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DE3018917A1 - Brauseeinrichtung fuer sanitaere zwecke - Google Patents

Brauseeinrichtung fuer sanitaere zwecke

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DE3018917A1
DE3018917A1 DE19803018917 DE3018917A DE3018917A1 DE 3018917 A1 DE3018917 A1 DE 3018917A1 DE 19803018917 DE19803018917 DE 19803018917 DE 3018917 A DE3018917 A DE 3018917A DE 3018917 A1 DE3018917 A1 DE 3018917A1
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rotation chamber
shower
shower device
hollow cylinder
control current
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Wolfgang Prof. Dr.-Ing. Backe
Wolf Dieter Dr.-Ing. Goedecke
Reinhard Dipl.-Ing. 5100 Aachen Schwenzer
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Grohe Water Technology AG and Co KG
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Friedrich Grohe Armaturenfabrik GmbH and Co
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Friedrich Grohe Armaturenfabrik GmbH & Co.
GRP - 440
Brauseeinrichtung für sanitäre Zwecke
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine derartige Brauseeinrichtung ist in der DE-PS 909 919 beschrieben. Bei dieser Brause ist ein glockenförmiges Gehäuse mittels eines Zwischenbodens in einen an den Einlaßstutzen anschließenden Vorraum und einen in eine zentrale Austrittsdüse mündenden Rotationsraum unterteilt. In dem Zwischenboden sind am äußeren Randbereich eine oder mehrere schraubenförmige Durchtrittsführungen ausgebildet, mit denen die hindurchtretende Flüssigkeit im Rotationsraum zu einer kreisenden Bewegung veranlaßt werden und dann aus der zentralen Austrittsdüse als zerstäubender oder versprühender Flüssigkeitsstrahl austreten soll. Durch die Anordnung von Prallblechen soll zusätzlich der Wasserdruck in dem Rotationsraum periodisch verstärkt werden können,
130048/0175
wobei sich diese Veränderungen dem aus der zentralen Düse austretenden Strahlenbündel als Stöße oder Wasserschläge aufprägen sollen, um so eine Massagewirkung zu erzielen. Ein klar definierter pulsierender Brausestrahl, der auf einer Kreisbahn mit einer bestimmten Frequenz umläuft, läßt sich mit dieser bekannten Einrichtung nicht erzeugen.
Heutzutage sind daher in der Regel Pulsatorbrausen gebräuchlich, bei denen ein von einem Wasserstrahl angetriebener Rotor zyklisch jeweils einen Teil von ringförmig angeordneten Brausestrahldüsen abdeckt und hierd>< -eh ein umlaufendes bzw. pulsierendes Brausestrahlbild erzeugt. Diese Systeme mit vom Wasser angetriebenen Rotoren sind jedoch einerseits relativ aufwendig und kompliziert in der Herstellung und andererseits anfällig gegen Verkalkung und Schmutzpartikel.
Ferner ist es bekannt, in Brausen einen Fluidikoszillator anzuordnen, mit dem in binärer Arbeitsweise ein zwischen zwei Positionen hin- und herschwingender Wasserstrahl zu erzeugen ist. Eine kreisende Ausgangsströmung, wie bei den bekannten Rotorsystemen, kann hiermit jedoch nicht erzielt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pulsatorbrause ohne vom Wasser angetriebene Bauteile zu schaffen, mit der ein auf einer Kreisbahn mit einer bestimmten Frequenz umlaufendes Brausestrahlbild erzeugt werden kann. Hierbei gehört es mit zur Aufgabe, die Pulsatorbrause so auszulegen, daß ein Umschalten von pulsierenden Brausestrahlen auf normale, stetig austretende Brausestrahlen ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.
Mit diesen erfindungsgemä'Jen Maßnahmen kann ein rotationssymmetrisches Wandstrahlelement gebildet werden, dessen Versorgungsstrahl mittels eines Drehimpulses zu einer kreisenden Umlaufbewegung veranlaßt wird, so daß in der Pulsationsstellung an den kreisförmig angeordnetf;.:i Austrittsöffnungen im wesentlichen bei
130048/017 Γ.
