CN113543746A - 双喷射喷嘴末端组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双喷射喷嘴末端组件，其具有被分成几个子部件的几何结构，以使得最终的喷嘴能够牢固地制造和组装。该喷嘴末端组件被构造成附接到一装置，被构造成从其提供加压流体和气体。该喷嘴末端组件包括细长本体，该细长本体在远侧端部与近侧端部之间限定流体腔和至少一个气体腔。该细长本体至少包括附接轮廓、直体部分和出口区域。出口区域限定与流体腔连通的剪切喷嘴和与至少一个气体腔连通的至少一个气体出口，出口区域被构造为从至少一个气体出口引导加压气体，并从剪切喷嘴产生期望的喷射模式。

Description

双喷射喷嘴末端组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年3月11日提交的标题为“AIR/WATER SYRINGE TIP”的美国临时专利申请No.62/816,321和2019年6月10日提交的标题为“AIR/WATER SYRINGE TIP”的美国临时专利申请No.62/859,393的优先权和权益，这两项申请的全部内容结合于此。

技术领域

本发明涉及喷嘴设备领域，特别是与牙科、管道、医疗、电子、美容或加工领域中的喷嘴相关手持件一起使用的末端。

背景技术

示出了如图1-4所示的可用于牙科领域中的喷嘴手持件或空气/水注射器装置10。空气/水注射器10连接到末端或空气/水注射器末端12(“AWST”)的远侧端部14，用于将供给水和/或供给空气从空气/水注射器10通过远侧端部14，然后通过空气/水注射器末端12的相应内腔和外腔或通道(图2-3)输送，其中供给水和/或供给空气被引导通过空气/水注射器末端12的近侧端部16。空气/水注射器末端12可适于多次使用，比如由更耐用的材料(比如金属)制成；或者适于一次性或单次使用，比如由不太耐用的材料(比如塑料)制成，有时称为一次性空气/水注射器末端(“DAWST”)。出于本文的目的，术语“末端”、“空气/水注射器末端”等意在指多次使用和单次使用两种应用。为了统一起见，如图4所示，末端12包括适于被空气/水注射器10接收的接口几何结构18。

在非排他性实施例中，如图5所示，牙科专业人员在使用空气/水注射器10时的需求根据牙科手术的类型而变化，即仅空气、空气-水和仅水。然而，不管牙科手术的类型如何，传统的空气/水注射器末端12仅提供具有相对较大速度和潜在湍流的流，其中这种流经历不规则的波动或混合，并且在流动流的给定位置处在大小和方向上都经历连续的速度变化。唯一可用的调节机构是压力变化。这种流动布置导致几何结构具有狭窄的表面覆盖度，以及大量的飞溅物和气溶胶(即，流动流中夹带的悬浮液滴)。值得注意的是，图5是列出牙科领域中的各种需求的表格。然而，用于空气和流体混合的各种应用也可适用于管道、医疗、电子、美容或加工领域。

在本领域中，希望提供一种空气/水注射器末端，该末端具有提供增加的、均匀的流动控制的几何结构，这种流动提供增加的表面积覆盖度，并且对于各种使用领域具有减少的飞溅物和气溶胶。

发明内容

因此，本发明的目的是通过提供一种喷嘴末端组件来克服上述困难，该喷嘴末端组件具有被分成几个子部件的几何结构，以使得最终的喷嘴能够牢固地模制并组装。制造喷嘴末端组件的方法包括形成两个模具，这两个模具被构造成形成喷嘴的分开的半部。可选地，形成待组装在喷嘴半部内的插入构件或零件。形成具有包含喷嘴几何结构的杯状零件的模具的步骤，形成或挤出具有用于手持件的接口的独立腔的步骤。手持件可以被构造成提供加压流体、气体或两者。这些零件可以通过挤出用于提供液体(比如水)的内部腔来形成，还可以通过模制或挤出来形成外壳。然后，两个半部或合成零件可沿边缘接合在一起，以形成大致沿喷嘴零件的中心轴线对齐的内部腔和位于第一腔上方和/或下方的至少一个外部腔。

在一实施例中，提供了一种双喷射喷嘴末端组件，其被构造为附接到一装置，被配置为提供加压流体和气体中的至少一种，该喷嘴末端组件包括在远侧端部与近侧端部之间限定流体腔和至少一个气体腔的细长本体。细长本体至少包括沿着远侧端部设置的附接轮廓、直体部分和沿着近侧端部设置的出口区域。出口区域限定与流体腔连通的剪切喷嘴和与至少一个气体腔连通的至少一个气体出口，所述剪切喷嘴和至少一个气体出口沿着近侧端部定位，其中出口区域被构造成从至少一个气体出口引导加压气体，并从剪切喷嘴产生期望喷射模式的流体喷射。所述剪切喷嘴可以包括流体出口和凹口，该凹口在加压流体离开流体腔时为喷射模式形成提供空间。流体出口可以沿着近侧端部相对于一个或更多个气体出口对齐地凹入。凹口包括细长轮廓，具有朝向一个或更多个气体出口延伸的长轴和相对于所述长轴垂直延伸的短轴，其中所述凹口延伸穿过所述剪切喷嘴的中心部分，并以竖直布置沿着所述长轴延伸。凹口可以延伸穿过一个或更多个气体出口。替代地，凹口包括细长轮廓，具有大致平行于一个或更多个气体腔的长轴延伸的长轴，其中所述凹口延伸穿过所述剪切喷嘴的中心部分，并以水平布置沿着所述长轴延伸。细长本体可以包括与流体腔偏心地或从其外侧定位的两个气体腔。

