CN109906118A - 低流量微型流体喷射喷嘴组件和方法 - Google Patents

低流量微型流体喷射喷嘴组件和方法 Download PDF

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Abstract

一种微型低流量、流体节约清洗器喷嘴具有细长壳体，其封装沿着入口轴线对齐的内部容积，其接收具有限定第一和第二动力喷嘴的内部流体通路的细长插入构件，使得加速的第一和第二流体流通过第一和第二动力喷嘴在被限定在具有插入喉部的插入构件内的互动区域中朝向彼此瞄准，以通过喷嘴壳体中的对齐侧壁孔眼沿着喷射轴线侧向地或横向地瞄准喷流。喷嘴可以在25psi时以通常为150‑300ml/min的低流量生成通过流体振荡产生的喷流的平坦振荡扫掠扇流。所生成的喷流的扇流可以在20°到70°或约15°‑60°之间变化。喷射头的外部尺寸可小至3.5mm。流体几何结构还能够喷射高达25CP或高达15CP的高粘度液体。

Description

低流量微型流体喷射喷嘴组件和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年11月16日提交的题为“Low-Flow Miniature Fluidic SprayNozzle Assembly and Method”的临时专利申请No.62/423,016的优先权，并且通过引用将其整体并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及流体喷射喷嘴，并且尤其涉及用于图像传感器或摄像头透镜外部表面的流体喷射喷嘴。
背景技术
本申请由以下涉及整合到汽车面板等中的清洗器喷嘴的专利申请的所有者拥有：(a)“Integrated automotive system,compact,low profile nozzle assembly,compactfluidic circuit and remote control method for cleaning wide-angle imagesensor's exterior surface”(PCT/US15/25489)，以及(b)“Micro-sized Structure andConstruction Method for Fluidic Oscillator Wash Nozzle”(PCT/US16/57762)，它们的全部公开内容通过引用并入。
流体型清洗器喷嘴众所周知具有高效率(在低流量的情况下大覆盖范围的高速滴)性能。流体喷射喷嘴在很宽的环境温度范围内(例如，零度及以上)也能保持它们的喷射性能。然而，对于流体喷嘴组件的主要限制是喷嘴组件的包装尺寸需要足够大(例如，从流体入口或馈入端到出口孔口的直线距离或从前到后的厚度对于大多数流体回路通常需要至少为6mm)。
对于一些汽车喷射应用，由于有限的可用空间，喷嘴组件包装尺寸是设计考虑因素。射流喷射喷嘴通常用于这种有限空间应用中。由于它们非常窄的喷射形态，射流喷射喷嘴通常必须以高流体流量供给或者必须被操作达更长的喷射持续时间，以有效地清洁玻璃或外部透镜表面，并且甚至于是通常需要机械刮擦器或类似者。射流喷射喷嘴比流体喷嘴具有更小的包装尺寸，但是对于表面必须被非常好地清洁的许多汽车清洁应用(比如清洁摄像头透镜或前照灯)没有有效的喷射形态，并且优选地不需要机械刮擦器或其它流体扩散/刮擦机构。
申请人共同拥有的先有工作包括：“Cup-shaped nozzle assembly withintegral filter structure”(US2014291423)；“Cup-shaped Fluidic Circuit,NozzleAssembly and Method”(US2014145009)；以及“Integrated automotive system,compact,low profile nozzle assembly,compact fluidic circuit and remote control methodfor cleaning wide-angle image sensor's exterior surface”(PCT/US15/25489)，所有这些都为了命名的目的而引用，并且通过引用并入本文，但是这些喷嘴组件不能满足当代汽车设计师的所有需求，尤其是将图像传感器或摄像头集成到汽车的外部设计中时。
