专利名称：包含固定或可变喷射角度的具有可调液滴尺寸的平面射流流体喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及流体喷射喷嘴。更具体地，本发明涉及包含固定或可变喷射角实施例的、具有可调液滴尺寸的平面射流流体喷嘴。相关领域描述本领域众所周知地，喷嘴用于在压力下将诸如水的流体转化成雾化雾或者羽状蒸汽。喷嘴具有许多用途，例如灌溉、景观浇水、消防，甚至溶剂喷涂和油漆喷涂。喷嘴也用在造雪设备中以提供具有一定尺寸的水滴的雾化雾，该尺寸适于穿过冷的大气投射以冻结成雪，用于在滑雪度假村人工造雪。已知传统的喷嘴提供特定形状的喷射模式的流体薄雾射流，例如锥形薄雾喷射模式。提供平面射流(扇形)的喷嘴已经被证明尤其适用于造雪、消防和灌溉。传统的流体喷嘴，尤其是那些与造雪相关的流体喷嘴存在的难题是将大量的水转化成适于在大气中冻结的小液滴或微粒的挑战。典型的传统方法是增加小输出的数量，其必须使用具有固定的孔口和喷射角度的喷嘴。在这一方法中，能够改变固定流体输入压力下的输出(流体流动速率)的唯一方法是将喷嘴设置在能够被选择性地开启或者关闭的贮存器中。为了这一目的，一些人工造雪风扇枪具有设置在四个分离的贮存器中的多至400 个的固定喷嘴。可替代地，为了改变流体流动速率，可以改变输入流体的操作压力。但是， 已知地，改变流体输入压力时，液滴尺寸也将改变。在通过单个固定喷嘴实现更大容量的水的另一个传统方法中，可简单地使用产生更大液滴的、具有更大固定孔口的喷嘴。已知地，传统的消防喷嘴可使液滴尺寸和水流速率增加。人工造雪中使用的固定孔口的传统小射流喷嘴存在的另一个问题是，由于喷嘴内的流体轨道短、微粒尺寸小并且流体流可能被分解为单个射流而由此增加内部摩擦损失， 它们无法实现大量的投射。存在对具有可调节液滴尺寸的平面射流流体喷嘴的需要。除了可调节液滴尺寸之外，还提供固定的和可调节喷射角度的喷嘴也会是有益的。这样的喷嘴可为使用者提供对以下的喷嘴喷射变量的更强控制流体流动速率、在喷射口形成的液滴尺寸、喷射形式和喷射角度。
发明内容
公开了平面射流流体喷嘴的一个实施例。该喷嘴可包括下喷嘴板，该下喷嘴板包括形成于其内的下撞击表面，设置在下撞击表面内端的至少一个流体进口，和沿着下撞击表面外端设置的下口边缘。该喷嘴还可包括上喷嘴板，该上喷嘴板包括形成于其内的上撞击表面和沿着该上撞击表面外端设置的上口边缘。该喷嘴还可包括封条，被配置以用于将该下喷嘴板密封至该上喷嘴板，使得该下和上撞击表面彼此相对，由此在撞击表面之间形成流体通道，该流体通道被配置为将受压流体从至少一个流体进口引导至形成于相对的下和上口边缘之间的狭槽口。该喷嘴还可包括液滴尺寸调节装置，其被配置为固定至该上和下喷嘴板，用于选择性地控制从狭槽口喷射出的流体液滴的尺寸。公开了平面射流流体喷嘴的另一个实施例。该喷嘴可包括相对的下和上喷嘴板， 该下和上喷嘴板具有多个通向多个流体腔的流体进口，该多个流体腔中的每一个可包括相对的撞击表面，该相对的撞击表面具有第一和第二区域，用于加速沿着相对的碰撞表面的流体流动，并使得相对的流体流从相对的孔口边缘射出并相互撞击。该喷嘴还可包括相对的孔口边缘之间可选择性地调节的距离。本发明的其他特点和用途将在下面的描述中陈述，并且其部分将会因该描述而变得明显或可从本发明的实践中得知。
下面的附图示出了用于实践本发明的典型实施例。相同的参考标记指的是附图中的不同视图中或者本发明不同实施例中的同类部件。图1-3分别是根据本发明的平面射流流体喷嘴实施例的顶-前部透视分解图、前部透视分解图和底-前部透视分解图。图4是根据本发明的如图1-3中所示的组装的平面射流流体喷嘴实施例的截面右视图。图5和6分别是根据本发明的下喷嘴板实施例的透视图和俯视图。图7是根据本发明的上喷嘴板实施例的底部透视图。图8是根据本发明的下口边缘实施例的放大透视图。图9是根据本发明的如图1-4中所示的未安装选配盖的平面射流流体喷嘴实施例的正视图。图10例示了根据本发明的具有固定外壳(喷嘴组件在其内选择性地转动以调节喷射角度)的平面射流流体喷嘴的另一个实施例。图11是根据本发明的具有倒角的下口边缘的下喷嘴板另一个实施例的放大透视图。图12是根据本发明的具有倒角、未安装盖的喷嘴板的平面射流流体喷嘴实施例的主视图。图13和14是根据本发明的下喷嘴板和上喷嘴板的可替换实施例的透视图。图15例示了包含图13和14所示的下喷嘴板和上喷嘴板的可替换实施例的平面射流流体喷嘴实施例的截面图。图16例示了根据本发明的固定喷射角度的平面射流流体喷嘴实施例的分解图。图17更加详细地示出了根据本发明的、如图16所示的下喷嘴板实施例的顶-右部透视图。图18是根据本发明的组装的固定喷射角度的平面射流流体喷嘴实施例的截面侧视图。图19是根据本发明的、如图18所示的组装的固定喷射角度的平面射流流体喷嘴的左透视图。图20是根据本发明的用于具有三个腔的固定喷射角度喷嘴(如左透视图所示) 的下和上喷嘴板实施例的简化图。图21更加详细地例示了图20中所示的下和上喷嘴板中形成的撞击表面。图22例示了根据本发明的用于具有四个流体进口的平面射流流体喷嘴的下喷嘴板和上喷嘴板的分解透视图。图23是根据本发明的、如图22所示的下喷嘴板实施例的顶视图。图M是根据本发明的、将图22的平面射流流体喷嘴组装后的简化右侧-截面图。图25是根据本发明的、如图22和M所示的平面射流流体喷嘴的透视图。图沈和27例示了用于控制流体进入图22J4和沈中所例示的平面射流喷嘴实施例中的阀控制装置实施例的截面透视图。
