CN105121025B - 射流喷嘴和振荡器回路 - Google Patents

射流喷嘴和振荡器回路 Download PDF

Info

Publication number
CN105121025B
CN105121025B CN201380072765.XA CN201380072765A CN105121025B CN 105121025 B CN105121025 B CN 105121025B CN 201380072765 A CN201380072765 A CN 201380072765A CN 105121025 B CN105121025 B CN 105121025B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
oscillation
interaction zone
fluid injection
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380072765.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105121025A (zh
Inventor
施瑞达尔·高普兰
E·哈特兰夫特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bowles Fluidics Corp
Original Assignee
Bowles Fluidics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bowles Fluidics Corp filed Critical Bowles Fluidics Corp
Publication of CN105121025A publication Critical patent/CN105121025A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105121025B publication Critical patent/CN105121025B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/08—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape of pulsating nature, e.g. delivering liquid in successive separate quantities ; Fluidic oscillators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/46—Cleaning windscreens, windows or optical devices using liquid; Windscreen washers
    • B60S1/48—Liquid supply therefor
    • B60S1/52—Arrangement of nozzles; Liquid spreading means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C1/00—Circuit elements having no moving parts
    • F15C1/22—Oscillators

Abstract

一种能够喷射流体液滴振荡图案的射流喷嘴(200)，具有与源流体连通的入口(210)且包括动力喷嘴(250)，所述动力喷嘴具有振荡腔室，所述振荡腔室具有与所述动力喷嘴流体连通的流体喷射转向区段(240)并具有对着第二流体压力累积体积(244)的第一流体压力累积体积(242)。流体喷射转向区段(240)与引发振荡的相互作用区域(260)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，所述引发振荡的相互作用区域具有相对的第一和第二侧壁特征(262、264)，该第一和第二侧壁特征在所述振荡腔室中限定引发振荡的相互作用区域，用于引起流体喷射流(300)在所述振荡腔室中的所述侧壁之间有节奏地来回扫射。

