射流喷嘴和振荡器回路的制作方法_4

文档序号:9400307阅读:来源:国知局
r>[0063]对于图5至图6B的实施方式,由于IswK P w稍大,喷射流500建立沿着通道的如在时序图图6A和6B中所示的夹带。夹带从每一侧交替并且喷射流500从一个壁移动到另一个壁,导致振荡输出。需要指出在区段440中的空腔状喷射流转向腔的相对大小和形状已从如图3中所示的在用于流体200的类似的(comparable)喷射转向区段240中的三角形空腔减小。
[0064]现在转到图7A、7B和7C所示的喷嘴组合件插入物的实施方式,双面流体回路基材、插入物或片600被配置成具有在第一侧的表面内限定的第一振荡器配置700和在流体回路插入物600的对着流体回路插入物600第一侧的第二侧的相对表面内限定的第二振荡器配置800。蘑菇形流体回路振荡器700和猫头鹰形流体回路振荡器800在片基材600的相对侧上组合成单个固体片,以便产生用于在双喷雾喷嘴组合件中使用的流体振荡器插入物。由回路700、800所产生的喷雾可选择成为相异并且彼此互补。例如,取决于所需的喷雾图案,蘑菇形流体回路700可产生具有60°扇形角或喷雾宽度的喷雾,而猫头鹰形流体回路800配置成同时产生具有45°扇形角以适应车辆的挡风玻璃或其它所需目标表面的形状。进料孔或入口 710优选位于载有蘑菇形流体回路的插入物600的一侧上,并且细长的槽状入口 810限定通过片600的基材以便提供与进入的加压流体的共用流体连通,这样两个流体回路可同时由一个公共源供以加压流体流。
[0065]现在转到图8,分流喉部猫头鹰形回路流体900具有配置有向内突出的分流器构件982的喉部孔980。像“猫头鹰形”回路400,流体回路900具有引入到如图8中所示的流体喷射转向区段940内的第一和第二岛状部942、944,并且第一和第二岛状部942、944由横向间隙或岛状部间隔宽度(“Isw”)隔开。在所示的配置中,回路900在操作上可类似于图5至图6B中所示的那些,并具有多个区段,所述区段彼此配合以便作用于经由那里通过的流动流体上,从而产生所需的振荡喷雾。依次,流体最初流入到入口 910并且通过可选的过滤区段920,并且然后流入到终止于动力喷嘴950内的锥形入口区段930内,在该动力喷嘴处流体随后进入到流体喷射转向岛状部区段940内。岛状部区段的出口是用于相互作用区域960的入口,所述区域960终止于配置成将振荡喷雾发射到周围环境中的喉部980内。图8以正视图示出也具有中心轴线或流动路径轴线902的流体振荡器900的结构特征的平面视图。
[0066]依次,流体最初流入到入口腔槽910内,然后流动通过在限定可选的过滤区段920的一系列向内突出的柱元件922之间的空隙空间,并且然后流入到终止于动力喷嘴950内的钟形进料器内,在该动力喷嘴处流体随后进入到流体喷射转向区段940内。喷射转向区段的喷射出口是用于产生相互作用区域960的涡流的入口 961,所述区域960在远侧上终止于配置成将流体液滴的振荡喷雾发射到周围环境中的分流喉部980内。
[0067]根据配置有具体选定的尺寸的某些特征和结构元件对流体回路900进行最佳地描述,即:
Pw=动力喷嘴950的宽度;
Pd =动力喷嘴950的深度;
Tw =分流喉部980的宽度;
Td =分流喉部980的深度;
Iw =相互作用区域960的横向宽度;
^ =相互作用区域960的轴向长度;
Isw=在岛状部942、944之间的间隔宽度;
Ew =在耳部962、964之间的耳问间隙宽度;
E^ =耳部962、964的向内突出的顶端的轴向位置;
Sw =在内缩部入口 961处的通道宽度;
4=内缩部入口 961的轴向长度;以及
Sa=内缩部角长度或相互作用区域的从内缩部入口 961开始的发散的侧壁区段的轴向长度。