具体实施例方式在此公开平面射流流体喷嘴的实施例及其元件部件。根据本发明，多种喷嘴的实施例提供了可调节的液滴或者微粒尺寸。可变化的液滴尺寸在人工造雪的环境下特别有益，在人工造雪环境下，当在寒冷的大气中冻结时形成冰或雪的微粒时，相对于较大的水滴，较小的水微粒或液滴可以更快地凝固。多种其它的喷嘴实施例提供了固定或可调节的喷射角度。许多传统的平面射流喷嘴只提供固定的喷射角度。还有些实施例提供多种流体进口，这些流体进口提供对流体流动速率的更强控制。这里所描述的平面射流流体喷嘴的实施例中个别的水流速率能够高达大约200加仑/分钟并且穿过大气投射液滴能够高达大约20米。但是，应该能理解，这里所示出和描述的平面射流流体喷嘴可以用于任何合适的流体，不限于水。例如并且不作为限定的，该流体可以是燃料、溶剂、涂料、油或其它任何可以根据本发明的教义被雾化的流体。这里所公开的多种喷嘴实施例的有益特征在于它们不需要任何压缩空气来实现流体的雾化。仅仅利用多种喷嘴实施例的结构和施加于一个或更多个流体进口的流体压力来实现雾化。图1-3分别是根据本发明的平面射流流体喷嘴100的实施例的顶-前部透视分解图、前部透视分解图和底-前部透视分解图。喷嘴100可包括下喷嘴板102、上喷嘴板104、 封条106、选配盖108和液滴尺寸调节装置110。如图1-3所示，图示的液滴尺寸调节装置 110可以是与对应的螺栓孔114 一起使用的多个螺栓112，用于将封条106固定在下喷嘴板 102和上喷嘴板104之间。螺栓孔114可以完全穿过板102(示出)或104中的一个。另一个板104(示出)或102中的螺栓孔114可以在螺栓孔114内具有螺纹以与螺栓112的螺纹啮合。可替换地，螺栓孔114可以完全穿过两块板102和104，并可以通过合适的螺母和 /或垫圈(均未示出)被固定，以与螺栓112的螺纹匹配。应该能理解，可能存在许多用于调节液滴尺寸的其它设计，其将是这里所描述和示出的液滴尺寸调节机构110的合适的替代物。例如但不作为限定的，根据本发明的可替换的实施例，在外部被安装至板102和104的夹合机构可以被用于选择性地压缩板102和 104之间的封条106。在根据本发明的另一个实施例中，可选择性调节的、相对的孔口边缘可以并入板102和104中的一个或两者之中以容许定位螺钉或其它机械装置来调节狭槽口136的间隙，并且由此调节液滴或微粒的尺寸。封条106可以用于分离下喷嘴板102和上喷嘴板104。封条106也可以用于在形成于下喷嘴板102和上喷嘴板104之间的流体通道116的周围形成流体密封封条。封条 106可由任何合适的、可在下喷嘴板102和上喷嘴板104之间形成流体密封封条的可弹性变形材料形成。例如但不作为限定的，封条106可以由橡胶材料或弹性体形成，即本领域普通技术人员已知的多种聚合物中的任何一种，其具有像天然橡胶那样的弹性特性。选配盖108可以通过用于拧紧到位于上喷嘴板104顶部的螺纹孔中的螺栓118和孔120，或通过一些其他的固定装置(未示出)，例如卡口座、夹具、螺纹啮合、过盈配合或本领域技术人员已知的任何其它适合的装置固定至上喷嘴板104。选配盖108还可以包括开口 122。该开口 122可以具有围绕开口 122的倒角126 (最好如图2中所示)，用于拓宽从流体通道116喷射出的流体液滴至大气的路径。下喷嘴板102可包括一个或者更多的流体进口 124(图1和3示出了一个)。流体进口 IM可被配置为用于(通过螺接、快速连接或其它方式)连接至高压流体源，例如但不作为限定的，水管，其提供待被喷嘴100雾化的流体。图4是根据本发明如图1-3中所示的组装的平面射流流体喷嘴100的实施例的截面-右视图。如图4所示，下喷嘴板102和上喷嘴板104由封条106分离并通过螺栓112 固定就位。封条106可以是可压缩的或者可弹性变形的材料，例如但不作为限定的，弹性体或橡胶材料。当从顶部观察时，封条106包围流体通道116并位于下喷嘴板102和上喷嘴板104之间。进一步如图4所示，选配盖108可以围绕下喷嘴板102和上喷嘴板104。盖 108可由螺栓118固定至形成于上喷嘴板104的顶部128内的孔120A。螺栓118可被用于转动地调节和固定盖108和其相对于狭槽口 136的开口 122，以如下面进一步描述地调节喷射角度。图4进一步例示了流体通道116的垂直截面，流体通道116由流体进口 IM开始通向流体腔130，流体腔130聚集并重新引导流体朝向相对的下撞击表面132和上撞击表面 134流动。流体最终被引导至狭槽口 136，在该处，穿过相对的撞击表面132和134的层状流体在压力下碰撞，并在接触时立刻雾化，然后以平面射流喷射模式从狭槽口 136射出。如图4中的垂直截面所示，喷嘴100的实施例包括流体腔130，其一开始不在流体通道116的垂直方向上变窄，即不从流体进口 IM变窄，直到其在138处的虚线所示的中心轴处遇到相对的撞击表面132和134。以另一种方式描述为，底部156和顶部168通常相互平行。