CN107995879B - 雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种用于控制来自水龙头的水流的雾化喷嘴(10)，雾化喷嘴(10)包括具有入口(14)的壳体(12a、12b)、第一和第二内部腔室(18、19)、第一和第二出口(16a、16b)、从入口(14)到相应出口(16a、16b)的第一和第二流动路径以及用以沿着第一流动路径或第二流动路径引导水流放入流动切换机构，第一流动路径引导水流通过第一内部腔室(18)、布置在第一内部腔室(18)内的偏转器(32)和第一出口(16a)；而第二流动路径引导水流通过第二内部腔室(19)和第二出口(16b)，从而通过绕过偏转器(32)而允许基本上不受限制的流动；在使用中，第一流动路径产生雾化的水流，而第二流动路径产生基本上层流的水流。

Description

雾化喷嘴

技术领域

本发明涉及一种雾化喷嘴，更特别地说，涉及一种用于水龙头的雾化喷嘴。

背景技术

在发达国家中，厨房、浴室和洗手间通常包括一个或多个水龙头来分配水。这些水龙头通常通过手动平移或旋转手柄来启动，从而通过打开阀来控制水的流速。通常将水作为平滑流(即具有层流)来分配，这种水流随着离开水龙头的距离增加而打散。例如，可以使用来自水龙头的水冲洗手或漂洗食物。

现代化公厕和洗手间也可能有一排排的水龙头，以应付更高的人流。这些水龙头可以具有用于以有限突发流来分配水的机构，以避免浪费，因为无人看管的打开的水龙头可能不会被很快注意到，即在已经分配和浪费了大量水之前可能不会被很快被注意到。这些水龙头也倾向于以平滑流来分配水，并且使用透气器来使浪费减到最小，不过也可以使用单孔口喷嘴。

在这两种情况下，家庭中的水龙头和公共洗手间中的水龙头每秒分配大量水。就全球而言，由于各种原因，缺水(以及在水使用中消耗的能量)日益成为问题。因此，减少水的浪费并且只使用必需的水是很有必要的。例如，在洗手时，打湿每只手的表面所需的水量与在这种操作中通常从水龙头分配的不成比例的大量水相比是极小的。漂洗用肥皂起泡沫的手或漂洗餐具或陶器同样也是如此。

通过标准的非专用水龙头来最小化用水的唯一方式是有目的地缓慢打开水龙头，即，仅仅稍微转动手柄，从而将阀释放至极小程度，流出缓慢的水流。然而，水流仍然是层流的，并且仍然包含有对于预期目的来说多余的水。此外，大多数人不会每次使用水龙头时都会这样做或者记得这样做。同样，设置在公共洗手间中的水龙头在它们没有直接控制水龙头内的阀的打开的手柄的情况下，甚至可能无法提供改变所分配的水的流速的方式。

话虽如此，但在不如此浪费所分配的水的情况下，有时从水龙头快速流动水是很方便的。例如，受限的水流将大大增加用水灌满水壶或者装满用于烹调的炖锅所花费的时间。与洗手时的情况不同的是，为了例如在刚刚所述情况下达到其目的，即准备茶或咖啡或者烹调蔬菜，水的全体积分配一般是必须的。

用于水龙头的本雾化喷嘴的一个目的是显著地减轻或消除上述问题。

发明内容

根据本发明，提供了一种雾化喷嘴，用于控制来自水龙头的水流，该雾化喷嘴包括具有入口的壳体、第一和第二内部腔室、第一和第二出口、从入口到相应出口的第一和第二流动路径以及流动切换机构，该流动切换机构用以沿着第一流动路径或第二流动路径引导水流，

该第一流动路径引导水流通过该第一内部腔室、布置在该第一内部腔室内的偏转器以及该第一出口；和

该第二流动路径引导水流通过该第二内部腔室和该第二出口，从而通过绕过该偏转器而允许基本上不受限制地流动；

在使用中，该第一流动路径产生雾化水流，而该第二流动路径产生基本上层流的水流。

当沿着第一流动路径引导水时，水被喷嘴雾化，使得水流以微小液滴而不是连贯流出现，从而产生具有非常高的表面积与体积比的雾或喷射物。当沿着第二流动路径引导水时，流动基本上类似于来自不带喷嘴的水龙头的流动，即分配层流水流。这允许使用者选择所提供的流动类型，从而允许使用者在可能的情况下节约用水，而在实际上需要大量水的情况下不用等待很长时间。

来自喷嘴的喷雾模式也可以在很宽的水压范围内仔细控制。传统的雾化喷嘴需要很高的水压来产生雾化喷射物，并且在1.5巴以下且特别是不低于1巴时不能有效地工作，但本喷雾器喷嘴可以在0.8巴至8巴之间工作(通过第一流动路径来雾化水)。这也允许与世界各地的家用和商用两种供水一起使用。此外，喷嘴喷射角在整个压力范围内保持相对恒定，这在使用中防止压力波动引起飞溅。例如，这又使得在洗手时细菌经由水的溅出而从手到衣服的转移最小化。

第一流动路径对于节约水特别有利，因为它实质上限制了水在使用中能够从水龙头分配的速度，从而与不带根据本发明的雾化喷嘴的传统水龙头相比使得浪费达到最小。水被喷嘴雾化，使得水流作为微米级液滴而不是连贯水流出现，从而形成具有很高的表面积与体积比的雾或喷射物。这允许使用者例如，与大部分将仅仅地被排出的大量具有层流的水相对地，仅仅用薄水膜来打湿他们的手表面或漂洗餐具。有利地，对在使用喷嘴和不使用喷嘴的情况下的具有固定长度的洗手程序进行比较，通过在水龙头上使用雾化喷嘴总体节水大约98体积％。

