形狀記憶龍頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種形狀記憶龍頭，該形狀記憶龍頭具有被構造成聯(lián)接至表面的基部、被構造成引導流體噴灑的噴頭、以及布置于基部與噴頭之間的龍頭噴管，該龍頭噴管包括水路和由形狀記憶合金材料形成的至少一個細長構件。具有由形狀記憶合金材料形成的細長構件的龍頭噴管能夠從與靜置位置相對應的初始形狀變形成與展開位置相對應的移位形狀。由形狀記憶合金材料形成的（多個）細長構件可操作以在被從展開位置釋放時使龍頭噴管回到靜置位置。
【專利說明】形狀記憶龍頭
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年9月7日提交的美國臨時申請N0.61/698，444的優(yōu)先權，該專利申請通過引用結合到本文中。
【技術領域】
[0003]本公開總體涉及龍頭領域。更具體地，本公開涉及包括細長構件的龍頭，該細長構件由形狀記憶合金材料形成并且布置于柔性龍頭噴管內，以允許龍頭噴管保持預定的初始形狀(例如靜置位置)。使用者可以僅僅彎曲噴管以將噴頭放置在多個期望的(例如展開)位置中的任何位置處，之后噴管中的細長構件的形狀記憶材料使噴管和噴頭回到初始(例如靜置)位置。
【背景技術】
[0004]該部分旨在提供權利要求中所列舉的本發(fā)明的背景或上下文。本文中的描述可以包括能夠實行的理念，而不必是先前已構想或實行的理念。因此，除非本文中以其它方式指出，否則該部分中所描述的內容不是本申請中的說明書和權利要求的現(xiàn)有技術并且不會由于被包括在該部分中而被承認是現(xiàn)有技術。
[0005]為了允許使用者將離開龍頭的流體(例如，水)噴灑引導至特定部位，龍頭通常包括連接至可伸長/可縮回軟管的可分離噴頭。例如，可分離噴頭可以是連接至龍頭噴管的端部的下拉式龍頭噴頭。在該構造中，水運動通過包含在龍頭噴管內的軟管并且通過下拉式龍頭噴頭離開龍頭。下拉式龍頭噴頭可以被向下拉動離開龍頭噴管的端部的距離有限。
[0006]在另一個例子中，可分離噴頭可以是拉出式龍頭噴頭。在該構造中，拉出式龍頭噴頭和軟管不連接至龍頭噴管的端部。相反，水能夠從通過龍頭噴管的端部離開龍頭轉移到通過拉出式龍頭噴頭離開龍頭。在傳統(tǒng)的拉出式龍頭噴頭中，水通常不能通過龍頭噴管的端部和拉出式龍頭噴頭二者同時離開。拉出式龍頭噴頭可以被向上拉動離開其靜置位置的距離有限。
[0007]在兩個例子中，盡管可分離噴頭允許使用者將離開龍頭的水的噴灑引導至特定部位，但是圍繞水槽(例如盆)移動可能對可分離噴頭造成挑戰(zhàn)，原因是運動范圍可能受到連接至可分離噴頭的軟管的限制。具體而言，軟管的長度或軟管的剛性可能阻止使用者將噴灑引導至某些部位或者以某些角度彎曲可分離噴頭。此外，軟管的內部表面可能在其伸長時隨著時間過去而積聚灰塵和污垢，并且接著污染物可能在軟管縮回時積聚在龍頭噴管內，從而使得難以保持期望的龍頭衛(wèi)生。
[0008]存在對改進的技術，包括可以解決上文所描述的缺點的技術的需要。

【發(fā)明內容】

[0009]本公開的一個實施例涉及一種形狀記憶龍頭，該形狀記憶龍頭包括將龍頭連接至表面的基部、引導離開龍頭的流體噴灑的噴頭、以及布置于基部與噴頭之間的龍頭噴管。該龍頭噴管包括由形狀記憶合金材料形成并且被設定成預定的初始形狀的棒。所述棒能夠在使用者向龍頭噴管或噴頭施力(例如，使噴頭移動至展開位置等)時變形成除了預定初始形狀之外的形狀。當釋放龍頭噴管或噴頭時，所述棒回到初始形狀并且由此還使龍頭噴管和噴頭回到其初始(例如靜置)位置。