但是，相对的撞击表面132和134被设置为当它们从中心轴138发散时，流体通道 116的高度逐渐变窄。这种逐渐变窄可以反映通常为图4中的括号140处所示的线性第一区域中的稳定梯度。在第一区域140中，喷嘴100的相对撞击表面132和134的变窄加速了流体放射状地朝向狭槽口 136流动。在非线性第二区域中，通常如箭头142处所示，喷嘴100的相对撞击表面132和 134设置为在流体通道116的垂直方向上逐渐变窄。非线性第二区域中的这种逐渐变窄可以反映相对于第一区域140中的梯度的可变梯度。第二区域142中的这种逐渐变窄进一步加速了流体朝向狭槽口 136流动。第二区域142进一步使得流体从相反的方向(撞击表面 132和134)相互撞击，并由此在狭槽口 136处雾化。然后，加速雾化的流体液滴被喷射到大气中。图5和6分别是根据本发明的下喷嘴板102实施例的透视图和俯视图。下喷嘴板 102可包括在板102的顶部表面144中形成的下撞击表面132。下喷嘴板102可包括穿过板102的底部表面(图5-6中未示出，但参见图3中的146)的流体进口 124。流体进口 IM 可以设置在与底部156紧邻的内边缘148。下喷嘴板102可进一步包括沿下喷嘴板102的外圆柱形表面152设置的下口边缘150。流体腔130的一部分由从下喷嘴板102大体平坦的底部156垂直上升的下侧壁154限定。下侧壁巧4可包括平面表面并从流体进口 IM朝向下口边缘150径向延伸。图5和6进一步例示了在顶部表144中形成的螺栓孔114(出了 6个)，其与螺栓 112 一起使用(图1)，以将下喷嘴板102固定至上喷嘴板104上(图1)，且其之间带有封条 106。根据其它实施例，螺栓孔114的数量可在所示的六个上下变化。仅需要足够在下喷嘴板102和上喷嘴板104之间(图1)固定封条106(图1)的螺栓112。下喷嘴板102进一步包括用于容纳封条106(图1)的密封环162。密封环162(和封条106，图1)被配置为围绕下喷嘴板102的顶部表面144的外周从狭槽口 136的相对端部164A和164B延伸(图4)。图5和6进一步例示了多个径向凹槽160 (图5和6示出了 15个凹槽)，每个凹槽从点158开始(在该点处中心轴138与底部156交叉)在第一区域140中向上延伸一个稳定的线性梯度，然后在紧邻下口边缘150的第二区域142中向上延伸更陡峭的非线性梯度。 尽管如图5和6所示的径向凹槽160的截面大体为圆形轮廓，V形和其它多边形或弯曲轮廓也可以适用于符合本发明主旨的下喷嘴板102的可替代实施例。也将会理解，在另一个实施例中，喷嘴板(上和下)可以根本没有凹槽。根据这些实施例，喷嘴板可以仅包括光滑的锥台形撞击表面(参见，例如图17-19和下面的相关描述)。图7是根据本发明的上喷嘴板104实施例的底部透视图。与下喷嘴板102(图5和 6)相比较，很明显地，除流体进口 IM之外，上喷嘴板104基本上具有所有与下喷嘴板102 相同的对应特征。具体地，上喷嘴板104可包括形成于其内的具有上撞击表面138的底部表面166、顶部168、螺栓孔114和密封环162。如同其对应部件和相对的下撞击表面132， 上撞击表面134包括多个径向凹槽160，其从顶部168的中心轴138上的点170开始并延伸通过线性第一区域140到达非线性第二区域142并最后到达形成一半狭槽口 136(图4)的上口边缘172。类似地，流体腔130的另一部分由从上喷嘴板104大体平坦的顶部168垂直下降的上侧壁155限定。图8是下喷嘴板的一部分放大的右侧透视图，其例示了根据本发明的未倒角的下口边缘150的实施例。径向凹槽160的三维塑形以及密封环162的额外细节被示出。额外的密封环174也被示出为围绕外部圆柱形表面152，其可以用于进一步密封另一个封条(未示出)。图9是根据本发明的如图1-4中所示的未安装选配盖108的平面射流流体喷嘴 100的实施例的正视图。图9例示了通过螺栓112固定在下喷嘴板102和上喷嘴板104之间的封条106。如图9中进一步所示的，狭槽口 136由下狭槽口边缘150和上狭槽口边缘 172限定。狭槽口 136处每对垂直对齐的凹槽160的出射的喷射模式为具有朝向垂直方向的长轴的微型平面射流扇。当然，具有多对(在所示的实施例中有15个)这样的垂直对齐的凹槽，每个沿不同的角度方向引导平面射流(当以水平作为参考时)。图1-9中所示的喷嘴 100的实施例可以在狭槽口 136处取得宽至大约80°的初始喷射角度，并可以包括多达15 个的垂直定向的平面射流扇，其通过80°水平定向的初始喷射角度均勻扩散。但是将会理解，许多其它实施例可能具有更多或更少对形成微型平面射流的凹槽160，对数取决于每个凹槽在狭槽口 136处所选择的宽度，其对应于给定的喷嘴角度配置(示出为80° )。将会理解，通过改变所示的近似为80°的喷嘴角度配置，可以实现更多或更少对的凹槽160。已对喷嘴100的实施例在充足的水压下提供高达约200加仑/分钟的量进行了测试。使用旋转定位的选配盖108维持在狭槽口 136处取得的近似80°的初始喷射角度，使得开口 122与狭槽口 136精确地对齐。当然，如果期望更小的喷射角度，可以旋转定位选配盖108，使得其遮蔽狭槽口 136的一部分，由此防止雾化流体从狭槽口 136自由射出。 