DE112016005360T5

DE112016005360T5 - Abtast-Düsenanordnung, Duschkopfbaugruppe und Verfahren

Info

Publication number: DE112016005360T5
Application number: DE112016005360.6T
Authority: DE
Inventors: Gregory A. Russell; Steve Crockett
Original assignee: DlhBowles Inc
Current assignee: DlhBowles Inc
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2018-08-09
Also published as: US20180318855A1; US11045825B2; CN108472664A; WO2017091732A1

Abstract

Ein neuer fluidtechnischer Abtast-Oszillator wird in einem kostengünstig hergestellten fluidtechnischen Duschkopf oder einer kostengünstig hergestellten fluidtechnischen Düsenanordnung (50, 198, 250, 400) verwendet, der bzw. die schwingende Sprühstrahlen aus mehrfachen fluidtechnischen Abtastkomponenten richtet, um Wasser gleichmäßig über einen vorgewählten Deckungsbereich zu verteilen. Die fluidtechnischen Abtastkomponenten und der Duschkopf der vorliegenden Erfindung stellen Sprühmuster, Tropfengröße, Tropfengeschwindigkeit und Temperaturgleichmäßigkeit bei sehr niedrigen Strömungsraten (und zwar 2 g/m oder weniger) bereit, welche zum Duschen angenehm sind. Die fluidtechnischen Abtastkomponenten sind in einer Mehrzahl von getrennten Konfigurationen bereitgestellt, um individuell maßgeschneiderte Abtastsprühstrahlen zu erzeugen, welche eine ausgewählte Abtastsprühcharakteristik aufweisen. Die Frontplatte (zum Beispiel 56, 200, 270, 454) des Duschkopfes ist konfiguriert, um die fluidtechnischen Oszillatoren zu unterstützen und zu richten, optional mit Indexnuten 802, welche konfiguriert sind, um entsprechende Winkelindexlaschen 800 auf den fluidtechnischen Oszillatoreinsätzen aufzunehmen, um die Sprühstrahlen von jedem fluidtechnischen Oszillator (zum Beispiel 172, 220, 282, 530) zu richten und zu zielen.

Description

HINTERGRUND
Verweis auf verwandte Anmeldungen:
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Vorteile der Priorität der im gemeinsamen Eigentum sich befindenden mitanhängigen vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/258,991 , welche am 23 November 2015 unter der Bezeichnung „SCANNER NOZZLE ARRAY AND SHOWERHEAD ASSEMBLY“ eingereicht worden ist. Diese Anmeldung bezieht sich auch auf die im gemeinsamen Eigentum befindenden US Patente Nr. 6938835, 6948244, 7111800, 7677480 und 8205812 , welche eine vorgehende Ausführungsform decken, welche sich auf einen gemeinsam übertragenen fluidtechnischen Abtast-Oszillator, mehrfache fluidtechnische Umhüllungen, und Verfahren zur Integration einer fluidtechnischen Geometrie (Austrittsgeometrie) in ein Gehäuse einer fluidtechnischen Vorrichtung beziehen.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fluidverarbeitungsprozesse und - geräte. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf neue Verfahren und Geräte zum Herstellen von fluidtechnischen Oszillatoren oder Einsätze und Duschköpfe und weitere Düsenanordnungen, um die entsprechenden Leistungen zu erhöhen.
Beschreibung des Stands der Technik
Standard-Düsen-Duschköpfe bieten kein angenehmes Sprühmuster beim Duschen, sowie keine gleichmäßige Tröpfchengröße, gleichmäßige Tröpfchengeschwindigkeit und Temperaturgleichförmigkeit bei sehr niedrigen Strömungsraten (zum Beispiel 2 g/m oder weniger). Jeder fluidtechnische Duschkopf kann im Allgemeinen Verbesserungen gegenüber den traditionellen herkömmlichen Duschköpfen bereitstellen. Die meisten fluidtechnisch ausgestatteten Duschköpfe weisen sehr wenige sprüherzeugende Öffnungen auf und werden deshalb anfangs von den Verbrauchern beim Einkaufen als minderwertig angesehen, da diese den Duschkopf vor dem Kauf nicht benutzen können. Frühere fluidtechnische Duschköpfe sind wegen der Schwierigkeit beim Abdichten der fluidtechnischen Durchgänge auch schwierig herzustellen. Frühere fluidtechnische Duschköpfe neigen auch dazu, teurer zu sein als herkömmliche Jetduschen aufgrund der Anzahl von fluidtechnischen Komponenten. Ein nützlicher Hintergrund und eine Einführung in die Terminologie, die zum Verständnis dieser Erfindung erforderlich ist, wird in US 6938835 , US 6948244 , US 71 11800 , US 7677480 und US 8205812 bereitgestellt, wobei diese Patente gemeinsam im Eigentum des Besitzers der vorliegenden Anmeldung stehen und eine frühere Ausführungsform decken, welche sich auf einen gemeinsam übertragenen fluidtechnischen Abtast-Oszillator, mehrfache fluidtechnische Umhüllungen, und Verfahren zur Integration einer fluidtechnischen Geometrie (Austrittsgeometrie) in ein Gehäuse einer fluidtechnischen Vorrichtung beziehen.
Fluidische Einsätze oder Oszillatoren sind für ihre Fähigkeit wohlbekannt, einen großen Bereich von charakteristischen Flüssigkeitssprühstrahlen bereitzustellen, indem die Strömung eines Flüssigkeitsstrahls ohne die Verwendung mechanisch bewegter Teile zyklisch abgelenkt wird. Die Unterscheidungskraft dieser Sprühstrahlen beruht auf der Tatsache, dass sie durch ihre oszillatorische Natur gekennzeichnet sind, im Vergleich zu den relativ gleichmäßigen Strömen, die von Standardsprüh- oder Scherdüsen emittiert werden.
Das US-Patent Nr. 4,052,002 (Stouffer & Bray) in seinen 5-7 zeigt einige der typischen Tröpfchensprühmuster, welche durch fluidtechnische Oszillatoren erzeugt werden können (wobei die gezeigten Tröpfchenmuster die Tröpfchen darstellen, welche während eines kompletten Zyklus des zyklisch abgelenkten Flüssigkeitsstrahls erzeugt werden). Es wird hier gezeigt, wie ein sich im Wesentlichen zeitlich änderndes flaches Strömungsmuster aus einem Flüssigkeitsstrahl oder Sprühstrahl, welches aus dem Oszillator austritt, in eine gasförmige Umgebung eintritt und in Tropfen aufbricht, welche im Wesentlichen quer zur angenommenen x-Richtung (das heißt die angenommene y-Richtung) des Strahls verteilt werden.
Solche Sprühmuster können durch die bestimmbaren Merkmale ihrer Tropfen (zum Beispiel der volumetrische Sprühdurchsatz, der abdeckbare Sprühbereich, die räumliche Verteilung der Tropfen in zur Sprühströmungsrichtung senkrechten Ebenen und an verschiedenen Abständen vor dem Oszillatorausgang, die durchschnittlichen Tropfengeschwindigkeiten, die durchschnittliche Größe der Tropfen, und die Frequenz mit welcher die Tropen auf einem Hindernis im Sprühweg auftreffen) beschrieben werden.
Ein fluidtechnischer Einsatz wird im Allgemeinen als ein dünnes rechteckiges Glied verstanden, welches aus Kunststoff geformt oder bearbeitet ist und einen speziell konstruierten Flüssigkeitsströmungskanal (oder ein Mittel zum Induzieren von Schwingungen in der Flüssigkeit, welche durch den Kanal fließt) aufweist, welcher entweder in der breiteren Oberseite oder Unterseite bereitgestellt ist, und manchmal beide (wenn angenommen wird, dass dieser fluidtechnische Einsatz eine Standardausführung ist, welche in den Hohlraum eines Gehäuses eingesetzt werden muss, dessen Innenwände konfiguriert sind, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung um den Einsatz und eine Außenwand für die eine oder mehreren Grenzflächen zu bilden, welche die speziell konstruierten Strömungskanäle enthalten). Unter Druck stehende Flüssigkeit tritt in solch einen Einsatz ein und wird von demselben gesprüht. Durch eine geeignete Auswahl der Anordnung der Strömungskanäle des Oszillators und dessen Abmessungen bei einem vorbestimmten Durchsatz, können die Eigenschaften der gesprühten schwingenden Flüssigkeitstropfen verändert werden.
Obwohl es aus dem Gesichtspunkt des Herstellers einfacher ist diese Einsätze als dünne rechteckige Glieder mit Strömungskanälen auf ihrer Oberseite oder Unterseite herzustellen, sollte es klar sein, dass diese so hergestellt werden können, dass ihre Flüssigkeitsströmungskanäle im Wesentlichen überall innerhalb des Gliedskörpers angeordnet sein können (zum Beispiel, auf einer Ebene, welche durch den Gliedmittelpunkt geht); in solchen Fällen würde der Einsatz einen deutlich definierten Kanaleingang und -ausgang haben. Das US Patent Nr. 5,820,034 (Hess), und dessen 3-4, zeigen zum Beispiel einen zweiteiligen fluidtechnischen Einsatz, dessen Außenfläche zylindrisch ist, sodass der Einsatz in ein ähnlich ausgebildetes Gehäuse einsetzbar ist.
Zusätzlich sollte man beachten, dass diese Strömungskanäle notwendigerweise nicht eine einheitliche Tiefe aufweisen müssen. Siehe zum Beispiel US Patent Nr. 4,463,904 (Bray), US Patent Nr. 4,645,126 (Bray) und RE38,013 (Stouffer) in Bezug auf fluidtechnische Oszillatoren, in welchen die Unterseiten dieser Kanäle diskret und regelmäßig geneigt sind, um die Weise zu beeinflussen, in welcher die Sprühstrahlen von diesen Oszillatoren sich beim Verlassen des Oszillatorsaustritts ausbreiten. Es gibt wohlbekannte Konstruktionen von fluidtechnischen Schaltkreisen, welche zum Verwenden mit solchen fluidtechnischen Einsätzen geeignet sind. Viele dieser Konstruktion weisen gemeinsame Merkmale auf, umfassend (a) zumindest eine Leistungsdüse, welche konfiguriert ist, um die Bewegung der unter Druck durch den Einsatz strömenden Flüssigkeit zu beschleunigen, (b) eine Interaktionskammer, durchwelche die Flüssigkeit strömt und in welcher das Strömungseffekt aktiviert wird, welches am Ende den Sprühstrahl aus dem Einsatz zum Oszillieren veranlasst, (c) einen Flüssigkeitseingang, (d) ein Weg, welcher den Eingang und die eine oder die mehreren Düsen verbindet, und (e) einen Ausgang oder Eingang, von welchem die Flüssigkeit den Einsatz als Sprühstrahl verlässt.
Beispiele von fluidtechnischen Schaltkreisen können in vielen Patenten gefunden werden, umfassend US Patente Nr. 3,185,166 (Horton & Bowles), 3,563,462 (Bauer; Rückkopplungsoszillator, der einen Teil der Terminologie einführt, die in der Fluidoszillator-Industrie üblich geworden ist, wie zum Beispiel „Leistungs-Düse“, „Feedback- oder Steuerdurchgang“), 4,052,002 (Stouffer & Bray) 4,151, 955 (Stouffer; Inseloszillator), 4,157,161 (Bauer), 4,231 519 (Stouffer), die als RE 33.158, 4.508.267 (Stouffer) neu erteilt wurde, 5,035,361 (Stouffer), 5,213,269 (Srinath), 5,971, 301 (Stouffer; Kastenoszillator); 6,186,409 (Srinath), 6,253,782 (Raghu; Pilzoszillator), 7,014,131 (Berning et al.; doppelseitiger Oszillator), US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. (USPAP) 2005/0087633 (Gopalan; Dreistromdüse, Inseloszillator), 7.267.290 (Gopalan & Russell; Kaltpilz-Oszillator), 7.472.848 (Gopalan & Russell; gestufter Pilzoszillator), 7.478.764 (Gopalan; Dickstrahloszillator), USPAP 2008/0011868 ( Gopalan; interagierende Oszillatoren) und USPAP 2009 /0236449 (Gopalan et al .; Split-Throat-Oszillator).
Trotz dem breiten Stand der Technik bezüglich der Entwicklung von Fluidkreisläufen hat sich die Art der Gehäuse oder Umhüllungen, die Fluidoszillatoren umgeben, über die Jahre nicht wesentlich verändert. Beispielsweise wird für Fahrzeugwindschutzscheibenwaschanwendungen (einer der ersten Bereiche, in denen derartige Fluideinsätze häufig verwendet wurden) die äußere Form eines typischen Gehäuses aerodynamisch von seiner hinteren Fläche zu seiner vorderen Fläche in Anbetracht der Tatsache konfiguriert, dass dieses Gehäuse auf der Motorhaube eines Autos und vor seiner Windschutzscheibe montiert wird. In einer solchen Gehäusevorderseite befindet sich ein speziell konfigurierter Hohlraum oder Hohlräume, die über einen Presspassungseinsatz ein oder zwei Fluidoszillatoren aufnehmen, siehe US-Patent Nr. 6,062,491 (Hahn). Solche Gehäuse können auch modifiziert werden, um einen divergierenden Stapel solcher Oszillatoren aufzunehmen; siehe US-Patent Nr. 7 111 800 (Berning et al.). Während man allgemein denkt, dass die Gehäuse für diese Oszillatoren von fast vollständig umschließender Natur sind, ist dies nicht unbedingt notwendig, siehe 3 aus US-Patent Nr. 5 845 845 (Merke et al.), die einen „Deckel“ zum Einschließen nur der Grenzfläche des Oszillators zeigt, in dem sich der fluidtechnische Kreis befindet.
Das im gemeinsamen Besitz befindliche US-Patent Nr. 6,938,835 (Stouffer), das auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, bezieht sich auf eine dreidimensionale (3-D) Abtast-Düse, die im Flüssigkeit-Luft-Modus arbeitet, und insbesondere auf eine 3-D Abtast-Düse, in der ein einzelner Strahl lange Wellenlängen hat, so dass Flüssigkeitsprojektile für größere Abstände von der Düse bestehen bleiben, wodurch eine bessere Reinigung für harte Oberflächen durch Stoß und Abrieb bereitgestellt wird. Frühere Sprühnebel mit vollständiger Abdeckung wurden durch Fluidoszillatoren erreicht, die Bleche überstrichen (siehe beispielsweise US-Patent Nr. 4,151,955 von Stouffer) oder indem sie einen Strahl mechanisch über die Zieloberfläche trieben (wie es bei einigen Scheinwerferwaschanlagen der Fall ist). Viele Reinigungsdüsen verteilen Energie, indem sie den Strahl verteilen, und basieren auf eine Stabbewegung, um eine weitere Verteilung zu erreichen. Eine hervorragende Reinigung wurde durch überstreichenden Strahlen erhalten, die von einer Fächerdüse ausgegeben werden wie in Stouffer US-Patent Nr. 4 508 267 gezeigt, über einem Streustrahl mit statischer (nicht überstreichender) Düse auf Scheinwerferreinigungsdüsen. Gemäß dem '835-Patent ist ein einzelner, konzentrierter Strahl, der über eine Fläche zeitverteilt ist, statischen Mehrstrahldüsen überlegen, die genau wie ein Gebläse streichen, sodass, um ein Sprühmuster mit voller Abdeckung zu erhalten, das sowohl in der Musterverteilung als auch in der Tröpfchengröße gleichmäßiger ist, beruht das 835 auf einem Typ eines Fluidoszillators, der eine zufällige Abtastung sowohl in radialer als auch in tangentialer Richtung erzeugt. Somit weist das Patent eine Sprühdüse mit vollständig abgedeckter Fläche auf, die eine zylindrische Oszillationskammer aufweist, die durch eine stromaufwärtige Endplatte und eine stromabwärtige Endplatte begrenzt ist. Eine Einlassöffnung in der stromaufwärtigen Endplatte ist mit einer Quelle von unter Druck stehender Flüssigkeit verbunden, die auf den Bereich gesprüht werden soll, und eine Auslassöffnung an dem stromabwärtigen Ende gibt einen Strahl der unter Druck stehenden Flüssigkeit in die Umgebung aus. In diesem Patent ist die zylindrische Wand der Oszillationskammer durch eine Linie definiert, die um eine Axiallinie gedreht wird, die durch die Einlassöffnung und die Auslassöffnung verläuft. Die Oszillationskammer ist angepasst, um ein einfaches schwingendes torusförmiges Strömungsmuster zu unterstützen, das innerhalb der Grenzen dieser Kammer gefangen bleibt. Das Toroid dreht sich um seine Querschnittsachse und wird von dem in die Oszillationskammer abgegebenen Flüssigkeitsstrahl mit Energie versorgt. Das torusförmige Strömungsmuster weist diametral entgegengesetzte Querschnitte auf, die sich in der Größe abwechseln, um den Auslassstrahl in radialen Bahnen und auch in tangentialen Richtungen zu bewegen und um sich dadurch bei jedem Durchlauf auf eine unterschiedliche radiale Bahn zu bewegen, wodurch ein zufälliges Überstreichen oder Abtasten des aus der Austrittsöffnung über die Sprühfläche austretenden Strahls erfolgt.