[0068]加压流体流入或通过入口 910或进料孔进入到动力喷嘴450内,所述动力喷嘴优选是具有宽度尺寸(“pw”)和深度尺寸(“Pd”)的矩形开口。钟形进料器930通向动力喷嘴950,其产生具有希望在相互作用区域960内形成涡流的湍流边界层的加速流体喷射流。在该实施例中,流体回路动力喷嘴950将流体提供到喷射转向区段940,所述区段940包括对着第二流体喷射转向岛状部944的第一横向偏置流体喷射转向岛状部942,从而提供由中央开口间隔开的一对相对对称的流体喷射转向岛状部942、944,该开口由岛状部间隔宽度(“Isw”)限定。岛状部的大小和形状是相同的,而且镜像成像,并且可配置成改变流体喷射转向性能属性。
[0069]第一岛状部942沿着流体流动路径从中心轴线902横向偏置并与第一弯曲的流体喷射转向相互作用区域侧壁区段952隔开,所述侧壁区段952限定第一喷射转向腔并从动力喷嘴950的第一侧延伸到相互作用区域960的入口的第一侧,并且与相互作用区域960的第一成角度的侧壁区段相接。对称地,第二岛状部944沿着流体流动路径从中心轴线902横向偏置并与第二弯曲的流体喷射转向相互作用区域侧壁区段954隔开,所述侧壁区段954限定第二喷射转向腔并从动力喷嘴950的第二侧延伸到相互作用区域960的第二侧的入口,并且与相互作用区域960的第二成角度的侧壁区段相接,由此其限定振荡腔室。从而流体喷射转向区段940包括邻近于第一岛状部942的第一流体喷射转向腔,其限定对着第二流体喷射转向腔的第一流体压力累积体积,第二流体喷射转向腔邻近于第二岛状部944以便用于限定第二流体压力累积体积。从而第一流体喷射转向腔和所述第二流体喷射转向腔与彼此并与动力喷嘴950处于流体连通,并且流体喷射转向区段940与用作振荡腔室的引发振荡的相互作用区域960流体连通并将流体喷射流发射到该区域960内。
[0070]如图8的平面视图中所示,岛状部942、944和它们所限定的第一和第二喷射转向腔将在每个喷射转向腔内产生循环流动,并且在流体喷射转向空腔区段940内引起的合成的随时间变化的碰撞流动通过将振荡不稳定性引发到流体有助于使被迫进入到相互作用区域960内的合成的流体喷射流转向,该流体在相互作用区域960内产生第一和第二涡流(例如类似的涡流310、320,如图4中可看出的那样)。
[0071]相互作用区域960接纳振荡喷射并且相互作用区域的内部从被称为内缩部入口961、具有选定的内缩部入口宽度(“Sw”)的狭窄通道入口开始。在动力喷嘴950下游的内缩部入口 961的流动路径或轴向位置被称为内缩部位置( '”),以及内缩部角长度(“SA”)可被表征为流动路径的长度(或沿着轴线902的轴向长度),用于相互作用区域的成角度或发散的第一和第二侧壁区段从内缩部入口 961开始。内缩部入口 961的内缩部宽度或横向宽度可用于通过各种流体优化流体900的性能。例如,给定PwS 0.5毫米,并且没有连接槽(诸如像在上面对于流体100所述的横向槽146),对于双稳态操作,入口宽度Sw应该大于1.35毫米。对于小于1.35毫米的3¥值,流体400将不能可靠地引起或维持振荡(即流体流动是单稳态的)。然而,通过横向连接槽(例如像146,但未示出),对于双稳态操作允许较窄的入口(Sw< 1.35毫米)。因此,对于双稳态(即振荡涡流)操作,较宽的入口宽度(Sw> 2.7PW)为无槽的原型回路工作,而稍微较窄的入口(Sw> 2PW)为具有槽(例如146)的回路工作。内缩部角长度控制喷雾的均匀性,该处较长的长度产生末端厚重的喷雾(类似于图1E中所示的那样),而较短的长度产生均匀的喷雾。应当指出的是,内缩部长度Sa不能无限制地增加,以及流体性能趋向于对于3八较大值的单稳态操作。申请人的实验已经显示,通常对于SA>4PW,流体性能(对于回路900)变为不希望的单稳态。优选地,动力喷嘴到内缩部入口长度SJI大于(例如,1.2倍)Pw,并且当相比于SjP Sa时不是临界尺寸。
