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VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung nimmt den Vorteil und die Priorität in Anspruch für die vorläufige US-Patentanmeldung Nr.
62/931,835 , eingereicht am 7. November 2019, mit der Bezeichnung „Umgekehrter Pilz mit einheitlicher Kaltleistung“, welche sich auf die gemeinsame vorläufige US-Patentanmeldung Nr.
61/451,492 , eingereicht am 10. März 2011, und vorläufige US-Patentanmeldung Nr.
61/978,775 , eingereicht am 11. April 2014, bezieht; die PCT-Anmeldung Nr.
PCT/US12/28828 , eingereicht am 10. März 2012; die US-Patentanmeldung Nr.
14/086,746 , eingereicht am 21. November 2013; das US-Patent Nr.
6,253,782 ; die vorläufige US-Patentanmeldung Nr.
62/515,358 , eingereicht am 5. Juni 2017; und
PCT/US18/35983 , eingereicht am 5. Juni 2018; deren gesamte Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme für Hintergrund und Ausführbarkeit aufgenommen werden.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die Offenbarung betrifft verschiedene Fluiddüseneinsätze von niedriger Strömungsrate, welche eine Pilzeinsatzgeometrie mit der Form eines umgekehrten Pilzes aufweisen und für eine große Bandbreite an Sprüh- und Reinigungsanwendungen zweckmäßig sind. In einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung Fluiddüseneinsätze, welche imstande sind, bei niedrigen Strömungsraten mit geometrischen und Abmessungsbeschränkungen zu arbeiten. In einer anderen Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung kompakte Fluiddüseneinsätze, welche eine Art und Weise bereitstellen, auf welche ein erwünschtes Leistungsniveau in einer Fluiddüsenanordnung für Kleinanwendungen bei niedrigen Strömungsraten zu erreichen ist.
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HINTERGRUND
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Viele heutige Anwendungen erfordern Fluiddüsen, welche imstande sind, bei niedrigen Strömungsraten mit geometrischen und Abmessungsbeschränkungen zu arbeiten. Zum Beispiel müssen Kraftfahrzeugsensor- und -kamerawaschanwendungen verschiedene Faktoren berücksichtigen, welche die Geometrie von Fluiddüsen einschränken, und gleichzeitig bei den erwünschten Spezifikationen arbeiten. Die meisten Fluiddüsen sind nicht ausgelegt, in kleineren Betriebsweisen zu arbeiten. Bei kleineren Bauweisen geht ein Rückgang der Fluiddüsenleistung so weit, dass sie nicht mehr funktionsfähig ist, einschließlich Instabilität des Sprühnebelprofils, Zerfall des Sprühnebelfächers und mangelhafter Leistung unter Hochviskositätsbedingungen. Es besteht ein Bedarf nach der Bereitstellung einer kompakten Düse, welche auf eine solche Weise funktioniert, dass erwünschte Leistungsspezifikationen in Kleinanwendungen bei niedrigen Strömungsraten erreicht werden.
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Wenn kalte Temperaturen auftreten, wurde festgestellt, dass das Sprühnebelmuster von Fluiden durch bekannte Fluidoszillatordüsen mit hochviskosen Fluiden nicht wünschenswerte Ergebnisse aufweist, welche eine Zielfläche nicht effizient reinigen und zu übermäßiger Fluidverschwendung führen.
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In vorherigen Ausführungsformen wurden kompakte Fluiddüseneinsätze des Anmelders mit gewissen Merkmalen ausgestaltet, welche eine Leistung sowohl in der Sprühnebelverteilung als auch unter Hochviskositätsbedingungen verbessern. Der Interaktionsbereich („IR“) des Fluiddüseneinsatzes ist wichtig, um den Betrag ungewollter Gierwinkel und von Rollen zu minimieren, welcher in dem Sprühnebelprofil zu sehen ist, welches aus der geringeren Größe der kompakten Fluiddüsenanordnung hervorgeht. In vorherigen Arbeiten des Anmelders ist der Interaktionsbereich kuppelförmig. Ferner weisen vorherige Ausführungsformen von dem Anmelder Bauweisen auf, bei denen sich der Verteiler eine Wand mit dem Interaktionsbereich teilt, die Bodenwände oberhalb des Auslasses eine gekrümmte Geometrie aufweisen und die Zufuhrleitungen zu den Leistungsdüsen in Richtung einer Seitenwand des Chips ausgerichtet sind. Diese Ausführungsformen sind nicht ideal zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen unter Verwendung von Fluiden von hoher Viskosität.
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Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung in der Bereitstellung einer/eines wirksamen und visuell unauffälligen Vorrichtung, Systems und Verfahrens zum Reinigen einer Fläche wie etwa einer Außenobjektivlinse oder einer Außenfläche eines Weitwinkelsensors, um angesammelte Ablagerungen (z.B. angesammelten(-s) Schmutz, Staub, Schlamm, Streusalz oder andere angehäufte Ablagerungen) bei kalten Temperaturen, einschließlich Fällen, in denen Fluiddüsen bei niedrigen Strömungsraten mit geometrischen und Abmessungsbeschränkungen arbeiten sollen, und Fällen, in denen Fluide von hoher Viskosität bei niedrigen Temperaturen verwendet werden, jedoch nicht darauf beschränkt.