ORIGINAL INSPECTED
etwa 50% der Austrittsöffnungen Brausestrahlen erzeugt werden, wobei dieser Halbkreis fortschreitend umläuft. Betriebsstörungen durch Verunreinigungen und/oder Kalkausscheidungen aus dem Wasser etc. können weitgehend vermieden werden, da die Pulsatorbrause lediglich aus einer Rotations- bzw. Pulsationskammer mit relativ großen Ein- und Austrittsöffnungen besteht. Von der strömenden Flüssigkeit bewegte Teile sind nicht erforderlich. Durch eine wahlweise Verdrallung des Versorgungsstroaies in der Rotationskammer kann die Umlauffrequenz des Brausebildes festgelegt werden. Bei einer drallfreien Führung des Versorgungsstrahls werden alternativ von dem gesamten Kreis der Austrittsöffnungen stetige Normalbrausestrahlen erzeugt. Mittels eines von Hand zu betätigenden Stellgliedes für das Verdrallen im Bereich der Rotationskammer kann in einfacher Weise die Brause sowohl als Pulsator- als auch als Normalbrause benutzt werden.
Vorteilhaft kann ein stromaufwärts aus der Versorgungsleitung entnommener Steuerstrom tangential durch die Mantelfläche in die Rotationskammer zur Verdrallung des stirnseitig auf der Mittelachse eintretenden Versorgungsstrahls eingesetzt werden, wobei mit einem zwischengeschalteten Regel- und Absperrventil ein Umschalten zwischen Pulsator- und Normalbrause ermöglicht wird.
Auch kann anstatt eines Steuerstroms eine Vorverdrallung des Versorgungsstrahls im Bereich der Eintrittsöffnung mit Hilfe eines Leitapparates erfolgen und so eine Umlaufbewegung des an der Wand der Rotationskammer anliegenden Versorgungsstrahls erreicht werden.
Schließlich kann durch eine zusätzliche Vorverdrallung des Versorgungsstrahls neben der tangentialen Einbringung eines Steuerstrahls eine weitere Ausprägung der pulsierenden Brausestrahlen erzielt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Figur I eine schematisch dargestellte Rotationskammer im Normalbrausebetrieb;
Figur 2 die Rotationskammer gemäß Figur 1 im
Pulsationsbetrieb; ,_
' f
.130048/0 175
Figur 3 einen Querschnitt der Rotationskammer
gemäß Figur 2 mit schematisch dargestellter Geschwindigkeitsverteilung;
Figur 4 die Rotationskammer gemäß Figur 3 mit schematisch dargestellter Geschwindigkeitsverteilung mit vorverdralltem Versorgungsstrahl;
Figur 5 eine Verstellbare Kopfbrause im Längsschnitt;
Figur 6 einen Schnitt durch die Kopfbrause gemäß Figur 5 in der Ebene VI;
Figur 7 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte verstellbare Handbrause;
Figur 8 einen Schnitt durch die Handbrause gemäß Figur ,7 in der Ebene VIII.
Der Einfachheit halber sind bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen der Zeichnung gleiche oder entsprechende Elemente mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen. In den Figuren 1 bis 4 ist zunächst in schematischer Weise die prinzipielle Wirkung einer Rotationskammer 1 dargestellt. Die Rotationskammer 1 ist etwa zylindrisch ausgebildet und hat zwei ebene Stirnflächen. An der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche 3 ist auf der Mittelachse 4 eine Eintrittsöffnung 5 für einen Versorgungsstrahl 2 ausgebildet. An der stromabwärts gelegenen Stirnfläche 6 sind auf einem Lochkreis Austrittsöffnungen 7 vorgesehen.
