具有集成的过滤器和对准特征的杯形喷嘴组合件的制作方法
【专利说明】具有集成的过滤器和对准特征的杯形喷嘴组合件
相关申请的引用
[0001]本申请要求于2013年3月29日提交的、且题为“具有集成的过滤器结构的杯形喷嘴组合件(Cup-shaped nozzle assembly with integral filter Structure)，，的、号为61/806，680的共同拥有的美国临时专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。本申请还涉及下述申请:于2011年4月19日提交的、且题为“用于产生2-D或3-D喷雾模式的方法和射流杯装置(Method and Fluidic Cup apparatus for creating 2-Dor 3-D spray patterns) ”的、号为61/476，845的共同拥有的美国临时专利申请；以及于2012年4月19日提交的、且题为“杯形射流回路、喷嘴组合件和方法(Cup-shaped FluidicCircuit, Nozzle Assembly and Method) (WIPO
技术领域
[0002]本发明通常涉及用于与液体或流体产品喷雾器一起使用的可运输或一次性的液体或流体产品分配器和喷嘴组合件，并且更具体地涉及这种喷雾器，其具有配置成用于以所需的喷雾模式分配或产生所选定流体或液体产品的喷雾的喷嘴组合件。
【背景技术】
[0003]清洗液、发胶、皮肤护理产品和其它液体产品往往从一次性的、加压的或者手动致动的喷雾器分配，所述喷雾器可以产生大致圆锥形的喷雾模式或直流。一些分配器或喷雾器具有带有排放孔口的孔口杯，产品借助于喷雾器的致动通过所述排放孔口分配或施加。例如，授予Dobbs等人的号为6，793，156的美国专利的手动致动的喷雾器示出了改进的孔口杯，该孔口杯安装在手动致动的手持式喷雾器的排放通道内。杯子通过其圆柱形侧壁压配合在圆形膛孔的壁内而保持在位。Dobbs的孔口杯包括为旋流室形式的“旋转机构”，以及在孔口杯圆形底壁的内表面上形成旋转或者切向流。在喷雾器手动致动时，当液体产品以传统的圆锥形喷雾形式通过排放孔口之前被迫通过收敛的排放通道并通过旋转机构时形成压力。如果液体产品倾向于凝结或堵塞，则喷雾往往并不一致且不能令人满意，尤其是当产品第一次喷雾时，或在“启动”过程中。
[0004]如果没有提供旋转机构，或者如果旋转机械特征不能动(例如，由于产品堵塞)，则液体以流的形式从排放孔口流出。典型的孔口杯模制有圆柱形的裙壁，以及环形保持卷边在杯侧面的前端部或远端部附近从杯侧面径向向外突出。孔口杯通常在排放通道的终端处通过力适配在圆柱形膛孔内，紧密摩擦接合在杯的圆柱形侧壁和圆柱形膛孔的壁之间。环形保持卷边设计成突出到栗式喷雾器主体的面对的圆柱形部分内，用于协助将孔口杯在膛孔内保持在位，以及充当孔口杯和排放通道的膛孔之间的密封部。旋转机械特征形成在孔口杯底部的内表面上以提供旋流杯，所述旋流杯用于使得流体或液体产品旋流并将其消散成大致圆锥形的喷雾模式。
[0005]授予Tiramani等人的号为5，114, 052的美国专利的手动栗送扳机喷雾器示出了具有模制的喷雾盖喷嘴的扳机喷雾器，所述喷嘴具有径向狭槽或凹槽，所述狭槽或凹槽使得加压液体旋流以从喷嘴的孔口产生雾化的喷雾。
