具有集成的過濾器和對準(zhǔn)特征的杯形噴嘴組合件的制作方法
【專利說明】具有集成的過濾器和對準(zhǔn)特征的杯形噴嘴組合件
相關(guān)申請的引用
[0001]本申請要求于2013年3月29日提交的、且題為“具有集成的過濾器結(jié)構(gòu)的杯形噴嘴組合件(Cup-shaped nozzle assembly with integral filter Structure)，，的、號為61/806，680的共同擁有的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。本申請還涉及下述申請:于2011年4月19日提交的、且題為“用于產(chǎn)生2-D或3-D噴霧模式的方法和射流杯裝置(Method and Fluidic Cup apparatus for creating 2-Dor 3-D spray patterns) ”的、號為61/476，845的共同擁有的美國臨時專利申請；以及于2012年4月19日提交的、且題為“杯形射流回路、噴嘴組合件和方法(Cup-shaped FluidicCircuit, Nozzle Assembly and Method) (WIPO
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明通常涉及用于與液體或流體產(chǎn)品噴霧器一起使用的可運輸或一次性的液體或流體產(chǎn)品分配器和噴嘴組合件，并且更具體地涉及這種噴霧器，其具有配置成用于以所需的噴霧模式分配或產(chǎn)生所選定流體或液體產(chǎn)品的噴霧的噴嘴組合件。
【背景技術(shù)】
[0003]清洗液、發(fā)膠、皮膚護(hù)理產(chǎn)品和其它液體產(chǎn)品往往從一次性的、加壓的或者手動致動的噴霧器分配，所述噴霧器可以產(chǎn)生大致圓錐形的噴霧模式或直流。一些分配器或噴霧器具有帶有排放孔口的孔口杯，產(chǎn)品借助于噴霧器的致動通過所述排放孔口分配或施加。例如，授予Dobbs等人的號為6，793，156的美國專利的手動致動的噴霧器示出了改進(jìn)的孔口杯，該孔口杯安裝在手動致動的手持式噴霧器的排放通道內(nèi)。杯子通過其圓柱形側(cè)壁壓配合在圓形膛孔的壁內(nèi)而保持在位。Dobbs的孔口杯包括為旋流室形式的“旋轉(zhuǎn)機構(gòu)”，以及在孔口杯圓形底壁的內(nèi)表面上形成旋轉(zhuǎn)或者切向流。在噴霧器手動致動時，當(dāng)液體產(chǎn)品以傳統(tǒng)的圓錐形噴霧形式通過排放孔口之前被迫通過收斂的排放通道并通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)時形成壓力。如果液體產(chǎn)品傾向于凝結(jié)或堵塞，則噴霧往往并不一致且不能令人滿意，尤其是當(dāng)產(chǎn)品第一次噴霧時，或在“啟動”過程中。
[0004]如果沒有提供旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，或者如果旋轉(zhuǎn)機械特征不能動(例如，由于產(chǎn)品堵塞)，則液體以流的形式從排放孔口流出。典型的孔口杯模制有圓柱形的裙壁，以及環(huán)形保持卷邊在杯側(cè)面的前端部或遠(yuǎn)端部附近從杯側(cè)面徑向向外突出?？卓诒ǔＴ谂欧磐ǖ赖慕K端處通過力適配在圓柱形膛孔內(nèi)，緊密摩擦接合在杯的圓柱形側(cè)壁和圓柱形膛孔的壁之間。環(huán)形保持卷邊設(shè)計成突出到栗式噴霧器主體的面對的圓柱形部分內(nèi)，用于協(xié)助將孔口杯在膛孔內(nèi)保持在位，以及充當(dāng)孔口杯和排放通道的膛孔之間的密封部。旋轉(zhuǎn)機械特征形成在孔口杯底部的內(nèi)表面上以提供旋流杯，所述旋流杯用于使得流體或液體產(chǎn)品旋流并將其消散成大致圓錐形的噴霧模式。