Wird nun ein Versorgungsstrahl 2 an der Eintrittsöffnung 5 eingeführt, so wird an den Grenzflächen des Strahlsdurch Reibungsvorgänge Umgebungsmedium mitgerissen, so daß sich eine ringwirbelartige Sekundärströmung 8 ausbildet. Bei dieser Strömungslage, wie in Figur 1 dargestellt, tritt aus den Austrittsöffnungen 7 ein symmetrisches Strahlenbündel, d.h. ein stetiger Normalbrausestrahl aus.
Bei entsprechend langgestreckter Ausbildung der Rotationskammer 1 kommt es nun bei Strömungsunsymmetrien 9a, z.B. Verwirbelung,
130048/0175
daß der Versorgungsstrahl etwas zur Wand hin abgelenkt wird, so entsteht an dieser Stelle eine Einschnürung der Wirbelströmung und infolge der damit verbundenen höheren Strömungsgeschwindigkeiten zu einer Absenkung des statischen Druckes, was wiederum eine Vergrößerung der Strahlablenkung (Wandstrahleffekt) zur Folge hat, so daß der Versorgungsstrahl 2 schließlich unter der Wirkung eines Stützwirbels 9 voll an der Wand anliegt, wie in Figur 2 dargestellt. Infolge der Reibungsvorgänge weitet sich außerdem der Versorgungsstrahl 2 beim Durchströmen der Rotationskammer ständig auf und füllt an der stromabwärts gelegenen Stirnfläche 6 bereits mehr als ein Drittel der Kammerquerschnittsfläche aus. Der Wandstrahleffekt wird hierdurch noch zusätzlich unterstützt.
Bei kurzen Baulängen der Rotationskammer (Länge / Durchmesser <2) reicht der vorbeschriebene Effekt zur Ablenkung des Versorgungsstrahls 2 an die Kammerwand nicht mehr aus, da das entstehende Druckgefälle durch die am Gehäuseboden umgelenkte, zurückströmende Sekundärströmung 8 zum Teil wieder ausgeglichen wird. In diesem Fall strömt der Versorgungsstrahl 2 im Ruhezustand symmetrisch aus den ringförmig angeordneten Austrittsöffnungen aus und erzeugt so stetige Brausestrahlen einer Normalbrause.
Führt man hierbei jedoch tangential in die Kammer einen Steuerstrom ein, so wirkt sich bei Unsymmetrien neben dem Wandstrahleffekt (Coanda-Effekt) auch die Einschnürung der Steuerströmung auf das Druckgefälle in der Pulsationskammer aus. Bei einem hinreichend großen Steuerstrom kommt es durch die Überlagerung beider Kräfte auch bei relativ kurzen Baulängen (Länge / Durchmesser =1,5) der Rotationskammer 1 noch zu einer schlagartigen Anlage der Versorgungsströmung an die Kammerwand. Von der tangential eingebrachten Steuerströmung mitgenommen, führt der an der Wand haftende Versorgungsstrahl zusammen mit der Sekundärströmung 8, 9 eine Uralauf bewegung aus, wodurch eine kreisende Ausgangsströmung, d.h. eine Pulsation der Brausestrahlen hervorgerufen wird.
Durch die Zuordnung einer Absperr- und Regeleinrichtung in dem Steuerstrom kann die Brauseeinrichtung zwischen Normalbrause
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und Pulsatorbrause umgeschaltet werden bzw. durch eine Verminderung oder Vergrößerung des Steuerstroms die Umlauffrequenz der Brausestrahlen wahlweise eingestellt werden.