根据一个实施例，选配盖108的旋转对齐可以通过螺栓118固定，或者根据另一个实施例， 可以通过沿盖108以及板102和104的外部圆柱形表面形成的孔和螺栓(未示出)固定。 也可以相对于具有开口的固定外壳旋转喷嘴组件，以遮蔽平面射流，并由此调节如下面参考图10所描述的喷射角度。图10例示出根据本发明的具有固定外壳208的平面射流流体喷嘴200的另一个实施例，喷嘴组件201在固定外壳208内选择性地转动以调节喷射角度。依据喷嘴200，固定外壳208围绕由上喷嘴板104和下喷嘴板102组成的、被封条106分隔的喷嘴组件201。 喷嘴组件201以与喷嘴100相同的方式形成狭槽口 136。基板203和下喷嘴板102附接至螺栓中间轴205，其在螺栓中间轴蜗轮207的控制下上下移动。下喷嘴板102在带肩螺钉 (未清楚示出)上上下移动。带肩螺钉设置在基板203中并穿过下喷嘴板102进入垂直固定的上喷嘴板104中。这样的机械特征容许下喷嘴板102移动，由此容许通过电机而不是通过人工调节螺栓112(图1)来调节狭槽口 136的下狭槽口边缘150和上狭槽口边缘172 的间隔距离。因此，已经参考图10和相关描述公开了喷嘴200上用于调节液滴尺寸的自动装置的实施例。而且，图10例示了转动轴209也连接至基板203，其在转动蜗轮211的控制下转动喷嘴组件201。因此，通过相对于固定外壳208中的开口 222转动狭槽口 136，喷射角度可以从大约80°下降到任意更小的喷射角度。因此，已经参考图10和相关描述公开了喷嘴 200上用于调节喷射角度的自动装置的实施例。对于一个本领域技术人员来说，其它用于相对于狭槽口 136选择性地定向开口 122(图1)或222(图10)的方法(人工或自动)将是显而易见的。这样的可替代实施例在字面上或者等同原则下被视为落入本发明的范围内。图11是根据本发明的具有带倒角的下口边缘250的下喷嘴板202的另一个实施例的放大透视图。下喷嘴板202的所有其它方面可与下喷嘴板102的上面所述的那些相同。 将会理解，类似的带倒角的上口边缘272(图12)可用于上喷嘴板204(图12)的其它实施例。图12是根据本发明的未安装选配盖108的、具有带倒角的喷嘴板250和272的平面射流流体喷嘴300的一个实施例的正视图。带倒角的下口边缘250露出圆形的凹槽边缘 213，其对于形成微型平面射流喷嘴的底半部是有益的，通常如开槽和倒角的孔口边缘236 内的箭头215处所示。每个微型平面射流喷嘴215包括一对垂直对齐且相对的圆形凹槽边缘213，其围绕在开槽和倒角的孔口边缘236中形成的水平狭槽217。
每个微型平面射流喷嘴215形成水平定向的平面扇形喷射模式。喷嘴300的多个 (15个微型平面射流喷嘴21 水平发散的单个喷射模式组合以形成高度雾化的平面射流扇形喷射模式，其区别于喷嘴100的喷射模式。除了对孔口边缘倒角之外，上面所描述的基本平面射流喷嘴100、200和300的多种其它特征可被改变或重新配置以取得符合本发明原理的特定结果。例如，还可以改变流体通道的形状，以提前在流体腔中实现收敛和发散。图13和14是根据本发明的下和上喷嘴板402和404的可替换实施例的透视图， 下和上喷嘴板402和404每个都具有各自的收敛/发散的下和上侧壁妨4和455。收敛/ 发散的侧壁4M和455提高了流体从进口 4 朝向狭槽口 436(图15)的加速。如图13所示，还可以改变流体进口似4的形状以使其包括与底部456紧邻的圆形内边缘448。圆形内边缘提供相对于喷嘴100陡峭的内边缘148(图5和图6)更光滑的层状流体流动。图14 例示了围绕顶部468的上侧壁455。图15例示了包含如图13和14所示的下和上喷嘴板402和404可替换实施例的组装平面射流流体喷嘴400的实施例的截面图。图15示出了流体腔430以及带倒角的下和上口边缘450和472的截面形状。上面所描述的平面射流流体喷嘴100、200、300和400均包括具有径向凹槽160的
撞击表面。平面射流流体喷嘴的可替换实施例可具有平坦或光滑的撞击表面，其可以一开始在大气中进一步雾化之前产生更多流体液滴喷射带，由此取得相对于具有径向凹槽160 的喷嘴的不同喷射模式。图16例示了根据本发明的固定喷射角度的平面射流流体喷嘴500实施例的分解透视图。喷嘴500可包括下喷嘴板502，和上喷嘴板504，封条506和液滴尺寸调节装置，大体如括号510所示。液滴尺寸调节装置510可为多个螺栓512，每个螺栓具有合适的尺寸、 强度和长度，用于将下喷嘴板502固定至上喷嘴板504上，且其间内带有可压缩的封条506。 封条506可由类似于上面所述的封条106的任意适合的弹性可变形材料形成。因此，喷嘴 500具有恰好如上面所描述的先前的喷嘴100、200、300和400的可调节流体液滴尺寸的性能。但是，喷嘴500旨在具有固定的喷射角度，因为不存在用于遮蔽部分狭槽口的盖。另外参考图17，更加详细地示出了根据本发明的下喷嘴板502实施例的顶部-右透视图。下喷嘴板502可包括流体进口 524，其通向圆形内边缘M8，然后跟随通常以弯曲箭头516所示的流体通道通向线性第一区域M0，随后进入非线性第二区域M2，并终止在带倒角的下口边缘阳0。