[0006]与一次性的手动致动喷雾器结合使用的其它喷头或雾化喷嘴被并入到包括气溶胶分配器的推进剂加压包装内，诸如在授予Green的号为4，036，439的美国专利和授予Laidler等人的号为7，926，741的美国专利中所述。所有这些喷头或喷嘴组合件包括旋流系统或旋流腔室，所述旋流系统或旋流腔室与分配孔口一起作用，流体通过分配孔口从分配器构件排放出去。限定旋流系统的凹部、凹槽或通道与喷嘴协同操作以便在所分配的液体或流体通过分配孔口排放出去之前以旋流运动携带所分配的液体或流体。旋流系统通常由一个或多个切向旋流凹槽、沟槽、通路或通道构成，所述凹槽、沟槽、通路或通道开放通到精确定中于分配孔口上的旋流腔室内。旋流的加压流体形成旋流并通过分配孔口排放出去。授予Green的号为4，036，439的美国专利描述了具有排放孔口的杯形插入件，其装配在突出部(突出部具有限定在所述突出部内的凹槽)上，这样在突出部和杯形插入件之间限定旋流腔室。然而这些旋流腔室只有当液体产品均匀流动时才能工作，以及如果液体产品倾向于凝结或堵塞，则喷雾通常不一致且不令人满意，尤其是当产品第一次喷雾时，或在“启动”过程中。
[0007]具有旋流腔室的所有这些喷嘴组合件或喷雾头结构配置成生成在整个喷雾模式上为连续流的流体或液体的基本上圆锥形的雾化或雾状的喷雾，以及液滴尺寸控制不良，常常产生“细粒”或接近雾化的液滴。其它喷雾模式(例如，几乎是线性的狭窄椭圆形)也是可能的，但对于喷雾模式的控制是有限的。所有这些现有技术的旋流腔室喷嘴中没有一个可产生液体的振荡喷雾或提供精确的喷雾液滴尺寸控制或喷雾模式控制。存在包装在气溶胶喷雾器和扳机喷雾器中的几种消费产品，其中希望提供定制的精确的液体产物喷雾模式。
[0008]振荡射流喷雾具有优于传统的连续喷雾的许多优点，并且可配置成产生液体的振荡喷雾或提供精确的喷雾液滴尺寸控制或用于所选定液体或流体的精确定制的喷雾模式。申请人已与想要提供这些优势的液体产品生产商进行了接洽，但现有技术的射流喷嘴组合件未配置成结合一次性的手动致动的喷雾器。
[0009]在申请人的耐用和精确的现有技术的射流回路喷嘴配置中，射流喷嘴通过组装平面的射流回路或插入到不受天气影响的壳体内而构成，所述壳体具有接收和瞄准射流插入件以及密封流动通路的空腔。在共同拥有的文献号为7267290的美国专利(参见，例如，图3)中阐释了在汽车行业中使用的装配有射流振荡器的喷嘴组合件的良好实例，其示出平面射流回路插入件如何接收在壳体内以及如何通过壳体瞄准。
[0010]射流回路产生喷雾在一次性的手动致动喷雾器中会是非常有用的，但改装现有技术的射流回路和射流回路喷嘴组合件将对当前可得到的一次性的手动致动的喷雾器导致额外的工程设计和制造工艺变化，从而使一次性的手动致动的喷雾器过于昂贵而不能以商业合理的成本来制造。如果液体产品倾向于凝结或堵塞，则现有技术的射流振荡器的配置也将会被证明是不令人满意的，尤其是当产品第一次喷雾时，或在“启动”过程中。
[0011]因此，需求商业上合理的和价格便宜的、一次性的、手动致动喷雾器或喷嘴组合件，其克服现有技术的问题，尤其是对于产品倾向于凝结或堵塞的应用而言。
发明目的和内容
[0012]因此，本发明的目的是通过提供商业上合理的价格便宜的、一次性的、手动致动的杯形喷嘴组合件来克服上述难题，所述杯形喷嘴组合件具有适于与任选的射流回路一起使用的过滤器，该过滤器提供所选定的液体或流体产品的经过滤的流体喷雾和受控喷雾模式的优点。
[0013]根据本发明，过滤的杯形喷嘴不需要多组件式的插入件和壳体组合件。过滤的杯形喷嘴的特征或限定流体通道的几何构型优选直接模制到杯形构件内，然后杯形构件固定到流体产品分配包装的致动器。这消除了对由限定射流回路的插入件制成的组合件的需求，所述插入件被接纳在壳体空腔内。本发明提供一种新颖的过滤杯，其具有任选的射流回路，所述射流回路功能类似于平面射流回路，但该射流回路具有配置在杯形构件内的射流回路的振荡诱导特征。