Description

射流喷嘴和振荡器回路
发明背景
优先权要求和相关申请的引用
本申请要求在2012年12月12日提交的且名称为“射流喷嘴和振荡器回路(FluidicNozzle and Oscillator Circuit)”的相关和共同拥有的美国临时专利申请号为61/736,306的申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。本申请还涉及共同拥有的美国专利申请12/314242号和12/467270号的申请以及共同拥有的相关的美国专利4463904、7014131、7267290和7651036，其全部公开内容也通过引用并入本文。
发明领域
本发明涉及配置有流体回路振荡器的流体回路和喷嘴组合件，并且更具体地涉及能够产生用于汽车、工业和消费应用的喷雾的射流喷嘴和回路组合件。
现有技术讨论
射流喷嘴产生在已知为扇形角的夹角内振荡的流体流，如图1A至图1C中所示。在该扇形内流体的分布将取决于所使用的流体回路的类型而改变。例如，在申请人的美国专利7267290中所公开的蘑菇形回路中，振荡流将趋于在其行程的末端处短暂地停留，产生如图1E中所示被称为末端厚重的扇形的流体分布或喷雾图案。一些回路可包括分流器，其可增加最大的扇形角和喷雾速率。在这种情况下，振荡流将趋于在分流器上停留，引起被称为中心厚重的扇形的流体分布或喷雾图案。
流体分布在用于射流喷嘴的多个应用中会是重要的。例如在灌溉喷嘴中，需要将水均匀地分布在给定的区域或形状(例如四分之一圆)上。如果在这种情况下使用末端厚重的流体，那么较多的流体将在喷雾的边缘上沉积，而较少的沉积在中心。此外，由于液滴的轨迹与液滴尺寸和速率相关，灌溉喷嘴将趋于把水进一步抛到末端上而不是抛到中间。许多灌溉喷嘴组合件具有带有多个厚重带状的喷雾图案。
用于射流喷嘴的另一种常见的应用是将挡风玻璃清洗液分布在挡风玻璃上。在这种情况下，挡风玻璃的一些部分可由大量的清洗液覆盖，而其它部分只有薄涂层(1ightcoating)。在许多清洁应用中，需要尽可能将流体均匀地分布在具体区域上。
对于现代汽车应用(例如，如在申请人的共同拥有的美国专利7014131、7267290和7651036中通常所讨论的)，挡风玻璃清洗器喷嘴需要具有改进的动态性能，这意味着汽车挡风玻璃清洗系统设计者希望具有以更高速率喷出的大液滴的喷雾，以便承受汽车在运动中时的高速度。该特性被称为动态性能。此外，喷雾喷嘴需要与冷却的液体混合物(例如含有甲醇/乙醇水混合物的典型的挡风玻璃清洗液)一起工作。该特性被称为冷性能。
对于可如何采用流体振荡器或流体回路的示例性实施例，如在申请人的美国专利7651036中所示以及在图1A至图1F中所示，喷嘴组合件10配置有限定基本上中空的流体不能渗透结构的壳体，该结构具有内腔以及一个或多个端口或槽20，每个端口或槽限定具有光滑的内部槽壁表面22的基本上矩形的通路或孔。内部侧壁表面22优选尺寸定制成用于使用模制方法进行成本有效的制造，并且优选包括侧壁沟槽，所述侧壁沟槽定位成且尺寸定制成以形成与在配套的流体回路插入物(例如18)内的隆起或突出部的“卡扣配合”。喷嘴组合件10可配置成包括一个或多个流体回路插入物或片，其尺寸定制成被紧密地接纳在限定于壳体侧壁内的槽20里并由它保持。当流体回路插入物18紧密地配合在端口或槽20内时，喷嘴组合件提供用于在壳体的内腔和壳体外部之间流体连通的通道，以便进入壳体内腔的流体可用于产生振荡的喷雾，所述喷雾被指向远侧并且通过壳体的定位和配置瞄准，但是需要更好的冷性能和喷雾速率。现有技术的挡风玻璃清洗器系统对于某些应用没有提供足够的动态性能(或喷雾速率)和冷性能。
因此，对于用来拓宽用于在汽车、工业和消费应用中使用的喷嘴组合件的动态性能和冷性能包络线的耐用、可靠和具有成本效益的喷嘴结构以及流体分布或喷雾产生方法存在需求。
发明目的和内容
因此，本发明的目的在于通过提供用来拓宽用于在汽车、工业和消费应用中使用的喷嘴组合件的动态性能和冷性能包络线的耐用、可靠和具有成本效益的喷嘴结构以及流体分布或喷雾产生方法来克服上述困难。
本发明的另一个目的在于提供具有改进的动态性能和冷性能的射流喷嘴和振荡器回路。
根据本发明的结构和方法，流体回路配置成具有流体振荡器的喷嘴组合件。流体振荡器或流体回路通常配置成用于在限定通道、端口或槽的壳体内使用，所述通道、端口或槽接纳在流体回路中所限定的流体路径并给所述流体路径提供边界。对于可如何采用流体振荡器或流体回路的示例性实施例，如在申请人的美国专利7651036的图4中所示，喷嘴组合件配置有限定基本上中空的流体不能渗透结构的壳体，该结构具有内腔以及限定具有光滑的内部槽壁表面的基本上矩形通路或孔的一个或多个端口或槽。
喷嘴组合件可配置成包括一个或多个流体回路插入物或片，其尺寸定制成以便紧密地接纳在限定于壳体侧壁内的槽里并由它保持。当流体回路插入物紧密地配合在壳体的端口或槽内时，喷嘴组合件提供用于在壳体的内腔和壳体外部之间流体连通的通道，以便进入壳体内腔的流体可用于产生振荡的喷雾，所述喷射被指向远侧并且通过壳体的定位和配置瞄准。
本发明的流体回路在环形喷射壁附着-分离机构上操作，导致振荡的喷射流和随后的喷雾。本发明回路的当前原型产生具有从15°到135°的扇形角的平面喷雾。本发明流体回路的第一实施方式具有多个区段，其与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，流体最初流入到穿过可选的过滤区段的入口，然后流动到动力喷嘴区段内，该处流体随后进入产生空腔区段的流体喷射转向涡流。空腔区段的出口是相互作用区域的入口，所述区域终止在配置成将振荡喷雾发射到周围环境中的喉部内。
根据影响和控制在回路里相互作用区域内的流体流的某些流体振荡器特征和尺寸，对本发明流体回路的第一原型实施方式进行描述，即：
PW＝动力喷嘴的宽度；
Pd＝动力喷嘴的深度；
TW＝喉部的宽度；
Td＝喉部的深度；
IW＝相互作用区域的宽度；
IL＝相互作用区域的轴向长度；
EW＝在耳部之间的耳问间隙宽度；
EL＝耳部的向内突出的顶端的轴向位置；
SW＝在内缩部入口处的通道宽度；
SL＝内缩部入口的轴向长度；以及
SA＝内缩部角长度或相互作用区域的从内缩部入口开始的发散的侧壁区段的轴向长度。
流体流动或通过入口或进料孔进入到具有尺寸PW和Pd的矩形动力喷嘴腔内。存在通向动力喷嘴的钟形进料器，其产生具有希望在相互作用区域内形成涡流的湍流边界层的流体喷射流。在该第一实施方式中，流体回路动力喷嘴将流体提供到一对相对对称的流体涡流转向空腔，并且空腔的大小和形状可选择成用于改变喷雾。在平面视图中可以看出，圆形或三角形横截面的空腔具有在它们内部的循环流动，并通过将振荡不稳定性引发到流体涡流或喷射流而有助于涡流转向。可选的横向流体通道或槽可连接在流体底层下面的空腔。槽深度是在回路底层下面约0.1毫米至0.2毫米。一个或多个槽对于流体不是用以工作的必需品，并且根据应用用于使喷雾均匀。在许多汽车应用中，槽不会是必须的。相互作用区域接纳振荡喷射流并在相互作用区域内产生涡流。
相互作用区域的长度从称为内缩部(Setback)的狭窄通道开始，所述内缩部部具有内缩部宽度SW、内缩部位置SL和内缩部角长度SA。内缩部角宽度对于流体性能是临界的。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，而较短的长度产生均匀的喷雾。应当指出的是，SA不能无限制地增加，并且对于SA的大值不希望是单稳态的。对于相互作用区域，临界的宽度和长度尺寸IW和IL相对于动力喷嘴宽度定制尺寸。这些尺寸可针对包装限制调节。然而，当相互作用区域的大小减小到标称组(nominal set)的比例以下时，动态性能及冷性能降低。相互作用区域还包括被称为耳部的一对对称的相对向内突出的特征。耳部引起流体喷射流分离并且对于流体的双稳态操作是临界的。
