DE69912398T2

DE69912398T2 - Düsen mit integrierten oder eingebauten filtern und deren herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69912398T2
Application number: DE1999612398
Authority: DE
Inventors: N. Dharapuram SRINATH; Eric Koehler
Original assignee: Bowles Fluidics Corp
Current assignee: Bowles Fluidics Corp
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2019-12-11
Also published as: US6186409B1; EP1053059A4; WO2000033965A1; JP2003526760A; CA2319191A1; CN1289270A; DE69912398D1; ATE252948T1; KR20010040697A; AU2030500A; US6457658B2; US20010019086A1; JP3977991B2; EP1053059A1; EP1053059B1; BR9907798A; WO2000033965B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine geformte fluidische Sprühvorrichtung. Diese Erfindung bezieht auch auf ein Verfahren zum Schaffen eines Filters in einer geformten fluidischen Schaltung.
Unser US-Patent Nr. 4 151 955 zeigt eine fluidische Verteilungsvorrichtung, die das Karman-Wirbelstraßen-Phänomen benutzt um einen Fluidstrom zyklisch oszillieren zu lassen, bevor der Strom in einem gewünschten Fließmuster ausgegeben wird. Es wird eine Kammar gezeigt, die einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, mit einem Hindernis oder Insel, die dazwischen angeordnet ist, um die Wirbelstraße aufzubauen. Die Wirbelstraße bewirkt, daß der Strom zyklisch quer zu seiner Fließrichtung hin- und hergeschwenkt wird, in einer Weise, die weitestgehend durch die Größe und die Gestalt des Hindernisses im Verhältnis zu Einlaß und Auslaß, den Abstand zwischen dem Hindernis und dem Auslaß, den Auslaßbereich und d e Reynolds-Zahl der Strömung bestimmt wird. Unser US-Patent Nr. 5 213 270 zeigt einen fluidischen Oszillator, der frei ist von Rückkopplungs-Durchgängen und der eine Oszillationskammer mit einer Länge, die größer als ihre Breite ist, ein Paar von sich gegenseitig gegenüberstehenden und komplementär geformten Seitenwänden und ebene Decken- und Bodenwände, und erste und zweite Endwände hat. Eine Eingangskraftdüse ist in besagter erster Endwand ausgebildet, um einen Strom von Fluid in die Oszillationskammer auszusenden und die alternierend pulsenden, hohlraumfreien Wirbel in besagter Oszillationskammer auf jeder Seite des Stroms zu bilden. Eine Auslaßöffnung, die in der stromabgelegenen Endwand ausgebildet ist und axial zur Kraftdüse ausgerichtet ist, hat eine Breite und Tiefe derart, daß der innere Druck in der Oszillationskammer größer ist als der in der Umgebung.
1 zeigt einen wohlbekannten fluidischen Oszillator entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der besonders nützlich bei Flüssigsprühanwendungen, wie Waschdüsen, ist. Solche fluidischen Oszillatoren werden typischerweise aus geformtem/gegossenem Kunststoff hergestellt und weisen eine fluidische Oszillatorschaltung OC oder Silhouette, die in einem Chip oder Einsatz 13 geformt ist, und ein Gehäuse 10 mit einem Hohlraum 11, in den der Chip oder Einsatz 13 unter Kraftanwendung eingesetzt ist, auf. Eine Quelle von Fluid unter Druck wird der Kraftdüse PN in der fluidischen Oszillatorschaltung OC mittels eines Einlaufschlauchs oder einer Nadel 12 zugeführt. Sorgfalt wird in der Gestaltung darauf verwendet, eine Dichtung zwischen den inneren Oberflächen des Gehäuses und den zugehörigen Oberflächen des Chips oder des Einsatzes sicher zu stellen. Bei der Massenherstellung solcher Chips und Gehäuse können kleine lose Kunststoffteilchen durch den Flüssigkeitsstrom getragen werden und können Abschnitte der fluidischen Schaltung oder des Auslasses verstopfen, wodurch sie den Fluß der Flüssigkeit (Waschflüssigkeit, im Falle einer Waschdüse) blockieren. Im Falle von fluidischen Oszillatoren unterbricht dies die Oszillationswirkung.