[0010]可以通過考慮下文的詳細描述、附圖、和權利要求來闡述本公開其它的特征、優(yōu)點、和實施例。此外，應當理解，上文對本公開的概述和下文的詳細描述都是示例性的并且旨在提供進一步的解釋而不進一步限制所要求保護的本公開的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]所包括的用于提供對本發(fā)明的進一步理解的附圖結合在本說明書中并且構成本說明書的一部分、示出了本公開的實施例、并且與詳細描述一起用以對本公開的原理進行解釋。除了對本公開和可以實施本公開的各種方式的基本理解所需的之外，不試圖更詳細地示出本公開的結構細節(jié)。
[0012]圖1是根據(jù)示例性實施例的形狀記憶龍頭的等軸視圖。
[0013]圖2是根據(jù)圖1的示例性實施例的形狀記憶龍頭的龍頭噴管的等軸視圖。
[0014]圖3是根據(jù)另一個示例性實施例的形狀記憶龍頭的透視圖。
[0015]圖4是制造布置于根據(jù)圖2的示例性實施例的形狀記憶龍頭的龍頭噴管內的形狀記憶合金棒的方法的例子。
[0016]圖5是用于將圖4的形狀記憶合金棒彎曲成期望形狀的芯棒(mandrel)的示例性實施例的主視圖。
[0017]圖6是根據(jù)圖5的示例性實施例的用于彎曲形狀記憶合金棒的芯棒的一部分的詳細主視圖。
【具體實施方式】
[0018]在參照詳細地示出了示例性實施例的附圖之前，應當理解，本公開不限于描述中所闡述或附圖中所圖示的細節(jié)或方法。還應當理解，術語僅用于描述目的而不應當被認為構成限制。試圖在全部視圖中使用相同或相似的附圖標記以表示相同或相似的部件。
[0019]大體參照附圖，本公開的一個實施例涉及形狀記憶龍頭，該形狀記憶龍頭包括將龍頭連接至表面(例如水槽、操作臺、柜櫥、水暖器材等)的基部、引導離開龍頭的流體(例如水等)的噴灑的噴頭以及布置于基部與噴頭之間的龍頭噴管。該龍頭噴管包括以舉例方式示為棒的多個構件，所述多個構件由形狀記憶合金材料形成并且被設定成預定初始形狀(例如與處于靜置位置的龍頭噴管和噴頭的初始位置相對應)。棒能夠在使用者向龍頭噴管或噴頭施力時變形成除了預定形狀之外的形狀，并且隨后在被釋放之后回到其原始形狀，使得龍頭噴管和噴頭回到靜置位置，而不使用任何支架、保持器、插接站(dockingstation)、收縮器或由使用者手動重新定位。
[0020]更具體地參照附圖，如圖1中所示，形狀記憶龍頭100包括噴頭1、龍頭噴管2和基部3。噴頭I被構造成將離開龍頭的流體(例如，水)的噴灑引導至期望部位。龍頭噴管2被構造成由使用者彎曲以使噴頭I移動至各種各樣的期望的(例如展開)部位和位置中的任何部位和位置?；?被構造成將龍頭噴管2固定至表面4。表面4可以是任何表面，其中包括但不限于水槽、浴缸、淋浴墻、操作臺、柜櫥、家電等。
[0021]如圖2中所示，在優(yōu)選實施例中，龍頭噴管2由柔性管10形成。柔性管10可以由柔性材料制成并且通過任何合適的過程制造，例如擠出、注射成型、共模制等。在優(yōu)選實施例中，柔性材料是硅橡膠材料或者其他有機硅類型材料。使用有機硅來形成龍頭噴管2的外層——柔性管10，目前被認為是優(yōu)選的，原因是 申請人:認為有機硅是耐久的并且展示出與其它的廚房產(chǎn)品共同的質地、顏色和觸感。此外，柔性管10可以被設置成任何顏色(例如黑色、白色、灰色、紅色等)或者多種美觀或設計者顏色、外觀或設計中的任何顏色、外觀或設計。