在美国，国家公路交通安全管理局(NHSTA)已经强制要求到2018年所有交通工具必须具有后视摄像头。另外，原始设备制造商(OEM)继续添加摄像头以看见交通工具周边(后方、向侧方或在前方)的任何点，因此这些将需要被清洁。出于美观和造型的原因，交通工具OEM希望在可能的情况下将功能装置置于隐藏式包装中。能够提供所需的功能和性能而不会引人注目或侵入其它设计空间是许多工业设计师的要求。汽车设计师需要用于汽车清洗器喷嘴的非常紧凑的喷嘴组件，但也需要均匀的喷射分布。汽车原始设备制造商还需要一种非常经济且多功能的喷嘴。例如，外部装饰组件通常结合许多功能，比如美国交通运输部(DOT)规定现在所需的中央高位刹车灯(“CHMSL”)灯组件可包括喷嘴组件。CHMSL组件可包括其它特征(比如外部摄像头)，但是如果要保留汽车造型师的外部装饰设计，那么清洁那些摄像头上的透镜就会变得有问题。
有许多具有笨拙地结合的喷射喷嘴的汽车外部装饰组件的示例，其可能保留汽车装饰的美观性，但是不生成将充分地清洁窗户或其它表面的喷流。在美国专利No.6,074,078中提供了一个早期的示例，其具有带有外部面板或表面12的交通工具14，所述外部面板或表面12包括具有喷射末端70的透镜24的CHMSL装饰组件10，所述喷射末端70构造为从喷嘴罩44下方穿过孔眼77喷射清洗流体的喷射射流(如复制于现有技术附图1A-1D中)。此外，图1E和1F示出了具有更大面积并且尤其是具有8mm×8mm空间需求(64mm2的表面面积)的喷嘴组件。
该喷嘴构造将可靠地向下浇注清洗流体的射流，通常到交通工具的后窗或背光玻璃上，但是对于喷流的用以清洁任何特定表面的能力能说的少得多。
如果还使用了刮擦器叶片，则如图1A-1D中所示的喷嘴构造工作良好足以清洁后窗，但是来自该喷嘴的喷流单独几乎不能清洁窗户。剪切喷嘴通常用于小包装尺寸应用，并且剪切喷嘴对于与流体供应入口的轴线对齐的喷射扇流表现良好，但是对于喷射扇流被瞄准垂直于流体入口或供给孔的轴线的喷嘴而言却表现不佳。此外，剪切喷嘴对喷射瞄准的控制较差，并且可能是复杂的并且制造成本高(例如，加工复杂性)，并且剪切喷嘴仅在很窄的环境温度范围内表现足够好(并且因此在流体较冷并具有高粘度时无法良好喷射或清洁)。
因此，需要一种克服现有技术的缺点的用于清洁应用的低流量紧凑型流体节约喷射头设计。
发明内容
本公开描述了一种微型化的低流量、流体节约流体振荡器喷嘴组件，其包括细长插入构件，所述细长插入构件具有限定与第一和第二动力喷嘴连通的流体通路的特征。喷嘴壳体封装接收所述细长插入构件的内部容积。流体通路可以由细长插入构件和喷嘴壳体限定，其中所述流体通路可以接收加压流体。加压流体可以流入第一和第二动力喷嘴中。第一流体流和第二流体流可以通过第一和第二动力喷嘴瞄准到至少部分地由细长插入构件限定的互动区域中。侧向侧壁孔眼可以形成在细长插入构件中，并且与细长插入构件的互动区域连通，以限定横向喉部。横向喉部可以与横向孔眼对齐，所述横向孔眼被限定穿过所述喷嘴壳体中的侧壁，用于射出来自所述互动区域的流体的振荡射流。
所述细长插入构件的侧向侧壁孔眼的截面形状可以形成喷嘴出口孔口的一部分。所述喷嘴出口孔口可以大致是矩形的，并且被所述细长插入构件内的侧壁限定在所述横向喉部中，其中所述侧壁从大致平坦的地板表面向上突出。侧向侧壁孔眼可以形成在细长插入构件内，并且沿着喷射轴线与壳体的横向孔眼对齐。所述喷射轴线可以大体垂直于所述喷嘴壳体的入口轴线，其中所述细长插入构件和所述喷嘴壳体沿着所述入口轴线延伸。加压流体可以被引入到邻近所述细长插入构件的远侧端部的流体通路，其中所述第一和第二动力喷嘴和互动区域可以定位邻近所述细长插入构件的近侧端部，并且其中所述远侧端部和所述近侧端部沿着所述入口轴线对齐。所述细长插入构件可以包括侧壁特征，所述侧壁特征限定过滤器柱阵列，以过滤进入并穿过所述壳体的内部容积并且进入所述第一和第二动力喷嘴中的加压流体。
所述细长插入构件可以被接收在所述喷嘴壳体的底部开口内，并可以允许流体围绕所述细长插入构件流动到所述喷嘴壳体的所述内部容积中。所述细长插入构件可以在所述喷嘴壳体内被向上推动，以抵接所述喷嘴壳体的靠近顶壁的内表面。所述细长插入构件的所述横向喉部可以部分地由第一侧壁、第二侧壁和腔体地板限定。所述第一侧壁和第二侧壁可以彼此相对，并且被所述侧向侧壁孔眼分开。地板表面可以大致是平坦的。
所述喷嘴壳体包括具有约3.5mm的直径尺寸的圆顶形末端。所述喷嘴组件以一定的喷射形态射出流体的振荡射流，所述喷射形态包括对于低流量(在25psi时为150-300ml/min)而言具有从所述喷射轴线起约-3度到约+3度之间的瞄准角度的均匀喷射扇流(其为约20°-70°或约15°-60°)，并且能够可靠地开启振荡并喷射具有高达25CP或还具有高达15CP的粘度的液体。此外，限定流体通路的所述特征可以沿着所述细长插入构件的外侧表面和所述喷嘴壳体的内侧表面限定。所述细长插入构件进一步包括沿着所述细长插入构件的外侧表面形成的第一侧向入口和第二侧向入口，其中所述第一侧向入口和所述第二侧向入口与所述细长插入构件的所述第一动力喷嘴和所述第二动力喷嘴连通。
