CN114340800A - 射流振荡器 - Google Patents
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Abstract
一种射流振荡器包括振荡器主体，所述振荡器主体包括：外表面；内表面，所述内表面在其中限定三维空间；流体入口；以及流体出口，其中所述三维空间、所述流体入口和所述流体出口流体连通，所述三维空间包括流体联接到第一对反馈流动路径的第一流体相互作用区域以及流体联接到第二对反馈流动路径的第二流体相互作用区域，并且其中所述第一流体相互作用区域和所述第二流体相互作用区域交叉。
Description
本公开涉及射流振荡器和包括射流振荡器的卫生器具。在一些实施方案中，射流振荡器是被动3D振荡器。
背景技术
淋浴头通常包括被设计用于润湿某个区域并提供令人愉悦的淋浴体验的多个小环形喷嘴。为了达到所需的效果，采用大量的喷嘴并且消耗大量的水。
需要一种能够将水递送到指定区域、同时提供令人愉悦的淋浴体验以及所需的清洁和冲洗效果的节水淋浴头。
发明内容
因此，公开了一种射流振荡器，其包括振荡器主体，所述振荡器主体包括：外表面；内表面，所述内表面在其中限定三维空间；流体入口；以及流体出口，其中所述三维空间、所述流体入口和所述流体出口流体连通，所述三维空间包括流体联接到第一对反馈流动路径的第一流体相互作用区域以及流体联接到第二对反馈流动路径的第二流体相互作用区域，并且其中所述第一流体相互作用区域和所述第二流体相互作用区域交叉，以提供贯穿所述三维空间的流体连通。
还公开了一种卫生器具，其包括根据本发明的一个或多个射流振荡器。
附图说明
本文所描述的公开内容在附图中通过举例的方式而不是通过限制的方式示出。为了图示的简单和清楚起见，附图中示出的特征未必按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些特征的尺寸可能相对于其他特征被放大。此外，在认为适当的情况下，在附图中重复附图标记以指示对应或类似的元件。
图1A示出根据一个实施方案的射流振荡器的透视图。
图1B示出根据一个实施方案的射流振荡器的透空视图。
图1C示出根据一个实施方案的射流振荡器的内部三维空间的视图。
图1D示出根据一个实施方案的射流振荡器的横截面视图。
图2示出根据一个实施方案的包括多个射流振荡器的淋浴头。
图3提供了根据一些实施方案的示例2的射流振荡器1至8的横截面视图。
具体实施方式
图1A示出根据一个实施方案的射流振荡器100。可见的是振荡器主体102的外表面。所示的是振荡器主体102的下游端上的平面101。平面101与出口104齐平。导管103联接到主体102的上游端。出口104包含向外张开的壁105。射流振荡器100包括外壁(或翅片)106。壁106被设置成彼此成约90度。流体被配置为在上游端处通过导管103进入射流振荡器，并且在下游端处通过出口104离开。
图1B提供了根据一个实施方案的射流振荡器100的透空视图。可见的是位于流体入口107上游并与其流体连通的导管103。入口107与出口104流体连通。还可见的是反馈流动路径108a和108b。反馈流动路径108a构成一对并且定位成相隔约180度。同样，反馈流动路径108b是另一对并且定位成相隔约180度。导管103包括大体圆柱形孔109。在本实施方案中，反馈流动路径108被设置成相隔约90度。
图1C示出根据实施方案的限定射流振荡器100的内部三维空间的内表面的透空视图。可见的是导管孔109、流体入口107和流体出口104。流体入口107向内(向下)渐缩。流体出口104包括向外张开的壁105。反馈流动路径(反馈回路)108a和108b被布置成彼此相隔约90度。第一对反馈流动路径108a联接到第一流体相互作用区域110a。第二对反馈流动路径108b联接到第二流体相互作用区域110b。第一流体相互作用区域110a和第二流体相互作用区域110b交叉。流体相互作用区域的交叉部提供了穿过射流振荡器100的主体102的中心孔111。内部空间贯穿始终流体联通。反馈流动路径108a或108b的厚度t在本实施方案中为约1.5mm。