[0072]对于相互作用区域960,相互作用区域的宽度(“Iw”)和相互作用区域的长度(“ Il")的尺寸相对于动力喷嘴450的宽度配置和定制尺寸,该处Iw是6.5倍的P w,以及Il通常为11倍的Pw。这些值可针对包装限制进行调节。然而,当相互作用区域960的大小减少到该标称组的比例以下时,动态性能及冷性能降低。相互作用区域960还包括一对对称的相对向内突出的基本上为三角形截面的耳部962、964,其各自从较宽的近侧基部突出并在远侧上终止于切成圆角的顶端。耳部962、964的大小优选是相等的,并且在相互作用区域960的内缩部入口 961下游的位置处沿着横向轴线对准。缺少耳部962、964使回路900成为单稳态的。
[0073]对于在耳部962、964的顶端之间开口的临界尺寸(“Ew”)为:
(a)在相对耳部的向内突出的远端之间的耳问间隙的横向宽度;以及
(b)从动力喷嘴450到向内突出的耳部的横向轴线的流体路径或通道的轴向长度(“V,)。
[0074]申请人的实验得出的结论是,当Ew为约5.2倍的P w,以及El在8.5 (P w)至9.2 (Pw)的范围内时,可获得合适的振荡操作。
[0075]在用于回路400的所示实施方式中,当维持下述关系时可确保合适的操作:ISW =1.2Pw-l.3Pw 和 Sw= 3.5Pw-3.8Pw。
[0076]对于图8的实施方式,喷射流的运动可与图6A和图6B中所示的那样相比,由于Isw比Pw稍大,喷射流(例如500)建立沿着通道的夹带(如在时序图图6A和6B中所示)。夹带从每一侧交替并且喷射流(例如500)从一个壁移动到另一个壁,导致振荡输出。需要指出在区段940中的空腔状喷射转向腔的相对大小和形状已从如图3中所示的用于流体200的类似的喷射转向区段240中的三角形空腔减小,但类似于图5至图6B中所示的那些。
[0077]分流喉部猫头鹰形流体回路900可与在喉部处的分流器一起使用用于具有较大的扇形角喷雾。通常情况下,对于具有较大扇形角(例如>60° )的喷雾,较高的回路效率可优选图8的流体结构。对于给定的喉部,回路效率与扇形角相对于动力喷嘴面积的比率成比例。从而回路效率等同于在具体的扇形角和压力下的较高的速率。特别是对于挡风玻璃清洗器应用,除了较大的液滴之外,较高的速率是所需的。
[0078]本领域内的技术人员将会理解的是,本发明提供一种流体回路(例如100、200、400,800或900),其适于在喷嘴组合件中使用并配置成喷射流体液滴的振荡图案,包括在一定压力下的流体源(未示出),具有与所述源流体连通的入口并且包括动力喷嘴的流体振荡器(例如100、200、400、800或900),所述振荡器还包括具有上游端和下游端的振荡腔室,所述上游端具有耦接到所述动力喷嘴用于将流体喷射流发出到振荡腔室内的入口,而所述下游端具有用于将流体喷射流发出到周围空间内的出口孔。振荡腔室具有流体喷射转向区段(例如140、240、440或940),其与所述动力喷嘴流体连通,并且具有对着第二流体压力累积体积的第一流体压力累积体积,每个压力累积体积与彼此且与动力喷嘴流体连通,该处流体喷射转向区段与引发振荡的相互作用区域处于流体连通并将流体喷射流发射到引发振荡的相互作用区域内。振荡器还包括相对的第一和第二侧壁,所述侧壁与相对的顶壁和底壁相交以在振荡腔室中限定引发振荡的相互作用区域,用于引起所述流体喷射流在振荡腔室中侧壁之间有节奏地来回扫射,并且引发振荡的相互作用区域限定喉部宽度和动力喷嘴宽度,而上游端包括钟形进料器,其促进喷射流在其离开动力喷嘴时的扩散;其中相互作用区域和所述流体喷射转向区段用来自所述源的流体快速填充,并且所述流体振荡器被激活以提供双稳态的振荡喷雾。
[0079]射流喷嘴振荡腔室的相互作用区域优选包括从相对的第一和第二侧壁向内突出的相对的耳形突出部(例如162、164),并且振荡腔室的流体喷射转向区段可包括限定第一流体压力累积体积的第一空腔(例如142
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