[0014]过滤杯适用于手动栗送扳机喷雾器和填充推进剂的气溶胶喷雾器，并且可配置成针对不同液体或流体产品生成不同的喷雾。过滤旋流杯或过滤射流杯可配置成喷射所需的喷雾模式(例如，均匀液滴的3-D或矩形振荡模式)。过滤旋流杯喷嘴可靠地克服了针对液体产品而言的启动喷雾堵塞问题，否则其将堵塞喷嘴，并且由装配有射流振荡器的杯的实施例来提供相同的防堵塞益处。用于产生振荡的射流振荡器结构的流体动力学机制在概念上类似于在共同拥有的文献号为7267290和7478764的美国专利(Gopalan等人)中所示和所述的内容，上述专利描述了平面蘑菇形射流回路的操作；这两篇专利以其全文通过引用并入本文。
[0015]在本文所示的示例性实施例中，蘑菇形的等效射流杯振荡器带有环形保持卷边，该卷边在杯的前端部或远端部附近从杯侧面径向向外突出。射流杯通常在排放通路的终端处通过力适配在致动器的圆柱形膛孔内，紧密摩擦接合在杯的圆柱形侧壁和致动器的圆柱形膛孔的壁之间。环形保持卷边设计成突出到致动器或栗式喷雾器主体的面对的圆柱形凹槽或沟槽保持部分内，用于协助将射流杯在膛孔内保持在位，以及充当射流杯和排放通路的膛孔之间的密封部。射流振荡器特征或几何构型形成在射流杯的内表面上以提供射流振荡器，所述射流振荡器用于产生均匀的选定尺寸的液滴的振荡模式。
[0016]本发明的新颖性的射流回路是适形的、单件式的、模制射流杯。存在几种消费应用，像希望定制喷雾的气溶胶喷雾器和扳机喷雾器。射流喷雾在这些情况下非常有用，但改装典型的商业气溶胶喷雾器和扳机喷雾器以便接受标准射流振荡器配置会导致对当前气溶胶喷雾器和扳机喷雾器产生不合理的产品制造工艺变化，从而使得它们更昂贵。本发明的射流杯和方法符合在典型的气溶胶喷雾器和扳机喷雾器中使用的致动器杆，并且取代越过致动器杆的现有技术的“旋流杯”，并且通过对其它部件进行很少改变或不进行显著改变就能获得使用射流振荡器的益处。通过本发明的射流杯和方法，在商业气溶胶喷雾器和扳机喷雾器中出售的液体产品和流体的供应商现在可提供非常特别裁制或定制的喷雾。
[0017]喷嘴组合件或喷头包括内腔或导管，所述内腔或导管用于分配或喷射由阀、栗或致动器组合件从一次性的或可运输的容器抽吸的加压液体产品或流体以生成非常均匀的流体液滴的振荡喷雾。射流杯喷嘴组合件包括致动器主体，致动器主体具有向远侧突出的密封柱，所述密封柱具有终止于远侧面或外侧面的柱周边壁，并且致动器主体包括与内腔连通的流体通路。
[0018]杯形射流回路安装在致动器主体构件内，所述致动器主体构件具有向近侧延伸到在所述密封柱径向外侧的致动器主体中的膛孔内的周边壁，并且具有包括内侧面的远侧径向壁，所述内侧面与密封柱的远侧面或外侧面相对以便限定包括腔室的流体通道，所述腔室具有在主体的密封柱和杯形射流回路的周边壁和远侧壁之间的相互作用区域。所述腔室与致动器主体的流体通路流体连通以限定射流回路振荡器入口，以便加压流体可进入流体通道的腔室和相互作用区域内。射流杯结构具有在杯的向近侧突出的圆柱形侧壁内的流体入口，并且示例性的流体入口是大致环形的并且具有恒定的横截面，但射流杯的流体入口也可逐渐变细或包括梯级式间断部(例如，具有突变的较小的或成梯级式的内径)，以加强所述加压流体的不稳定性。