图1D示出根据一个实施方案的射流振荡器100的透空视图。示出的是包括孔109的导管103、向内渐缩的流体入口107、具有向外张开的壁105的流体出口104、和联接到流体相互作用区域110的一对反馈流动路径108。在本实施方案中，主体102具有约32.1mm的最大直径(或宽度)；孔109具有约5.2mm的直径，并且导管103具有约10.4mm的外径；流体入口107具有约4.0mm的最大直径；流体出口104具有约6.1mm的最大直径和约3.9mm的最小直径；并且流体相互作用区域110具有约11.6mm的中心最大量度dL和约5.7mm的最小量度dS。
图2描绘根据一个实施方案的包括多个射流振荡器100的淋浴头200。射流振荡器100相对于振荡器主体壁(以及因此反馈流动路径)的定位随机地定向。射流振荡器100相对于彼此以规则图案定向。
在一些实施方案中，射流振荡器包括具有连续外表面和限定三维空间的连续内表面的振荡器主体。三维空间包括被配置来激励和提供流体振荡喷射的流体流动通路。振荡器主体包括流体入口和流体出口。流体入口、流体出口和主体内的三维空间流体连通。
在一些实施方案中，三维空间包括联接到第一对流体反馈流动路径或流体反馈回路的第一流体相互作用区域；以及联接到第二对流体反馈流动路径的第二流体相互作用区域；并且其中第一流体相互作用区域和第二流体相互作用区域交叉。在一些实施方案中，交叉区域提供从入口到出口的大致圆柱形孔。在其他实施方案中，交叉区域可采用其他三维形状。
在一些实施方案中，振荡器主体的外表面可具有任何形状，例如光滑的球形、“足球”型形状、球体形状、长椭球体或具有壁、边缘和/或点的形状。振荡器主体形状可以是对称的或非对称的。在一些实施方案中，振荡器主体形状可包括壁，其中所述壁对应于设置在其中的流体反馈通路。在一些实施方案中，主体壁可基本上均匀地间隔开，例如其中四个壁形成十字形。在其他实施方案中，主体壁可不均匀地间隔开，例如其中四个壁形成X形，壁之间的角度小于和大于90度。
反馈流动路径可定位成与相邻反馈流动路径成约90度。在一些实施方案中，反馈流动路径可定位成与相邻反馈流动路径成小于或大于约90度。在一些实施方案中，一对反馈流动路径可定位成间隔约180度。反馈流动路径的定位可以是对称的或不对称的。
在一些实施方案中，射流振荡器包括导管，所述导管在主体的上游端处联接到主体。导管可与主体入口流体连通。在一些实施方案中，导管可具有大致圆柱形孔。在一些实施方案中，振荡器主体和导管可以是整体构造。在其他实施方案中，振荡器主体和导管可单独形成并且联接在一起。射流振荡器可没有移动部件。
在一些实施方案中，导管孔可与中心主体孔共享轴线。在其他实施方案中，导管孔相对于主体流体入口可以以例如约30度至约90度或更大的角度定位。
在一些实施方案中，射流振荡器可在下游端包括平面。平面可与振荡器出口齐平。在其他实施方案中，出口可延伸超过下游主体的面。在一些实施方案中，振荡器出口可具有向外张开的壁。在一些实施方案中，流体入口可以是向内渐缩的。流体入口可以是对称向内渐缩的或非对称向内渐缩的；“向内渐缩”意味着从上游到下游的内径减小。
卫生器具，例如淋浴头、水龙头、步入式浴缸的主体喷射喷嘴等可包括一个或多个本发明的射流振荡器。本发明的卫生器具可被配置来提供有效且令人愉悦的水流，同时消耗更少的水。多个射流振荡器可以以对称图案定位，或者可非对称地定位在卫生器具中或其上。多个射流振荡器可随机地定向，或者可相对于振荡器壁或翅片以一定图案定向。例如，具有壁或翅片的射流振荡器可具有随机地定向或以规则图案定向的壁或翅片。在一个实施方案中，多个射流振荡器可对称地定位在卫生器具中或其上，并且具有以规则图案定向或随机地定向的振荡器壁或翅片。