Es hat Bemühungen gegeben, stromauf der fluidischen Schaltung Abschirmungen oder gesonderte Filterabschirmungen anzuordnen, aber diese Hilfsmittel fügen Kosten und Umständlichkeit zur Vorrichtung hinzu. Somit ist das Problem, das durch die vorliegende Erfindung gelöst und angesprochen wird, das mögliche Verstopfen von Flüssigflußvorrichtungen. Die Erfindung löst dieses Problem, indem sie integral gesonderte Plätze oder Erweiterungen und beabstandete Pfosten schafft, damit sich Verschmutzungen oder lose Teilchen in andere Bereichen als den Hauptfließbereichen absetzen oder dort gefangen werden, so daß es zusätzliche Fließdurchgänge oder Wege für die Flüssigkeit gibt zu fließen, wenn eine Verschmutzung oder Teilchen einen oder mehrere Durchgänge oder Räume zwischen den Pfosten blockiert.
Die Erfindung schafft niedrige Querschnitte in Bereichen, die gesondert entworfen wurden, um Verschmutzungen dazu zu bringen, hineinzufließen und in Bereichen anzuhalten, die andere sind als die Kraftdüse oder der Hauptstrahlflußbereich. Indem integrale gegossene Erweiterungen mit beabstandeten Pfosten in Bereichen, wie sie oben beschriebenen wurden, geschaffen wurden, kann die Fluiddüse weiter trotz einer teilweisen stromaufgelegenen Blockierung in dem Erweiterungsbereich funktionieren, weil ein Kraftstrahlkanal immer noch völlig offen ist. In der Abwesenheit der vorliegenden Erfindung fließen Verschmutzungen normalerweise direkt in die Kraftdüse oder den Hauptstrahlbereich und lassen dadurch das System nicht funktionieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die im Anspruch 1 angegeben ist, ist eine geformte/gegossene fluidische Sprühvorrichtung mit einer Kraftdüse mit einer Breite W und einem Ankoppeldurchgang, der eine Flüssigkeitsquelle unter Druck an besagte Kraftdüse ankoppelt, geschaffen, wobei besagte fluidische Vorrichtung eine gegossene fluidische Osziliatorschaltung und ein Gehäuse mit einem Hohlraum, in den besagte fluidische Oszillatorschaltung eingesetzt ist, aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß besagter Ankoppeldurchgang eine Erweiterung und eine Mehrzahl von Pfosten, die quer über die Erweiterung beabstandet sind, hat, wobei besagter gegossener fluidischer Oszillator, besagter Ankoppeldurchgang und besagte Pfosten als eine integrale Form geformt/gegossen sind, der Abstand S zwischen jedem Pfosten geringer ist als die Breite besagter Kraftdüse, wobei die Summe des Abstands S im wesentlichen größer ist als die besagte Breite W und worin besagte Erweiterung eben ist und die Abgrenzungen besagter Ankoppeldurchgänge, besagte ebene Erweiterung und besagter Abstand S derart sind, daß die Fluidströmungsgeschwindigkeit aus besagter Quelle zu besagter Kraftdüse im wesentlichen unbeeinflußt ist, wenn ein oder mehrere Fremdteilchen eine oder mehrere besagter Abstände zwischen besagten Pfosten blockieren.
Der Abstand S zwischen Pfosten kann im wesentlichen gleichförmig sein.
Die Erweiterung kann mit besagtem ebenen fluidischen Oszillator und den Abmessungen besagten Ankoppeldurchgangs auf einer Ebene liegen.
