专利名称：利用空气涡流通道和伯努利效应的喷雾器的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及雾化流体材料的装置，更具体地说，涉及到一种可与挤压式容器配合使用的高效雾化设备。
尽管挤压瓶式喷雾器已经使用了多年，但这种喷雾器大都早已被加压罐式喷雾器所替代。美国专利No.5,183,186和5,318,205都描述了一种可取代加压罐式喷雾器而投入使用的挤压瓶式喷雾器。这些专利给出了一种挤压瓶式喷雾器，其中气流通道和产品(例如流体材料)通道在一个锥形混合腔中相遇。在该发明的装置中，混合腔的锥度导引气流以一定角度冲向液流，造成混合腔中液体的紊流，从而把液体散解，使之与空气充分混合，于是就从喷嘴处喷出了充分雾化的喷雾。
美国专利No.5,273,191描述了另一种涉及挤压瓶式喷雾器的专利，也是利用有锥度的混合腔来混合气流和液流。该专利中还展示了多种阀类机构，包括控制液流进入混合腔的带阀衬垫、控制气流进入混合腔的带阀衬垫、和进入挤压瓶的带阀衬垫等。此外，该专利还说明了一个根据产品通道内压力来开启和闭合产品通道的偏压阀单元。
本发明的一个目的是提供一种可与非增压式容器，如挤压瓶，配合使用的喷雾器，能够高效地雾化存贮在容器内的流体材料。
本发明进一步的目的是提供一种喷雾范围呈圆形且对称喷射的喷雾器，其中粒滴尺寸分布对称，符合漏斗形曲线。这样可以产生更小的微滴，更大的喷雾范围。
本发明的另一个目的是提供一种用于挤压瓶式喷雾器中流体喷雾通道的改进的阀门机构。
本发明还有一个目的是提供一种用于关闭挤压瓶式喷雾器中喷嘴的改进的闭合机构，以减轻干涸、阻塞。
因此，采用本发明的喷雾器有一个浸插管，可以插进盛有一些液体的容器中，如挤压瓶。浸插管的顶端连接一个球阀总成，其中球阀总成具有一个球，该球在通常情况下停在内径束狭的导管上端。球阀上面的窄槽限制喷雾过程中球阀向上的移动，也保证液体更好地流动。喷雾器的空气通道通过喷雾器中的空气涡流通道与贮液瓶的内部相连。独立的产品通道从球阀的顶部通到空气涡流通道的附近，并导向喷嘴。空气通道是环形的，同轴地分布在产品通道中导向空气涡流通道部分的周围。
当挤压贮液瓶时，瓶内压力上升，把气体压入空气涡流通道，液体上升压入浸插管。液体顶开球阀，被引向空气涡流通道。同时，空气进入环形空气通道。沿环形360°流动的气流被限定气体涡流通道的涡流槽的偏转后，在一个邻近喷嘴的地方与中心的液流会聚并与中心液流碰撞。这使得液体充分雾化，并从喷嘴处排出匀称的喷雾。并且，从液体产品通道流经出口处的空气速度会降低该出口处的压力，这是伯努利效应的结果，而该处压力的降低将会把液体从贮液瓶中吸到空气涡流通道的附近。这样，就形成了圆形匀称的喷雾范围，粒滴尺寸对称分布，符合漏斗状曲线。喷雾范围比应用现有技术的喷雾器要大，粒滴尺寸要小。
当贮液瓶内气压降低后，球重新回到直径束狭的导管上端，从而阻止浸插管中液体的倒流。这样，产品将在浸插管中保持较高的水位高于贮液瓶中液面的高度，为下一个挤压循环做准备。因此，通常发生的喷雾滞后时间消除了。
产品通道在阀体中形成，而该阀位于喷雾器壳体中，阀体最好做成推拉式阀，以开启和闭合喷嘴。当阀处于闭合位置时，产品喷嘴被完全封闭，阻止空气进入挤压瓶的内部或液体通道中，从而液体产品的这种闭合减少了液体通道中或挤压瓶中可能发生的会导致阻塞的干涸现象。
本发明中，空气出口的尺寸可以铸造成不同尺寸的，以便通过改变喷雾中液气比来控制形成喷雾的湿度。
从说明书和权利要求书结合附图可以了解本发明的其他目的和优点。附图示出了本发明的一个实施例，相同的符号将代表相同的部件。附图包括
图1是应用本发明的挤压瓶喷雾头第一个实施例的横截面图。
图2是图1所示实施例中的空气涡流通道沿Ⅱ-Ⅱ线的横截面图。