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KURZDARSTELLUNG
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Die Offenbarung betrifft verschiedene Fluiddüseneinsätze von niedriger Strömungsrate, welche eine Einsatzgeometrie mit der Form eines umgekehrten Pilzes aufweisen und für eine große Bandbreite an Sprüh- und Reinigungsanwendungen zweckmäßig sind. In einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung Fluiddüseneinsätze, welche imstande sind, bei niedrigen Temperaturen mit Fluiden mit hoher Viskosität zu arbeiten.
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In einer Ausführungsform ist ein Fluiddüseneinsatz bereitgestellt, aufweisend eine erste Fläche, aufweisend eine Fluidoszillatorgeometrie mit einem Interaktionsbereich. Eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche mit einem Verteiler, um Fluid aus einer Fluidquelle aufzunehmen. Mindestens eine Zuführung, welche die erste Fläche und die zweite Fläche verbindet, um Fluid von dem Verteiler zu dem Interaktionsbereich zu transportieren. Mindestens eine Leistungsdüse, welche entlang der ersten Fläche positioniert ist, zum Leiten von Fluid von der mindestens einen Zuführung zu dem Interaktionsbereich. Einen Auslass entlang eines ersten Rands, welcher mit dem Interaktionsbereich in Verbindung steht, für den Durchlauf von Fluid aus dem Interaktionsbereich, um einen oszillierenden Fluidfächersprühnebel zu verteilen. Die Leistungsdüse kann eine Breite von ungefähr 0,4 mm aufweisen, der Interaktionsbereich kann eine Breite von ungefähr 3 mm aufweisen und der Interaktionsbereich kann eine Länge von ungefähr 2,2 mm aufweisen. Der Fluiddüseneinsatz kann ferner aufweisen eine erste Leistungsdüse zum Leiten von Fluid, welches direkt von einer ersten Zuführung aufgenommen wird, und eine zweite Leistungsdüse zum Leiten von Fluid, welches direkt von einer zweiten Zuführung aufgenommen wird. Eine Barriere kann entlang der zweiten Fläche zwischen der ersten Zuführung und der zweiten Zuführung positioniert sein. Der Verteiler kann dem Interaktionsbereich gegenüberliegen und teilt sich keinerlei Umfangswände mit dem Interaktionsbereich. Die Fluidoszillatorgeometrie kann entlang einer Mittelachse im Allgemeinen symmetrisch sein. Die Zuführung kann in einer ersten Distanz von dem ersten Rand angeordnet sein und wobei die Verengung in einer zweiten Distanz von dem ersten Rand derart angeordnet ist, dass die zweite Distanz größer als die erste Distanz ist. Eine erste Zuführung und eine zweite Zuführung können verwendet werden, um Fluid von dem Verteiler zu dem Interaktionsbereich zu transportieren, und eine erste Leistungsdüse und eine zweite Leistungsdüse können entlang der ersten Fläche positioniert sein, wobei die erste Leistungsdüse in direkter Verbindung mit der ersten Zuführung steht und die zweite Leistungsdüse in direkter Verbindung mit der zweiten Zuführung steht. Ein erster Wendepunkt und ein zweiter Wendepunkt können jeweils entlang der ersten und der zweiten Leistungsdüse vorhanden sein, wobei der erste und der zweite Wendepunkt relativ zu einem Umfang des Interaktionsbereichs in Richtung der Mittelachse nach innen vorstehen. Ferner kann ein erster Punkt entlang der gegenüberliegenden Seite des ersten Wendepunkts der ersten Leistungsdüse positioniert sein und ein zweiter Punkt kann entlang der gegenüberliegenden Seite des zweiten Wendepunkts der zweiten Leistungsdüse positioniert sein, wobei sich der erste Punkt und der zweite Punkt an einer Position befinden, welche weiter von der Mittelachse entfernt ist als der erste und der zweite Wendepunkt. Die erste Zuführung kann durch eine erste und eine zweite Wand definiert sein, welche sich gegenüberliegen und einen geringfügig verjüngten oder verschmälerten Weg von einer Öffnung zu der ersten Leistungsdüse aufweisen, und die zweite Zuführung ist durch eine erste und eine zweite Wand definiert, welche sich gegenüberliegen und einen geringfügig verjüngten oder verschmälerten Weg von einer Öffnung zu der zweiten Leistungsdüse aufweisen, sodass sie jeweils einen direkten Weg entlang der ersten Fläche definieren.