第一和第二区域540和542为光滑的，未设置凹槽160(图5)，但另外，以与上述的先前的喷嘴100、200、300和400所采取的相同方式使流体腔530的高度变窄。下喷嘴板502可进一步包括用于容纳封条506的密封环562 (图16)。图18是根据本发明的组装的固定喷射角度平面射流流体喷嘴500的实施例的截面侧视图。如图18所示，除了没有流体进口 5M却具有顶部568之外，上喷嘴板504几乎对称于下喷嘴板502。图19是根据本发明的如图18所示的组装的固定喷射角度平面射流流体喷嘴500的左透视图。如图19所示，下和上喷嘴板匹配在一起以形成狭槽口 536。上面所公开的喷嘴100、200、300、400和500均包括单一的流体进口。但是，平面射流流体喷嘴的其它实施例可具有多个流体进口。多个流体进口可容许在控制通过喷嘴的流体流动速率时有更大的灵活性。而且，如果一个流体源变为无法使用，或者提供流体的流体控制阀失灵，具有多个流体进口的喷嘴仍可以在其它进口仍起作用。此外，根据本发明的其它实施例，多个流体进口不需要都供给同一个流体腔。图20是在根据本发明的用于构造三个腔的固定喷射角度喷嘴的下和上喷嘴板 602和604的实施例的简化图。喷嘴板602和604如左透视分解图所示。下喷嘴板602具有穿过底表面646的三个流体进口 624。上喷嘴板604示出了三个流体腔630的上部，每个流体腔630部分由具有延伸至共同的上口边缘672的三个凹槽660的上撞击表面634限定。同样参考图21，其分别从上面和下面示出了图20中的喷嘴板602和604中形成的撞击表面。下喷嘴板602包括三个下撞击表面632，其对应于上喷嘴板604的三个上撞击表面634。下喷嘴板602进一步包括沿三个上撞击表面632中的每一个形成的三个凹槽660， 凹槽660终止在下口边缘650。将会理解，为了例示对流体进口数量、流体腔和在撞击表面的开槽量的变形的目的，图20和21中所示的下和上喷嘴板602和604经过了简化。因此，示出的下和上喷嘴板 602和604不带有安装孔、封条、密封环或者其它特征，以简化根据本发明的三个腔的固定喷射角度喷嘴的实施例的图解和描述。而且，将会理解，撞击表面632和634可具有与这里所描述的其它撞击表面相同的垂直倾斜特征。也应注意到，根据这种自板602和604处形成的三个腔的固定喷射角度喷嘴的具体实施例，孔口边缘650和672可以是不倒角(示出) 或倒角的(未示出)。流体进口的其它数量和配置以及与其相关联的流体通道归入本发明的范围之内。 例如，图22例示了用于根据本发明构造具有四个流体进口的平面射流流体喷嘴(一般以 700表示)的下和上喷嘴板702和704的分解透视图。将会理解，螺栓、螺栓孔、封条和用于工作的喷嘴700的其它必需特征已从图中去除，以将该描述集中在流体通道的结构上，从这种的意义上说，图22-25被“简化”了。而且，鉴于这一公开说明，用于使喷嘴700完全起作用的这些必要的特征的应用对于一个本领域技术人员来讲将会是显而易见的。再次参考图22，下和上喷嘴板702和704在右下透视图中示出。下喷嘴板702具有四个穿过底部表面746的流体进口 724A-D，如果期望的话，其每一个可具有不同的尺寸。 注意到四个流体进口 724A-D是按照顺序定位的，但是相对于图20和21中所示的三个腔的固定喷射角度喷嘴的实施例是横向的。由于除了进口 724A-D穿过闭合在上喷嘴板704 中的下喷嘴板702之外，下和上喷嘴板702通常是对称的，将只对下喷嘴板702做进一步详细的描述。图23是如图22所示的下喷嘴板702实施例的顶视图。流体进口 724A被通常为倒置的U形壁776围绕，该U形壁包围中心的下撞击表面778，下撞击表面778具有三个朝向下口边缘750向外延伸的径向凹槽760。流体进口 724B也由更大的大体倒置U形的壁 780围绕。注意到第二下撞击表面782分成两叉围绕壁776，每个分叉的撞击表面782具有两个径向凹槽760。类似地，流体进口 724C由还要更大的大体倒置的U形壁784围绕。第三下撞击表面786分成两叉围绕壁780，每个分叉的撞击表面786具有三个径向凹槽760。 最后，流体进口 724D由外部倒置的U形壁788围绕。注意到外部下撞击表面790分成两叉围绕壁784，每个分叉的撞击表面790具有两个径向凹槽760。将会理解，对称的、相对的撞击表面、壁和凹槽可形成在上喷嘴板704中，以对形成在下喷嘴板702中的那些进行补充，由此形成供流体从流体进口 724A-D流动至狭槽口 736(图25)的对称流体通道。不管配置多少流体进口 724A-D，由下和上喷嘴板702和704 形成的平面射流流体喷嘴700具有平衡的喷射模式。这种平衡的喷射特征归因于中心下撞击表面的中心定位和分叉的第二、第三和外部撞击表面的对称性。图M是根据本发明、将图22中的平面射流流体喷嘴700进行组装后的简化的右侧截面图。流体进口 724A-D可以形成在下喷嘴板702的底部表面746上。流入流体进口 724A-D中的加压流体(未示出)聚集到各个流体腔730A-D中。然后流体沿着各个相对的撞击表面加速。然后流体流在狭槽口 736处彼此相对且撞击，并雾化为以高速投射到大气中的小液滴。图25是根据本发明、如图22和M所示的平面射流流体喷嘴700的顶-左部透视图。