专利名称：洒水器的制作方法
洒水器本发明涉及一种洒水器。作为花园洒水装置的洒水器典型地具有形成水出口的洒水喷头,所述洒水喷头带有喷嘴装置，所述喷嘴装置相对于包含水入口的基体围绕一枢转轴线能够枢转。对于扇形洒水器，其枢转轴线典型地为竖直定位的，而对于矩形洒水器，其枢转轴线为水平定位的。洒水喷头通常借助于由涡轮机叶轮驱动的洒水器传动机构进行枢转。为了切换两个可调节枢转角度极限之间的旋转运动的转动方向，优选地涡轮机能够在两个相反的转动方向上可切换地转动，为了达到这一目的，提供了两个分离的供给通道以及安置在供给通道上游的切换装置，所述切换装置将供给通道中之一可切换地连接至水入口，以便用于推进水流。经由所述涡轮机，从水入口流至水出口的水流至少部分地用作推进水流，并且经由弹簧阀典型地作为旁通水流，其中所述旁通水流通常大于所述推进水流。这样的配置通常是已知的。在EP O 489 679 Al中披露了具有由涡轮机驱动的涡轮机的这种洒水器。独立的涡轮机叶片形成袋状腔，其以狭窄的径向槽开口朝向由涡轮机叶片的环包围的空隙打开。带有平行于涡轮机轴线的圆形第一部分的两个供给通道向上远离切换装置，并且展开至更狭窄的第二部分中，所述更狭窄的第二部分在对立角度段以弧形形式包围涡轮机。在每种情况中，多个狭窄的喷嘴通道在朝向涡轮机的角度下远离所述第二部分被供料。这种洒水器的问题是，由于该系统，由推进水流施加在涡轮机上的力只有很小，因此当重启时或在多个切换操作的一个操作期间，存在涡轮机不启动的风险。由于用于灌溉花园的洒水器必须能成本低廉地制造，因此限制了设计可能性。本发明基于以下目标，即，对具有由涡轮机驱动的洒水器传动机构的洒水器进行具体说明，其中涡轮机的启动特性仅需微小努力就得到了改善。在独立权利要求中描述了根据本发明的解决方法。从属权利要求包含了本发明的有利实施例以及其发展。已经示出的是，根据本发明的措施显著地改善了推进水流从中流过的水路径的流动特性。特别地，发明人已经认识到，由于所描述的措施，可实现减少湍流的形成，并且因此可大幅减少推进水流的能量损失，因此更大比例的能量留存下来作为作用在涡轮机上的力并且可实现更大的启动扭矩。第一个显著的改善来自于重新设计了偏转区域，在该区域中供给通道从带有基本平行于涡轮机轴线的流动进展部的第一通道区段进展到第二通道区段，其中第二通道区段的流动方向基本处于垂直于涡轮机轴线的平面中。有利地，第二通道区段以围绕安置有涡轮机的空间的弧形形式存在。所述偏转区域设计成用于流动增强以及降低湍流，其中在偏转区域中界定供给通道的外部路径的至少一个外壁相对于流动方向的改变是弯曲的。可对于流动方向的改变假想出一虚构偏转轴线。第一外壁为供给通道的边界，该边界相对于偏转区域中这样的偏转轴线位于径向外部。第一外壁的曲率半径在偏转的路线上可改变，并且有利地不小于偏转区域中的供给通道的高度的30%，特别是不小于该高度的60%。可将外壁距第一内壁的最小径向距离认为是供给通道的高度，所述第一内壁径向内部地界定供给通道，其在偏转的路线上可改变，其中，如果供给通道的横截面不是恒定平行于偏转区域中的假想偏转轴线的话，则必须认为其处于偏转区域中的供给通道的横截面区域的中心处。有利地，供给通道的第一内壁在偏转区域中不具有锐弯或阶部，特别是具有均匀的弯曲，其中，有利地，内壁的可能变化的曲率半径不小于供给通道的所述高度的20%,特别是不小于该高度的40%。