Schließlich kann eine umlaufende Wandhaftung des Versorgungsstrahls 2 auch durch eine Vorverdrallung erreicht T/erden. Hierbei ist gefunden worden, daß die Rotationskammerlänge etwa bis auf ein Verhältnis Länge / Durchmesser = 1 reduzierbar ist, wenn der Versorgungsstrahl 2 zusätzlich im Bereich der Eintrittsöffnung 5 vorverdrallt wird und außerdem ein tangentialer Steuerstrom eingeleitet wird. In Figur 3 ist die Geschwindigkeitsverteilung in der Rotationskammer 1 bei unverdralltem Versorgungsstrahl" 2 schematisch dargestellt. Da die Strömung mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit Ώ. rotiert, nimmt die tangentiale Strömungsgeschwindigkeit in der Kammer linear mit dem Radius zu. Bei einem drallbehafteten Versorgungsstrahl 2 kommt es durch eine Überlagerung der internen und externen Winkelgeschwindigkeiten w und Λ zu der in Figur 4 dargestellten resultierenden Strömung mit einem wesentlich höheren Geschwindigkeits- und damit auch Druckgefälle. Der Versorgungsstrahl kann hierdurch selbst bei sehr kurzen Baulängen der Rotationskammer 1 noch an der Wand anliegen.
Der vorstehend beschriebene, sich an die Seitenwandung der Rotationskammer 1 anlegende Versorgungsstrahl 2 platzt beim Auftreffen auf der stromabwärts ausgebildeten Stirnfläche 6 auf und verteilt sich dabei nahezu gleichmäßig auf die einzelnen Austrittsöf1nungen 7. Die zur Erzielung einer kreisenden Ausgangsströmung notwendige Unsymmetrie der Austrittsströmung wird im wesentlichen durch die unterschiedliche Austrittsrichtung der einzelnen Strahlen, bedingt durch den Wandhaftungseffekt in der Kammer, hervorgerufen.
Durch eine Änderung von Größe und Anordnung der Austrittsöffnungen läßt sich das so erzeugte Strahlbild in einem großen Bereich variieren und den jeweils vorgegebenen Forderungen anpassen. Die Pulsationsfrequenz kann durch den Steuerstrom und/ oder durch die Versorgungsstrahlverdrallung in einem großen Bereich verändert werden. Die Pulsationsfrequenz f wird sich dabei
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mit zunehmendem Radius r der Rotationskammer 1 verringern, da die von der Steuerströmung zur Beschleunigung der Versorgungsströmung Q auf einer Kreisbahn aufzubringende Leistung annä-
2 2
hemd proportional Q χ r χ f ist.
In den Figuren 5 und 6 ist die vorstehend im Prinzip erläuterte Rotationskammer 1 in einer verstellbaren Kopfbrause angeordnet. In einem zweiteiligen Gehäuse 10 ist die Rotationskammer 1 auf der Mittelachse 4 angeordnet. Der stromaufwärts gelegene Gehäuseteil 10a ist mit einem Anschlußstutzen 11 für die Versorgungsleitung versehen und stromabwärts mittels Schraubgewinde 12 mit einem unteren Gehäuseteil 10b, in dem ein die Rotationskammer I umfassender Hohlzylinder 10c gehaltert ist, dicht verbunden. Der untere Gehäuseteil 10b ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und hat im oberen Bereich ein von zwei Rippen 13 getragenes, konzentrisches Ringelement 14 von dem der Hohlzylinder 10c im oberen Bereich umfaßt wird. Im unteren Bereich wird der Hohlzylinder 10c von einer Mutter 15, die zugleich die als Brauseboden ausgebildete, stromabwärts gelegene Stirnfläche 6 der Rotationskammer 1 trägt, gehaltert.
An der inneren Wandung des Ringelements 14 ist ein umlaufender Ringkanal 16 eingeformt, der iber ein mit einem Bügel 18 zu betätigenden Kükenventil 17 mit dem vom oberen Gehäuseteil 10a umschlossenen Versorgungsraum 19 verbindbar ist. In Höhe des Ringkanals 16 sind in der Wandung des Hohlzylinders 10c drei tangential ausgebildete Eintrittsöffnungen 20 für die Einführung des Steuerstroms in die Rotationskammer 1 vorgesehen. In der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche 3 der Rotationskammer ist koaxial auf der Mittelachse 4 eine Eintrittsöffnung 5 bzw. Eintrittsdüse für den VersorgungsstraM 2 ausgebildet. Die Rotationskammer 1 weist etwa ein Verhältnis Länge / Durchmesser /w 1,3 auf.