另外，在例如其上携带或生产淡水的飞机和船舶上可以有利地使用通过喷嘴的第一流动路径。通过使用喷嘴经由第一流动路径提供雾化流，每次洗手操作将少使用超过90％的水。因此，例如，飞机将需要携带较少的水，因而载运水所使用的燃料将较少。类似的好处可以推衍到例如在船上将海水加工成淡水。

壳体可以包括上部部分和下部部分。下部部分可以相对于上部部分旋转，用于提供流动切换机构。优选地，壳体的下部部分可在第一取向和第二取向(或第一构造和第二构造)之间旋转。更优选地，下部部分在其第一取向上沿着第一流动路径引导水流，并在其第二取向上沿着第二流动路径引导水流。

上部部分是静止的，从而在使用中提供与水龙头的牢固连接。然而，取决于下部部分相对于上部部分的取向，水流可以通过简单地旋转下部部分来在雾化流和不受限制的层流之间相互转换。

第一取向可以与第二取向旋转地偏置一角度。该角度可以处于10°至180°的范围内。优选地，该角度是90°。

下部部分可以相对于上部部分以任何角度(包括超过360°的角度)重新定向。这允许在任一方向上旋转而不会无意中将喷嘴与水龙头断开(如果它们被连接的话)，并且可以允许水沿着两个流动路径流动，从而雾化一些进水。作为替代，下部部分的旋转可以被限制在第一取向和第二取向之间的固定角度范围内。下部部分如果在呈现第一取向和第二取向中的任一取向之前被部分地被重新定向和释放，则可以接合第一取向或第二取向中的任一取向。这防止了水流在两个流动路径之间被分开。下部部分可以咔嗒到位，和/或给出触觉反馈以指示已经接合了任一取向。

下部部分可以包括阀，当上部部分和下部部分连接时，所述阀与上部部分相遇。该阀可以是盘。该阀可以是陶瓷的。该阀可以被安装成与下部部分一起旋转。作为替代，该阀可以与下部部分一体地形成。优选地，该阀包括至少一个中心孔口和至少一个外周孔口，以使得入口与第一和第二出口之间能够流体连通。更优选地，在阀的相对两侧上有两个外周孔口。该外周孔口或每个外周孔口可以是弯曲槽缝。

该阀有利地使得水流根据其相对于下部部分的取向而被重新引导通过任一流动路径。中心孔口允许水流动通过进入第一内部腔室并流出第一出口。外周孔口(多个外周孔口)允许水从第二内部腔室流出第二出口，而不会以任何显著的方式限制流动。

第一内部腔室可以居中地布置在壳体内，而第二内部腔室可以环绕第一内部腔室。换句话说，第二内部腔室可以绕第一内部腔室布置在外周。类似地，第一出口可以居中地布置在壳体内，而第二出口可以环绕第一出口(或者绕第一出口布置在外周)。

当下部部分处于第一取向时，第二流动路径可被阀阻塞，从而防止入口与第二出口之间的流体连通。这确保了水流被完全地沿着第一流动路径引导，因为进流的压力和阀的水密性迫使水通过第一出口排出，从而使流雾化。

当下部部分处于第二取向时，第二流动路径可以不被阀阻塞，从而经由该外周孔口或每个外周孔口允许入口与第二出口之间的流体连通。优选地，上部部分具有与阀的至少一个孔口对准的至少一个孔口。更优选地，对准的孔口在尺寸、横截面和离喷嘴中心的径向距离方面基本上相同。这确保了水流主要沿着第二流动路径被引导并且通过第二出口流出，从而产生层流。因为只有极小的压力或者没有压力来迫使水通过第一出口出来，所以只有很少量的水通过第一出口释放。

第一内部腔室可以在第一出口端处带有拱顶，以将水朝向第一出口加速。优选地，第一内部腔室基本上是圆柱形的。第一出口可以由穿过拱顶的孔口提供。优选地，该孔口穿过拱顶的中心。

第一出口孔口以具有在0.1mm至3mm(包括端值)的范围内的直径，以从使用中进入第一出口的水漩涡实现水滴的宽锥形扩散，从而覆盖水槽的大区域。这优化了从第一出口扩散的液滴尺寸的范围，其中较小的液滴尺寸由较小的孔口产生。由孔口产生的液滴很小(直径在0和500微米之间)，因此具有较低的质量，从而确保了当第一流动路径处于操作中时，与没有喷嘴的水龙头相比，(在接触水槽时)具有相对极小的飞溅。

所选择的范围是有利的，这是因为小于0.1mm的孔口产生了太细的喷射物或雾，例如，其倾斜于不以允许有效洗手的方式打湿手。同样，大于3毫米的孔会产生太多过大的液滴，即极小的雾化，导致浪费水。换句话说，第一出口的狭窄直径降低了水能够分配的速度，从而使浪费最小化。

可以在偏转器的外部和第一内部腔室的内壁之间布置环形空间，该环形空间与拱顶流体连通。优选地，该环形空间跨1mm或更小。更优选地，该环形空间跨0.2mm或更小。

随着水流从偏转器出来转移到狭窄的环形空间(或环形间隙)中，水流速度增加，从而随着其以螺旋形旋流穿过该空间并围绕第一内部腔室的内壁而加速。增加的流速伴随着流体压力的下降，这增加了水形成细雾或喷射物的倾向，从而有助于雾化通过第一出口排出的水。