[0005]授予Tiramani等人的號為5，114, 052的美國專利的手動栗送扳機噴霧器示出了具有模制的噴霧蓋噴嘴的扳機噴霧器，所述噴嘴具有徑向狹槽或凹槽，所述狹槽或凹槽使得加壓液體旋流以從噴嘴的孔口產(chǎn)生霧化的噴霧。
[0006]與一次性的手動致動噴霧器結(jié)合使用的其它噴頭或霧化噴嘴被并入到包括氣溶膠分配器的推進(jìn)劑加壓包裝內(nèi)，諸如在授予Green的號為4，036，439的美國專利和授予Laidler等人的號為7，926，741的美國專利中所述。所有這些噴頭或噴嘴組合件包括旋流系統(tǒng)或旋流腔室，所述旋流系統(tǒng)或旋流腔室與分配孔口一起作用，流體通過分配孔口從分配器構(gòu)件排放出去。限定旋流系統(tǒng)的凹部、凹槽或通道與噴嘴協(xié)同操作以便在所分配的液體或流體通過分配孔口排放出去之前以旋流運動攜帶所分配的液體或流體。旋流系統(tǒng)通常由一個或多個切向旋流凹槽、溝槽、通路或通道構(gòu)成，所述凹槽、溝槽、通路或通道開放通到精確定中于分配孔口上的旋流腔室內(nèi)。旋流的加壓流體形成旋流并通過分配孔口排放出去。授予Green的號為4，036，439的美國專利描述了具有排放孔口的杯形插入件，其裝配在突出部(突出部具有限定在所述突出部內(nèi)的凹槽)上，這樣在突出部和杯形插入件之間限定旋流腔室。然而這些旋流腔室只有當(dāng)液體產(chǎn)品均勻流動時才能工作，以及如果液體產(chǎn)品傾向于凝結(jié)或堵塞，則噴霧通常不一致且不令人滿意，尤其是當(dāng)產(chǎn)品第一次噴霧時，或在“啟動”過程中。
[0007]具有旋流腔室的所有這些噴嘴組合件或噴霧頭結(jié)構(gòu)配置成生成在整個噴霧模式上為連續(xù)流的流體或液體的基本上圓錐形的霧化或霧狀的噴霧，以及液滴尺寸控制不良，常常產(chǎn)生“細(xì)?！被蚪咏F化的液滴。其它噴霧模式(例如，幾乎是線性的狹窄橢圓形)也是可能的，但對于噴霧模式的控制是有限的。所有這些現(xiàn)有技術(shù)的旋流腔室噴嘴中沒有一個可產(chǎn)生液體的振蕩噴霧或提供精確的噴霧液滴尺寸控制或噴霧模式控制。存在包裝在氣溶膠噴霧器和扳機噴霧器中的幾種消費產(chǎn)品，其中希望提供定制的精確的液體產(chǎn)物噴霧模式。
[0008]振蕩射流噴霧具有優(yōu)于傳統(tǒng)的連續(xù)噴霧的許多優(yōu)點，并且可配置成產(chǎn)生液體的振蕩噴霧或提供精確的噴霧液滴尺寸控制或用于所選定液體或流體的精確定制的噴霧模式。申請人已與想要提供這些優(yōu)勢的液體產(chǎn)品生產(chǎn)商進(jìn)行了接洽，但現(xiàn)有技術(shù)的射流噴嘴組合件未配置成結(jié)合一次性的手動致動的噴霧器。
[0009]在申請人的耐用和精確的現(xiàn)有技術(shù)的射流回路噴嘴配置中，射流噴嘴通過組裝平面的射流回路或插入到不受天氣影響的殼體內(nèi)而構(gòu)成，所述殼體具有接收和瞄準(zhǔn)射流插入件以及密封流動通路的空腔。在共同擁有的文獻(xiàn)號為7267290的美國專利(參見，例如，圖3)中闡釋了在汽車行業(yè)中使用的裝配有射流振蕩器的噴嘴組合件的良好實例，其示出平面射流回路插入件如何接收在殼體內(nèi)以及如何通過殼體瞄準(zhǔn)。