Da fluidtechnische Oszillatoren weiterhin in mehr Arten von Sprühanwendungen verwendet wurden, ergab sich die Gelegenheit, das Design ihrer Gehäuse erneut zu untersuchen und zu verbessern, um die Gesamtsprühleistung von Düsenanordnungen, die Fluidoszillatoren verwenden, zu verbessern. In Anbetracht der Notwendigkeit einer Entwicklung von verbesserten Gehäusen und Fluid-Sprühanordnungen, um einen breiteren Bereich von gewünschten Sprühverteilungen effektiver und effizienter bereitzustellen, veranschaulicht das US-Patent Nr. 8,205,812 (Hester et al.), des Zessionars der vorliegenden Anmeldung, eine verbesserte Fluidvorrichtung, die mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit arbeitet, die durch sie mit einer bestimmten Strömungsrate strömt, um einen oszillierenden Sprühstrahl aus Flüssigkeitströpfchen mit gewünschten Eigenschaften zu erzeugen. Hester's 812-Vorrichtung stellt fluidtechnische Sprühanordnungen (das heißt fluidtechnische Oszillatoren mit neuartigen Umhüllungen) bereit, die spezifische Arten von gewünschten Sprühnebeln bereitstellen können, die mit herkömmlicher Fluidtechnik nicht erreichbar waren. Zum Beispiel stellt die 812-Vorrichtung von Hester einen fächerförmigen Sprühstrahl bereit, der einen relativ großen Oberflächenbereich (mit einer beispielhaften 400 cm² großen Oberfläche in einem Abstand von 30 cm vom Ausgang des Sprühkopfs) gleichmäßig mit Flüssigkeitströpfchen bedeckt, die große Durchmesser (zum Beispiel > 2 mm), hohe Geschwindigkeiten (zum Beispiel > etwa 4 m/s) und möglicherweise pulsierende Frequenzen aufweisen, die im wahrnehmbaren Bereich des menschlichen Körpers liegen (zum Beispiel < oder etwa 30-60 Hertz). Eine solche Vorrichtung stellt Umhüllungen und Fluidsprühanordnungen bereit, die bei Duschkopf- und Körpersprühanwendungen mit niedrigen Strömungsraten arbeiten, die verringerte Strömungsraten ermöglichen können, um signifikante Wassereinsparungen zu erzielen, während Sprühstrahlen bereitgestellt werden, die die gleichen taktilen Empfindungen wie herkömmliche Duschköpfe bereitstellen, wenn die Sprühstrahlen auf die Haut eines Benutzers auftreffen, während sie auch Gehäuse und Fluid-Sprühanordnungen bereitstellen, die auch ideal für eine Auswahl kommerzieller Reinigungsanwendungen ausgebildet sind.
Es besteht jedoch ein Bedarf an weiteren Verbesserungen. Duschköpfe oder Düsenanordnungen, deren Montageaufwand geringer ist und die die Möglichkeit bieten, brauchbar geformte unkonventionelle kombinierte Sprühmuster zu erzeugen, sind wünschenswert, und eine größere Zuverlässigkeit und Standzeit (bei Hochleistungssprühstrahlen) ist ein lang empfundenes Bedürfnis. Es besteht auch die Notwendigkeit an verbesserten Umhüllungen und fluidtechnischen oszillierenden Sprühstrahlen für Duschkopfbaugruppen, die einen verringerten Energieverbrauch erlauben, während Sprühstrahlen bereitgestellt werden, die die gewünschten taktilen Empfindungen bereitstellen, wenn sie auf die Haut eines Benutzers einwirken, sowie eine bessere Steuerung der Position der Bereiche ermöglichen, welche durch die Sprühstrahlen aus diesen Anordnungen benetzt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei dem Bestreben, die Leistung verschiedener Arten von Flüssigkeitssprühvorrichtungen zu verbessern, haben die Anmelder entdeckt, dass es möglich ist, neue Gehäuse für diese Fluidoszillatoren bereitzustellen und einzuführen, die ihre Leistung merklich verbessern. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Umhüllungen und fluidtechnische oszillierende Sprühstrahlen für Duschkopfbaugruppen bereitzustellen, die einen verringerten Energieverbrauch bereitstellen können, wobei gleichzeitig Sprühstrahlen bereitgestellt werden, die gewünschte taktile Empfindungen bereitstellen, wenn sie auf die Haut eines Benutzers auftreffen, wobei auch eine bessere Richtungssteuerung des Sprühstrahls bereitgestellt wird, um die Position der Bereiche einzustellen, die durch die Sprühstrahlen aus solchen Anordnungen benetzt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von Umhüllungen für Fluidsprühstrahlanordnungen, die „weniger Wasser“ verwenden, und trotzdem den Eindruck von „mehr Wasser“ bereitstellen, durch Bereitstellung von Sprühstrahlen mit niedriger Flussrate, die die gleichen taktilen Empfindungen wie höhere Flussraten in nicht-fluidtechnischen Sprühstrahlen beim Auftreffen auf der Benutzerhaut bereitstellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Abtastsprühanordnungen mit mehreren Auslassdüsen, wobei jede Düse eine vorgewählte Sprühcharakteristik aufweist, um verbesserte Duschkopfmuster zu erzeugen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Abtastsprühanordnungen mit mehreren Fluidoszillatoren, wobei jeder Oszillator eine Einlassleistungsdüse und einen Auslass aufweist, der selektiv in Bezug auf die Leistungsdüse positioniert ist, um eine vorgewählte konische Sprührichtung und -winkel zu erzeugen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Abtastsprühvorrichtungen mit mehreren Fluidoszillatoren mit einer minimalen Anzahl von Komponenten, um die Form- und Montagevorgänge zu vereinfachen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gehäuse und Fluidsprühanordnungen bereitzustellen, die sowohl für Massageanwendungen in der Dusche als auch für Anwendungen ohne Massage geeignet sind.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres unter Bezugnahme auf die beigefügte Zusammenfassung, die Zeichnungen und die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden.
Die Fluidsprühvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die in ihren bevorzugten Ausführungsformen in der Form von Duschköpfen mit mehreren Fluidoszillatorauslässen dargestellt ist, erzeugt ausgewählte Sprühmuster, um alle Vorteile von fluidtechnischen Duschköpfen bereitzustellen, mit zusätzlichen Vorteilen bei der Bereitstellung von auswählbaren Sprühcharakteristika und mit verbesserten Herstellungsprozessen, und ist somit allgemein darauf gerichtet, die oben dargelegten Bedürfnisse zu erfüllen und die Nachteile zu überwinden, die mit Vorrichtungen und Verfahren nach dem Stand der Technik identifiziert wurden. Dies wird teilweise durch die Anwendung von mehreren 3-D-oszillierenden Abtast-Sprühvorrichtungen des allgemeinen Typs, die in dem oben erwähnten, allgemein bekannten Stouffer '835-Patent beschrieben sind, in einem Sprühkopf erreicht, indem jeweils mehrere 3-D-Abtastfluidausgänge bereitgestellt werden, die jeweils eine Sprühausgabe bereitstellen, welche gemäß einer vorgewählten konischen Mustergröße und -richtung überstreichen oder abtasten. Der Einfachheit halber wird ein Duschkopf, der das beschriebene konische Sprühmuster enthält, hier als Abtast-Duschkopf bezeichnet.
In ihren breitesten Aspekten bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines zweiteiligen Fluidoszillators für Abtastsprühvorrichtungen, welches die Schritte umfasst des Formens eines hemisphärischen Oberteils eines Interaktionsbereichs, welcher eine Einlassdüse umfasst, des Formens eines hemisphärischen Unterteils des Interaktionsbereichs, welcher eine entsprechende Auslassöffnung und eine Verengung umfasst, und des Konfigurierens der Verengung, um einen ausgewählten Auslassabtastsprühstrahl zu erzeugen, welcher eine vorbestimmte konische Auslasssprührichtung und -achse aufweist. Weitere Schritte umfassen das selektive Versetzen der Verengung relativ zur Achse der entsprechenden gegenüberliegenden Leistungsdüse, durch Verändern der Auslassverengungnwinkel. Im Falle einer Anwendung in einem Duschkopf oder ähnlichem, umfasst der Prozess das Bereitstellen einer Abtastsprühvorrichtung mit einer Mehrzahl von fluidtechnischen Oszillatoren, und das Bereitstellen jeder fluidtechnischen Verengung der Sprühvorrichtung mit einem ausgewählten Versatz, wobei irgendeine Kombination von Versätzen verwendet wird, um ein gewünschtes Gesamtsprühmuster zu erzeugen. Die Sprühvorrichtung wird durch Umhüllen von Komponenten der Oszillatorschaltkreise in einem Gehäuse vervollständigt, welches einen hinteren Abschnitt und eine Frontplatte aufweist, welche ein eingeschlossenes Fluidplenum bilden.
Eine Abtast-Sprühvorrichtung, die einen zweiteiligen Fluidoszillator gemäß der Erfindung enthält, umfasst einen hemisphärischen Oberteil eines Interaktionsbereichs, welcher eine Einlassleistungsdüse aufweist, und einen hemisphärischen Unterteil des Interaktionsbereichs, welcher eine entsprechende Auslassöffnung und eine Verengung aufweist. Die Verengung ist konfiguriert, um einen ausgewählten Auslassabtastsprühstrahl zu erzeugen, welcher eine vorbestimmte konische Auslasssprührichtung und -achse aufweist. Insbesondere steht die Verengung des Unterteils der Einlassleistungsdüse des Oberteils gegenüber und ist selektiv relativ zur Achse der gegenüberliegenden Leistungsdüse um den Winkel der Auslassverengung versetzt. In dieser Vorrichtung sind der hemisphärische Oberteil und Unterteil vereinigt, um eine zweiteilige fluidtechnische Oszillatorkammer zu bilden. Ein Gehäuse mit einem Rückteil und einer Frontplatte bildet ein eingeschlossenes Fluidplenum, wobei der Oberteil mit dem Fluidplenum fluidtechnisch durch die Einlassleistungsdüse verbunden ist, um Fluid in die fluidtechnische Oszillatorkammer zu leiten, und wobei die gegenüberliegende Auslassverengung der unteren Komponente fluidtechnisch mit der Umgebung über die Auslassöffnung und die Verengung verbunden ist. Die Verengung des Unterteils steht der Einlassleistungsdüse des Oberteils gegenüber und ist selektiv relativ zur Achse der gegenüberliegenden Leistungsdüse um den Winkel der Auslassverengung versetzt. Um einen Duschkopf oder eine andere Sprühvorrichtung zu bilden, umfasst die Abtastsprühvorrichtung ferner mehrere fluidtechnische Oszillatoren, welche ausgewählte Versatze aufweisen um mehrere Auslasssprühstrahlen zu bilden, welche jeweils einzeln durch Auswahl des Versatzes steuerbar sind, um ein zusammengestelltes Abtastsprühmuster zu erzeugen.
In Übereinstimmung mit zusätzlichen Aspekten der vorliegenden Erfindung wird eine fluidtechnische Vorrichtung bereitgestellt, die mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit arbeitet, die mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit betrieben wird, welche dadurch mit einem bestimmten Durchsatz strömt, um einen schwingenden Sprühstrahl von flüssigen Tropfen in einer gasförmigen Umgebung zu bilden, wobei der Sprühstrahl vorbestimmte gewünschte Eigenschaften aufweist, wie eine konische räumliche Verteilung und einen Kegelwinkel, sowie die Geschwindigkeit, Frequenz und Wellenlänge der Flüssigkeitstropfen vor der Vorrichtung. Die Abtastsprühvorrichtung der Erfindung umfasst eine Mehrzahl von fluidtechnischen Oszillatoren, welche jeweils einen fluidtechnischen Schaltkreis zum Induzieren von Schwingungen in einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, welche durch den Oszillator strömt, um einen Flüssigkeitsstrahl in Form eines konischen Abtaststrahls von Flüssigkeitstropfen zu emittieren, wobei der Sprühstrahl vorbestimmte Merkmale aufweist, wie seine Richtung und sein Kegelwinkel. Ein Gehäuse schließt die fluidtechnischen Schaltkreis ein, wobei das Gehäuse eine Außenfläche aufweist, welche einen vorderen Abschnitt, oder Platte, mit einem Mittelpunkt, einen hinteren Abschnitt, oder Platte, und eine Zwischengrenzfläche, welche den vorderen und hinteren Abschnitt verbinden, um ein Innenplenum zu definieren. Der fluidtechnische Schaltkreis umfasst eine Mehrzahl von Durchgängen, welche einen entsprechenden einer Mehrzahl von fluidtechnischen Oszillatoren aufnehmen, wobei die Schnittpunkte der Durchgänge mit der Gehäusefrontplatte eine Mehrzahl von Sprühauslässen definieren. Die geometrische Anordnung dieser Auslässe in der vorderen Gehäusefläche ist so gewählt, dass die gewünschten Eigenschaften des Abtastsprühstrahls erhalten werden, wenn die Vorrichtung mit ihrem Solldurchsatz betrieben wird. Die fluidtechnische Schaltkreisgeometrie der vorliegenden Erfindung ermöglicht, unter ihren mehreren Vorteilen, das Bereitstellen von vorwählbaren Sprührichtungen und -winkeln aus den Sprühauslässen, und vereinfacht auch die Herstellung von diesen Vorrichtungen, indem der Form- und Montageprozess vereinfacht wird. Die Geometrie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ferner erfordert keine große Oberflächenabdichtung wie in vorbekannten fluidtechnischen Anordnungen, da die Anordnung in einigen Ausführungsformen der Erfindung in zwei Teile geformt ist, welche durch sehr einfache zylindrische Dichtungen verbunden sind. Die zylindrische Dichtung ist viel robuster als eine großflächige Dichtung, wie vorliegend beschrieben.
In allgemeiner Hinsicht ist die vorliegende Erfindung auf Abtast-Sprühvorrichtungen wie Duschköpfe oder dergleichen gerichtet, die zweiteilige Oszillatorkammern enthalten, die mit gegenüberliegenden oberen und unteren Komponenten ausgebildet sind, die im montierten Zustand eine Fluidoszillatorkammer bilden. Die obere Komponente steht über eine Einlassleistungsdüse, die Fluid durch einen oberen Wandabschnitt der Oszillatorkammer führt, mit einer Fluidplenumkammer in Verbindung, während die gegenüberliegende untere Komponente über eine Auslassöffnung und eine Verengung in Fluidverbindung mit der Umgebung steht, die durch einen unteren Wandabschnitt der Oszillatorkammer führen. Die Leistungsdüse ist auf eine Achse der Oszillatorkammer ausgerichtet, während die gegenüberliegende Auslassöffnung von dieser Achse um einen ausgewählten Betrag versetzt ist. Unter Druck stehendes Fluid tritt durch die Leistungsdüse in die Kammer ein und zirkuliert in der Kammer, die in den dargestellten Ausführungsformen vorzugsweise im Allgemeinen kugelförmig ist, um eine Schwingjung im Fluid zu erzeugen, wie sie in dem oben genannten US-Patent Nr. 6,938,835 beschrieben ist. Fluid aus der Oszillationskammer wird in einem Sprühstrahl mit variabler Richtung ausgestoßen, das zufällig einen ausgewählten Bereich überstreicht, der durch die konische äußere Form des Sprühmusters definiert ist, wobei die Richtung des Sprühkegels und sein Kegelwinkel von der Geometrie des Sprühkegels und der Verengung, und daher vom Versatz der Auslassöffnung relativ zu der Achse der Leistungsdüse abhängen. Diese Geometrie und dieser Versatz werden für jeden fluidtechnischen Oszillator in einer Abtast-Sprühvorrichtung vorgewählt, so dass die kumulative Wirkung aller Sprühauslässe ein gewünschtes Gesamtabtast-Sprühmuster erzeugt. Jeder Sprühkegel kann eine andere Geometrie haben, oder sie können alle gleich sein oder es kann eine beliebige Kombination verwendet werden, um den gewünschten Gesamtzerstäubungseffekt zu erzeugen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Abtast-Sprühgerät mit einem Gehäuse offenbart, das eine Frontplatte aufnimmt, um ein Fluidplenum zu definieren. Eine Mehrzahl von fluidtechnischen Oszillatoren, welche Abtastsprühstrahlen mit vorgewählten Merkmalen, wie Richtung und Kegelwinkel, um ein ausgewähltes Sprühmuster mit gewünschten Tropfengrößen und Gleichförmigkeit zu erzeugen, wie insbesondere in Körpersprühvorrichtungen und Duschköpfen erwünscht, ist in der Frontplatte montiert und ist mit Einlassleistungsdüsen in fluidtechnischer Verbindung mit dem Plenum und Auslassverengungen, welche fluidtechnisch mit der Umgebung verbunden sind, versehen. In den offenbarten Ausführungsformen gemäß der Erfindung hat der Oszillatorschaltkreis eine zweiteilige Konfiguration zur Vereinfachung der Herstellung, wobei die Teile während des Zusammenbaus der Sprühvorrichtung verbunden werden, um einen allgemein sphärischen Fluidoszillator-Interaktionsbereich zu bilden. Ein oberer Teil der Schaltung enthält eine obere hemisphärische Hälfte eines Oszillatorinteraktionsbereichs und eine einzelne Einlassleistungsdüse, die stromaufwärts des Interaktionsbereichs liegt und unter Druck ein zu versprühendes Fluid zuführt. Ein unterer Teil der Schaltung enthält eine untere hemisphärische Hälfte des Interaktionsbereichs und eine einzelne Auslassöffnung und Auslassverengung, durch die Fluid in einem ausgewählten dreidimensionalen Abtastsprühmuster in die Umgebung ausgestoßen wird.
In einer ersten Ausführungsform ist die untere Hälfte der Fluidoszillatorschaltung, zum Beispiel durch Formen, in einer unteren Frontplatte für die Sprühvorrichtung ausgebildet, wobei die Frontplatte eine vorgewählte Anzahl von im wesentlichen hemisphärischen Vertiefungen enthält, die Auslassöffnungen enthalten und die untere Hälfte des fluidtechnischen Kreislaufs definieren. Die obere Hälfte jedes Kreislaufs wird durch einen entsprechenden Einsatz gebildet, der eine im wesentlichen hemisphärische Kuppel enthält und die Oszillator-Leistungsdüse enthält und der teilweise in die untere Frontplattenvertiefung eingesetzt und befestigt ist. Ein oberes Gehäusebauteil berührt an einer abgedichteten Verbindung die obere Oberfläche der Frontplatte und bildet ein Plenum, das die Oszillatorschaltungseinsätze umschließt. Ein unter Druck stehendes Fluid, das der Sprühvorrichtung zugeführt wird, tritt ins Plenum ein und wird durch die Leistungsdüse jeder Oszillatorschaltung zu dem entsprechenden Interaktionsbereich verteilt. Dieses Fluid zirkuliert in dem sphärischen Interaktionsbereich und erzeugt Schwingungen in dem Fluid, die bewirken, dass das Fluid als ein konischer Abtastsprühstrahl ausgestoßen wird, welcher Eigenschaften wie eine axiale Richtung und einen Kegelwinkel aufweist, die durch die Position des Auslasses in Bezug auf die Achse der entsprechenden Leistungsdüse bestimmt sind.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung enthält einen zweiteiligen Oszillatorschaltungseinsatz, wobei eine obere Hälfte eine Leistungsdüse enthält, die zu einer hemisphärischen Kuppel führt, und eine untere Hälfte eine hemisphärische Vertiefung aufweist, die eine Austrittsöffnung und eine Verengung enthält. Die Sprühvorrichtung umfasst eine Frontplatte mit mehreren Öffnungen zur Aufnahme der Einsätze und eine Rückplatte oder Gehäuseoberteilkomponente, die an der Frontplatte befestigt ist, um die Einsätze in einem Plenum zu umschließen und die Einsätze dicht in die Frontplattenöffnungen zu drücken. Abstandshalterstiften auf der Oberseite jedes Einsatzes kontaktieren die innere Oberfläche der Gehäuseoberplatte, um die Einsätze a sicher als Turbulenzfilter zu positionieren. Im Betrieb tritt der Sprühvorrichtung zugeführtes Fluid unter Druck in das Plenum ein und wird durch Zwischenräume zwischen den Abstandshalterstiften und dann in den entsprechenden Interaktionsbereich in die Leistungsdüse jeder Oszillatorschaltung verteilt. Dieses Fluid zirkuliert in dem sphärischen Interaktionsbereich, wie oben beschrieben, und erzeugt Schwingungen in dem Fluid, wodurch bewirkt wird, dass das Fluid als ein konischer Abtastsprühstrahl mit Eigenschaften, wie die axiale Richtung und Kegelwinkel, ausgestoßen wird, die durch die Position des Auslasses in Bezug auf die Achse der entsprechenden Antriebsdüse bestimmt sind.
In einer weiteren Ausführungsform werden mehrere zweiteilige Oszillatorschaltkreise für eine Abtastsprühvorrichtung gebildet, beispielsweise durch Formen einer einzigen Schicht einer Frontplatte, aller stromabwärtigen Hälften der Interaktionsregionen und ihrer Auslässe und Abtastverengungen. In ähnlicher Weise sind die stromaufwärtigen Hälften der Interaktionsregionen und alle ihre Leistungsdüsen in einer anderen einzelnen Schicht der vorderen Sprühplatten geformt. In dieser Ausführungsform ist eine dritte Schicht vorgesehen, um die ersten zwei Schichten zu tragen, und enthält entsprechende fluidtechnische Kreislauföffnungen zum Empfangen der stromabwärtigen Hälften der Oszillatorschaltungen. Die Frontplatte ist an einem oberen Gehäuseelement oder Komponente befestigt, um ein inneres Plenum zu bilden, das die Leistungsdüsen umgibt. Wiederum tritt Fluid unter Druck, das der Sprühvorrichtung zugeführt wird, in das Plenum durch das obere Gehäuseelement ein und wird in die Stromdüse jedes Oszillatorkreises durch Zwischenräume zwischen Abstandshalterstiften an den Stromdüsen und dann in den entsprechenden Interaktionsbereich verteilt. Dieses Fluid zirkuliert in dem sphärischen Interaktionsbereich, wie oben beschrieben, und erzeugt Schwingungen in dem Fluid, wodurch bewirkt wird, dass das Fluid durch die Auslassverengung als konischer Abtastsprühstrahl mit solchen Eigenschaften, wie die axiale Richtung und der Kegelwinkel, ausgestoßen wird, welche durch die Position des Auslasses in Bezug auf die Achse der entsprechenden Leistungsdüse bestimmt sind.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird jeder der zweiteiligen Fluidoszillatoren so hergestellt, dass die Einlassdüsen, die hemisphärischen oberen und unteren Teile des Interaktionsbereichs und die entsprechenden Auslassöffnungen und - verengungen so konfiguriert sind, dass ausgewählte Auslassabtastsprühstrahlen erzeugt werden, welche vorbestimmte konische Auslasssprührichtungen und -achsen aufweisen. Dies wird gemäß der Erfindung durch selektives Versetzen der Auslassverengung in Bezug auf die Achse der entsprechenden gegenüberliegenden Leistungsdüse erreicht, wobei der Versatz durch Verändern der Auslassverengungswinkel erreicht wird. Jeder fluidtechnische Kreislauf einer Sprühvorrichtung ist mit einem ausgewählten Versatz versehen, wobei jede Kombination von Versatze verwendet wird, um das gewünschte Sprühmuster zu erzeugen. Die Komponenten der Oszillatorschaltungen sind in einem Gehäuse eingeschlossen, das einen hinteren Abschnitt aufweist, der ein Einlassplenum und einen Teil der Schaltung umschließt, und eine Frontplatte, die den Rest der Schaltung und ihre Abtastsprühauslässe enthält. Somit umfasst das Verfahren das Auswählen jedes Sprühauslasses, um einen Versatz in Bezug auf seine entsprechende Leistungsdüsenachse zu haben, um ein gewünschtes Gesamtmuster zu erzeugen, wobei beispielsweise alle einzelnen Sprühstrahlen in einem engen Muster gerichtet sind, wie es für einen Körpersprühstrahl wünschenswert sein könnte oder sie auszuwählen, um ein breiteres Gesamtmuster zu erzeugen, wie es für einen Duschkopf wünschenswert ist.
Diese Abtastdüsenelementkonfiguration und Duschkopfbaugruppe und das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellen einige bedeutende Vorteile bereit, umfassend:

1. Die Einfachheit der Geometrie jeder einer Vielzahl von fluidtechnischen Abtastdüsen, wobei jede fluidtechnische Düse einen im Wesentlichen sphärischen Interaktionsbereich und gegenüberliegende Einlasslumen (Leistungsdüse) und Auslassöffnungsmerkmale (Verengungen) aufweist, die einen vereinfachten Aufbau von fluidtechnischen Abtastanordnungen ermöglichen,
- a. Alle Abtastverengungen befinden sich in der unteren stromabwärtigen Hälfte der Interaktionsbereiche und können somit in einem Stück des Duschkopfs geformt werden. Da solche fluidtechnischen Vorrichtungen typischerweise durch Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt werden, werden diejenigen, die mit solchen Herstellungsverfahren vertraut sind, verstehen, dass solche Herstellungsverfahren Einschränkungen hinsichtlich der Geometrie solcher Vorrichtungen aufzwingen, und dass das einstückige Formen der stromabwärtigen Abschnitte der Interaktionsregionen bedeutende Vorteile mit sich bringt. In diesem Szenario werden die Leistungsdüse und die stromaufwärtige Hälfte des Interaktionsbereichs individuell für jedes Fluid geformt, so dass die Komponentenanzahl für die Fluidik gleich der Anzahl an fluidtechnischen Komponenten plus eins ist. Dies ist mehr als bei einer früheren fluidtechnischen Dusche, aber die Komponenten sind viel einfacher zu konstruieren, zu formen und zusammenzubauen, wie nachstehend veranschaulicht wird.
- b. Alternativ können alle Abtastverengungen für die stromabwärts gelegene Hälfte der Interaktionsbereiche in einem Stück mit dem Duschkopf geformt sein, und alle Leistungsdüsen und die stromaufwärtige Hälfte der Interaktionsbereiche können in einem anderen Stück mit dem Duschkopf geformt sein. In diesem Szenario ist die Anzahl der Komponenten für die Fluidik zwei, unabhängig davon, wie viele fluidtechnischen Komponenten enthalten sind. Dieses Szenario ermöglicht auch, dass jeder Duschkopf so entworfen und gebaut wird, dass die fluidtechnische Geometrie der Sprühvorrichtung am besten geeignet ist, anstatt Standardkomponenten zu verwenden, die in früheren fluidtechnischen Duschköpfen typisch sind.
- i. Um die Ausrichtung einer großen Anzahl von fluidtechnischen Komponenten in der Anordnung zu erleichtern, kann eine der Komponenten aus einem flexiblen Material geformt sein, damit sie sich an die andere Hartplastikkomponente anpassen kann. Alternativ können, um die Ausrichtung einer großen Anzahl von Fluidkomponenten in der Anordnung der vorliegenden Erfindung zu erleichtern und um ein Richten oder Biegen der Fluidkomponente unter verschiedenen Richtwinkeln zu ermöglichen, beide Komponenten aus einem flexiblen Material geformt werden, damit sie sich aneinander und an einer harten Seite oder einer Stützplatte anpassen können, die vorgeschriebene Richtwinkel hält.
2. Die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses zur Herstellung der Abtastfluidik und der Sprühkopfdüsenanordnung - der koaxiale, gegenüberliegende Einlass (Leistungsdüse) und der Auslass (Verengung) der im Wesentlichen kugelförmigen Interaktionsregion - bieten die Möglichkeit, die stromabwärts liegenden Hälften der Interaktionsbereiche wirtschaftlich in dem einen Stück der Duschkopfbaugruppe zu formen, wie oben diskutiert. Da die Leistungsdüse und die stromaufwärtige Hälfte des Interaktionsbereichs individuell für jedes Fluid geformt sind, ist die Montage des Duschkopfs vereinfacht und die Komponenten sind viel einfacher zu entwerfen und zu formen.

Der fluidtechnische Abtast-Duschkopf der vorliegenden Erfindung enthält viel mehr Sprühausnehmungen oder -öffnungen (mehr fluidtechnische Komponenten), als mit früheren fluidtechnischen Duschköpfen möglich war, wodurch einer der wahrgenommenen Nachteile für solche fluidtechnisch ausgerüsteten Duschköpfe nach dem Stand der Technik überwunden wird. Ferner können die Fluidoszillator-Auslasssprühstrahlen verschiedene Auslassgeometrien aufweisen, um individuell ausgewählte Sprührichtungen und Kegelwinkel zu erzeugen, um ein wünschenswertes Gesamtsprühmuster zu erzeugen. Das Verfahren zur Herstellung und Konfiguration der vorliegenden Erfindung stellt eine wirtschaftliche und sehr wirksame Dichtung für Fluidkreisläufe in der fluidtechnischen Abtast-Duschkopfbaugruppe der vorliegenden Erfindung bereit. Der Abtast-Duschkopf der vorliegenden Erfindung ist nicht so teuer in der Herstellung wie herkömmliche fluidtechnische Duschköpfe, da im Vergleich zu früheren fluidtechnischen Duschköpfen weniger Komponenten verwendet werden können.
Daher wurde die vorliegende Erfindung oben eher allgemein zusammengefasst, damit die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden kann. Es gibt natürlich zusätzliche Merkmale der Erfindung, die im folgenden beschrieben werden und die den Gegenstand der Ansprüche dieser Erfindung bilden werden. Dementsprechend werden die obigen und noch weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung spezifischer Ausführungsformen derselben deutlich werden, insbesondere in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren verwendet werden, um ähnliche Komponenten zu bezeichnen.
Figurenliste

Die 1-5 zeigen schematische Darstellungen der bekannten dreidimensionalen (3-D) Abtastdüse der Anmelderin, die den allgemeinen Typ des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Fluidoszillators und Sprühvorrichtung veranschaulichen.
Die 6A und 6B veranschaulichen diagrammartig einen Duschkopf nach dem Stand der Technik, der fluidtechnische Kreisläufe verwendet, die herkömmliche fächerförmige Sprühstrahlen erzeugen.
7 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Abtast-Duschkopfes, der acht Fluidoszillatoren enthält, die Auslassöffnungen und -verengungen aufweisen, die ausgewählte Abtastsprühmuster gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellen.
8 zeigt eine perspektivische Explosionsdraufsicht der Vorrichtung von 7, die von links nach rechts obere (oder hintere) und untere (oder vordere) Gehäuse- und innere Komponenten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 zeigt eine perspektivische Explosionssicht von unten der Vorrichtung von 7, die von links nach rechts ein oberes und unteres Gehäuse und innere Komponenten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 zeigt eine vereinfachte schematische Draufsicht, die die Merkmale einer unteren Gehäusekomponente oder Frontplatte einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
11 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linien 11-11 von 10;
12 zeigt eine detaillierte Ansicht des Bereichs A von 11;
13 zeigt eine perspektivische Draufsicht der Komponente von 11; und
14 zeigt eine perspektivische Explosionsdraufsicht der zweiten Ausführungsform der Duschkopf- oder Düsenanordnung, wobei in der Figur von links nach rechts obere (oder hintere) und untere (oder vordere) Gehäusekomponenten sowie innere Komponenten eines Abtast-Duschkopfs dargestellt sind, welcher sechs fluidtechnische Oszillatorkammern gemäß der vorliegenden Erfindung einschließt.
15 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht von unten der Vorrichtung von 14, die von links nach rechts in der Figur das untere und obere Gehäuse und interne Komponenten gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
16 zeigt eine diagrammartige, im Querschnitt zusammengefasste Ansicht der Vorrichtung der 14 und 15;
17 zeigt eine Unteransicht der Vorrichtung von 16; und 8 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht von unten einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die von links nach rechts in der Figur obere und untere Gehäuse- und innere Komponenten eines Abtast-Duschkopfes darstellt, der fünf zweiteilige Fluidoszillator-Auslasskammern enthält, gemäß der vorliegenden Erfindung.
19 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht von unten der Ausführungsform von 18, die von links nach rechts in der Figur obere und untere Gehäuse- und innere Komponenten darstellt; und
20 zeigt eine schematische, Explosionsquerschnittsansicht einer fluidtechnischen Oszillatorkomponente der Vorrichtung der 18 und 19 gemäß der vorliegenden Erfindung.
21 zeigt eine perspektivische Draufsicht im Querschnitt einer vierten Ausführungsform des Abtastduschkopfes der vorliegenden Erfindung, die die Konfiguration von Fluidoszillatorkammern in der Sprühkopfanordnung darstellt;
22 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 21;
23 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Vorrichtung von 21 von oben;
24 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht von unten der Vorrichtung von 21; und
25 zeigt eine perspektivische Unteransicht der Vorrichtung von 21 gemäß der vorliegenden Erfindung.
26 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Version einer Fluidoszillatorkammer oder eines Interaktionsbereichs und ihrer Auslassöffnung und Verengungskonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung;
27 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 27-27 von 26; 27A zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung von 27; 28 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Version einer Fluidoszillatorkammer oder eines Interaktionsbereichs und ihrer Auslassöffnung und Verengungskonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung;
28A zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung von 28;
29 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Version einer Fluidoszillatorkammer oder eines Interaktionsbereichs und ihrer Auslassöffnung und Verengungskonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung;
29A zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung von 29;
30 zeigt eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung von 26;
31 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie 31-31 von 30 und veranschaulicht eine vierte Version einer Fluidoszillatorkammer oder eines Interaktionsbereichs und dessen Auslassöffnung und Verengungskonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung;
31A zeigt eine Draufsicht auf die Abtastverengung von 31;
32 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer fünften Version einer Fluidoszillatorkammer oder eines Interaktionsbereichs und ihrer Auslassöffnung und Verengungskonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung;
32A zeigt eine Draufsicht auf die Abtastverengung von 32;
33 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer sechsten Version einer Fluidoszillatorkammer oder eines Interaktionsbereichs und ihrer Auslassöffnung und Verengungskonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung; und
33A zeigt eine Draufsicht auf die Abtastverengung von 33 gemäß der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevor Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert werden, ist zu beachten, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details des Aufbaus und auf die Anordnungen der Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung kann in anderen Ausführungsformen und auf verschiedene Arten praktiziert und ausgeführt werden. Es versteht sich auch, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als einschränkend angesehen werden soll.
Allgemein gesagt ist die vorliegende Erfindung auf Sprühvorrichtungen vom Abtasttyp gerichtet, wie etwa Duschköpfe oder dergleichen, die zweiteilige Oszillatorkammern enthalten, die mit gegenüberliegenden oberen und unteren Komponenten ausgebildet sind, die im zusammengebauten Zustand eine Fluidoszillatorkammer bilden. Die obere Komponente steht über eine Einlassleistungsdüse, die Fluid durch einen oberen Wandabschnitt der Oszillatorkammer führt, mit einer Fluidkammer in Verbindung, während die gegenüberliegende untere Komponente über eine Auslassöffnung und eine Verengung in Fluidverbindung mit der Umgebung steht die durch einen unteren Wandabschnitt der Oszillatorkammer führen. Die Leistungsdüse ist auf eine Achse der Oszillatorkammer ausgerichtet, während die gegenüberliegende Auslassöffnung von dieser Achse um einen ausgewählten Betrag versetzt ist. Unter Druck stehendes Fluid tritt durch die Leistungsdüse in die Kammer ein und zirkuliert in der Kammer, die in den dargestellten Ausführungsformen vorzugsweise im allgemeinen kugelförmig ist, um eine fluidtechnische Schwingung zu erzeugen. Fluid aus der Oszillationskammer wird in einem Sprühstrahl mit variabler Richtung mit einem sich ändernden oder überstreichenden Querschnittsmuster und mit einer äußeren konischen Form ausgestoßen, wobei die Richtung des Sprühkegels und sein konischer Winkel von der Geometrie der Auslassöffnung und der Verengung abhängen und um den Betrag, um den die Auslassöffnung von der Achse der Leistungsdüse versetzt ist.
Diese Geometrie und dieser Versatz sind für jeden fluidtechnischen Oszillator in einer Abtast-Sprühvorrichtung vorgewählt, so dass die kumulative Wirkung aller Sprühauslässe ein gewünschtes Abtast-Sprühmuster erzeugt. Jeder Sprühkegel kann eine unterschiedliche Geometrie haben, oder sie können alle gleich sein, oder es kann irgendeine Kombination verwendet werden, um den gewünschten Gesamtsprüheffekt zu erzeugen.
Als eine Einführung in die vorliegende Erfindung wird die Aufmerksamkeit auf die Konfiguration nach dem Stand der Technik der 1 bis 5 gerichtet, die eine Fluidvorrichtung darstellt, die mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit arbeitet, die mit einer bestimmten Strömungsrate fließt, um einen schwingenden, kegelförmigen Sprühnebel zu erzeugen, welcher aus flüssigen Tröpfchen mit gewünschten Eigenschaften besteht. Diese Vorrichtung, die in dem oben beschriebenen US-Patent Nr. 6,938,835 desselben Inhabers beschrieben ist, stellt fluidtechnische Sprühanordnungen (das heißt Fluidoszillatoren mit neuartigen Umhüllungen) bereit, die spezifische Arten von gewünschten Sprühstrahlen bereitstellen können, welche mit herkömmlicher Fluidtechnik nicht erreichbar waren und zeigt insbesondere eine 3-dimensionale Abtast-Düse. Wie in den 1 und 4 gezeigt, ist diese Fluidvorrichtung eine Rotationsfigur: ein Zylinder 10 mit einer gewölbten oberen Endplatte 11. Die obere Endplatte 11 und die untere Endplatte 12 haben runde Öffnungen d₂ bzw. d₁, die vorzugsweise scharfkantig oder abgeschrägt sind, wie bei Cd₁ und Cd₂ gezeigt. Wie in 4 gezeigt, erzeugt im Betrieb Flüssigkeit unter Druck, die in den Boden der Kammer eintritt, einen schwingenden Toroid T, der auf der linken Seite T_L am kleinsten und auf der rechten Seite T_R am größten ist, aber dieser Zustand ändert sich oder wechselt. Das toroidförmige Strömungsmuster bleibt innerhalb der Grenzen der Oszillationskammer gefangen, wobei es sich um seine Querschnittsachse dreht und Energie von dem aus der Öffnung d₁ eintretenden Flüssigkeitsstrahl zugeführt wird.
Das toroidale Strömungsmuster (ebenfalls in 2 und 3 gezeigt) hat diametral gegenüberliegende Querschnitte, die sich in der Größe abwechseln, um das Fluid in der Oszillationskammer auf radialen Bahnen und auch in tangentialen Richtungen zu bewegen und dadurch bei jedem Durchlauf einen anderen radialen Weg zu wählen oder zu überqueren. Als Folge davon streicht der Austrittsstrahl in zufälliger Richtung, und zwar in einem konischen Raum, der von der Austrittsöffnung im Austrittsbereich weg weist. Wie in 5 dargestellt, deckt der zufällig gerichtete überstreichende oder abtastende Einzelauslassstrahl schnell die Fläche A, die ein Querschnitt des konischen Sprühnebels in einer Ebene quer zur Zentralachse des Sprühstrahls ist, in einer im wesentlichen gleichförmigen, im allgemeinen konischen Verteilung mit im wesentlichen gleichförmigen Butzen oder Tropfen von Flüssigkeit. Somit verteilt der Abtaststrahl automatisch und kontinuierlich die Effekte des Strahls (zum Beispiel Reinigung) über einen Bereich, selbst wenn die Bewegung eines Stabs (nicht gezeigt), in dem die Düse montiert ist, angehalten wird. Alle in diesem Patent offenbarten und dargestellten Auslässe fördern die Umwälzung auf der Seite, auf die der Strahl abgelenkt wird, aber die Kuppelform hat den ungünstigsten Winkel zur Förderung der Umwälzung auf der gegenüberliegenden Seite, wodurch eine größere Auslenkung des Strahls ermöglicht wird.
Die Verwendung von fluidtechnischen Kreisläufen in Sprühvorrichtungen, wie Duschköpfen, ist in den 6A und 6B des Standes der Technik dargestellt, entnommen aus dem gemeinsamen US-Patent Nr. 8,205,812 (Hester et al.), auf dessen Offenbarung hier Bezug genommen wird. Hesters 812-Patent veranschaulicht eine fluidtechnische Vorrichtung 20, die mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit arbeitet, die mit einer bestimmten Strömungsrate durch sie strömt, um einen oszillierenden Sprühstrahl aus Flüssigkeitstropfen mit gewünschten Eigenschaften zu erzeugen. Die Hester 812-Vorrichtung stellt mehrere Fluid-Sprühanordnungen (das heißt fluidische Oszillatoren mit neuartigen Umhüllungen) bereit, die allgemein mit 22 bezeichnet sind und bestimmte Arten von gewünschten Sprühstrahlen bereitstellen können. Zum Beispiel stellt die Hester 812-Vorrichtung, wie oben erwähnt, einen Sprühstrahl bereit, das einen relativ großen Oberflächenbereich (zum Beispiel einen 400 cm² großen Bereich in einem Abstand von 30 cm vom Ausgang des Sprühkopfs) gleichmäßig mit Flüssigkeitströpfchen bedeckt, welche einen großen Durchmesser (zum Beispiel > 2 mm), hohe Geschwindigkeiten (zum Beispiel > oder etwa 4 m/s) und pulsierende Frequenzen aufweisen, die im Bereich der Wahrnehmung durch den menschlichen Körper liegen (zum Beispiel < oder etwa 30-60 Hertz). Gemäß dem Patent 812 von Hester wird eine fluidtechnische Vorrichtung erzeugt, die mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit arbeitet, die durch sie mit einer bestimmten Strömungsrate fließt, um einen oszillierenden Sprühstrahl von Flüssigkeitströpfchen in eine umgebende gasförmige Umgebung zu erzeugen und wobei der Sprühstrahl die gewünschten Eigenschaften (zum Beispiel durchschnittliche räumliche Verteilung, Größe, Geschwindigkeit, Frequenz und Wellenlänge von Flüssigkeitströpfchen in einem definierten Abstand vor der Vorrichtung) umfasst, wobei dieser eine Vielzahl von Fluidoszillatoren innerhalb der Anordnungen 22 umfasst, die jeweils einen Kanal aufweisen, der Teil eines Fluidkreislaufes zum Induzieren von Oszillationen in der unter Druck stehenden Flüssigkeit ist, die durch den Oszillator strömt, um einen Flüssigkeitsstrahl in Form eines oszillierenden Sprühnebels von Flüssigkeitströpfchen abzugeben. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse mit einer Außenfläche, die eine hintere Fläche 24 und eine vordere Fläche 26 mit einem Mittelpunkt 28 umfasst. Eine Zwischengrenzfläche 30 verbindet die Flächen. Eine Mehrzahl von Kanälen 29, die sich jeweils durch das Gehäuse erstrecken und die Vorder- und Rückseiten schneiden, ist so konfiguriert, dass sie das Einführen eines der Vielzahl von Fluidoszillatoren in jeden der Kanäle ermöglicht, so dass die Schnittpunkte der Kanäle mit der Gehäusefrontfläche mehrere Auslässe 32 definieren. Die geometrische Anordnung der Durchgänge dieses Gehäuses und der eingesetzten Oszillatoren ist in 6B gezeigt, in der diese aus einer äußeren achteckigen Anordnung von acht Fluidoszillator enthaltenden Durchgängen besteht, die auf dem Mittelpunkt der Vorderfläche zentriert ist. Innerhalb dieser äußeren Anordnung befindet sich eine innere Anordnung von vier fluidoszillatorhaltigen Kanälen, die ebenfalls auf dem Mittelpunkt der Vorderseite des Gehäuses zentriert sind.
Die geometrische Anordnung der Hester 812 Auslässe in der Gehäusevorderseite wurde gewählt, um die gewünschten Eigenschaften des oszillierenden Sprühnebels zu erreichen, wenn die Vorrichtung bei ihrer spezifizierten Strömungsrate arbeitet. Die für diese Anwendung ausgewählten Fluidoszillatoren wurden so dimensioniert und proportioniert, dass sie bei den Fluiddrücken und Flussraten, bei denen sie betrieben wurden, die aus ihnen strömenden Flüssigkeitsstrahlen zum Schwingen mit einer Frequenz von ungefähr 50 Hertz und mit der Wellenlänge von ungefähr 10 cm brachten. Das Ergebnis ist ein großflächiger Sprühstrahl, der zur menschlichen Berührung sehr angenehme, kräftige (wegen der relativ hohen Geschwindigkeit und des großen Durchmessers der Tröpfchen) Massagequalitäten hat. Darüber hinaus wird dieses Sprühen bei überraschend niedrigen Strömungsraten (das heißt in Bereichen von 1,2 bis 1,9 g/m im Vergleich zu nicht-fluidtechnischen Sprühköpfen, die im Bereich von 2,0 bis 2,5 g/m betrieben werden) im Vergleich zu denen, die von den derzeit verfügbaren, nicht fluidtechnischen Massier-Sprühköpfen verwendet werden, die wesentlich kleinere Oberflächenbereiche abdecken. Gemäß diesem Stand der Technik wird eine maximale Flexibilität bei der Konstruktion von Duschkopfoszillatoren mit unterschiedlichen Fächerwinkeln, Oszillationsfrequenzen, Tröpfchengrößen und Geschwindigkeiten bereitgestellt.
Der Hester 812-Duschkopf (wie herkömmliche Strahlduschköpfe) bietet zum Duschen keine angenehmen Sprühmuster, Tröpfchengrößen, Tröpfchengeschwindigkeit und Temperaturgleichförmigkeit bei sehr niedrigen Flussraten (2 g/m oder weniger). Darüber hinaus haben die meisten früheren Fluidduschköpfe sehr wenige Öffnungen und wurden daher (wie oben erwähnt) von Verbrauchern hastig als minderwertig beurteilt, die den Duschkopf vor dem Kauf besprühen könnten. Außerdem waren frühere fluidtechnische Duschköpfe wegen der Schwierigkeit beim Abdichten der fluidtechnischen Durchgänge schwierig herzustellen und neigen dazu, wegen der Anzahl der fluidtechnischen Komponenten teurer zu sein als herkömmliche Strahlduschen.
Wir nehmen diesen Stand der Technik wieder auf, so dass wir einen klar definierten Kontext für den fluidtechnischen Abtast-Duschkopf und das Verfahren der vorliegenden Erfindung haben können, wie unten beschrieben und in den beiliegenden 7 - 33A dargestellt, auf die jetzt Bezug genommen wird. Die Duschkopfbaugruppe und das Verfahren der vorliegenden Erfindung überwindet die Probleme (sowohl die wahrgenommenen als auch die realen) früherer fluidtechnischer Duschköpfe und stellt eine verbesserte fluidtechnische Anordnung bereit, die auch für andere Sprühanwendungen geeignet ist. Bei früheren fluidtechnischen Abtast-Duschköpfen ersetzt ein Scanner aufgrund seines kleinen Kegelwinkels und seiner gleichmäßigen Verteilung 2-4 Düsen. Somit ersetzt in einem typischen früheren fluidtechnischen Duschkopf ein fluidtechnisches System 10-15 Strahlen, wobei ein typischer früherer fluidtechnischer Duschkopf mit 4-10 Öffnungen zurückbleibt, wobei ein vergleichbarer Strahltyp 40-100 Öffnungen hätte, was zur Wahrnehmung durch potentielle Verbraucher führt, fluidtechnische Duschköpfe hätten zu wenig Öffnungen. Der fluidtechnische Abtast-Duschkopf, wie er hierin beschrieben und dargestellt ist, enthält viel mehr Öffnungen und somit mehr fluidtechnische Komponenten als frühere Vorrichtungen. Somit liefern die in den Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung vorgesehenen fluidtechnischen Sprühausgabeverengungen gleichmäßige Kegelwinkel von etwa 8°. Dies ist größer als ein Standardstrahl-2°-Konus, aber kleiner und gleichmäßiger als frühere Fluidelemente, ∼ 20° x 5° für „2D“ und ∼ 35° x 20° für „3D“ -fluidtechnische Chips. Ein erfindungsgemäßer fluidtechnischer Abtast-Duschkopf kann 5-40 Öffnungen aufweisen, was die Wahrnehmung potentieller Käufer, dass sie zu wenig Sprühöffnungen haben, verhindert. Ferner überwindet die einzigartige Konstruktion der vorliegenden Vorrichtung Herstellungsschwierigkeiten von Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, indem sie ihre fluidtechnischen Kreisläufe sehr einfach abdichtet, und außerdem ist sie ökonomischer als bisherige fluidtechnische Duschköpfe, da nicht so viele Komponenten benötigt werden, wie in solchen früheren Geräten.
Wendet man sich nun einer detaillierteren Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu, so wird auf die 7-13 Bezug genommen, welche eine erste Ausführungsform einer fluidtechnischen Abtastsprühvorrichtung zeigen, die in Form eines Handbrausegeräts oder einer Handbrause, eines fest oder beweglich montierten Duschkopfs oder dergleichen ausgebildet sein kann und der Einfachheit halber hierin als Abtast-Sprühkopf bezeichnet wird, der eine Vielzahl von Fluidoszillatoren enthält. Der Abtast-Duschkopf 50 besteht vorzugsweise aus einem geformten Kunststoffmaterial und umfasst ein zweiteiliges Gehäuse 52 mit einer hinteren (oder in 7 oberen) Gehäusekomponente 54 und einer vorderen Platte (oder Boden, wie in der Figur gesehen) des Gehäusekomponente 56, welche an einer Grenzfläche 58 gekoppelt sind, um ein geschlossenes Plenum zu bilden, das die fluidtechnischen Oszillatorelemente der Erfindung umschließt, wie noch beschrieben wird. Wie dargestellt, umfasst die obere Gehäusekomponente 54 einen Fluideinlass 60 zur Verbindung mit einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid, wie beispielsweise eine herkömmliche Sprüh- oder Brausebatterie oder -brause oder -schlauch (nicht gezeigt), mit der sie mittels Außengewinde verbunden ist, wie bei 62 gezeigt. Der Durchmesser des Innenraums 64 des Einlasses ist abgestuft, wie bei einer ersten sich nach innen erstreckenden Schulter 66, einer zweiten inneren Schulter 68, die an einer durch die Schulter 66 gebildeten Innenwand 69 befestigt ist, und einer abschließenden sich nach innen erstreckenden Schulter 70 zur Bildung eines Einlass 71 mit kleinem Durchmesser, durch den Fluid strömt, wie durch Pfeile 72 angezeigt, in den inneren Plenum 74, der zwischen den hinteren und vorderen Komponenten oder Abschnitten 54 und 56 des Gehäuses 52 definiert ist. In der dargestellten Ausführungsform hat die innere Schulter 68 die Form eines Rings, der an der Wand 69 beispielsweise durch drei mit 78 bezeichnete radiale Arme befestigt ist, wobei die Räume 79 zwischen den radialen Armen den durch die Pfeile 80 angezeigten Fluidstrom in die Kammer lenken und mit der zentralen Öffnung 71 zusammenwirken, um die Turbulenz in der Fluidströmung in den Plenum 74 zur gleichmäßigen Verteilung der Strömung zu den zu beschreibenden Auslass-Fluidoszillatoren zu reduzieren.
Der obere Gehäuseabschnitt 54 ist allgemein tassenförmig und bildet einen Gehäuseabdeckungsabschnitt mit einer oberen Wand 90, die den zentral angeordneten Einlass 60 enthält, und eine umlaufende, sich nach unten erstreckende (in 7 zu sehende) Seitenwand 92, welche an seinem Boden einen sich nach außen erweiternden Umfangsdichtungsflansch 94 umfasst, der eine Dichtungsfläche 96 mit flachem Boden enthält. Wie am besten in 8 zu sehen ist, umfasst die Gehäuseabdeckung 54 um die Seitenwand 92 eine Vielzahl von sich nach außen erstreckenden radialen Vorsprüngen 100, die um die Gehäuseseitenwand beabstandet sind. Jeder Vorsprung umfasst eine Durchgangsöffnung 102, die mit einer entsprechenden Öffnung 104 in dem Bodengehäuse 56 ausgerichtet ist, um ein geeignetes Befestigungselement zum Zusammenbau des Duschkopfs 50 aufzunehmen. Es ist zu beachten, dass an der Stelle jedes nach außen gerichteten Vorsprungs 100 die Wand 92 der oberen Gehäusekomponente 52 einen gekrümmten, sich nach innen erstreckenden Vorsprung oder Wölbung 110 aufweist, wie am besten in 9 zu sehen ist, die dazu dient, eine ausreichende Dicke für die Seitenwand 92 bereitzustellen, um die Öffnungen 102 aufzunehmen. Die mehreren Vorsprünge und ihre entsprechenden nach innen gerichteten Vorsprünge bilden eine gekrümmte Umfangsinnenwandfläche 112, wie in den 7 und 9 zu sehen ist.
Die Boden- oder Frontplattengehäusekomponente 56 des Gehäuses 52 umfasst eine im Allgemeinen ebene Bodenwand 120 mit einer hinteren (oder oberen, wie in 7) Oberfläche 122, einer vorderen Oberfläche 124 und einer Umfangswand 126. Wie am besten in 8 zu sehen ist, umfasst die Gehäusekomponente 56 mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Öffnungen 104, wobei die hintere Oberfläche 122 eine gewundene Dichtungsnut 130 mit inneren und äußeren Wänden 132 und 134 und einen Nutboden 136 zur Aufnahme einer flexiblen kreisförmigen Dichtung aufweist (nicht gezeigt). Die Innenwand 132 der Dichtungsnut folgt der Krümmung der gekrümmten Innenwand 112, so dass, wenn das Gehäuse 52 zusammengebaut wird, obere und untere Teile 54 und 56 des Gehäuses an der Grenzfläche 58 mit der Oberfläche 96 des oberen Gehäuses 54 in die Rückfläche 122 des Bodengehäuses 56 eingreifen und die Dichtungsnut 130 abdecken, um eine fluiddichte Abdichtung zwischen diesen oberen und unteren Komponenten zu schaffen, wenn sich eine geeignete flexible Dichtung in der Nut 130 befindet. Die fluidtechnische Geometrie der Abtastvorrichtung, die in dem Gehäuse enthalten ist, erfordert, wie beschrieben, keine große Oberflächenabdichtung wie in der früheren Fluidtechnik, so dass die erfindungsgemäße Abtastfluidkomponente in zwei Teilen geformt werden kann, die, wenn sie verbunden sind, ein abgedichtetes Gehäuse unter Verwendung einer sehr dichten einfachen zylindrischen Dichtung, die viel robuster als eine große Flächendichtung ist.
Als ein Teil der Frontplattengehäusekomponente 56 sind mehrere konkave Vertiefungen 150 ausgebildet, die in 8 in perspektivischer Ansicht dargestellt sind, die die unteren Hälften von Fluidoszillatoren für die Sprühvorrichtung 50 bilden. Zur Klarheit wird nur eine solche Vertiefung im Detail beschrieben, wobei es selbstverständlich ist, dass alle von ihnen, in diesem Fall acht, im Wesentlichen gleich sind und während des Formprozesses zum Herstellen des Bauteils 56 gebildet werden. Jede Vertiefung ist so geformt, dass sie einen zylindrischen oberen Teil 152, eine nach innen gerichtete Leiste oder Schulter 154 und im Wesentlichen einen hemisphärischen unteren Hohlraumabschnitt 156 aufweist, der einen unteren Teil eines zweiteiligen Abtast-Fluidoszillatorelements bildet, wenn der Abtast-Duschkopf zusammengebaut ist. An der Unterseite des unteren Hohlraumabschnittes ist eine geringfügig von einer Mittellinie des Fluidoszillators radial nach außen versetzte und somit außerhalb der Mitte der Vertiefung 150 angeordnete Auslassöffnung 158 vorgesehen, die sich durch einen Verengungsabschnitt 160 öffnet, der in einem Wandabschnitt 162 der Vertiefung 150 ausgebildet ist. Wie am besten in 9 zu sehen ist, erweitert sich der Verengungsabschnitt 160 von der Öffnung 158 nach außen, um ein Abtastfluid-Sprühmuster zu erzeugen, wie beschrieben.
In jeder Vertiefung 150 ist, wie in 7 dargestellt, ein entsprechender zylindrischer Fluidleistungsdüseneinsatz 170 angebracht, der den zweiten Teil des zweiteiligen Fluidoszillators bildet. Der Einsatz hat eine obere ebene Oberfläche 172 und eine zylindrische Seitenwand 174, die einen Durchmesser aufweist, der so gewählt ist, dass er eng in den oberen Abschnitt 152 seiner entsprechenden Vertiefung passt. Wie im Querschnitt von 7 dargestellt, weist der Boden jedes Einsatzes eine offene, nach unten weisende, im Wesentlichen hemisphärische Kuppel 176 auf, die eine zylindrische Bodenkante 178 aufweist, die beim Zusammenbau mit der Leiste 154 in ihre entsprechende Vertiefung eingreift. Die inerte Kuppel und ihre entsprechende Vertiefung bilden eine sphärische Fluidoszillator-Interaktionskammer 180. Zentral in der oberen Oberfläche jedes zylindrischen Einsatzes befindet sich ein Einlasskanal 182 mit einer Achse 184, die ebenfalls die Achse des zylindrischen Einsatzes 170 bildet und eine Leistungsdüse bildet, die in die Innenkuppel des Einsatzes und somit in die Interaktionskammer 180 führt, welche durch jeden Einsatz mit seiner entsprechenden Vertiefung gebildet ist. Wie in 7 dargestellt, ist anzumerken, dass die Auslassöffnungen 158 und die Verengungen 160 jedes Fluidoszillators radial von der Achse 184 versetzt sind, und wie dargestellt, diese Offsets ausgewählte, üblicherweise unterschiedliche Abmessungen aufweisen, um vorbestimmte unterschiedlich aber komplementäre Auslasssprühmuster jedes vom Oszillator ausgegebenen Abtastsprühstrahls zu schaffen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Auslässe radial nach außen um verschiedene Abstände 186 und 188 in den beiden im Querschnitt in 7 dargestellten Fluidoszillatoren beabstandet, aber es versteht sich, dass der Versatz in jeder Richtung von der Achse 184 sein kann, die Offsets alle gleich sein können, oder es kann eine ausgewählte Mischung von Offsets, oder keine Offsets geben, wie sie für das gewünschte Abtast-Sprühmuster ausgewählt sind. Es ist zu beachten, dass die Einsätze teilweise um ihre oberen Kanten 190 gezackt sein können, um die Handhabung zu erleichtern.
Das Verfahren zum Zusammenbau des Duschkopfs 50 beinhaltet das Positionieren eines Einsatzes 170 in jedem der zylindrischen oberen Abschnitte 152 der Vertiefungen 150 in der vorderen Platte, so dass der Boden 178 des Einsatzes mit dem Absatz 154 in Eingriff kommt, wobei die Einsätze durch die Abdichtung an Ort und Stelle durch enge Passung der äußeren Seitenwand 174 des Einsatzes gesichert sind, wodurch in dieser Ausführungsform zu Illustrationszwecken mehrere Fluidoszillator-Interaktionskammern und entsprechende Abtastsprühauslässe und Auslassverengungen gebildet werden. Eine Dichtung ist in der Nut 130 angeordnet und die hinteren und vorderen Abschnitte 54 und 56 sind positioniert und ausgerichtet und sind durch geeignete Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben oder Bolzen, aneinander befestigt, um eine fluiddichte Umhüllung bereitzustellen. Im Betrieb ist der Duschkopf an einer geeigneten Quelle von unter Druck stehendem Fluid befestigt, die in den inneren Plenum oder den Fluidverteiler 74 des Gehäuses strömt, wie durch die Pfeile 72 und 80 angezeigt. Das Fluid zirkuliert in der Kammer und strömt mit im Wesentlichen gleichen Strömungsraten in die mehreren Einlassleistungsdüsen 182, wie durch die Pfeile 190 dargestellt. Das Fluid tritt unter Druck in die Fluidinteraktionskammern 180 ein, zirkuliert in der Kammer, um eine Fluidoszillation zu erzeugen, und wird durch die entsprechende Auslassöffnung 158 und den Verengung 160 ausgestoßen, um von jedem Auslass eine fluidtechnische Sprühstrahlausgabe zu erzeugen, die in einem gleichförmigen Kegelwinkel abgegeben wird, dargestellt in 7 durch Pfeile 192. Dieser Abtastsprühausgang ist ähnlich dem in 5 dargestellten, indem er zufällig über den definierten Kegelwinkel hinweg und um diesen herum streift, um ein höchst wünschenswertes Strömungsmuster für den Gebrauch, beispielsweise in einer Dusche, zu erzeugen.
Die Einfachheit der Abtast-Geometrie - eine im Wesentlichen sphärische Interaktionsregion mit gegenüberliegendem, aber selektiv versetztem Einlass (Leistungsdüse) und Auslass (Verengung) - ermöglicht eine vereinfachte Konstruktion von fluidtechnischen Abtast-Anordnungen. Wie in der Ausführungsform der 7 bis 9 und in der verwandten zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die in 10 bis 15 dargestellt ist, wird eine solche vereinfachte Konstruktion erreicht, indem die Abtastverengungen und die stromabwärts gelegene Hälfte der Interaktionsbereiche einstückig im Duschkopf geformt werden. In diesem Szenario werden, wie oben diskutiert, die Einsätze, die die Leistungsdüse und die obere oder stromaufwärtige Hälfte des Interaktionsbereichs enthalten, für jedes Fluid individuell geformt, so dass die Komponentenanzahl für die Fluidvorrichtung gleich der Anzahl von Fluidelementen plus eins ist. Dies ist mehr als bei einer früheren fluidtechnischen Dusche, aber die Komponenten sind viel einfacher zu gestalten, zu formen und zu montieren.
In der Ausführungsform der 10 bis 17, die auf eine zweite Ausführungsform 198 des vorliegenden Abtast-Duschkopfs oder der erfindungsgemäßen Sprühvorrichtung gerichtet sind, veranschaulichen die 10 bis 13 schematisch einen stromabwärtigen oder vorderen Plattenabschnitt 200 eines solchen Abtastsprühstrahls unter Verwendung mehrerer Fluidoszillator-Abtast-Sprühstrahlen gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Darstellung ist die Frontplatte 200 allgemein schalenförmig mit einer aufrechten zylindrischen Seitenwand 202 und einer Bodenwand 204, in der eine gewünschte Anzahl, in diesem Fall sechs, fluidtechnische Vertiefungen 206 ausgebildet sind. Diese Vertiefungen haben entsprechende Auslassöffnungen 208 und Abtastverengungen 210 in der oben beschriebenen Weise in Bezug auf die Vertiefung 150, den Auslass 158 und die Verengung 160 von 7. Die 10-13 zeigen die Abmessungen eines typischen Duschkopfs mit sechs Sprühdüsen. In dieser Ausführungsform und wie am besten in den 14 und 15 zu sehen ist, sind geeignete Einsätze 220 vorgesehen, die die oben in Bezug auf die Einsätze 170 in den 7-9 beschriebene Form haben, und die in den entsprechenden Vertiefungen 206 zur Bildung entsprechender Fluidinteraktionskammern 212 festlegbar sind, wie in 16 schematisch dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein hinterer oder oberer Gehäuseabschnitt 230 konfiguriert, um mit der Seitenwand 202 des vorderen Abschnitts 200 der Anordnung übereinzustimmen und diese zu umschließen, so dass er selbst im Wesentlichen becherförmig ist und eine nach unten (oder nach vorne) weisende zylindrische Seitenwand aufweist, welche die obere Kante der Seitenwand 202 umgibt und in diese eingreift, wie am besten in 16 zu sehen ist, um ein wasserdichtes Plenum 234 in dem Gehäuse 198 vorzusehen. Wie bei der Ausführungsform der 7 - 9 gezeigt ist, weist der Gehäuseabschnitt 230 eine Rückwand 240 auf, die eine mit einem Gewinde versehene Fluideinlassarmatur 242 trägt, durch die unter Druck stehendes Fluid zu dem in dem Duschkopf 198 ausgebildeten inneren Plenum zugeführt wird. Wie zuvor zirkuliert das Einlassfluid in der Luftkammer 234 und strömt durch die Einlassleistungsdüsen 182, die Fluidinteraktionskammern 212 und die Auslässe 208 durch die Verengungen 210. Wie oben in Bezug auf die 7- 9 erwähnt, sind die Auslässe 208 und die Kehlen 210 selektiv von den Achsen ihrer entsprechenden gegenüberliegenden Einlassleistungsdüsen 182 versetzt, um das gewünschte Abtast-Sprühmuster zu erzeugen.
Die 18 und 19 zeigen eine explodierte obere und untere perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Mehrfach-Fluidoszillator-Abtast-Sprühstrahls der vorliegenden Erfindung, die bei 250 einen fluidtechnischen oszillierenden Abtast-Duschkopf gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Duschkopf enthält eine obere (oder hintere) Gehäusekomponente 252 mit einer oberen Oberfläche 254, in der sich eine Einlassbefestigung 256 befindet, die in diesem Fall ein Innengewinde wie bei 258 zur Verbindung mit einem geeigneten Schlauch oder Rohrfitting aufweist, um Fluid unter Druck aufzunehmen. Die Einlassvorrichtung ist axial in der Komponente 252 zentriert und verläuft durch diese, um das zugeführte Fluid zu einem inneren Hohlraum oder Plenum zu leiten, der in der Duschkopfbaugruppe 250 ausgebildet ist. An der Kante der hinteren Komponente 252 sind mehrere Öffnungen angeordnet, um geeignete Befestigungsmittel zum Befestigen dieser Komponente an einer entsprechenden Boden- (oder Vorderwand-) Duschkopfkomponente 270 mit einer vorderen Stirnfläche 272 aufzunehmen, wobei um diese herum die mit den Öffnungen 260 korrespondierende Öffnungen 274 beabstandet in der oberen Gehäusekomponente 252 angeordnet sind um entsprechende Befestigungselemente zum Zusammenbauen des Duschkopfes aufzunehmen. In dieser Ausführungsform enthält der Duschkopf zum Beispiel fünf zweiteilige Fluidoszillatorschaltungen 280 zum Erzeugen eines Ausgangsabtastsprühstrahls gemäß der Erfindung.
Wie in den perspektivischen Ansichten in den 18 und 19 und im Querschnitt in 20 gezeigt, besteht ein zweiteiliger Fluidoszillator 280 aus oberen und unteren Einsatzabschnitten oder Hälften 282 und 284, die separat hergestellt werden, beispielsweise durch Formen, und die zusammenpassen, um eine im Wesentlichen sphärische Interaktionsregion zu bilden, die allgemein mit 286 in 20 bezeichnet ist. Der untere Einsatz 284 umfasst eine Seitenwand 290 mit einer allgemein zylindrischen Außenfläche 292, die nach unten und nach innen abgestuft ist, um ein Paar Stufen 294 und 296 und eine Bodenwand 300 zu bilden. Die innere Oberfläche 302 des Einsatzabschnitts 284 weist einen oberen zylindrischen Abschnitt 304, eine sich nach innen erstreckende Leiste 306 und einen im Wesentlichen hemisphärischen, sich nach oben öffnenden Hohlraum 308 auf. In der Bodenwand 300 des Einsatzabschnitts 284 befindet sich eine Auslassöffnung 310, die sich nach unten und nach außen von dem Hohlraum 308 durch eine sich verjüngende, sich erweiternde Verengung 312 öffnet.
Die mehreren unteren Einsatzabschnitte 284 sind in entsprechenden Öffnungen oder Aufnahmen 320 in der vorderen Duschkopfkomponente oder der vorderen Platte 270 aufgenommen, wie am besten in den 18 und 19 zu sehen ist.. Wie dargestellt, sind in dieser Ausführungsform fünf Aufnahmen gleichmäßig um die Frontplatte herum beabstandet, um fünf Einsätze aufzunehmen, obwohl es sich versteht, dass sie nicht gleich beabstandet sein müssen. Auf der hinteren oder inneren Oberfläche 322 der Platte 270 ist zu sehen, dass die Aufnahmen radial nach innen von einer Umfangsdichtungsnut 324 beabstandet sind, die geeignet ist, eine geeignete Dichtung (nicht gezeigt) aufzunehmen, um eine fluiddichte Abdichtung bereitzustellen, wenn der Duschkopf 250 zusammengebaut ist. Wie in 18 zu sehen ist und in dem Querschnitt von 20 dargestellt ist, hat jede Aufnahme 320 eine zylindrische obere Wand 325 und nimmt unter dieser oberen Wand 325 nach innen verlaufende Stufen oder Vorsprünge 326 und 328 auf, die so geformt sind, dass die Aufnahme die entsprechende Außenwand 292 und die Stufen 294 und 296 des unteren Einsatzteils 284 aufnimmt, wobei jede Aufnahme einen entsprechenden Einsatz fest sichert.
Der obere Abschnitt 282 des zweiteiligen Fluidoszillators 280 umfasst eine obere Wand 338 und eine herabhängende Seitenwand 340 mit einer zylindrischen Außenfläche 342 mit einem Außendurchmesser, der in der oberen zylindrischen Wand 304 des Einführabschnitts 284 bei der Montage des Oszillators eng anliegend aufgenommen wird. Die innere Oberfläche 344 der Seitenwand 340 bildet eine sich nach unten öffnende hemisphärische Wölbung 346, deren oberer Teil in der oberen Wand 338 des oberen Teils 282 des zweiteiligen Einsatzes ausgebildet ist, wie in 20 dargestellt. Eine Fluideinlassöffnung oder eine Leistungsdüse 350 mit einer Achse 351 erstreckt sich durch die obere Wand 338, um Fluid unter Druck in den im Wesentlichen kugelförmigen inneren Interaktionsbereich 286 des Oszillators 280 einzulassen. Die kugelförmige Interaktionskammer wird gebildet, wenn der obere Einsatzabschnitt 282 mit dem unteren Einsatzabschnitt 284 durch Zusammenpressen der beiden Hälften verbunden wird, so dass die Oberfläche 342 in Kontakt mit der Oberfläche 304 steht und der Boden 352 des Abschnitts 282 in die Leiste 306 des Abschnitts eingreift 284. Um den Zusammenbau der Vorrichtung zu unterstützen, umfasst die obere Oberfläche 354 jeder Fluidoszillatoranordnung 280 drei beabstandete, aufrecht stehende Abstandshalterstifte 356 (siehe 18), die mit der unteren Oberfläche 360 (siehe 19) der hinteren Sprühkopfkomponente 252 in Eingriff stehen, wenn der Duschkopf zusammengebaut ist, um die Einsatzhälften zusammen und in ihre entsprechenden Aufnahmen 320 zu zwingen.
Wenn so zusammengebaut, tritt die Flüssigkeit unter Druck in den Duschkopf 250 über den Einlass 256 in ein Plenum 362, der zwischen den oberen und unteren Komponenten 252 und 270 ausgebildet ist und in dem die oberen Abschnitte der Fluidoszillatoren angeordnet sind. Das Fluid zirkuliert in dem Plenum 362 und strömt zwischen den aufrechten Abstandshalterstiften 356 in die Stromdüseneinlässe 350 jedes Oszillators und in den sphärischen Interaktionsbereich 286. Die Abstandshalterstifte positionieren nicht nur die Oszillatoren in dem Gehäuse, sondern wirken auch als Turbulenzfilter, um jegliche Turbulenzen in dem Plenum zu beruhigen und den Fluidstrom in die Fluidoszillator-Leistungsdüsen zu glätten. Die Fluidströmung in den sphärischen Fluidoszillator erzeugt Fluidoszillationen, die wiederum eine Fluidabgabe aus dem Bereich 286 durch die Öffnung 310 und die Verengung 312 in der Umgebungsatmosphäre erzeugen, um den oben diskutierten konischen Abtastsprühstrahl zu erzeugen. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen werden die Sprühausgänge von den Auslassöffnungen 310 und den Verengungen 312 durch selektives Versetzen von ihnen von den Achsen 351 ihrer entsprechenden Leistungsdüsen in jedem der Fluidoszillatoren konfiguriert, um vorgewählte Abtast-Sprühmuster für die Sprühvorrichtung 250 zu ermöglichen.
Die 21-25 veranschaulichen bei 400 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtast-Sprühvorrichtung, die mehrere Fluidoszillatoren enthält, wobei stromabwärtige (oder vordere) Hälften der Oszillationsinteraktionsregionen, einschließlich der Auslassöffnungen und der Verengungen, alle einstückig mit der Sprühvorrichtung geformt sind und stromaufwärtige (oder hintere) Hälften des Oszillators, die Leistungsdüsen und stromaufwärts liegende Hälften der Interaktionsbereiche umfassen, sind in einem anderen Teil der Sprühvorrichtung einstückig geformt, um seine Herstellung und Montage zu vereinfachen. In dieser Ausführungsform umfasst die Abtast-Sprühvorrichtung 400, die als ein Brausekopf mit mehreren Sprühauslassströmen dargestellt ist, ein hinteres (oder oberes, in 21 und 22 gezeigtes) schalenförmiges Gehäuseelement 402 mit einer oberen Wand 404 und einer vorderen (nach unten, wie in den 21 und 22 zu sehen ist) sich erstreckende, im allgemeinen zylindrische Seitenwand 406 mit einer nach innen gerichteten Umfangsschulter 407. Mittig in der oberen Wand 402 ist eine aufrechte Fluideinlasskomponente 408 angeordnet, die eine zylindrische Seitenwand 410 aufweist, die ein Außengewinde 412 zum Aufnehmen eines geeigneten Innen- und Außengewinde-Fluidversorgungsarmatur 414 trägt. Die Armatur 414 kann irgendeine herkömmliche Versorgungsarmatur sein, wobei die dargestellte Vorrichtung eine allgemein zylindrische Wand 420 aufweist, die an ihrem unteren Ende 422 geeignete Innengewinde 424 zum Eingriff mit den Gewinden 412 aufweist und an ihrem oberen Ende 426 Außengewinde 428 zur Aufnahme eines fluidtechnischen Gewindezufuhrschlauch oder -rohr oder dergleichen aufweist (nicht gezeigt). Die Armatur 414 kann eine innere Düse 430 umfassen, die an ihrem unteren Ende 432 in dem oberen Wandabschnitt 426 der Armatur 414 befestigt ist und in eine zylindrische Dichtung 433 in der Einlasshalterung 408 eingreift und einen oberen Verbinderabschnitt 434 zum Aufnehmen eines Versorgungsfluids aufweist. Die innere Düse umfasst eine Auslassöffnung 436 zum Leiten von Fluid in eine innere Kammer 440, die in dem schalenförmigen Gehäuseelement 402 definiert ist.
Die Unterseite 450 der Wand 404 des Gehäuseelements 402 umfasst eine Vielzahl von beabstandeten, bogenförmigen Verstärkungsrippen 452, die von der Seitenwand 406 nach innen beabstandet sind, um eine Verstärkung für die Wand 404 bereitzustellen und als Abstandshalter zum Positionieren eines unteren oder vorderen Plattenabschnitts 454 der Abtast-Sprühvorrichtung 400 innerhalb des Plenumbereichs 440 zu wirken. Zusätzlich stellen die Rippen eine ausreichende Festigkeit bereit, um eine Vielzahl von beabstandeten Befestigungsöffnungen 456 aufzunehmen. Entsprechende Befestigungslöcher 458 sind in der Frontplatte 454 vorgesehen und können wie bei 460 mit einem Gewinde versehen sein, um ein geeignetes Befestigungselement wie einen Gewindebolzen zum Zusammenbau der Abtast-Sprühvorrichtung 400 aufzunehmen.
Die Frontplatte 454 beinhaltet eine dreilagige, geschichtete Fluidoszillatoranordnung, die mehrere zweiteilige beabstandete Fluidoszillatoren bildet, um Abtastsprühstrahlen zu erzeugen, wie sie oben in den vorherigen Ausführungsformen beschrieben wurden. Die Frontplatte 454 umfasst eine unterste Schicht (wie in 21 und 22 zu sehen ist), die ein tragendes Vorderteil 470 ist, das eine Mittelschichtplatte 472 trägt. Die mittlere Schicht wird geformt, um die ersten Teile aller Oszillatoren zu bilden, das heißt, die stromabwärtigen (oder vorderen) Hälften 474 der mehreren Fluidoszillator-Interaktionsregionen dieser Vorrichtung. Die mittlere Schicht trägt wiederum eine oberste Schicht oder obere Platte 476, die geformt ist, um die zweiten Teile aller Oszillatoren zu bilden, das heißt die stromaufwärtigen (oder hinteren) Hälften 478 der mehreren fluidtechnischen Oszillatorinteraktionsbereiche. Da diese Schichten jeweils typischerweise durch Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt werden, werden diejenigen, die mit solchen Herstellungsverfahren vertraut sind, verstehen, dass solche Herstellungsverfahren der Geometrie solcher Einsätze und ihrer Umhüllungen gewisse Einschränkungen auferlegen, so dass die beschriebene Ausführungsform die Erfindung illustriert. Um die Ausrichtung einer großen Anzahl von Fluidoszillatoren in der Anordnung 454 zu erleichtern, kann eine der oberen 476 oder mittleren 472 Schichten aus einem flexiblen Material geformt sein, damit sie sich an die andere harte Kunststoffschicht anpassen kann. Um alternativ die Ausrichtung einer großen Anzahl von Fluidoszillatoren in der Anordnung zu erleichtern und ein Biegen der Fluidelemente in verschiedene Zielwinkel zu ermöglichen, können sowohl die obere 476 als auch die mittlere 472 Schicht aus einem flexiblen Material geformt sein, damit sie sich zueinander anpassen können und die untere Schicht 470 kann aus hartem Kunststoff sein, der eine harte Fläche oder Rückplatte bildet, die vorgegebene Zielwinkel hält.
Wie dargestellt, hat die unterste Schicht 470 eine vordere Oberfläche 490, die als die sichtbare Seite der Sprühvorrichtung dient (siehe 25), und eine im Wesentlichen ebene hintere Oberfläche 491 (siehe 23), die in Kontakt mit der mittleren Schicht 472 steht (siehe 21 und 22). Die untere Schicht 470 enthält eine Vielzahl von Sprühfluid-Auslässen 492, die um die Abtast-Sprühvorrichtung 400 in einem gewünschten Muster beabstandet sind, wobei die Anzahl solcher Auslässe von der Anzahl der für die Abtast-Sprühvorrichtung 400 gewünschten Sprühausgänge abhängt. In der dargestellten Ausführungsform sind 20 solcher Auslässe enthalten, die jeweils im wesentlichen die gleichen sind, wie sie im Querschnitt in den 21 und 22 dargestellt sind. Jeder Auslass 492 hat eine Wand 494, die sich nach oben und außen verjüngt, und ist so geformt, dass er entsprechende stromabwärtige Fluidoszillatorkomponenten 474 aufnimmt, die durch die mittlere Schicht 472 gebildet sind, wobei die Wand eine Schulter 496 zum Positionieren der stromabwärtigen Oszillatorkomponenten und eine obere Oberflächenöffnung 498 aufweist, in die die stromabwärtigen Oszillatorkomponenten in der Anordnung der Frontplatte 454 eingefügt sind. Die unterste Schicht enthält auch die oben beschriebenen Befestigungselementöffnungen 458.
Die mittlere Schicht 472 ist im Allgemeinen eben, mit einer Bodenfläche 500, die zum Kontakt mit der Fläche 491 der untersten Schicht 470 geformt ist und eine obere Fläche 502 aufweist, die im Allgemeinen parallel dazu ist. Die mittlere Schicht enthält eine Vielzahl von Vertiefungen, von denen zwei in den 21 und 22 bei 510 und 512 dargestellt sind, wobei die Anzahl der Vertiefungen in Anzahl und Position der Anzahl der Frontplattenauslässe 492 entspricht. Jede Vertiefung hat eine innere Oberfläche 514, die im Allgemeinen hemisphärisch ist, und eine äußere Oberfläche 516, die so geformt ist, dass sie zu der Form ihrer entsprechenden Öffnung in der untersten Platte 470 passt und die stromabwärtige Komponente 474 eines Fluidoszillators bildet. Eine allgemein zylindrische aufrechtstehende Wand 520 umgibt jede Vertiefung und ist positioniert, um die obere Schicht 476 aufzunehmen und zu positionieren.
Die obere Schicht 476 der Frontplatte 470 ist im Allgemeinen eben, mit einer oberen Oberfläche 522 und einer unteren, im Allgemeinen parallelen Oberfläche 524, und umfasst eine Vielzahl von hemisphärischen Kuppeln 530, die durch obere gekrümmte Wände 531 und 422 und sich nach unten erstreckende Seitenwände 532 geformt sind und die stromaufwärtige Komponente 478 eines Fluidoszillators bilden. Die Außenflächen 534 der Seitenwände 532 sind im Allgemeinen zylindrisch und passen in die entsprechenden untersten Schichtzylinderwände 520, wenn die Frontplatte 454 zusammengebaut ist, um allgemein sphärische Fluidoszillatorlnteraktionsbereiche zu erzeugen, von denen zwei in den Figuren bei 522 und 524 dargestellt sind. Die oberen Wände 531 enthalten zentral angeordnete Leistungsdüsen 540, die von aufrecht stehenden zylindrische Wände 542 umgeben sind und obere Enden 544, die in das Plenum 440 münden, und untere Enden 546 aufweisen, die sich in die Fluidoszillator-Interaktionsbereiche öffnen, wie sie bei 522 und 524 dargestellt sind.
Den Leistungsdüsen 540 in jedem Fluidoszillator gegenüber und ungefähr in der Mitte der stromabwärts gelegenen hemisphärischen Oberfläche 514 befindet sich eine Auslassöffnung 550, die sich über eine nach unten und nach außen öffnende Verengung 552 in die Umgebung öffnet, um gewünschte Fluidabtastsprüheigenschaften zu erzeugen. Wie bei früheren Ausführungsformen der Erfindung sind die Auslassöffnungen 550 von den Achsen 554 (siehe 22) der entsprechenden Antriebsdüsen um ausgewählte Beträge versetzt, um wiederum die gewünschte fluidtechnische Oszillation in den Interaktionskammern zu erzeugen und die gewünschten Sprühabtasteigenschaften zu erzeugen.
Auf der oberen Oberfläche jeder Stromdüsenseitenwand 542 sind Abstandshalterstiften angeordnet, wie beispielsweise die Stifte 560 und 562, die in den 21 und 22 dargestellt sind, die sich nach oben erstrecken, um mit der unteren Oberfläche 450 der oberen Gehäusekomponente 402 in Eingriff zu kommen, wenn die Vorrichtung zusammengebaut wird. Falls gewünscht, kann jeder Oszillator drei beabstandete Stifte enthalten, wie in der Ausführungsform von 18 dargestellt. Zwischen den Stiften befinden sich beabstandete Öffnungen 564, die von dem Plenum zu der Leistungsdüse führen. Diese Stifte dienen auch als Filter für das Fluid in dem Plenum, um Fluidturbulenzen in den Einlässen zu den Leistungsdüsen zu reduzieren.
Die Montage der Abtast-Sprühvorrichtung 400 ist leicht durchzuführen. Nachdem die Teile geformt worden sind, sind die drei Schichten der Frontplatte 454 ausgerichtet (siehe 23 und 24), so dass sie zusammen mit den Vertiefungen 510, 512 der mittleren Schicht 472 zusammengepresst werden können, die eng in die entsprechenden Öffnungen 492 in der unteren Schicht 470 passen und mit den sich nach unten erstreckenden Wänden 532 der oberen Schicht 476, die eng in die sich nach oben erstreckenden Wände 520 der mittleren Schicht 472 passen. Wenn sie zusammengedrückt werden, bilden diese drei Schichten die zusammengesetzte oder geschichtete Frontplatte 454, welche eine Mehrzahl von Fluidoszillatoren einschließt, die stromabwärtige, nach vorne gerichtete (nach unten in den Ansichten der 21 und 22) Auslassöffnungen 550 aufweisen. Die Frontplatte 454 wird dann in den nach vorne weisenden Hohlraum eingeführt, der durch das schalenförmige hintere (oder obere) Gehäuse 402 gebildet wird, und die gesamte Anordnung wird zusammengedrückt und durch Befestigungselemente durch die Öffnungen 456 befestigt. Ein Zusammenpressen der Anordnung zieht die vordere Platte nach innen in Kontakt mit der inneren Umfangsschulter 407 der Seitenwand 406 des oberen Gehäuses 402 und den sich nach unten erstreckenden Rippen 452, so dass die vordere Platte und das hintere Gehäuse ausreichend voneinander beabstandet sind, um das Gehäuseplenum 440 zu bilden. Die Abstandshalter 452 greifen auch in die untere Oberfläche 450 der oberen Gehäusekomponente 402 ein, um die Frontplatte von dem oberen Gehäuse zu beabstanden, wobei die Räume 464 zwischen den Abstandshaltern 462 eine Fluidverbindung zwischen dem Plenum und den Oszillatorleistungsdüsen bilden.
Im Betrieb wird unter Druck stehendes Fluid, das durch die Pfeile 570 angezeigt ist, durch den Einlass 436 der Sprühvorrichtung 400 zugeführt und fließt durch den Einlass 410 nach unten in das Plenum 440 und strömt nach außen zu den Fluidoszillatoren. Das Fluid 570 tritt durch die Räume 564 zwischen den Abstandshalterstiften 560, 562 und somit in die Leistungsdüsen 540 und die sphärischen Interaktionsbereiche 522 und 524 aus dem Plenum in die Fluidoszillatoren ein, wie am besten in 22 zu sehen ist. Das Fluid zirkuliert in dem Interaktionsbereich, um Fluidoszillationen zu erzeugen, und wird durch jede Auslassöffnung 550 und die Verengung 552 als ein konischer Abtastsprühstrahl 580 mit einer Richtung und einem konischen Winkel ausgestoßen, wie durch die Konstruktion des einzelnen Fluidoszillators vorgegeben.
Wie oben diskutiert worden ist, beispielsweise in der Beschreibung der Auslassöffnungen 158 und der Verengungen 160 in der Ausführungsform der 7 bis 9, der Öffnungen 208 und Verengung 210 in der Ausführungsform der 10 bis 17 und der Öffnungen 310 und Verengung 312 in der Ausführungsform der 18-20, der Öffnungen 550 und 552 der Ausführungsform der 21 - 25, sind die Auslassöffnungen jedes fluidtechnischen Oszillators radial von den Achsen der entsprechenden gegenüberliegenden Leistungsdüsen versetzt. Diese Auslässe sind in der Bodenfläche jedes fluidtechnischen Oszillators ausgebildet, und mit Ausnahme der Ausführungsform der 18-20 sind alle an vorgewählten Stellen und mit vorgewählten Versatz in einer einzigen Frontplatte geformt, die mehrere Auslässe enthält. Die Konfigurationen dieser Auslässe und der stromabwärtigen Verengungen sind mit, gewöhnlich unterschiedlichen Abmessungen und Winkeln gewählt, um vorbestimmte, jedoch unterschiedliche komplementäre Auslasssprühmuster für jeden Oszillatorausgabe-Abtastsprühstrahl zu schaffen. Der Versatz jedes fluidtechnischen Oszillators kann in jeder Richtung von der entsprechenden Leistungsdüsenachse sein, und die Versatze können alle gleich sein oder eine ausgewählte Mischung von versetzten Beträgen aufweisen, oder es kann keine Versatz geben, wie dies bei jedem einzelnen Oszillator der Fall ist, um eine ausgewählte Sprühkegelrichtung und -winkel zu erhalten, wobei alle ausgewählt werden, um ein gewünschtes Gesamt- oder zusammengesetztes Abtast-Sprühmuster zu erzeugen. Die Ausführungsform der 18-20 unterscheidet sich darin, dass die unteren Teile des Fluidoszillators jeweils separat hergestellt sind und in eine stützende Frontplatte 270 eingesetzt sind; Wie jedoch in 20 dargestellt, kann jede ähnliche Öffnungs- und Verengungskonfigurationen mit ausgewählten Versatzen von ihren entsprechenden Leistungsdüsenachsen enthalten.
Die 26 - 33A veranschaulichen in schematischer Form ein Verfahren zur Herstellung ausgewählter fluidtechnischer Oszillatorkonfigurationen, die mit Abtast-Sprühvorrichtungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Der Einfachheit halber sind diese Darstellungen für die fluidtechnische Oszillatorkonfiguration der Ausführungsform der 18-20 vorgesehen, aber es ist offensichtlich, dass die gleichen Konfigurationen in den Rest der beschriebenen Ausführungsformen enthalten sein können. Ferner enthalten diese Figuren Abmessungen für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, um ihre Merkmale besser zu veranschaulichen. Somit ist 26 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Version eines unteren Abschnitts 590 eines Fluidoszillatoreinsatzes, der eine untere Hälfte einer hemisphärischen Kammer oder eines Interaktionsbereichs 592 bildet und die eine sich öffnende Auslassöffnung 594 enthält, die sich aus dem Interaktionsbereich 592 in einer oberen Verengung 595 und unteren Verengung 596 öffnet gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieser Teil 590 des Oszillators entspricht der unteren Hälfte 284 des ähnlichen Einsatzes der Vorrichtung der 18-20 und umfasst somit eine aufrechte zylindrische Wand 597 und eine hemisphärische Wand 598, die angepasst ist, um in eine (nicht gezeigte) Frontplatte wie die in 20 dargestellte Platte 270 zu passen und von dieser getragen zu werden.
27 zeigt eine Querschnittsansicht des Einsatzes 590 entlang der Linie 27-27 von 26 und 27. 27A zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung von 27. Wie dargestellt, mündet die Auslassöffnung 594 in den oberen Verengungsabschnitt 595, der sich nach unten und nach innen vom Interaktionsbereich durch die Öffnung 600 verjüngt, wie durch Pfeile 602 in 26 angedeutet, um eine obere Verengungslänge 604 zu definieren. Die obere Verengung öffnet sich durch den sich nach unten und außen verjüngenden Verengungsabschnitt 596 zur Umgebung hin. Der Verjüngungswinkel des oberen Verengungsabschnitts 595 ist durch die Winkellinien 606 und 608 angegeben, die Verlängerungen der Wand der oberen Verengung sind und durch die Kanten der Öffnung 600 und der Öffnung 594 auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittelachse 610 verlaufen. Diese Achse verläuft durch die Mittelpunkte der kreisförmigen Öffnung 594 und der kreisförmigen Öffnung 600, und wenn der Einlass 590 in einer Sprühvorrichtung wie der der 18-20 zusammengebaut ist, ist es auch die Achse der Oszillator-Power-Düse. In dieser Version des Einsatzes 590 sind sowohl der Winkel 612 zwischen der Verlängerung 606 und der Achse 610 als auch der Winkel 614 zwischen der Verlängerung 608 und der Achse 610 zu 25° gewählt, und diese Gleichheit der Öffnungswinkel erzeugt keinen Versatz des Auslasses in Bezug auf die zentrale Achse der Interaktionsregion. Diese gleichen oberen Verengungswinkel bewirken, dass der Einsatz 590 ein erstes Auslasssprühmuster erzeugt, das durch Auslasssprühpfeile angezeigt ist, wobei dieser erste sprühende Fluidsprühstrahl eine erste ausgewählte, vorbestimmte Auslassachse und einen vorgegebenen Kegelwinkel gemäß der Erfindung aufweist.
28 ist eine schematische Querschnittsansicht, ebenfalls längs den Linien 27-27 von 26, einer zweiten Version 630 eines Fluidoszillatoreinsatzes mit einem Interaktionsbereich 632, der durch die hemisphärische Wand 633 definiert ist. Eine kreisförmige Auslassöffnung 634 führt zu einem sich nach unten und nach außen verjüngenden oberen Verengungsabschnitt 636, der sich durch eine kreisförmige Verengungsöffnung 638 in einen sich nach unten und nach außen öffnenden unteren Verengungsabschnitt 640 öffnet. In dieser Version unterscheiden sich die Verjüngungswinkel 642 und 644 des oberen Verengungsabschnitts auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelachse 610 (der gegenüberliegenden Leistungsdüse, nicht gezeigt), wie in 27 zu sehen ist, wobei eine Hälfte 642 der Verengung ein Wandwinkel von 31°, wie durch die Wandverlängerung 646 dargestellt, und die andere Hälfte 644 einen Winkel von 19° aufweist, wie durch die Wandverlängerung 648 angedeutet. Der Winkel 642 der Verengungswand an einer Seite der Achse bewirkt, dass sich die Basis der Wand an der Öffnung 638 näher zur Achse verschiebt, während der Winkel 644 der Wand an der anderen Seite die Öffnung von der Achse weg verschiebt, wodurch der Öffnung 638 bezüglich der Achse verschoben oder versetzt wird die Öffnung verkleinert wird, wie in 28A dargestellt. Diese Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung versetzt die Auslassverengung von der Achse 610 der Interaktionskammer 602 effektiv weg, um ein Auslasssprühmuster zu erzeugen, das durch Pfeile 650 gekennzeichnet ist und eine zweite vorbestimmte Auslassachse und einen vorbestimmten Kegelwinkel aufweist. 28A ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung von 28 und veranschaulicht den Versatz der Verengung.
In ähnlicher Weise zeigt 29 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linien 27-27 von 26 und veranschaulicht eine dritte Version 660 einer Fluidoszillatorkammer oder eines Interaktionsbereichs 662, der durch die hemisphärische Wand 664 gebildet ist und eine Auslassöffnung 666 aufweist und eine sich nach innen oben verjüngende Verengungswand 668, die zur Öffnung 670 führt. Der obere Teil der Verengung hat eine Länge 672 und ist nach außen unter einem Winkel 674 verjüngt, der in der Figur auf der linken Seite der Achse 610 durch die Verlängerung 675 in einem Winkel von 37° und in einem Winkel 676 veranschaulicht ist, der auf der anderen Seite der Mittelachse durch die Verlängerung 677 in einem Winkel von 13 °dargestellt ist. Wie in Bezug auf 28 erläutert, verschiebt diese Winkeldifferenz die Öffnung 670 näher zu der Achse 610 in Bezug auf die Öffnung 666, um einen größeren Versatz als den von 28 zu erzeugen, wie in 29A dargestellt, und um die Öffnung 670 etwas kleiner zu machen, um einen fluidtechnischen Auslasssprühstrahl zu erzeugen, der durch Pfeile 680 mit einer dritten vorbestimmten Auslassachse und einem Kegelwinkel angezeigt wird.
30 zeigt eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung 590 von 26, während 31 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie 27-27 der 26 und 27 ist. Die 26 und 30 zeigen eine vierte Version 700 einer Fluidoszillatoreinheit. Diese Einheit weist einen Interaktionsbereich 702 auf, der durch eine hemisphärische Wand 704 definiert ist, die eine Auslassöffnung 706 aufweist, die zu einem oberen Verengung 708 mit einer unteren Öffnung 709 führt, die wie oben beschrieben konfiguriert ist. Wie dargestellt, hat die obere Verengung 708 eine Wand, die sich nach innen verjüngt, wie durch die Wandwinkelverlängerungen 710 und 712 angedeutet. Ein Teil der Verengungswand, die in der Figur auf der linken Seite seiner Achse 610 dargestellt ist, befindet sich in einem Winkel 714 von 43° und der andere Teil, der auf der anderen Seite der Mittelachse dargestellt ist, ist in einem Winkel 716 von 7°. Dies erzeugt einen größeren Versatz der Öffnung 709 an der Unterseite der Verengung 708 in Bezug auf die Achse und an der Öffnung 706 als der von 28, wie in 31A dargestellt, die eine Draufsicht auf die Vorrichtung von 31 ist. Diese Konfiguration erzeugt ein Auslasssprühmuster mit einer vierten vorbestimmten Auslassachse und einem Kegelwinkel, wie durch die Pfeile 720 angezeigt, gemäß der vorliegenden Erfindung.
32 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, bei 27-27 von 26, einer fünften Version 730 eines Einsatzes mit einer Fluidoszillatorkammer oder einem Interaktionsbereich 732 und einer Auslassöffnung 734, die zu einer oberen Verengung-Konfiguration 736 führt, die eine untere Öffnung 737 aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung. Der obere Teil der Verengung 736 hat eine Wand, die nach unten und nach innen verjüngt ist, wie durch die Wandwinkelverlängerungen 738 und 740 angedeutet, wobei ein Teil der Wand, in der Figur durch Verlängerung 738 auf der linken Seite seiner Achse 610, in ein Winkel 742 von 49 ° dargestellt ist und der andere Teil, der auf der anderen (rechten) Seite der Mittelachse 610 unter einem Winkel 744 von 1° dargestellt ist. Dies stellt einen größeren Versatz der Öffnung 737 in Bezug auf die Achse 610 und die Öffnung 734 und eine Öffnung bereit, die kleiner ist als jene der oben diskutierten früheren Versionen, wie am besten in 32A zu sehen ist, die eine Draufsicht von oben auf die Vorrichtung von 32 zeigt. Diese Konfiguration erzeugt ein Auslasssprühmuster, das durch die Pfeile 748 dargestellt ist, mit einer fünften vorbestimmten Auslassachse und einem Kegelwinkel gemäß der vorliegenden Erfindung.
33 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, gesehen bei 27-27 von 26, einer sechsten Version 770 eines Sprüheinsatzes mit einer Fluidoszillatorkammer oder einem Interaktionsbereich 772, der durch eine hemisphärische Wand 774 definiert ist. Der Interaktionsbereich enthält eine Auslassöffnung 776, die durch eine obere Verengung 778 zu einer Auslassöffnung 780 gemäß der vorliegenden Erfindung führt. Die obere Verengung 778 ist nach unten und innen verjüngt, wie durch die Wandwinkelverlängerungen 782 und 784 angedeutet, wobei ein Teil der Wand in der Figur durch die Verlängerung 782 auf der linken Seite seiner Achse 610 unter einem Winkel 786 von 61° dargestellt ist und der andere Teil auf der anderen (rechten) Seite der Mittelachse 610 in einem Winkel 788 von 1° dargestellt ist. Dies ergibt einen größeren Versatz der Öffnung 780 in Bezug auf die Achse 610 und der Aussparung 776 und eine Öffnung, die kleiner ist als die der oben diskutierten früheren Versionen, wie am besten in 33A zu sehen ist, die eine Draufsicht von oben der Vorrichtung von 33 zeigt, um ein Auslasssprühmuster 790 mit einer fünften vorbestimmten Auslassachse und einem Kegelwinkel gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzeugen.
Es ist zu beachten, dass jeder der beschriebenen Fluidoszillatoreinsätze, die in den 26 - 33A beschrieben sind, einen Vorsprung 800 umfasst, der als eine Ausrichtungslasche zum Ausrichten des Einsatzes mit einer Trägerfrontplatte in einer Sprühvorrichtung dient. Wie gezeigt, sind die Laschen mit der Richtung des Versatzes ausgerichtet und dienen somit dazu, die Richtung des Sprühauslasses für den entsprechenden Einsatz zu identifizieren. Die 18 und 20 zeigen die Verwendung der Einsätze der 26-33A in einer Sprühvorrichtung, wobei jede der unteren Hälften der Einsätze 280 eine Ausrichtungslasche 800 umfasst, während jede Öffnung 320 in der Frontplatte 270 eine Ausrichtungskerbe 802 aufweist, um eine Lasche aufzunehmen. Die Ausrichtungskerben sind an vorbestimmten Stellen um die Umfänge der Öffnungen 320 angeordnet. Da jeder der Einsätze 590, 630, 700, 730 und 770 konfiguriert ist, um eine andere, bekannte Abtastsprühcharakteristik zu erzeugen; und zwar ein bekannter Sprühkegelwinkel und -richtung, wie durch den spezifischen Auslassversatz erzeugt, und da die Positionen der Kerben in der Frontplatte vorbestimmt sind, ermöglicht die Auswahl eines beliebigen Einsatzes für jede Frontplattenöffnung die Bereitstellung eines gewünschten kombinierten Sprühmusters von der Sprühvorrichtung, die eine Zusammenstellung aller ausgewählten individuellen Sprühstrahleinsätze ist. Jeder der Einsätze liefert eine Abtastausgabe innerhalb seines Konus, so dass gemäß der Erfindung sehr wünschenswerte Abtastsprühvorrichtungen vorgesehen sind.
Die Varianten in der Auslassverengung, die in den 26 - 33A beschrieben sind, veranschaulichen die Art und Weise, in der 3-dimensionale fluidtechnische Abtastausgaben, die jeweils eine Sprühausgabe bereitstellen, die in einer vorgewählten, konischen Mustergröße und -richtung überstreicht oder abtastet, durch Ändern der Eigenschaften des Auslassöffnungswinkels und somit dessen Position in Bezug auf eine Interaktionsbereichsachse des Fluidoszillators variiert werden können, die mit der Achse der gegenüberliegenden Einlassleistungsdüse zusammenfällt. Diese Figuren zeigen typische Messungen für Fluidoszillatoren, bei denen Wirbel erzeugt werden, um eine Abtastsprühabgabe mit Tröpfchen ausgewählter Größe und Geschwindigkeit zu erzeugen, zur Verwendung in hierin offenbarten Abtast-Sprühvorrichtungen, um vorgewählte Sprühmuster für abtastende Sprühvorrichtungen zu erzeugen. Insbesondere werden die Vorrichtungen der Erfindung in Anwendungen wie Abtastkörpersprühstrahlen und Duschköpfen verwendet, um Fluidoszillator-Sprühausgänge bereitzustellen, die eine Vielzahl von Sprühstrahlen mit ausgewählten Kegelwinkeln und -richtungen bereitstellen. Bei der fluidtechnischen Abtast-Duschkopfbaugruppe der vorliegenden Erfindung ersetzt ein fluidtechnisches Abtast-Düsenelement effektiv 2-4 normale Fluidstrahlen, indem es einen kleinen Kegelwinkel und eine gleichmäßige Verteilung bereitstellt, so dass ein fluidtechnischer Abtast-Duschkopf 5-40 Öffnungen aufweisen kann, welche einen möglichen Einwand (nicht genug Öffnungen) überwinden kann, der einen Verbraucher abschrecken könnte. In einem typischen früheren fluidtechnischen Brausekopf ersetzt eine Fluidkomponente 10-15 Strahlen, wobei ein typischer vorheriger fluidtechnischer Duschkopf mit 4-10 Öffnungen erhalten wird, wohingegen ein vergleichbarer Strahlduschkopf 40-100 Öffnungen hätte.
Fachleute werden erkennen, dass die vorliegende Erfindung so konfiguriert werden kann, dass sie einen neuen fluidtechnischen Abtastoszillator bereitstellt, der zur Verwendung in einer kostengünstig hergestellten fluidtechnischen Duschkopf- oder Düsenanordnung (zum Beispiel 50, 198, 250, 400) angepasst oder konfiguriert werden kann, welche Sprühstrahlen von mehreren Abtastfluidelementen zielt, um Wasser gleichmäßig über einen vorgewählten Abdeckungsbereich zu verteilen, der distal von oder vor der Frontplatte oder dem Frontpaneel (56, 200, 270, 454) positioniert ist. Die Abtastfluidik und der Sprühkopf der vorliegenden Erfindung sind konfigurierbar, um ein bestimmtes zusammengesetztes ansprechendes Sprühmuster mit einer ausgewählten Tröpfchengröße, Tröpfchengeschwindigkeit und Temperaturgleichmäßigkeit bei sehr niedrigen Strömungsraten (2 g/m oder weniger) zum Duschen, Waschen oder Sprühen eines Zielbereichs bereitzustellen. Die Abtastfluidik wird in einer Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen bereitgestellt, um individuell zugeschnittene Abtastsprühstrahlen zu erzeugen, die eine ausgewählte Abtastsprühcharakteristik aufweisen. Die Frontplatte des Duschkopfs (zum Beispiel 56, 200, 270, 454) ist dazu ausgelegt, die Fluidoszillatoren zu tragen und auszurichten, optional mit Indexnuten 802, die konfiguriert sind, um entsprechende Winkelindexlaschen 800 an den Fluidoszillatoreinsätzen aufzunehmen, um den Sprühstrahl jedes fluidtechnischen Oszillators auszurichten und zu zielen (zum Beispiel 172, 220, 282, 530).
Nachdem bevorzugte Ausführungsformen eines neuen und verbesserten Verfahrens beschrieben worden sind, wird angenommen, dass weitere Modifikationen, Variationen und Änderungen dem Fachmann angesichts der hier dargelegten Lehren nahegelegt werden. Es ist daher zu verstehen, dass alle derartigen Variationen, Modifikationen und Änderungen als in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einbegriffen anzusehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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Claims

Verfahren zum Herstellen eines zweiteiligen Oszillators für Abtast-Sprühvorrichtungen, umfassend: Formen eines hemisphärischen Oberteils (172, 220, 282, 530) eines Interaktionsbereichs (180, 280, 344, 530), welcher eine Einlassdüse (182, 350, 540) aufweist; Formen eines hemisphärischen Unterteils (180, 206, 308, 510) des Interaktionsbereichs, der eine entsprechende Auslassöffnung (158, 208, 310, 550) und eine Verengung (160, 210, 312, 552) aufweist; und Konfigurieren der Verengung, um einen ausgewählten Auslassabtastsprühstrahl zu erzeugen, welcher eine vorbestimmte konische Auslasssprührichtung und -achse (192, 580) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Konfigurieren der Verengung das selektive Versetzen der Verengung relativ zur Achse (184, 554, 598, 610, 628, 648, 668, 688) der entsprechenden gegenüberliegenden Leistungsdüse durch Verändern der Auslassverengungswinkel (595, 606, 626, 646, 666, 686) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend das Bereitstellen einer Abtast-Sprühvorrichtung mit mehrfachen fluidtechnischen Oszillatoren; und Versehen jeder fluidtechnischen Verengung der Sprühvorrichtung mit einem ausgewählten Versatz, wobei eine Kombination von Versätzen verwendet wird, um ein gewünschtes Gesamtsprühmuster zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend das Einschließen von Komponenten der Oszillatorkreisläufe in einem Gehäuse, welches einen hinteren Abschnitt (54, 240, 252, 402) und eine Frontplatte (56, 200, 270, 454) aufweist, welche ein eingeschlossenes Fluidplenum (74, 234, 362, 440) bilden.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend das Definieren, in der Frontplatte (56, 200, 270, 454), zumindest eines individuellen Indexmerkmals oder einer individuellen Nut (802), das bzw. die konfiguriert ist, um ein entsprechendes Winkelindexmerkmal oder eine entsprechende Lasche 800 aufzunehmen, das bzw. die auf zumindest einem fluidtechnischen Oszillator definiert ist und den fluidtechnischen Oszillator richtet und zielt und eine azimutale Winkelorientierung für den fluidtechnischen Oszillator (zum Beispiel 172, 220, 282, 530) bereitstellt, um einen gezielten fluidtechnischen Oszillatorsprühstrahl bereitzustellen, welcher einen ausgewählten Winkelversatz der individuellen Sprühachse des gezielten Sprühstrahls von der Normalen zur Frontplattenoberfläche, in einer Richtung aufweist, welche durch das Frontplattenindexmerkmal oder die Nut und von dem Indexmerkmal oder der Lasche des fluidtechnischen Oszillators bestimmt ist.
Abtast-Sprühvorrichtung, welche einen zweiteiligen fluidtechnischen Oszillator einschließt, umfassend: einen hemisphärischen Oberteil (172, 220, 282, 530) eines Interaktionsbereichs (180, 280, 344, 530), der eine Einlassleistungsdüse (182, 350, 540) aufweist; einen hemisphärischen Unterteil (180,206, 308, 510) des Interaktionsbereichs, der eine entsprechende Auslassöffnung (158, 208, 310, 550) und eine Verengung (160, 210, 312, 552) aufweist; und wobei die Verengung konfiguriert ist, um einen ausgewählten Auslassabtastsprühstrahl zu erzeugen, welcher einen vorbestimmten konischen Auslasssprühstrahl mit einer ausgewählten Breite aufweist, wobei der Sprühstrahl entlang eines Sprühstrahls und einer Achse (192, 580) zentriert ist.
Abtast-Sprühvorrichtung nach Anspruch 6, wobei: die Verengung des Unterteils der Einlassleistungsdüse des Oberteils gegenübersteht und selektiv relativ zur Achse (184, 554, 598, 610) der gegenüberliegenden Leistungsdüse um den Winkel (612, 614; 642, 644; 714, 716; 742, 744) der Auslassverengung versetzt ist.
Abtast-Sprühvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der hemisphärische Oberteil und der hemisphärische Unterteil verbunden sind, um eine zweiteilige fluidtechnische Oszillatorkammer (150, 212, 286, 522) zu bilden; und ferner umfassend ein Gehäuse, welches einen hinteren Abschnitt (54, 240, 252, 402) und eine Frontplatte (56, 200, 270, 454) aufweist, welche ein eingeschlossenes Fluidplenum (74, 234, 362, 440) bilden, wobei der Oberteil fluidisch mit dem Fluidplenum über die Einlassleistungsdüse verbunden ist, welche Fluid in die fluidtechnischen Oszillatorkammer leitet, und wobei die gegenüberliegende Auslassverengung der unteren Komponenten über die Auslassöffnung und die Verengung fluidisch mit der Umgebung verbunden ist.
Abtast-Sprühvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Verengung des Unterteils der Einlassleistungsdüse des Oberteils gegenübersteht und selektiv relativ zur Achse (184, 554, 598, 610) der gegenüberliegenden Leistungsdüse um den Winkel (612, 614; 642, 644; 714, 716; 742, 744) der Auslassverengung versetzt ist.
Abtast-Sprühvorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend mehrfache fluidtechnische Oszillatoren, welche jeweils ausgewählte Versätze aufweisen, um mehrfache Auslasssprühstrahlen zu erzeugen, welche jeweils ausgewählte Auslasscharakteristiken aufweisen, die durch Auswahl von gewünschten Versatzkombinationen zum Erzeugen eines zusammengesetzten Abtastsprühmusters bestimmt sind.
Abtast-Sprühvorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend, in der Frontplatte (56, 200, 270, 454), zumindest ein individuelles Indexmerkmal oder eine individuelle Nut 802, das bzw. die konfiguriert ist, um ein entsprechendes Winkelindexmerkmal oder eine entsprechende Lasche 800 aufzunehmen, das bzw. die auf zumindest einem fluidtechnischen Oszillator (zum Beispiel 172, 220, 282, 530) definiert ist und den fluidtechnischen Oszillator richtet und zielt und eine azimutale Winkelorientierung für den fluidtechnischen Oszillator bereitstellt, um einen gezielten fluidtechnischen Oszillatorsprühstrahl bereitzustellen, welcher einen ausgewählten Winkelversatz der individuellen Sprühachse des gezielten Sprühstrahls von der Normalen zur Frontplattenoberfläche in einer Richtung aufweist, welche durch das Frontplattenindexmerkmal oder die Nut und von dem Indexmerkmal oder der Lasche des fluidtechnischen Oszillator bestimmt ist.
Mehrfache Sprühstrahlerzeugungsdüsenanordnung (zum Beispiel 198, 250, 400), welche konfiguriert ist, um mehrfache schwingende Sprühstrahlen zu erzeugen, welche zu einem Objekt oder Zielbereich gerichtet sind, umfassend: (a) einen ersten zweiteiligen fluidtechnischen Oszillator, welcher einen ersten Oberteil (zum Beispiel 172, 220, 282, 530) aufweist, welcher einen ersten Interaktionsbereich (zum Beispiel 180, 280, 344, 530) definiert und eine erste Einlassleistungsdüse (zum Beispiel 182, 350, 540) aufweist; wobei der erste zweiteilige fluidtechnische Oszillator einen ersten Unterteil (zum Beispiel 180, 206, 308, 510) umfasst, welcher konfiguriert ist, um den Interaktionsbereich weiter zu definieren, und eine entsprechende erste Auslassöffnung (zum Beispiel 158, 208, 310, 550) und eine erste Verengung (zum Beispiel 160, 210, 312, 552) aufweist, welche eine erste ausgewählte Verengungskonfiguration und erste Verengungslänge aufweist; wobei die Verengung des ersten zweiteiligen fluidtechnischen Oszillators konfiguriert ist, um einen ersten ausgewählten Auslassabtastsprühstrahl zu erzeugen, welcher eine erste vorbestimmte konische Auslasssprührichtung aufweist, welche entlang einer ersten Abtastsprühachse (zum Beispiel 192, 580) zentriert ist; (b) einen zweiten zweiteiligen fluidtechnischen Oszillator, welcher einen zweiten Oberteil (zum Beispiel 172, 220, 282, 530) aufweist, welcher einen zweiten Interaktionsbereich (zum Beispiel 180, 280, 344, 530) definiert und eine zweite Einlassleistungsdüse (zum Beispiel 182, 350, 540) aufweist; wobei der zweite zweiteilige fluidtechnische Oszillator einen zweiten Unterteil (zum Beispiel 180, 206, 308, 510) umfasst, welcher konfiguriert ist, um den Interaktionsbereich weiter zu definieren, und eine entsprechende zweite Auslassöffnung (zum Beispiel 158, 208, 310, 550) und eine zweite Verengung (zum Beispiel 160, 210, 312, 552) aufweist, welche eine zweite ausgewählte Verengungskonfiguration und zweite Verengungslänge aufweist; wobei die Verengung des zweiten zweiteiligen fluidtechnischen Oszillators konfiguriert ist, um einen zweiten ausgewählten Auslassabtastsprühstrahl zu erzeugen, welcher eine zweite vorbestimmte konische Auslasssprührichtung aufweist, welche entlang einer zweiten Abtastsprühachse (zum Beispiel 192, 580) zentriert ist; und (c) ein Gehäuse, eine Umhüllung oder einen Duschkopf, umfassend eine Frontplatte oder Platte (zum Beispiel 56, 200, 270, 454), welche eine distale Fläche oder Seite aufweist, konfiguriert, um (i) den ersten und zweiten zweiteiligen fluidtechnischen Oszillator zu unterstützen und zu zielen, und um (ii) Fluid von einer Fluidquelle zu erhalten und ein fluiddichtes Plenum (zum Beispiel 234) zu definieren, um Fluid von der Fluidquelle den Einlassleistungsdüsen (zum Beispiel 182, 350, 540) des ersten und zweiten zweiteiligen fluidtechnischen Oszillators zuzuführen.
Mehrfache Sprühstrahlerzeugungsdüsenanordnung nach Anspruch 12, wobei das Gehäuse oder Duschkopf einen multi-fluidischen Duschkopf (zum Beispiel 50, 198, 250, 400) umfasst, welcher eine Mehrzahl von Abtastfluidelementen zum gleichmäßigen Verteilen von Wasser über einen vorbestimmten Ziel- oder Deckbereich umfasst; wobei die Abtastfluidelemente und der Duschkopf konfiguriert sind, um ein zusammengestelltes Sprühmuster mit einer ausgewählten Tropfengröße, Tropfengeschwindigkeit und Temperaturgleichmäßigkeit bei sehr niedrigen Strömungsraten (zum Beispiel 2 g/m oder weniger) bereitzustellen, welche zum Duschen angenehm sind; und wobei die Abtastfluidelemente in einer Mehrzahl von Konfigurationen bereitgestellt sind, um individuelle Abtastsprühstrahlen entlang getrennt ausgewählten Sprühachsen zu erzeugen, wobei jeder Sprühstrahl eine ausgewählte Abtastsprühcharakteristik aufweist (zum Beispiel einen Winkelversatz von einzelnen Sprühachsen von der Normalen zur Frontplattenfläche und eine konische Sprühbreite an einem Abstand, welcher für den Zielbereich ausgewählt wird).
Mehrfache Sprüherzeugungsdüsenanordnung nach Anspruch 12, wobei die Frontplatte (zum Beispiel 200, 270, 454) konfiguriert ist, um den ersten und zweiten zweiteiligen fluidtechnischen Oszillator zu zielen und eine azimutale Winkelausrichtung für den ersten und zweiten zweiteiligen fluidtechnischen Oszillator (zum Beispiel 172, 220, 282, 530) bereitzustellen, so dass der Sprühstrahl jedes fluidtechnischen Oszillators einen ausgewählten Winkelversatz der individuellen Sprühachse des Sprühstrahls von der Normalen zur Frontplattenfläche aufweist.
Mehrfache Sprüherzeugungsdüsenanordnung nach Anspruch 12, wobei die Frontplatte (zum Beispiel 56, 200, 270, 454) einzelne Indexmerkmale oder Nuten umfasst, welche konfiguriert sind, um entsprechende Winkelindexlaschen 800 aufzunehmen, welche den ersten und zweiten zweiteiligen fluidtechnischen Oszillator ausrichten und zielen und eine azimutale Winkelausrichtung für den ersten und zweiten zweiteiligen fluidtechnischen Oszillator (zum Beispiel 172, 220, 282, 530) bereitstellen, sodass der Sprühstrahl jedes fluidtechnischen Oszillators einen ausgewählten Winkelversatz der individuellen Sprühachse des Sprühstrahls von der Normalen zur Frontplattenfläche in einer Richtung aufweist, welche von den Frontplattenindexnuten und den Indexlaschen des fluidtechnischen Oszillators bestimmt ist.