在一个实施例中，提供了一种组装低流量微型流体喷射喷嘴组件的方法。该方法包括以下步骤：提供封装内部容积的喷嘴壳体以及沿着侧壁的横向孔眼。可以形成细长插入构件，其具有至少部分地限定与第一动力喷嘴和第二动力喷嘴流体连通的流体通路的特征和横向喉部。
细长插入构件可以被接收在所述喷嘴壳体的内部容积中，其中所述流体通路可以由细长插入构件和喷嘴壳体限定。可以将所述细长插入构件的所述横向喉部与所述喷嘴壳体的所述横向孔眼对齐，其中所述流体通路可以与第一动力喷嘴和第二动力喷嘴流体连通，所述第一动力喷嘴和所述第二动力喷嘴可以与互动区域流体连通，用于射出来自所述互动区域的流体的振荡射流。
在另一实施例中，提供了一种微型化的低流量、流体节约流体振荡器喷嘴组件。该流体振荡器喷嘴组件包括细长插入构件，其具有限定与第一动力喷嘴和第二动力喷嘴连通的流体通路的特征。喷嘴壳体封装接收所述细长插入构件的内部容积。所述流体通路可以由所述细长插入构件和所述喷嘴壳体限定，以接收加压流体，其中所述加压流体流入第一和第二动力喷嘴中，其中第一流体流和第二流体流被所述第一和第二动力喷嘴瞄准到至少部分地由所述细长插入构件限定的互动区域中。侧向侧壁孔眼可以形成在所述细长插入构件内并与所述细长插入构件的互动区域连通，以限定沿着喷射轴线对齐的横向喉部。横向孔眼可以被限定穿过所述喷嘴壳体中的侧壁，用于射出来自所述互动区域的流体的振荡射流，其中所述喷射轴线可以大体上垂直于所述喷嘴壳体的入口轴线，其中加压流体被引入到邻近所述细长插入构件的远侧端部的流体通路，并且所述第一和第二动力喷嘴和互动区域定位邻近所述细长插入构件的近侧端部，其中所述远侧端部和所述近侧端部沿着所述入口轴线对齐。限定流体通路的所述特征包括沿着所述细长插入构件的外侧表面形成的第一侧向入口和第二侧向入口，其中所述第一侧向入口和所述第二侧向入口与所述细长插入构件的所述第一动力喷嘴和所述第二动力喷嘴连通。限定流体通路的所述特征可以沿着所述细长插入构件的外侧表面和所述喷嘴壳体的内侧表面限定。所述喷嘴壳体的顶部部分包括具有小于50mm2、25mm2和10mm2中的至少一个的表面面积的形状。摄像头或传感器表面可以定位邻近喷嘴组件，其中所述喷嘴组件可以定位成向所述摄像头或传感器表面射出所述流体的振荡射流，其中所述喷嘴组件与所述摄像头或传感器表面之间的距离约为10-20mm。所述流体的振荡射流的宽度对于约25psi的流体供应压力在约150-300ml/min的流量的情况下可以从大约20°到70°或约为15°-60°。
具体参考以下的所附权利要求书、附图和说明书，所有这些都公开了本发明的元件、以及本文中识别的共同受让的专利、专利出版物和专利申请序列号中任一个。虽然识别了特定实施例，但是应该明白的是，来自一个所描述的方面的元件可以与来自单独识别的方面的元件组合。同样，普通技术人员将具有对共同过程、部件和方法的必要理解，并且该描述旨在包含并公开这些共同方面，即使它们未在本文中明确地识别。
附图说明
通过参考详细描述，结合以下图示进行理解，可以更好地了解本公开的操作。这些附图形成本说明书的一部分，并且附图中的任何书面信息应该被看作本公开的一部分。同样，这些图中示出的部件的相对定位和关系以及它们的功能、形状、尺寸和外观，都可以进一步告知本公开的某些方面，如同在本文中完全重写一样。附图中：
图1A是具有传统的中央高位刹车灯(“CHMSL”)装饰组件的交通工具的现有技术实施例的透视图，所述装饰组件包括构造为将清洁流体的射流浇注到所述交通工具的后窗上的喷嘴；
图1B示出了图1B的透视剖切图，其中CHMSL装饰组件与交通工具分离；
图1C是包括图1A的喷嘴的现有技术CHMSL装饰组件的透视图；
图1D是图1C的CHMSL装饰组件的现有技术喷嘴的剖视图；
图1E示出了用于清洗汽车摄像头透镜的喷嘴组件的现有技术实施例的顶部示意图；
图1F示出了图1E的喷嘴组件的透视示意图；
图2A示出了根据本公开的喷嘴组件的实施例的顶部示意图；
图2B示出了根据本公开的图2A的喷嘴组件的实施例的透视示意图；
图3是根据本公开的喷嘴组件的实施例的透视图；
图4是根据本公开的喷嘴组件的实施例的透视示意图；
图5是根据本公开的喷嘴组件的实施例的剖视示意图；
图6A是根据本公开的喷嘴组件的细长插入构件的后视透视图；
图6B是根据本公开的图6A的喷嘴组件的细长插入构件的前视透视图；
图7是根据本公开的喷嘴组件的实施例的放大透视图；
图8是根据本公开的示出了振荡清洗或喷射形态的喷嘴组件的一实施例的平面图图像；
图9是根据本公开的示出了振荡清洗或喷射形态的喷嘴组件的一实施例的侧视图图像；
图10A是根据本公开的喷嘴组件的截面侧视图；
图10B是根据本公开的喷嘴组件的截面顶视图；并且
