嘴 3 的布置的平视图 a) 和侧视图 b)， 平视图 a) 是从设
备的主喷射方向看去的。互相对准的液体的喷射流 21 在一个撞击点或者碰撞点 20 相遇。 两个喷射流 21 限定了第一平面。由撞击喷射出的水滴形成与另一平面对称的喷射体， 其中 第二平面基本上垂直于第一平面。 喷射流 21 和角度平分线之间的角度 θ 在侧视图中画出。
图 8 示出由水喷射流碰撞产生的水盘的结构。 如图 7 所示， 主喷射方向在图 8 中向 下。所示参数 ： vo ： 喷射流速度 ； r： 撞击点到盘边沿的距离 ； 2θ ： 撞击角 ； h： 盘的厚度 ； 2R ： 喷射流直径 ； 角度位置。
如果两个同样强度的水喷射流的指向彼此相对， 则在它们之间形成薄的水盘。盘 在与两个喷射流的撞击点的特定距离处分解， 并且由此产生细小的水滴。
如果两个水喷射流强度相同， 它们的冲量的垂直成分在撞击时中和， 并且通过在 此撞击时刻产生的压力， 水平产生薄水层。只要孔洞一产生， 由于水的表面张力， 孔洞在尺 寸上进一步增加， 使得盘被破坏， 。
喷嘴和由此产生的流体喷射流通常为圆形， 但也可以是矩形横截面或者总的具有 棱柱外形。
由于 ( 用于清洁卫生领域 ) 高压和低水温， 在喷嘴中根本不会形成钙化， 或者钙化 随后再次被侵蚀掉。 图 9 示意性示出具有三个喷嘴 3 的喷嘴套件 2 的透视图。在相同强度的喷射流撞 击下， 在撞击点产生水盘， 从上面看下去， 其平面位于角平分线中。以类似方式， 超过 3 个喷 嘴 3 也可以主要布置在圆周上， 并且指向撞击点。 在所有情况下的半撞击角 都位于多个喷 射流和喷嘴套件 2 的对称的垂直轴之间。通过公共的泵 6 经喷嘴供应管道 22 向每一喷嘴 3 供应液体。图中仅示意性画出喷嘴供应管道 22， 但现实中其通过例如在出口 1 的每一部分 之间的空腔的方式形成。在本发明的另一优选实施例中， 向不同的喷嘴 2 供应不同的液体， 因此所给定的三个喷嘴具有两种或者三种液体。 此不同流体例如可以是肥皂、 肥皂溶液、 消 毒剂等等。
在本发明的另一优选实施例中， 出口 1 包括多个喷嘴套件， 其互相临近形成一行 布置， 或者以圆弧或者圆形布置。
在本发明的另一实施例中， 出口 1 包括至少两个喷嘴套件， 其中喷嘴 3 至少近似布 置在一个平面上， 并且两个喷嘴套件 2 的撞击点互相沿至少近似垂直于此平面的方向间隔 一定距离。图 10 以平面图 a) 和侧视图 b) 示意性示出这一布置 ： 两个喷嘴套件 2 和 2′互 相横向布置 ： 每一喷嘴套件 2 和 2′的喷射流 21 限定喷嘴套件 2 和 2′的平面。两个喷嘴 套件 2 和 2′的平面互相成一定角度， 并且在所示例中至少近似为直角。 两个喷嘴套件 2 和 2′的撞击点优选地互相间隔一定距离， 但都位于两个平面的交叉线上。
图 11 示出具有肥皂注入口 23 的出口 1。肥皂注入口 23 被布置在撞击点 20 上方 的出口 1 中， 使得注入的肥皂下滴或者流入撞击点 20 的区域。通过互相撞击的水喷射流带 走和混合肥皂。肥皂注入口 23 优选地为可控的， 并且可以被开启和关闭。为此， 其包括例 如一个控制设备， 例如可控的关闭装置或者阀门或者泵， 这些设备可以通过控制引线或者 手工来启动或者关闭。在本发明的优选实施例中， 肥皂注入口， 作为可计量设备， 包括中间 存储设备。中间存储设备根据控制装置的启动填充一定量肥皂， 并且随后持续分发到待注 入的水中， 如图 11 所示， 分发到撞击点 20， 直到用尽。