Die gegossene fluidische Sprühvorrichtung kann derart sein, daß besagter fluidischer Oszillator einen Sprühfächer besagter flüssiger Tröpfchen an die Umgebung abgibt und worin die Abmessung besagter ebener Erweiterung und besagte Abstände S derart sind, daß besagter Sprühfacher im wesentlichen nicht beeinflußt wird, wenn ein oder mehrere Fremdteilchen in einem oder mehrerer besagter Abstände gefangen sind.
Falls gewünscht, kann die gegossene fluidische Sprühvorrichtung derart sein, daß besagter Ankoppeldurchgang einen stromaufgelegenen Abschnitt und einen stromabgelegenen Abschnitt hat und daß besagter stromaufgelegener Abschnitt und besagte Pfosten, die darin gebildet sind, nicht auf einer Ebene mit besagtem stromabgelegenen Abschnitt sind.
Die Erfindung hat eine vorteilhafte Verwendung bei gegossenen Flüssigsprühdüsen, insbesonders wenn die Flüssigkeit in die Umgebung gesprüht wird; und noch werter insbesondere wenn die Flüssigkeit eine Waschflüssigkeit ist, die auf die Oberfäche, die gewaschen werden soll, gesprüht wird, so wie Fahrzeugglas.
Vorzüge der vorliegenden Erfindung schließen die folgenden ein:

1. Schafft eine verlängerte Lebensdauer für das System, in dem die Düse benutzt wird.
2. Schafft einen Filtermechanismus der frei von Kosten ist im Vergleich zu Reihenfiltern, die eine gesonderte Komponente erfordern und von den einige einen Schlauch, der aufgeschnitten, werden muß um den Filter aufzunehmen, den Filter zu installieren usw., erfordern.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Gegenstände, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden deutlicher werden, wenn sie mit der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen:
1 eine schematische Explosionsdarstellung eines fluidischen Oszillatorchips oder -Einsatzes und Gehäuses nach dem Stand der Technik ist;
2A eine Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform eines fluidischen Oszillators, der die Erfindung beeinhaltet, und 2B ein Schnitt an der Linie 2-2 davon ist,
3A eine Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und 3B ein Schnitt an der Linie 3-3 davon ist,
4 eine Zeichnung, die ein Einbaufilter-Konzept der vorliegenden Erfindung in der Anwendung auf eine weitere Art von fluidischen Oszillator zeigt, ist,
5 ein weiterer fluidischer Oszillator mit einer Kraftdüse, was die vorliegende Erfindung beeinhaltet, ist, und
6A und 6B ein Schaltschema eines weiteren fluidischen Oszillators, der die Erfindung beinhaltet, zeigt; in diesem Falle die zwei Ebenen, wobei 6B den Fluß zur Kraftdüse und wobei 6A den fluidischen Oszillator selbst mit dem Einlaßkraftdüsenfluß und Einbaufilter, der in gepunkteten Linien in B gezeigt ist, erläutern.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme nun auf 2A und 2B ist die fluidische Schaltung im Oszillator 20 vom Typ mit Mehrfach-Kraftdüse, in dem ein Paar von Kraftdüsen PN1 und PN2 Strahlen von Fluid (vorzugsweise Flüssigkeit) in eine Oszillationkammer OC aussenden, in der ein System von schwingenden Wirbeln aufgebaut wird, das einen hin und herstreifenden Strahl durch eine Auslaßöffnung OA an die Umgebung ausgibt, wo der flüssige Strahl in Tröpfchen aufbricht. Die Flüssigkeitszufuhr für die Kraftdüsen PN1 und PN2 wird durch einen ebenen Durchgang 21 gebildet von einer Fluidquelle 22 her. Es wird bemerkt werden, daß der Durchgang 21 eine ebene Erweiterung der Fluidströmung zu den Kraftdüsen PN1 und PN2 ist. Ein Abschnitt des Gehäuses 10' ist dargestellt. (Verschiedene andere Ausführungsformen des fluidischen Oszillatorelementes werden in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung Ser.-Nr. 09/417 839, angemeldet am 14. Oktober 1999 und betitelt „FEEDBACK-FREE FLUIDIC OSCILLATOR AND METHOD" (Rückkopplungsfreier Oszillator und Verfahren) gezeigt.