为了有利并且具有成本效益地制造所述洒水器，特别是用注塑件制造所述洒水器，供给通道在偏转区域中由底部部分的表面以及固定于其的盖界定，其中，第一通道区段形成在偏转装置与偏转区域之间的底部部分中。有利地，第一内壁形成在底部部分上并且第一外壁形成在盖上，因此形成了用于底部部分和盖(甚至用于偏转区域中的供给通道的边界的弯曲进展部的注塑成型工具)的有利设计。另一个显著的改善来自于对最后通道部分的流动增强和低湍流的设计，下文中将所述最后通道部分称为第三通道区段，其在入口喷嘴处结束，并且针对其假定了围绕涡轮机轴线的至少30°的角度延伸。所述设计规定外壁以不带有锐弯的连续弯曲方式存在，所述外壁相对于涡轮机轴线位于径向向外并且界定供给通道，并且在下文中也将其称为第三外壁。有利地，第三外壁的曲率半径不小于涡轮机半径的15%，特别是不小于所述半径的25%，其中理解的是，涡轮机半径是指涡轮机叶片的环状布置的外部半径。所述曲率半径在第三通道区段的路线中可改变。有利地，第三通道区段朝向入口喷嘴的连续变窄，其与朝向入口喷嘴增大的推进水流速度相关。第三通道区段的不具有锐弯且没有出现湍流或低湍流的连续弯曲进展导致了从入口喷嘴朝向涡轮机叶片的推进水流的低流动阻力和高出口速度以及有利地导致了涡轮机上的高扭矩。有利地，第三通道区段的内壁也以不具有锐弯或阶部的形式存在，且特别地具有均匀的弯曲。对于所述类型洒水器中的涡轮机的涡轮机叶片存在的设计局限特别地在于:需要多对叶片导向面以便提供双向旋转的能力，在每种情况中成对的叶片导向面都相对于径向线镜像对称地安置；并且涡轮机典型地由塑料注塑件实施。对于后一个原因，涡轮机叶片通常在相对于涡轮机轴线的一侧上轴向地连接至对于所有叶片共用的垫圈，并且涡轮机叶片在其在远离所述垫圈的平面的直角处的延伸部中具有基本恒定截面。因此可通过平行于垫圈平面的截面中的线来描绘导向面的形状。当水从当前入口喷嘴作用于其上的处于相互面对导向面之间的中间空间流出时，以这种方式设计导向面，即，使得导向面以一定角度在径向内端边缘处形成锥形，所述径向内端边缘相对于径向线具有排放角度，这影响了由涡轮机叶片的环包围的中间空间中的水排放方向，该排放方向具有切向流动分量，该切向流动分量与涡轮机的相应旋转方向相对且提供有助于涡轮机的启动扭矩的力。所述导向面凹入地弯曲成远离所述中间空间。在每种情况中，涡轮机叶片优选地具有两个相互背向远离的导向面，并且在每种情况中，与涡轮机的两个旋转方向中的一个相联系，并且优选地在位于径向向外的端部处比径向向内端部处更窄。位于两个相互面对的导向面之间的涡轮机叶片的径向向内端部处的间隙(水经由所述间隙以所述排放角度从中间空间流出)沿圆周方向具有一宽度，所述宽度有利地介于连续间隙之间距离的30%至200%之间，优选地介于连续间隙之间距离的50%至150%之间。同时，连续间隙之间的距离通常等于涡轮机叶片在其径向向内端部处的最大宽度。参考附图，下面基于优选的示例性实施方式对本发明进行更详细的阐明。在附图中:
图1为洒水器的部分切除的截面图，图2为带有供给通道的涡轮机的平面图，图3示出了图2的一个变形，图4示出了涡轮机的一个优选实施方式，图5为入口喷嘴区域的放大截面图。以稍微倾斜的斜视图，图1示出了部分切除的洒水器传动机构，其外壳具有底部部分UT和顶部部分0T，所述底部部分和顶部部分制造为独立部件，特别是制造成注塑模具部件，并且随后以示出的方式接合在一起。外壳以部分切除的形式示出，并且这样做特别地提供了看到两个供给通道的视角。