[0010]射流回路產(chǎn)生噴霧在一次性的手動致動噴霧器中會是非常有用的，但改裝現(xiàn)有技術(shù)的射流回路和射流回路噴嘴組合件將對當(dāng)前可得到的一次性的手動致動的噴霧器導(dǎo)致額外的工程設(shè)計和制造工藝變化，從而使一次性的手動致動的噴霧器過于昂貴而不能以商業(yè)合理的成本來制造。如果液體產(chǎn)品傾向于凝結(jié)或堵塞，則現(xiàn)有技術(shù)的射流振蕩器的配置也將會被證明是不令人滿意的，尤其是當(dāng)產(chǎn)品第一次噴霧時，或在“啟動”過程中。
[0011]因此，需求商業(yè)上合理的和價格便宜的、一次性的、手動致動噴霧器或噴嘴組合件，其克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，尤其是對于產(chǎn)品傾向于凝結(jié)或堵塞的應(yīng)用而言。
發(fā)明目的和內(nèi)容
[0012]因此，本發(fā)明的目的是通過提供商業(yè)上合理的價格便宜的、一次性的、手動致動的杯形噴嘴組合件來克服上述難題，所述杯形噴嘴組合件具有適于與任選的射流回路一起使用的過濾器，該過濾器提供所選定的液體或流體產(chǎn)品的經(jīng)過濾的流體噴霧和受控噴霧模式的優(yōu)點。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，過濾的杯形噴嘴不需要多組件式的插入件和殼體組合件。過濾的杯形噴嘴的特征或限定流體通道的幾何構(gòu)型優(yōu)選直接模制到杯形構(gòu)件內(nèi)，然后杯形構(gòu)件固定到流體產(chǎn)品分配包裝的致動器。這消除了對由限定射流回路的插入件制成的組合件的需求，所述插入件被接納在殼體空腔內(nèi)。本發(fā)明提供一種新穎的過濾杯，其具有任選的射流回路，所述射流回路功能類似于平面射流回路，但該射流回路具有配置在杯形構(gòu)件內(nèi)的射流回路的振蕩誘導(dǎo)特征。
[0014]過濾杯適用于手動栗送扳機噴霧器和填充推進(jìn)劑的氣溶膠噴霧器，并且可配置成針對不同液體或流體產(chǎn)品生成不同的噴霧。過濾旋流杯或過濾射流杯可配置成噴射所需的噴霧模式(例如，均勻液滴的3-D或矩形振蕩模式)。過濾旋流杯噴嘴可靠地克服了針對液體產(chǎn)品而言的啟動噴霧堵塞問題，否則其將堵塞噴嘴，并且由裝配有射流振蕩器的杯的實施例來提供相同的防堵塞益處。用于產(chǎn)生振蕩的射流振蕩器結(jié)構(gòu)的流體動力學(xué)機制在概念上類似于在共同擁有的文獻(xiàn)號為7267290和7478764的美國專利(Gopalan等人)中所示和所述的內(nèi)容，上述專利描述了平面蘑菇形射流回路的操作；這兩篇專利以其全文通過引用并入本文。
[0015]在本文所示的示例性實施例中，蘑菇形的等效射流杯振蕩器帶有環(huán)形保持卷邊，該卷邊在杯的前端部或遠(yuǎn)端部附近從杯側(cè)面徑向向外突出。射流杯通常在排放通路的終端處通過力適配在致動器的圓柱形膛孔內(nèi)，緊密摩擦接合在杯的圓柱形側(cè)壁和致動器的圓柱形膛孔的壁之間。環(huán)形保持卷邊設(shè)計成突出到致動器或栗式噴霧器主體的面對的圓柱形凹槽或溝槽保持部分內(nèi)，用于協(xié)助將射流杯在膛孔內(nèi)保持在位，以及充當(dāng)射流杯和排放通路的膛孔之間的密封部。射流振蕩器特征或幾何構(gòu)型形成在射流杯的內(nèi)表面上以提供射流振蕩器，所述射流振蕩器用于產(chǎn)生均勻的選定尺寸的液滴的振蕩模式。