偏转器可以布置在第一内部腔室内。优选地，偏转器基本上是圆柱形的。偏转器可以包括周向唇部，第一内部腔室可以包括周向脊部。当偏转器布置在第一内部腔室内时，唇部可以接合脊部。

唇部比脊部宽。这允许偏转器坐置于第一内部腔室内，使得其下部部段被环形空间围绕，该环形空间在使用中支持水流的雾化。

偏转器可以包括沿着其长度布置的通道，并且可以包括至少一个横向孔。通道可以部分地延伸通过偏转器并且与所述至少一个横向孔相交。换句话说，通道可以具有开口端和封闭端，并且可以在其封闭端处与所述至少一个横向孔相交。优选地，通道和所述至少一个横向孔以基本上直角相交。更优选地，所述至少一个横向孔在离所述封闭端一定距离处与所述通道相交。

通道和横向孔(多个横向孔)允许水从入口到第一出口间接地通过，从而通过使在一端处封闭的通道来改变水的流动路径(即，使其偏转)。通过使至少一个横向孔以直角与通道相交，将水流引导到第一内部腔室的内壁上以形成水漩涡。

通道具有的横截面积可以小于该横向孔或各个横向孔的横截面积的总和。该至少一个横向孔可以向外渐缩。换句话说，该至少一个横向孔可以在偏转器的外部处比在与通道的相交点处具有更小的直径。通过使孔或每个孔渐缩，将释放到环形空间中的水流集中，从而更容易地建立连贯的水漩涡。

偏转器可以包括至少一个凹口。在使用中，所述至少一个凹口可以在拱顶内引起水流的漩涡。优选地，所述至少一个凹口沿其长度是直的。作为替代，所述至少一个凹口可以是弯曲的。该至少一个凹口可以以倾斜角度布置。

凹口或多个凹口有助于在腔室内产生漩涡，从而支持水滴从第一出口向外喷射。该凹口或每个凹口的角度和形状改变了漩涡的特性，特别是改变了其方向和速度。

可以提供一对相对的横向孔和一对相对的凹口。所述相对的横向孔可以在偏转器上绕其纵向轴线彼此偏置。换句话说，这些孔可以彼此不在一条线上。优选地，所述一对横向孔与所述一对凹口旋转地偏置。更优选地，所述凹口被布置成比横向孔更靠近第一出口。偏转器可以关于其纵向轴线旋转对称。优选地，旋转对称是双重旋转对称。

因此，水的漩涡可以立即建立在偏转器的两侧上。漩涡的两个分量，即来自每个横向孔的那些分量，由于凹口是旋转对称的而沿相同的方向行进。所述漩涡的两个分量相遇并构造性地干涉以加强第一内部腔室内的整体漩涡。

偏转器可以与第一出口间隔开，以在偏转器和出口之间于内部腔室内提供副腔室。优选地，副腔室是半球形的，形成拱顶的内部。副腔室引导并加速水的漩涡进入第一出口。它也作为储器，水在进入第一出口之前可以积聚到该储器中并且绕其打旋。

在副腔室中可以设置至少一个用于将水引导至出口的凹槽。该凹槽或每个凹槽可以朝向出口成螺旋状。优选地，设置两个凹槽。更优选地，两个凹槽开始于副腔室的相对两侧上并朝向出口成螺旋状。这两个凹槽可以是基本上旋转对称的。

副腔室中的凹槽(多个凹槽)使流向出口的水产生漩涡。这允许在非常高的水压下和在非常低的水压下都能控制喷射模式。从模制喷嘴时的制造角度来看这也是有益的。

偏转器可以具有一个或多个倒角边缘。优选地，通道的入口被倒角以改善通过使用中的通道的水流。更优选地，偏转器的基部绕其周边被倒角以改善使用中的拱顶内的水流。通过将在通道的入口处对边缘倒角，水被引导到使用中的通道中。通过对偏转器的基部的边缘倒角，该基部不会明显地打乱(或引入湍流到)拱顶内的水漩涡。

偏转器、第一内部腔室和/或第一出口中的一者或多者可以具有疏水性质，以在使用中帮助水流沿着第一流动路径通过时的雾化。

壳体可以包括用以在其水分配端处连接到水龙头的装置。优选地，壳体包括螺纹部分以拧紧到水龙头的相应螺纹部分上。更优选地，喷嘴被设计成装配到如下的水龙头上，即该水龙头的壳体的极小比例从该水龙头突出。

入口可以包括过滤器，其具有贯穿其中设置的多个孔口。优选地，每个孔口的直径大体为2mm或更小。过滤器可以布置在离第一内部腔室和第二内部腔室一定距离处，以允许水流基本上在第一流动路径和第二流动路径中的每个之间切换。换句话说，过滤器可以升高。过滤器的中心部分可以没有孔口，以防止水沿着进入第一内部腔室的直接路径过滤。

过滤器防止水中含有的碎屑进入偏转器，否则这可能会对偏转器的运行产生不利影响。过滤器是用以在需要时移除和清洁的简单部件。来自硬水的垢沉积物留在大表面积的过滤器孔口上(即在第一和第二出口之前)也将更普遍，这通过使出口变得扩大的速度最小化来延长喷嘴的典型寿命。孔口足够小以防止宏观碎屑通过，但不能太小以致于明显阻塞水流。

