本申请要求于2015年11月23日提交的标题为“scannernozzlearrayandshowerheadassembly(扫描喷嘴阵列和淋浴头组件)”的目前共同拥有的未决美国临时专利申请号62/258,991的优先权权益。本申请还涉及共同拥有的美国专利6938835、6948244、7111800、7677480和8205812，这些专利涵盖了共同拥有的扫描射流振荡器、多个射流外壳以及将射流件几何结构(排放口几何结构)集成到射流装置的壳体中的方法的现有实施例。所有前述申请和专利的全部公开内容在此通过引用并入本文。
本发明涉及流体处理过程和设备。更具体而言，本发明涉及用于制造射流振荡器或插入件以及淋浴头和其它喷嘴组件以提高它们的性能的新方法和设备。
背景技术：
标准的喷流型淋浴头不能以用于淋浴的非常低的流量(例如，2gpm或更小)提供令人愉悦的喷射图案、均匀的水滴尺寸、均匀的水滴速度和温度均匀性。一般而言，任何射流淋浴头都可以针对现有技术的传统淋浴头提供改进。大多数配备射流件的淋浴头具有非常少的喷射生成开口，并且因此最初被在商店不知情的消费者认为是劣质的，因为他们不会在购买之前使淋浴头喷射。由于难以密封射流通道，因此现有的射流淋浴头也很难制造。由于部件射流件的数量，现有的射流淋浴头也倾向于比传统喷流淋浴头更昂贵。在us6938835、us6948244、us7111800、us7677480和us8205812中提供了理解本发明所需的术语的有用背景和介绍，这些专利由本申请的拥有者共同拥有，并且涵盖了共同拥有的扫描射流振荡器、多个射流外壳以及将射流几何结构(排放口几何结构)集成到射流装置的壳体的方法的现有实施例。
众所周知，射流插入件或振荡器具有能够通过循环地偏转液体喷流的流动来提供各种不同液体喷射的能力，而无需使用机械移动部件。这些喷射的独特之处是由于它们与标准喷射或剪切喷嘴发射的相对稳定的状态流相比在本质上以振荡性为特征的事实。
美国专利no.4,052,002(stouffer&bray)在其图5-7中示出了可以由射流振荡器产生的一些典型的液滴喷射图案(其中所示的液滴图案表示在循环偏转的液体喷流的一个完整循环期间产生的液滴)。它示出了可以被认为是液体射流或喷射的基本上暂时变化的平面流动图案，该液体喷流或喷射从振荡器射出到周围气态环境中并分裂成横向(即，在假定的y方向上)于喷流的假定大致x方向流动分布的液滴。
这种喷射图案可以通过它们的液滴的可定义特征(例如，喷射的体积流量、喷射的覆盖区域、在垂直于喷射流动方向的平面中和在振荡器出口前面的各种距离处的液滴的空间分布、平均液滴速度、液滴的平均尺寸，以及液滴在喷射路径上撞击障碍物的频率)来描述。
射流插入件通常看作是薄矩形构件，其由塑料模制或制造，并且具有制造到其更宽的顶表面或底表面、并且有时两者(假设该射流插入件是插入壳体的腔体中的标准类型，该壳体的内壁被构造为在插入件周围形成不透液体的密封，并且形成用于容纳专门设计的流动通道的插入件边界表面的外壁)中的专门设计的液体流动通道(或用于引起流过通道的液体中的振荡的装置)。加压液体进入这种插入件并从该插入件喷射。在特定流量下，可看到适当选择的振荡器的流动通道及其尺寸的布置，以控制喷射振荡液滴的性质。
尽管从制造的观点来看，将这些插入件构造为在其顶表面或底表面具有流动通道的薄矩形构件是更实用的，但是应该认识到，它们可以构造成使得它们的液体流动通道实际上置于构件本体内的任何地方(例如，在穿过构件中心的平面上)；在这种情况下，插入件将具有明确限定的通道入口和出口。例如，参见美国专利no.5,820,034(hess)及其图3-4，其示出了两部分式的射流插入件，该插入件的外表面是圆柱形的，使得该插入件可以装配到类似形状的壳体中。
此外，应该认识到，这些流动通道不必具有均匀的深度。例如，参见用于射流振荡器的美国专利no.4,463,904(bray)、美国专利no.4,645,126(bray)及re38,013(stouffer)，在这些射流振荡器中，这些通道的底表面离散且均匀地倾斜，以便影响来自这些振荡器的喷射随着移动远离振荡器的出口而散布开的方式。存在许多可适用于这些射流插入件的射流回路的公知设计。它们中的许多具有一些常见的特征，包括：(a)至少一个强力喷嘴，其构造为加速在压力下流过插入件的液体的运动，(b)相互作用腔室，液体流动通过该相互作用腔室，并且在该相互作用腔室中引发最终导致来自插入件的喷射具有振荡性质的流动现象，(c)液体入口，(d)通路，其连接入口和强力喷嘴，以及(e)出口或排放口，液体以喷射的形式从该出口或排放口离开插入件。
射流回路的示例可以在许多专利中找到，这些专利包括：美国专利号3,185,166(horton&bowles)、3,563,462(bauer；反馈振荡器，其引入了射流振荡器行业中常见的一些术语，例如“强力喷嘴”、“反馈或控制通路”)、4,052,002(stouffer&bray)、4,151,955(stouffer；孤岛振荡器)、4,157,161(bauer)、4,231,519(stouffer)(其以re33,158再公布)、4,508,267(stouffer)、5,035,361(stouffer)、5,213,269(srinath)、5,971,301(stouffer；盒式振荡器)6,186,409(srinath)、6,253,782(raghu；蘑菇形振荡器)、7,014,131(berning等；双侧振荡器)，美国专利申请公开号(uspap)2005/0087633(gopalan；三个强力喷嘴，孤岛振荡器)、7,267,290(gopalan&russell；冷性能蘑菇形振荡器)、7,472,848(gopalan&russell；阶梯式蘑菇形振荡器)、7,478,764(gopalan；厚喷射振荡器)、uspap2008/0011868(gopalan；相互作用的振荡器)以及uspap2009/0236449(gopalan等；分裂式喉部振荡器)。
尽管许多现有技术涉及射流回路的发展，但是多年来对于环绕射流振荡器的壳体或外壳的本质并没有太大改变。例如，对于汽车挡风玻璃清洗应用(广泛使用这种射流插入件的首要领域之一)，考虑到该壳体将安装在汽车的引擎盖上和挡风玻璃前面的事实，典型壳体的外部形状从其后面到其前面被空气动力学地构造。在这种壳体的前面是特别构造的一个或多个腔体，其经由压配合插入来容纳一个或两个(参见美国专利no.6,062,491(hahn))射流振荡器。这种壳体也可以修改为容纳这种振荡器的分散堆叠；参见美国专利no.7,111,800(berning等)。虽然人们通常认为用于这些振荡器的外壳具有几乎完全封闭的性质，但也不一定是这种情况，参见美国专利no.5,845,845(merke等)的图3，其示出了用于仅封闭射流回路位于其中的振荡器的边界表面的“盖”。
转让给本发明的受让人的共同拥有的美国专利no.6,938,835(stouffer)涉及以液体-空气模式操作的三维(3d)扫描喷嘴，并且更具体地涉及单个喷流具有长波长的3d扫描喷嘴，使得流体的残留物(slugs)与喷嘴保持更远的距离，从而通过撞击和磨蚀为硬表面提供优异的清洗。现有的全面覆盖喷射已经通过扫掠片材的射流振荡器(例如，参见stouffer的美国专利no.4,151,955)或通过在目标表面上机械地横穿扫掠喷流(如在一些前大灯清洗器的情况下那样)而完成。许多清洗喷流通过散布喷流来分配能量，并且依靠扫描棒(wand)横移来提供进一步的分配。通过stouffer的美国专利no.4,508,267中所示类型的扇形喷嘴射出的扫掠喷流已经显示出优于在前大灯清洗喷嘴上具有静态(非扫掠)喷嘴的扩散喷流的优异清洗效果。根据'835专利，在一个区域内时间共享的单个集中喷流优于像风扇一样扫掠的静态多喷流喷嘴，因此为了获得同样在图案分布以及液滴尺寸方面也更均匀的全覆盖喷射图案，'835专利依赖于一种在径向和切向方向上产生随机扫描的射流振荡器。因此，该专利的特征在于具有由上游端板和下游端板界定的圆柱形振荡腔室的全覆盖区域喷射喷嘴。上游端板中的入口孔与加压液体源联接以喷射在该区域上，并且下游端板处的出口孔将加压液体的喷流射出到环境中。在该专利中，振荡腔室的圆柱形壁由围绕穿过入口孔和出口孔的轴线旋转的线来限定。振荡腔室适于支撑保持限定在该腔室的范围内的基本振荡的环形流动图案。该环形围绕其截面轴线旋转，并且由从射出到振荡腔室中的液体喷流供给能量。环形流动图案具有沿直径方向相对的截面，所述截面的尺寸交替以使出口喷流沿径向路径以及沿切向方向移动，从而在每次扫掠时沿不同的径向路径移动，由此存在从出口孔射出到喷射区域上的随机扫掠或扫描喷流。
随着射流振荡器继续用于更多类型的喷射应用中，出现了对其外壳的设计进行重新检查和改进的机会，作为对使用射流振荡器的喷嘴组件的整体喷射性能进行改进的一种方式。认识到需要开发改进的外壳和射流喷射组件，以更有效地且高效地提供更宽范围的期望喷射分布，转让给本申请的受让人的美国专利no.8,205,812(hester等)示出了一种改进的射流装置，其对以特定流量流动通过其的加压液体进行操作，以生成具有期望性质的液滴的振荡喷射。hester的'812装置提供射流喷射组件(即，具有新颖外壳的射流振荡器)，其可以提供用传统射流技术无法实现的特定类型的期望喷射。例如，hester的'812装置提供了一种扇形喷射，其以具有较大直径(例如，>2mm)、高速度(例如，>或约为4m/sec)以及可能在人体感知范围内的脉动频率(例如，<或约为30-60赫兹)的液滴均匀地覆盖相对较大的表面面积(例如，在距喷射头排放口30cm的距离处为400cm2的面积)。这种装置提供了在淋浴头和本体喷射应用中以低流量操作的外壳和射流喷射组件，其可以允许降低流量以便产生显著的节水，同时仍然产生在喷射撞击使用者皮肤时与传统淋浴头相同触感的喷射，同时还提供同样被理想地设计用于各种商业清洗应用的外壳和射流喷射组件。
然而，有必要进一步改进。组装成本较低且提供生成有利形状的非常规组合喷射图案的能力的淋浴头或喷嘴组件是期望的，并且长期以来需要更高的可靠性和使用寿命(同时提供高性能喷射)。还需要针对淋浴头组件改进外壳和射流振荡喷射，其可以提供降低的能量消耗，同时仍然产生在它们撞击使用者皮肤时提供期望触感的喷射，以及提供更好的喷射方向控制，以允许控制由来自这种组件的喷射润湿的区域的位置。
技术实现要素：
为了努力提高各种类型的射流喷射器的性能，申请人已经发现，存在为这些射流振荡器建立和引进显著地提高其性能的新型外壳的重要机遇。因此，本发明的目的是提供用于淋浴头组件的改进外壳和射流振荡喷射，其可以提供降低的能量消耗，同时仍然产生在喷射撞击使用者皮肤时提供期望触感的喷射，以及提供喷射的更好方向控制，以允许控制由这些组件的喷射润湿的区域的位置。
本发明的另一目的是提供用于射流喷射组件的外壳，其通过提供在喷射撞击使用者皮肤时提供与非射流喷射中的高流量相同的触感的低流量喷射而可以使“少量水”感觉像“更多水”。
本发明的又一目的是提供具有多个出口喷嘴的扫描喷射组件，其中每个喷嘴具有预选的喷射特征，以产生改进的淋浴头图案。
本发明的另一目的是提供具有多个射流振荡器的扫描喷射组件，其中每个振荡器包括入口强力喷嘴和相对于强力喷嘴选择性地定位的出口，以产生预选的锥形喷射方向和角度。
本发明的另一目的是提供具有多个射流振荡器的扫描喷射器，其具有最少数量的部件以简化模制和组装程序。
本发明的另一目的是提供适用于淋浴按摩应用和非按摩应用的外壳和射流喷射组件。
随着通过参考所附概述、附图和随后的详细描述更好地理解本发明，本发明的这些以及其它的目的和优点将变得显而易见。
本发明的射流喷射器在其优选实施例中示出为具有产生选定喷射图案以提供射流淋浴头的所有益处的多个射流振荡器出口的淋浴头，其在提供可选择的喷射特征并在改进制造工艺方面具有额外优势，从而主要针对满足上述需求以及克服现有技术装置和方法所认定的缺点。这部分地通过在以上讨论的共同拥有的stouffer的'835专利中所描述的通用类型的多个三维振荡扫描喷射的淋浴头中的应用来实现，以提供多个三维扫描射流输出，每个射流输出提供以预选的锥形图案尺寸和方向进行扫掠或扫描的喷射输出。为了方便起见，包括所描述的锥形喷射图案的淋浴头在本文中将被称为扫描淋浴头。
在其最广泛的方面，本发明涉及一种制造用于扫描喷射器的两部分式射流振荡器的方法，这些步骤包括：模制相互作用区域的具有入口喷嘴的半球形上部；模制相互作用区域的具有相应出口孔和喉部的半球形下部；以及构造喉部以产生具有预定锥形出口喷射方向和轴线的选定的出口扫描喷射。进一步的步骤包括通过改变出口喉部角度使喉部相对于相应的相对强力喷嘴的轴线选择性地偏移。为了在淋浴头等中使用，该过程包括提供具有多个射流振荡器的扫描喷射器，以及为喷射器的每个射流喉部提供选定的偏移，从而利用偏移的任何组合来产生期望的整体喷射图案。通过将振荡器回路的部件封闭在具有形成封闭流体增压室的后部和前面板的壳体中来完成喷射器。
根据本发明的包括两件式射流振荡器的扫描喷射器装置包括相互作用区域的具有入口强力喷嘴的半球形上部以及相互作用区域的具有相应出口孔和喉部的半球形下部。喉部构造为产生具有预定锥形出口喷射方向和轴线的选定的出口扫描喷射。更具体地，下部的喉部与上部的入口强力喷嘴相对，并且相对于相对强力喷嘴的轴线选择性地偏移出口喉部的角度。在该装置中，半球形上部和半球形下部接合以形成两件式射流振荡器腔室。具有后部和前面板的壳体形成封闭的流体增压室，其中上部通过入口强力喷嘴与流体增压室流体连通，以将流体引导到射流振荡器腔室中，并且其中下部件的相对出口喉部通过出口孔和喉部与环境流体连通。下部的喉部与上部的入口强力喷嘴相对，并且相对于相对强力喷嘴的轴线选择性地偏移出口喉部的角度。为了形成淋浴头或其它喷射装置，扫描喷射器还包括具有选定偏移的多个射流振荡器，以产生多个出口喷射，每个喷射可通过选择偏移来单独地控制，以便产生合成的扫描喷射图案。
根据本发明的附加方面，提供了一种射流装置，其对以特定流量流动通过其的加压液体进行操作，以生成进入环绕的气态周围环境的液滴的振荡喷射，其中喷射具有预选的期望性质，比如锥形空间分布和锥角、以及装置前方的液滴的速度、频率和波长。本发明的扫描喷射器包括多个射流振荡器，每个射流振荡器具有用于引起流动通过振荡器的加压液体中的振荡的射流回路，以便以液滴的扫描锥形喷射的形式发射液体喷流，该喷射具有预选的特征，比如其方向和锥角。壳体封闭射流回路，壳体具有外表面，包括具有中心点的前部或板、后部或板，以及连接前部和后部以限定内部增压室的中间边界表面。射流回路包括接收多个射流振荡器中相应一个的多个通道，其中通道与壳体前板的交接处限定多个喷射出口。壳体前面中的这些出口的几何布置被选择为在装置以其特定流量操作时实现扫描喷射的期望性质。在其许多优点中，本发明的射流回路几何结构提供了可从喷射出口预选的喷射方向和角度，并且通过促进模制和组装过程而进一步简化了这种装置的制造。此外，由于本发明的一些实施例中的组件被模制成通过非常简单的圆柱形密封接合的两部分，因此本发明的装置的几何结构不需要像现有射流组件那样的大表面密封。如将要描述的，圆柱形密封比大表面密封牢固得多。
广义地说，于是，本发明针对扫描型喷射器装置，比如淋浴头等，其包括形成有相对的上部件和下部件的两件式振荡器腔室，该上部件和下部件在组装时构成射流振荡器腔室。上部件通过引导流体通过振荡器腔室的上壁部分的入口强力喷嘴与流体增压室连通，而相对的下部件通过引导通过振荡器腔室的下壁部分的出口孔和喉部与环境流体连通。强力喷嘴与振荡器腔室的轴线对齐，而相对的出口孔与该轴线偏移选定量。一定压力下的流体通过强力喷嘴进入腔室并在腔室中循环，该腔室在所示实施例中优选地为大体球形的，以产生比如以上提及的美国专利no.6,938,835中所描述的射流振荡。来自振荡腔室的流体以可变方向喷射喷出，该喷射随机地扫过由喷射图案的锥形外部形状限定的选定区域，其中喷射锥体的方向和其锥角取决于出口孔和喉部的几何结构以及由此出口孔相对于强力喷嘴的轴线的偏移量。针对扫描喷射器中的每个射流振荡器的这种几何结构和偏移是预选的，所以所有喷射出口的累积效应产生期望的整体扫描喷射图案。每个喷射锥体可以具有不同的几何结构，或者它们可以全部相同，或者可以使用任何组合来产生期望的整体喷射器效果。
根据本发明，于是公开了一种扫描喷射器，其具有接收前板以限定流体增压室的壳体。安装在前板中并具有与增压室流体连通的入口强力喷嘴以及与环境流体连通的出口喉部的是多个射流振荡器回路，其生成具有预选特征(比如方向和锥角)的扫描喷射，以产生具有在本体喷射器和淋浴头中特别需要的期望液滴尺寸和均匀性的选定喷射图案。在本发明的公开实施例中，振荡器回路具有易于制造的两部分式构造，其中这两部分在喷射器的组装期间接合以形成大体球形的射流振荡器相互作用区域。回路的上部包括振荡器相互作用区域的上半球形半部以及位于相互作用区域上游并在一定压力下供给待喷射的流体的单个入口强力喷嘴。回路的下部包括相互作用区域的下半球形半部以及流体通过其以选定的三维扫描喷射图案喷出到环境的单个出口孔和出口喉部。
在第一实施例中，射流振荡器回路的下半部通过模制而形成在用于喷射器的下前板中，其中前板包括预选数量的大致半球形的凹部，所述凹部包括出口孔并限定射流回路的下半部。每个回路的上半部由相应的插入件形成，该插入件包括大致半球形的圆顶并包括振荡器强力喷嘴，并且该插入件部分地插入并固定在下前板凹部中。顶部壳体部件在密封接头处接触前板的顶表面，并且形成封闭振荡器回路插入件的增压室。供给喷射器的一定压力下的流体进入增压室，并且通过每个振荡器回路的强力喷嘴分配到相应的相互作用区域。该流体在球形相互作用区域中循环并且在流体中产生振荡，使得流体作为锥形扫描喷射喷出，该锥形扫描喷射具有由出口相对于相应的强力喷嘴的轴线的位置确定的轴向方向和锥角特征。
本发明的另一实施例包括两件式振荡器回路插入件，其中顶半部包括通向半球形圆顶的强力喷嘴，而底半部包括具有出口孔和喉部的半球形凹部。喷射器包括：前板，其具有用于接收插入件的多个开口；以及后板或壳体顶部部件，其固定到前板以将插入件封闭在增压室中并且将插入件紧紧地压入前板开口中。每个插入件顶部上的间隔柱接触壳体顶板的内表面，以牢固地定位插件，以便充当湍流过滤器。在操作中，供给到喷射器的一定压力下的流体进入增压室，并且通过间隔柱之间的空间分配到每个振荡器回路的强力喷嘴，然后进入相应的相互作用区域。如上所述，该流体在球形相互作用区域中循环，并且在流体中产生振荡，使得流体作为锥形扫描喷射喷出，该锥形扫描喷射具有由出口相对于相应的强力喷嘴的轴线的位置确定的轴向方向和锥角特征。
在又一实施例中，用于扫描喷射器的多个两件式振荡器回路通过在单层前面板上模制相互作用区域的下游半部及其出口和扫描喉部全部而形成。类似地，相互作用区域的上游半部及其全部强力喷嘴被模制在另一单层前部喷射器面板中。在该实施例中，提供第三层以支撑前两层，并且第三层包括用于接收振荡器回路的下游半部的相应射流回路孔。前面板固定到顶部壳体构件或部件，以形成环绕强力喷嘴的内部增压室。再一次，供给到喷射器的一定压力下的流体通过顶部壳体构件进入增压室，并且通过强力喷嘴处的间隔柱之间的空间分配到每个振荡器回路的强力喷嘴中，然后进入相应的相互作用区域。如上所述，该流体在球形相互作用区域中循环，并且在流体中产生振荡，使得流体通过出口喉部作为锥形扫描喷射喷出，该锥形扫描喷射具有由出口相对于相应强力喷嘴的轴线的位置确定的轴向方向和锥角特征。
根据本发明的方法，制造每个两部分式射流振荡器，使得入口喷嘴、相互作用区域的半球形上部和下部、以及相应的出口孔和喉部被构造为产生具有预定的锥形出口喷射方向和轴线的选定的出口扫描喷射。根据本发明，这通过使出口喉部相对于相应的相对强力喷嘴的轴线选择性地偏移来实现，其中偏移通过改变出口喉部角度来实现。喷射器的每个射流回路设有选定的偏移，从而利用偏移的任何组合来产生期望的喷射图案。振荡器回路的各部件被封闭在壳体中，该壳体具有：后部，其封闭入口增压室和回路的一部分；以及前面板，其包括回路的其余部分及其扫描喷射出口。因此，该方法包括选择每个喷射出口，使其相对于其相应的强力喷嘴轴线具有偏移以产生期望的整体图案，其中例如，所有的独立喷射以窄图案被引导，这对于本体喷射可能是期望的，或者选择它们以产生更宽的整体图案，这对于淋浴头可能是期望的。
本发明的这种扫描喷嘴构件构造和淋浴头组件及方法提供了一些显著的优点，包括：
1.多个射流扫描喷嘴中的每个的几何结构的简化，其中每个射流喷嘴包括允许简化扫描射流阵列的构造的基本上球形相互作用区域和相对的入口腔(强力喷嘴)和出口孔(喉部)特征。
a.所有的扫描喉部位于相互作用区域的下游半部，从而可以模制在淋浴头的一件中。由于这种射流装置通常通过塑料注射成型方法制成，因此熟悉这种制造方法的人员将理解，这种制造方法对这种装置的几何结构施加约束，并且将相互作用区域的下游部分模制在一件中具有显著的优点。在这种情形中，强力喷嘴和相互作用区域的上游半部为每个射流单独地模制，使得用于射流的部件数量等于射流的数量加1。这比现有的射流淋浴头更多，但部件的设计、模制和组装要简单得多，如将在下面说明的。
b.替代地，用于相互作用区域的下游半部的所有扫描喉部可以模制在淋浴头的一件中，并且所有强力喷嘴和相互作用区域的上游半部可以模制在淋浴头的另一件中。在该情形下，无论包含多少射流，用于射流的部件数量都是两个。该情形还允许每个淋浴头设计和制造成任何扫描射流几何结构都是最适合的，而不是使用现有的射流淋浴头中典型的标准部件。
i.为了便于组件中大量射流的对齐，可以用柔性材料模制其中一个部件，以使其与另一个硬塑料部件相符。替代地，为了便于本发明组件中的大量射流的对齐并允许将流体对准或弯曲成各种对准角度，两个部件都可以由柔性材料模制而成，以使它们彼此符合并与保持指定对准角度的硬面或背板相符。
2.制造扫描射流件和淋浴头喷嘴组件的制造过程中固有的经济性-大致球形相互作用区域的同轴的、相对的入口(强力喷嘴)和出口(喉部)-提供了将相互作用区域的下游半部经济地模制在淋浴头组件的一件中的选项，如上面所讨论的。由于强力喷嘴和相互作用区域的上游半部针对每个射流单独地模制，所以简化了淋浴头的组装，并且部件的设计和模制简单得多。
本发明的扫描射流淋浴头包含比现有射流淋浴头更多的喷射孔或开口(更多射流)，从而克服了这种现有的配备射流的淋浴头的感知缺陷之一。此外，射流振荡器出口喷射可以包括各种出口几何结构，以产生单独选定的喷射方向和锥角，从而产生期望的整体喷射图案。本发明的制造和构造方法为本发明的扫描射流淋浴头组件中的射流回路提供了经济且非常有效的密封。本发明的扫描淋浴头不需要像现有的射流淋浴头那样制造昂贵，这是因为与现有的射流淋浴头相比部件可以更少。
因此，以上已相当广义地概述了本发明，以便可以更好地明白和理解下面的详细描述。当然，本发明的附加特征将在下文中进行描述，并且将形成本发明的权利要求的主题。因此，考虑本发明的具体实施例的以下详细描述，尤其是当结合附图考虑时，本发明的以上和再进一步的目的、特征和优点将变得显而易见，其中各图中的相同附图标记用于表示相同的部件。
附图说明
图1-图5是申请人的现有三维(3d)扫描喷嘴的示意图，示出了本发明中使用的一般类型的射流振荡器和喷射器。
图6a和6b示意性地示出了利用产生常规扇形喷射的射流回路的现有技术淋浴头。
图7示出了根据本发明的包括八个射流振荡器的扫描淋浴头的第一实施例的立体剖视图，射流振荡器具有提供选定扫描喷射图案的出口孔和喉部。
图8是根据本发明的图7的装置的分解俯视立体图，从左到右示出了顶部(或后部)和底部(或前部)壳体及内部部件。
图9是根据本发明的图7的装置的分解仰视立体图，从左到右示出了顶部和底部壳体及内部部件。
图10是示出了本发明的第二实施例的底部壳体部件或前板的特征的简化示意性俯视平面图。
图11是沿着图10中的线11-11截取的剖视图；
图12是图11中的区域a的详细视图；
图13是图11的部件的俯视立体图；以及
图14是根据本发明的淋浴头或喷嘴组件的第二实施例的分解俯视立体图，在图中从左到右示出了包括六个射流振荡器腔室的扫描淋浴头的顶部(或后部)和底部(或前部)壳体部件以及内部部件。
图15是根据本发明的图14的装置的分解仰视立体图，在图中从左到右示出了底部和顶部壳体及内部部件。
图16是图14和图15的装置的示意性剖视组装视图；
图17是图16的装置的仰视平面图；以及
图18是本发明的第三实施例的分解俯视立体图，在图中从左到右示出了根据本发明的包括五个两件式射流振荡器出口腔室的扫描淋浴头的顶部和底部壳体及内部部件。
图19是图18的实施例的分解仰视立体图，在图中从左到右示出了顶部和底部壳体及内部部件；以及
图20是根据本发明的图18和图19的装置的射流振荡器部件的示意性分解剖视图。
图21是本发明的扫描淋浴头的第四实施例的俯视立体剖视图，示出了淋浴头组件中的射流振荡器腔室的构造；
图22是图21的一部分的放大视图；
图23是图21的装置的俯视立体分解图；
图24是图21的装置的仰视立体分解图；以及
图25是根据本发明的图21的装置的仰视立体图。
图26是根据本发明的射流振荡器腔室或相互作用区域及其出口孔和喉部构造的第一型式的示意性剖视图；
图27是沿着图26中的线27-27截取的剖视图；
图27a是图27的装置的俯视平面图；
图28是根据本发明的射流振荡器腔室或相互作用区域及其出口孔和喉部构造的第二型式的示意性剖视图；
图28a是图28的装置的俯视平面图；
图29是根据本发明的射流振荡器腔室或相互作用区域及其出口孔和喉部构造的第三型式的示意性剖视图；
图29a是图29的装置的俯视平面图；
图30是图26的装置的示意性侧视立面图；
图31是沿着图30中的线31-31截取的示意性剖视图，并且示出了根据本发明的射流振荡器腔室或相互作用区域及其出口孔和喉部构造的第四型式；
图31a是图31的扫描喉部的俯视平面图；
图32是根据本发明的射流振荡器腔室或相互作用区域及其出口孔和喉部构造的第五型式的示意性剖视图；
图32a是图32的扫描喉部的俯视平面图；
图33是根据本发明的射流振荡器腔室或相互作用区域及其出口孔和喉部构造的第六型式的示意性剖视图；以及
图33a是根据本发明的图33的扫描喉部的俯视平面图。
具体实施方式
在详细解释本发明的示例性实施例之前，应该明白的是，本发明的应用不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节和部件布置。本发明能够有另一些实施例并能够以各种方式实施和执行。此外，应该明白的是，本文采用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应该被认为是限制性的。
广义地说，本发明涉及扫描型喷射器装置，比如淋浴头等，其包括以相对的上部件和下部件形成的两件式振荡器腔室，上部件和下部件在组装时形成射流振荡器腔室。上部件通过引导流体通过振荡器腔室的上壁部分的入口强力喷嘴与流体增压室连通，而相对的下部件通过引导(流体)通过振荡器腔室的下壁部分的出口孔和喉部与环境流体连通。强力喷嘴与振荡器腔室的轴线对齐，而相对的出口孔与该轴线偏移一选定量。一定压力下的流体通过强力喷嘴进入腔室并在腔室中循环，该腔室在所示实施例中优选为大体球形的，以产生射流振荡。来自振荡腔室的流体以具有变化的或扫描的截面图案并具有外圆锥形状的可变方向喷射喷出，其中喷射锥体的方向和其锥角取决于出口孔和喉部的几何结构以及出口孔相对于强力喷嘴的轴线的偏移量。
针对扫描喷射器中的每个射流振荡器预选这种几何结构和偏移，从而所有喷射出口的累积效应产生期望的扫描喷射图案。每个喷射锥体可以具有不同的几何结构，或者它们可以全部相同，或者可以使用任何组合来产生期望的整体喷射效果。
作为对本发明的介绍，关注图1-图5的现有技术构造，示出了对以特定流量流动通过的加压液体进行操作的射流装置，以生成具有期望性质的液滴的振荡锥形喷射。在以上描述的共同拥有的美国专利no.6,938,835中(其公开内容通过引用结合于此)描述了这种装置，该装置提供了能够提供特定类型的期望喷射的射流喷射组件(即，具有新颖外壳的射流振荡器)，这是常规射流技术还未实现的喷射，并且更具体地展示了三维扫描喷嘴。如图1和图4所示，该射流装置具有回转外形：具有圆顶顶部端板11的筒体10。顶部端板11和底部端板12分别具有圆形孔口或孔d2和d1，所述孔优选地如cd1和cd2所示那样具有近乎尖锐的边缘或倒角。如图4所示，在操作中，进入腔室底部的一定压力下的液体生成振荡环形t，其在左侧上最小tl而在右侧上最大tr，但是这种情况变化或交替。环形流动图案保持限定在振荡腔室的范围内，从而围绕其截面轴线旋转并且由从孔口d1进入的液体喷流供应能量。
环形流动图案(也在图2和图3中示出)具有沿直径方向相对的截面，所述截面的尺寸交替以使振荡腔室中的流体沿径向路径以及还沿切向方向移动，从而在每次扫掠时选择或横穿不同的径向路径。作为结果，在背离出口区域处的出口孔的锥形空间内射出的出口喷流具有随机方向扫掠。如图5所示，随机方向的扫掠或扫描单个出口喷流以分布有大致均匀的残留物或液滴的大致均匀的大体锥形分布快速地覆盖区域a，该区域是在与喷射的中心轴线横切的平面中截取的锥形喷射的截面。因此，即使安装有喷嘴的扫描棒(未示出)的移动停止，扫描喷流也自动地且持续地将喷流效果(例如，清洗)分配到区域上。在该专利中公开和示出的所有出口促进了喷流偏转到的一侧上的再循环，但是圆顶形状具有促进在相对侧上的再循环的最不利角度，从而允许喷流的更大偏转。
在取自共同拥有的美国专利no.8,205,812(hester等)(其公开内容通过引用结合于此)的现有技术图6a和图6b中示出了喷射器(比如淋浴头)中使用的射流回路。hester的'812专利示出了射流装置20，该射流装置对以特定流量流动通过其的加压液体进行操作，以生成具有期望性质的液滴的振荡喷射。hester的'812装置提供了通常以22表示的多个射流喷射组件(即，具有新颖外壳的射流振荡器)，其可以提供特定类型的期望喷射。例如，如以上指出的，hester的'812装置提供了一种喷射，该喷射以具有较大直径(例如，>2mm)、高速度(例如，>或约为4m/sec)以及在人体感知范围内的脉动频率(例如，<或约为30-60赫兹)的液滴均匀覆盖相对较大的表面面积(例如，在距喷射头排放口30cm的距离处为400cm2的面积)。根据hester的'812专利，射流装置对以特定流量流动通过其的加压液体进行操作，以生成进入周围气态环境的液滴的振荡喷射且该喷射具有期望的性质(例如，在装置前方的限定距离处的液滴的平均空间分布、尺寸、速度、频率和波长)，该射流装置包括组件22内的多个射流振荡器，每个射流振荡器具有作为用于在流动通过振荡器的加压液体中引起振荡的射流回路的一部分的通道，以便以液滴的振荡喷射的形式发射液体喷流。该装置包括具有外表面的壳体，该外表面包括后面24和具有中心点28的前面26。中间边界表面30连接以上面。多个通道29(每个通道延伸穿过壳体并与前面和后面相交)被构造为允许将多个射流振荡器中的一个插入一个通道中，使得通道与壳体前面的交接限定多个出口32。该壳体的通道及其插入的振荡器的几何布置在图6b中可见，以构成以前面的中心点为中心的八个含射流振荡器的通道的外部八边形阵列。该外部阵列的内部设有同样以外壳前面的中心点为中心的四个含射流振荡器的通道的内部阵列。
选择hester的'812出口在壳体前面的几何布置，以在装置以其特定流量操作时实现振荡喷射的期望性质。为这种应用所选的射流振荡器的尺寸和比例设计为使得，在其操作的流体压力和流量下，它们使从它们流出的液体喷流以大约50赫兹的频率且以大约10cm的波长振荡。结果是对人的触感来说产生具有非常令人愉悦的、有活力的(因为液滴的相对高速度和大直径)按摩质量的大面积喷射。此外，与目前市售的覆盖显著较小表面面积的非射流按摩喷射头的那些喷射相比，该喷射以意想不到的低流量(即，相对于在2.0-2.5gpm范围内操作的非射流喷射头，其范围为1.2-1.9gpm)实现。根据该现有技术，在淋浴头振荡器的设计中以不同的扇形角、振荡频率、液滴尺寸和速度提供了最大灵活性。
hester的'812淋浴头(例如传统的喷流型淋浴头)不能以非常低的流量(2gpm或更低)提供令人愉悦的喷射图案、液滴尺寸、液滴速度以及温度均匀性用于淋浴。此外，大多数现有的射流淋浴头具有非常少的开口，并且因此(如以上指出的)被在购买之前可以喷射淋浴头的消费者匆忙地判断为劣质的。另外，现有的射流淋浴头由于难以密封射流通道而难以制造，并且由于射流部件的数量而趋于比传统喷流淋浴头更昂贵。
我们重申现有技术，使得我们可以对如下描述的和图7-图33a中示出的本发明的扫描射流淋浴头和方法具有明确定义的背景。本发明的淋浴头组件和方法克服了现有射流淋浴头的问题(感知的和真实的)，并且提供了也适用于其它喷射应用的改进的射流组件。在现有扫描射流淋浴头中，一次扫描由于其小锥角和均匀分布而可替代2-4个喷流。因此，在典型的现有射流淋浴头中，一个射流替代10-15个喷流，从而使典型的现有射流淋浴头具有4-10个开口，其中可对比的喷流型将具有40-100个开口，从而导致潜在消费者认为射流淋浴头具有太少开口。在本文中描述和示出的扫描射流淋浴头包含比现有装置多得多的开口以及因而更多的射流。因此，设置在本发明的装置中的射流喷射输出扫描喉部提供约8°的均匀锥角。这比标准喷流大～2°锥体，但比现有的射流更小且更均匀(对于‘2d’射流薄片为～20°x5°，而对于‘3d’射流薄片为～35°x20°)。根据本发明的扫描射流淋浴头可以具有5-40个开口，抵消了潜在购买者认为它们具有太少喷射开口的认知。此外，本装置的独特构造通过非常容易地密封其射流回路克服了现有装置的制造困难，并且此外不需要像现有射流淋浴头那么昂贵，这是因为它们不需要如这种现有技术装置中所需的那么多的部件。
现在参照图7-图13转向对本发明的更详细的描述，这些图以50示出了射流扫描喷射装置的第一实施例，该射流扫描喷射装置可以是手持式本体喷射器或淋浴器、固定或可移动地安装的淋浴头等形式，并且为了方便起见该射流扫描喷射装置在此被称为包括多个射流振荡器的扫描淋浴头。扫描淋浴头50优选地为模制塑料材料，并且包括两件式壳体52，其具有在界面58处配合的后部(或图7中所示的顶部)壳体部件54和前板(或如图所示的底部)壳体部件56，以形成封闭本发明的射流振荡器元件的封闭增压室，如将要描述的。如图所示，顶部壳体部件54包括用于连接至一定压力下的流体源(比如常规喷射器或淋浴器供给固定件或软管(未示出))的流体入口60，其借助于以62所示的外螺纹连接至流体源。入口的内部64的直径在第一向内延伸肩部66、固定到由肩部66形成的内壁69的第二内肩部68以及形成小直径入口71的最终向内延伸肩部70处呈阶梯式减小，流体通过小直径入口(如箭头72所示)流入限定于壳体52的后部部件(或部分)54和前部部件(或部分)56之间的内部增压室74。在所示的实施例中，内肩部68为通过例如以78指示的三个径向臂固定到壁69的环的形式，其中径向臂之间的空间79引导流体(如箭头80所示)流入增压室，并且与中心开口71配合以减少进入增压室74的流体流中的湍流，用于将流体流均匀分布至待描述的出口射流振荡器。
顶部壳体部分54通常是杯形的，形成壳体覆盖件部分，其具有：顶壁90，该顶壁包括中心定位的入口60；以及周向向下延伸(如图7所示)的侧壁92，该侧壁在其底部具有向外扩张的周向密封凸缘94，该周向密封凸缘包括平坦的底部密封表面96。如图8中最佳可见，壳体覆盖件54围绕侧壁92包括围绕壳体侧壁间隔开的多个向外延伸的径向突部100。每个突部包括通孔102，该通孔与底部壳体56中的相应孔104对齐，用于接收适当的紧固件，以便组装淋浴头50。应指出的是，在每个向外突部100的位置处，顶部壳体部件52的壁92包括弯曲的、向内延伸的凸起或隆起110，如图9中最佳所见，其用于在侧壁92中提供接收孔102的足够厚度。如图7和图9可见，多个突部及其相应的向内凸起产生弯曲的周向内壁表面112。
壳体52的底部或前板壳体部件56包括大体平面的底壁120，该底壁具有后(或如图7中观察的顶部)表面122、前表面124和周向壁126。如图8最佳可见，壳体部件56包括多个周向间隔开的孔104，其中后表面122包括具有内壁132、外壁134和凹槽底部136的弯曲密封凹槽130，用于接收柔性圆形密封件(未示出)。密封凹槽的内壁132遵循弯曲内壁112的曲率，使得当组装壳体52时，壳体的上部54和下部56在界面58处接合，其中顶部壳体54的表面96接合底部壳体56的后表面122并覆盖密封凹槽130，以在适当的柔性密封件位于凹槽130中时在这些上部件与下部件之间提供不透流体的密封。如将要描述的，包含在壳体中的扫描射流几何结构不像现有射流技术那样需要大表面密封，使得本发明的扫描射流件可以被模制成两部分，这两部分在接合时利用比大表面密封牢固得多的非常简单的圆柱密封提供密封壳体。
作为前板壳体部件56的一部分，模制有多个凹入的凹部150，如图8的立体图所示，其形成用于喷射器50的射流振荡器的下半部。为了清楚起见，将仅详细描述一个这种凹部，应当理解的是，它们全部(在这种情况下为八个)大致相似，并且在用于制作部件56的模制工艺期间形成。每个凹部被模制成包括圆柱形上部部分152、内部台肩或肩部154、以及大致半球形的下部腔体部分156，在组装扫描淋浴头时该凹部将形成两件式扫描射流振荡器元件的下部。在下部腔体部分的底部处，从射流振荡器的中心线径向向外略微偏移并且因此偏离凹部150的中心的是出口孔158，该出口孔通向形成在凹部150的壁部162中的喉部部分160。如图9最佳可见，喉部部分160从孔158向外扩张，以产生扫描流体喷射图案，如将要描述的。
如图7所示，安装在每个凹部150内的是相应的圆柱形射流强力喷嘴插入件170，其形成两部分式射流振荡器的第二部分。该插入件具有上部平面表面172和圆柱形侧壁74，该侧壁的直径被选择为紧密地配合到其相应凹部的上部部分152中。如图7的剖视图所示，每个插入件的底部包括开口的、面向下的大致半球形的圆顶176，该圆顶具有圆柱形底部边缘178，在组装时该底部边缘与其相应凹部中的台肩154接合。插入件圆顶及其相应的凹部形成球形射流振荡器相互作用腔室180。位于每个圆柱形插入件的上表面中心的是具有轴线184的入口通道182，该轴线也是圆柱形插入件170的轴线，并且入口通道形成通向插入件内部圆顶并因此通向由每个插入件与其相应的凹部形成的相互作用腔室180的强力喷嘴。如图7所示，应指出的是，每个射流振荡器的出口孔158和喉部160从轴线184径向地偏移，并且如图所示，这些偏移具有选定的、通常不同的尺寸，以提供每个振荡器输出扫描喷射的预定的不同但互补的出口喷射图案。在所示实施例中，在图7的剖视图所示的两个射流振荡器中，出口沿径向向外间隔开不同的距离186和188，但是应该明白，根据针对期望扫描喷射图案所选定的，偏移可以从轴线184沿任何方向，偏移可以全部相同，或者是各偏移的选定混合，或者可以没有偏移。应指出的是，插入件可以围绕它们的上边缘190呈部分地锯齿状，以便于操作。
组装淋浴头50的方法包括将插入件170定位到前板中的凹部150的每个圆柱形上部部分152中，使得插入件的底部178接合台肩154，其中插入件通过插入件外侧壁174的紧密配合而固定在适当位置，从而形成多个(在该实施例中为了说明目的，八个)射流振荡器相互作用腔室及相应的扫描喷射出口和出口喉部。在凹槽130中设置密封件，并将后部部分54和前部部分56定位和对齐，并通过适当的紧固件(比如螺钉或螺栓)固定在一起，以提供不透流体的外壳。在操作中，将淋浴头固定于一定压力下的适当流体源，流体流入内部增压室或壳体的流体歧管74，如箭头72和80所示。流体在腔室中循环，并且以大致相等的流量流入若干入口强力喷嘴182，如箭头190所示。流体在一定压力下进入射流相互作用腔室180，在腔室中循环以产生射流振荡，并且通过相应的出口孔158和喉部160排出，以从每个出口生成在图7中由箭头192所示的以均匀锥角输送的扫描射流喷射输出。这种扫描喷射输出类似于图5中所示的喷射输出，因为它随机地扫过并且围绕限定的锥角来产生非常理想的流动图案，用于例如淋浴中。
扫描几何结构的简易性-具有相对的但选择性偏移的入口(腔力喷嘴)和出口(喉部)的基本上球形相互作用区域-允许简化扫描射流阵列的构造。如图7-图9的实施例所示，并且在图10-图15中所示的本发明的相关第二实施例中，这种简化构造通过将扫描喉部和相互作用区域的下游半部模制在一件式淋浴头中而实现。在这种情形下，如以上论述的，包含强力喷嘴的插入件以及相互作用区域的上半部或上游半部针对每个射流单独地模制，使得用于射流装置的部件数量等于射流数量加1。这比现有的射流淋浴头更多，但部件的设计、模制和组装要简单得多。
在图10-图17的实施例中，这些图涉及本发明的扫描淋浴头或喷射器的第二实施例198，图10-图13示意性地示出了根据本发明的利用多个射流振荡器扫描喷射的这种扫描喷射的下游或前板部分200。在该图示中，前板200通常为杯形的，具有直立的圆柱形侧壁202和底壁204，在底壁中形成有期望数量(在这种情况下为六个)射流凹部206。这些凹部以上述针对图7的凹部150、出口158和喉部160的方式具有相应的出口孔208和扫描喉部210。图10-图13示出了典型的六喷射扫描淋浴头的尺寸。在该实施例中，并且如图14和图15最佳可见，提供了适当的插入件220，其具有以上针对图7-图9中的插入件170描述的形状，并且可固定在相应的凹部206中，以形成相应的射流相互作用腔室212，如图16中示意性所示。在该实施例中，后部或上部壳体部分230构造为匹配和封闭组件的前部部分200的侧壁202，并且因此其自身通常为杯形的，具有面向下(或面向前)的圆柱形侧壁，其环绕并接合侧壁202的上边缘(如图16中最佳可见)，以在壳体198内提供不透水的增压室234。与图7-图9的实施例一样，壳体部分230具有承载螺纹流体入口接头242的后壁240，一定压力下的流体通过该流体入口接头供给至形成于淋浴头198内的内部增压室。像以前那样，入口流体在增压室234中循环，并且流动通过插入件强力喷嘴182、射流相互作用腔室212和出口208，并通过喉部210。如以上针对图7-图9指出的，出口208和喉部210与其相应的相对入口强力喷嘴182的轴线选择性地偏移，以产生期望的扫描喷射图案。
图18和图19示出了本发明的第三多个射流振荡器扫描喷射实施例的分解俯视和仰视立体图，以250示出了根据本发明的射流振荡扫描淋浴头。该淋浴头包括具有上表面254的顶部(或后部)壳体部件252，在该上表面中定位有入口固定件256，在该情况下该入口固定件是内部带螺纹的(如258所示)，用于连接至适当的软管或管接头，以接收一定压力下的流体。入口固定件轴向地居中在部件252中并且穿过该部件，以将所供给的流体引导至形成于淋浴头组件250内的内部腔体或增压室。围绕后部部件252的边缘间隔开的是用于接收适当紧固件的多个孔，以便将该部件固定至相应的具有前面表面272的底部(或前板)淋浴头部件270，围绕底部淋浴头部件的是与顶部壳体部件252中的孔260对应的间隔开的孔274，以接收用于组装淋浴头的相应紧固件。在该实施例中，根据本发明，淋浴头包括用于产生输出扫描喷射的例如五个两部分式射流振荡器回路280。
如图18和图19的立体图以及图20的剖视图所示，两部分式射流振荡器280由上、下插入部分或半部282和284组成，它们如通过模制而单独地制造并且配合在一起，以产生由图20中的286大体示出的大致球形相互作用区域。下插入件284包括侧壁290以及底壁300，该侧壁具有大体圆柱形的外表面292，该外表面呈阶梯式向下和向内以形成一对台阶294和296。插入部分284的内表面302具有上部圆柱形部分304、向内延伸的台肩306以及大致半球形的、向上开口的腔体308。在插入部分284的底壁300中的是出口孔310，其从腔体308通过锥形扩张喉部312向下和向外开口。
如图18和图19最佳可见，若干下插入部分284被接收在前淋浴头部件或前板270中的相应开口或接收座320中。如图所示，在该实施例中，五个接收座围绕前板等间距地间隔开以接收五个插入件，但应该明白的是，它们不必等间距地间隔开。在板270的后表面或内表面322上，将看出的是：接收座与周向密封凹槽324沿径向向内间隔开，该周向密封凹槽适于接收适当的密封垫片(未示出)，用于在组装淋浴头250时提供不透流体的密封。此外，如图18可见，并且如图20的剖视图所示，每个接收座320具有圆柱形上壁325，并且在该上壁325下方包括向内延伸的台阶或台肩326和328，这些台阶成形为使得接收座接收下插入部分284的相应外壁292以及台阶294和296，其中每个接收座紧密地固定相应的插入件。
两部分式射流振荡器280的上部部分282包括顶壁338和下垂侧壁340，该下垂侧壁具有圆柱形外表面342，该圆柱形外表面具有在组装振荡器时紧密地接收在插入部分284的上圆柱形壁304中的外径。如图20所示，侧壁340的内表面344形成向下开口的半球形圆顶346，该半球形圆顶的上部部分形成在两部分式插入件的上部部分282的顶壁338中。具有轴线351的流体入口孔或强力喷嘴350延伸穿过顶壁338，以允许一定压力下的流体进入振荡器280的大致球形的内部相互作用区域286。当上插入部分282接合至下插入部分284(通过将两个半部按压在一起，使得表面342与表面304接触，并且部分282的底部352与部分284的台肩306接合)时，形成球形相互作用腔室。为了协助组装该装置，每个射流振荡器组件280的顶表面354包括三个间隔开的直立间隔柱356(参见图18)，在组装淋浴头时，所述间隔柱与后部淋浴头部件252的底面360(参见图19)接合，以将插入件半部推动一起并进入它们相应的接收座320中。
当如此组装时，一定压力下的流体经由入口256进入淋浴头250，进入形成于顶部部件252和底部部件270之间的增压室362，并且射流振荡器的上部位于该增压室中。流体在增压室362中循环，并且在直立间隔柱356之间流入每个振荡器的强力喷嘴入口350并进入球形相互作用区域286。间隔柱不仅将振荡器定位在壳体中，而且还用作湍流过滤器，以使增压室中的任何湍流平稳并使流体流平滑地进入射流振荡器强力喷嘴。进入球形射流振荡器的流体流生成射流振荡，所述流体振荡进而产生从区域286通过孔310和喉部312进入环境大气的流体排放，从而产生以上讨论的锥形扫描喷射。与前述实施例中一样，来自出口孔310和喉部312的喷射输出通过使它们与每个射流振荡器中的相应强力喷嘴的轴线351选择性地偏移来构造，以允许用于喷射装置250的预选的扫描喷射图案。
图21-图25以400示出了本发明的包括多个射流振荡器的扫描喷射器的第四实施例，其中振荡器相互作用区域的下游(或前)半部(包括出口孔和喉部)全部模制在一件喷射器中，并且振荡器的上游(或后)半部(包括强力喷嘴和相互作用区域的上游半部)模制在另一件喷射器中，以简化其制造和组装。在该实施例中，作为具有多个喷射出口流的淋浴头示出的扫描喷射器400包括后部(或如图21和图22所示的上部)杯状壳体构件402，该后部杯状壳体构件具有顶壁404和向前(如图21和图22所示向下)延伸的大体圆柱形侧壁406，该侧壁具有向内周缘肩部407。居中地位于顶壁402中的是直立流体入口固定件408，其具有带有外螺纹412的圆柱形侧壁410，用于接收适当的内部和外部带螺纹的流体供给接头414。接头414可以是任何常规的供给接头，其中所示的装置具有大体圆柱形壁420，其在其下端422处包括用于与螺纹412接合的适当的内螺纹424，并且在其上端426处包括用于接收带螺纹的流体供给软管或管等(未示出)的外螺纹428。接头414可以包括内部喷嘴430，该内部喷嘴在其下端432处固定于接头414的上壁部分426中并与入口固定件408中的圆柱形密封件433接合，并且该内部喷嘴具有用于接收供给流体的上连接器部分434。内部喷嘴包括出口孔436，用于将流体引导到限定于杯状壳体构件402内的内部增压室440中。
壳体构件402的壁404的底面450包括多个间隔开的弓形增强脊部452，这些弓形增强脊部与侧壁406向内间隔开，以为壁404提供增强并且用作间隔件，用于将扫描喷射器400的下或面板部分454定位在增压室区域440内。另外，脊部提供足够的强度，以接收多个间隔开的紧固件孔456。相应的紧固件孔458设置在面板454中并且可以是带螺纹的(如460所示)，以接收用于组装扫描喷射器400的适当紧固件(诸如带螺纹的螺栓)。
前板454包括形成多个两部分式间隔开的射流振荡器的三层式分层射流振荡器组件，以产生扫描喷射，比如以上在前面实施例中描述的那些扫描喷射。前板454包括作为用于支撑中间层板472的支撑前部件470的最下层(如图21和图22中所示)。中间层被模制以形成所有振荡器的第一部分，即该装置的多个射流振荡器相互作用区域的下游(或前)半部474。中间层进而支撑最上层或顶板476，顶板被模制以形成所有振荡器的第二部分，即，多个射流振荡器相互作用区域的上游(或后)半部478。由于这些层通常各自通过塑料注射成型方法制成，因此熟悉这种制造方法的人员将理解的是，这种制造方法对这种插入件及其外壳的几何结构施加了一些约束，因此所描述的实施例是对本发明的说明。为了便于组件454中大量射流振荡器的对齐，上层476或中间层472中的一个可以由柔性材料模制而成，以允许其与另一硬塑料层相符。替代地，为了便于组件中大量射流振荡器的对齐并且允许射流弯曲成不同的对准角度，上层476和中间层472都可以由柔性材料模制而成，以允许它们彼此相符，并且下层470可以是形成用于保持指定的对准角度的硬面或背板的硬塑料。
如图所示，最下层470具有用作喷射器的可见面的前表面490(参见图25)以及与中间层472(参见图21和22)接触的基本平坦的后表面491(参见图23)。下层470包括多个喷射射流出口492，这些喷射射流出口围绕扫描喷射器400以期望图案间隔开，其中这些出口的数量取决于扫描喷射器400所需的喷射输出的数量。在所示实施例中，包括20个这样的输出，每个输出大致与图21和图22的剖视图中所示的输出相同。每个出口492具有向上且向外成锥形的壁494，并且被成形为接收由中间层472形成的相应下游射流振荡器部件474，其中该壁包括用于定位下游振荡器部件的肩部496以及在组装前板454时下游振荡器部件插入其中的顶表面孔498。最下层还包括以上描述的紧固件开口458。
中间层472大体是平面的，具有成形为与最下层470的面491接触的底面500，并且具有大体平行于底面的顶面502。中间层包括多个凹部，其中两个在图21和22中以510和512示出，其中凹部的数量在数量和位置上与前板出口492的数量匹配。每个凹部具有大体半球形的内表面514以及外表面516，该外表面成形为与最下板470中的其相应开口的形状匹配并形成射流振荡器的下游部件474。大体圆柱形的直立壁520环绕每个凹部，并且被定位成接收和定位上层476。
前板470的上层476大体是平面的，具有上表面522和大体平行的下表面524，并且包括由顶部弯曲壁531和向下延伸侧壁532成形并形成射流振荡器的上游部件478的多个半球形圆顶530。当组装前板454时，侧壁532的外表面534大体为圆柱形的，并且配合到相应的最下层圆柱形壁520中，以产生大体球形的射流振荡器相互作用区域，其中两个在图中以522和524示出。顶壁531包括居中定位的强力喷嘴540，该强力喷嘴由直立的圆柱形壁542环绕，并且具有通向增压室440的上端544以及通向射流振荡器相互作用区域(比如以522和524示出的那些相互作用区域)的下端546。
与每个射流振荡器中的强力喷嘴540相对且位于下游半球形表面514的大致中心处的是出口孔550，该出口孔通过向下且向外开口的喉部552通向环境，所述喉部成形为产生期望的流体扫描喷射特征。与本发明的现有实施例中一样，出口孔550从相应强力喷嘴的轴线554(参见图22)偏移选定量，再次在相互作用腔室中产生期望的射流振荡并产生期望的喷射扫描特征。
在每个强力喷嘴侧壁542的顶表面上的是间隔柱，比如图21和图22所示的柱560和562，这些间隔柱向上延伸以在组装装置时接合上部壳体部件402的底面450。如果需要，每个振荡器可以包括三个间隔柱，如图18的实施例所示。在这些柱之间的是从增压室通向强力喷嘴的间隔开口564。这些柱还在增压室中用作流体的过滤器，以减少入口至强力喷嘴的流体湍流。
扫描喷射器400的组装很容易完成。在模制各部件之后，将前板454的三层对齐(参见图23和图24)，使得它们可以被按压在一起，其中中间层472的凹部510、512紧密地装配到底层470中的相应开口492中，并且其中上层476的向下延伸壁532紧密地装配到中间层472的向上延伸壁520中。当被按压在一起时，这三层形成合成或分层的前板454，包括具有下游面向前(在图21和图22的视图中为向下)的出口孔550的多个射流振荡器。然后将前板454插入由杯状后部(或上部)壳体402形成的面向前的腔体中，并且整个组件被按压在一起并通过穿过孔456的紧固件固定。将组件按压在一起，使得向内拉动前板与上部壳体402的侧壁406的内部周缘肩部407和向下延伸的脊部452接触，从而前板和后部壳体充分地间隔开以形成壳体增压室440。间隔件452还接合顶部壳体部件402的底面450以将前板与顶部壳体间隔开，其中间隔件462之间的空间464提供了增压室与振荡器强力喷嘴之间的流体连通。
在操作中，将一定压力下的流体(箭头570所示)通过入口436供给到喷射器400，并且通过入口410向下流动到增压室440中并朝向射流振荡器向外流动。如图22中最佳可见，流体570从增压室通过间隔柱560、562之间的空间564进入射流振荡器，并且因此进入强力喷嘴540及球形相互作用区域522和524。流体在相互作用区域中循环以生成射流振荡，并且作为具有由单个射流振荡器的设计预定的方向和锥角的锥形扫描喷射580通过每个出口孔550和喉部552喷出。
如上已经讨论的，例如在图7-图9的实施例中的出口孔158和喉部160、在图10-图17的实施例中的孔208和喉部210、在图18-图20的实施例中的孔310和喉部312、以及在图21-图25的实施例的孔550和552的描述中，每个射流振荡器的出口孔与相应的相对强力喷嘴的轴线径向地偏移。这些出口形成在每个射流振荡器的底表面中，并且除了图18-图20的实施例之外，这些出口都是在预选的位置上模制而成，并且在包括多个出口的单个前板中具有预选的偏移。所选定的这些出口和下游喉部的构造通常具有不同的尺寸和角度，以为每个振荡器输出扫描喷射提供预定的不同但互补的出口喷射图案。每个射流振荡器的偏移可以在相应的强力喷嘴轴线的任何方向，并且偏移可以全部相同，或者可以是各偏移量的选定混合，或者可以没有偏移，如同每个单独的振荡器构造为产生选定的喷射锥体方向和角度，如同所有的振荡器选择为产生期望的整体或合成扫描喷射图案。图18-图20的实施例的不同之处在于，射流振荡器的下部分别单独地制造并插入支撑面板270中；然而，如图20所示，每个可以包括与其相应的强力喷嘴轴线具有选定偏移的类似的孔和喉部构造。
图26-图33a以示意图形式示出了用于制造可与本发明的扫描喷射器一起使用的选定射流振荡器构造的方法。为了方便起见，这些示图被提供用于图18-图20的实施例的射流振荡器构造，但应该理解的是，相同的构造可以包括在所描述的其他实施例中。此外，这些图包括用于本发明的优选实施例的尺寸，以更好地示出其特征。因此，图26是根据本发明的射流振荡器插入件的下部590的第一型式的示意性剖视图，其形成半球形腔室的下半部或相互作用区域592，并且其包括从相互作用区域592通向上喉部595和下喉部596的出口孔594。振荡器的该部分590对应于图18-图20的装置的类似插入件下半部284，并且因此包括直立圆柱形壁597和半球形壁598，其适于装配到前板(未示出)(比如图20中所示的板270)中并由前板支撑。
图27是沿着图26中的线27-27截取的插入件590的剖视图，并且图27a是图27的装置的俯视平面图。如图所示，出口孔594通向上喉部部分595，该上喉部部分从相互作用区域贯通开口600向下和向内成锥形，如图26中的箭头602所示，以限定上喉部长度604。上喉部通过向下且向外成锥形的喉部部分596通向环境。上喉部部分595的锥角由角度线606和608表示，所述角度线是上喉部的壁的延伸，并且在中心轴线610的相对侧上经过开口600和孔594的边缘。该轴线经过圆形孔594和圆形开口600的中心，并且当入口590组装在喷射器(比如图18-图20的喷射器)中时也是振荡器强力喷嘴的轴线。在这种型式的插入件590中，延伸线606与轴线610之间的角度612以及延伸线608与轴线610之间的角度614都选择为25°，并且这种相等的喉部角度不会产生出口相对于相互作用区域的中心轴线的偏移。根据本发明，这些相等的上喉部角度使得插入件590产生由出口喷射箭头指示的第一出口喷射图案，这种第一输出射流喷射具有第一选定的预定的出口轴线和锥角。
图28是同样沿图26中的线27-27截取的射流振荡器插入件的第二型式630的示意性剖视图，该插入件具有由半球形壁633限定的相互作用区域632。圆形出口孔634通向向下且向外成锥形的上喉部部分636，该上喉部部分通过圆形喉部开口638通向向下且向外开口的下喉部部分640。在该型式中，如图28所示，上喉部部分的锥角642和644在(未示出的相对强力喷嘴的)中心轴线610的相对侧上不同，其中喉部的一个半部642具有如壁延伸线646所示的31°壁角，并且另一个半部644具有如壁延伸线648所示的19°的角度。喉部壁在轴线一侧的角度642使得壁在开口638处的基部更靠近轴线移位，而壁在另一侧的角度644使开口远离轴线移位，从而使开口638相对于轴线移位或偏移并且使得开口变小，如图28a所示。根据本发明，这种构造有效地将出口喉部与相互作用腔室602的轴线610偏移，以产生具有第二预定出口轴线和锥角的出口喷射图案，如箭头650所示。图28a是图28的装置的俯视平面图，并且示出了喉部偏移。
类似地，图29是沿着图26中的线27-27截取的示意性剖视图，并且示出了由半球形壁664形成的射流振荡器腔室或相互作用区域662的第三型式660，并且该相互作用区域具有出口孔666以及通向开口670的向内向上成锥形的喉部壁668。喉部的上部具有长度672，并且以角度674(图中在轴线610左侧上通过延伸线675以37°的角度示出)和角度676(在中心轴线的另一侧通过延伸线677以13°的角度示出)向外成锥形。如关于图28所解释的，如图29a所示，该角度差使得开口670相对于孔666更靠近轴线610移位，以产生比图28更大的偏移，并且使得开口670略小以产生具有第三预定出口轴线和锥角的出口射流喷射，如箭头680所示。
图30是图26的装置590的示意性侧视立面图，而图31是沿着图26和图30的线27-27截取的示意性剖视图，示出了射流振荡器单元的第四型式700。该单元具有由半球形壁704限定的相互作用区域702，该半球形壁具有出口孔706，该出口孔通向具有下开口709的上喉部708，如上所述地构造。如图所示，上喉部708具有向内成锥形的壁，如通过壁角延伸线710和712所示。喉部壁的一部分(图中在其轴线610的左侧上示出)为43°的角度714，并且另一部分(在中心轴线的另一侧上示出)为7°的角度716。如作为图31的装置的俯视平面图的图31a所示，这在喉部708的底部处使开口709相对于轴线和孔706产生比图28更大的偏移。根据本发明，这种构造产生具有第四预定出口轴线和锥角的出口喷射图案，如箭头720所示。
图32是根据本发明的在图26中的27-27处截取的插入件的第五型式730的示意性剖视图，该插入件具有射流振荡器腔室或相互作用区域732和通向具有下开口737的上喉部736构造的出口孔734。喉部736的上部具有向下且向内成锥形的壁，如壁角延伸线738和740所示，其中壁的一部分(在图中由其轴线610左侧上的延伸线738示出)为49°的角度742，而另一部分(在中心轴线610的另一(右)侧上示出)为1°的角度744。这提供了开口737相对于轴线610和孔734的更大偏移以及比以上讨论的先前型式的开口更小的开口，如作为图32的装置的俯视平面图的图32a最佳可见。根据本发明，这种构造产生具有第五预定出口轴线和锥角的出口喷射图案，如箭头748所示。
图33是在图26中的27-27处截取的喷射器插入件的第六型式770的示意性剖视图，该插入件包括由半球形壁774限定的射流振荡器腔室或相互作用区域772。根据本发明，相互作用区域包括通过上喉部778通向出口开口780的出口孔776。上喉部778向下和向内成锥形，如壁角延伸线782和784所示，其中壁的一部分(在图中由其轴线610左侧上的延伸线782示出)为61°的角度786，而另一部分(在中心轴线610的另一(右)侧上示出)为1°的角度788。这提供了开口780相对于轴线610和孔776的更大偏移以及比以上讨论的先前型式的开口更小的开口，如作为图33的装置的俯视平面图的图33a最佳可见，从而根据本发明产生具有第五预定出口轴线和锥角的出口喷射图案790。
应指出的是，图26-图33a中描述的每个所描述射流振荡器插入件都包括突部800，该突部用作用于在喷射器中将插入件与支撑前板对齐的对齐凸片。如已指出的，凸片与偏移方向对齐，并且因此用来确定用于相应插入件的喷射出口的方向。图18和图20示出了图26-图33a的插入件在喷射器装置中的使用，其中每个插入件280的下半部包括对齐凸片800，而前板270中的每个开口320具有用于接收凸片的对齐槽口802。对齐槽口围绕开口320的周缘设置在预定位置。由于每个插入件590、630、700、730、770构造为产生不同的已知扫描喷射特征(即，由特定出口偏移产生的已知喷射锥角和方向)，并且由于槽口的位置在前板中是预定的，因此为任何前板开口选择任何插入件允许从喷射器提供期望的组合喷射图案，这是所有选定的各个喷射插入件的合成。每个插入件在其锥体内提供扫描输出，使得根据本发明提供了非常理想的扫描喷射器。
图26-图33a中描述的出口喉部偏移的变型示出了三维扫描射流输出的方式，每个都提供了以预选的锥形图案尺寸和方向进行扫掠或扫描的喷射输出，该三维扫描射流输出可以通过相对于与相对输入强力喷嘴的轴线重合的射流振荡器相互作用区域轴线改变出口喉部角度以及因而其位置的特征而变化。这些图示出了射流振荡器的典型测量结果，其中产生涡流以生成具有选定大小和速度的液滴的扫描喷射输出，用于如本文所公开的扫描喷射装置中以产生用于扫描喷射装置的预选喷射图案。具体地，本发明的装置用于比如扫描本体喷射和淋浴头等应用中，以生成发出具有选定锥角和方向的多个喷射的射流振荡器喷射输出。在本发明的扫描射流淋浴头组件中，一个射流扫描喷嘴构件通过提供小锥角和均匀分布而有效地替代2-4个普通流体喷流，使得扫描射流淋浴头可具有5-40个开口，这应该克服了可能阻碍消费者的可能缺陷(没有足够的开口)。在典型的现有射流淋浴头中，一个射流替代10-15个喷流，从而使典型的现有射流淋浴头具有4-10个开口，其中可对比的喷流型淋浴头具有40-100个开口。
本领域技术人员将认识到，本发明可以构造为提供适合或可构造用于经济地制造的射流淋浴头或喷嘴组件(例如，50、198、250、400)的新型扫描射流振荡器，其目的在于使来自多个扫描射流的喷射振荡，以将水均匀地散布在前板或前面板(56、200、270、454)的远侧或前方的预选的覆盖区域上。本发明的扫描射流和淋浴头可被构造为以非常低的流量(即2gpm或更少)提供具有选定的液滴尺寸、液滴速度和温度均匀性的令人愉悦的特定合成的喷射图案，用于淋浴、清洗或喷射目标区域。以多个不同构造提供扫描射流，用于生成具有选定扫描喷射特征的单独定制的扫描喷射。淋浴头的前板(例如，56、200、270、454)构造为支撑并对准可选地具有导引狭槽802的射流振荡器，所述导引狭槽被构造为接收射流振荡器插入件上的相应角度导引凸片800，以定向并对准来自每个射流振荡器(例如，172、220、282、530)的喷射。
已经描述了新的改进方法的优选实施例，我们相信，根据本文给出的教导，本领域技术人员将提出其它修改、变型和改变。因此，应该理解，所有这些变型、修改和改变都被认为落在本发明的范围内。