肥皂可以是流体或者粉状物质， 可以被肥皂注入口 23 引导至比图中所示更接近
撞击点 23 处。以此方式， 其它流体和粉状添加剂可以被混合， 用于代替肥皂。气态添加剂 也可以定向方式通过自己的喷嘴以气体喷射流形式被供给或者吹入到撞击点。
图 12 示出作为出口 1 的一部分的喷嘴 40。所述喷嘴由喷嘴体上的钻孔形成。通 过举例方式示出三个喷嘴， 但是同样方式也可以实现 2 个、 4 个或者多个喷嘴的结合。在最 简单的例子中， 喷嘴体 40 为一片。在图 12 的实施例中， 喷嘴体包括上喷嘴盘 41 和下喷嘴 盘 42， 其被布置为可相互旋转。两个喷嘴盘 41、 42 通过例如中央螺杆 45 和 / 或法兰环 46 而互相挤压。出口 1 上的紧固同样可以通过中央螺杆 45 和 / 或法兰环 46 产生。图 12 示 出喷嘴体 40 的横截面和两个分离的喷嘴盘 41、 42， 每幅平面图示出一种情况。
喷嘴体 40 布置在出口 1 中， 使得上喷嘴盘遭到受压流体的撞击， 并且下喷嘴盘 42 面对喷射方向。 上喷嘴盘 41 包括一套上钻孔 43， 并且下喷嘴盘 42 包括至少两套下钻孔 44。 通过互相旋转喷嘴盘， 可使上钻孔 43 的位置选择性地达到与下钻孔 44 的一套相对应的位 置。根据不同套下钻孔 44 以选择性的方式操作。这些可以优选地以不同方式设计， 根据下 钻孔的选择， 产生不同喷射特性。此不同设计可以为例如涉及喷嘴的直径或者其相互的对 准。
在本发明的另一优选实施例中， 上喷嘴盘 41 包括多套上钻孔 43， 在每一情况中其 被注入不同流体或者流体组合。 此实施例的下喷嘴盘 42 仅包括一套下钻孔 44， 并且通过旋 转可以在每一情形中连接到一套上钻孔 43， 使得根据上钻孔的不同套的选择， 产生不同组 合的喷射流体。 图 13 通过横截面示出单片喷嘴体 40 或者下喷嘴盘 42， 以及喷嘴开口的细节。喷 嘴体 40 或者喷嘴盘 42 优选地以金属或者工业塑料通过例如喷射模制成， 其中喷嘴沟道 48 优选地利用移动滑片形成。所述塑料为例如聚氧化甲烯 (POM) 或者聚酰胺 (PA) 或者聚亚 苯基硫化物， 并且也可以包括有其它材料。
图 14 通过用于喷嘴开口设计的第一实施例示出横截面的详细视图， 优选同时使 用双元件注入浇铸方法。喷嘴沟道 48 的一个远端处的一个喷嘴开口通过较软塑料的注入 管件 46 形成， 其周边注入喷嘴体 40 或者喷嘴盘 42 的较硬工业塑料。较软塑料可以变形， 使得水垢脱落。
图 15 通过用于喷嘴开口设计的第二实施例示出横截面的详细图。喷嘴沟道 48 的 一个远端处的一个喷嘴开口通过金属的管件 47 形成， 例如铬钢， 其周围注入喷嘴体 40 或者 喷嘴盘 42 的工业塑料。基于此， 相比于仅使用塑料制作， 喷嘴的出口可以更高精确度形成。
一方面， 喷嘴足够长， 并且包括平滑的内表面， 从而得到层流， 用于实现精确的喷 射流。优选地， 喷嘴的长度至少为其直径的两倍。另一方面， 喷嘴内侧末端处的反射边沿以 适合方式定形， 优选地通过使其形成直角的方式。 对于本发明的所有实施例， 这是一种优选 情况。
如图 16 所示， 所述管件可以在单片金属上形成， 并且周围一起注入， 用于获得高 精确度。特别地， 喷嘴沟道 48 可以在类似盘状的插入物或者不同外形的插入物 49 中形成。 插入物 49 周围注入有塑料， 用于形成喷嘴体 40 或者喷嘴盘 42， 其中塑料具有喷嘴沟道 48 的延长部。
