精准控制缓冲喷雾器(“duo1”)中的输出压力的系统和方法_2

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液体压力低。另一方面,因为压力随后朝峰值压 力更迅速地升高,所以活塞的快速致动可以减少大液滴的量。因而,在常规喷雾器中,性能 高度地依赖于用户的操作或用户操作喷雾器的行为。
[0043] 图1的中间图像是预压缩喷雾器的压力曲线。明显地,存在从预压缩喷雾器输出 的压力的较大范围。预压缩喷雾器具有常闭的阀。因而,出口阀只在预设压力下打开。泵的 进口阀和出口阀之间的排放容积在压缩冲程中变为零。如果没有,则泵无法启动。当活塞 被用户致动时,喷雾器只在液体压力在出口阀的开启压力之上时开始分配。因此,因为泵在 较高压力下开始分配,所以泵的缓慢致动不会给出滴水。在此,相较于常规喷雾器的情况, 在预压缩喷雾器中,性能较少依赖于用户的操作行为。
[0044]图1的最右边的图像示出根据本发明示例性实施例的喷雾器的压力时间曲线。应 当注意的是,有时在此描述的本发明的喷雾器将被称为"DuOl"喷雾器。正如预压缩喷雾器 的情况,DuOl分配器包括常闭的阀。因此,出口阀只在预设压力下打开。然而,还存在缓冲 器。缓冲器立即存储液体的溢流,从而预防峰值压力。DuOl同步部件确定输出性能。因为 压力通过缓冲均衡,所以用户的快速或缓慢的触发对输出的影响很少。DuOl分配器的性能 很少依靠用户的操作行为。正如在图1的最右边的图像中,因为峰值压力通过缓存溢流而 被封顶,因此存在更窄范围的输出压力,因而预压缩喷雾器压力曲线的顶部的压力在最大 压力处(图1的最右边的图像的最上线)被切断。通过缓冲溢流,这将减少压力范围/液 滴尺寸伸展。因而对于DuOl喷雾器,输出压力运行在预压缩阀的最小压力和最大压力之间 的窄带中,输出压力是在连续冲程中或在直接停止实施例(如下所述)的一个单冲程中由 缓冲器产生的压力的函数。
[0045] 接下来描述的图2提供预压缩喷雾器的进一步细节。正如参考图1所示,常规喷 雾器在低压力时开始分配。在触发冲程中,压力上升至峰值压力。液体被迫通过孔口,但仅 仅一部分液体能够通过喷嘴,因此压力将在喷雾器内增强。随着冲程的结束,液体压力下降 到零。因而,在冲程的开始和结束时的低压力生成较大且非均匀的液滴,如图2中的常规喷 雾器压力时间曲线的右侧和左侧所示。
[0046] 当液体压力在预设压力时,预压缩喷雾器开始喷射。该预设压力被熟知为出口阀 的"开启压力"。在触发冲程中,压力上升至峰值压力。当压力下降到预设压力(出口阀的 关闭压力)时,分配立即停止。因为压力更高,所以在预压缩喷雾器中,分配冲程的开始和 结束时的液滴尺寸更小。因为相同量的液体在较短时间内被分配,所以生成更小液滴的峰 值压力也相对于图2所示的常规喷雾器的峰值压力更高。因而增加更多压力。从而相对于 常规喷雾器,越过压力时间曲线的压力差将依然存在,甚至更高。压力差仅偏移到较高的压 力范围。