切换装置UE仅以虚线示出，其中两个供给通道中的一个能借助于所述切换装置连接至洒水器的水入口。带有喷嘴装置的洒水喷头可连接至出口开口 GA，其中这种连接的洒水喷头可借助于洒水器传动机构围绕转动轴线DA双向枢转，其中水流过所述洒水器传动机构。在正常操作位置，转动轴线DA在扇形洒水器中为竖直的，并且在矩形洒水器中为水平的。在下述附图的描述中采用一种具有竖直转动轴线的扇形洒水器，并且诸如顶部或底部的位置信息是指其相对于竖直转动轴线的正常操作位置。在图1中可看到作为底部部分的部分的两个第一通道区段，即第一供给通道的第一通道区段Kll和第二供给通道的第一通道区段K21，它们通过偏转区域(下面将详细描述)连接至两个通道区段，即，第一供给通道的通道区段K12和第二供给通道的通道区段K22。除非明确说明，否则在下面每种情况中均仅描述两个供给通道中的一个。这两个供给通道相对于包含涡轮机轴线的中心平面基本镜像对称。在切换装置UE下游与朝向偏转区域之间的第一通道区段K1、K12基本为竖直的，并且平行于洒水器传动机构的涡轮机的涡轮机轴线，其中涡轮机轴典型地(并且在本实施例中也示出为)平行于转动轴线DA。从图2可以看出，第二通道区段K12、K22呈围绕涡轮机TR的弧形，其中该涡轮机围绕涡轮机轴线TA可转动地安装。第二通道区段结合于第三通道区段K13、K23，所述第三通道区段在入口喷嘴AD处结束，并且在其前端沿流动方向在至少为30°的角度范围W3上延伸。有利地，第二通道区段和第三通道区段通过不带有阶部且不带有锐弯的连续弯曲部相互结合。在第一供给通道的第一通道区段Kll与第二通道区段Κ12之间的偏转区域中，推进水流的流动从第一通道区段Kl I中的初始竖直主流动方向转向为如下主流方向，所述主流方向在进入第二通道区段时为水平的并且相对于涡轮机轴线TA大致为切向的，以使在偏转区域上在主流动方向上的变化大约为90°。箭头MS指流动的中心。假想的偏转轴线可分配给该经过90°的偏转，偏转轴线的方向垂直于第一和第二主流动方向并且位于这两个主流动方向的内角处，而且供给通道的径向外边界和供给通道的径向内边界相对于该偏转轴线存在于偏转区域中。供给通道的相对于该假想偏转轴线的径向外边界由第一外壁AUl提供，并且内边界由第一内壁皿提供。第一外壁AUl远离供给通道的内部形成弯曲，其中曲率半径可沿流动方向在外壁的路线中改变。所述外壁的一个位置处示出了曲率半径RA。以相似的方式，第一内壁IUl在偏转区域中朝向供给通道的内部形成弯曲。同样在一个位置处不出了作为第一内壁IUl的曲率的曲率半径RI。将第一外壁AUl至第一内壁IUl的距离指定为偏转区域中的供给通道的高度UH。曲率半径RA、RI以及高度UH可在偏转区域的路线中改变。有利地，在偏转期间，供给通道的深度(该深度沿假想偏转轴线UA的方向作为横截面尺寸进行测量)从第一通道区段Kll的结束部分至第二通道区段K12的起始部分基本保持不变。如果偏转区域中的供给通道的横截面偏离矩形形状，则在每种情况中都沿穿过流动的中部且基本垂直于所述流动的方向测量供给通道的深度、供给通道的高度UH以及第一外壁AUl的半径RA和第一内壁IUl的半径RI。有利地，曲率半径RA不小于偏转区域中的供给通道的最大高度UH值的30%，特别是不小于该高度的60%。有利地，第一内壁IUl的曲率半径RI不小于高度UH的20%，特别是不小于该高度的40%。