在另一个实施例中，所述细长本体可以包括由第一构件和第二构件限定的细长圆柱形形状，第一构件和第二构件成形为沿着内表面彼此附接，以形成流体腔和至少一个气体腔，从而允许流体的传输以及单独地允许气体在其中的传输。第一构件和第二构件中的至少一个可以包括外表面形状，具有沿着所述外表面形成的至少一个平坦部分，所述平坦部分被成形为包括至少部分地沿着细长本体的长度形成的细长凹槽。至少一个平坦部分可以沿着第一构件或第二构件的整个长度形成，并且其中第一构件可以通过焊接附接到第二构件。第一构件可以由透射材料制成，并且第二构件可以由吸收材料制成，其中至少一个平坦部分被构造成允许能量源穿过第一构件中的透射材料，以到达并实现第一构件与第二构件之间沿着细长本体的长度的焊接接头。焊接接头可以沿第一构件和第二构件的界面接触表面而沿着或紧邻所述流体腔的边缘和一个或更多个气体腔的边缘形成。它们可以是沿着第一构件的长度形成的四个细长的平坦部分，并且定位成与第一构件的内表面的一部分互补，该部分可以被焊接到第二构件的内表面，从而也在其中限定各腔。一个或更多个气体腔和气体出口可以跨坐(straddle)第一构件与第二构件之间的焊接接头。

剪切喷嘴可以包括一对会聚通道，该对会聚通道从流体腔的会聚区域的内表面延伸到流体出口，在凹口内对齐，其中会聚通道被构造成接收来自流体腔的流体，并使流体射流在流体出口处冲击，并沿着凹口移动，以形成从其分布的流体喷射模式。会聚通道可以略微弯曲以在其中产生会聚的流体射流。喷嘴末端组件的细长本体可以包括加宽的过渡部分和弯曲部分，所述弯曲部分沿着细长本体的长度定位在直体部分与出口区域之间。弯曲部分可以包括相对于喷嘴末端组件的近侧端部和远侧端部在大约0°至大约60°范围内的锐角弯曲角度，更特别地大约35°。

在另一个实施例中，提供了一种制造双喷射喷嘴末端组件的方法，包括形成第一构件和第二构件的步骤，第一构件和第二构件各自具有剪切喷嘴几何结构的一部分、中心腔的一部分和与中心腔间隔开的至少一个外部腔的一部分，并具有附接界面表面。第一构件可以与第二构件对准，以沿着第一构件和第二构件的长度限定中心腔和至少一个气体腔。第一构件可以沿着附接界面表面接合到第二构件，其中一旦接合，第一构件和第二构件就限定细长本体，该细长本体具有被构造为附接到一装置以便提供加压流体或气体的附接轮廓、过渡部分、直体部分、弯曲部分和出口区域，其中所述内部腔大致沿着细长本体的中心轴线对齐，并且至少一个外部腔位于第一腔的上方和/或下方。出口区域可以限定剪切喷嘴和至少一个气体出口，被构造为从至少一个气体出口引导加压气体，并从剪切喷嘴产生期望模式的流体喷射。形成第一构件的步骤包括沿着与所述中心腔的所述部分相对的外表面沿着第一构件的长度形成至少一个平坦部分和至少一个外部腔。将所述第一构件接合到所述第二构件的步骤进一步包括沿着至少一个平坦部分施加能量源，以将第一构件和第二构件的附接界面表面焊接在一起。