下部部分可以具有抓握区域，用于在第一取向和第二取向之间手动抓握并旋转下部部分。优选地，抓握区域被滚花处理以在壳体的其他平滑表面上提供增强的抓握性。

附图说明

为了更好地理解本发明并且为了更清楚地显示如何实施本发明，现在将仅仅以举例的方式参考附图，在附图中：

图1示出了根据本发明的雾化喷嘴的透视图；

图2示出了连接到水龙头的图1的雾化喷嘴的另一透视图；

图3示出了图1的雾化喷嘴的分解透视图；

图3A示出了与图1的雾化喷嘴隔离的偏转器的放大透视图；

图4示出了图1的雾化喷嘴的横截面透视图，其中喷嘴被构造成沿着第一流动路径引导水流；

图5示出了图1的雾化喷嘴的横截面透视图，其中喷嘴被构造成沿着第二流动路径引导水流；

图6A示出了根据本发明的雾化喷嘴的第二实施例的一部分的横截面侧视图，其示出了偏转器和与水的第一流动路径相关的壳体的部分；

图6B示出了没有偏转器的图6A的雾化喷嘴的该部分的横截面透视图；

图6C示出了还包括垫圈和过滤器的图6A的雾化喷嘴的该部分的分解透视图；

图7A示出了来自图6A的雾化喷嘴的该部分的偏转器的底部透视图；

图7B示出了图7A的偏转器的横截面侧视图；

图8示出了没有偏转器的图6A的雾化喷嘴的该部分的平面图；

图9示出了根据本发明的雾化喷嘴的第三实施例的一部分的横截面侧视图；以及

图10示出了根据本发明的雾化喷嘴的第四实施例的一部分的横截面侧视图。

具体实施方式

参照图1至图5，用于水龙头100的雾化喷嘴总体上以10指示。喷嘴10包括由上部部分12a和下部部分12b构成的壳体以及位于壳体的上端处的入口14。如图4和5所示，喷嘴10还包括第一出口16a和第二出口16b。下部部分12b被可旋转地安装到上部部分12a。

入口14通过总体以18指示的第一内部腔室流体地连接到第一出口16a，从而提供第一流动路径。第一内部腔室18被划分成第一通道18a和第二通道18b。每个通道18a、18b基本上是圆柱形的。下部部分12b还包括在一端具有拱顶20a的拱顶部分20。下部部分12b的其余部分提供围绕拱顶部分20的裙部。

在该实施例中，拱顶部分20具有螺纹22以接合下部部分12b中的对应螺纹24。第一出口16a穿过拱顶20a的中心。第一出口16a是直径约0.3mm的狭窄通路。应该理解，在喷嘴的替代实施例中可以使用其他直径。

入口14还通过总体以19指示的第二内部腔室流体地连接到第二出口16b，从而提供第二流动路径。第二内部腔室19基本上是环形的。第二内部腔室19布置在第一内部腔室18周围。第二出口16b具有接近下部部分12b的直径的直径。这意味着第二出口16b的横截面积基本上与其所附接的水龙头100上的水龙头出口的横截面积相似，从而允许相对畅通的流动。

喷嘴10包括在壳体的上部部分12a上的螺纹部段26，以牢固地连接到水龙头100。外垫圈28坐置于上部部分12a的外部区域上、螺纹部段26的下方(如图所示)，以在将上部部分和水龙头拧紧在一起时将来自上部部分12a的力分布到水龙头100上，从而在使用中形成防水密密封。

喷嘴10还包括横跨入口14的过滤器30。过滤器30升高在第一内部腔室18和第二内部腔室19之上。过滤器30具有穿过其上表面30b的多个孔30a。孔30a的直径均为约1mm，不过可以理解，在替代实施例中可以使用其它直径的孔并且这些孔可以具有或可以不具有均一的尺寸或形状。

过滤器30的上表面30b的正中心没有孔30a，以防止水流占用从过滤器30到第一内部腔室18的直接路径。过滤器30抵靠外垫圈28布置。通过将喷嘴10拧紧到水龙头100上，使过滤器30压抵在外垫圈28上，以防止在使用中水在过滤器30周围泄漏。

在第一流动路径中，喷嘴10包括总体以32指示的偏转器。偏转器32布置在第一内部腔室18的第二通道18b内。偏转器32大体为圆柱形的，以装配在第二通道18b内。偏转器32关于其纵向轴线旋转对称，其在该实施例中具有双重旋转对称性。如图3A所示，偏转器32包括周向唇部34。第二通道18b具有对应的但略窄的周向脊部34a(如图4和图5所示)。当偏转器32位于第二通道18b内时，唇部34坐抵脊部34a。

在偏转器32的下部部段与第二通道18b之间设置有环形空间或间隙36。更特别地，偏转器32的侧壁38基本上处于不与内部腔室18接触的状态。第二通道18b具有靠近偏转器32的侧壁38的内壁40。内壁40与侧壁38之间的距离大体为0.19mm左右。换句话说，环形空间跨0.19mm。应该理解，在喷嘴的替代实施例中可以使用偏转器和内部腔室之间的其他尺寸的间隙。

偏转器32包括第三通道42和两个横向孔口44(两者在图5中都是可见的)。横向孔口44位于彼此直接相对，以保持偏转器32的旋转对称性。在其他实施例中，每个孔口44可以设置成以一定角度通过侧壁38，以使通过其中的水流产生更大的漩涡。换句话说，孔口44均可以沿着不与偏转器32的纵向轴线垂直相交的轴线设置或者在偏置到偏转器32的任一侧的情况下沿着实际上完全不与偏转器32的纵向轴线相交的轴线设置。