如图25可见，狭槽口 736可在围绕喷嘴700前端701的半圆形的至少一部分内延伸。但是根据本发明的其它实施例，狭槽口不需要沿着给定半径的圆形周长下降。图沈和27例示了用于控制流体进入图22J4和沈中所例示的平面射流喷嘴700 实施例中的阀控制装置800的实施例的截面透视图。图沈例示了处于“所有阀关闭”位置的、通过多歧进口 792附接在喷嘴700上的阀控制装置800的左-顶-后部截面透视图。 阀控制装置800包括中空的主体794，其具有供给进口贮槽795的流体进口 793。阀控制装置800进一步包括阀活塞杆796，其具有固定在杆796 —端的阀活塞头797和围绕阀活塞杆 796的流体排出口 798。阀活塞杆796和头797被配置为用于沿阀活塞杆796的轴(见双头箭头)的两个方向选择性地移动。在“所有阀关闭”的位置中，喷嘴700中可能从早先的使用中被剩下的流体(如向下并向左行进的上箭头图解所示)从流体腔730A-D向下流动并进入围绕阀活塞杆796的流体排出通道791，并从流体排出口 798射出。结构挡板799和阀活塞头797将入口贮槽 795从流体排出通道791分离。注意到穿过流体进口 793流入阀控制装置800内的流体(如指向右上方的下箭头图解所示)聚集在入口贮槽795中，但是被阻挡在阀活塞头797处。图27例示了在“所有阀开启”位置中，通过多歧进口 792附接在喷嘴700上的阀控制装置800的左-底-前部截面透视图。在“所有阀开启”位置中，流体穿过流体进口 793 流入入口贮槽795中，并围绕结构挡板799向上穿过多歧进口 792，然后进入具有其所有流体腔730A-D的喷嘴700中，然后如上面所描述的在狭槽口 736处被雾化。在图27中，流体的流动以开始于流体进口 793并向右上移动的箭头图解地示出。因此，可以通过活塞阀头796的选择性设置来控制通过喷嘴700的流体流动速率， 以容许水流进喷嘴700的0、1、2、3或4个流体进口 724A-D。例如，在“所有阀开启”位置， 将所有流体腔730A-D与和其相关联的撞击表面一同使用以获得最大的流体流动速率。在 “所有阀关闭”位置，流体流动速率被减小到完全停止。因此，使用阀控制装置800可以建立 5个不同流体流动速率中的任一个，以控制喷嘴700中的流体流动速率。当然，其它的流体阀装置也可与喷嘴的多重流体进口的实施例，例如喷嘴700或者由相对的喷嘴板602和604(图20和21)形成的喷嘴或者根据本发明的单个进口喷嘴的实施例(100、200、300、400和500)，一起使用。例如，每个单独的流体进口管具有一个与流体进口存在流体连接的端部，而其包括流体阀(人工或电机驱动)的相对端部将是适合的与这里所公开的喷嘴实施例一起使用的可替换阀装置。这样的流体进口管和阀(未示出) 的操作和构造完全属于一个本领域技术人员的认识之内，因此这里不再进一步解释。下面将公开平面射流流体喷嘴的另外的实施例。根据本发明公开了平面射流流体喷嘴的一个实施例。该喷嘴实施例可包括下喷嘴板，其包括形成于其内的下撞击表面，设置在该下撞击表面内端的至少一个流体进口和沿下撞击表面的外端设置的下口边缘。该喷嘴实施例可进一步包括上喷嘴板，其包括形成于其内的上撞击表面和沿上撞击表面的外端设置的上口边缘。该喷嘴实施例还可包括封条， 被配置为用于将下喷嘴板密封至上喷嘴板，使得下和上撞击表面朝向彼此相对，由此在撞击表面之间形成流体通道，所述流体通道被配置为将受压流体从所述至少一个流体进口引导至形成于相对的下和上口边缘之间的狭槽口。该喷嘴实施例还可包括液滴尺寸调节装置，其被配置为附接至上和下喷嘴板，用于选择性地控制从狭槽口喷射的流体液滴尺寸。根据另一个实施例，喷嘴还可包括盖，其被配置为用于围绕该下喷嘴板、封条和上喷嘴板。该盖可包括开口，该开口被配置以选择性地遮蔽或者露出狭槽口，以产生从狭槽口射出的流体微粒射流的可调节喷射角度。根据再一个实施例，下和上撞击表面可分别包括多个刻出的(sculpted)径向凹槽。每个凹槽可以从中心轴发散，穿过下和上喷嘴板且延伸至狭槽口处的孔口边缘。根据其它实施例，每个凹槽可只是大体上互相平行延伸，参见图20-21和相关描述。根据另一个实施例，喷嘴还可包括在邻近于撞击表面外部的孔口边缘内形成的倒角，每个倒角彼此相对，并形成对齐的半椭圆形对，其中每个倒角与垂直对齐的凹槽交叉， 每个垂直对齐的半椭圆形对形成垂直对齐的微型平面喷射喷嘴。根据喷嘴的另一个实施例，流体通道还可包括流体腔，用于接收来自至少一个流体进口的流体并朝向下和上喷嘴板的中心轴引导该流体。根据喷嘴的再一个实施例，流体通道还可包括流体腔从至少一个流体进口朝向下和上喷嘴板的中心轴逐渐水平变宽。根据喷嘴的又一个实施例，流体通道还可包括流体腔从至少一个流体进口朝向下和上喷嘴板的中心轴逐渐变窄并且随后逐渐变宽。根据喷嘴的另一个实施例，流体通道还可包括流体通道在第一区域中高度逐渐变窄，该第一部分从下和上喷嘴板的中心轴延伸至狭槽口附近。根据喷嘴的再一个实施例，流体通道还可包括流体通道在第一区域外部并延伸至狭槽口的第二部分中高度逐渐变窄，使得沿下和上撞击表面流动的层状流体在狭槽口相互撞击并在从狭槽口喷出时雾化为流体液滴。根据喷嘴的一个实施例，下和上喷嘴板可以为圆形和圆盘形状。根据喷嘴的另一个实施例，所述至少一个流体进口可以是配置为与高压流体源连接的单流体进口。根据喷嘴的再一个实施例，下和上喷嘴板中的每一个可包括附接至扇形部分的圆柱形部分，该扇形部分从该圆柱形部分向外延伸，该圆柱形部分形成狭槽口。根据喷嘴的又一个实施例，封条可包括能够在下和上喷嘴板之间形成流体密封封条的可弹性变形的材料。根据喷嘴的另一个实施例，封条可以是弹性体或者橡胶材料。根据喷嘴的另一个实施例，液滴尺寸调整装置可包括多个在下和上喷嘴板中形成的对应螺栓孔，该调整装置还包括配置为在下和上喷嘴板之间固定封条的多个螺栓，该螺栓提供对分隔下和上喷嘴板的封条的选择性压缩，由此提供对相对的下和上口边缘的分隔距离的选择性调节，该下和上口边缘限定狭槽口。