[0016]本發(fā)明的新穎性的射流回路是適形的、單件式的、模制射流杯。存在幾種消費應(yīng)用，像希望定制噴霧的氣溶膠噴霧器和扳機噴霧器。射流噴霧在這些情況下非常有用，但改裝典型的商業(yè)氣溶膠噴霧器和扳機噴霧器以便接受標(biāo)準(zhǔn)射流振蕩器配置會導(dǎo)致對當(dāng)前氣溶膠噴霧器和扳機噴霧器產(chǎn)生不合理的產(chǎn)品制造工藝變化，從而使得它們更昂貴。本發(fā)明的射流杯和方法符合在典型的氣溶膠噴霧器和扳機噴霧器中使用的致動器桿，并且取代越過致動器桿的現(xiàn)有技術(shù)的“旋流杯”，并且通過對其它部件進(jìn)行很少改變或不進(jìn)行顯著改變就能獲得使用射流振蕩器的益處。通過本發(fā)明的射流杯和方法，在商業(yè)氣溶膠噴霧器和扳機噴霧器中出售的液體產(chǎn)品和流體的供應(yīng)商現(xiàn)在可提供非常特別裁制或定制的噴霧。
[0017]噴嘴組合件或噴頭包括內(nèi)腔或?qū)Ч?，所述?nèi)腔或?qū)Ч苡糜诜峙浠驀娚溆砷y、栗或致動器組合件從一次性的或可運輸?shù)娜萜鞒槲募訅阂后w產(chǎn)品或流體以生成非常均勻的流體液滴的振蕩噴霧。射流杯噴嘴組合件包括致動器主體，致動器主體具有向遠(yuǎn)側(cè)突出的密封柱，所述密封柱具有終止于遠(yuǎn)側(cè)面或外側(cè)面的柱周邊壁，并且致動器主體包括與內(nèi)腔連通的流體通路。
[0018]杯形射流回路安裝在致動器主體構(gòu)件內(nèi)，所述致動器主體構(gòu)件具有向近側(cè)延伸到在所述密封柱徑向外側(cè)的致動器主體中的膛孔內(nèi)的周邊壁，并且具有包括內(nèi)側(cè)面的遠(yuǎn)側(cè)徑向壁，所述內(nèi)側(cè)面與密封柱的遠(yuǎn)側(cè)面或外側(cè)面相對以便限定包括腔室的流體通道，所述腔室具有在主體的密封柱和杯形射流回路的周邊壁和遠(yuǎn)側(cè)壁之間的相互作用區(qū)域。所述腔室與致動器主體的流體通路流體連通以限定射流回路振蕩器入口，以便加壓流體可進(jìn)入流體通道的腔室和相互作用區(qū)域內(nèi)。射流杯結(jié)構(gòu)具有在杯的向近側(cè)突出的圓柱形側(cè)壁內(nèi)的流體入口，并且示例性的流體入口是大致環(huán)形的并且具有恒定的橫截面，但射流杯的流體入口也可逐漸變細(xì)或包括梯級式間斷部(例如，具有突變的較小的或成梯級式的內(nèi)徑)，以加強所述加壓流體的不穩(wěn)定性。
[0019]杯形射流回路遠(yuǎn)側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面支撐具有射流幾何構(gòu)型的插入件或攜載射流幾何構(gòu)型，這樣其配置成在腔室內(nèi)限定射流振蕩器的操作特征或幾何構(gòu)型。應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是，可以使用限定相互作用區(qū)域以產(chǎn)生流體液滴的振蕩噴霧的任何射流振蕩器的幾何構(gòu)型，但是，為了圖示的目的，將詳細(xì)地描述具有兩個示例性射流振蕩器幾何構(gòu)型的適形的杯形射流振蕩器。
[0020]對于適形的杯形射流振蕩器實施例而言，其效仿平面蘑菇形射流振蕩器回路的射流振蕩機制，所述適形的射流杯的腔室包括第一動力噴嘴和第二動力噴嘴，其中第一動力噴嘴配置成加速流動通過第一噴嘴的流通加壓流體的運動以形成流入到腔室的相互作用區(qū)域內(nèi)的流體的第一射流，以及第二動力噴嘴配置成加速流動通過第二噴嘴的流通加壓流體的運動以形成流入到腔室的相互作用區(qū)域內(nèi)的流體的第二射流。第一和第二射流以選定的射流間的撞擊角度(例如，180度，意味著射流從相對側(cè)撞擊)撞擊到彼此，并在流體通道的相互作用區(qū)域內(nèi)生成振蕩流渦流，所述相互作用區(qū)域與限定在射流回路的遠(yuǎn)側(cè)壁內(nèi)的排放孔口或動力噴嘴流體連通，并且振蕩流渦流通過排放孔口以具有選定的噴霧寬度和選定的噴霧厚度的選定的(例如矩形)噴霧模式作為大致均勻流體液滴的振蕩噴霧的液滴來噴霧。