[0019]杯形射流回路远侧壁的内侧面支撑具有射流几何构型的插入件或携载射流几何构型，这样其配置成在腔室内限定射流振荡器的操作特征或几何构型。应当强调的是，可以使用限定相互作用区域以产生流体液滴的振荡喷雾的任何射流振荡器的几何构型，但是，为了图示的目的，将详细地描述具有两个示例性射流振荡器几何构型的适形的杯形射流振荡器。
[0020]对于适形的杯形射流振荡器实施例而言，其效仿平面蘑菇形射流振荡器回路的射流振荡机制，所述适形的射流杯的腔室包括第一动力喷嘴和第二动力喷嘴，其中第一动力喷嘴配置成加速流动通过第一喷嘴的流通加压流体的运动以形成流入到腔室的相互作用区域内的流体的第一射流，以及第二动力喷嘴配置成加速流动通过第二喷嘴的流通加压流体的运动以形成流入到腔室的相互作用区域内的流体的第二射流。第一和第二射流以选定的射流间的撞击角度(例如，180度，意味着射流从相对侧撞击)撞击到彼此，并在流体通道的相互作用区域内生成振荡流涡流，所述相互作用区域与限定在射流回路的远侧壁内的排放孔口或动力喷嘴流体连通，并且振荡流涡流通过排放孔口以具有选定的喷雾宽度和选定的喷雾厚度的选定的(例如矩形)喷雾模式作为大致均匀流体液滴的振荡喷雾的液滴来喷雾。
[0021]第一和第二动力喷嘴优选为在杯形射流回路远侧壁的内侧面内的文丘里管形或锥形通道或凹槽并终止于在杯形射流回路远侧壁的内侧面内限定的矩形或盒形相互作用区域内。相互作用区域也可以是圆柱形的，这会影响喷雾模式。
[0022]杯形射流回路动力喷嘴、相互作用区域和喉部可以限定在装配在杯内的圆盘或薄饼形插入件内，但优选直接模制到所述杯的内壁部段内。当由塑料模制成单件式的杯形射流回路时，所述射流杯容易且经济地装配到致动器的密封柱上，所述密封柱通常具有远侧面或外侧面，该远侧面或外侧面基本是平坦的和流体不可渗透的，并处于与杯形射流回路远侧壁的内侧面的平坦面密封接合中。密封柱的周边壁和杯形射流回路的周边壁被轴向间隔开以限定环形流体通道并且所述周边壁通常互相平行，但可以是锥形的以便有助于形成更大的流体速度和不稳定性。
[0023]作为用于出售或装运给他人的射流回路物件，适形的、整体的、单件式的射流回路配置成容易和经济地并入到喷嘴组合件或气溶胶喷头致动器主体内，所述喷嘴组合件或气溶胶喷头致动器主体包括向远侧突出的密封柱和内腔，所述内腔用于分配或喷射来自一次性的或可运输的容器的加压的液体产品或流体以产生液滴的振荡喷雾。射流杯包括杯形的射流回路构件，其具有向近侧延伸的周边壁，并且具有远侧径向壁，所述远侧径向壁包括具有限定于其中的特征的内侧面和配置成接收致动器密封柱的开放的近端。杯形构件的周壁和远侧径向壁具有内表面，当所述杯形构件装配到致动器主体的密封柱时，所述内表面包括流体通道，所述流体通道包括腔室，所述腔室配置成限定射流回路振荡器入口，射流回路振荡器入口与相互作用区域流体连通，这样当杯形构件装配到主体的密封柱并且加压流体被引入时(例如，通过按压气溶胶喷雾按钮和释放推进剂)，加压流体可进入到所述流体通道的腔室和相互作用区域内，并在流体通道的相互作用区域内生成至少一个振动流涡流。
[0024]杯形构件的远侧壁包括与所述腔室的相互作用区域流体连通的排放孔口，并且所述腔室配置成使得当所述杯形构件被装配到主体的密封柱以及加压流体经由致动器主体引入时，腔室的射流振荡器入口与第一动力喷嘴和第二动力喷嘴流体连通，以及第一动力喷嘴配置成加速流动通过第一喷嘴的流通加压流体的运动以形成流入到腔室的相互作用区域内的流体的第一射流，以及第二动力喷嘴配置成加速流动通过第二喷嘴的流通加压流体的运动以形成流入到腔室的相互作用区域内的流体的第二射流，并且第一射流和第二射流以选定的射流间的撞击角度撞击到彼此，并在流体通道的相互作用区域内生成振荡流涡流