具有最小值曲率半径的第一外壁表面AUl和第一内壁表面IUl的曲率有利地导致了流动的偏转，其阻止了典型流速下的推进水流的湍流或与已知的实施例相比至少充分地减少了湍流。有利地，这使得在该点避免了推进水流的能量损失，并且实现了涡轮机上的推进水流的更大驱动力，这导致了涡轮机的更高启动扭矩和改进的启动特性。为了实现所述的有利偏转区域，有利地，供给通道的第一内壁表面IUl形成在底部部分UT中，并且第一外壁AUl形成在顶部部分OT中。这就导致了注塑成型工具的有利设计，其中用于底部部分和用于顶部部分的注塑成型工具均可这样设计，即，在每种情况中可使得工具半部沿转动轴线的方向上相对于彼此移动，并且不需诸如滑块等额外的工具部件，所述额外的工具部件会增加工具和制造注塑模具的成本。在示出的例子中，顶部部分OT形成壶形，其在底部开口并且其外壁以盖的形式包围底部部分的外侧，在其盖表面DE上，第一外壁AUl沿底部部分的方向形成为延伸部VD。在示出的优选例子中，盖表面DE的形成第一外壁AUl的延伸部VD紧紧地倚靠形成在底部部分的供给通道的竖直壁，与第一通道区段Kll连续。在偏转区域中，在从第一外壁AUl的区域中从底部部分至顶部部分的过渡处也可具有带有互补阶部的其他过渡。对于所述曲率半径而言，没有考虑该过渡的均匀连续弯曲的小扰乱。从图2可看出，在有利实施方式中，供给通道在第二通道区段Kl I中连续地变窄且不具有锐弯或阶部，并且连续地与通向入口喷嘴AD的第三通道区段K13结合。第二通道区段K12也可设计为具有恒定截面。第三通道区段K13在其通向入口喷嘴AD的路线中连续地变窄，因此，推进水流的水流动速度朝向入口喷嘴AD增大。有利地，第三通道区段K13具有连续的弯曲外壁A3和/或连续的弯曲内壁13。外壁A3或内壁13也可具有朝向入口喷嘴AD的直线路线。有利地，外壁A3的曲率半径不小于涡轮机TR的半径RT的20%，特别是不小于该半径的40%。有利地，内壁13的曲率半径不小于涡轮机TR的半径RT的15%，特别是不小于该半径的25%。来自于入口喷嘴AD的水的主流动方向ES与在入口喷嘴处关于涡轮机相切方向之间的角度(下文称为入射角，图5中的EW)有利地不大于45°。
为了解释本发明，第二和第三通道区段(当过渡部分为连续的时，所述第二和第三通道区段本身并未清晰地分隔开)以如下方式相互被约束，即，使得第三通道区段在入口喷嘴AD之前以至少30°的角度部分W3在涡轮机轴线TA周围延伸。以这种方式限定的第三通道区段也由图3中描绘的带有较为复杂结构的供给通道的变体提供。由于具有这种较为复杂的通道结构，因此第二通道区段K12不仅连接第三通道区段K13，而且还连接额外的辅助通道KH，该辅助通道供入到指向涡轮机的额外入口喷嘴，并且相对于入口喷嘴AD沿圆周方向偏离。推进水流从入口喷嘴AD流至涡轮机TR的涡轮机叶片，并且在其上施加力或扭矩。在有利的实施例中，推进水流被引导进入内部空间IR，所述内部空间由以环形形式安置的涡轮机叶片包围。在优选实施例中，在总量上通常大于推进水流的旁路水流也被引导经过内部空间IR，其中，弹簧加载旁路阀安置在内部空间IR上游的旁路中，以使先前分离的流动路径在内部空间中再次汇合，并且沿连接部GA或水出口的方向上供入与之连接的喷嘴装置中。有利地，为了将从外部径向地引导至涡轮机叶片上的推进水流偏转至内部空间IR，推进水流流入其中的位于连续涡轮机叶片之间的中间空间通过连续涡轮机叶片之间的位于其径向内端处的孔连接至内部空间。