根据又一个实施例，平面射流流体喷嘴可包括相对的下和上喷嘴板，该喷嘴板具有多个通向多个流体腔的流体进口，多个流体腔中的每一个包括相对的撞击表面，该撞击表面具有第一和第二区域，用于加速沿相对的撞击表面的流体流动并使得相对的流体流从相对的孔口边缘射出并相互撞击，相对的孔口边缘之间的距离是可选择性调节的。根据另一个实施例，第一区域的高度在自进口朝向狭槽口的方向上线性变窄。仍根据另一个实施例，第二部分的高度在自第一区域朝向狭槽口的方向上非线性地变窄。仍根据另一个实施例，多个流体进口包括三个横向对齐的进口和光滑的锥台形撞击表面。根据另一个实施例，多个流体进口可包括四个纵向且连续对齐的与阀控制装置存在流体连接的进口，该阀控制装置包括中空主体，该中空主体封装有通过阀活塞头而与流体排出通道分离的进口贮槽，该阀活塞头配置为选择性地提供零至四个连续对齐的进口和进口贮槽之间的流体连接。根据喷嘴的另一个实施例，相对的撞击表面还可以包括沿撞击表面的第一和第二区域延伸的径向凹槽。这里所描述的流体进口已被描述为穿过此处所描述的各种下喷嘴板的底部表面。 显而易见地，流体进口可位于形成符合本发明原理的喷嘴的结构上的任何合适位置，例如但不作为限定的，根据本发明的其它实施例，流体进口可位于上喷嘴板的顶部或者任一个喷嘴板的背面或侧面。而且，这里所描述的喷嘴全部包含两个(下和上)喷嘴板。由单一材料或者焊接在一起的两个或更多元件、或者由螺栓连接在一起的多于两个的板所形成的整体喷嘴将是用于形成根据本发明的喷嘴的合适的可替换实施例。最后，将会理解，在根据本发明的实施例的平面射流流体喷嘴的构造中，可以使用任何数量的流体腔和进口。这里所公开的平面射流流体喷嘴的实施例和其组件可以由任何合适的材料形成， 例如铝、铜、不锈钢、钛、碳纤维复合材料等。这些组件部件可以根据本领域普通技术人员已知的方法制造，包括仅用于示例的机械加工和熔模铸造。根据此处说明的喷嘴的组装和精整加工也归属于一个本领域普通技术人员的知识范围内，由此将不在此处进一步详细描述。在本发明的范围的理解中，术语“液体通道”用于说明开始于流体进口并终止于狭槽口的喷嘴板之间的三维空间。在本发明的范围的理解中，术语“液体腔”在此处与术语“液体通道”作为同义地使用。在本发明的范围的理解中，在此处用于说明装置的组件、部分或部件的术语“配置”可包括任何合适的机械硬件，其被构造或启用以实现期望的功能。在本发明的范围的理解中，如此处所使用的，术语“包括”和其派生词被用作开放式的术语，其指明所列举的特征、元件、组件、组、整体和/或步骤的存在，但是不排除其它未列举的特征、 元件、组件、组、整体和/或步骤的存在。前述也适用于具有类似含义的词汇，例如术语“包含”、“具有”和其派生词。并且，当术语“部件”、“部分”、“部”、“组件”或“元件”以单数使用时，可具有单一部件或多个部件的双重含义。如此处用以描述本发明的，下列方向术语“向前、向后、上面、向下、垂直、水平、下面和横向”以及任何其它类似的方向术语指的是相对于此处所描述的具有狭槽口的喷嘴实施例前部而言的那些方向。最后，如此处所使用的例如 “基本上”、“大约”和“近似”的程度术语意味着对被修饰术语的合理量的偏差，使得最终结果不明显改变。尽管在本发明的详细说明和图解实施例中，本发明的前述特征已被证明，为了取得那些优势，可对本发明的配置、设计和结构进行各种改变。因此，此处对本发明结构和功能的具体细节的引用只被作为例子而不作为限定。对相关申请的交叉引用本国际专利申请要求2008年9月25日提交、标题为“包含固定或可调喷射角度的具有可调液滴尺寸的平面射流流体喷嘴”、2008904999号的澳大利亚临时专利申请的权益和提交的优先权，为了所有目的，其内容通过引用方式并入于此，如同在此处完全阐明。
权利要求
1.一种平面喷射流体喷嘴，包括下喷嘴板，其包括形成于其内的下撞击表面，设置在所述下撞击表面内端的至少一个流体进口，和沿所述下撞击表面的外端设置的下口边缘；上喷嘴板，其包括形成于其内的上撞击表面和沿所述上撞击表面的外端设置的上口边缘；封条，配置为将所述下喷嘴板密封至所述上喷嘴板，使得所述下和上撞击表面彼此相对，由此在撞击表面之间形成流体通道，所述流体通道配置为将受压流体从所述至少一个流体进口引导至形成于相对的下口边缘和上口边缘之间的狭槽口处；以及，液滴尺寸调节装置，配置为附接至所述上和下喷嘴板，用于选择性地控制从所述狭槽口喷射的流体液滴尺寸。