通道42的入口具有倒角边缘42a。通道42从最靠近入口14的开口端部分地向下延伸通过偏转器32到达最靠近第一出口16a的封闭端。通道42然后垂直分叉到布置在侧壁38中的两个横向孔口44中。每个横向孔口44从与通道42相交的地方到侧壁38变窄，使得每个孔口44稍微渐缩。通道42的直径大于任一横向孔口44的单独直径。然而，通道42的横截面积小于每个横向孔口44的横截面积的总和。在该实施例中，每个横向孔口44在侧壁38处具有2mm的直径，但其他实施例可以具有替代尺寸的孔口。

偏转器32还包括具有倒角外周边缘46a的基部46。偏转器32的基部46面向第一出口16a。基部46与第一出口16a间隔开以在第一内部腔室18的第二通道18b内提供副腔室48。在该实施例中，副腔室48基本上是半球形的。半球形副腔室48的内表面是拱顶20a的内表面和偏转器32的基部。环形空间36无阻碍地通向半球形副腔室48，从而在使用中确保环形空间36和副腔室48之间的水流平稳过渡。

偏转器32还包括两个凹口(或槽缝)50。每个凹口50都倾斜地被切割到偏转器32的基部46中，如图3A清楚所示。每个凹口50沿着其长度是直的，不过可以理解，该凹口或每个凹口在替代实施例中可以是弯曲的。在该实施例中，每个凹口50的宽度约为0.45mm，长度约为2.4mm。凹口50以一定角度切割，以保持偏转器32的双重旋转对称性。该对凹口50从该对横向孔口44旋转地偏置大体约90度。应该理解，在喷嘴的替代实施例中，凹口50可以偏置另一角度。

为了提供第二流动路径，喷嘴10还包括阀52。该阀固定地安装在上部部分12a上。在替代实施例中，阀可被安装成与壳体的下部部分12b一起旋转。阀位于壳体的上部部分12a和下部部分12b之间。在该实施例中，阀52是陶瓷盘，不过在其他实施例中，阀可以是适合于在壳体内旋转的另一形状。类似地，诸如聚合物或金属之类的替代材料可以用于其构造。

阀52具有穿过其中的中心孔56和两个相对的弯曲外周槽缝54。壳体的上部部分12a也具有穿过其中的中心孔60和两个相对的弯曲外周槽缝58。中心孔56、60允许阀和上部部分均装配在下部部分12b的第一通道18a周围。弯曲槽缝54、58具有基本上相同的形状和尺寸，并且从相应的中心孔56、60以相同的距离径向向外布置。在这个实施例中，两组弯曲槽缝54、58总是彼此对准。

在壳体内设置密封件来防止水内部或外部泄漏。具有两个保持夹64的第一密封件(或垫圈)62和第二密封件66设置在第一通道18a的顶部以防止从第二腔室19泄漏到阀52。第三密封件68在第二密封件66的下方设置到阀52的侧部，以防止在阀52的内部边缘周围泄漏。围绕阀52的下侧的外部设置有第四密封件70，以防止从阀52泄漏到壳体的外部，在该外部，上部部分12a和下部部分12b相遇。第五密封件72设置在拱顶部分20的螺纹22的下方，以防止从第一流动路径泄漏到第二流动路径中。第二密封件66、第三密封件68、第四密封件70和第五密封件72在该实施例中全部都是O形环密封件，但在其他实施例中可以采用替代形式。

壳体的下部部分12b可相对于上部部分12a旋转，而阀52可与下部部分12b一起旋转以提供流动切换机构。下部部分12b可以相对于上部部分12a以第一取向(或第一构造)和第二取向(或第二构造)设置。在该实施例中，第一取向和第二取向彼此旋转地偏置90度。

下部部分12b包括穿过其中的一对弯曲外周槽缝61(其中之一在图3中可见)。在下部部分12b的第一取向中，阀52和上部部分12a的外周槽缝54、58基本上不与下部部分12b的外周槽缝61对准，即它们不重叠。这防止了水在使用中从第二内部腔室19流向第二出口16b，从而迫使流动遵循第一流动路径。

在下部部分12b的第二取向中，阀52和上部部分12a的外周槽缝54、58基本上与下部部分12b的外周槽缝61对准，即它们基本上(或完全)重叠。这允许水在使用中从第二内部腔室19流到第二出口16b，从而允许流动绕过具有受限出口16a的第一流动路径而遵循基本上不受限制的第二流动路径。通过旋转下部部分12b，改变了其外周槽缝61相对于阀52和上部部分12a取向的取向，由此提供流动切换机构。

第一和第二流动路径同心地布置，其中第一流动路径位于第二流动路径内部。第一流动路径引导来自入口14的水流通过第一内部腔室18、偏转器32、拱顶部分20并流出第一出口16a。当通过将下部部分12b构造成处于其第一取向来选择第一流动路径时，水流被阻塞不能通过第二出口16b流出。第二流动路径引导水从入口14通过第二内部腔室19并流出第二出口16b。当通过将下部部分12b构造成处于其第二取向来选择第二流动路径时，水流基本上被引导离开第一流动路径。特别地，第二流动路径不包括偏转器32。偏转器32仅仅当水沿着第一流动路径引导时影响水流。

在使用中，喷嘴10经由其阴螺纹26拧紧到具有对应阳螺纹的水龙头100上。这建立了水密密封，使得水在分配时只能通过入口14，而不在其周围通过。当水龙头打开时，水进入入口14并通过过滤器30过滤以移除任何水中含有的颗粒物质，并将连贯的水流打乱成多股流。