图11示出了描述组装低流量微型流体喷射喷嘴组件的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的示例性实施例，其示例在附图中示出。应该明白的是，还可以采用其它实施例，并且可以做出结构和功能上的变化，而不背离本公开的相应范围。另外，各个实施例的特征可以被组合或变更，而不背离本公开的范围。如此，以下描述仅通过说明方式给出，并且不应该以任何方式限制可对于所示实施例做出的并且仍然处于本本公开的精神和范围内的各种替代方案和修改方案。
如本文中使用的，词语“示例”和“示例性”意指实例或例证。词语“示例”或“示例性”不指示关键或优选的方面或实施例。词语“或”旨在是包容性的而非排他性的，除非上下文另有说明。作为一个示例，表述“A采用B或C”包括任何包容性组合(例如，A采用B；A采用C；或A采用B和C)。作为另一方面，冠词“一”和“一个”通常旨在意指“一个或更多个”，除非上下文另有说明。
贯穿附图使用相似的附图标记。因此，在某些视图中，即使组件的特征在所有附图中相同，也仅指示选定的元件。同样，虽然在这些图中示出了本发明的特定方面，但是其它方面和配置也是可能的，如将在以下说明的。
现在转到本发明的紧凑型喷射喷嘴构件和喷嘴组件的详细描述，图2A-10B示出了用于低流量微型流体喷射喷嘴组件和用于组装喷嘴组件并向图像传感器或摄像头透镜外部表面瞄准喷嘴的喷流的方法、以及瞄准喷嘴以提供所需喷流的方法的具体示例性实施例。所有的所示实施例提供了非常小的、微型化喷射头设计，其可靠地生成喷射扇流或形态，其将清洁流体(例如，水)均匀地分布在选定的角向分散度(例如，20°至70°或15°至60°)的喷射扇流上。本发明的所有汽车装饰安装喷射喷嘴组件和紧凑剪切喷射喷嘴构件非常适合于集成到用于在交通工具14上使用的汽车外部装饰件比如中央高位刹车灯(“CHMSL”)组件10中，如图1A中所示。下面描述的低流量、流体节约清洗器喷嘴构件(例如，100)也可以与外部视野摄像头(未示出)一起非常不显眼地轻松地并入交通工具的外部面板12或外部部件(例如，侧镜组件)中，以提供非常紧凑的摄像头清洗喷嘴。
现在转到图2A-5B，低流量、流体节约清洗器喷嘴组件100适用于具有微小凸点形包装尺寸的汽车应用。当组装时，喷嘴组件100可以具有圆顶形末端，其具有约3.5mm的直径尺寸和距交通工具的外部面板或外部部件的表面约3mm的高度。当从俯视平面图(参见图2A)观察时，喷嘴组件可以定尺寸为占据小于50mm2的表面面积。此外，喷嘴组件200可以包括小于25mm2的表面面积。在一个实施例中，喷嘴组件可以具有小于10mm2的表面面积。
由喷嘴组件100生成的喷射形态300可以是具有低流量(在25psi为150-300ml/min)的均匀喷射扇流(20°至70°或15°至60°)，并且喷射扇流可以具有约6°至25°或约3°-10°的选定厚度(意味着微型喷嘴100可以产生喷射扇流300，其沿侧向宽度轴线为20-70或15-60度宽，并且沿横向竖直高度轴线为6到25或3-10度厚)，并且可被瞄准为以一定的喷射瞄准角度(高于或低于侧向宽度轴线中的平面)进行喷射。在一个实施例中，喷射瞄准角度可以是距基准面约-3度至约+3度，所述基准面通常平行于在其中安装有摄像头透镜或传感器的表面。
喷嘴组件100包括喷嘴壳体110，其中所述壳体110可以具有细长管状形状。喷嘴壳体110可以封装内部容积，其接收细长插入构件200并允许流体在其中流动。细长插入构件200可以包括限定内部流体通路的各种结构特征，所述内部流体通路包括第一动力喷嘴210和第二动力喷嘴220。这些各种结构特征可以原位模制，以与被限定在其中的各种流体路径形成大体上连续的构件。这些流体通路可以被限定在细长插入构件200的外部表面内，并且可以从近侧端部(底部部分)附近延伸到细长插入构件200的远侧端部(顶部部分)。第一和第二动力喷嘴210、220可以从壳体的内部容积112接收加压流体。在使用时，清洗流体(例如水，可能包括甲醇或乙醇或一些其它清洁剂)流入壳体的底部中的开口120中，向上进入并朝向喷嘴壳体200的内部远侧或端部壁表面，并且流至与第一和第二动力喷嘴210、220连通的相对的侧向入口245、255(图10B)。第一流体流可以进入侧向入口245和第一动力喷嘴210，并且第二流体流可以进入侧向入口255和第二动力喷嘴220。侧向入口245、255可以由细长插入构件200的外部表面和喷嘴壳体110的内部表面限定。
此外，动力喷嘴210、220也可以部分地由细长插入构件200的外部表面和喷嘴壳体110的内部表面310限定。(参见图10B)。动力喷嘴发挥作用以加速其中的第一和第二流体流，并且由第一和第二动力喷嘴210、220在壳体的内部内的细长插入构件200的最顶端或远侧端部壁表面265和由细长插入件200限定的地板表面280(图6A和10A)之间限定的互动区域IR中朝向彼此瞄准。