附图说明

通过参考结合以下图示的以下详细描述，可以更好地理解本公开的操作，其中：

图1是现有技术中已知的空气/水注射器装置的透视图；

图2是与图1的空气/水注射器装置一起使用的现有技术中已知的空气/水注射器末端的透视图；

图3是图2的注射器末端的一部分的示意性剖视图；

图4是图2的注射器末端的一部分的平面图；

图5是确定牙科医生对牙科领域中的空气水注射器装置的各种需求的表格；

图6是本公开的喷嘴末端组件的实施例的分解图；

图7是本公开的喷嘴末端组件的实施例的剖视侧视图；

图8是本公开的喷嘴末端组件的实施例的侧视图；

图9是本公开的喷嘴末端组件的实施例的透视图；

图10是本公开的喷嘴末端组件的远侧端部的实施例的放大透视图；

图11是本公开的喷嘴末端组件的实施例的透视图；

图12是本公开的喷嘴末端组件的近侧端部的实施例的放大透视图；

图13是本公开的喷嘴末端组件的实施例的剖视图；

图14是本公开的喷嘴末端组件的近侧端部的实施例的放大剖视图；

图15是本公开的喷嘴末端组件的近侧端部的实施例的放大剖视图；

图16是处于组装和拆卸构型的喷嘴末端组件的实施例的示意图；

图17A是本公开的喷嘴末端组件的弯曲实施例的透视图；

图17B是本公开的喷嘴末端组件的直型实施例的透视图；

图18A是沿其侧面具有平坦部分的喷嘴末端组件的实施例的侧视图；

图18B是沿其侧面不具有平坦部分的喷嘴末端组件的实施例的侧视图；

图18C是沿着周边具有多个平坦部分的喷嘴末端组件的实施例的侧视图；

图19A是具有单个空气通道的喷嘴末端组件的实施例的透视图；

图19B是具有单个空气通道的喷嘴末端组件的实施例的剖视图；

图19C是具有两个空气通道的喷嘴末端组件的实施例的透视图；

图19D是具有两个空气通道的喷嘴末端组件的实施例的剖视图；

图20A是喷嘴末端组件的出口部分的实施例的透视图；

图20B是喷嘴末端组件的出口部分的实施例的透视图；

图21A是具有竖直喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的透视图；

图21B是具有竖直喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的剖视图；

图21C是具有水平喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的透视图；

图21D是具有水平喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的剖视图；

图22A是来自具有竖直喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的流体的喷射的俯视图；

图22B是来自具有竖直喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的流体和空气的喷射的俯视图；

图23A是来自具有水平喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的流体的喷射的俯视图；

图23B是来自具有水平喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的流体和空气的喷射；

图24是具有水平喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的透视图；

图25是沿着图24中的线25-25的具有水平喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的剖视图；

图26是沿着图24中的线26-26的具有水平喷射出口通道的喷嘴末端组件的实施例的剖视图；

图27是来自喷嘴末端组件的实施例的流体的喷射的示意图；

图28示出了不同速度的流体喷射模式的示意图；

图29A是来自喷嘴末端组件的实施例的流体喷射的图像；

图29B是来自喷嘴末端组件的实施例的流体喷射的图像；

图29C是来自喷嘴末端组件的实施例的流体喷射的图像；

图30是示出与喷嘴末端组件的各种实施例的性能相关的数据的表格；

图31是确定喷嘴末端组件的各种实施例的流体喷射的片层(sheet)长度的表格；

图32是确定喷嘴末端组件的各种实施例的流体喷射的片层宽度的表格；

图33是喷嘴末端组件的实施例的剖视图，示出了内部流体流动；

图34是喷嘴末端组件的实施例的剖视图，示出了内部空气/气体流动；

图35是喷嘴末端组件的实施例的剖视图；以及

图36是根据本公开的喷嘴末端组件的实施例的近侧端部的放大剖视图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的示例性实施例，本公开的示例在附图中示出。应当理解，在不脱离本公开的相应范围的情况下，可以采用其它实施例并且可以进行结构和功能上的改变。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以组合或更改各个实施例的特征。这样，以下描述仅通过示例来呈现，并且不应以任何方式限制可以对所示实施例进行的各种改变和修改，并且这些改变和修改仍然在本公开的精神和范围内。

如本文所使用的，词语“示例”和“示例性”意指实例或示出例。词语“示例”或“示例性”并不表示关键或优选的方面或实施例。除非上下文另有说明，否则词语“或”旨在是包容性的而非排它性的。作为示例，短语“A采用B或C”包括任何包容性的排列(例如，A采用B；A采用C；或者A采用B和C两者)。另一方面，除非上下文另有说明，否则冠词“一(a和an)”通常旨在意指“一个或更多个”。

本发明提供了一种双喷射喷嘴末端组件20(“喷嘴末端组件”)，其具有细长本体，该细长本体具有提供增加的、均匀的流动控制的几何结构，这种流动提供增加的表面积覆盖度，并且具有减少的飞溅物和气溶胶。在一个实施例中，比如图6所示，喷嘴末端组件20可以包括细长本体，该细长本体包括传统的末端部分22和固定在末端部分22的近侧端部25上的两个喷嘴半部24，这两个喷嘴半部由套筒26压紧在一起，套筒在两个喷嘴半部24上滑动并将两个喷嘴半部压紧在一起，两个喷嘴半部24形成末端的空气通道或外部腔。喷嘴末端组件20的各部分可以由一次性材料或更永久的可重复使用材料制成。末端部分22可以相当于附接轮廓部40，而两个喷嘴半部24可以相当于第一构件32a和第二构件32b，如下所述，所述第一构件和第二构件被附接以至少限定流体腔和气体腔，并且在附接时还包括形成在其中的喷嘴几何结构以产生期望的流体喷射模式。喷嘴末端组件20的实施例包括可附接的分离件，以允许流体和气体从比如空气/水注射器10之类的装置流入其中。