In der in Figur 5 dargestellten Stellung des Bügels 18 tritt die Brauseflüssigkeit im Bereich des Anschlußstutzens 11 in Pfeilrichtung in den oberen Gehäuseteil 1Oa ein und wird hier im Versorgungsraum 19 aufgeteilt in einen Versorgungsstrahl 2
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und einen Steuerstrom 21. Durch das Zusammenwirken von dem koaxial auf der Mittelachse 4 austretenden Versorgungsstrahls 2 und dem tangential im oberen Bereich der Wandung des Hohlzylinders lOc eingeführten Steuerstrom 21 wird in der Rotationskaramer 1 ein an der Wandung anliegender, umlaufender Wandstrahl erzeugt, der durch die auf einem Lochkreis angeordneten Austrittsöffnungen 7 kreisende bzw. pulsierende Brausestrahlen abgibt.
Wird nun der Bügel 18 verschwenkt, so wird der Durchtritt in dem Kükenventil 17 unterbunden, so daß infolge der relativ kurzen Ausbildung der Rotationskammer 1 der Versorgungsstrahl 2 nicht mehr an die Wandung abgelenkt wird, sondern symmetrisch zur Mittelachse 4 auf der stromabwärts gelegenen Stirnfläche 6 auftrifft und durch alle Austrittsöffnungen 7 als stetige Brausestrahlen einer Normalbrause abgegeben werden. Durch eine wahlweise Drosselung des Steuerstroms 21 mit Hilfe des Kükenventils 17 kann darüber hinaus die Umlauffrequenz des abgegebenen Pulsationsbrausestrahls verändert werden.
In den Figuren 7 und 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Handbrause dargestellt. An einem Handbrausengriff 22 ist am stromabwärts gelegenen Ende ein Gehäuseoberteil 23 ausgebildet, in dem ein Gehäuseunterteil 24 mittels Schraubverbindung 25 dicht gehaltert ist. In dem etwa rotationssymmetrisch ausgebildeten Gehäuseunterteil 24 ist auf der Mittelachse 4 ein die zylindrische Rotationskammer 1 umfassender Hohlzylinder 10c begrenzt verdrehbar gehaltert. Der Hohlzylinder 10c ist hierbei mit einer stromabwärts im Gehäuseunterteil 24 einschraubbaren Mutter 15 mit Hilfe eines Bundes 27 gegen eine Schulter 26 axial festliegend gehaltert. Der stromaufwärts liegende Teil des Hohlzylinders 10c wird dabei von einer zylindrischen Bohrung 28, mit einem O-Ring 29 abgedichtet, drehbar geführt. Oberhalb des O-Rings 29 sind zwei gegenüberliegende, tangent iale Eintrittsöffnungen 20 für den Steuerstrom 21 ausgebildet. Parallel zur Mittelachse 4 ist in Höhe der Eintrittsöffnungen 20 in der Wandung der Bohrung 28 jeweils ein mit dem Gehäuseoberteil 23 in Verbindung stehender Eintrittsschlitz 31 ausgebildet. Zur Verschwenkung des Hohlzylinders 10c sind aus der
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ORIGINAL INSPECTED
Brause hervorragende, in Schlitzen 32 begrenzt verschwenkbar geführte Stifte 33 vorgesehen. Mit Hilfe der Stifte 33 kann der Hohlzylinder 10 c von Hand in dem Gehäuseunterteil 24 von einer Stellung, in der sich die Eintrittsöffnungen 20 mit den Eintrittsschlitzen 31 decken bis zu einer Stellung, in der sie völlig von einander getrennt sind, wahlweise verdreht werden.