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In einer anderen Ausführungsform ist ein Fluiddüseneinsatz bereitgestellt, aufweisend eine erste Fläche mit einer Fluidoszillatorgeometrie mit einem Interaktionsbereich. Einen Verteilerbereich, welcher entlang einer gegenüberliegenden zweiten Fläche bereitgestellt ist, um Fluid aus einer Fluidquelle aufzunehmen. Mindestens eine Zuführung für die Weiterleitung von Fluid zwischen der ersten Fläche und der gegenüberliegenden zweiten Fläche und mindestens eine Leistungsdüse zum Leiten von Fluid von der mindestens einen Zuführung zu dem Interaktionsbereich der Fluidoszillatorgeometrie, wobei die mindestens eine Zuführung eine vertikale Zuführung ist, welche mit der mindestens einen Leistungsdüse auf der ersten Fläche in direkter Verbindung steht, um Fluid aus dem Verteiler zu transportieren. Einen v-förmigen Auslass, welcher mit dem Interaktionsbereich in Verbindung steht, um einen oszillierenden Fluidfächersprühnebel aus dem Interaktionsbereich zu verteilen. Der Fluiddüseneinsatz kann ferner aufweisen eine erste Zuführung und eine zweite Zuführung, um Fluid von dem Verteiler zu dem Interaktionsbereich zu transportieren, und eine erste Leistungsdüse und eine zweite Leistungsdüse, welche entlang der ersten Fläche positioniert sind, wobei die erste Leistungsdüse in direkter Verbindung mit der ersten Zuführung steht und die zweite Leistungsdüse in direkter Verbindung mit der zweiten Zuführung steht. Ein erster Wendepunkt und ein zweiter Wendepunkt können jeweils entlang der ersten und der zweiten Leistungsdüse positioniert sein, wobei der erste und der zweite Wendepunkt relativ zu einem Umfang des Interaktionsbereichs in Richtung der Mittelachse nach innen vorstehen. Ferner kann ein erster Punkt entlang der gegenüberliegenden Seite des ersten Wendepunkts der ersten Leistungsdüse positioniert sein und ein zweiter Punkt kann entlang der gegenüberliegenden Seite des zweiten Wendepunkts der zweiten Leistungsdüse positioniert sein, wobei sich der erste Punkt und der zweite Punkt weiter von der Mittelachse entfernt befinden als der erste und der zweite Wendepunkt. Die erste Zuführung kann durch eine erste und eine zweite Wand definiert sein, welche sich gegenüberliegen und einen geringfügig verjüngten oder verschmälerten Weg von einer Öffnung zu der ersten Leistungsdüse aufweisen, und die zweite Zuführung kann durch eine erste und eine zweite Wand definiert sein, welche sich gegenüberliegen und einen geringfügig verjüngten oder verschmälerten Weg von einer Öffnung zu der zweiten Leistungsdüse aufweisen, sodass sie jeweils einen direkten Weg entlang der ersten Fläche definieren. Die erste Zuführung und die zweite Zuführung können in einer ersten Distanz von dem ersten Rand angeordnet sein und wobei die Verengung in einer zweiten Distanz von dem ersten Rand derart angeordnet ist, dass die zweite Distanz größer als die erste Distanz ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht von oben eines Einsatzes für eine Fluiddüse von PCT/US18/35983 ;
- 2A ist eine Draufsicht von oben einer Fluiddüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2B ist eine Draufsicht von unten einer Fluiddüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2C ist eine Draufsicht einer Fluiddüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine Draufsicht von oben einer Fluiddüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Fluiddüseneinsatzes gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 5 ist eine Seitenquerschnittsansicht eines Fluiddüseneinsatzes gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 6 ist eine Seitenquerschnittsansicht eines Fluiddüseneinsatzes gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 7 ist eine Seitenansicht eines Fluiddüseneinsatzes gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 8 ist eine Seitenquerschnittsansicht eines Fluiddüseneinsatzes gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 9A ist die Verteilung von Fluid der vorherigen Ausführungsform aus 1;
- 9B ist die Verteilung von Fluid der gegenwärtigen Offenbarung;
- 10 ist eine grafische Darstellung zum Vergleich der Viskosität von 50% Methanol und 50% Methanol bei unterschiedlichen Temperaturen;
- 11A ist eine perspektivische Ansicht eines Düsengehäuses ohne den darin positionierten Fluiddüseneinsatz; und
- 11B ist eine perspektivische Ansicht eines Düsengehäuses mit dem darin positionierten Fluiddüseneinsatz.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Das Offenbarte betrifft verschiedene Fluiddüseneinsätze von niedriger Strömungsrate, welche eine Pilzeinsatzgeometrie mit der Form eines umgekehrten Pilzes aufweisen und für eine große Bandbreite an Sprüh- und Reinigungsanwendungen zweckmäßig sind.
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Bei Verwendung hierbei kann eine ungefähre Ausdrucksweise angewendet werden, um jedwede quantitative Darstellung zu ergänzen, welche variieren kann, ohne zu einer Änderung der Grundfunktion zu führen, auf welche sie bezogen ist. Dementsprechend ist ein Wert, welcher durch einen Begriff oder Begriffe wie etwa „ungefähr“ und „im Wesentlichen“ ergänzt ist, in einigen Fällen möglicherweise nicht auf den angegebenen präzisen Wert zu beschränken.