如图7-36，提供了双喷射喷嘴末端组件30的另一个实施例。这里，喷嘴末端组件30包括细长本体，该细长本体可以由相对的第一构件32a和第二构件32b组成(图9)。如图7-8进一步所示，第一构件32a和第二构件32b中的至少一个可以成形为在其中形成多个腔，以允许流体(比如水)的传输，以及单独地允许气体(比如空气)的传输。喷嘴末端组件30可以包括细长的圆柱形形状，其被构造成附接到比如空气/水注射器喷嘴10之类的装置或者配置为提供加压流体和气体的供应的其他这种装置。第一构件32a和第二构件32b可以被认为是喷嘴末端组件的“半部”，并且被构造成彼此接合并在其中形成具有特定形状的多个内腔，以帮助流体和气体在其中的传输。

喷嘴末端组件30的第一构件32a和第二构件32a中的至少一个可以包括具有至少一个平坦部分28的外周边形状。平坦部分28可以形成在第一构件32a和第二构件32b中的任一个或两个的外周边中。平坦部分28可以是至少部分地沿着喷嘴末端组件30的长度形成的细长凹穴或凹槽。在一实施例中，平坦部分28可以沿着第一构件32a或第二构件32b的整个长度形成。

在一实施例中，第一构件32a可以通过焊接接合到第二构件32b。例如，可以施加激光束或其他能量源以接合已经集合在一起的一对构件32a、32b，激光束穿过限定在第一构件32a内的平坦部分28(图7)，以到达并实现与相应的第二构件32b(图8)的焊接接头37。如图9和图10中更好地示出的，第一构件32a可以由透射材料形成，并且第二构件32b可以由吸收材料形成。这样，平坦部分28可以允许激光束以最小的反射和折射穿过第一构件32a中的透射材料，以到达并实现第一构件32a与第二构件32b之间的焊接接头37。接头37可以沿相接触的第一构件32a和第二构件32b的界面接触表面33a、33b而沿着或紧邻流体腔或通道50的每个边缘以及一个或更多个气体腔或通道38a、38b的每个边缘形成。在如图7所示的实施例中，喷嘴末端组件30可以包括沿着第一构件32a的长度的四个细长的平坦部分28。每个平坦部分28可以形成为与第一构件32a的内表面33a的一部分互补，该部分将被焊接到第二构件32b的内表面33b，以在其中也限定各腔。这可以在第一构件32a与第二构件32b之间提供气密密封或附接，以允许在其中形成各腔，其中流体腔50的一部分和至少一个气体腔38a、38b被限定在第一构件32a内，并且流体腔50的一部分和至少一个气体腔38a、38b被限定在第二构件32b内。

在操作期间，流体(比如水)可被限制在流体腔50中流动，而气体(比如供给空气)可被限制在一个或更多个气体腔38a、38b中的每一个中流动。也就是说，当第一构件和第二构件附接在一起时，流体和气体不会在第一构件32a和第二构件32b内混合，因为两者都从喷嘴末端组件30的远侧端部34流向近侧端部36。在一个实施例中，比如图8所示，四个平坦部分28a、28b、28c、28d形成在第一构件32a或第二构件32b中的至少一个中。平坦部分28a可以沿着第一构件32a的长度定位，并且可以大致平行于平坦部分28b、与平坦部分28b间隔开并邻近平坦部分28b。平坦部分28b可以沿着第一构件32a的长度定位，并且可以大致平行于平坦部分28c、与平坦部分28c间隔开并邻近平坦部分28c。平坦部分28c可以沿着第一构件32a的长度定位，并且可以大致平行于平坦部分28d、与平坦部分28d间隔开并邻近平坦部分28d。平坦部分28a和28b可沿着待焊接或附接在其中的部分定位，以限定第一或上部气体腔38a。平坦部分28b和28c可沿着待焊接或附接在其中的部分定位，以限定流体腔50。平坦部分28c和28d可沿着待焊接或附接在其中的部分定位，以限定第二或下部气体腔38b。然而，在其他实施例中，形成在第一构件32a或第二构件32b中的一个或两个中的平坦部分28的数量可以不同于四个，比如对于透射构件为零，或者对于两个构件都为零(参见图18A的单侧平坦部分)。在一个实施例中，平坦部分28通过从构件32的周边移除材料而形成。替代地，平坦部分28可以通过向构件32的周边添加材料来形成。在一实施例中，吸收构件32b可以包括平滑的外周边，如图9和图18B所示，或者可以具有与透射构件美学对称的平坦部分28，如图18C所示。