图3是应用本发明的挤压瓶喷雾头第二个实施例的横截面图。
图4是应用本发明的挤压瓶喷雾头第三个实施例的横截面图。
图4a是图4中沿A-A线的剖视图。
如图1所示，应用本发明的喷雾系统包括一个盛有一定量液体或其他流体材料的挤压瓶1，可以由现有技术中已知的任何适宜弹性材料制成。
喷雾器壳体或者说喷雾器主体17应能够安装在瓶1的颈部5上面。喷雾器壳体17包括一个浸插管3，它的长度应保证其底部开口端在喷雾器安装在瓶1上时能够伸到瓶的底部附近。浸插管3的顶端接纳球阀7的束狭导管6，束狭导管6与浸插管3相通以保证液体顺畅经过。束狭导管6的内径小于球阀7中球8的半径，故球8通常状态下停留在束狭导管6的上面。当球8位于该位置时，球阀7关闭，因而浸插管3的顶端也闭合。球阀7其他部分的内径要大于球8的半径。因此，在浸插管中流体向上运动推开球阀7时球8可以向上运动。
球阀7的顶端接纳与其同轴布置的进给管9，进给管9允许流体从束狭导管6流向阀10。进给管内径小于球8的半径，用来限制球8向上运动。进给管9的末端有一系列在圆周方向上彼此隔开的径向槽100。当响应流体向上运动球8也向上运动时，槽100允许流体经球阀7自由流到进给管9。因此，进给管9距离球8上方应有一小段距离，以允许球8向上自由运动，来开启球阀7。
为简化结构，进给管9可以做成壳体17阀壁11的延伸部分。当阀10处于开启位置时，阀壁11中的进给管9在阀体10中与产品通道12相通。阀壁11还具有与环形空气通道14相通的空气通13。如图1所示，环形空气通道14是指由阀体10，阀壁11和18形成的空间，因此它与产品通道12中沿轴向水平方向通向空气涡流通道15的部分同轴布置。阀10可转动地装进喷雾器壳体17的阀壁11和18之间的空腔中。
阀壁11和18的末端19和20中分别限定通道即空气涡流通道15的壁。产品通道12的一部分沿大致轴向方向通向空气涡流通道15，产品通道12最好在位于空气涡流通道15一端的产品通道出口喷嘴300处终止。如图1所示，环形空气通道14绕产品通道12中沿轴向通向空气涡流通道15的部分同轴布置。末端19,20在空气涡流通道15的尾部限定喷嘴16，喷嘴位于产品通道出300的对面。
空气涡流通道15由一系列涡流叶片200限定。涡流叶片200最好在与喷雾器壳体17半径r成α角度的方向上布置。至少要用到三个涡流叶片200，这些涡流叶片200最好焊接，自末端19,20沿轴向延伸。
壳体17通过已知的紧固机构连接到瓶颈5的顶部，例如螺纹22,26。壳体17和瓶颈5之间可用衬垫(图中未示)来密封其间的连接。
通过简单地旋开螺纹22,26将壳体17与瓶颈5分离，从而把喷雾器的主体可以作为一个整体从瓶1上拆下。该特征有一个优点即允许贮液瓶1再灌注产品，喷雾系统随后可以通过环21方便地重新连接到瓶颈5上。
图1的实施例中，阀10装在壳体17的阀壁11、18之间的空腔中，阀10可以绕着它的纵轴在完全闭合位置(图中未示)和完全开启位置(图1所示)之间转动。在完全闭合位置，产品通道12与进给管9之间不对齐。在这个位置，阀体10完全封闭进给管9。不过在闭合位置空气通道14和空气通口13仍是相通的。
图1的实施例中，阀10的结构使得当阀转向完全开启位置时，产品通道12与进给管9开始接通之前，空气通道14已经与空气通口13对齐。在阀向完全开启位置继续转动过程中，产品通道开始与进给管9相通，允许进给管9和喷嘴16之间有一定程度的连通，因此少量的液体能以一定的流量流到喷嘴16。流速就是每单位时间经过进给管9和产品通道12，进入喷嘴的流体容积。随着阀体10向完全开启位置进一步转动，进给管9和产品通道12之间的连通程度进一步增加，这种增加允许更多的液体通向喷嘴16(即提高了流量)。然而，空气通口13和空气涡流通道15之间已经处于通常的最大连通位置，即使在产品通道12与进给管9开始连通之前。因此，送到喷嘴16的液气比在阀10向完全开启位置转动过程中是逐渐增大的，从而喷雾的湿度提高了，因此这个特征可以细调或微调喷雾的湿润程度。在阀10完全开启时，产品通道12和进给管9之间处于最大连通位置，故此时喷嘴16排出喷雾的液气比最大。由此可见，通过调整阀10可以细调喷雾的湿润程度。