Integral geformt mit dem Körper der Schaltungselemente ist eine Mehrzahl von Pfosten oder Pfeilern 24-1, 24-2 ... 24-N. Die Kraftdüsen PN1 und PN2 haben jede eine Breite W und der Abstand S zwischen den Pfeilern oder Pfosten 24-1, 24-2 ... 24-N braucht nicht gleich zu sein, ist aber vorzugsweise gleich, und der Abstand S zwischen jedem Pfosten 24 ist geringer als die Breite W der Kraftdüse, wobei die Summe der Abstände S größer ist als die Breite der Kraftdüse W. Wie oben angemerkt, ist die Erweiterung eben und im wesentlichen auf der gleichen Ebene mit dem fluidischen Schaltelement 20.
Die in 3A und 3B gezeigte Ausführungsform ist im wesentlichen die selbe wie die Ausführungsform in 2, außer daß hier die Pfosten oder Pfeiler 24' in einem Bogen sind. In dieser Ausführungsform ist der Boden F des fluidischen Oszillators flach bis zur Auslaß-OA-Einschnürung, wo es eine nach unten gerichtete Konizität wie im Schnitt gezeigt gibt (3B). In dieser Ausführungsform ist die Fluidströmung vom Boden des Elementes durch Öffnung 30 wie in 3B angedeutet, aber sie könnte auch von oben sein. Ein Abschnitt des Gehäuses ist in 3B gezeigt.
In der in der 4 gezeigten Ausführungsform ist ein unterschiedlicher fluidischer Oszillator FO erläutert (dieser fluidischer Oszillator ist von der Art, die in den Bray-Patenten Nr. 4 463 904, ausgegeben am 07. August 1984, und Nr. 4 645 126, ausgegelen am 24. Februar 1987 gezeigt ist, die durch Bezugnahme hier eingeschlossen werden, und hat deren Kälte-Verhaltensmerkmal). Bemerke, daß in dieser zweiten Ausführungsform die Pfeiler oder Pfosten 24'' in einer Reihe sind und die fluidische Zuführung FF vor oder stromaufwärts dieser Reihe von Pfeilern oder Pfosten 24'' ist.
In der in 5 gezeigten Ausführungsform brauchen die Pfeiler 56-1, 56-2 ... 56-N oder Pfosten nicht kreisförmig, rund oder quadratisch zu sein; sie können verschiedenen Formen haben. In dieser Ausführungsform ist der fluidische Oszillator FO' von der Art, die im Stouffer-Patent Nr. 4 508 167, ausgegeben am 02. April 1985, gezeigt ist, das hierein durch Bezugnahme eingeschlossen wird. In jedem Falle haben die verschiedenen mehrfachen Durchgänge zwischen Kraftdüse oder Einlaß zur Zuführung von Flüssigkeit einen Abstand S und die in 5 gezeigte Ausführungsform, die Abstände können variiert werden. Alle der Abstände S zwischen den Pfosten sind geringer als die Breite W der Kraftdüse, wobei die Summe der Abstände größer ist als W, so daß die fluidische Strömung von der Quelle zur Kraftdüse im wesentlichen unbeeinflußt ist, wenn ein Fremdteilchen einen oder mehrere der Zwischenräume S zwischen den Pfosten blockiert.