图 17 示出具有雾化体 34 的出口 1。雾化体 34 可沿轴 33 方向线性移动和 / 或围 绕轴 33 旋转布置。驱动单元 32 产生此动作或者多个动作， 并因此包括一个或者两个的单
独的驱动器或者马达。至少一个喷嘴 3 指向雾化体 34， 使得在操作清洗设备 10 时， 此喷嘴 3 的流体喷射流撞击雾化体 34。使用可线性移动的雾化体 34， 根据雾化体 34 的位置， 喷射 流撞击不同方向表面和 / 或不同结构表面。例如， 使用图 18 的雾化体 34， 其为例如旋转的 椭圆体， 喷射流以相对于椭圆体赤道平面成 α 的高度角碰撞到表面的一个部分上。因此， 喷射流到雾化体 34 的碰撞角和雾化角度的平均方向都取决于高度角 α。
在本发明的一个优选实施例中， 雾化体 34 具有沿着移动轴的不同的表面结构， 使 得通过移动雾化体 34 可以获得不同的雾化性能。例如， 使用图 17 的雾化体 34， 高角度 α 的不同区域的表面在每一情况中可以具有不同的粗糙程度。图 18 示出具有此特性的雾化 体 34， 但不需要其具有椭圆体作为基本形状。雾化体 34 相应于轴或者旋转轴 33， 基本上为 旋转对称和 / 或为棱柱形。例如， 沿着旋转轴 33， 其包括具有齿状表面的第一区域 341， 具 有平滑表面的第二区域 342 和具有粗糙表面的第三区域 343， 与砂纸类似。 通过移动雾化体 34， 喷射流在具有完全不同特性的一个或者其它区域 341、 342、 343 上雾化。因此， 在所示实 施例中， 相应于喷射流， 每一区域具有不同的表面结构和一个或者多个不同的表面方向。
在根据图 19 的另一实施例中， 雾化体 34 为旋转圆柱体， 因此随着沿轴 33 的移动， 其具备带有恒定撞击角和反射角的不同的表面结构。 此实施例可以以旋转或者不旋转方式 应用， 其中， 在此两种情况中， 区域 341、 342、 343 的不同表面可通过沿着轴 33 移动加以应 用。
此雾化体 34 可以在不同操作模式下应用， 其中本发明的某些实施例也可以仅应 用到这些操作模式的单独一种。在第一操作模式中， 喷嘴 3 中的水喷射流或者流体喷射流 21 以高压产生， 并且使用雾化体 34 的线性移动能力来获取不同或者动态可变的雾化体。 为 此， 雾化体 34 完全不必要为可旋转的或者被旋转。雾化的能量产生自喷射流的高速度。通 过移动雾化体 34， 由旋转和 / 或移动实现， 不同结构的表面区域可以被引入喷射流 21 的区 域。
在第二操作模式中， 雾化体可围绕旋转轴 33 高速旋转。 雾化能量产生自雾化体 34 的旋转， 使得喷嘴既可以在高压下操作也可以在低压下操作， 这意味着其操作可以无需泵 6。因此， 如第一操作模式中那样， 雾化体 34 也可以移动， 但其也可以是不可移动的。
图 20 示出旋转椭圆体形式的雾化体 34， 另外的区域 344、 345、 346 具有不同表面结 构。在雾化体 34 围绕旋转轴 33 旋转时， 喷射流 21 撞击到不同区域 344、 345 和 346。通过 沿着旋转轴 33 的移动， 改变撞击角和反射角。移动体 34 因此不为用于雾化的快速旋转而 设计。另外的区域 344、 345、 346 相应于不同的 “经度角” ， 同时图 18 和 19 的部分 341、 342、 343 相应于不同的 “纬度角” 或者高度角 α。