控制喷雾干湿程度的另一个有用技术是控制空气通口13的尺寸。这个特征能够对喷嘴16排出喷雾的干湿程度进行大的调整。在本发明的实施例中，这一点可以在壳体17的铸造过程中实现，即在铸造腔中选用不同尺寸的铸造型芯铸造空气通口13。很容易理解，空气通口13越小，单位时间流经空气涡流通道15的空气量就越小。因此，空气通口13越小，喷嘴16排出喷雾的液气比越大，喷雾越湿润。当然，选用较大尺寸的空气通口13，可以获得较干燥的喷雾。
采用本发明的挤压瓶式喷雾器是利用伯努利效应来实现喷雾和调节喷雾特性的。众所周知，流体以大致垂直于通口的方向流时，将会降低该通口处的压力。在本发明中，空气涡流通道15中的气流以大致垂直于产品通道出口300的方向流经该出口，因此会降低产品通道出口300处的压力。这种压力的降低将把液体从产品通道12中吸到产品通道出口300处，结果使得液体产品更容易被吸进喷嘴16中，进行散解喷雾。
该领域的普通技术人员可以看出，可以对阀体10的设计做出变动，例如，阀体10可以不采用回旋阀，而采用滑阀。附图3和4表示了两种采用滑阀的实施例。
附图3所示的实施例中，滑道壳体310最好通过咬合连接311固定在壳体17的阀壁11、18之间。产品通道12从滑道壳体310的一部分中通过。滑阀110装进滑道壳体310中，且可在其中滑动，滑阀110包括一个推拉把手111，可供使用者握着在开启方向“O”和闭合方向“C”上推拉。滑阀110上的边缘112在滑动壳体310的约束空腔中滑动，从而限制了滑阀110的内推和外拉运动。滑阀110包括一个顶杆113，插入产品通道中。在闭合位置(图3所示)时，顶杆113插进喷嘴16中，并闭合喷嘴。若从上述位置沿开启方向“O”向外拉把手111，顶杆113的顶端就移出喷嘴16，从而停留在产品通道出口300中。与图1所示的实施例相比，图3实施例的设计使得产品通道12和进给管9之间的连通程度不能调节，两者之间的连通程度始终不变。因此，滑阀110的位置运动并不影响喷雾的干湿程度。然而，喷雾的干湿程度可以通过铸造过程中控制空气通口13的尺寸来控制。其它方面，图3所示的实施例与图1实施例是相同的，其中，包括涡流叶片200形成空气涡流通道15，气流以大致垂直的方向流经产品通道出口300，因此在伯努利效应的作用下把流体从产品通道12中吸到喷嘴16。
图4表示了本发明中滑阀410的另一个可替代实施例。在图4所示的实施例中，滑阀410包括一个推拉把手111，可供使用者握住在开启方向“O”和闭合方向“C”上推拉。滑阀410的边缘112在壳体17的阀壁11和18内的约束空腔512中滑动，从而限制了滑阀410的内推和外拉运动。产品通道12在滑阀410中铸造。在滑阀410内安装一个插块210，顶杆113插进产品通道12中。顶杆113通过径向加强肋411与滑阀410焊接成一体，这些肋411形成了流体在滑阀410和径向肋411之间流动的通道。在闭合位置，顶杆113插进并闭合喷嘴16。如果沿开启方向“O”上从该闭合位置向外拉把手，顶杆113的顶端就移出了喷嘴16，如图4所示。在闭合位置，滑阀410的端面116靠在端部20上，因此密封空气通口13和空气通道14。与图3所示的实施例一样，图4实施例不能调节产品通道12和进给管9之间的连通程度。滑阀411位置的移动并不影响喷雾的干湿程度，不过在铸造过程中控制不同尺寸的空气通口13可以控制喷雾的干湿程度。