[0022]一個或多個形狀記憶合金棒20 (優(yōu)選地，兩個形狀記憶合金棒20)布置于柔性管10內。形狀記憶合金棒20優(yōu)選地彼此平行，其中每一個形狀記憶合金棒20都限定了靜置位置中的基本相同的初始形狀和曲率。水路30示為布置成非常接近或鄰近形狀記憶合金棒20 (例如示為位于各個形狀記憶合金棒20之間)并且可操作地連接至接近基部3的閥(未示出)且連接至噴頭I。形狀記憶合金棒20可以在一端處固定于基部3并且在另一端處固定于噴頭I。在一個實施例中，為了提供額外的結構，形狀記憶合金棒20可以通過合適的柔性材料保持就位并且接著與柔軟的有機硅材料共模制。與水路30相關的管材料也可以提供額外的結構(例如剛度、彈性等)。在其它實施例中，可以使用任何數(shù)量的形狀記憶合金棒20，例如三個、四個、五個等形狀記憶合金棒20并且將這些形狀記憶合金棒20布置成相對于水路30成期望關系。優(yōu)選地，偶數(shù)個形狀記憶合金棒20被使用并且被構造成使得形狀記憶合金棒20在水路30的一側上的構造與形狀記憶合金棒在水路30的另一側上的構造對稱。
[0023]總體而言，形狀記憶合金材料被理解成是能夠在受熱至轉變溫度時被設定成期望的初始形狀的偽彈性合金。轉變溫度由所利用的形狀記憶合金確定。當形狀記憶合金低于其轉變溫度時(例如在商業(yè)和住宅衛(wèi)生潔具應用和環(huán)境中)，形狀記憶合金具有低屈服強度并且能夠易于變形成新的形狀(例如，以用于使噴頭從靜置位置移動至展開位置等)并且隨后在噴管或噴頭被釋放時回到其初始形狀(以從展開位置“自動”回到其自身的靜置位置)，而無需使用者的進一步動作，并且不需要例如收縮器等的其它機構。換句話說，形狀記憶合金這樣命名大體是由于合金“記得”預定形狀。形狀記憶合金能夠任何次數(shù)由預定形狀變形成新的形狀并且恢復到預定的初始形狀。換句話說，預定形狀的變形被理解為是可重復恢復的。
[0024]任何合適的形狀記憶合金都可以用于形成形狀記憶合金棒20。根據(jù)示例性實施例，形狀記憶合金棒20由鎳鈦合金(NiTi，通常被稱為鎳鈦諾合金(Nitinol))、銅鋁鎳合金(CuAlNi)或銅鎳鈹合金(CuNiBe)形成?？梢允褂玫钠渌男螤钣洃浐辖鸢ㄣ~鋅鋁合金(CuZnAl)、鐵錳硅合金(FeMnSi )、或者其它的形狀記憶合金。形狀記憶合金的例子僅僅是說明性的并且不期望對能夠用于形成形狀記憶合金棒20的形狀記憶合金的類型構成限制。
[0025]任何合適的方法都可以用于使形狀記憶合金棒20形成與龍頭噴管2的預定初始形狀相對應的預定形狀(例如見在圖1中限定了靜置位置或部位A的形狀)。例如，已知的方法包括但不限于真空電弧重熔、真空感應熔煉、等離子電弧熔煉、感應凝殼熔煉(inductionskull melting)、電子束熔煉、金屬注射成型、粉末注射成型和物理氣相沉積。
[0026]在另一個示例性實施例中，如圖3中所示，龍頭200的龍頭噴管可以形成為具有柔性不同的區(qū)域(例如，龍頭噴管的部分可以更具剛性，而其它部分可以更具柔性)。例如，噴管可以由具有不同的硬度等級的多個柔性管形成。例如，如根據(jù)一個特定示例性實施例所示的，鄰近基部3并且與基部3基本線性對準的龍頭噴管的下部2A可以由具有硬度等級A的柔性管形成。至少部分地由龍頭噴管的彎曲部分限定的龍頭噴管的上部2B可以由具有硬度等級B的柔性管形成。在一個實施例中，硬度等級A比硬度等級B高，從而造成龍頭噴管的下部2A比龍頭噴管2的上部2B更具剛性。
[0027]在其它實施例中，硬度等級B可以比硬度等級A高，使得上部2B比下部2A更具剛性。在其它的實施例中，能夠使用具有不同硬度等級的多于兩個的柔性管，其中所有的柔性管都具有不同的硬度等級、所有的柔性管10都具有相同的硬度等級、或者一些柔性管具有與其它柔性管不同的硬度等級。能夠利用任何數(shù)量的柔性管和硬度等級的組合來形成龍頭噴管。
[0028]如圖4中所示，提供示例性過程400用于形成形狀記憶合金棒20。首先，選擇形狀記憶合金。例如，可以選擇銅鋁鎳合金(CuAINi)。選定的形狀記憶合金被形狀設定成形狀記憶合金棒20的預定初始形狀(步驟402)。步驟402包括將選定的形狀記憶合金放置在形成為目標預定形狀的芯棒50中(例如，用于應用于多種多樣的特定龍頭類型/設計中的任何龍頭類型/設計)(見圖5和6)。由目標預定形狀來確定芯棒50的尺寸和表面。芯棒50由熔化溫度比選定的形狀記憶合金高的任何合適的材料形成。例如，可以利用碳鋼。芯棒50可以形成單件或者芯棒50可以形成通過任何已知的傳統(tǒng)方法連接的多件。根據(jù)備選實施例，可以為特定應用開發(fā)形狀記憶合金。