图4示出了具有多个涡轮机叶片TS的涡轮机TR的优选实施方式，所述涡轮机叶片TS以围绕涡轮机轴线TA的环形形式的规则配置安置，并且形成为来自普通垫圈SR的轴向投影。在该有利的实施例中，涡轮机叶片具有导向面的形式，其以参考图5的更详细描述的方式对作用在涡轮机上的扭矩施加了辅助作用，特别是用于启动涡轮机。涡轮机叶片TS本身相对于穿过涡轮机轴线TA的反射平面镜像对称地形成，因此，由于涡轮机叶片的规则布置，该镜像对称也可应用于相对于镜像对称平面的连续涡轮机叶片之间的中间空间ZR，所述镜像对称平面经过所述中间空间并且包含涡轮机轴线TA。这种镜像对称是能够被双向驱动的洒水器传动机构的涡轮机常见的情况。参考图5的放大部分，对根据图4的涡轮机叶片的有利实施例的特征进行更详细的解释，图5示出了在根据图2至图3的外壳中的图4所示类型的涡轮机。在从入口喷嘴AD出现时，从推进喷嘴AD出来的推进水流具有主流动方向ES，其在角度EW下相对于涡轮机回转圆的切向方向以折射角EW形成角度，其中，有利地，这种折射角不大于45°。由于水从入口喷嘴AD流出且进入两个相邻涡轮机叶片之间的中间空间，因此，水同时被迫从该中间空间ZR流出，并且经过导向面的端部边缘之间的间隙LU流入内部空间IR，其中导向面相对地关于涡轮机轴TA径向向内，并且界定中间空间ZR。有利地，来自入口喷嘴AD的水流作用于其上的导向面可凹入地远离中间空间ZR形成弯曲。在其相对于涡轮机轴线TA的向内端部处，来自入口喷嘴AD的推进水流作用于其上的导向面以排放角度AW相对于径向线形成锥形，所述径向线成角度地进入内部空间。在通过相邻涡轮机叶片之间的间隙LU从中间空间ZR出来时，从中间空间ZR被迫流出的水具有流动方向AS，该流动方向指向与入口喷嘴AD相关的涡轮机的转动方向DR相反的径向方向。因此，额外的力施加在涡轮机上(特别是在启动情形中施加在涡轮机上)，并且增加了涡轮机的启动扭矩。有利地，排放角度AT至少为15°，特别地至少为25°。有利地，排放角度不大于50°。在涡轮机的转动方向DR的测量中，间隙LU的宽度LL有利地介于相邻间隙之间的距离LS的30%至200%之间，优选地介于该距离的50%至120%之间。可有利地可单独地或以各种组合实施上述和权利要求中的以及图中示出的具体特征。本发明不受所述示例性实施例的限制，并且在本领域的技术人员的能力范围内可以多种方式进行改进。
权利要求
1.一种洒水器，所述洒水器具有水入口和洒水喷头，所述洒水喷头形成水出口并且能够相对于基体枢转，其中通过洒水器传动机构使所述洒水喷头枢转，所述洒水器传动机构由涡轮机驱动，所述涡轮机围绕涡轮机轴线转动并具有多个涡轮机叶片，其中 -推进水流流过所述涡轮机，所述推进水流形成从所述水入口流至所述水出口的总水流的至少一部分， -所述涡轮机能够沿两个相反的转动方向转动， -两个供给通道中的一个与每个转动方向相关联，在每种情况中所述供给通道均具有确定入口流方向的至少一个入口喷嘴， -所述两个供给通道中的一个能够通过安置在所述两个供给通道上游的切换装置可选地连接至所述水入口， 并且其中，所述推进水流的水路径以如下方式被设计成用于加强流动且降低湍流: a)流动通道在供给通道的第一通道区段与第二通道区段之间改变方向，所述第一通道区段至少基本平行于所述涡轮机轴线，所述第二通道区段基本径向地在所述涡轮机叶片的外部于所述涡轮机叶片的平面中延伸并且在方向的改变处通过第一外壁和第一内壁进行约束，并且所述外壁具有不带锐弯的连续弯曲的进展部，和/或 