如果水从水龙头流出时下部部分12b处于第一取向，如图4所示，则水流将遵循第一流动路径。阀52、上部部分12a和下部部分12b的未对准的外周槽缝54、58、61阻止水从第二内部腔室19流向第二出口16b，并且第二内部腔室19将充满水。第一密封件62和第二密封件66也防止水从第二内部腔室19泄漏到阀52和第二出口16b。

水从过滤器30进入第一内部腔室18的第一通道18a，并进入第二通道18b，即拱顶部分20。当其进入第二通道18b时，水流过偏转器32的倒角边缘42a进入第三通道42。第五密封件72防止水从拱顶部分20通过第二出口16b泄漏出去。在通道42的封闭端处，水通过横向孔口44被重新引导成垂直于任一侧。

水流随后接合第二通道18b的内壁40，从而围绕环形空间36流动。当水流首先冲击封闭端、随后冲击在内壁40上并在压力下围绕环形空间36和副腔室48向下打旋时，水流基本上被打乱。偏转器32的基部46中的凹口50影响第一内部腔室18(即环形空间36和副腔室48)内的流体动力学性质，以建立并保持水的漩涡。环形空间36和副腔室48之间的平滑过渡确保流动基本上不会从拱顶20a的内表面分离，并且还有助于加速朝向第一出口16a的流动。

然后，水绕拱顶20a的中心处的第一出口孔16a打旋并进入其中。水的漩涡以雾或喷射物从第一出口16a向外扩散，以近似锥形的方式扩张。液滴锥是中空喷射锥。锥角的范围可以介于20°和60°之间。第一出口16a非常窄，这导致水的漩涡在其离开边缘处分成许多微小液滴，从而雾化水流，并且还基本上限制了水可以在给定压力下离开水龙头的速度，从而节水。副腔室48还充当水可以积聚在其中的储器。

在第一出口16a处产生的大量液滴相对于在给定时刻离开的水的总体积而言具有很高的组合表面积，并且由于它们的质量低而各自具有极小的飞溅距离。例如，洗手的使用者在使用时将他们的手放在喷嘴10的下方并接收穿过他们的手的薄水膜，而不是以前那样仅仅其一部分接触他们的皮肤的大水流。该水膜足以在使用者的手上用肥皂起泡沫而不会浪费大量的水，随后使用类似少量的水来冲走肥皂。

然而，如果下部部分在水从水龙头流出时处于第二取向，如图5所示，则水流将遵循第二流动路径。一些水可能无意中进入第一内部腔室18，但这与绕过第一流动路径的水量相比是微不足道的。第三密封件和第四密封件防止水渗出阀52的内侧边缘或外侧边缘周围并泄漏出壳体。

水流从过滤器30进入第二内部腔室19。然后，水基本上畅通无阻地通过阀52、上部部分12a和下部部分12b的对准的外周槽缝54、58、61朝第二出口16b流动并流出第二出口。总的来说，水流在喷嘴10的中心处围绕第一流动路径转向，但保持与没有附接喷嘴10的情况下将从水龙头分配的水类似的层流。

为了利用流动切换机构并将水从雾化流(沿着第一流动路径)改变成层流(沿着第二流动路径)，人们可以抓握并将壳体的下部部分相对于上部部分12a沿着顺时针或逆时针方向旋转90度。这将下部部分12a从其第一取向移动到其第二取向。在该实施例中，由于上部部分12a被牢固地拧入到水龙头100中并且下部部分12b的旋转不会相对于水龙头100拧紧或旋松上部部分12a，因此旋转的方向是没有限制的。

在旋转下部部分12b时，下部部分12b的外周槽缝61进入与阀52和上部部分12a的外周槽缝54、58对准的状态，从而允许水沿着第二流动路径流动。从第二取向进一步转动90度导致下部部分12b的外周槽缝61失去与阀52和上部部分12a的外周槽缝54、58的全部对准，从而限制水流到第一流动路径。

现在参考图6A至图8，雾化喷嘴的第二实施例的一部分总体以110指示。该部分仅仅示出了与第一流动路径相关的喷嘴110的部分。喷嘴110具有与喷嘴的第一实施例类似的特征，以下描述主要集中在不同的特征上。

喷嘴110包括壳体112(部分示出)、总体以114指示的入口、和出口(或出口孔口)116。入口114通过内部腔室118流体地连接到出口116。偏转器120布置在内部腔室118(部分示出)内。偏转器120的侧部与内部腔室118的壁118b稍微间隔开，从而形成环形间隙119。偏转器120的底部和内部腔室118的出口端限定了副腔室118a。在内部腔室118的入口端处设置有过滤器122。过滤器122是推入配合部件，其具有配合并接合壳体112的相应成形部分(未示出)的底切(未示出)。垫圈124装配在壳体112上，用于将喷嘴牢固地装配到水龙头上。

可以理解，过滤器122如关于第一实施例所述那样连接到壳体的上部部分(未示出)，并且壳体的下部部分被设置成连接到壳体的上部部分并且能够相对于壳体的上部部分旋转。壳体112的所示部分是壳体的下部部分的一部分。

在一些实施例中，设置返回机构来将流动路径返回到“默认”流动路径。例如，可以在壳体中设置弹簧机构来将壳体的下部部分偏压到相对于壳体的下部部分的特定取向中。例如，这可以确保提供雾化流，除非使用者有意地扭转并将壳体保持在产生层流的位置。然后，释放壳体将允许返回机构使喷嘴返回到雾化流构造。作为替代，返回机构可以被设定为偏压喷嘴以提供层流，从而需要使用者扭转并将壳体保持就位以用于雾化流。然后，释放壳体将允许喷嘴返回到层流构造。