喷嘴组件的喉部或喷射出口孔口140可以包括被限定在所述细长插入构件200中的横向喉部250，其在组装时与横向地延伸穿过喷嘴壳体110中的侧壁150的孔眼152或管腔对齐。出口孔口140的截面形状可以被完全限定在细长插入件200中。喷嘴喷射出口孔口140可以是大致矩形的，并且可以由所述细长插入构件200内的所述横向喉部区域250中的侧壁260、270限定。此外，第一动力喷嘴210可以由喷嘴壳体110的内侧表面310和第一侧壁260限定，并且第二动力喷嘴可以由喷嘴壳体110的内侧表面310和第二侧壁270限定。
在组装喷嘴100期间，插入件200可以经由壳体的底部开口120插入或安装，并且被向上推动以抵接壳体内部的顶部或端部壁290内的内表面。低流量紧凑型喷射头100对于具有平面振荡扫掠射流(或片)的清洁应用可以是有效的，所述平面振荡扫掠射流(或片)通过流体振荡以期望的低流量(通常在25psi为150-300ml/min)产生。即使在喷射冷的或更粘稠的液体(例如，高达25CP或高达15CP)时，也可以可靠地启动振荡喷射并且可以可靠地产生均匀的喷射扇流。所描述的喷嘴组件的构造在增加加压流体的粘度的低温时可能特别有效。
在图2A-10B中所示的示例性实施例中，低流量、流体节约清洗器喷嘴100被提供，并且包括生成被瞄准为沿喷射轴线SA排出或射出的高能扇形喷流300的非常小的轮廓。喷射轴线SA可以大体垂直于壳体的流体入口或给送孔的入口轴线IA。低流量、流体节约清洗器喷嘴100在低流量时可靠地起作用，易于制造并且能容易地构造有过滤器柱220F、220R，其优选地在细长插入构件200的外部表面的相对侧壁段上。然而，过滤器柱阵列220R、220F也可以沿着喷嘴壳体的内侧表面完全形成或至少部分地形成，并且本申请并不局限于任一实施例。过滤的清洗器流体流延长了喷射喷嘴的使用寿命，并且使其显著地更加可靠。
申请人的优化喷嘴设计提供了一种小巧紧凑的包装，其允许喷嘴定位更靠近摄像头物端透镜表面80的周缘，并且甚至可能更容易地集成到摄像头本体或周围的交通工具装饰件中。对于摄像头和传感器清洗应用，低流量、流体节约清洗器喷嘴100和摄像头透镜表面80之间的距离优选为10-20mm，并且喷射扇流300的期望宽度在约150-300ml/min(对于25psi的流体供应压力)的期望流量的情况下可以为20°-50°。定位得更靠近摄像头透镜80对于典型喷嘴设计将产生性能问题，因为它们可能无法将可用流体流均匀地分布遍及摄像头透镜并且清洁良好。这是由于现有技术喷嘴设计的缺陷；即，本发明的喷嘴克服的差的喷射速度曲线和窄的喷射角度。该新设计的目的是在不增加喷嘴尺寸的情况下最大化喷嘴流量。横向孔眼和细长插入构件的流体出口渐缩度和尺寸可以用于改变喷射瞄准角度或增加喷射厚度。如果顶部和底部出口表面都具有相同的渐缩轮廓，则喷射瞄准可以与喷射轴线以0°对齐，但是喷射厚度可以增加。
本发明的喷嘴组件100更紧凑，但具有最佳的喷流(鉴于其尺寸)。其较小的尺寸将满足工业设计师的要求，但还不会损害大视角摄像头的视野区域。喷嘴组件100的小尺寸和高度可以在各传感器和摄像头的视线之外。这些摄像头可包括但不限于用于泊车辅助或其它驾驶员辅助或自动驾驶特征(比如但不限于车道偏离警告、标志识别和自动刹车)的摄像头。这些摄像头可以位于交通工具格栅、交通工具尾门或上翻门、交通工具行李箱盖、侧视镜中，或安装在顶篷。此外，这些摄像头可以是具有凸透镜表面的宽视野型摄像头。
低流量、流体节约清洗器喷嘴100包括插入构件200，其具有横向地瞄准的内部腔体(即，喉部250)，其具有平坦地板表面280，其沿着细长插入构件200的顶部部分定位，并且大体沿着喷射轴线SA对齐。地板表面280和喷射轴线SA可以对于入口轴线IA沿直角对齐，其中所述地板表面280和侧壁限定流体振荡器的互动区域IR。使用中，进入的加压流体流动穿过被限定在插入件200的侧壁段和壳体110的内部侧壁表面之间的管腔，并且向上或向远侧流动以穿过过滤器柱220F、220R并进入动力喷嘴210、220。动力喷嘴产生射流，其进入IR，在这里涡流互动(参见图4和5)，并且在出口孔口或喷射出口处生成振荡的扇形喷流300。涡流在相对的流或射流中的一个与另一个碰撞并被另一个偏转时生成。当涡流A和B彼此互动时，相对的射流(射流A和射流B)周期性地改变它们的方向。移动的涡流和移动的射流之间的该互动生成流体滴的振荡平坦喷射扇流，其沿喷射轴线SA侧向地射出。如以上指出的，第一和第二动力喷嘴被限定在壳体110和插入件200的侧壁之间的间隙之间或由所述间隙形成。该设计的优点是插入件200是“注塑模具友好的”。