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Ein Fluiddüsenkreislauf oder -einsatz von niedriger Strömungsrate und kompakter Größe ist bereitgestellt. Der Fluiddüsenkreislauf oder -einsatz kann aufweisen einen Fluidoszillatorchip auf einer ersten oder Vorderfläche mit einem Interaktionsbereich mit flacher Oberseite und einen Verteiler auf einer zweiten oder Rückfläche, welche sich gegenüber der Vorderfläche befindet, um es Fluid zu ermöglichen, darin zu strömen. Der Fluiddüsenkreislauf kann ferner aufweisen mindestens eine Zuführung, welche die Vorderfläche und die Rückfläche verbindet, für den Transport von Fluid aus dem Verteiler, mindestens eine Leistungsdüse zum Leiten von Fluid von der mindestens einen Zuführung zu dem Interaktionsbereich, welche in der Vorderfläche des Fluidoszillators definiert ist, und einen v-förmigen Auslass entlang des Interaktionsbereichs, welcher durch zwei flache Wände definiert ist, für den Durchlauf von Fluid von dem Interaktionsbereich zu der Umgebung außerhalb des Fluiddüseneinsatzes. Das produzierte Sprühnebelfächermuster kann gleichmäßig sein und die Fluiddüse kann mit hochviskosen Fluiden gut arbeiten.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren ist 1 eine Querschnittsveranschaulichung einer vorherigen Ausführungsform eines Einsatzes mit der Form eines umgekehrten Pilzes, welcher für eine große Bandbreite an Sprüh- und Reinigungsanwendungen zweckmäßig ist. 1 ist enthalten, um die Geometrieunterschiede zwischen den vorherigen Ausführungsformen des Anmelders und der Ausführungsform der gegenwärtigen Offenbarung zu veranschaulichen. In dieser Ausführungsform befindet sich ein Verteilerabschnitt 218 benachbart zu einem Interaktionsbereich 202, welcher sich eine Wand entlang einer gemeinsamen Seite des Einsatzes 200 teilt. Fluid strömt von dem Verteiler 218 oberhalb des Interaktionsbereichs 202 und wird durch Wege, welche zwischen Wänden des Düsengehäuses und Umfangswänden des Interaktionsbereichs 218 definiert sind, durch Leistungsdüsen 204 und 206 in den Interaktionsbereich 202 geführt. Diese Fluidwege befinden sich jeweils entlang einer gemeinsamen Seite des Einsatzes 200. Ferner weisen die Bodenwände des Interaktionsbereichs 202 gekrümmte Flächen (WC) auf, welche eine Rolle bei dem funktionellen Betrieb des Einsatzes spielen, um den resultierenden Fächersprühnebel daraus zu produzieren. Diese Ausführungsform weist ferner ein Kantenblockmerkmal 220 auf, welches die Geometrie des Fächersprühnebelmusters beeinflusst, welches erzeugt wird, wenn Fluid an dem Auslass 208 aus dem Interaktionsbereich 202 austritt.
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Die 2-8 sind Veranschaulichungen der gegenwärtigen Ausführungsform eines Fluidoszillatoreinsatzes 300. Die 2A-2C veranschaulichen Vorder- und Hinteransichten des Fluideinsatzes 300. Der Fluidoszillatorkreislauf 300 weist eine gemusterte Geometrie auf, welche innerhalb einer ersten und einer zweiten Fläche definiert ist, um Fluid zu konditionieren, um ein erwünschtes Fluidfachersprühnebelmuster daraus zu bilden. Der Einsatz 300 ist konfiguriert, mit einer Düsenanordnung verwendet zu werden, welche ein Fluid aus einer Quelle durch ein Lumen innerhalb der Düsenanordnung 400, 410 einleitet. Siehe 11A und 11B. Der Einsatz 300 weist eine erste Fläche mit einem Interaktionsbereich 302 mit einer ersten Leistungsdüse 310 und einer zweiten Leistungsdüse 312 auf, welche sich um eine Umfangswand des Interaktionsbereichs 302 überschneiden. Ein Auslass 308 erstreckt sich von dem Interaktionsbereich 302 und kann zwischen der ersten und der zweiten Leistungsdüse 310, 312 positioniert sein. Eine erste Zuführung 304 ist innerhalb des Einsatzes 300 definiert und steht mit der ersten Leistungsdüse 310 entlang eines Umfangs des Interaktionsbereichs 302 in Fluidverbindung. Eine zweite Zuführung 306 ist innerhalb des Einsatzes 300 definiert und steht mit der zweiten Leistungsdüse 312 entlang eines Umfangs des Interaktionsbereichs 302 in Fluidverbindung. Die erste Zuführung 304 kann als vertikale Zuführung zwischen einer ersten Abzweigung 362 und der ersten Leistungsdüse 310 beschrieben werden, während die zweite Zuführung 306 als vertikale Zuführung zwischen einer zweiten Abzweigung 364 und der zweiten Leistungsdüse 312 beschrieben werden kann.
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Ein Verteilerabschnitt 318 ist entlang einer gegenüberliegenden zweiten Seite von dem Interaktionsbereich 302 bereitgestellt. Der Verteiler 318 weist eine gemusterte Geometrie auf, welche innerhalb der zweiten Fläche des Einsatzes 300 definiert ist, und ist konfiguriert, Fluid aus einer Quelle aufzunehmen. Der Verteilerabschnitt 318 weist einen Umfang mit einem Aufnahmeabschnitt auf, welcher in Verbindung steht mit einer ersten Abzweigung 362, um Fluid zu der ersten Zuführung 304 zu leiten, und einer zweiten Abzweigung 364, um Fluid zu der zweiten Zuführung 306 zu leiten. Der Verteilerabschnitt 318 kann einen Verteilerblock 380 aufweisen, welcher zwischen der ersten Abzweigung 362 und der zweiten Abzweigung 364 positioniert ist. Der Verteilerblock 380 kann eine im Allgemeinen rechteckige Form aufweisen und kann dabei helfen, die Fluiddurchgänge zu definieren, welche als die Abzweigungen 362, 364 entlang jeder Seite des Verteilerblocks 380 definiert sind. Der Verteilerblock 380 kann jedoch im Allgemeinen jedwede Form aufweisen. Der Verteilerblock 380 kann das Fluidvolumen minimieren und die Wahrscheinlichkeit einer Strömungsumwälzung reduzieren. Der Einsatz 300 ist konfiguriert, innerhalb eines Düsengehäuses platziert zu sein und Fluid aus der Quelle durch Lumen innerhalb des Düsengehäuses (nicht dargestellt) aufzunehmen. Fluid strömt zunächst aus dem Verteiler 318 durch die erste und die zweite Zuführung 304, 306 und durch die erste und die zweite Leistungsdüse 310, 312 in den Interaktionsbereich 302, tritt dann durch den Auslass 308 in einem resultierenden Fächersprühnebelmuster aus dem Interaktionsbereich 302 aus. Es ist anzumerken, dass Fluid dennoch durch den Verteilerabschnitt 318 ohne einen Verteilerblock 380 oder mit alternativen Formen eines Verteilerabschnitts 318 strömen kann, sofern die Strömung in Richtung der Zuführungen 304, 306 geleitet werden kann. Die oben genannten Merkmale sind in den 2-8 wie nachstehend beschrieben veranschaulicht.