回路在流体喷射壁附着/分离的循环上操作。通过在中心处的喷射流，大的涡流形成在任一侧或相对侧(A或B)上，且喷射流附着到A壁或相对的B壁上。在A侧和B侧上相对的空腔具有正压力的变化量值。当空腔B瞬间具有高于相对的空腔A的较高压力时，喷射流远离空腔B弯曲。来自空腔A的流体补偿涡流，这导致喷射流与该壁分离并附着到另一个壁。压力在空腔A内建立，直到它大于空腔B内的压力。压差引起喷射流与壁A分离并附着到壁B。循环然后从空腔B继续，导致振荡的双稳态喷射流，当使用典型的挡风玻璃清洗液时，该双稳态喷射流有助于产生具有大的快速液滴的振荡喷雾。具有这种流体的喷嘴组合件呈现出所需的改进的动态性能和冷性能。
当考虑本发明具体实施方式的以下详细描述、特别是当结合所附附图时，本发明的上述和进一步的特征和优点变得显而易见，其中在不同附图中相同的附图标记用于标示相同的组件。
附图说明
图1A至图1F概括地示出流体振荡回路特性，以及如在共同拥有的美国专利7651036中所述和所示的申请人的现有技术喷嘴组合件的一个实施例；
图2A以正视图示出当使用典型的挡风玻璃清洗液并提供改进的动态性能和冷性能时根据本发明的流体振荡器，其具有用于产生具有大的快速液滴的振荡喷雾的结构特征；
图2B以正视图和隐藏的横截面示出根据本发明的侧视图，流体振荡器具有图2A所示的结构特征，沿着横向平面截取，所述横向平面沿着限定为从进料入口的中心向喉部中心延伸的线的中心轴线对准；
图3以正视图示出根据本发明的具有三角形空腔的流体振荡器的可替代性的实施方式，所述三角形空腔配置成促进在每个空腔内的循环流动，并有助于引发在流体喷射流中的振荡不稳定性；
图4以正视图示出根据本发明的图2的具有三角形空腔的流体振荡器，示出在每个空腔内的循环流动如何产生引发在流体喷射流中的振荡不稳定性的涡流；
图5以正视图示出根据本发明的具有岛状物(Island)特征的流体振荡器回路(“猫头鹰形”回路)的另一个实施方式，所述岛状物特征具有选定的宽度以促进在每个空腔内的循环流动，并有助于引发在流体喷射流中的振荡不稳定性；
图6A以正视图示出根据本发明的具有图4的岛状物特征的流体振荡器，示出用于流体喷射流的交替夹带方向如何产生引起喷射流的中央流朝向腔室的第一侧(例如右侧)振荡的流动；
图6B以正视图示出根据本发明的具有图4和图5A的岛状物特征的流体振荡器，示出用于流体喷射流的交替夹带方向如何产生引起喷射流的中央流朝向腔室的第二侧(例如左侧)振荡的流动；
图7A、7B和7C示出当使用典型的挡风玻璃清洗液并提供改进的动态性能和冷性能时，根据本发明的具有用于产生第一和第二振荡喷雾的第一流体振荡器(例如“蘑菇形”)回路和第二流体振荡器(例如“猫头鹰形”)回路的射流喷嘴，该处第二振荡喷雾具有大的快速液滴；
图8以正视图示出根据本发明的具有岛状物特征的流体振荡器回路(例如“猫头鹰形”回路)的另一个实施方式，所述岛状物特征具有选定的宽度以促进在每个空腔内的循环流动，并有助于引发在流体喷射流中的振荡不稳定性和具有在喉部处分流器特征。
具体实施方式
现在参照图1A至图8，新的喷嘴组合件配置有新的流体振荡器回路。流体振荡器或流体回路通常配置成用于在限定通道、端口或槽的壳体内使用(例如如图1F中所示)，所述通道、端口或槽接纳在流体回路中所限定的流体路径并给所述流体路径提供边界。对于可如何采用流体振荡器或流体回路的示例性实施例，如在申请人的美国专利7651036中所示，喷嘴组合件10配置有限定基本上中空的流体不能渗透结构的壳体，该结构具有内腔以及一个或多个端口或槽20，每个端口或槽限定具有光滑的内部槽壁表面22的基本上矩形通路或孔。内部侧壁表面22优选尺寸定制成用于使用模制方法的成本有效的制造，并且优选包括侧壁沟槽，所述侧壁沟槽定位成且尺寸定制成能够形成与在配套的流体回路插入物(例如18)内的隆起或突出部的“卡扣配合”。喷嘴组合件10可配置成包括一个或多个流体回路插入物或片，其尺寸定制成能够被紧密地接纳在限定于壳体侧壁内的槽20内并由它保持。当流体回路插入物18紧密地配合在端口或槽20内时，喷嘴组合件提供用于在壳体的内腔和壳体外部之间流体连通的通道，以便进入壳体内腔的流体可用于产生振荡喷雾，所述喷雾被指向远侧并且通过壳体的定位和配置瞄准。
如图2A至图8中所示的本发明的流体回路产生使循环流体喷射到壁附着-分离机构上的作用，导致振荡喷射流和随后的喷雾。本发明回路的当前原型产生具有从15°到135°的扇形角的基本上平面喷雾。
如图2A和图2B中所示的本发明流体回路100的第一实施方式具有多个区段，其与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。流体从入口110流动通过下文所述的区段，并作为流体液滴的振荡喷雾从喉部或出口180发射，而且为了命名的目的，中心轴线或流动轴线102被限定为从进料入口110的中心延伸到喉部开口180的直线。图2A以正视图示出流体振荡器100的结构特征的平面视图，以及图2B以正视图和流体振荡器100的隐藏的横截面示出侧视图，该流体振荡器100具有以虚线或隐藏线示出的图2A的结构特征，该隐藏线代表从沿着横向平面截取的横截面视图，所述横向平面沿着中心轴线102对准。
依次，流体最初流入到入口腔110内，然后流动通过在限定可选的过滤区段120的一系列向内突出的柱元件122之间的空隙空间，然后流入到在远侧上终止于动力喷嘴150内的钟形进料器内，该处流体随后进入流体喷射转向空腔区段140内。空腔区段的喷射出口是用于产生相互作用区域160的涡流的入口161，所述区域160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喉部180内。喷雾是一个基本上为平面的振荡扇形，其在具有大于60度的选定扇形角宽度的流体流动中心轴线102的方向上瞄准。
根据配置有具体地选定的尺寸的某些特征和结构元件对流体回路100进行最佳地描述，即：
PW＝动力喷嘴150的宽度；
PD＝动力喷嘴150的深度；
TW＝喉部180的宽度；
Td＝喉部180的深度；
IW＝相互作用区域160的宽度；
IL＝相互作用区域160的；
EW＝在耳部162、164之间的耳问间隙宽度；
EL＝耳部162、164的向内突出的顶端的轴向位置；
SW＝在内缩部入口161处的通道宽度；
SL＝内缩部入口161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161开始的发散的侧壁区段的轴向长度。
在操作中，加压流体流入或通过入口110或进料孔进入到动力喷嘴130内，所述动力喷嘴130在远侧上终止于具有宽度尺寸(“PW”)和深度尺寸(“PD”)的矩形开口内。存在通向动力喷嘴150的钟形进料器130，其产生具有希望在相互作用区域160内部形成涡流的湍流边界层的加速流体喷射流。在该第一实施方式中，流体回路动力喷嘴150将流体提供到喷射转向空腔区段140，所述区段140具有对着第二流体喷射转向空腔144的第一横向流体喷射转向空腔142，从而提供一对相对对称的流体喷射转向空腔142、144。空腔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。
在图2A的平面视图中可以看出，圆形横截面的空腔142、144会在每个空腔内产生循环流动，并且在流体喷射转向空腔区段140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160内的合成的流体喷射流转向，该流体在相互作用区域160内产生第一和第二涡流(例如像涡流310、320，如图4中可看出的那样)。可选的横向流体通道、沟或槽146可连接并提供流体底层下面的空腔142、144之间的流体连通(如图2B中最能被看出的那样)。槽146的深度是在回路100底层下面约0.1毫米至0.2毫米。一个或多个槽对于流体引起并维持振荡不是必需品，但根据应用用于使喷雾均匀。在许多汽车应用中，槽(像146)不会是必须的。