在申请人的成功的样品(例如，如图3-7中所示)中，典型的动力喷嘴宽度为0.3-0.4mm，并且典型的回路特征深度为0.4-0.6mm。然而，本文考虑各种动力喷嘴宽度和深度，并且本申请并不局限于此。有利地，插入构件200的设计非常适合于包括侧向突出的过滤器柱构件220F、220R。本文描述并示出的低流量、流体节约清洗器喷嘴设计对于制造、组装、保持和密封是稳健的。
所示实施例可以适于生成不同的喷流。使用本发明的喷嘴构造和方法，可以通过调节喉部面积(喉部宽度×喉部深度)和动力喷嘴面积(动力喷嘴宽度×动力喷嘴深度×2)的比率来改变控制喷射扇流300的形状的特征，并且可以通过改变喉部窗口处的偏移台阶来改变喷射瞄准角度。在图7中所示的实施例中，偏移台阶高度限定具有0.025mm到0.075mm的台阶高度的竖直壁段。初步研究和测试表明，当需要某些种类的喷射时，较大的台阶可能是有利的。
低流量、流体节约清洗器喷嘴组件100包括封装内部容积112的喷嘴壳体110，所述内部容积112接收具有限定第一和第二动力喷嘴210、220的内部流体通路的插入件200。插入件的第一和第二动力喷嘴接收来自壳体的内部容积112的加压流体，其中流体流入壳体110的底部中的开口120并且流动到与第一和第二动力喷嘴210、220连通的相对的侧向入口245、255，使得加速的第一和第二流体流通过第一和第二动力喷嘴在被限定在插入件的内部腔体内的互动区域IR中朝向彼此瞄准。在该实施例中，喷嘴组件的喉部或喷射出口孔口140可以是通过喷嘴壳体中的侧壁孔眼152限定的横向管腔，其中该喉部或出口孔口140的截面形状最初由插入构件的喉部孔眼250限定(图6和7中最佳看出)。
使用时，第一和第二流体流或射流由穿过第一和第二动力喷嘴210、220的流限定，并且被瞄准为在壳体的互动区域IR内碰撞，以在互动区域IR(如图3和4中所示)中生成和维持振荡流动涡流，那些流动涡流然后沿着喷射轴线SA被侧向地推出，并且从喉部窗口或出口孔口140作为扁平扇形喷流300(如图2、8、和9中所示)排出。
在所示的示例中，插入构件的喉部孔眼250大致是矩形的，并且由从大致平坦的地板表面280向上突出的相对的插入孔口限定侧壁260、270限定。喷嘴壳体100的内部表面和侧壁260、270可以形成第一和第二动力喷嘴210、220，如图5中所示。为了使制造和加工喷嘴组件100更有效，插入构件的喉部孔眼250形成在插入件的远侧腔体内，通过相对的向远侧突出的孔口限定的柱构件或侧壁260、270靠近最外侧边缘，所述柱构件或侧壁260、270可以围绕喷射轴线SA对称地构造，并因此与喉部壁266对齐。壁266的角度可以确定偏转角度以及喷射厚度。
申请人的优化喷嘴设计提供了一种紧凑的包装，其允许喷嘴定位更靠近摄像头物端透镜表面周缘，并且甚至可能更容易地集成到摄像头本体或周围的交通工具装饰件中。定位得更靠近摄像头透镜对于典型喷嘴设计将产生性能问题，因为它们可能无法将可用流体流均匀地分布遍及摄像头透镜并且清洁良好，原因是现有技术喷嘴的不足，即喷嘴组件100所克服的差喷射速度曲线和窄喷射角度。申请人的喷嘴100更紧凑但生成意想不到的有效喷流300。其较小的尺寸将满足工业设计师的要求，但还不会损害大视角摄像头的视野区域。这些摄像头可包括但不限于用于泊车辅助或其它驾驶员辅助或自动驾驶特征(比如但不限于车道偏离警告、标志识别和自动刹车)的摄像头。这些摄像头可以位于交通工具格栅、交通工具尾门或上翻门、交通工具行李箱盖、侧视镜中，或安装在顶篷。
本领域技术人员将理解的是，本发明提供了一种微型低流量、流体节约清洗器喷嘴组件(例如，100)，其具有细长喷嘴壳体(例如，110)，其定形状为圆柱形本体，封装沿入口轴线IA对齐的内部容积112，其在组装期间接收细长插入构件(例如，200)，所述细长插入构件具有模制到实心本体上的特征，以限定包括第一和第二动力喷嘴(例如，210、220)的流体通路，使得在壳体内部112内向上流动的加速的第一和第二流体流通过第一和第二动力喷嘴在被限定在插入构件内的互动区域IR中朝向彼此瞄准。互动区域横向地通过插入喉部(例如，250)排出或排走这些振荡流，以通过喷嘴壳体中的对齐侧壁孔眼(例如，152)沿着喷射轴线SA侧向地或横向地瞄准喷流。为了最小化喷嘴组件的厚度，在喷嘴组件(例如，100)的组装期间，插入件200优选地经由壳体的底部开口120插入或安装并且被向上推动，以抵接并密封地接合壳体的内部内的内表面(靠近顶部或端部壁)。微型低流量喷射头100以通过流体振荡以低流量(在25psi时通常为150-300ml/min)产生的喷流300的平坦振荡扫掠扇流对于清洁应用是有效的。生成的喷射扇流可以在20°到70°或15°到60°之间变化，这是非常显著的，因为：(a)喷射头的外部尺寸可小至3.5mm，以及(b)被限定在插入构件200内的流体几何结构能够喷射高达25CP或高达15CP的冷的高粘度液体。