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2A veranschaulicht einen Interaktionsbereich 302 mit einer Bauweise eines umgekehrten Pilzes mit einer Breite (W) kleiner als oder gleich ungefähr 5,00 mm und einer Länge (L) kleiner als oder gleich ungefähr 5,50 mm. Diese Ausführungsform weist eine erste und eine zweite Zuführung 304 und 306 auf, welche jeweils konfiguriert sind, Fluid aus dem Verteiler 318 (siehe 2B) weiterzuleiten und es zu dem Interaktionsbereich 302 des Fluiddüseneinsatzes 300 zu leiten. In einer Ausführungsform kann der Verteiler 318 des Fluideinsatzes 300 zudem eine Barriere 390 (siehe 2B und 2C) aufweisen. Der Standort des Verteilers 318 ist entlang einer dem Interaktionsbereich 302 gegenüberliegenden Seite des Fluiddüseneinsatzes 300 positioniert und teilt sich keinerlei Umfangswände mit dem Interaktionsbereich 302 außer dem Boden, welcher zwischen diesen Merkmalen positioniert ist. Fluid kann mittels Zuführungen 304 und 306 von dem Verteiler 318 zu dem Interaktionsbereich 302 geführt werden, wobei Fluid konfiguriert ist, in die Zuführungen 304 und 306 einzutreten und durch die Leistungsdüsen 310 und 312 zu strömen. Das Fluid kann durch eine erste und eine zweite Ablenkungseinrichtung 314 und 316 geleitet werden, welche Wände sind, welche an die Leistungsdüsen und Zuführungen angrenzen. Die Ablenkungseinrichtungen 314, 316 können sich in einem Winkel relativ zu den Zuführungen 304, 306 sowie den Leistungsdüsen 310, 312 relativ zu dem Interaktionsbereich 302 erstrecken. Die Konfiguration der Zuführungen, Ablenkungseinrichtungen und Leistungsdüsen relativ zu dem Interaktionsbereich und dem Auslass ist derart beschaffen, dass sie eine erwünschte Fluidströmung in einem sehr kompakten Raum bereitstellt. Die geometrische Konfiguration ermöglicht eine verbesserte Herstellbarkeit des Einsatzes 300 und eine verbesserte Leistung von viskosen kalten Fluiden.
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In einer Ausführungsform ist wie durch 2A und 3 veranschaulicht die Zuführung 304 ein Weg, welcher durch eine erste und eine zweite Wand 332A, 332B definiert ist, welche sich gegenüberliegen. Analog dazu ist die Zuführung 306 ein Weg, welcher durch eine erste und eine zweite Wand 334A, 334B definiert ist, welche sich gegenüberliegen. Die erste Wand 332A erstrecken sich von den Zuführungen 304, 306 zu den jeweiligen Leistungsdüsen 310, 312 und definieren jeweils einen Weg entlang der ersten Fläche und weisen einen geringfügig verjüngten oder verschmälerten Weg von der Zuführung 304, 306 zu der jeweiligen Leistungsdüse auf.
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Der Interaktionsbereich 302 kann durch eine Umfangswand mit einer im Allgemeinen flachen oberen Wand 340 gegenüber von dem Auslass 308 definiert sein, wobei die Kanten der oberen Wand 340 im Allgemeinen abgerundet sind und sich zu den jeweiligen Leistungsdüsen 310, 312 erstrecken. Die erste Ablenkungseinrichtung 314 der ersten Leistungsdüse 310 überschneidet die Umfangswand des Interaktionsbereichs 302 an einem Wendepunkt 352A. Die zweite Ablenkungseinrichtung 316 der zweiten Leistungsdüse 312 überschneidet die Umfangswand des Interaktionsbereichs 302 an einem zweiten Wendepunkt 354A. Eine erste Innenwand 320 kann zwischen dem Auslass 308 und der ersten Leistungsdüse 310 derart positioniert sein, dass die Wand 332B den Interaktionsbereich 302 an einem Punkt 352B überschneidet. Eine zweite Innenwand 322 kann zwischen dem Auslass 308 und der zweiten Leistungsdüse 312 derart positioniert sein, dass die Wand 334B den Interaktionsbereich 302 an einem Punkt 354B überschneidet. Die erste Innenwand 320 und die zweite Innenwand 322 können ein im Allgemeinen gerades und abgewinkeltes Verhältnis zueinander aufweisen, sodass die abgewinkelten Wände in Richtung des Auslasses 308 führen, welcher entlang einer Mittelachse 342 ausgerichtet sein kann.
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Der erste und der zweite Wendepunkt 352A, 354A stehen in Richtung der Achse 342 nach innen vor, während sich die Punkte 452B und 354B entlang der gegenüberliegenden Seiten der ersten und der zweiten Leistungsdüse an einer Position befinden, welche weiter von der Mittelachse 342 entfernt ist. Hierbei sind die Wendepunkte 352B, 354B von dem Umfang des Interaktionsbereichs 302 zurückgesetzt, während die Wendepunkte 352A, 354A in den Umfang des Interaktionsbereichs vorstehen.