相互作用区域160接纳振荡喷射流并且相互作用区域的内部以被称为内缩部入口161、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150下游的内缩部入口161的流动路径或轴向位置被称为内缩部位置(“SL”)，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102的轴向长度)，用于相互作用区域的发散的侧壁区段从内缩部入口161开始。内缩部入口161的内缩部宽度或横向宽度可用于通过各种流体优化流体100的性能。例如，给定PW为0.5毫米(并且没有连接槽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SW值，流体100将不会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146，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146的回路工作。
内缩部角长度SA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SA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100)变为不希望的单稳态。优选地，动力喷嘴到内缩部入口长度SL稍大于(例如1.2倍)PW，并且当相比于SW和SA时不是临界尺寸。
对于相互作用区域160，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150的宽度配置和定制尺寸，该处IW是6.5倍的PW，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160的大小减小到该标称组的比例以下时，动态性能及冷性能降低。如图2A中最能被看出的那样，相互作用区域160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162、164，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162、164的大小优选是相等的，并且在相互作用区域160的内缩部入口161下游的位置处沿着横向轴线对准。缺少耳部162、164使回路100成为单稳态的。
对于在耳部162、164的顶端之间开口的临界尺寸(“EW”)为：
(a)在相对的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150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(“EL”)。
申请人的实验得出的结论是，当EW是约5.2倍的PW，以及EL在8.5(PW)至9.2(PW)的范围内时，可获得合适的振荡(即双稳态的，而不是单稳态的)操作。
现在参照图3，流体回路200类似于图2A和图2B中所示，但差别在于具有三角形截面的空腔242、244。如上所述，流体回路200具有多个区段，其与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，流体最初流入到通过可选的过滤区段220的入口210内，并且然后流动到动力喷嘴区段230内，该处流体随后进入到流体喷射转向空腔区段240内。空腔区段的出口是用于相互作用区域260的入口，所述区域260终止于配置成将振荡喷雾发射到周围环境中的喉部280内。流体从入口210流动通过下文所述的区段，并作为流体液滴的振荡喷雾从喉部或出口280发射，而且为了命名的目的，中心轴线或流动轴线202被限定为从进料入口210的中心延伸到喉部开口280的直线。
依次，流体最初流入到入口腔210内，并且然后流动通过在限定可选的过滤区段220的一系列向内突出的柱元件222之间的空隙空间，并且然后流入到终止于动力喷嘴250内的钟形进料器230内，在动力喷嘴处流体随后进入流体喷射转向空腔区段240内。空腔区段的喷射出口261是用于产生相互作用区域260的涡流的入口，所述区域260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喉部280内。
根据配置有具体选定的尺寸的相似特征和结构元件对流体回路200进行最佳地描述，即：
PW＝动力喷嘴250的宽度；
PD＝动力喷嘴250的深度；
TW＝喉部280的宽度；
Td＝喉部280的深度；
IW＝相互作用区域260的宽度；
IL＝相互作用区域260的；
EW＝在耳部262、264之间的耳问间隙宽度；
EL＝耳部262、264的向内突出的顶端的轴向位置；
SW＝在内缩部入口261处的通道宽度；
SL＝内缩部入口261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261开始的发散的侧壁区段的轴向长度。
在操作过程中，加压流体流入或通过入口210或进料孔进入到钟形进料器230内，所述钟形进料器230在远侧上终止于具有宽度尺寸(“PW”)和深度尺寸(“PD”)的矩形动力喷嘴开口内。钟形进料器230通向动力喷嘴250，并且其产生具有希望在相互作用区域260内形成涡流的湍流边界层的加速流体喷射流。在该第二实施方式中，流体回路动力喷嘴250将流体提供到喷射转向空腔区段240，所述区段240包括对着第二流体喷射转向空腔244的第一横向流体喷射转向空腔242，从而提供一对相对对称的流体喷射转向空腔242、244。空腔的大小和基本上三角形的形状是相同的，但镜像成像，并且可配置成改变流体喷射转向性能属性。
在图3和图4的平面视图中可以看出，三角形横截面的空腔242、244会在每个空腔内产生循环流动，并且在流体喷射转向空腔区段240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260内的合成的流体喷射流转向，该流体在相互作用区域260内产生第一和第二涡流(例如像涡流310、320，如图4中可看出的那样)。可选的横向流体通道、沟或槽可连接并提供流体底层下面的空腔242、244之间的流体连通(没有示出，但类似于如图2B中最能被看出的槽146)。如果包括的话，可选的横向槽的深度为在回路200底层下面约0.1毫米至0.2毫米。一个或多个槽对于流体200引起并维持振荡不是必需品，但根据应用可用于使喷雾均匀。在许多汽车应用中，槽不会是必须的。
相互作用区域260接纳振荡喷射流并且相互作用区域的内部从被称为内缩部入口261、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250下游的内缩部入口261的流动路径或轴向位置被称为内缩部位置(“SL”)，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202的轴向长度)，用于相互作用区域的发散的侧壁区段从内缩部入口261开始。内缩部入口261的内缩部宽度或横向宽度可用于通过各种流体优化流体200的性能。例如，给定PW为0.5毫米(并且没有连接槽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SW值，流体100将不会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(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SA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200)变为不希望的单稳态。优选地，动力喷嘴到内缩部入口长度SL稍大于(例如1.2倍)PW，并且当相比于SW和SA时不是临界尺寸。