本发明中可与挤压瓶配合使用的喷雾器的操作可以通过描述流体和空气路径来说明。挤压贮液瓶1时，瓶内压力升高，驱使流体升入浸插管3中。同时空气经过空气通口13、空气通道14被压入空气涡流通道15，并以大致垂直于产品通道出口300的方向流过，致使产品通道出口300处的压力降低。流体在贮液瓶1内高气压的挤压和产品通道出口300处低气压吸引的共同作用下，升入浸插管3，向上顶开球8，从而开启球阀7。然后流体可以自由地流进进给管9流向产品通道12。流体从产品通道12沿轴向射向喷嘴16。产品通道12和空气涡流通道15在喷嘴16的附近交汇。
如上所述，挤压贮液瓶时，瓶内气压升高，也驱使位于瓶内液面上的空气通过空气通口13进入环形空气通道14。可以看出，空气到达空气涡流通道15所必须经过的路线长度要小于液体到达产品通道出口300所经路线的长度，故液体不会比空气早到达喷嘴16，这样就确保流体在从喷嘴16喷出之前已经与空气相混合，并且产品通道出口300处始终存在的伯努利效应也把流体吸到喷嘴16。
环形空气通道14通向空气涡流通道15，空气涡流通道15内的涡流叶片200产生了空气的旋转运动。液体承受强烈的紊流，从而散解并与空气充分混合，空气的旋转运动也有助于扩大喷雾的范围。这使得喷嘴16排出细微的喷雾，范围大且均匀，其中，雾粒尺寸精细且分布均匀，喷雾范围大。由于采用带有涡流叶片200的空气涡流通道15，空气在接触液体通道之前所经的通道长度小于现有技术中采用锥度混合腔的挤压瓶结构(如美国专利No.5,183,186和5,318,205)，因此提高了气流经过产品通道出口300时的速度，并产生伯努利效应，抽吸产品通道12中的液体。
当瓶1内部气压降低时，瓶1回复原状(因为是由可回复原状的材料制成的)，且外面的空气通过喷嘴16，空气通道14，空气通口13而被吸入容器内。每个挤压循环后经喷嘴16抽吸空气将清洁喷嘴16和空气涡流通道15，从而防止出口处的阻塞。本发明的自清洁特征在产品粘稠、经常发生阻塞的情况下尤其有用。在图3和图4所示的实施例中，顶杆113闭合喷嘴16，也阻止了外界的空气进入产品通道12，这也减少了流体在产品通道12中变干从而阻塞通道12的机会。
压力的降低也使液体沿进给管9下降，这有助于球8下移，从而封闭球阀7。通过球8关闭球阀7将挡住浸插管中流体的回流，这一点是有益的。这样在下个挤压循环中，产品已经处于浸插管3中较高的位置，使得开始喷雾所需时间较少。利用这种技术，本发明在不需要增压器的前提下几乎可以达到即时喷雾的效果。
在上述的特征中，本发明已结合具体的示范性实施例进行了阐述。然而，可以看出，在不脱离后附权利要求书所确定的本发明的范围和主要精神实质的情况下，对本发明可以做出多种变更和改动，因此，附图和特征应认为是解释性的，而非限定性的。
权利要求
1．一种喷射液气混合喷雾的挤压瓶喷雾器，包括一个内贮一定量液体及空气的可挤压瓶；一个插入液体中的浸插管；一个有喷嘴的喷雾器主体；一个与浸插管和喷嘴均相通的液体通道；一个空气通道，该通道与装纳一定量空气的瓶内部相通，也且与喷嘴相通；和多个空气通道中的导向叶片。
2．根据权利要求1所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于多个叶片与喷雾器主体半径之间有一定的角度。
3．根据权利要求1所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于液体通道的末端有液体通道出口，且流经该出口的气流大致垂直于该出口，因此在出口处产生压力降低。
4．根据权利要求1所述的挤压瓶喷雾器，还包括一个限定液体通道一部分的阀，且该阀闭合时能够封闭喷嘴。
5．根据权利要求4所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于该阀是一个滑阀。
6．根据权利要求5所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于该阀有一个在阀处于闭合位置时插入喷嘴里的顶杆。
7．根据权利要求5所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于该阀有一个滑轨壳体，阀可在其中滑动。
8．根据权利要求1所述的挤压瓶喷雾器，还包括在浸插管和液体通道之间有一个止回阀。
9．根据权利要求8所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于止回阀是一个带球的球阀。
10．根据权利要求9所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于止回阀中在球的上方有多个窄槽。
11．根据权利要求1所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于空气通道有一个空气通口，其尺寸大小控制着喷嘴排出喷雾的湿润程度。
12．一种喷射液气混合喷雾的挤压瓶喷雾器，包括一个内贮一定量液体及空气的可挤压瓶；一个插入液体中的浸插管；一个有喷嘴的喷雾器主体；一个与浸插管和喷嘴均相通的液体通道，其末端有液体通道出口；一个空气通道，该通道与盛纳一定量空气的瓶内部相通，且与喷嘴相通，流出空气通道的气流以大致垂直于液体通道出口的方向流向液体通道。
13．根据权利要求12所述的挤压瓶喷雾器，还包括空气通道中的多个导向叶片。
14．根据权利要求13所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于多个叶片与喷雾器主体半径之间有一定的角度。
15．根据权利要求12所述的挤压瓶喷雾器，还包括一个限定液体通道一部分的阀，且该阀闭合时能够封闭喷嘴。
16．根据权利要求15所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于该阀是一个滑阀。
17．根据权利要求16所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于该阀有一个在阀体处于闭合位置时插入喷嘴里的顶杆。
18．根据权利要求16所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于该阀有一个滑动壳体，阀可在其中滑动。
19．根据权利要求12所述的挤压瓶喷雾器，还包括在浸插管和液体通道之间有一个止回阀。
20．根据权利要求19所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于止回阀是一个带球的球阀。
21．根据权利要求20所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于止回阀中在球的上方有多个窄槽。
22．根据权利要求12所述的挤压瓶喷雾器，其特征在于空气通道有一个空气通口，其尺寸大小控制着喷嘴排出喷雾的湿润程度。
全文摘要
一种可与非增压容器配合使用的喷雾器。有导引气流的通道和把液体散解成液滴、形成细微的喷雾从喷嘴排出的通道。环形气流通道同轴地布置在液体通道的周围,气体从其中通过时,在形成涡流导流通道的涡流叶片的作用下产生旋转运动。流经液体通道出口处的气流速度会产生伯努利效应,致使该处压力降低,从而把通道中的液体吸向喷嘴。喷雾器包括一个液体浸插管,使得喷雾几乎成为一个即时响应动作。
文档编号B05B7/10GK1234298SQ99101879
公开日1999年11月10日 申请日期1999年2月5日 优先权日1998年5月6日
发明者R·S·舒尔茨, P·M·米勒 申请人:埃姆森有限公司