图 21 和图 22 示出圆盘作为雾化体。此处至少一个喷嘴 3 指向盘表面 36 或者指 向盘边沿 37。盘表面 36 根据半径可以具有不同的表面结构， 其通过阴影区域在图 21 中示 出。也可以画出盘表面 36 的侧面图， 这意味着盘表面 36 不是平面， 而是具有旋转对称的作 为半径的函数的侧面。基于此， 通过沿着半径移动喷嘴 3 可以获得不同的撞击角和反射特 性。
在本发明的不同实施例中， 根据图 23， 盘表面 36 成弯曲状， 例如， 为球形表面， 使 得反射角也取决于撞击点的半径。
用于旋转雾化体 34 的适合旋转的速度范围从 5000rpm 到 200000rpm。 通过改变旋转速度而改变雾化喷射流中的平均液滴尺寸， 其中， 液滴尺寸取决于喷射流和雾化体 34 之 间的相对速度。已经示出尺寸大约为 20 到 80mm 的液滴需要大约 50m/s 的相对速度。这意 味着， 例如， 基于此静止的雾化体 34， 喷射流必须具有大约 50m/s 的速度。 反之亦然， 如果喷 射流的速度只有数米每秒， 则雾化体 34 必须以此速度在撞击点移动。这意味着， 例如， 具有 直径 30mm 的圆盘或者圆柱体的表面点必须以大约 30000r pm 旋转。
图 24 示出不同喷嘴直径和喷嘴数量下压力和流量 F 的关系。每一曲线中， 各自的 值 X/Y 分别代表喷嘴数量 X 和以毫米表示的喷嘴直径 Y， 因此例如 2/0.7 代表直径为 0.7mm 的两个喷嘴的布置。
在本发明的优选实施例中， 相应于大约 3kW 加热功率的加热设备， 出口的最大流 量为 3 升 / 分钟， 并且优选 1.5 到 2 升 / 分钟。优选地， 直径为 0.4mm 的 3 个喷嘴在 20 巴 的压力下操作。半撞击角 优选为 45°。大多数情况下， 大约 80％或者更多的所产生的液 滴从而具有小于 100 微米的直径。
图 25 示出基于所产生温度差别 ΔT， 以升 / 分钟表示的不同水流量所需要的以 kW 表示的加热功率 P。相应于普通喷淋器的流量为 14 升 / 分钟， 相应于可调整的喷淋器为 12 升 / 分钟， 经济型喷淋器为 9 升 / 分钟， 并且相应于本发明的实施例为 1.5 升 / 分钟。例如 为了将以 12 升 / 分钟持续流动的水加热到 30°的温度差， 需要 25kW 持续功率。因此， 要进 行加热的效率优化。以 1.5 升 / 分钟的流量仅需要 2kW。
这基于加热器 5 的框架， 其可以通过具有 230V 交流电或者 400V 三相电的普通家 用设备供电。图 26 示出用于 1、 2 和 3 升 / 分钟的低流量的加热元件， 其通过本发明可以实 现。为此， 用于加热功率的最大可实现值位于 ： 较低的水平线在大约 3.6kW 的第一加热功 率， 较高的上水平线在大约 6kW 的第二加热功率。这相应于 16 安培下的 230 或者 400 伏电 源。
根据季节和期望水温， 喷淋水必须被加热 20 到 35 度。这相应于图示中的阴影区 域。在此区域中， 因此电子即时 ( 无容器 ) 加热可以被用于介于 1 到 2 升的流量。需要存 储加热器或者锅炉或者更大功率加热器用于更大的流量。
附图标记列表
1 出口
2、 2′ 喷嘴套件
3 喷嘴
4 保护体
5 加热器
6 泵
7 微过滤器
8 混合龙头
10 清洗设备
11 冷水供应
12 热水供应
13 电源
14 混合设备15 肥皂进料器 16 结构单元 17 操作单元 18 操作元件 19 软管、 注入管道 20 撞击点和水盘 21 流体喷射流 22 喷嘴供应管道 23 肥皂注入 32 驱动器 33 旋转轴 34 雾化体 341-346 雾化体的区域 35 雾化盘 36 盘表面 37 盘边沿