射流振荡器可被配置来联接到加压流体源。在将加压流体源引入射流振荡器中后，流体将以振荡方式排出。流体可从中心轴贯穿x-y和x-z平面震荡。
在一些实施方案中，射流振荡器可包括一种或多种热塑性聚合物，例如聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯、它们的混合物或它们的共聚物中的一种或多种。
在一些实施方案中，射流振荡器可经由包括注塑成型、滚塑成型或3D打印的热塑性成型技术制备。
本文所述的射流振荡器不限于用在卫生器具中。在一些实施方案中，本发明的射流振荡器可用于任何期望的流体递送系统，例如用于燃料喷射器、挡风玻璃刮水器流体喷嘴、洒水系统、灭火器喷嘴等。本发明的射流振荡器也可适用于递送振荡气流。
在一些实施方案中，公开了一种被动控制的3D射流振荡器，其包括振荡器主体，所述振荡器主体包括：外表面；内表面，所述内表面在其中限定三维空间；流体入口；以及流体出口，其中所述三维空间、所述流体入口和所述流体出口流体连通，所述三维空间包括流体联接到第一对反馈流动路径的第一流体相互作用区域以及流体联接到第二对反馈流动路径的第二流体相互作用区域，并且其中所述第一流体相互作用区域和所述第二流体相互作用区域交叉，导致流体喷射在离开流体出口时的3D振荡。在一些实施方案中，“被动”是指没有移动部件。
以下是本公开的一些非限制性实施方案。
在第一实施方案中，公开了一种射流振荡器，所述射流振荡器包括振荡器主体，所述振荡器主体包括：外表面；内表面，所述内表面在其中限定三维空间；流体入口；以及流体出口，其中所述三维空间、所述流体入口和所述流体出口流体连通，所述三维空间包括流体联接到第一对反馈流动路径的第一流体相互作用区域以及流体联接到第二对反馈流动路径的第二流体相互作用区域，并且其中所述第一流体相互作用区域和所述第二流体相互作用区域交叉，从而提供贯穿所述三维空间的流体连通。
在第二实施方案中，公开了根据第一实施方案所述的射流振荡器，其中所述主体包括平面，并且其中所述流体出口与所述平面齐平。在第三实施方案中，公开了根据第一实施方案或第二实施方案所述的射流振荡器，其中所述出口包括向外张开的壁。
在第四实施方案中，公开了根据前述实施方案中任一项所述的射流振荡器，其中所述主体外表面包括外壁(或翅片)。在第五实施方案中，公开了根据前述实施方案中任一项所述的射流振荡器，其中所述主体外表面包括外壁，并且其中相邻外壁之间的角度为约90度。在第六实施方案中，公开了根据前述实施方案中任一项所述的射流振荡器，其中所述主体外表面包括外壁，并且其中相邻外壁之间的角度小于或大于90度。
在第七实施方案中，公开了根据前述实施方案中任一项所述的射流振荡器，其包括导管，所述导管联接到所述流体入口并且与所述流体入口流体连通。在第八实施方案中，公开了根据第七实施方案所述的射流振荡器，其中导管包括大致圆柱形孔。在第九实施方案中，公开了根据第七或第八实施方案所述的射流振荡器，其中所述振荡器主体和所述导管是整体构造。
在第十实施方案中，公开了根据前述实施方案中任一项所述的射流振荡器，其中所述流体入口从上游到下游向内渐缩。
在第十一实施方案中，公开了根据前述实施方案中任一项所述的射流振荡器，其中所述三维空间包括从入口到出口的流体通路，所述流体通路由所述第一流体相互作用区域和所述第二流体相互作用区域的交叉部形成。在第十二实施方案中，公开了根据第十一实施方案所述的射流振荡器，其中由所述交叉部形成的所述流体通路为大致圆柱形的。
在第十三实施方案中，公开了根据前述实施方案中任一项所述的射流振荡器，其中每个反馈流动路径被定位成与相邻反馈流动路径成约90度。