2.如权利要求1所述的喷嘴，还包括被配置为围绕所述下喷嘴板、所述封条和所述上喷嘴板的盖，所述盖包括开口，所述开口配置为用于选择性地遮蔽或者露出所述狭槽口，以产生从所述狭槽口射出的流体微粒射流的可调节喷射角度。
3.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述下和上撞击表面分别包括多个刻出的径向凹槽，每个凹槽从中心轴发散，穿过所述下和上喷嘴板，并且每个凹槽延伸至所述狭槽口处的孔口边缘。
4.如权利要求3所述的喷嘴，还包括在邻近于所述撞击表面外部的所述孔口边缘内形成的倒角，每个倒角彼此相对并形成对齐的半椭圆形对，其中每个倒角与垂直对齐的凹槽交叉，每个垂直对齐的半椭圆形对形成垂直对齐的微型平面喷射喷嘴。
5.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述流体通道还包括流体腔区域，用于接收来自所述至少一个流体进口的流体并引导所述流体朝向所述下和上喷嘴板的中心轴。
6.如权利要求5所述的喷嘴，其中，所述流体通道还包括所述流体腔从所述至少一个流体进口朝向所述下和上喷嘴板的中心轴逐渐变宽。
7.如权利要求5所述的喷嘴，其中，所述流体通道还包括所述流体腔从所述至少一个流体进口朝向所述下和上喷嘴板的中心轴逐渐变窄并且随后逐渐变宽。
8.如权利要求5所述的喷嘴，其中，所述流体通道还包括所述流体通道的高度在第一区域中逐渐变窄，所述第一区域从所述下和上喷嘴板的中心轴延伸至所述狭槽口附近。
9.如权利要求8所述的喷嘴，其中，所述流体通道还包括所述流体通道的高度在所述第一区域外部并延伸至所述狭槽口的第二区域中逐渐变窄，使得沿所述下和上撞击表面流动的层状流体在所述狭槽口相互撞击并在从所述狭槽口喷出时雾化为流体液滴。
10.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述下和上喷嘴板是圆形和圆盘形状的。
11.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述至少一个流体进口包括被配置为用于与高压流体源连接的单个流体进口。
12.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述下和上喷嘴板中的每一个包括附接至扇形部分的圆柱形部分，所述扇形部分从所述圆柱形部分向外延伸，所述圆柱形部分形成所述狭槽口。
13.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述封条包括能够在所述下和上喷嘴板之间形成流体密封的可弹性变形的材料。
14.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述封条选自包括弹性体或者橡胶的组。
15.如权利要求1所述的喷嘴，其中，所述液滴尺寸调整装置包括多个形成于所述下和上喷嘴板中的对应螺栓孔，所述调整装置还包括被配置为用于将封条固定在所述下和上喷嘴板之间的多个螺栓，所述螺栓提供对用于分隔所述下和上喷嘴板的封条的选择性压缩， 由此提供对所述相对的下和上孔口边缘的分隔距离的选择性调节，所述孔口边缘限定所述狭槽口。
16.一种平面喷射流体喷嘴，其包括相对的下和上喷嘴板，所述喷嘴板具有多个通向多个流体腔的流体进口，所述多个流体腔中的每一个包括相对的撞击表面，所述撞击表面具有第一和第二区域，用于加速沿相对的撞击表面的流体流动并使得相对的流体流从相对的孔口边缘射出并相互撞击，所述相对的孔口边缘之间的距离可选择性地调节。
17.如权利要求16所述的喷嘴，其中，所述第一区域的高度在自进口朝向所述狭槽口的方向上线性地变窄。
18.如权利要求16所述的喷嘴，其中，所述第二区域的高度在自所述第一区域朝向所述狭槽口的方向上非线性地变窄。
19.如权利要求16所述的喷嘴，其中，所述多个流体进口包括三个横向对齐的进口和光滑的锥台形撞击表面。
20.如权利要求16所述的喷嘴，其中，所述多个流体进口包括四个纵向且连续对齐的、 与阀控制装置流体连接的进口，所述阀控制装置包括中空主体，所述中空主体封装有通过阀活塞头与流体排出通道分离的进口贮槽，所述阀活塞头配置为选择性地提供零至四个连续对齐的进口与所述进口贮槽之间的流体连接。
21.如权利要求16所述的喷嘴，其中，所述相对的撞击表面还包括沿所述撞击表面的第一和第二区域延伸的径向凹槽。
全文摘要
一种喷嘴，其包括下喷嘴板，该下喷嘴板包括形成于其内的下撞击表面，在该下撞击表面的内端设置至少一个流体进口；和上喷嘴板，其包括形成于其内的上撞击表面和沿该上撞击表面外端设置的上口边缘。该喷嘴包括封条，该封条配置为用于将下喷嘴板密封至上喷嘴板，使得下和上撞击表面彼此相对，由此在撞击表面之间形成流体通道，该流体通道用于将受压流体从该至少一个流体进口引导至形成于该相对的上、下口边缘之间的狭槽口。该喷嘴包括液滴尺寸调节装置，液滴尺寸调节装置配置为附接至上和下喷嘴板，用于选择性地控制从狭槽口射出的流体液滴尺寸。
文档编号B05B1/32GK102164681SQ200980137892
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年9月25日
发明者米奇·多德森 申请人:斯诺泰克独家制造的销售的有限公司