[0029]接下來，芯棒50和選定的形狀記憶合金經(jīng)歷熱處理步驟(步驟404)。例如，如果CuAlNi被選作形狀記憶合金，則芯棒50和CuAlNi合金在熱源(未示出)中被加熱至目標溫度，例如大約1600° F或其它合適的溫度。然而,芯棒50和選定的形狀記憶合金被加熱至的溫度將基于選定的形狀記憶合金的成分發(fā)生變化。熱源例如可以是烤箱、熔爐或任何其它合適的熱源。
[0030]一旦芯棒50和選定的形狀記憶合金被加熱至目標溫度，則芯棒50和選定的形狀記憶合金就被從熱源快速移除(步驟406)并且例如在自來水或鹽水(用于減少起泡等)中進行淬火(步驟408)。在淬火步驟之后，形狀記憶合金棒20可以被從芯棒50移除。重復過程400直到期望數(shù)量的形狀記憶合金棒20被形狀設定成用于期望應用的預定初始形狀為止。
[0031]一旦形狀形狀記憶合金棒20已設定形狀，則可以根據(jù)示例性過程來組裝龍頭100。首先，形狀記憶合金棒20可以被插入到柔性管10中以形成龍頭噴管2。在一個實施例中，噴頭I可以與柔性管10分開制造。噴頭I和柔性管10都可以例如通過注射成型或其它合適的過程制成。在圖示實施例中，噴頭I可移除地連接至與龍頭噴管2的與連接至基部3的端部不同的端部。在另一個實施例中，噴頭I和柔性管10可以例如通過注射成型或其它合適的過程制成一件。在圖示實施例中，噴頭I和柔性管10 (即龍頭噴管2)可移除地連接至基部3。
[0032]通過為龍頭100提供容納形狀記憶合金棒20的柔性管10，龍頭100允許使用者在龍頭噴管2和/或噴頭3上施力以使龍頭噴管2和噴頭I從靜置位置或部位A彎曲(例如彎曲、移位、扭曲等)到期望的(例如展開、移位等)位置或部位B (見圖1)。當釋放噴管或噴頭時，噴管和噴頭隨著形狀記憶合金棒回到其預定初始形狀而回到初始靜置部位A，而不使用插接支架、收縮器等或由使用者手動動作。
[0033]期望形狀記憶合金棒20允許使用者以所有角度(即360度)沿所有方向(即上、下、右、左)自由彎曲龍頭噴管2，而不使龍頭噴管2的運動范圍像傳統(tǒng)龍頭那樣受到軟管或收縮器的限制。此外，使用者不需要手動使噴管或噴頭回到初始位置。此外，避免使用可伸長/可縮回構件(例如軟管、收縮器繩等)的能力基本消除了不期望地收集灰塵、污垢和其它污染物，所述灰塵、污垢和其它污染物收集在伸長構件上并且隨后在縮回時傳輸至噴管，所述灰塵、污垢和其它污染物能夠在噴管處積累且產(chǎn)生難于有效清潔的不衛(wèi)生條件。
[0034]如本文中所使用的，期望術語“大致”、“大約”、“基本”和類似的術語具有與本公開的主題所屬領域內的普通技術人員公認和可接受的用途協(xié)調的廣泛意義。閱覽本公開的本領域技術人員應當理解，期望這些術語允許對所描述和要求保護的某些特征的描述而不將這些特征的范圍限制于所提供的精確的數(shù)字范圍。因此，應當將這些術語理解為表示所描述和要求保護的主題的非實質或不重要的改型或替代被認為屬于如所附權利要求中所列舉的本發(fā)明的范圍內。
[0035]應當注意到，如本文中使用術語“示例性”來描述的各個實施例旨在表示這種實施例是可能的實施例的可能的例子、代表、和/或圖示(并且這種術語不旨在暗示這種實施例必須是特別的或最佳的例子)。