Die Funktionsweise dieser Handbrause entspricht im wesentlichen der zu den Figuren 5 und 6 beschriebenen. Zur guten Flüssigkeitsführung ist jedoch die Eintrittsöffnung 5 in der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche 3 mit einer Leiteinrichtung 34 versehen, so daß trotz radialer Anströmung der Brauseflüssigkeit ein gut gebündelter Versorgungsstrahl 2 erzielt wird. Der Steuerstrom 21 tritt parallel zu dem Versorgungsstrom zu beiden Seiten in die Eintrittsschlitze 31 ein und gelangt in dem gemäß der Drehstellung gewünschten Ausmaß in die Rotationskammer In Abhängigkeit von der 'Drehstellung der Rotationskammer bzw. des Hohlzylinders lOc kann daher entweder ein Pulsationsstrahl oder ein stetiger Norraalbrausestrahl erzeugt werden.
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Claims (9)

Friedrich Grohe Arinaturenfabrik GmbH & Co. GRP - 44ü ANSPRÜCHE
1.j Brausevorrichtung für den Sanitärbereich mit einer im Brausekopf angeordneten Rotationskammer, wobei der einströmenden Flüssigkeit drallerzeugende Mittel zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskammer (1) etwa zylindrisch geformt ist, wobei an der stromaufwärts gelegenen Stirnseite (3) eine zentral auf der Mittelachse (4) angeordnete Eintrittsöffnung (5) für einen Versorgungsstrahl (2) ausgebildet ist und an der stromabwärts gelegenen Stirnseite konzentrisch zur Mittelachse (4) auf einem Lochkreis Austrittsöffnungen (7) für Brausestrahlen vorgesehen sind.
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2. Brausevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsstrahl (2) vor dem Eintritt in die Rotationskammer (1) verdrallt ist.
3. Brausevorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts im Bereich der Eintrittsöffnung (5) ein Leitapparat zur Verdrallung des Versorgungsstrahls (2) vorgesehen ist.
4. Br.ausevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der stromaufwärts gelegenen Stirnseite (3) der Rotationskammer (1) in der Wandung eine oder mehrere tangential geführte Eintrittsöffnungen (20) für die Einleitung eines Steuerstromes (21) ausgebildet sind.
5. Brausevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom (21) aus der zufließenden Flüssigkeit vor der Rotationskammer (1) abgezweigt u nd über ein von Hand betätigbares Absperr- und Regelventil geführt ist.
G. Brausevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskammer (1) in einem separaten Hohlzylinder (10c) ausgebildet und in einem Gehäuse der Vorrichtung fixierbar ist.
7. Brausevorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Absperr- und Regelventil ein radial zur Rotationskammer im unteren Gehäuseteil (10b) angeordnetes Kükenventil (17) vorgesehen ist, durch das der Steuerstrom (21) über einen Ringkanal (16) den tangential in der Wandung des Hohlzylinders (10c) angeordneten Eintrittsöffnungen (20) zugeleitet wird.
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8. Brausevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (10c) begrenzt verdrehbar, jedoch axial fest anliegend in einem Gehäuseunterteil (24) gelagert ist und der Steuerstrom (21) in parallel zur Mittelachse (4) in der Bohrung (28) geführten Schlitzen (31) im Bereich der äußeren Wandung des Hohlzylinders (10c) den Eintrittsöffnungen (20) zuführbar ist, wobei der Durchtrittsquerschnitt in den Eintrittsöffnungen (20) durch die Drehstellung des Hohlzylinders (10c) bestimmt wird.
9. Brausevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen der Versorgungsstrahl (2) vor dem Eintritt in die Rotationskammer (1) verdrallbar ist und in der Wandung der Rotationskammer (1) eine oder mehrere tangential geführte Eintrittsöffnungen (20) für die Einleitung eines Steuerstromes (21) ausgebildet sind.
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DE3018917A 1980-05-17 1980-05-17 Brauseeinrichtung für sanitäre Zwecke Expired DE3018917C2 (de)

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