[0021]第一和第二動力噴嘴優(yōu)選為在杯形射流回路遠(yuǎn)側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面內(nèi)的文丘里管形或錐形通道或凹槽并終止于在杯形射流回路遠(yuǎn)側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面內(nèi)限定的矩形或盒形相互作用區(qū)域內(nèi)。相互作用區(qū)域也可以是圓柱形的，這會影響噴霧模式。
[0022]杯形射流回路動力噴嘴、相互作用區(qū)域和喉部可以限定在裝配在杯內(nèi)的圓盤或薄餅形插入件內(nèi)，但優(yōu)選直接模制到所述杯的內(nèi)壁部段內(nèi)。當(dāng)由塑料模制成單件式的杯形射流回路時，所述射流杯容易且經(jīng)濟(jì)地裝配到致動器的密封柱上，所述密封柱通常具有遠(yuǎn)側(cè)面或外側(cè)面，該遠(yuǎn)側(cè)面或外側(cè)面基本是平坦的和流體不可滲透的，并處于與杯形射流回路遠(yuǎn)側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面的平坦面密封接合中。密封柱的周邊壁和杯形射流回路的周邊壁被軸向間隔開以限定環(huán)形流體通道并且所述周邊壁通?；ハ嗥叫?，但可以是錐形的以便有助于形成更大的流體速度和不穩(wěn)定性。
[0023]作為用于出售或裝運給他人的射流回路物件，適形的、整體的、單件式的射流回路配置成容易和經(jīng)濟(jì)地并入到噴嘴組合件或氣溶膠噴頭致動器主體內(nèi)，所述噴嘴組合件或氣溶膠噴頭致動器主體包括向遠(yuǎn)側(cè)突出的密封柱和內(nèi)腔，所述內(nèi)腔用于分配或噴射來自一次性的或可運輸?shù)娜萜鞯募訅旱囊后w產(chǎn)品或流體以產(chǎn)生液滴的振蕩噴霧。射流杯包括杯形的射流回路構(gòu)件，其具有向近側(cè)延伸的周邊壁，并且具有遠(yuǎn)側(cè)徑向壁，所述遠(yuǎn)側(cè)徑向壁包括具有限定于其中的特征的內(nèi)側(cè)面和配置成接收致動器密封柱的開放的近端。杯形構(gòu)件的周壁和遠(yuǎn)側(cè)徑向壁具有內(nèi)表面，當(dāng)所述杯形構(gòu)件裝配到致動器主體的密封柱時，所述內(nèi)表面包括流體通道，所述流體通道包括腔室，所述腔室配置成限定射流回路振蕩器入口，射流回路振蕩器入口與相互作用區(qū)域流體連通，這樣當(dāng)杯形構(gòu)件裝配到主體的密封柱并且加壓流體被引入時(例如，通過按壓氣溶膠噴霧按鈕和釋放推進(jìn)劑)，加壓流體可進(jìn)入到所述流體通道的腔室和相互作用區(qū)域內(nèi)，并在流體通道的相互作用區(qū)域內(nèi)生成至少一個振動流渦流。
[0024]杯形構(gòu)件的遠(yuǎn)側(cè)壁包括與所述腔室的相互作用區(qū)域流體連通的排放孔口，并且所述腔室配置成使得當(dāng)所述杯形構(gòu)件被裝配到主體的密封柱以及加壓流體經(jīng)由致動器主體引入時，腔室的射流振蕩器入口與第一動力噴嘴和第二動力噴嘴流體連通，以及第一動力噴嘴配置成加速流動通過第一噴嘴的流通加壓流體的運動以形成流入到腔室的相互作用區(qū)域內(nèi)的流體的第一射流，以及第二動力噴嘴配置成加速流動通過第二噴嘴的流通加壓流體的運動以形成流入到腔室的相互作用區(qū)域內(nèi)的流體的第二射流，并且第一射流和第二射流以選定的射流間的撞擊角度撞擊到彼此，并在流體通道的相互作用區(qū)域內(nèi)生成振蕩流渦流