[0047] 图3示出标准预压缩喷雾器的难点。难点包括,例如,⑴更宽伸展的液滴尺寸和 (2)过小的液滴尺寸。对于许多液体,更宽伸展的液滴尺寸是没有问题的。然而,有时候,液 滴尺寸的范围被要求更小,以便具有更好的液体性能,比如,例如,以产生泡沫。当液滴具有 能够被吸入的尺寸且其中液体可能是有害的(比如,例如当使用含有漂白剂的液体时)时, 过小的液滴尺寸(小于或等于10微米)可以引起健康危害。此外,在分配时,过小的液滴 尺寸能够偏离,而且不能命中目标。相反,液滴可能降落在非预期的液滴可以损坏的表面。 例如,当硬表面清洗剂降落在织物上时,硬表面清洗剂导致污渍。这些过程在图3的底部被 示出。此外,如图所示,在发泡器的背景下,滤网的尺寸为特定液滴尺寸,特定尺寸的液滴将 打击滤网的网格,从而形成泡沫。过小的液滴不能打击泡沫滤网,从而穿越过滤网而没有形 成泡沫,过小的液滴可能偏离,可能被吸入,并且不能降落在预期目标上。另一方面,过大的 液滴被发泡器滤网阻碍并落下,也没有到达目标。图4和5,如图1最右边图像所做,示出标 准预压缩喷雾器的上述问题的解决方案。
[0048] 避免当使用标准预压缩喷雾器时带来的问题是被期望的。为了实现这点,避免下 行冲程周期的顶部的压力峰值是必须的,其导致液滴尺寸过小。因而,我们需要使得液滴尺 寸的范围更小。换句话说,分配器操作时的压力范围需要变得更窄。在本发明的示例性实施 例中,这被实现如下。被泵排除的一定量的液体在给定的分配时间内不能离开喷嘴,这造成 压力峰值。液体的溢流需要被临时地存储。在本发明的示例性实施例中,该液体被存储在 缓冲器中。然后可以避免压力峰值并且使得压力范围更小。当没有更多液体被泵排出时, 缓冲器释放存储的液体。缓冲器或者通过喷嘴将液体释放到活塞腔室或容器(连续输出或 长期输出)或者将液体返回到活塞腔室或容器(直接停止)。连续输出或长期输出和直接 停止之间的差异在于缓冲器和活塞腔室之间是否设有单向阀。如果设有该阀,则液体不能 向后离开缓冲器并流动回到活塞,因而喷雾器呈现连续长期输出。如果不存在这种单向阀, 则留在缓冲器中的任何液体能够返回到活塞腔室并被用于下一个降液管(downspout)。
[0049] 通过同步或协调示例性DuOl喷雾器的部件,分配器可以被构建,即被量身定制以 适应任何用户或顾客的性能需求。本发明DuOl喷雾器的可能的窄输出范围和随之相伴的 液滴尺寸范围被示出在图4中。
[0050] 因此,在本发明的示例性实施例中,DuOl整装分配器至少包括泵引擎(冲程容积/ 一定冲程率下的绝对流量),预压缩出口阀(开启压力/关闭压力),孔口 /喷嘴(一定流 量下的性能)和缓冲器(溢流存储容量,溢流存储压力)。
[0051] 图5示出示例性DuOl喷雾器的部件之间的相关性的进一步细节。负责较大液滴尺 寸的排出口的开启压力和负责较小液滴尺寸的最大分配压力是可用于设置压力范围/液 滴尺寸伸展的控制。图5的右侧示出期望的压力水平/液滴尺寸,这可通过规范被提供或 通过用户或顾客被提供。在本发明的示例性实施例中,给定期望的压力水平/液滴尺寸,可 以构建DuOl喷雾器,其输出的压力或液滴大小范围以期望的压力大小为中心,并从P-Λ p 延伸至P+ Λ ρ。ρ- Λ P为出口阀的开启压力,P+ Λ P为一定冲程率下的最大分配压力。
[0052] 当在本发明DuOl技术的示例性实施例中期望的压力水平/液滴尺寸以及范围被 给定时,其允许通过设置上述控制来实现。[我们需要准确地表明什么确定PMax.]