图11示出了描述组装低流量微型流体喷射喷嘴组件的方法的流程图。该方法包括以下步骤：在步骤402中，提供封装内部容积的喷嘴壳体以及沿着侧壁的横向孔眼。在步骤404中，形成细长插入构件，其具有至少部分地限定与第一动力喷嘴和第二动力喷嘴流体连通的流体通路的特征和横向喉部。在步骤406中，在所述喷嘴壳体的内部容积中接收所述细长插入构件，其中所述流体通路由细长插入构件和喷嘴壳体限定。在步骤408中，在细长构件的所述横向喉部内对齐所述第一动力喷嘴和所述第二动力喷嘴。在步骤410中，将所述细长插入构件的所述横向喉部与所述喷嘴壳体的所述横向孔眼对齐，其中所述流体通路与第一动力喷嘴和第二动力喷嘴流体连通，所述第一动力喷嘴和所述第二动力喷嘴与互动区域流体连通，用于射出来自所述互动区域的流体的振荡射流。
尽管本公开的实施例已经在附图中示出并且在前述详细描述中描述，但应该明白的是，本公开并不仅仅局限于所公开的实施例，而是本文中描述的本公开能够进行许多重新配置、修改和替代，而不背离以下权利要求书的范围。如下的权利要求书旨在包括所有修改和变化，只要它们落入权利要求书或其等同方案的范围内。
相应地，本说明书旨在包含落于所附权利要求书的精神和范围内的所有这种变化、修改和变型。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“包含”而言，这种术语旨在是包容性的，方式类似于术语“包括”，如“包括”当在权利要求中作为过渡词语被采用时所解释的那样。

Claims (23)

1.一种微型化的低流量、流体节约流体振荡器喷嘴组件，包括：
细长插入构件，其具有限定与第一动力喷嘴和第二动力喷嘴连通的流体通路的特征；
喷嘴壳体，其封装接收所述细长插入构件的内部容积；
其中，所述流体通路由所述细长插入构件和所述喷嘴壳体限定，并且所述流体通路接收加压流体，其中所述加压流体流入第一和第二动力喷嘴中，其中第一流体流和第二流体流被所述第一和第二动力喷嘴瞄准到至少部分地由所述细长插入构件限定的互动区域中；以及
侧向侧壁孔眼，其与所述细长插入构件的互动区域连通并限定横向喉部，所述横向喉部与通过所述喷嘴壳体中的侧壁限定的横向孔眼对齐，用于射出来自所述互动区域的流体的振荡射流。
2.根据权利要求1所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述细长插入构件的侧向侧壁孔眼的截面形状形成喷嘴出口孔口的一部分。
3.根据权利要求2所述的流体振荡器喷嘴，其中，所述喷嘴出口孔口大致是矩形的，并且被所述细长插入构件内的侧壁限定在所述横向喉部中，其中所述侧壁从平坦的地板表面向上突出。
4.根据权利要求1所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述侧向侧壁孔眼形成在所述细长插入构件内，并沿着喷射轴线与所述壳体的横向孔眼对齐，其中所述喷射轴线大体垂直于所述喷嘴壳体的入口轴线，其中所述细长插入构件和所述喷嘴壳体沿着所述入口轴线延伸。
5.根据权利要求4所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，加压流体被引入到邻近所述细长插入构件的远侧端部的流体通路，并且所述第一和第二动力喷嘴和互动区域定位邻近所述细长插入构件的近侧端部，其中所述远侧端部和所述近侧端部沿着所述入口轴线对齐。
6.根据权利要求1所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述细长插入构件包括侧壁特征，所述侧壁特征限定过滤器柱阵列，以过滤进入并穿过所述壳体的内部容积并且进入所述第一和第二动力喷嘴中的加压流体。
7.根据权利要求1所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述细长插入构件被接收在所述喷嘴壳体的底部开口内，并允许流体围绕所述细长插入构件流动到所述喷嘴壳体的所述内部容积中。
8.根据权利要求1所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述细长插入构件在所述喷嘴壳体内被向上推动，以抵接所述喷嘴壳体的靠近顶壁的内表面。
9.根据权利要求1所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述细长插入构件的所述横向喉部部分地由第一侧壁、第二侧壁和地板表面限定。
10.根据权利要求9所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述第一侧壁和第二侧壁彼此相对，并且被所述侧向侧壁孔眼分开。