[0036]如本文中所使用的術語“聯(lián)接”、“連接”等的意思是將兩個構件直接或間接地連接至彼此。這種連接可以是固定的(例如，永久的)或可移動的(例如，可移除或可釋放)。這種連接可以通過兩個構件、或者兩個構件和任何額外的中間構件(所述額外的中間構件與所述兩個構件中的一個或另一個一體地形成為單個整體主體)、或者兩個構件和任何額外的中間構件(所述額外的中間構件與所述兩個構件中的一個或另一個附連)來實現(xiàn)。
[0037]本文中對元件位置的指代(例如，“頂部”、“底部”、“上方”、“下方”等)僅僅用于描述附圖中各個元件的取向。應當注意到，各個元件的取向可以根據(jù)其它示例性實施例有所不同，并且期望這種改變被包括在本公開的范圍內。
[0038]重要的是注意到，如各個示例性實施例中所示的龍頭的構造和布置僅僅是說明性的。盡管在本公開中僅已詳細地描述了幾個實施例，但是閱覽本公開的本領域技術人員將易于領會，多個改型是可能的(例如，各個元件的尺寸、大小、結構、形狀和特性、參數(shù)值、安裝裝置、材料、顏色的使用、取向的變型等)而不實質性地偏離本文中所描述的主題的新穎教導和優(yōu)點。例如，圖示為整體形成的元件可以由多個元件或部件構造，元件的位置可以反向或以其它方式發(fā)生變化，并且分立元件的性質或數(shù)量或位置可以交替或發(fā)生變化。任何過程或方法步驟的順序或次序可以根據(jù)備選實施例發(fā)生變化或重新排序。還可以在各個實施例的設計、操作條件和裝置中進行其它的代替、改型、改變和省略而不偏離本發(fā)明的范圍。
【權利要求】
1.一種形狀記憶龍頭，所述形狀記憶龍頭包括: 基部，所述基部被構造成聯(lián)接至表面； 噴頭，所述噴頭被構造成引導流體噴灑；以及 龍頭噴管，所述龍頭噴管布置于所述基部與所述噴頭之間，所述龍頭噴管包括水路和布置成與所述水路相鄰的由形狀記憶合金材料形成的至少一個細長構件。
2.根據(jù)權利要求1所述的龍頭，其中所述細長構件包括多個形狀記憶合金棒，并且所述龍頭噴管還包括圍繞所述多個形狀記憶合金棒布置的外層，所述外層由至少一種柔性材料形成。
3.根據(jù)權利要求2所述的龍頭，其中所述多個棒被構造成在所述噴頭從靜置位置移動至展開位置時從初始形狀變形成移位形狀，并且所述多個棒被構造成在所述噴頭從所述展開位置被釋放時從所述移位形狀回到所述初始形狀。
4.根據(jù)權利要求2至3中任一項所述的龍頭，其中所述外層由多種柔性材料形成，至少一種柔性材料的硬度等級比另一種柔性材料高。
5.根據(jù)權利要求4所述的龍頭，其中鄰近所述基部并且與所述基部基本線性對準的所述外層的下部由具有第一硬度等級的第一柔性材料形成，至少部分地由所述龍頭噴管的彎曲部分限定的所述外層的上部由具有第二硬度等級的第二柔性材料形成，并且所述第一硬度等級比所述第二硬度等級高，使得所述外層的所述下部比所述外層的所述上部更具有剛性。
6.根據(jù)權利要求2至5所述的龍頭，其中所述外層包括有機硅材料。
7.根據(jù)權利要求2至6所述的龍頭，其中所述多個棒是基本平行的并且相對于所述水路對稱地布置。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的龍頭，其中所述形狀記憶合金材料選自包括鎳鈦合金、銅鋁鎳合金、銅鎳鈹合金、銅鋅鋁合金、和銅錳硅合金的組。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的龍頭，其中所述龍頭噴管被構造成沿任何方向移動。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的龍頭，其中所述龍頭噴管被構造成以任何角度彎曲。
【文檔編號】F16K27/00GK103672090SQ201310403710
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2012年9月7日
【發(fā)明者】R·A·雷克薩奇, M·C·馬扎 申請人:科勒公司