对于相互作用区域260，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250的宽度配置和定制尺寸，该处IW是6.5倍的PW，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260的大小减小到该标称组的比例以下时，动态性能及冷性能降低。如图3中最能被看出的那样，相互作用区域260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262、264，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262、264的大小优选是相等的，并且在相互作用区域260的内缩部入口261下游的位置处沿着横向轴线对准。缺少耳部262、264使回路200成为单稳态的。
如上，对于在耳部262、264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250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(“EL”)。
申请人的实验得出的结论是，当EW为约5.2倍的PW，以及EL在8.5(PW)至9.2(PW)的范围内时，可获得合适的振荡操作。
流体回路100和200各自进行喷射壁附着/分离的循环，如图4中所示。通过在基本上与流体的中心轴线(102或202)对准的、中心的、大的涡流310、320的流体喷射流300形成在两侧上，且喷射流300附着到在相互作用区域260内的壁上。空腔242(或A)和246(或B)具有随时问推移的周期性地变化量值的正压力。当空腔B瞬间具有高于相对空腔A的较高压力时，喷射流300远离较高压力的空腔B弯曲。在那一瞬间，来自较低压力空腔A的流体补偿涡流310，其导致喷射流300从邻近于补偿空腔的相互作用区域侧壁区段分离，并且移动跨过并随后附着到邻近于相对空腔的另一侧壁区段。压力在空腔A内建立，直到其大于空腔B内的压力。压差引起喷射流300从邻近于空腔A的相互作用区域侧壁区段分离并附着到邻近于空腔B的相互作用区域侧壁区段。由于在空腔B中的压力增加，循环随后继续，导致振荡的双稳态射流300，当使用典型的挡风玻璃清洗液时，其有助于从喉部(180或280)产生振荡喷雾。
内缩部角长度SA越长，喷射流300停留在每个壁(A侧或B侧)处越长，导致从喉部280的“末端厚重”的喷雾。向内突出的相对耳部(例如262、264)能够使喷射振荡是双稳态。缺少耳部时，涡流310是大的(延伸相互作用区域260的整个长度)并且不能充分地被补偿，导致无壁分离和单稳态操作。选择临界的耳部配置和放置值(EW和EL)来优化冷性能特性(即，即使使用较高粘度的清洗液也是双稳态操作)。通常，该范围为从50％甲醇-50％水(9cP)到50％乙醇-50％水混合物(22cP)。类似地，选择临界的内缩部尺寸SW和Sa，用于优化的冷性能。
现在转向图5、图6A和图6B，流体回路400的可替代性的实施方式提供具有优于图2A、2B、3和4所示回路100，200的某些改进的有用的替代方案。流体回路400具有引入到如图5中所示的流体喷射转向区段440内的第一和第二岛状部442、444，并且第一和第二岛状部442、444具有被称为岛状部宽度(“ISW”)的相关联尺寸。在所示的配置中，回路400被称为“猫头鹰形”回路，因为它和猫头鹰的相似点。流体回路400在操作上类似于在图2A至图4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，流体最初流入到通过可选的过滤区段420的入口410中，并且然后流动到动力喷嘴区段430内，该处流体随后进入到流体喷射转向岛状部区段440内。岛状部区段的出口是用于相互作用区域460的入口，所述区域460终止于配置成将振荡喷雾发射到周围环境中的喉部480内。图5以正视图示出也具有中心轴线或流动路径轴线402的流体振荡器400的结构特征的平面视图。
依次，流体最初流入到入口腔410内，并且然后流动通过在限定可选的过滤区段420的一系列向内突出的柱元件422之间的空隙空间，并且然后流入到在远侧上终止于动力喷嘴450内的钟形进料器内，该处流体随后进入到流体喷射转向区段440内。喷射转向区段的喷射出口是用于产生相互作用区域460的涡流的入口461，所述区域460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喉部480内。
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400进行最佳地描述，即：
PW＝动力喷嘴450的宽度；
PD＝动力喷嘴450的深度；
TW＝喉部480的宽度；
Td＝喉部480的深度；
IW＝相互作用区域460的横向宽度；
IL＝相互作用区域460的轴向长度；
ISW＝在岛状部442、444之间的间隔宽度；
EW＝在耳部462、464之间的耳问间隙宽度；
EL＝耳部462、464的向内突出的顶端的轴向位置；
SW＝在内缩部入口461处的通道宽度；
SL＝内缩部入口461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461开始的发散的侧壁区段的轴向长度。
加压流体流入或通过入口410或进料孔进入到动力喷嘴450内，所述动力喷嘴450优选是具有宽度尺寸(“PW”)和深度尺寸(“PD”)的矩形开口。存在通向动力喷嘴450的钟形进料器430，其产生具有希望在相互作用区域460内形成涡流的湍流边界层的加速流体喷射流。在该实施方式中，流体回路动力喷嘴450将流体提供到喷射转向区段440，所述区段440包括对着第二流体喷射转向岛状部444的第一横向偏置的流体喷射转向岛状部442，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442、444，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，但镜像成像，并且可配置成改变流体喷射转向性能属性。
如在图5的平面视图中最能被看出的那样，第一岛状部442沿着流体流动路径从中心轴线402横向偏置并从第一弯曲的流体喷射转向相互作用区域侧壁区段452隔开，所述侧壁区段452限定第一喷射转向腔并从动力喷嘴450的第一侧延伸到相互作用区域460的入口的第一侧，并且与相互作用区域460的第一成角度的侧壁区段相接。对称地，第二岛状部444沿着流体流动路径从横向中心轴线402偏置并从第二弯曲的流体喷射转向相互作用区域侧壁区段454隔开，所述侧壁区段454限定第二喷射转向腔并从动力喷嘴450的第二侧延伸到相互作用区域460的第二侧的入口，并且与相互作用区域460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440包括邻近于第一岛状部442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444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450处于流体连通，并且流体喷射转向区段440与作用为振荡腔室的引发振荡的相互作用区域460处于流体连通并将流体喷射流发射到该区域460内。