[0053] 图6示出需要被关联以提供图5所示的期望压力范围的DuOl喷雾器的各种元件。 参照图6,存在泵、圆顶阀、缓冲器和排出孔口。最大分配压力是一定冲程率下泵的流量,孔 口/喷嘴操作的流量以及缓冲器的容量和压力的函数。在本发明的示例性实施例中,预压 缩出口阀的开启压力和关闭压力总是被设置为低于默认缓冲压力。缓冲器的默认缓冲压力 将存储的所有液体交给到孔口/喷嘴操作所需的流量中。一定冲程率下泵的流量将总是大 于孔口喷嘴的操作流量。这将确保在每个下行冲程中存在超额的液体,其不可能由孔口或 喷嘴的通过量来处理。一定冲程率下泵的流量和孔口/喷嘴的操作流量之间的差是溢流, 溢流是冲程之间可以递送的多余液体。因此,缓冲器的容量应该比溢流大或者等于溢流,以 便缓冲器总是可以吸收溢流并且允许其随后被释放。如果缓冲器在其容量下不能吸收整个 溢流,压力将会上升,并且标准预压缩阀中出现的情况将发生,如此在下行冲程的峰值处将 跟着发生更高的压力和更小的液滴尺寸。最大分配压力乘以活塞的表面积或者直径乘以触 发扭矩等于操作力。当系统(不同于本文所描述的DuOl系统)中存在峰值压力时,当这种 峰值压力在喷雾器中占优势时,需要由用户提供的触发力因而较高。因而,需要更多的力来 在这样的喷雾器中持续喷射操作。这和本文描述的DuOl系统是相反的,其中缓冲消除了峰 值压力,并且该系统大部分时间运行在基本恒定的低压力下(即图5中的上水平线-最大 分配压力)。
[0054] 图7-9示出在示例性DuOl喷雾器中的各种要素的相关性的进一步细节。参照图 7,叠加在标准压力时间曲线上的是一个白色带,其是在Pmin和Pmax之间的压力的窄范围 并示出DuOl喷雾器的持续输出压力。如果期望较小的液滴,则如图7所示,该压力带宽高。
[0055] 因而,图7描述高压力带宽以生成具有较小液滴的输出范围。随着高压力,小的活 塞直径被需求以保持符合人体工程学的操作力。最大可能活塞行程被设置为保持触发器的 符合人体工程学的致动。(小的活塞直径)x(最大活塞行程)=小的排量。具有高压力引 起的大流速的小排量要求具有较低流量的喷嘴/孔口。因而,大流量、小液体体积部分地被 低流量孔口阻断。这个溢流被存储在缓冲器中。
[0056] 图8示出了输出压力的更低宽带,其是创建具有较大液滴的输出范围的低压宽 带。这里,为了实现该结果,使用低压圆顶阀和缓冲器。因而,图8描述创建具有较大液滴 的输出范围的低压宽带。这将使用低压圆顶阀和缓冲器。随着低压,可以使用较大的活塞 直径以保持符合人体工程学的操作力。最大可能活塞行程被设置为保持触发器的符合人体 工程学的致动。(较大的活塞直径)x(最大活塞行程)=大的排量。具有低压力引起的低 流速的大排量可以使用具有更高流量的喷嘴/孔口以产生大液滴。因此,这里的大液体体 积需要具有较大流量喷嘴的溢流。该溢流被存储在缓冲器中。这基本上和图7所示的情况 相反。
[0057] 概括图7和8,可以很容易地看出,通过操纵示例性DuOl喷雾器的各种参数,任何 期望的输出压力带,无论是低、中还是高,都可以实现。图9是这样压力带的范围的可能相 关值的表,并提供这样压力带的示例用途和示例液体。应该注意的是,连续喷射的频率是每 分钟的冲程数量,以在冲程之间具有输出。当用户制造一次冲程并保持触发用于长期喷射 时,单次行程的喷射持续时间是分配开始和结束之间的时间。
[0058] 图10示出了可以用于圆顶阀或预压缩阀的各个预压缩技术。预压缩技术可以用 于所有种类的分配应用。例如,地板拖把、窗户清洗器、喷雾器等。预压缩技术可以用于宽 压力范围(从低压到高压)的分配应用。预压缩阀可以制造成各种类型、配置、配置和材料 的组合,例如,如图10所示:(1)具有集成的进口阀的全塑料弹性圆顶阀;(2)全塑料弹性 圆顶阀;(3)全塑料二元圆顶阀;(4)加载弹簧的薄膜阀;和(5)薄膜阀。
[0059] 预压缩阀
[0060] 图11示出了各种类型的预压缩阀。参照图11,存在全塑料弹性圆顶阀(具有或没 有集成进口阀)。这里,阀的闭合力和因而打开阀需要的力由材料的弹性和装配时的预张力 确定。此外,存在加载弹簧的薄膜阀。这里,阀的闭合力和因而打开阀需要的力由放置在薄 膜后的金属或塑料弹簧的力确定。该薄膜是弹簧和液体之间的密封件。最后,存在薄膜阀。 这里,阀的闭合力和因而打开阀需要的力由薄膜后的气体压力确定。气体压力的作用就像 弹簧。该薄膜是气体和液体之间的密封件。
[0061] 缓冲器
[0062] 图12示出了可以用于本发明示例性实施例的各种类型的缓冲器。参照图12,存 在加载弹簧的缓冲器,其中缓冲压力由缓冲活塞后的金属弹簧的性能设置。缓冲容积由缓 冲活塞的最大行程设置。此外,存在弹性材料的缓冲器,其中缓冲压力由缓冲器的性能,材 料,和厚度确定。缓冲容积由弹性零件的尺寸和限制弹性零件的伸缩的缓冲器壳体的容积
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