如图7所示，喷嘴末端组件30具有大致圆柱形的外部轮廓，该外部轮廓包括沿着其部分长度邻近远侧端部34的附接轮廓40。附接轮廓40可以限定至少一个气体入口35a、35b和流体入口39，以分别从装置接收加压气体和流体。附接轮廓40可以包括至少一个凹槽51，该凹槽可以围绕周边形成，并且能够选择性地与用于提供加压流体或气体的装置(比如空气-水注射器10)对接。凹槽51可以构造成选择性地邻接O形环或其它这种类型的保持构件，用于提供加压流体或气体的装置可设置有这种保持构件。指示器52可以沿着附接轮廓40设置，以用作用户的视觉指示器，从而将喷嘴末端组件30充分正确地连接到装置，其中一旦正确附接，该指示器52将向用户发出信号，指示与装置的一部分适当对准。沿着喷嘴末端组件30的长度可以包括加宽的过渡部分42，其中组件的几何结构沿着组件的长度从大致细长的形状过渡到加宽的形状。直体部分44可以位于过渡部分42之后。在一实施例中，弯曲部分46可以沿着组件的长度定位在直体部分44之后。出口区域48可以位于弯曲部分46之后，或者可以直接位于直体部分44之后。出口区域48可以邻近近侧端部36。

在一个实施例中，弯曲部分46可以包括锐角弯曲角度，例如喷嘴末端组件30的相对端34、36之间的大约35°。弯曲部分46可以在使用期间提供对应用区域的改进的接近，比如待清洁的传感器表面或牙科患者的口腔内。在其他实施例中，可以使用在大约60°的最大锐角弯曲角度到大约0°的弯曲角度(图17B)之间的任何不同的弯曲角度，这在原型制作期间产生了可接受的结果。此外，应当理解，可以利用其他方法来接合相对的构件32a、32b，包括粘合剂或其他技术，比如引起一个构件相对于另一个构件的相对运动，有时称为摩擦焊接。

在一个实施例中，如图10所示，喷嘴末端组件30的各部分可以包括远侧端部34的倾斜或圆形边缘56。圆形边缘56可以沿着附接部分40和插入部分57设置，该插入部分被构造成插入空气/水注射器10(图1)的内部，以防止损坏空气/水注射器10内部的O形环(未示出)。

本文还考虑了将第一构件附接到第二构件的其他方法。在一个实施例中，比如图13所示的至少一个对准销或突起54可用于在焊接或用粘合剂附接之前帮助将相对的第一构件32a和第二构件32b定位和固定在一起。在一个实施例中，使用大约四个对准销54，并且它们可以沿着第一构件和第二构件定位在不同位置，其中相对的构件可以包括被构造成接收对准销54的一部分的孔或凹陷。对准销54可以沿着流体腔50的相对侧沿着加宽的过渡部分42定位，并且也可以沿着出口区域48沿着喷嘴射流或通道82的相对侧定位。

现在一起参考图10、19A、19B、19C、19D、20A和图20B，一个或更多个气体腔或空气通道38a、38b可以与大致居中的流体腔或水通道50偏心地或从其外侧定位，用于引导来自比如空气/水注射器10(图1)之类的装置或配置为提供加压流体和/或气体的其他装置的加压空气。在一个实施例中，其中喷嘴末端组件30的本体的横截面大致是圆形的，一个或更多个空气通道38可以从大致居中的水通道50的径向外侧定位。在一个实施例中，当使用一对气体腔38a、38b时，该对气体腔38a、38b可以相对于居中的流体腔50大致对称地定位。对于给定的气体压力水平，由于一个或更多个气体腔38a、38b与流体腔50之间的距离可以减小，清洁性能可以提高，但是会产生额外的气溶胶或气雾。对于给定的空气压力水平，气体腔38的尺寸的减小可以产生更高速度的空气，但是也产生增加的气溶胶，并且通过出口区域输送更少的可被引导到工作表面(比如患者的口腔)的空气。

在一个实施例中，气体腔38a、38b可以允许空气或气体在其中行进，并且可以分别通过气体出口58a、58b排出。流体腔50可以允许流体或水在其中行进，并且可以通过流体出口72排出。在一个实施例中，气体腔38a、38b和相应的出口58a、58b可以大致平行于流体腔50和流体出口72定向。在另一个实施例中，一个或更多个气体出口58a、58b可以朝向流体出口72定向(图20B)，这可以提供改善的清洁性能，但是也会产生增加的气溶胶。在一个实施例中，气体出口58a、58b远离流体出口72定向，这可以产生较少的气溶胶，但也会提供降低的清洁性能。作为一个或更多个气体腔38与流体腔40的数量、尺寸、形状、位置和方向之间的这种相互影响的结果，根据具体应用(比如图5所示)，可以利用这些属性的不同组合。

如图10所示，气体腔38可以具有看起来大致平坦且细长的横截面形状，具有圆形内表面。在一个实施例中，一个或更多个气体腔38a、38b大致类似于半球，具有背离流体腔40的弧形部分62和邻近流体腔40的大致直体部分46。如进一步所示，一个或更多个气体腔38a、38b包括大致平行于直体部分50延伸的长轴66和径向延伸穿过流体腔40的中心的短轴68。如图10进一步所示，一个或更多个气体腔38可以关于短轴68对称。在一个实施例中，一个或更多个气体腔38可以关于长轴66对称。在一个实施例中，一个或更多个气体腔38中的至少一个大致类似于具有圆形边缘的矩形。

在一个实施例中，如图19A所示，具有单个气体腔38a由于壁厚增加而允许容易制造，并且与一对气体腔38a、38b相比，还产生了速度增加的空气流动，但是也产生了增加的气溶胶，并且将减少的气流输送到应用区域，比如患者的口腔。

图12示出了喷嘴末端组件30的实施例的近侧端部36的放大左前视图。近侧端部36包括倾斜或圆形周边边缘70，用于防止刺激口腔粘膜。

如图12、19A、19B、19C、19D、20A和图20B中共同所示，近侧端部36包括出口区域46，该出口区域包括剪切喷嘴60，该剪切喷嘴具有流体出口72和释放切口或凹口74，所述释放切口或凹口在加压水或流体离开流体通道50时为喷射模式形成提供空间。如图13所示，由于相对于近侧端部36而言，流体出口72在与气体腔38连通的一个或更多个气体出口58a、58b的后面或上游凹入，这提供了改进的空气-水或气体-流体分离。如图12所示，凹口74包括朝向一个或更多个空气通道38延伸的长轴78，出于本文的目的，该长轴被定义为“竖直”布置或定向，凹口74还具有垂直于长轴78或平行于一个或更多个空气通道38的长轴66(图10)延伸并延伸穿过喷嘴60的中心部分的短轴76。如图19C所示，出于本文的目的，凹口74限定了“水平”布置或定向，其中凹口74的长轴78平行于一个或更多个空气通道38的长轴66(图10)延伸，并且短轴76垂直于长轴78并垂直于一个或更多个空气通道38的长轴66(图10)延伸。在一个实施例中，比如图20B所示，凹口74延伸穿过一个或更多个空气通道38。

如图21A、21B、21C、21D、22A、22B、23A、23B中共同所示，水平布置或定向通过使喷嘴60和凹口74相对于一个或更多个气体出口58a、58b旋转大约90°来产生相应的水平喷射。在一个实施例中，一个或更多个气体腔38a、38b和气体出口58a、58b不能旋转，因为它们必须跨坐焊接接头37以可模制并允许第一构件28a和第二构件28b可附接。因此，水平喷射还产生不同的气体-流体喷射模式，比如图23A和图23B所示。已经在水平定向和竖直定向上对喷射进行了大量测试，它们之间的差异通常很小。竖直水喷射(图22A、22B)是优选的，因为易于制造。对于气体-流体喷射，水平喷射形成平坦片层，而竖直喷射形成相对更柔软和更温和的锥形喷射。换句话说，由于较少的气溶胶和飞溅物，竖直的气体-流体喷射是优选的。

如图13、15和33-36中共同所示，流体腔50限定了调节区域80，该调节区域具有阻碍流动分离和强速度梯度的平滑过渡区域，从而限制了进入喷嘴60的摩擦损失和高度湍流。如图15所示，喷嘴60包括一对会聚通道82，该对会聚通道与其它特征结合提供了本文公开的有益的喷射模式，比如图27-28所示。调节区域80可以从过渡部分42延伸到出口区域48，并确保其中的加压流体是层流，并且可以帮助控制在内表面81处进入喷嘴60的流体的压力和速度。值得注意的是，过渡部分42包括从细长腔横截面尺寸过渡到较宽腔横截面尺寸的平滑表面。调节区域80的内表面81可以包括大致圆柱形的形状，该形状包括大致垂直于流体腔50的细长内表面定位的圆形外边缘，以为其中的流体流动提供平滑过渡。

如图24、图25(其是沿着图24的线25-25截取的视图)和图26(其是沿着图24的线26-26截取的视图)中共同示出的，现在讨论喷嘴60的特征。喷嘴60包括一对会聚通道82，该对会聚通道从流体腔50的会聚区域内的内表面81延伸到流体出口72，在凹口74内对齐。会聚通道82可以略微弯曲以在其中产生会聚的流体射流，其中会聚通道82沿着内表面81在它们各自与流体腔50的连接处之间的距离可以由供给高度84限定。会聚通道82可以接收来自流体腔50的流体，并使流体射流在流体出口72处冲击，并且可以沿凹口74移动，以形成从其分布的冲击射流或剪切喷射模式。凹口74可以在流体射流离开喷嘴60时为喷射模式的形成提供空间。

更具体地，会聚通道82延伸到凹口74中，通道82以射流角度94对向，并且凹口74以喉部角度98对向，其中射流角度94和喉部角度98相对于彼此以相反的方向打开或发散。在离近侧端部36最远的凹口74底部处的点102与一对点104之间的距离是偏移长度92，其中每个点104对应于凹口74与通道82的相交点，这是在垂直于近侧端部36的方向上测量的最大尺寸。在平行于近侧端部36的方向上测量的点104之间的距离是偏移高度90。在垂直于近侧端部36的方向上测量的与点104重合的线和流体腔50的内表面81之间的距离是供给长度88。通道82的宽度限定了供给宽度86。点102与近侧端部36之间的距离限定了凹口74的喉部长度96。从图24、25和26中很明显，确定了以下关系，其中供给高度84通常大于偏移高度90。此外，供给长度70通常大于偏移长度92，并且可以大于喉部长度96。这些尺寸中的许多是相互关联的，并且有助于产生期望的流体喷射模式。期望的喷射模式取决于剪切喷嘴的几何结构和流体腔50内的上游供给调节。

图27示出了由喷嘴60的布置产生的流动片层模式。更具体地说，喷嘴60可以操作成在适当调节时具有与图28的封闭边缘模式和开口边缘模式相当的流体喷射模式，并且根据入口压力而操作，不稳定边缘和拍动片层流动模式响应于流过喷嘴60的液体速度的增加而产生。封闭边缘和开口边缘流动模式的片层状态和片层尺寸可以通过雷诺数(其利用液体的惯性/粘度数据)和韦伯数(其利用液体的表面张力数据)来预测。

图29A、29B和29C示出了利用不同尺寸的管长度形成的不同开口边缘流动模式。图30是示出喷嘴60的参数的不同组合和所得到的流动模式的表格，其中图示出了流动片层长度与喷嘴管参数的那些不同组合的流体压力之间的关系(图31)以及流动片层宽度与喷嘴管参数的那些不同组合的流体压力之间的关系(图32)。在一个实施例中，近侧端部36可以与应用空间(比如待清洁的传感器表面或患者的口腔表面)间隔2-10mm，有时称为工作距离。

图37示出了为了优化喷嘴60的大稳定流动片层，调节区域80包括调节长度110。在一个实施例中，调节长度110具有大致恒定或不变的横截面，并且没有弯曲或具有零度的弯曲角度。在一个实施例中，调节长度110在20-30mm之间(大约等于20倍的供给长度786)，以获得期望的喷射性能，比如产生相对大的液体片层。

本公开所描述的组件已经被描述为包括预期用于各种应用的各种实施例。这些应用包括但不限于以下领域：伤口护理治疗、淋浴、水龙头、摄像头和传感器清洁、食品加工、农业、宠物美容以及医疗保健领域。

喷嘴组件可以包括一体的的几何结构，或者分成几个子部件，以能够组装最终的喷嘴。该方法包括形成第一构件和第二构件，该第一构件和第二构件被构造成形成喷嘴的分开的半部。替代地，该步骤可以包括通过3D打印形成单个一体的细长本体。第一构件和第二构件可以各自包括通过3D印刷、挤出或模制形成的喷嘴几何结构，其中各自包括流体腔的一部分和至少一个气体腔，在至少一个第一和第二构件内具有附接界面表面。这些零件可以对准以定位附接界面表面，从而形成用于提供流体(比如水)的内部腔以及至少一个用于气体或空气的内部腔。然后，这两个零件可以沿着界面表面的边缘接合在一起，以形成大致沿着喷嘴零件的中心轴线对准的内部腔以及位于第一腔上方和/或下方并与流体腔分离的至少一个外部腔。这些构件可以粘合或焊接在一起。焊接可以由能量源通过沿着第一构件或第二构件中的至少一个的长度和外表面存在的平坦部分施加。

尽管已经在附图中示出并且在前面的详细描述中描述了本发明的实施例，但是应当理解，本公开不仅限于所公开的实施例，而是在不背离权利要求的范围的情况下，这里描述的公开能够进行各种重新布置、修改和替换。所附权利要求旨在包括所有修改和替换，只要它们落入权利要求或其等同物的范围内。

Claims (20)

1.一种双喷射喷嘴末端组件，其被构造为附接到一装置以提供加压流体和气体中的至少一种，包括：

细长本体，其在远侧端部与近侧端部之间限定流体腔和至少一个气体腔；

所述细长本体至少包括沿着所述远侧端部设置的附接轮廓、直体部分和沿着所述近侧端部设置的出口区域；

所述出口区域限定与所述流体腔连通的剪切喷嘴和与所述至少一个气体腔连通的至少一个气体出口，所述剪切喷嘴和至少一个气体出口沿着所述近侧端部定位，

其中，所述出口区域被构造成从所述至少一个气体出口引导加压气体，并从所述剪切喷嘴产生期望喷射模式的流体喷射。

2.根据权利要求1所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述剪切喷嘴包括流体出口和凹口，所述凹口在加压流体离开所述流体腔时为喷射模式形成提供空间。

3.根据权利要求2所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述流体出口沿着所述近侧端部相对于所述一个或更多个气体出口对齐地凹入。

4.根据权利要求2所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述凹口包括细长轮廓，具有朝向所述一个或更多个气体出口延伸的长轴和相对于所述长轴垂直延伸的短轴，其中所述凹口延伸穿过所述剪切喷嘴的中心部分，并以竖直布置沿着所述长轴延伸。

5.根据权利要求4所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述延伸穿过所述一个或更多个气体出口。

6.根据权利要求2所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述凹口包括细长轮廓，具有大致平行于所述一个或更多个气体腔的长轴延伸的长轴，其中所述凹口延伸穿过所述剪切喷嘴的中心部分，并以水平布置沿着所述长轴延伸。

7.根据权利要求1所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述延伸穿过所述一个或更多个气体出口。

8.根据权利要求1所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述细长本体包括与所述流体腔偏心地或从其外侧定位的两个气体腔。

9.根据权利要求1所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述细长本体包括由第一构件和第二构件限定的细长圆柱形形状，所述第一构件和第二构件被成形为沿着内表面彼此附接，以形成所述流体腔和所述至少一个气体腔，从而允许流体的传输以及单独地允许气体在其中的传输。

10.根据权利要求9所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述第一构件和所述第二构件中的至少一个包括外表面形状，具有沿着所述外表面形成的至少一个平坦部分，所述平坦部分被成形为包括至少部分地沿着细长本体的长度形成的细长凹槽。

11.根据权利要求10所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述至少一个平坦部分沿着所述第一构件或第二构件的整个长度形成，并且其中所述第一构件通过焊接附接到所述第二构件。

12.根据权利要求10所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述第一构件由透射材料制成，并且所述第二构件由吸收材料制成，其中所述至少一个平坦部分被构造成允许能量源穿过所述第一构件中的透射材料，以到达并实现所述第一构件与第二构件之间沿着所述细长本体的长度的焊接接头。

13.根据权利要求12所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述焊接接头沿所述第一构件和第二构件的界面接触表面而沿着或者紧邻所述流体腔的边缘和所述一个或更多个气体腔的边缘形成。

14.根据权利要求11所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，四个细长的平坦部分沿着所述第一构件的长度形成，并且定位成与所述第一构件的内表面的一部分互补，所述部分将被焊接到所述第二构件的内表面，从而也在其中限定所述腔。

15.根据权利要求9所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述一个或更多个气体腔和气体出口跨坐所述第一构件与所述第二构件之间的焊接接头。

16.根据权利要求1所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述剪切喷嘴包括一对会聚通道，所述一对会聚通道从所述流体腔的会聚区域的内表面延伸到所述流体出口，在凹口内对齐，其中所述会聚通道被构造成接收来自所述流体腔的流体，并使流体射流所述流体出口处冲击并沿着所述凹口移动，以形成从其分布的流体喷射模式。

17.根据权利要求16所述的双喷射喷嘴末端组件，其中，所述会聚通道略微弯曲以在其中产生会聚的流体射流。

18.根据权利要求1所述的双喷射喷嘴末端组件，进一步包括弯曲部分，所述弯曲部分沿着所述细长本体的长度定位在所述直体部分与所述出口区域之间，所述弯曲部分包括相对于所述喷嘴末端组件的近侧端部和远侧端部在大约0°至大约60°范围内的锐角弯曲角度，并且更特别地大约35°。

19.一种制造双喷射喷嘴末端组件的方法，包括：

形成第一构件和第二构件，所述第一构件和第二构件各自具有剪切喷嘴几何结构的一部分、中心腔的一部分和与所述中心腔间隔开的至少一个外部腔的一部分，并具有附接界面表面；

将所述第一构件与所述第二构件对准，以沿着所述第一构件和第二构件的长度限定中心腔和至少一个气体腔；

沿着所述附接界面表面将所述第一构件接合到所述第二构件，其中一旦接合，所述第一构件和所述第二构件就限定具有细长本体，所述细长本体具有被构造为附接到一装置以便提供加压流体或气体的附接轮廓、过渡部分、直体部分、弯曲部分和出口区域，其中所述内部腔大致沿着所述细长本体的中心轴线对准，并且至少一个外部腔位于所述第一腔的上方和/或下方；

其中，所述出口区域限定剪切喷嘴和至少一个气体出口，被构造成从所述至少一个气体出口引导加压气体，并从所述剪切喷嘴产生期望模式的流体喷射。

20.根据权利要求19所述的制造双喷射喷嘴末端组件的方法，其中，形成第一构件的步骤包括沿着与所述中心腔的所述部分相对的外表面沿着所述第一构件的长度形成至少一个平坦部分以及至少一个外部腔；

其中，将所述第一构件与所述第二构件对准的步骤进一步包括将来自所述第一构件的至少一个对准销与所述第二构件对准；并且

其中，将所述第一构件接合到所述第二构件的步骤进一步包括：在所述第一构件与所述第二构件之间施加粘合剂，或者沿着所述至少一个平坦部分施加能量源，以将所述第一构件和第二构件的附接界面表面焊接在一起。

Images