在第十四实施方案中，公开了根据前述实施方案中任一项所述的射流振荡器，其不包括移动部件。在第十五实施方案中，公开了根据前述实施方案中任一项所述的射流振荡器，其中所述射流振荡器是被动3D振荡器。
在第十六实施方案中，公开了根据前述实施方案中任一项所述的射流振荡器，其中所述第一流体相互作用区域和所述第二流体相互作用区域的交叉部提供中心主体孔。
在第十七实施方案中，公开了一种卫生器具，其包括根据前述实施方案中任一项所述的一个或多个射流振荡器。在第十八实施方案中，公开了根据第十七实施方案所述的卫生器具，其选自淋浴头或水龙头喷头。在第十九实施方案中，公开了根据第十七或第十八实施方案所述的卫生器具，其包括多个射流振荡器。
在第二十实施方案中，公开了根据第十七至第十九实施方案中任一项所述的卫生器具，其中所述射流振荡器相对于振荡器主体壁随机地定向。在第二十一实施方案中，公开了根据第十七至第十九实施方案中任一项所述的卫生器具，其中射流振荡器相对于振荡器主体壁以一定图案定向。在第二十二实施方案中，公开了根据第十七至第二十一实施方案中任一项所述的卫生器具，其中所述射流振荡器以对称图案定位在所述器具中或其上。
术语“相邻”可能意味着“附近”或“接近于”或“紧挨着”。
术语“联接”意味着一个元件“附接到”另一元件或与另一元件“相关联”。联接可能意味着直接联接或通过一个或多个其他元件联接。元件可通过两个或更多个其他元件以顺序方式或非顺序方式联接到元件。关于“经由元件”的术语“经由”可能意味着“通过”元件或“由”元件。联接或“与......相关联”还可能意味着不直接或间接附接的元件，但是它们“结合”在一起，因为一个可以与另一个一起起作用。
术语“流体连通”意味着例如被配置用于液体或气体流过其中并且可与“流体耦合”近义。术语“上游”和“下游”指示气体或流体流动的方向，即气体或流体将从上游流向下游。
关于附接点的术语“朝向”可能意味着恰好在该位置或点处，或替代地，可能意味着与另一个不同的点相比更靠近该点，例如“朝向中心”意味着更靠近中心而不是边缘。
术语“像”意味着相似，但不一定完全一样。例如，“环状”意味着基本上形状像环形，但不一定是完美的圆形。
本文中的冠词“一个”和“一种”是指一个或多于一个(例如，至少一个)语法对象。本文引用的任何范围均是包含性的。通篇使用的术语“约”用于描述和考虑小的波动。例如，“约”可能意味着可以对数值进行±0.05％、±0.1％、±0.2％、±0.3％、±0.4％、±0.5％、±1％、±2％、±3％、±4％、±5％、±6％、±7％、±8％、±9％、±10％或更多的修改。不论是否明确指出，所有数值均由术语“约”修饰。由术语“约”修饰的数值包括特定的标识值。例如，“约5.0”包括5.0。
术语“基本上”与“约”相似，因为所定义的术语可能相差例如定义的±0.05％、±0.1％、±0.2％、±0.3％、±0.4％、±0.5％、±1％、±2％、±3％、±4％、±5％、±6％、±7％、±8％、±9％、±10％或更多；例如，术语“基本上垂直”可能意味着90°，垂直角可能意味着“约90°”。术语“大致”可以等同于“基本上”。
即使没有明确指出，结合本公开的一个实施方案描述的特征也可与其他实施方案结合使用。
本公开的实施方案包括实施方案、权利要求、描述和附图的任何和所有部件和/或部分。本公开的实施方案还包括实施方案的任何和所有组合和/或子组合。
示例1洗发水去除测试
在以下测试中，用25mL的洗发水处理测试假发。用来自包括本发明的多个射流振荡器(A)和市售淋浴头(B)和(C)的淋浴头的水冲洗洗发剂处理过的假发。在5秒处并且之后每隔10秒采集冲洗水样品。测试冲洗水样品的浊度，下面以比浊法浊度单位(NTU)报告。较低的NTU对应于更干净的样品。淋浴头距假发的距离为约190mm。水流率保持在每分钟1.45加仑。水温通过恒温阀保持恒定，对热线和冷线独立地进行水压调节，以达到所需的流率。