b)第三通道区段通过第三外壁径向向外地被约束，所述第三通道区段在所述入口喷嘴处结束且以弧形的形式至少围绕所述涡轮机延伸并且在这种情况下均匀地变窄，所述第三外壁沿圆周方向具有不带锐弯的弧形形状的连续弯曲的进展部，和/或 c)所述流动路径径向地从入 口喷嘴经由相邻涡轮机叶片之间的位于所述涡轮机叶片的径向内部端处的孔进入内部空间中，所述入口喷嘴径向地位于围绕所述内部空间形成环形的涡轮机叶片的外部，并且所述入口喷嘴以小于45°的入射角相对于涡轮机的切线形成角度，并且所述入口喷嘴作用于其上的所述涡轮机叶片的导向面凹入地形成弯曲，并且沿与相应转动方向相反的方向相对于径向线以一入射角逐渐变细地进入所述内部空间中。
2.根据权利要求1所述的洒水器，其特征在于，所述第一外壁的曲率半径不小于偏转处的所述供给通道的高度的30%，特别是不小于该高度的60%。
3.根据权利要求1或2所述的洒水器，其特征在于，在偏转区域中与所述供给通道的内部相接的所述第一内壁以不带锐弯的连续的曲面延伸。
4.根据权利要求3所述的洒水器，其特征在于，所述第一内壁的曲率半径不小于所述供给通道的高度的20%，特别是不小于该高度的40%。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的洒水器，其特征在于，第二线缆区由底部部分的表面和固定于其的盖约束。
6.根据权利要求6所述的洒水器，其特征在于，所述第一外壁表面形成在所述盖上。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的洒水器，其特征在于，所述第一通道区段与所述第二通道区段之间的方向改变是90°。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的洒水器，其特征在于，所述第三外壁的曲率不小于所述涡轮机的半径的20%，特别是不小于该半径的40%。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的洒水器，其特征在于，所述推进水流在所述出口处的流动方向以相对于所述涡轮机转动的切线小于45°的角度从所述入口喷嘴延伸出。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的洒水器，其特征在于，排放角度至少为15°，特别是至少为25°。
11.根据权利要求10所述的洒水器，其特征在于，所述排放角度不大于50°。
12.根据权利要求1至10中的一项所述的洒水器，其特征在于，间隙的延伸部介于连续间隙之间的距离的30%与200%之间。
13.根据权利要求1至12中的一项所述的洒水器，其特征在于，所述涡轮机转动地安装有涡轮机轴，并且所述涡轮机轴由弹性密封件包围。
14.根据权利13所述的洒水`器，其特征在于，所述涡轮机轴的直径不大于1.5mm。
全文摘要
本发明涉及一种洒水器，对于所述洒水器提出了提高涡轮机启动性能的措施，其中所述洒水器具有围绕枢转轴线双向地交替旋转的喷嘴装置，且具有洒水器传动机构，其影响旋转运动且包括沿相反方向能够转动的涡轮机，并且可通过能够切换的供给管线通道接纳推进水流。
文档编号B05B3/16GK103118794SQ201080069217
公开日2013年5月22日 申请日期2010年9月24日 优先权日2010年9月24日
发明者迈克尔·基斯特勒, 托马斯·伦纳 申请人:加德纳制造有限责任公司