副腔室118a从偏转器120的基部到内部腔室118的出口端逐渐变窄(或渐缩)。副腔室118a包括两个凹槽126a、126b，如图8清楚所示。凹槽126a、126b从副腔室118a的边缘朝向出口114向内成螺旋状。每个凹槽126a、126b与另一个凹槽旋转地偏置大约180度。凹槽126a、126b是旋转对称的。凹槽126a、126b开始于环形间隙119附近，以便当水进入副腔室118a时使水打旋。

偏转器120是装配到内部腔室118中的推入配合部件。偏转器120包括接合内部腔室118中的对应脊部118c的周向唇部120a。通过将偏转器120向下推入到内部腔室118中，允许唇部120a和脊部118c彼此接合，从而将偏转器120牢固地固定在腔室118内部。

偏转器120包括底部倒角边缘120b。倒角边缘120b抵靠副腔室118a的倾斜壁。倒角边缘120b叠置在凹槽126a、126b的一部分上。偏转器120包括中央通道128，该中央通道沿偏转器120的长度在中途终止。通道128的封闭端类似于副腔室118a而变窄。垂直于通道128布置两个横向孔口130，其从通道128的封闭端插入。

所示的喷嘴110的该部分包括三个主要部件(不考虑垫圈)。这些部件是壳体112、偏转器120和过滤器122。这简化了制造工艺并且能够实现喷嘴110的这些部件的快速自动化组装。因此，喷嘴110有较少的部件可以充当细菌捕集器。

在使用中，喷嘴110装配到水龙头上，当打开水龙头时，水流过过滤器122和入口114。在喷嘴处于雾化配置的情况下，水以与第一实施例相同的方式从过滤器122经由内部腔室118被引导至偏转器120。然后，水流通过通道128和横向孔口130被重新引导，并进入环形间隙119，从而围绕它打旋。水流经由凹槽126a、126b打旋进入副腔室118a。通过各个凹槽的流动加强了副腔室118a中水的总体漩涡。水绕副腔室118a成螺旋状流动并朝向出口116加速。

然后，水流以中空喷射锥被雾化通过出口116。喷射锥角相对独立于主系统水压，使得其在使用中不管水压如何波动都保持基本恒定。喷嘴在雾化配置的节水方面与第一实施例相同。

水以与关于第一实施例所述那样相同的方式流过第二流动路径。将流切换到雾化流或层流的机构也与关于第一实施例所述的相同。

图9和图10分别示出了雾化喷嘴210、310的第一流动路径部分的第三和第四实施例，两者与第二实施例类似之处在于仅仅示出了部分图像。每个喷嘴的其余部分类似于第一实施例的第二流动路径部分。这些实施例中的偏转器是沿着偏转器的横向孔口的公共轴线观察的，从第二实施例的替代取向观察。

注意，第三和第四喷嘴实施例中的每个实施例的副腔室与第二实施例的副腔室相似，都是逐渐变窄到出口。然而，图10的实施例中的副腔室凹入到喷嘴的本体中，而不是从该本体突出。在图9中，壳体的一部分向外延伸并环绕喷嘴的副腔室和出口部分。第三和第四实施例的操作模式基本上类似于第二实施例。

在权利要求书的范围内也可以想到其他实施例。考虑具有替代直径的第一出口孔口用于根据需要产生更小或更大的水滴，其中更小的孔口用于更小的平均液滴尺寸(反之亦然)。横向孔和凹口的任何组合都可以考虑用于偏转器中，其可以具有旋转对称性，也可以不具有旋转对称性。该喷嘴可以适用于例如像水龙头那样分配水的淋浴头。可以考虑诸如网状物之类的其他形式的过滤器。凹口的尺寸、形状和取向也可以在各实施例间变化，以控制通过出口的水的漩涡。第一和第二出口可以设置在壳体的不同部段上，并且不一定必须彼此嵌套。

替代实施例可以使下部部分以另一角度(相对于上部部分)旋转，以便在雾化流和层流之间切换从喷嘴分配的水。例如，旋转可以通过45度旋转实现，无论是顺时针还是逆时针旋转。阀和壳体上部部分中的孔的相对布置可以适合于促进这一点。在其他实施例中，孔口的形状和尺寸也可以变化。作为替代，流动切换机构可以根本不借助于壳体的一部分相对于另一部分的旋转而被启动。

应当想到其他机构也落入权利要求书的范围内，例如将壳体的一部分相对于另一部分压下以改变通过喷嘴的水流。抓握区域不限于滚花抓握区域，例如在不同的实施例中，抓握区域可以采取诸如一个或多个凸缘之类的另一形式。喷嘴可以不包括外螺纹部分，而是可以直接连接到已经设置在水龙头上的单独的适配器中。

上述实施例仅仅作为示例而提供，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，各种改变或修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (35)

1.一种用于控制来自水龙头的水流的雾化喷嘴，所述雾化喷嘴包括具有入口的壳体、第一内部腔室和第二内部腔室、第一出口和第二出口、从所述入口到相应出口的第一流动路径和第二流动路径、以及流动切换机构，所述流动切换机构用以沿着所述第一流动路径或所述第二流动路径引导水流，

所述第一流动路径引导水流通过所述第一内部腔室、设置在所述第一内部腔室内的偏转器以及所述第一出口；和

所述第二流动路径引导水流通过所述第二内部腔室和所述第二出口，从而通过绕过所述偏转器而允许基本上不受限制地流动；

在使用中，所述第一流动路径产生雾化的水流，使得水以微小液滴出现，从而产生雾，而所述第二流动路径产生基本上层流的水流；

其中，所述第一内部腔室在第一出口端处带有拱顶；并且

其中，在所述偏转器的外部与所述第一内部腔室的内壁之间布置有环形空间，所述环形空间与所述拱顶连通。

2.根据权利要求1所述的雾化喷嘴，其中，所述壳体包括上部部分和下部部分，所述下部部分能够相对于所述上部部分旋转，以便提供所述流动切换机构。

3.根据权利要求2所述的雾化喷嘴，其中，所述下部部分能够在第一取向和第二取向之间旋转。

4.根据权利要求3所述的雾化喷嘴，其中，所述下部部分在其第一取向上沿着所述第一流动路径引导水流，以及在其第二取向上沿着所述第二流动路径引导水流。

5.根据权利要求3所述的雾化喷嘴，其中，所述第一取向与所述第二取向旋转地偏置90°。

6.根据权利要求4所述的雾化喷嘴，其中，所述第一取向与所述第二取向旋转地偏置90°。

7.根据权利要求2所述的雾化喷嘴，其中，所述下部部分包括阀，所述阀在所述上部部分和所述下部部分连接时与所述上部部分相遇。

8.根据权利要求3至6中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述下部部分包括阀，所述阀在所述上部部分和所述下部部分连接时与所述上部部分相遇。

9.根据权利要求8所述的雾化喷嘴，其中，所述阀包括至少一个中心孔口和至少一个外周孔口，以实现所述入口与所述第一出口和第二出口之间的流体连通。

10.根据权利要求8所述的雾化喷嘴，其中，所述阀被安装成与所述下部部分一起旋转。

11.根据权利要求8所述的雾化喷嘴，其中，所述第二流动路径在所述下部部分处于所述第一取向时被所述阀阻塞，从而防止所述入口与所述第二出口之间的流体连通。

12.根据权利要求8所述的雾化喷嘴，其中，所述第二流动路径在所述下部部分处于所述第二取向时不被所述阀阻塞，从而允许所述入口与所述第二出口之间的流体连通。

13.根据权利要求1-7、9-12中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述第一内部腔室居中地布置在所述壳体内，并且所述第二内部腔室环绕所述第一内部腔室。

14.根据权利要求1-7、9-12中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述第一出口居中地布置在所述壳体内，并且所述第二出口环绕所述第一出口。

15.根据权利要求1所述的雾化喷嘴，其中，所述第一出口由穿过所述拱顶的孔口提供。

16.根据权利要求15所述的雾化喷嘴，其中，穿过所述拱顶的所述孔口具有在0.1mm至3mm的范围内的直径。

17.根据权利要求1所述的雾化喷嘴，其中，所述环形空间跨1mm或更小。

18.根据权利要求1-7、9-12、15-17中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述偏转器布置在所述第一内部腔室内。

19.根据权利要求1-7、9-12、15-17中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述偏转器包括周向唇部，所述第一内部腔室包括周向脊部，当所述偏转器布置在所述第一内部腔室内时，所述周向唇部接合所述周向脊部。

20.根据权利要求1-7、9-12、15-17中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述偏转器包括沿其长度布置的通道和至少一个横向孔，所述通道部分地延伸通过所述偏转器并且与所述至少一个横向孔相交。

21.根据权利要求20所述的雾化喷嘴，其中，所述通道和所述至少一个横向孔以基本上直角相交。

22.根据权利要求1-7、9-12、15-17、21中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述偏转器包括至少一个凹口，在使用中，所述至少一个凹口在所述第一内部腔室内的水流中引起漩涡。

23.根据权利要求22所述的雾化喷嘴，其中，所述偏转器包括沿其长度布置的通道和至少一个横向孔，所述通道部分地延伸通过所述偏转器并且与所述至少一个横向孔相交，并且在所述偏转器中设置有一对相对的横向孔和一对相对的凹口。

24.根据权利要求23所述的雾化喷嘴，其中，所述横向孔和所述凹口在所述偏转器上绕其纵向轴线彼此旋转地偏置。

25.根据权利要求1-7、9-12、15-17、21、23、24中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述偏转器关于其纵向轴线具有多重旋转对称性。

26.根据权利要求1-7、9-12、15-17、21、23、24中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述偏转器与所述第一出口间隔开，以在所述第一内部腔室内提供副腔室。

27.根据权利要求26所述的雾化喷嘴，其中，所述副腔室包括用于将水流引导至所述出口的至少一个凹槽。

28.根据权利要求27所述的雾化喷嘴，其中，所述至少一个凹槽朝向所述出口成螺旋状。

29.根据权利要求1-7、9-12、15-17、21、23、24、27、28中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述偏转器具有一个或多个倒角边缘。

30.根据权利要求1-7、9-12、15-17、21、23、24、27、28中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，下列部件中的一个或多个具有疏水性质：所述偏转器、所述第一内部腔室、所述第一出口。

31.根据权利要求1-7、9-12、15-17、21、23、24、27、28中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述壳体包括螺纹部分，用以拧紧到所述水龙头的对应螺纹部分上。

32.根据权利要求1-7、9-12、15-17、21、23、24、27、28中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述入口包括过滤器，所述过滤器具有穿过其中设置的多个孔口。

33.根据权利要求32所述的雾化喷嘴，其中，所述过滤器的所述多个孔口中的每个孔口的直径为2mm或更小。

34.根据权利要求2-7、9-12中的任一项所述的雾化喷嘴，其中，所述下部部分具有用于施加手动旋转力的抓握区域。

35.根据权利要求34所述的雾化喷嘴，其中，所述抓握区域被滚花处理。

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