结果表明，本发明的淋浴头(A)以比商售淋浴头(B)和(C)高的速率从假发上冲洗洗发水，如通过早期在5秒、10秒和20秒处采集的冲洗水样的更高的浊度值所示。此后，从用淋浴头(A)冲洗的假发收集的冲洗水样品的所需的低浊度值比从用商售淋浴头(B)和(C)冲洗的假发收集到的冲洗水样品更早获得。针对本发明的淋浴头(A)在70秒处采集的冲洗水样品显示小于10的NTU。商售淋浴头(B)直到120秒才提供小于10的冲洗水NTU。商售淋浴头(C)甚至直到120秒也未提供小于10的冲洗水NTU。
示例2杏仁油去除测试
经由3D打印制备了一系列8个射流振荡器，所述射流振荡器具有相同/相似的外部大小和形状，并且具有驱动流体振荡器的幅度和频率的不同的内腔形状。射流振荡器1至8的横截面视图如图3所示。制备了八个水龙头组件，它们分别具有样品1至8中的一者的三个射流振荡器。将32克直径约3英寸、并且厚约4mm的杏仁奶油样品施涂到陶瓷盘的陶瓷盘中心处。将冷自来水以1.1加仑/分钟的流率从竖直方向以30度角喷洒在杏仁奶油上。测量完全去除杏仁奶油所需的时间。针对八个不同的组件的时间从14秒到27秒不等。
Claims (20)
1.一种射流振荡器，其包括：
振荡器主体，所述振荡器主体包括：
外表面；
内表面，所述内表面在其中限定三维空间；
流体入口；以及
流体出口，
其中
所述三维空间、所述流体入口和所述流体出口流体连通，
所述三维空间包括流体联接到第一对反馈流动路径的第一流体相互作用区域以及流体联接到第二对反馈流动路径的第二流体相互作用区域，并且
其中所述第一流体相互作用区域和所述第二流体相互作用区域交叉。
2.根据权利要求1所述的射流振荡器，其中所述主体包括平面，并且其中所述流体出口与所述平面齐平。
3.根据权利要求1所述的射流振荡器，其中所述出口包括向外张开的壁。
4.根据权利要求1所述的射流振荡器，其中所述主体外表面包括外壁，并且其中相邻外壁之间的角度为约90度。
5.根据权利要求1所述的射流振荡器，其中所述主体外表面包括外壁，并且其中相邻外壁之间的角度小于或大于90度。
6.根据权利要求1所述的射流振荡器，其包括导管，所述导管流体联接到所述流体入口。
7.根据权利要求6所述的射流振荡器，其中所述导管包括大致圆柱形孔。
8.根据权利要求6所述的射流振荡器，其中所述振荡器主体和所述导管是整体构造。
9.根据权利要求1所述的射流振荡器，其中所述流体入口向内渐缩。
10.根据权利要求1所述的射流振荡器，其中所述三维空间包括从入口到出口的流体通路，所述流体通路由所述第一流体相互作用区域和所述第二流体相互作用区域的所述交叉部限定。
11.根据权利要求10所述的射流振荡器，其中由所述交叉部限定的所述流体通路为大致圆柱形的。
12.根据权利要求1所述的射流振荡器，其中每个反馈流动路径定位成与相邻反馈流动路径成约90度。
13.根据权利要求1所述的射流振荡器，其不包括移动部件。
14.根据权利要求1所述的射流振荡器，其中所述第一流体相互作用区域和所述第二流体相互作用区域的所述交叉部限定中心主体孔。
15.一种卫生器具，其包括根据权利要求1至14中任一项所述的一个或多个射流振荡器。
16.根据权利要求15所述的卫生器具，其包括多个射流振荡器。
17.根据权利要求16所述的卫生器具，其中所述射流振荡器相对于振荡器主体壁随机地定向。
18.根据权利要求16所述的卫生器具，其中所述射流振荡器相对于振荡器主体壁以一定图案定向。
19.根据权利要求16所述的卫生器具，其中所述射流振荡器以对称图案定位在所述器具中或其上。
20.根据权利要求15所述的卫生器具，其中所述卫生器具为淋浴头或水龙头喷头。
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