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Es sei angemerkt, dass die Fluiddüse wie in 2A dargestellt entlang dieser Mittelachse 342 symmetrisch sein kann oder entlang mindestens einer Achse symmetrisch sein kann, sodass die Leistungsdüsen, Fluidströmung, Wände usw. Spiegelbilder voneinander sind. In einer Ausführungsform können die erste Leistungsdüse 310, die erste Zuführung 304, die erste Ablenkungseinrichtung 314 und die erste Innenwand 320 eine im Allgemeinen symmetrische Konfiguration relativ zu der zweiten Leistungsdüse 312, der zweiten Zuführung 306, der zweiten Ablenkungseinrichtung 316 und der zweiten Innenwand 322 aufweisen.
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Der Auslass 308 kann durch zwei gegenüberliegende abgewinkelte Wände 324, 326 definiert sein. Die erste abgewinkelte Wand 324 kann die erste Innenwand 320 an der Verengung 346 des Auslasses 308 überschneiden, während die zweite abgewinkelte Wand 326 die zweite Innenwand 322 an der Verengung 346 des Auslasses 308 überschneiden und sich von dieser erstrecken kann. Die erste und die zweite abgewinkelte Wand 324, 326 sind länglich und im Allgemeinen länger als die erste und die zweite Innenwand 320, 322, was die kompakte Konfiguration des Einsatzes 300 ermöglicht. Insbesondere können die erste Zuführung 304 und die zweite Zuführung 306 in einer ersten Distanz (Fd) von einem ersten Rand 350 des Einsatzes 300 angeordnet sein, welche im Allgemeinen symmetrisch sein kann. Die Verengung 346 kann in einer zweiten Distanz (Sd) von dem ersten Rand 350 des Einsatzes 300 derart angeordnet sein, dass die zweite Distanz (Sd) größer als die erste Distanz ist.
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Diese Geometrie ermöglicht eine kompakte Konstruktion, effiziente Herstellbarkeit und verbesserte gleichmäßige Verteilung von Fluid in einem resultierenden Fächersprühnebelmuster bei erwünschten Fluiddrücken und -temperaturen. Solche Verbesserungen eines Fächersprühnebels sind in 9B im Vergleich zu 9A der vorherigen Ausführungsform veranschaulicht.
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Wie in 2C dargestellt kann der Fluideinsatz 300 zudem eine Barriere 390 zwischen den zwei Zuführungen 304, 306 aufweisen. Die Barriere 390 kann verhindern, dass die zwei Zuführungen 304, 306 einander beeinträchtigen und ein Fächerungleichgewicht verursachen, bei dem der Sprühnebel einer Seite schwerer als der andere ist. Die Barriere 390 kann zum Beispiel Filterstäbe 392 aufweisen. Die Barriere 390 kann zirkulierende Wirbel an dem Zuführungsschlitz reduzieren und kann einen instabilen kalten Sprühnebelfächer verhindern.
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3 ist eine Draufsicht der Vorderfläche des Einsatzes 300 zur Veranschaulichung verschiedener Abmessungen der oben beschriebenen Merkmale des Fluiddüseneinsatzes. Die Abmessungen der gegenwärtigen Ausführungsform kann ideal zum Erlangen des erwünschten Fächermusters beim Verwenden von Fluiden von hoher Viskosität bei niedrigen Temperaturen in diesem Maßstab von Fluiddüseneinsätzen sein, diese Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Abmessungen zum Erlangen gleichmäßiger Fächersprühnebelergebnisse beschränkt. Fluid strömt zunächst von dem Verteiler 318 ( 2B) durch die erste und die zweite Zuführung 304, 306, dann durch die erste und die zweite Leistungsdüse 310 und 312 in den Interaktionsbereich 302, tritt dann durch die Verengung 346 und den Auslass 308 in einem Fächersprühnebelmuster aus dem Interaktionsbereich 302 aus. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass diese Fluidgeometrie eine gesteigerte Leistung aus einer erstaunlichen Kombination von Merkmalen bereitstellt, welche eine kompakte Konfiguration aufweisen, wobei „kompakt“ bedeutet, dass sie eine Breite (W) zwischen ungefähr 4,5-5,5 mm, idealerweise kleiner als oder gleich ungefähr 5,00 mm (obwohl die Breite in einigen Ausführungsformen größer als nachstehend angemerkt sein kann), und eine Länge (L) zwischen ungefähr 4-7 mm aufweist, was kleiner als oder gleich ungefähr 5,50 mm sein kann (obwohl die Länge in einigen Ausführungsformen größer oder kleiner als nachstehend angemerkt sein kann). Die Breite des Interaktionsbereichs (Iw) kann zwischen dem 7- und dem 8-Fachen der Breite der Leistungsdüse (Pw) liegen und kann ungefähr das 7,8-Fache der Leistungsdüsenbreite (Pw) betragen, welche ungefähr 0,4 mm betragen kann. Die Höhe des Interaktionsbereichs, (Interaktionshöhe - IH), kann zwischen dem 5- und dem 6-Fachen der Leistungsdüsenbreite (Pw) liegen, was ungefähr das 5,7-Fache der Leistungsdüsenbreite (Pw) sein kann, und der Verengungsversatz (To) kann zwischen dem 1- und dem 1,5-Fachen der Leistungsdüsenbreite (Pw) liegen, was ungefähr das 1,2-Fache der Leistungsdüsenbreite (Pw) sein kann.