如图5的平面视图中所示，岛状部442、444和它们所限定的第一和第二喷射转向腔室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440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被迫进入到相互作用区域460内的合成的流体喷射流转向，该流体在相互作用区域460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)。
相互作用区域460接纳振荡喷射流并且相互作用区域的内部从被称为内缩部入口461、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450下游的内缩部入口461的流动路径或轴向位置被称为内缩部位置(“SL”)，以及内缩部角长度(“SA”)可被表征为流体路径的长度(或沿着轴线402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461开始。内缩部入口461的内缩部宽度或横向宽度可用于通过各种流体优化流体400的性能。例如，给定PW为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SW值，流体400将不会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146，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，并且稍微较窄的入口(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SA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100)变为不希望的单稳态。优选地，动力喷嘴到内缩部入口长度SL稍大于(例如1.2倍)PW，并且当相比于SW和SA时不是临界的尺寸。
对于相互作用区域460，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PW，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460的大小减小到该标称组的比例以下时，动态性能及冷性能降低。如图5中最能被看出的那样，相互作用区域460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462、464，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462、464的尺寸优选是相等的，并且在相互作用区域460的内缩部入口461下游的位置处沿着横向轴线对准。缺少耳部462、464使回路400成为单稳态的。
对于在耳部462、464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(“EL”)。
申请人的实验得出的结论是，当EW为约5.2倍的PW，以及EL在8.5(PW)至9.2(PW)的范围内时，可获得合适的振荡操作。
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-1.3Pw和SW＝3.5Pw-3.8Pw。
对于图5至图6B的实施方式，由于ISW比PW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。
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。
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。
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。
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；
IL＝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；
EL＝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；
SL＝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。
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。
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。
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)。
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(“SL”)，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PW为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SW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SA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SL稍大于(例如，1.2倍)PW，并且当相比于SW和SA时不是临界尺寸。
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PW，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。
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(“EL”)。
申请人的实验得出的结论是，当EW为约5.2倍的PW，以及EL在8.5(PW)至9.2(PW)的范围内时，可获得合适的振荡操作。
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-1.3Pw和SW＝3.5Pw-3.8Pw。
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。
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。
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。
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或242)，第一空腔对着限定第二流体压力累积体积的第二空腔(例如144或244)，该处第一空腔和第二空腔与彼此以及与动力喷嘴流体连通。流体喷射转向区段可具有在第一和第二岛状部(442、444)周围限定的第一和第二相对喷射转向腔或通道，以便提供流体压力累积体积(而不是相对的空腔)。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该区域内。限定所述第一流体压力累积体积的第一空腔可配置成具有基本上圆形横截面(例如142)或具有基本上三角形横截面(例如242)。
已经描述了新的和改进的结构和方法的优选实施方式，可以相信鉴于本文所阐述的教导本领域内的技术人员将想到其它的修改、改变和变化。因此应理解的是，所有这样的改变、修改和变化被认为落入本发明的范围之内。