In der in 6A und 6B gezeigten Ausführungsform ist der fluidische Oszillator vom Umkehr-Kammertyp, wie er in der Patentanmeldung von Raghu, Ser.-Nr. 09/427 985, angemeldet 27. Oktober 1999, Titel: „Umkehrkammeroszillator (Reversing Chamber Oscillator)" gezeigt ist. In dieser Ausführungsform hat der fluidische Einsatz 60 zwei Ebenen, mit dem Flüssigkeits- oder Fluidankoppeldurchgang 61 und beabstandeten Pfosten 62 in der unteren Hälfte ausgebildet, gezeigt in Aufsicht in 6B.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, wird es klar sein, daß andere Ausführungsformen, Anpassungen und Abwandlungen der Erfindung dem Fachmann ersichtlich sein werden, solange sie innerhalb des Rahmens, der durch die angefügten Ansprüche vermittelt wurde, angegeben sind.

Claims

Eine geformte fluidische Sprühvorrichtung mit einer Kraftdüse (PN) mit einer Weite (W) und einem Ankoppeldurchgang (21; 61), der eine Flüssigkeitsquelle (22) unter Druck an besagte Kraftdüse (PN) ankoppelt, wobei besagte fluidische Vorrichtung weiter aufweist eine geformte/gegossene fluidische Oszillatorschaltung und ein Gehäuse (10) mit einem Hohlraum, in den besagte geformte fluidische Oszillatorschaltung eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Ankoppeldurchgang (21; 61) eine ebene Erweitung und eine Mehrzahl von Pfosten (24; 24'; 24''; 56; 62) hat, die beabstandet durch besagte Erweiterung angeordnet sind, wobei besagter geformter fluidischer Oszillator, besagter Ankoppeldurchgang (21; 61) und besagte Pfosten (24; 24'; 24''; 56; 62) als eine integrale Form geformt sind, wobei der Zwischenraum (S) zwischen jedem Pfosten (24; 24'; 24''; 56; 62) geringer ist als die Weite besagter Kraftdüse (PN) mit der Summe der Zwischenräume (S) wesentlich größer als besagte Weite (W), und dadurch, daß die Abmessungen besagten Ankoppeldurchgangs (21; 61), besagte ebene Erweiterung und besagter Zwischenraum (S) derart sind, daß die Fluidfließrate von besagter Quelle (22) zu besagter Kraftdüse (PN) im wesentlichen nicht beeinflußt wird, wenn ein oder mehrere Fremdteilchen irgendeinen oder mehrere besagter Zwischenräume (S) zwischen besagten Pfosten (24; 24'; 24''; 56; 62) blockieren.
Die in Anspruch 1 angegebene Vorrichtung, weiter gekennzeichnet dadurch, daß besagter Zwischenraum (S) zwischen den Pfosten (24; 24'; 24''; 56; 62) im Wesentlichen einheitlich ist.
Die in Anspruch 1 angegebene geformte fluidische Sprühvorrichtung, weiter dadurch gekennzeichnet, daß besagte Erweiterung sich mit besagter geformter fluidischer Oszillatorschaltung und den Abmessungen besagten Ankoppeldurchgangs (21) in einer Ebene befindet.
Die in Anspruch 3 angegebene geformte fluidische Sprühvorrichtung, weiter dadurch gekennzeichnet, daß besagte fluidische Oszillatorschaltung einen Sprühfächer von flüssigen Tröpfchen an die Umgebung abgibt, und wobei die Abmessungen besagter ebener Erweiterung und besagter Zwischenraum (S) derart sind, daß besagter Sprühfächer im wesentlichen unbeeinflußt ist, wenn ein oder mehrere Fremdteilchen in einem oder mehreren besagter Zwischenräume gefangen sind.
Die in Anspruch 1 angegebene geformte fluidische Sprühvorrichtung, weiter dadurch gekennzeichnet, daß besagter Ankoppeldurchgang (61) einen stromauf gelegenen Abschnitt und einen stromab gelegenen Abschnitt hat und daß besagter stromauf gelegener Abschnitt und besagte darin gebildete Pfosten (62) mit besagtem stromab gelegenen Abschnitt nicht in einer Ebene liegen.