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Die in der Ausführungsform aus 3 veranschaulichten Abmessungen umfassen: die Leistungsdüsenbreite (Pw), welche in der gegenwärtigen Ausführungsform annähernd 0,4 mm beträgt; die Breite (W) der Fluiddüseneinsatzstruktur, welche annähernd 5 mm beträgt; die Breite des Interaktionsbereichs (Iw), welche ungefähr das 7,8-Fache einer Leistungsdüsenbreite (Pw) betragen kann; eine Verengungsbreite (Tw), welche gleich oder ungefähr 0,440 mm beträgt; eine Höhe des Interaktionsbereichs (IH), welche ungefähr das 5,7-Fache der Leistungsdüsenbreite (Pw) betragen kann; und einen Verengungsversatz (To), welcher ungefähr das 1,2-Fache der Höhe der Leistungsdüsenbreite (Pw) betragen kann.
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4 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Fluiddüseneinsatzes 300 wie in den oben genannten 2A, 2B und 3 beschrieben. Diese Ansicht veranschaulicht das Verhältnis zwischen dem Interaktionsbereich 302 und den Zuführungen 304 und 306. Die Geometrie des oberen Bereichs des Interaktionsbereichs 302 kann im Allgemeinen flach sein und der Einsatz kann eine Einführungsabschrägung 360 aufweisen, um eine Positionierung des Einsatzes 300 innerhalb eines Düsengehäuses (nicht dargestellt) zu unterstützen. 4 veranschaulicht ferner die Ausrichtung der Zuführungen 304 und 306, welche Fluid zwischen der ersten und der zweiten Fläche des Einsatzes 300 durch den Verteiler 318 an die Leistungsdüsen 310 und 312 weiterleiten. Die Leistungsdüsen 310, 312 können relativ zueinander symmetrisch liegen und eine allgemeine Position aufweisen, welche näher an einer Vorderfläche des Einsatzes als ein schmaler Abschnitt des Auslasses 308 liegt. Die Leistungsdüsen richten Fluid aus, um entgegengesetzte Wirbelströmungen in dem Interaktionsbereich 302 zu erzeugen, bevor es mittels des Auslasses 308 in einem oszillierenden Fächersprühnebelmuster mit allgemeinem gleichmäßigem Sprühnebel austritt. Der Auslass 308 kann durch Innenwände 320 und 322 mit einer geraden und abgewinkelten symmetrischen Konfiguration definiert sein, welche Wirbelfluid zu dem Auslass 308 schleusen und zu einer Fächer- oder v-Form führen, welche ein Fächermuster definiert, damit das Fluid diesem folgen kann.
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5 ist eine Querschnittsoberseitenansicht der 2A und 2B zur Veranschaulichung der Interaktionsbreite (Iw) und Interaktionshöhe (IH) des Einsatzes 300. 5 veranschaulicht ferner das räumliche Verhältnis zwischen dem Interaktionsbereich 302 und dem Verteiler 318, wobei die Zuführungen 304 und 306 zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche mit dem Verteiler 318 umspannen, um Fluid zu dem Interaktionsbereich 302 zu bringen.
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6 ist eine andere Querschnittsseitenansicht der 2A und 2B zur Veranschaulichung des Verengungsversatzes (To) des Einsatzes 300 sowie des Verhältnisses zwischen dem Auslass 308 und der ersten Zuführung 304 wie in 3 angemerkt. In dieser Ausführungsform enthält die Außenkante des Einsatzes 300 eine verjüngte Kante 360 oder eine Fase; eine Fase ist jedoch möglicherweise nicht in allen Ausführungsformen der gegenwärtigen Offenbarung vorhanden.
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7 ist eine Seitenansicht des Einsatzes 300 zur Veranschaulichung der Abmessungen der Länge (L) und Dicke (Th) für eine Ausführungsform des Einsatzes. In dieser Ausführungsform ist die Länge (L) annähernd kleiner als oder gleich 4,65 mm. Es versteht sich, dass die Abmessungen variieren können, in dieser konkreten Ausführungsform jedoch ideal sind.
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8 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform des Einsatzes 300 zur Darstellung des Verhältnisses der verschiedenen Komponenten innerhalb des Interaktionsbereichs 302, aufweisend den Auslass 308, die Zuführungen 304 und 306 und die Innenwände 320 und 322. In dieser Ausführungsform beträgt die Breite der Fluiddüseneinsatzstruktur 5,02 mm. Es versteht sich, dass die Abmessungen variieren können, in dieser konkreten Ausführungsform jedoch ideal sind.
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Die 9A und 9B sind Vergleichsveranschaulichungen der Verteilung von Sprühnebel bei der ursprünglichen Bauweise des umgekehrten Pilzes (links) eines Düsenkopfs mit dem Einsatz aus 1 im Vergleich zu der neuen Bauweise des umgekehrten Pilzes (rechts) eines Düsenkopfs mit dem Einsatz 300. 9A veranschaulicht ein Sprühnebelmuster mit schweren Enden, während das Sprühnebelmuster aus 9B aufgrund der in den 2-8 veranschaulichten Geometrie eine gleichmäßigere, ausgewogenere Verteilung ist.