Claims (19)

1.一种射流喷嘴，所述射流喷嘴能够喷射流体液滴振荡图案，所述射流喷嘴包括：
在一定压力下的流体源；
第一流体振荡器，所述第一流体振荡器限定在基材内并具有与所述流体源流体连通的入口且包括动力喷嘴；
所述第一流体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所述振荡腔室内的入口，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；
所述振荡腔室具有与所述动力喷嘴流体连通的流体喷射转向区段，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所述动力喷嘴流体连通，其中所述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该引发振荡的相互作用区域内；
所述振荡腔室的流体喷射转向区段包括限定第一流体压力累积体积的第一流体喷射转向腔，所述第一流体喷射转向腔对着限定第二流体压力累积体积的第二流体喷射转向腔，其中，第一流体喷射转向腔从动力喷嘴的第一侧延伸到所述相互作用区域的入口的第一侧，第二流体喷射转向腔从动力喷嘴的第二侧延伸到所述相互作用区域的入口的第二侧；
所述第一流体振荡器还包括相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁与相对的顶壁和底壁相交以在所述振荡腔室中限定所述引发振荡的相互作用区域，用于引起所述流体喷射流在所述振荡腔室中的所述第一侧壁和第二侧壁之间有节奏地来回扫射；
其中所述引发振荡的相互作用区域限定喉部宽度TW和动力喷嘴宽度PW；
其中所述振荡腔室的上游端包括钟形进料器，所述钟形进料器促进喷射流在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流体源的流体快速填充，并且所述第一流体振荡器被激活以产生双稳态的振荡喷雾。
2.根据权利要求1所述的射流喷嘴，其中，所述振荡腔室的相互作用区域包括从所述相对的第一侧壁和第二侧壁向内突出的相对的耳部。
3.根据权利要求1所述的射流喷嘴，其中，所述振荡腔室的流体喷射转向区段包括限定第一流体压力累积体积的第一空腔，所述第一空腔对着限定第二流体压力累积体积的第二空腔，其中所述第一空腔和所述第二空腔与彼此以及与所述动力喷嘴流体连通，其中所述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所述引发振荡的相互作用区域内。
4.根据权利要求3所述的射流喷嘴，其中，限定所述第一流体压力累积体积的所述第一空腔配置有圆形的横截面。
5.根据权利要求3所述的射流喷嘴，其中，限定所述第一流体压力累积体积的所述第一空腔配置有三角形的横截面。
6.根据权利要求1所述的射流喷嘴，其中，所述第一流体喷射转向腔和所述第二流体喷射转向腔与彼此以及与所述动力喷嘴流体连通，并且其中所述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所述引发振荡的相互作用区域内。
7.根据权利要求1所述的射流喷嘴，其中，所述振荡腔室的相互作用区域在远侧上终止于所述出口孔，所述出口孔配置成为用于将流体喷射流发出到周围空间内的分流喉部；以及
其中所述分流喉部出口孔包括岛状构件，所述岛状构件向内突出以阻塞所述出口孔的一部分，从而提供大于60度的扇形角的喷雾。
8.根据权利要求7所述的射流喷嘴，其中，所述射流喷嘴以高的回路效率提供具有至少60度扇形角的喷雾，该处回路效率与对于给定的喉部的扇形角相对于动力喷嘴面积的比率成比例，并且该处高的回路效率在具体的扇形角和流体压力时提供较高的流体液滴速率。
9.根据权利要求1所述的射流喷嘴，其中，所述振荡腔室的相互作用区域包括配置有以下选定尺寸的结构元件：
PW＝动力喷嘴的宽度；
PD＝动力喷嘴的深度；
TW＝喉部的宽度；
TD＝喉部的深度；
IW＝相互作用区域的宽度；
IL＝相互作用区域的长度；
EW＝在耳部之间的耳间间隙宽度；
EL＝耳部的向内突出的顶端的轴向位置；
SW＝在内缩部入口处的通道宽度；
SL＝内缩部入口的轴向长度；以及
SA＝内缩部角长度或相互作用区域的从内缩部入口开始的发散的侧壁区段的轴向长度；
其中所述内缩部角长度SA配置成小于或等于4x PW，以维持流体的双稳态振荡性能。
10.根据权利要求9所述的射流喷嘴，其中，所述振荡腔室的动力喷嘴到内缩部入口长度SL大于PW，其中所述耳部之间的耳间间隙宽度EW大于PW，且其中EL在8.5x(PW)至9.2x(PW)的范围内。
11.根据权利要求1所述的射流喷嘴，还包括限定在所述基材内的第二流体振荡器，其中，所述基材是平坦的并且具有与第二侧相对的第一侧，并且其中所述第一流体振荡器限定在所述基材的第一侧内，而所述第二流体振荡器限定在所述基材的第二侧内；以及
其中所述第二流体振荡器包括与所述第一流体振荡器的入口处于流体连通的入口；以及
其中所述第二流体振荡器包括用于将第二振荡的流体喷射流发出到周围空间内的出口孔。
12.一种流体振荡器回路，所述流体振荡器回路能够产生流体液滴的振荡图案，所述流体振荡器回路包括：
适用于与加压流体源流体连通的流体振荡器入口，以及
动力喷嘴，该动力喷嘴处所述入口和所述动力喷嘴沿着中心的流体流动路径轴线对准；
流体振荡器，其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所述振荡腔室内的入口，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；
所述振荡腔室具有与所述动力喷嘴流体连通的流体喷射转向区段，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所述动力喷嘴流体连通，其中所述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；
所述振荡腔室的流体喷射转向区段包括限定第一流体压力累积体积的第一流体喷射转向腔，所述第一流体喷射转向腔对着限定第二流体压力累积体积的第二流体喷射转向腔，其中，第一流体喷射转向腔从动力喷嘴的第一侧延伸到所述相互作用区域的入口的第一侧，第二流体喷射转向腔从动力喷嘴的第二侧延伸到所述相互作用区域的入口的第二侧；
所述流体振荡器还包括相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁与相对的顶壁和底壁相交以在所述振荡腔室中限定所述引发振荡的相互作用区域，以便引起所述流体喷射流在所述振荡腔室中的所述第一侧壁和第二侧壁之间有节奏地来回扫射；
其中所述引发振荡的相互作用区域限定喉部宽度TW和动力喷嘴宽度PW；
其中所述振荡腔室的上游端包括钟形进料器，该钟形进料器促进喷射流在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加压流体源的流体快速填充，并且所述流体振荡器被激活以产生双稳态的振荡喷射。
13.根据权利要求12所述的流体振荡器回路，其中，所述振荡腔室的相互作用区域包括从所述相对的第一侧壁和第二侧壁向内突出的相对的耳部。
14.根据权利要求12所述的流体振荡器回路，其中，所述振荡腔室的流体喷射转向区段包括限定第一流体压力累积体积的第一空腔，第一空腔对着限定第二流体压力累积体积的第二空腔，其中所述第一空腔和所述第二空腔与彼此以及与所述动力喷嘴流体连通，其中所述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所述引发振荡的相互作用区域内。
15.根据权利要求14所述的流体振荡器回路，其中，限定所述第一流体压力累积体积的所述第一空腔配置有圆形的横截面。
16.根据权利要求14所述的流体振荡器回路，其中，限定所述第一流体压力累积体积的所述第一空腔配置有三角形的横截面。
17.一种流体振荡器回路，所述流体振荡器回路能够产生流体液滴的振荡图案，所述流体振荡器回路包括：
适用于与加压流体源流体连通的流体振荡器入口，以及
动力喷嘴，该动力喷嘴处所述入口和所述动力喷嘴沿着中心的流体流动路径轴线对准；
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以便将流体喷射流发出到所述振荡腔室内的入口，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；
所述振荡腔室具有与所述动力喷嘴流体连通的流体喷射转向区段，并且具有限定第一喷射转向腔的第一流体喷射转向岛状部，所述第一流体喷射转向岛状部对着限定第二喷射转向腔的第二流体喷射转向岛状部，每个喷射转向腔与彼此且与所述动力喷嘴流体连通，其中所述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；并且其中所述流体喷射转向区段包括第一流体喷射转向腔，所述第一流体喷射转向腔邻近于所述第一流体喷射转向岛状部以便限定第一流体压力累积体积，所述第一流体喷射转向腔对着所述第二流体喷射转向腔，所述第二流体喷射转向腔邻近于所述第二流体喷射转向岛状部以便限定第二流体压力累积体积；
第一流体喷射转向腔从动力喷嘴的第一侧延伸到所述相互作用区域的入口的第一侧，第二流体喷射转向腔从动力喷嘴的第二侧延伸到所述相互作用区域的入口的第二侧；
流体振荡器，其还包括相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁与相对的顶壁和底壁相交以在所述振荡腔室中限定所述引发振荡的相互作用区域，用于引起所述流体喷射流在所述振荡腔室中于所述第一侧壁和第二侧壁之间有节奏地来回扫射；
其中所述引发振荡的相互作用区域限定喉部宽度TW和动力喷嘴宽度PW；
其中所述振荡腔室的上游端包括钟形进料器，该钟形进料器促进喷射流在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加压流体源的流体快速填充，并且所述流体振荡器被激活以产生双稳态的振荡喷雾。
18.根据权利要求17所述的流体振荡器回路，其中，所述振荡腔室的相互作用区域包括配置有以下选定尺寸的结构元件：
PW＝动力喷嘴的宽度；
PD＝动力喷嘴的深度；
TW＝喉部的宽度；
TD＝喉部的深度；
IW＝相互作用区域的宽度；
IL＝相互作用区域的长度；
ISW＝在所述第一流体喷射转向岛状部和第二流体喷射转向岛状部之间的间隔宽度；
EW＝在耳部之间的耳间间隙宽度；
EL＝耳部的向内突出的顶端的轴向位置；
SW＝在内缩部入口处的通道宽度；
SL＝内缩部入口的轴向长度；以及
SA＝内缩部角长度或相互作用区域的从内缩部入口开始的发散的侧壁区段的轴向长度；
其中所述第一流体喷射转向岛状部和第二流体喷射转向岛状部的每一个从所述中心的流体流动轴线横向偏置并与弯曲的流体喷射流转向相互作用区域侧壁区段隔开，该侧壁区段限定喷射转向腔并从动力喷嘴一侧延伸到相互作用区域的入口一侧，并且与所述相互作用区域的第一成角度的侧壁区段相接；以及
其中在所述第一流体喷射转向岛状部和第二流体喷射转向岛状部之间的所述间隔宽度ISW配置成在1.2x(PW)至1.3x(PW)的范围内，以便维持流体的双稳态的振荡性能。
19.根据权利要求18所述的流体振荡器回路，其中，所述相互作用区域的在所述内缩部入口处的通道宽度SW配置成在3.5x(PW)至3.8x(PW)的范围内。
CN201380072765.XA 2012-12-12 2013-12-12 射流喷嘴和振荡器回路 Active CN105121025B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261736306P 2012-12-12 2012-12-12
US61/736,306 2012-12-12
PCT/US2013/074603 WO2014093590A1 (en) 2012-12-12 2013-12-12 Fluidic nozzle and oscillator circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105121025A CN105121025A (zh) 2015-12-02
CN105121025B true CN105121025B (zh) 2018-09-11