11.根据权利要求9所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述地板表面大致是平坦的。
12.根据权利要求1所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述喷嘴壳体包括具有约3.5mm的直径尺寸的圆顶形末端。
13.根据权利要求1所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述喷嘴组件以一定的喷射形态射出流体的振荡射流，所述喷射形态包括对于低流量(在25psi时为150-300ml/min)而言具有从所述喷射轴线起约-3度到约+3度之间的瞄准角度的均匀喷射扇流(约15°-60°)以及约3°-10°的喷射厚度，并且能够可靠地开启振荡并喷射具有高达约15CP的粘度的液体。
14.根据权利要求1所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，限定流体通路的所述特征沿着所述细长插入构件的外侧表面和所述喷嘴壳体的内侧表面限定。
15.根据权利要求1所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述细长插入构件进一步包括沿着所述细长插入构件的外侧表面形成的第一侧向入口和第二侧向入口，其中所述第一侧向入口和所述第二侧向入口与所述细长插入构件的所述第一动力喷嘴和所述第二动力喷嘴连通。
16.一种组装低流量微型流体喷射喷嘴组件的方法，包括：
提供封装内部容积的喷嘴壳体和沿着侧壁的横向孔眼；
形成细长插入构件，其具有至少部分地限定与第一动力喷嘴和第二动力喷嘴流体连通的流体通路的特征和横向喉部；
在所述喷嘴壳体的内部容积中接收所述细长插入构件，其中所述流体通路由所述细长插入构件和喷嘴壳体限定；以及
将所述细长插入构件的所述横向喉部与所述喷嘴壳体的所述横向孔眼对齐，其中所述流体通路与第一动力喷嘴和第二动力喷嘴流体连通，所述第一动力喷嘴和所述第二动力喷嘴与互动区域流体连通，用于射出来自所述互动区域的流体的振荡射流。
17.根据权利要求16所述的组装低流量微型流体喷射喷嘴组件的方法，其中，形成所述细长插入构件的步骤进一步包括在所述细长构件的所述横向喉部内对齐所述第一动力喷嘴和所述第二动力喷嘴。
18.一种微型化的低流量、流体节约流体振荡器喷嘴组件，包括：
细长插入构件，其具有限定与第一动力喷嘴和第二动力喷嘴连通的流体通路的特征；
喷嘴壳体，其封装接收所述细长插入构件的内部容积；
其中，所述流体通路由所述细长插入构件和所述喷嘴壳体限定，并且所述流体通路接收加压流体，其中所述加压流体流入第一和第二动力喷嘴中，其中第一流体流和第二流体流被所述第一和第二动力喷嘴瞄准到至少部分地由所述细长插入构件限定的互动区域中；
侧向侧壁孔眼，其形成在所述细长插入构件内与所述细长插入构件的互动区域连通，并限定沿着喷射轴线对齐的横向喉部；以及
横向孔眼，其被限定穿过所述喷嘴壳体中的侧壁，用于射出来自所述互动区域的流体的振荡射流，
其中所述喷射轴线大体上垂直于所述喷嘴壳体的入口轴线，其中加压流体被引入到邻近所述细长插入构件的远侧端部的流体通路，并且所述第一和第二动力喷嘴和互动区域定位邻近所述细长插入构件的近侧端部，其中所述远侧端部和所述近侧端部沿着所述入口轴线对齐。
19.根据权利要求18所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，限定流体通路的所述特征包括沿着所述细长插入构件的外侧表面形成的第一侧向入口和第二侧向入口，其中所述第一侧向入口和所述第二侧向入口与所述细长插入构件的所述第一动力喷嘴和所述第二动力喷嘴连通。
20.根据权利要求18所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，限定流体通路的所述特征沿着所述细长插入构件的外侧表面和所述喷嘴壳体的内侧表面限定。
21.根据权利要求18所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述喷嘴壳体的顶部部分包括具有小于50mm2、25mm2和10mm2中的至少一个的表面面积的形状。
22.根据权利要求18所述的流体振荡器喷嘴组件，进一步包括摄像头或传感器表面，其中所述喷嘴组件定位成向所述摄像头或传感器表面射出所述流体的振荡射流，其中所述喷嘴组件与所述摄像头或传感器表面之间的距离约为10-20mm。
23.根据权利要求22所述的流体振荡器喷嘴组件，其中，所述流体的振荡射流的宽度对于约25psi的流体供应压力在约150-300ml/min的流量的情况下为15°-60°。
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