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Die Kreislaufgeometrie der offenbarten vorliegenden Anmeldung weist die folgenden Merkmale eines resultierenden kalten Fächersprühnebels auf. Die Bauweise ist darauf zugeschnitten, die Anforderungen von Fluiden mit hoher Viskosität zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen zu erfüllen, was eine verbesserte Funktionalität gegenüber dem Kreislauf aus 1 darstellt. Zum Beispiel ist, wenn ein Fluidgemisch auf Basis von 50% Methanol in eine Düsenanordnung mit dem Fluidoszillatoreinsatz aus 1 eingeleitet wird, der produzierte resultierende kalte Fächersprühnebel in einem gewissen Druckbereich nicht stabil. Zum Beispiel weist bei einer Temperatur von 0°F der produzierte resultierende kalte Fächersprühnebel einen Fächerwinkel von ungefähr 25° von dem Auslass bei einem Fluiddruck von ungefähr 4-6 psi auf und wird bei 7-9 psi ein dicker schwankender Strahl. Der resultierende kalte Fächersprühnebel kann dann mit einem Fächerwinkel von ungefähr 25-30° von dem Auslass bei einem Druck größer als ungefähr 10 psi stabilisiert werden. Im Gegensatz dazu ist, wenn ein Fluidgemisch auf Basis von 50% Methanol in eine Düsenanordnung mit dem Fluidoszillatoreinsatz 300 der 2-8 der vorliegenden Anmeldung bei einer Temperatur von ungefähr 0°F eingeleitet wird, der produzierte resultierende kalte Fächersprühnebel durch sämtliche solcher Druckbereiche hindurch stabil und gleichmäßig.
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Wenn ein Fluidgemisch auf Basis von 50% Ethanol in eine Düsenanordnung mit dem Fluidoszillatoreinsatz aus 1 eingeleitet wird, unterliegt der produzierte resultierende kalte Fächersprühnebel zudem nicht wünschenswerten Merkmalen. Zum Beispiel weist bei einer Temperatur von 0°F der produzierte resultierende kalte Fächersprühnebel eine Konfiguration mit schweren Enden (siehe 9A) mit einem Fächerwinkel von ungefähr 30° von dem Auslass auf. Im Gegensatz dazu weist, wenn ein Fluidgemisch auf Basis von 50% Ethanol in eine Düsenanordnung mit dem Fluidoszillatoreinsatz 300 der 2-8 der vorliegenden Anmeldung bei einer Temperatur von ungefähr 0°F eingeleitet wird, der produzierte resultierende kalte Fächersprühnebel einen Fächerwinkel von ungefähr 20-25° von dem Auslass auf und weist eine im Wesentlichen stabile und gleichmäßige Konfiguration auf (siehe 9B).
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Es sei angemerkt, dass die Strömungsraten für sowohl die Bauweise aus 1 als auch die Bauweise der vorliegenden Anmeldung 280 ml/min bei 25 psi betragen, sodass der Vergleich vorgenommen werden kann. Außerdem sei angemerkt, dass wie in 10 dargestellt die Viskosität von 50% Methanol bei 0°F ungefähr 10 cP beträgt und dass die Viskosität von 50% Ethanol bei 0°F ungefähr 25 cP beträgt.
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11A ist eine perspektivische Ansicht eines Düsengehäuses 400 ohne den darin positionierten Fluiddüseneinsatz 200. 11B ist eine perspektivische Ansicht eines Düsengehäuses 410, welches mit additiver Fertigungstechnik hergestellt ist, wobei die Fluidgeometrie der ersten und der zweiten Fläche des Fluiddüseneinsatzes 200 innerhalb des Düsengehäuses positioniert sind, jedoch in einer durchgehenden Konstruktion hergestellt sind. Demnach sieht diese Offenbarung die Bereitstellung einer Düsenanordnung vor, welche durch Einführen eines Fluidchips in das Düsengehäuse 400 gebildet ist, welches durch separate Mittel von dem Einsatz 200 gebildet ist, und sieht zudem 3D-Druck- oder additive Fertigungsprozesse vor, welche es einer gesamten Düsenanordnung (dem Gehäuse und dem Einsatz) ermöglichen würden, durch ein zusammenhängendes Material gebildet zu sein. Die 11A und 11B veranschaulichen ein Gehäuse mit einem Einlass zur Aufnahme von Fluid aus einer Fluidquelle (nicht dargestellt). Der Verteiler von der hier offenbarten Fluidgeometrie ist konfiguriert, Fluid aus einem Einlass des Düsengehäuses aufzunehmen, um wie hier beschrieben durch die Zuführungen und Leistungsdüsen verteilt zu werden.
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Ausgehend von der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen einer/eines neuen kompakten Fluiddüsenanordnung, Fluideinsatzgeometrie und verbesserten Verfahrens wird angenommen, dass der Fachmann im Hinblick auf die hier dargelegten Ausführungen zu anderen Modifikationen, Variationen und Änderungen angeregt wird. Es versteht sich daher, dass sämtliche Variationen, Modifikationen und Änderungen als in den Rahmen der vorliegenden Offenbarung fallend gelten.
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Obwohl die Offenbarung unter Bezugnahme auf hier dargelegte gewisse Ausführungsformen beschrieben wurde, können andere Ausführungsformen dieselben oder analoge Ergebnisse erzielen. Variationen und Modifikationen der Offenbarung werden für den Fachmann ersichtlich und die Offenbarung ist dazu vorgesehen, sämtliche solcher Modifikationen und Äquivalente abzudecken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 62/931835 [0001]
- US 61/451492 [0001]
- US 61/978775 [0001]
- US 12/28828 PCT [0001]
- US 14/086746 [0001]
- US 6253782 [0001]
- US 62/515358 [0001]
- US 1835983 PCT [0001, 0009]