Family

ID=50934944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380072765.XA Active CN105121025B (zh) 2012-12-12 2013-12-12 射流喷嘴和振荡器回路

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2931435B1 (zh)
CN (1) CN105121025B (zh)
WO (1) WO2014093590A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016010971A1 (en) * 2014-07-15 2016-01-21 Bowles Fluidics Corporation Improved three-jet island fluidic oscillator circuit, method and nozzle assembly
EP3277431B1 (en) * 2015-04-02 2020-12-30 Dlhbowles, Inc., (an Ohio Corporation) Double filter with pass-through and method for dynamically compensating for the inlet fluid contamination
CN105478249B (zh) * 2016-01-22 2017-10-27 大连理工大学 外激励式射流三维振荡器
DE112018002852T5 (de) * 2017-06-05 2020-02-27 Dlhbowles, Inc. Kompakte Fluiddüse mit geringer Durchflussrate für Sprüh- und Reinigungsanwendungen mit einer umgekehrten Pilzeinsatzgeometrie
GB201905126D0 (en) * 2019-04-11 2019-05-29 Perlemax Ltd Fluidic oscilators
CN113446721B (zh) * 2020-03-25 2023-04-07 约克广州空调冷冻设备有限公司 散流器
CN112547330A (zh) * 2020-11-30 2021-03-26 上海交通大学 一种无反馈管道的流体振荡器
CN113883133A (zh) * 2021-09-18 2022-01-04 天津大学 一种基于附壁效应的单稳态输出反馈式射流振荡器
CN114669404A (zh) * 2022-03-09 2022-06-28 箭牌家居集团股份有限公司 一种片状颗粒水花洒

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1073376A (zh) * 1991-12-17 1993-06-23 陈国莲 低频自激振荡空化脉冲射流喷嘴及其生产方法
US6240945B1 (en) * 1999-06-17 2001-06-05 Bowles Fluidics Corporation Method and apparatus for yawing the sprays issued from fluidic oscillators
WO2002007893A1 (en) * 2000-07-21 2002-01-31 Bowles Fluidics Corporation Fluidic nozzle with dual operating modes
CN2555098Y (zh) * 2002-07-30 2003-06-11 何念民 射流自激脉冲振荡器
CN1533308A (zh) * 2002-08-22 2004-09-29 ��ī�����˹��ʽ���� 清洗喷嘴和清洗装置
CN1978068A (zh) * 2005-11-30 2007-06-13 北京华阳惠民科技有限公司 射流振荡器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE27938E (en) * 1972-06-30 1974-03-12 Oscillator and shower head for use therewith
US6253782B1 (en) * 1998-10-16 2001-07-03 Bowles Fluidics Corporation Feedback-free fluidic oscillator and method
JP2002067887A (ja) * 2000-08-30 2002-03-08 Nippon Vinylon Kk 噴射方向可変拡散ノズルと液体噴射装置
DE10339505A1 (de) * 2003-08-27 2005-03-24 Siemens Ag Zur Befestigung in einem Kraftfahrzeug vorgesehene Einrichtung zur Reinigung einer Scheibe oder einer Streuscheibe
US7267290B2 (en) * 2004-11-01 2007-09-11 Bowles Fluidics Corporation Cold-performance fluidic oscillator
FR2915251B1 (fr) * 2007-04-23 2009-06-12 Coutier Moulage Gen Ind Oscillateur fluidique
US8702020B2 (en) * 2008-05-16 2014-04-22 Bowles Fluidics Corporation Nozzle and fluidic circuit adapted for use with cold fluids, viscous fluids or fluids under light pressure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1073376A (zh) * 1991-12-17 1993-06-23 陈国莲 低频自激振荡空化脉冲射流喷嘴及其生产方法
US6240945B1 (en) * 1999-06-17 2001-06-05 Bowles Fluidics Corporation Method and apparatus for yawing the sprays issued from fluidic oscillators
WO2002007893A1 (en) * 2000-07-21 2002-01-31 Bowles Fluidics Corporation Fluidic nozzle with dual operating modes
CN2555098Y (zh) * 2002-07-30 2003-06-11 何念民 射流自激脉冲振荡器
CN1533308A (zh) * 2002-08-22 2004-09-29 ��ī�����˹��ʽ���� 清洗喷嘴和清洗装置
CN1978068A (zh) * 2005-11-30 2007-06-13 北京华阳惠民科技有限公司 射流振荡器

Also Published As

Publication number Publication date
CN105121025A (zh) 2015-12-02
EP2931435A4 (en) 2017-03-15
EP2931435B1 (en) 2020-07-22
WO2014093590A1 (en) 2014-06-19
EP2931435A1 (en) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105121025B (zh) 射流喷嘴和振荡器回路
US10092913B2 (en) Fluidic nozzle and improved moving vortex generating fluidic oscillator
US7775456B2 (en) Fluidic device yielding three-dimensional spray patterns
JP6545784B2 (ja) 改良された３噴流アイランド流体オシレータ回路、方法およびノズル組立体
US7354008B2 (en) Fluidic nozzle for trigger spray applications
CN106573258A (zh) 具有共用的相互作用区域的多个入口、多个喷射的射流杯喷嘴和喷射产生方法
CN102161023B (zh) 淋浴装置
CN108024669A (zh) 吐水装置
JP2018533465A (ja) 加圧空気アシスト式フルコーンスプレーノズル組立体
EP3150770B1 (en) Spout apparatus
JP4658771B2 (ja) 車両用ウォッシャノズル及び車両用ウォッシャ装置
JP2021525645A (ja) カートリッジ、カートリッジを操作するための方法、水ノズルインサートおよびアウトレット
CN109475882A (zh) 流体扫描器喷嘴和采用它的喷流单元
JP2023510460A (ja) 噴霧化出力を備えた流体発振器デバイス
JP2017064097A (ja) 吐水装置
KR20220083787A (ko) 향상된 저온 성능을 위한 노즐 어셈블리용 유체 진동기
CN109414712A (zh) 旗形蘑菇杯喷嘴组件及方法
JP2017064394A (ja) 吐水装置
JP2000308839A (ja) 塗布具
JP6236751B1 (ja) 吐水装置
JP5419753B2 (ja) 噴出ヘッド
JP6820018B2 (ja) 液体散布ノズル
JP2017064100A (ja) シャワーヘッド
JPH03286904A (ja) 多孔式スプレーノズル
JP2017196607A (ja) ノズル装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant