CN104969027A - 水射击器装置和相关联的可视水效果 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于将水射到空气中以用于水显示的装置。射击器的构造允许水流被射出,所述水流包含随水离开所述装置的减少的空气或不包含随水离开所述装置的空气,这提供了无泡沫外观。所述装置可控制由所述装置射击的水的速度,使得可实现独特的视觉效果,包括其中一定量的水悬浮在空气中的效果。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年12月19日提交的美国临时申请号61/739,667的权益,其内容通过引用的方式并入本文。
发明领域
本发明大体上涉及水显示器和提供在显示器中呈现的视觉效果的装置,其包括可提供具有减少的空气或泡沫的水流的装置和/或提供独特视觉效果(诸如可能会像在地面上的水母的一定量的水)的装置。
发明背景
当前存在提供视觉水效果的各种水显示器和装置。通常情况下,通过用气压迫使容器中的水出来而将水流射到空气中来产生视觉效果。即,将空气供给到将水从喷嘴中推压出来的容器。通过这种类型的构造,大量空气可随空气离开喷嘴,从给予水流泡沫外观。这种类型的外观不利于旨在具有光滑水样外而观而没有通常存在于水的泡沫流中的气泡的视觉效果。
将水流射到空气中的某些现有装置也可不控制水离开装置的喷嘴的速度。这通常限制可由该装置提供的视觉效果的类型。例如,如果水的速度分布不保持足够高,则稍后离开喷嘴的水可能永远不会明显离开地面行进。在这种情况下,由装置提供的视觉水效果可保持“附接”到地面。如果射出水的装置在射击结束时不能足够快地切断水流,则其中水保持“附接”到地面的该视觉效果也会发生。
因此,在水显示器的领域需要可提供包含减少的空气的水流的装置,其可控制离开装置的水的速度分布和/或提供新的和独特的视觉效应,包括其中一定量的水与地面完全分离并且可采取特定形状的效果。这些和其它问题由本文所描述的本发明解决。
发明概要
在本发明的一方面,描述了可将无泡沫的水流或减少泡沫的水流提供到空气中的一种装置。为此,该装置提供用于将水流从装置中射出的空气与通往出口喷嘴的管道的进水口完全分离。以此方式,空气不会与水混合,因为其从装置喷射的时间比可能以其它方式发生的时间长。
在本发明的另一方面,描述了可控制其射出的水流的速度分布的装置。
在本发明的另一方面,描述了可模拟可通过本发明的装置实现的水篷、水母和/或斑点的外观的视觉水效果。水效果可通过控制水流的速度分布和/或通过提供形成水流的水不会因混入显著量空气而有泡沫来实现。可通过变化距离来使该视觉水效果与地面分离,从而给出悬浮在半空中的外观。
附图简述
图1是用于将水射入空气中的装置的透视图。
图2是图1的装置的截面图。
图3至图9示出提供视觉水效果的从图1的装置中射出的水流。图3至图9示出其随时间出现的水流。
具体实施方式
现在参照附图来描述本发明的水射击器装置10和其可产生的视觉水效果。在相同或相似的组件出现在一个以上的图中的情况下,它们由相同的参考数字来指示。将参照水在本文中描述本发明。然而,其它液体以及它们的组合都在本发明的范围内。
图1是冠状或水射击器10的透视图,而图2是其截面图,其示出关于内部组件的更多细节。水射击器10可包括各种组件,诸如主腔室20,其可包含一定量的水。主腔室20的尺寸可根据诸如射出的水量30和其离开装置10的速度的因素而变化。
射击器10还可包括空气阀40,其可将空气释放到主腔室20中,以便迫使水30从装置10中出来。空气阀40可包括出口42,其用于将空气输送到腔室20中。空气可从空气储存器(未示出)(可对其加压使得空气流入腔室20并迫使水30出来)输送到阀40。导向阀50可触发空气阀40并调节供给到主腔室20的空气量。
通常出口喷嘴60可用作水30通过其从腔室20接收并从射击器10射出的管道。更具体而言,喷嘴60可包括喷嘴延伸部62,其沿主腔室20的长度轴向向下延伸到接近主腔室20的底部22。喷嘴延伸部62的底部可包括进水口64,当空气阀40将空气释放到主腔室20中时,水30受迫通过所述进水口。更特别而言,当将空气释放到主腔室20中时,它会向下推动喷嘴延伸部62周围的水30。这会迫使水30进入进水口64、通过喷嘴延伸部并到达喷嘴出口66,在所述喷嘴出口处,其离开射击器10并射到空气中。
本发明的一方面涉及产生无泡沫水流或具有减小泡沫的水流。应指出无论如何本发明都不限于涉及不具有泡沫的水流的情况。事实上,本发明的装置10可提供混入减少的空气的水流,因此,使用术语无泡沫不一定意味着没有空气的水流。然而,具有减少的或显著减少的空气混合物的水流都在本发明的范围之内。
空气阀40的构造和位置有利于本发明的这一方面。为此,空气阀40可位于或接近腔室20的顶部24。这样,将空气释放到腔室20的顶部24或接近其。当考虑到显著量的水可存在于空气阀40和喷嘴延伸部62的进水口64之间时,从装置10射出的水30通常不会与空气相结合。即,在显著量空气将到达进水口64以与排出的水混合之前,需要迫使显著量的水从腔室20中出来。这提供了从出口喷嘴66射出的无泡沫水流,或具有减少泡沫的水流。
喷嘴60的构造和位置也可涉及本发明的这一方面。为此,喷嘴延伸部62可延伸到接近腔室24的底部22,使得进水口64与空气阀40相距一段距离,如以上所提到的,显著量的水可因此需要在任何显著量的空气将接近进水口64之前从装置10喷射。这再次提供了无泡沫水流,或具有减少泡沫的水流。
喷嘴延伸部62的长度和位置可与期望的水喷射的持续时间相关。为此,与喷射的持续时间相比,喷嘴延伸部62优选地足够长,并充分地延伸接近腔室20的底部22,使得水30的水平不低于进水口64的水平。以此方式,空气通常不随水30释放且实现了无泡沫外观。
无泡沫效果也可由两个上述方面的组合来促进。即,空气阀40可位于腔室20的顶部24或接近其,且喷嘴延伸部62的进水口64可位于腔室20的底部22或接近其。这导致了显著量的水在任何显著量空气进入进水口64之前都会从腔室20中射出。
优选地,定位空气阀40和/或进水口64使得在显著量空气混合之前所需量的水30可在所需的时间量内从装置10中射出。换言之,如果需要约五秒钟的水射击,优选地,定位空气阀40和/或进水口64使得空气不会在那个时间量到达进水口64。
前面的描述与将空气引到射击器主体的底部的过去的射击器形成对照。这种构造允许空气和水容易地组合,同时该组合受迫从出口喷嘴出来。因为显著量空气可随水喷射,所以这些过去的射击器会产生具有较多泡沫外观的水流。
本发明的另一方面涉及控制水30随时间离开喷嘴66的速度,或者其速度分布。应理解,如果离开射击器的水的速度在射击过程下降,则后来喷射的水将不会如先前射击的水那样高地射到空气中。在这种情况下,不会出现总体射击的水将与地面相距一定距离。这是因为后来射击的水根本不会简单地离开地面那么多且可能会出现“附接”到地面。
然而,通过本发明,射击器装置10可实现在射击持续时间内水离开喷嘴66的相对恒定速度分布。这可由本发明以几种方式来完成。例如,与射击器10的主腔室20相比,装置10可以相对较大的空气储存器(未示出)工作。这提供显著气压,其不会随水30从装置10中射出的时间而明显下降。这反过来又提供了水20可在射击期间以大致恒定的速度离开喷嘴66。
以此方式,且如下面更充分地描述,如果在一定时间量之后水被切断,则后来射击的水仍然会行进大约如先前射击的水离开地面的高度一样的高度(因为它们都以大约相同的速度离开喷嘴66)。在这种情况下,在重力引起水落到地面之前,水可能会与地面相距一定距离而悬浮在半空中。该悬浮效果可能部分是因为在重力开始将先前射击的水拉下时使先前射击的水遇到后来射击的水而发生。这种相互作用可用于使先前射击的水悬浮在地面上的时间超过它以其他方式在地面上的时间。在任何情况下,这都会提供独特的视觉效果。
保持从射击器10中射出的水的速度分布与其中气压可在射击过程中略微下降的当前射击器形成对照。这可在使用与由射击器包含的水量大小相比时相对较小或不大的空气储存罐的情况下发生。在这些类型的现有射击器中,气压将在射击过程中下降且离开射击器的水将以较慢的速度离开喷嘴且将不会离开地面行进与先前射击的水一样远。
现有射击器无法实现水不“附接”到地面的悬浮水效果的另一个原因是因为这些现有射击器使用泵来驱动水。泵通常不会足够干脆地切断,所以射击的切断部分很延伸。这允许水在泵从全导通到全关闭的时候减速。这又失去了与地面分离的水元素的效果。通过本发明的射击器10,速度分布保持恒定,直到水消失,或远低于入口,且然后将它会突然关闭(因为没有更多的水出来)。
应指出,在射击的过程中水离开射击器10的时候保持水的速度分布不完全依赖于使用相对于主腔室20较大的空气储存器。相反,本发明包括其中可保持水速度分布的其它方式。
例如,如果喷嘴延伸部62和/或射击持续时间如此,使得没有空气随水释放,那么驱动水射击的压力在射击的持续时间期间不会明显地改变。这也可能导致不完全依赖于任何空气存储器的大小的基本上恒定的水速度分布。作为另一实例,基本恒定的水速度分布可由这三个因素的组合来实现,即,与主腔室20的体积相比的空气存储器的相对大小,使得在空气阀40和进水口64之间初始存在足够大量的水的喷嘴延伸部的长度62,和射击的持续时间。
本发明可由上述发明方面中的一个或两个(即无泡沫水射击和/或恒定速度分布)来实施。因此,速度分布变化的现有射击器仍可能与无泡沫外观相关的本发明方面一起使用。同样,提供泡沫外观的现有射击器可与与恒定速度分布相关的本发明方面一起使用。可替代地,可以无泡沫的方式将水从射击器10中射击并同时保持恒定速度分布。
现在参照图3至图9描述可由上述发明方面实现的引人注目的视觉水效果。这些图依次示出随时间推移的水的射击,其中速度分布随水射击持续时间保持大致相同。这些图中的水也具有无泡沫外观。
假设水在其喷射时的速度在射击持续时间期间不改变,则在射击结束时出来的水会与在射击开始时出来的水近似一样高,且所有的水可能会在射击的顶点附近碰撞。此外,在射击期间的某个时间点,水流与射击器断开。如下面讨论的,这可提供水母效果。
图3示出在水射击开始的水流。在这一点上,水可大致垂直向上延伸。在射击期间后面的一段时间,图4示出在后来的时间离开喷嘴66的水如何继续向上移动,但在同一时间,先前释放的水开始经历重力的影响。因为后来释放的水在射击的顶点或附近遇到先前释放的水,所以会引起开始聚集在射击顶部的水的外观。
图5示出在其中先前射击的水继续经历重力的影响但后来释放的水继续在射击的顶点或其附近遇到先前释放的水的稍晚时间射击的水。以此方式,收集水的视觉效果增加。
在射击期间经过足够时间之后,在射击的顶点处或其附近收集了足够的水,使得水开始成扇形散开以提供如图6所示的冠状外观。该效果如图7至图9所示随时间继续,因为后来释放的水继续遇到早期释放的水。在此期间,射击的水越来越像水母,或者斑点的类型。
在邻近水射击结束时,可关闭来自射击器10的水流。以此方式,最后释放的水将向上射击,但因为没有更多水被释放,所以射击的水和射击器(或地面)之间的距离将会产生并增加。该半空悬浮的外观示于图8和图9中,其中不再向上射击水,并且现在正在经历重力的影响的水还没有下落。
优选地,本发明的射击器10包括快速并明确地切断水流使得水流突然停止的机制。这会优选地在射击器和最后释放的水之间产生间隙,该间隙会在最后释放的水向上行进时增大。在任何情况下,水下落的延迟可由继续在射击的顶点处或其附近遇到落下的水的后来和最后释放的水来促进。
如图9所示,水母,或者水的斑点通常可存在某个时刻。因为一直没有水射击达一定时间量,而且因为截流阀是快速和突然的,所以这种形式可通常悬浮在半空中。此后,重力发生作用且水母,或斑点通常将返回地面。
水母(斑点)和射击器10(或地面)之间的距离可相对较大。例如,射击器10可根据如何设置空气阀40的压力而在从6英尺到20英尺的任何地方产生间隙。为此,压力可针对不同显示或相同显示的部分而不同地设置。换言之,射击器10可使观察者可看到在与地面分离的空气中的水的水母形斑点。
除了前述的,这种效果的外观可通过在晚上点亮来增强。为此,可将由射击器10产生的水母点亮为不同颜色。
这与不在射击器和释放水之间提供断开的水流的其它现有喷泉射击器形成对照。这是因为现有射击器无法用被采用来这样做的机制足够快地切断水流。因此,观察者不会看到半空中的水斑点;相反,观察者将只看到从底部到顶部的连续流。此外,由于用某些现有射击器从未使水聚集在一个地方,所以水不会如射击的水的顶点处或其附近的斑点那样明显产生。
上述视觉水效果将通常不可能由某些现有射击器产生。例如,在现有射击器被构造来以与射击器主体相比较小量的压缩空气(例如,压缩空气的量通常与射击器主体的体积相同)来工作的情况下,则在射击进行时,将水驱出射击器的压力将显著下降。有关的等式是P=Pinitial(V/Vinitial)-1.4。
因此射击结束时出来的水不会如射击开始时喷射的水那样快那样高。总量水不会如上所述的在射击的顶点处或其附近遇到,因为在射击后面喷射的水不会像在射击开始时喷射的水那么高。因此,水母效果显著降低或根本不会发生。
与上述一起,或代替地,由于例如与射击持续时间的长度相比的喷嘴延伸部64的长度,在射击的持续时间期间无需保持水速度分布。如果喷嘴延伸部64较短,并且射击的持续时间足够长,那么空气将随水喷射,这将产生泡沫效果。此外,如果空气存储器不够大,则这会导致气压明显下降(由于从喷嘴出来的空气的损失)且因此水的速度将在射击过程中降低。
虽然已在本文中描述了本发明的某些目前优选的实施方案,但对于本发明所属的本领域的技术人员显而易见的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下可做出所描述的实施方案的变化和修改。
Claims (3)
1.一种水射击器装置,其包括:
腔室,其包含水;
空气阀,其定位在所述腔室的顶部附近以将空气输送到所述腔室;和
喷嘴,其延伸到所述腔室的长度的至少一部分并具有进水口;
其中所述喷嘴接收通过所述输送的空气而受迫通过所述进水口的水,并在持续时间内向上喷射所述水;而且
其中所述输送的空气在所述持续时间不会到达喷嘴进水口。
2.根据权利要求1所述的水射击装置,其中所述向上喷射的水具有无泡沫外观。
3.根据权利要求1所述的水射击装置,其中所述向上喷射的水具有基本恒定的速度分布。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151007 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |