相關(guān)申請(qǐng)的引用：

本申請(qǐng)要求于2014年11月10日提交的、題為“具有均勻噴霧分布的用于高粘度(例如油)應(yīng)用的噴霧噴嘴(spraynozzleforhighviscosity(e.g.,oil)applicationswithuniformspraydistribution)”的號(hào)為62/077,616的在先共同擁有的待審美國臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)還涉及題為“用于觸發(fā)噴霧應(yīng)用的流體噴嘴(fluidicnozzlefortriggersprayapplications)”的共同擁有的美國專利7,354,008以及hester等人于2008年4月8日提出的題為“杯形流體回路、噴嘴組合件和方法(cup-shapedfluidiccircuit，nozzleassemblyandmethod)”的號(hào)為pct/us12/34293的pct申請(qǐng)(現(xiàn)wipo公布號(hào)為wo2012/145537)。所有上述申請(qǐng)和專利的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。

本發(fā)明總體上涉及噴霧噴嘴，其配置成當(dāng)噴射某些消費(fèi)品時(shí)使用，消費(fèi)品諸如清潔液、烹飪油或其它油、個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品等。更具體而言，本發(fā)明涉及一種噴嘴組合件，其適于與低壓、觸發(fā)噴霧或“僅產(chǎn)品”(意為無推進(jìn)劑)的施用器或噴嘴一起使用以用于加壓的氣溶膠(特別是袋上裝閥(bag-on-valve)和壓縮氣體包裝產(chǎn)品)。

背景技術(shù)：

通常情況下，用于噴射消費(fèi)品的觸發(fā)分配器是用于從容器輸送液體的相對(duì)低成本的泵裝置。分配器被保持在操作者的手中并且具有觸發(fā)器，所述觸發(fā)器可通過擠壓或拉動(dòng)手指以從容器泵送液體并且通過在分配器前部處的結(jié)合有噴嘴的噴頭來操作。

這種手動(dòng)操作的分配器可具有在工業(yè)上已經(jīng)變得普遍和眾所周知的各種特征。例如，現(xiàn)有技術(shù)的分配器可包括專用噴頭，其具有噴嘴，所述噴嘴在液體從噴嘴分配或流出時(shí)產(chǎn)生用于液體的限定噴霧模式。還已知提供具有可調(diào)節(jié)的噴霧模式的噴嘴，使得通過單個(gè)分配器，使用者可選擇噴霧模式，該噴霧模式的形式可以是流或液滴的基本上圓形或錐形的噴霧。

如圖1a中所示，許多物質(zhì)目前作為消費(fèi)品在具有這種用觸發(fā)器操作的噴頭的容器中銷售和出售。這種物質(zhì)的示例包括空氣清新劑、窗戶清潔溶液、地毯清潔劑、除斑劑、個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品、雜草和害蟲控制產(chǎn)品，以及可用于各種噴霧應(yīng)用的許多其它材料。使用這些噴霧器的消費(fèi)品通常與帶有分配器的瓶一起包裝，該分配器通常包括手動(dòng)致動(dòng)的泵，該泵將流體輸送到噴頭噴嘴，使用者將噴頭噴嘴瞄準(zhǔn)在期望的表面處或期望的方向上。雖然由這種手動(dòng)泵產(chǎn)生的操作壓力通常在30磅/平方英寸(psi，poundpersquareinch)至40磅/平方英寸(psi)的范圍內(nèi)，但是錐形噴霧通常非常松散，并且噴射出大大小小液滴的不規(guī)則模式。對(duì)于粘度較高的流體而言，這些現(xiàn)有技術(shù)的噴頭通常包括只可產(chǎn)生流體射流的噴霧噴嘴，或者根本不能工作。

這樣的噴頭最近已被引入市場(chǎng)，其具有用電池操作的泵，其中只要按壓觸發(fā)器一次就能啟動(dòng)持續(xù)的泵送動(dòng)作，直到釋放觸發(fā)器上的壓力。這些噴頭通常在5psi至15psi范圍內(nèi)的較低壓力下工作。它們也遭受與手動(dòng)泵所述相同的缺陷；此外，由于其較低操作壓力，它們通常對(duì)可能產(chǎn)生的噴霧模式具有甚至更少的變化或控制。

氣溶膠應(yīng)用也是常見的，并且現(xiàn)在使用袋上裝閥(“bov，bag-on-valve”)和壓縮氣體方法來形成較高的操作壓力，例如在50psi至140psi的范圍內(nèi)的壓力，而不是先前使用的昂貴和較不環(huán)保的推進(jìn)劑。這些包裝方法是期望的，因?yàn)槿缟纤?，與其它輸送方法相比，它們可以產(chǎn)生更高的操作壓力。

一些商業(yè)產(chǎn)品與配置成以選定噴霧模式產(chǎn)生產(chǎn)品噴霧的分配器一起包裝。用于典型商業(yè)分配器的噴嘴(例如參見圖1b和圖1c)通常是具有模制的“蓋”的一類噴嘴，其具有通道，當(dāng)適當(dāng)?shù)耐ǖ琅c來自噴霧器組合件的供給通道對(duì)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生選定的噴霧或流模式。這些現(xiàn)有技術(shù)噴嘴中的一些(例如，噴嘴30)在傳統(tǒng)上被稱為扁平扇形噴霧剪切噴嘴，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的噴霧通常在噴嘴組合件內(nèi)剪切以便形成扁平扇形噴霧(與流不同)，扁平扇形噴霧具有分散在大角度上的大小和速度變化的液滴。傳統(tǒng)的扁平扇形噴霧噴嘴(例如，如圖1c至圖1f中所示，噴嘴30)包括會(huì)聚的流體通道或供給部，該會(huì)聚的流體通道或供給部在遠(yuǎn)側(cè)終止于槽形出口孔口34，該槽形出口孔口由間隔開的、平行的、相對(duì)的第一流體流剪切唇緣或邊緣l1和第二流體流剪切唇緣或邊緣l2限定。

對(duì)于許多消費(fèi)品流體而言，傳統(tǒng)的扁平扇形噴霧噴嘴30產(chǎn)生可接受和基本上平面的扁平扇形噴霧，其中噴霧扇形的平面平行于出口孔口的間隔開的、平行的、相對(duì)的第一流體流剪切唇緣l1和第二流體流剪切唇緣l2并處于兩者之間，其中扇形寬度部分地是噴嘴供給部寬度fw的函數(shù)，并且噴霧扇形的厚度部分地是流體供給通道的會(huì)聚角β(beta，在圖1d和圖1e中最佳可見)的函數(shù)。然而，這些傳統(tǒng)的扁平扇形噴霧剪切噴嘴不適用于噴射任何流體。對(duì)于需要在較低壓力下噴射高粘度液體的那些人而言，已經(jīng)證明現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴30是不可接受的。具體而言，對(duì)于在低壓下的高粘度流體(例如不使用推進(jìn)劑)而言，傳統(tǒng)的扁平扇形噴霧噴嘴的性能是不可接受的。還需要用高粘度液體獲得均勻的涂層或噴霧分布。

需要一種噴嘴，其能夠提供可接受的均勻的扁平扇形噴霧，其中在觸發(fā)器噴霧應(yīng)用中噴射在10厘泊(cp，centipoise)至100厘泊(cp)范圍的液體，其中在觸發(fā)器噴霧應(yīng)用中壓力高達(dá)每平方英寸60磅(psi)。其也可容易地用于氣溶膠，特別是袋上裝閥(bov)或壓縮氣體，其中壓力可達(dá)140psi?，F(xiàn)有技術(shù)的噴嘴(例如噴嘴30)能夠在上述范圍內(nèi)噴射高粘度的液體。然而，用現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴獲得的噴霧分布由于扇形邊緣處的過多體積而非常不均勻。當(dāng)申請(qǐng)人用傳統(tǒng)噴嘴30噴射粘性液體(即，具有粘度為10cp至100cp的油或乳液的液體)時(shí)，沖擊扇形模式中心的噴霧僅包括約10％的流體，而沖擊扇形模式相對(duì)端部的流體包括約90％的流體。需要噴射粘性液體并應(yīng)用均勻的涂層/分布，以使得使用者能夠獲得液體的均勻涂層(噴霧分布)而不會(huì)在噴霧扇形的邊緣處存在過多的體積?？蓮倪@種噴嘴獲益的產(chǎn)品噴霧應(yīng)用的示例包括油、防曬乳液、乳液、清潔液體、剪切稀化液體和凝膠等。

因此，需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)噴嘴提供成本有效的替代物，其將允許使用者噴射粘性液體并在表面上獲得均勻的涂層，而除非流體噴霧分布沿著噴霧扇形的橫軸基本是均勻的，否則上述是不可能的。還需要一種噴嘴構(gòu)造，其使得使用者能夠產(chǎn)生并且瞄準(zhǔn)液體的均勻涂層(噴霧分布)而不會(huì)在噴霧扇形的邊緣處存在過多的體積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

申請(qǐng)人已經(jīng)研究了現(xiàn)有技術(shù)的扁平扇形噴霧剪切噴嘴(例如，如圖1c至圖1f中所示)，并且找到了這些噴嘴在噴射高粘度液體時(shí)沿噴霧扇形的寬度提供噴霧的這種不均勻分布的原因。如上所述，這些傳統(tǒng)的扁平扇形噴霧剪切噴嘴包括會(huì)聚的液體通道或供給內(nèi)腔，其在遠(yuǎn)側(cè)終止于槽形出口孔口，所述槽形出口孔口具有下述特征(例如間隔開的、平行的、相對(duì)的第一流體流剪切唇緣l1和第二流體流剪切唇緣l2)，其使用遠(yuǎn)側(cè)流動(dòng)液體的動(dòng)能來將液體剪切成液滴并將這些液滴以向遠(yuǎn)側(cè)投射的噴霧模式從出口孔口投射出來，但是當(dāng)使用高粘度的液體或流體(即，諸如具有粘度為10cp至100cp的油或乳液的液體)時(shí)，流體噴霧變得在末端量多(heavy-ended)，在“噴霧扇形”的中心幾乎不會(huì)看到噴霧。本發(fā)明通過提供新穎的噴嘴剪切唇緣構(gòu)造來解決該問題。

申請(qǐng)人已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)工作，其目的是提供噴嘴以在較低的壓力下、特別是低壓下而不使用推進(jìn)劑的情況下噴射本文所述高粘度液體。這項(xiàng)開發(fā)工作還尋求開發(fā)一種用于用本文所述高粘度液體噴射均勻涂層或噴霧分布的噴嘴。本發(fā)明的噴嘴構(gòu)造和方法著眼于在10cp至100cp范圍內(nèi)的液體的噴霧應(yīng)用，以在高達(dá)60psi的壓力下在觸發(fā)器噴霧應(yīng)用(例如，使用諸如圖1a中所示那些的泵送機(jī)構(gòu))中進(jìn)行噴射。它也可容易地與氣霧劑一起使用(例如，使用諸如圖1b中所示那些的機(jī)構(gòu))，特別是袋上裝閥(bov)或壓縮氣體，其中壓力可高達(dá)140psi。已經(jīng)證明本發(fā)明的噴嘴組合件和方法可靠地產(chǎn)生本文所述粘性液體(例如油、防曬乳液、其它乳液、清潔液體、剪切稀化液體和凝膠等)的噴霧，并提供均勻的涂層/分布而在噴霧扇形邊緣處不存在過多的體積。

本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)的圖1c至圖1f的扁平扇形噴霧剪切噴嘴的不同之處在于結(jié)合有多個(gè)新穎的特征。最明顯的是多個(gè)不同的、不連續(xù)的剪切誘導(dǎo)邊緣區(qū)段或唇緣的鋸齒狀外觀，其限定出具有多個(gè)唇緣表面而不是單個(gè)連續(xù)唇緣邊緣(例如，l1或l2)的出口孔口。申請(qǐng)人的新穎的多唇緣構(gòu)造使得能夠顯著增強(qiáng)對(duì)噴霧體積分布的控制，并且特別好地適用于控制跨過高粘度液體噴霧扇形的液體體積分布。在示例性實(shí)施例中，流體動(dòng)通過具有內(nèi)腔高度fh和內(nèi)腔寬度fw的矩形供給部進(jìn)入。供給內(nèi)腔中的流通過平面的、平行的側(cè)壁和會(huì)聚的頂壁和底壁向遠(yuǎn)側(cè)或向下游引導(dǎo)到出口孔口。在現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴(例如，噴嘴30)中，出口孔口(例如，出口孔口34)的特征在于在相對(duì)的單個(gè)連續(xù)唇緣(例如，l1、l2)之間限定開孔，每個(gè)單個(gè)連續(xù)唇緣限定在具有一個(gè)會(huì)聚角β(beta，在圖1d和圖1e中最佳可見)的頂壁或底壁區(qū)段的遠(yuǎn)端處。盡管在這些示例性實(shí)施例中本發(fā)明被描述成與矩形供給內(nèi)腔一起使用，但是本發(fā)明的多唇緣出口孔口也可與圓形或橢圓形橫截面的供給內(nèi)腔一起使用。

在本發(fā)明中，出口孔口由多個(gè)分離的不連續(xù)的唇緣或邊緣限定。這些分離的或不連續(xù)的唇緣分別形成在具有選定的會(huì)聚角β的分離的和不同的內(nèi)壁區(qū)段的遠(yuǎn)端處，因此出口孔口可具有由分離的第一內(nèi)壁區(qū)段和第三內(nèi)壁區(qū)段限定的外側(cè)唇緣區(qū)段或第一唇緣區(qū)段和第三唇緣區(qū)段，所述分離的第一內(nèi)壁區(qū)段和第三內(nèi)壁區(qū)段具有第一選定的內(nèi)壁會(huì)聚角β1(例如選擇成100度至180度，用于內(nèi)壁區(qū)段1和內(nèi)壁區(qū)段3，產(chǎn)生唇緣1和唇緣3)，而第二唇緣區(qū)段由具有形成中央唇緣2的第二選定的內(nèi)壁會(huì)聚角β2(例如選擇成20度至100度)的第二分離的內(nèi)壁區(qū)段限定。注意，在該示例中，唇緣1和唇緣3的會(huì)聚角度相等，但是也可以不同。在這種情況下，三個(gè)壁區(qū)段將限定三個(gè)會(huì)聚角(β1、β2和β3)。

在此描述的示例性實(shí)施例是用于三個(gè)唇緣或唇緣區(qū)段的，但是當(dāng)需要控制分布和噴霧角時(shí)，本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)和方法可擴(kuò)展到五個(gè)或更多個(gè)唇緣。具有五個(gè)唇緣區(qū)段的噴嘴可包括從20度至180度的范圍中選擇的五(5)個(gè)分離的和不同地選擇的內(nèi)壁會(huì)聚角(β1至β5)。

根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)唇緣區(qū)段限定具有其自身橫向范圍或?qū)挾鹊倪吘?。在現(xiàn)有設(shè)計(jì)(例如現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴30)中，每個(gè)單個(gè)唇緣(例如，l1或l2)具有的寬度等于供給內(nèi)腔的寬度fw(如圖1c、圖1e、圖1f中所示)。在本發(fā)明中，每個(gè)唇緣區(qū)段具有其自身的區(qū)段邊緣長(zhǎng)度(其被標(biāo)記為fw1、fw2、fw3等，如同每個(gè)區(qū)段被認(rèn)為包括其自身的供給內(nèi)腔一樣)。由每個(gè)唇緣區(qū)段限定的橫向長(zhǎng)度選擇為使得對(duì)于整個(gè)出口孔口而言具有均勻的噴霧分布?？傮w上，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于本文所述高粘度流體(即，油、防曬乳液、乳液、清潔液體、剪切稀化液體和凝膠以及粘度為10cp至100cp的類似流體)而言，可以產(chǎn)生令人驚奇地均勻的噴霧扇形，其具有較窄或較短的外側(cè)唇緣和較寬或較長(zhǎng)的中央唇緣，并且其中中央唇緣以比外側(cè)唇緣更小的內(nèi)壁會(huì)聚角β被更遠(yuǎn)地限定。在一個(gè)原型中，中央唇緣(唇緣2)的橫向邊緣長(zhǎng)度選擇成fw的40％至60％，以及外側(cè)唇緣(唇緣1和唇緣3)的橫向邊緣長(zhǎng)度選擇成fw的20％至30％，并且發(fā)現(xiàn)該噴嘴構(gòu)造提供顯著更均勻的液體噴霧涂層。該原型是一個(gè)示例，其具有限定成具有相等長(zhǎng)度的外側(cè)唇緣區(qū)段(唇緣1和唇緣3)，但是那些外側(cè)唇緣區(qū)段可不相等并且產(chǎn)生優(yōu)異的噴霧效果。

在操作中，對(duì)于上述示例噴嘴而言，唇緣1和唇緣3具有高的會(huì)聚角(例如，150度)。這導(dǎo)致交叉點(diǎn)上的較大的噴霧角，然而由于唇緣1和唇緣3與唇緣2相比具有較小的寬度，因此在唇緣1和唇緣3的邊緣處存在較小的體積。中央唇緣(唇緣2)具有最大的寬度或邊緣長(zhǎng)度和最小的會(huì)聚角，導(dǎo)致較小的扇形和在噴霧中心中的更多的體積。來自該噴嘴的噴霧可被認(rèn)為是三個(gè)不同噴霧扇形的疊加，并且與現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴30相比，來自三個(gè)唇緣區(qū)段的三個(gè)噴霧扇形的疊加導(dǎo)致在噴霧扇形上的顯著更均勻的體積分布。

更一般地，據(jù)信本發(fā)明的多唇緣設(shè)計(jì)現(xiàn)在為扁平扇形噴霧噴嘴提供幾種有效的實(shí)施例，其特別好地適合于將粘性流體以噴霧扇形模式均勻地噴射。優(yōu)選實(shí)施例包括兩個(gè)至五個(gè)唇緣區(qū)段，每個(gè)唇緣區(qū)段具有選定的邊緣長(zhǎng)度或?qū)挾纫约皟?nèi)壁會(huì)聚角β。通過控制唇緣寬度和會(huì)聚角，液體流線以不同的角度相交，產(chǎn)生均勻的噴霧分布，因此本發(fā)明的噴嘴可在表面上提供均勻得多的涂層。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于噴霧式分配器的杯形粘性流體扁平扇形噴霧產(chǎn)生噴嘴構(gòu)件圍繞與橫向噴霧扇形軸線相交的中心縱向噴霧軸線具有基本上圓柱形的側(cè)壁。杯形粘性流體扁平扇形噴霧產(chǎn)生噴嘴構(gòu)件的圓柱形側(cè)壁在遠(yuǎn)側(cè)終止于具有內(nèi)表面和外表面(或稱遠(yuǎn)側(cè)表面)的基本上圓形的遠(yuǎn)端壁，所述外表面或遠(yuǎn)側(cè)表面具有中心出口或出口開孔，該中心出口或出口開孔提供杯的內(nèi)部和外部之間的流體連通。改進(jìn)的多唇緣扁平扇形噴霧產(chǎn)生結(jié)構(gòu)限定在遠(yuǎn)端壁的內(nèi)表面中，該結(jié)構(gòu)包括至少第一連續(xù)區(qū)域和第二連續(xù)區(qū)域，所述至少第一連續(xù)區(qū)域和第二連續(xù)區(qū)域由以第一內(nèi)壁會(huì)聚角和第二內(nèi)壁會(huì)聚角(β1、β2，每個(gè)選自20度至180度的范圍)會(huì)聚的流體供給通道壁區(qū)段來限定，以限定第一出口孔口唇緣或第一出口孔口唇緣區(qū)段和第二出口孔口唇緣或第二出口孔口唇緣區(qū)段。每個(gè)出口孔口唇緣具有選定的唇緣邊緣長(zhǎng)度或橫向?qū)挾纫韵薅ǘ吮谥谐隹诳卓诘囊徊糠帧?/p>

通過所有前述實(shí)施例，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于傳統(tǒng)扁平扇形噴霧剪切噴嘴組合件的成本有效的替代物，其將對(duì)于粘性產(chǎn)品可靠地產(chǎn)生基本均勻的扁平扇形噴霧。

附圖說明

通過以下結(jié)合附圖對(duì)其優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，將進(jìn)一步理解本發(fā)明的前述及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1a示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的手動(dòng)觸發(fā)器式噴霧施用器的噴頭；

圖1b示出具有傳統(tǒng)扁平扇形噴霧剪切噴嘴的現(xiàn)有技術(shù)氣溶膠噴霧致動(dòng)器的典型特征；

圖1c至圖1f示出現(xiàn)有技術(shù)的扁平扇形噴霧剪切噴嘴構(gòu)件的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)和出口孔口幾何結(jié)構(gòu)的典型特征；

圖2是帶陰影的透視立視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的粘性流體扁平扇形噴霧產(chǎn)生噴嘴構(gòu)件的遠(yuǎn)端壁和出口孔口，其限定改進(jìn)的多唇緣扁平扇形噴霧產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括第一出口孔口唇緣或唇緣區(qū)段、第二出口孔口唇緣或唇緣區(qū)段和第三出口孔口唇緣或唇緣區(qū)段；

圖3a是根據(jù)本發(fā)明的杯形粘性流體扁平扇形噴霧產(chǎn)生噴嘴構(gòu)件的后部或近側(cè)開放端視圖，其圍繞與橫向噴霧扇形軸線相交的中心縱向噴霧軸線具有基本上圓柱形的側(cè)壁；噴嘴構(gòu)件的圓柱形側(cè)壁在遠(yuǎn)側(cè)終止于基本上圓形的遠(yuǎn)端壁，所述基本上圓形的遠(yuǎn)端壁具有帶有中心出口開孔的內(nèi)表面，并且遠(yuǎn)端壁的內(nèi)表面包括改進(jìn)的多唇緣扁平扇形噴霧產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，其包括三個(gè)單獨(dú)的連續(xù)區(qū)域，這些連續(xù)區(qū)域由以選定的內(nèi)壁會(huì)聚角會(huì)聚的流體供給通道壁區(qū)段來限定，以限定圖2中的三個(gè)唇緣或唇緣區(qū)段；

圖3b是側(cè)立視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的圖3a所示杯形粘性流體扁平扇形噴霧產(chǎn)生噴嘴構(gòu)件的側(cè)剖面；

圖3c是遠(yuǎn)端立視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的圖3a所示杯形粘性流體扁平扇形噴霧產(chǎn)生噴嘴構(gòu)件的遠(yuǎn)端表面和出口孔口；

圖4是示出圖2至圖3c所示噴嘴構(gòu)件的特征的幾何結(jié)構(gòu)的圖，如從像圖3b的側(cè)視圖所看到的那樣，示出根據(jù)本發(fā)明的外部流體供給通道壁區(qū)段的會(huì)聚角β1和中心流體供給通道壁區(qū)段的會(huì)聚角β2關(guān)于噴嘴構(gòu)件的中心噴霧軸線對(duì)稱配置；

圖5是示出圖2至圖3c所示噴嘴構(gòu)件的特征的幾何結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)或放大圖，如從像圖3c的遠(yuǎn)端視圖所看到的那樣，示出根據(jù)本發(fā)明的在噴嘴構(gòu)件的中心噴霧軸線和橫向扁平扇形軸線的交叉點(diǎn)處的出口孔口的中心布置，并且以隱藏線示出矩形供給通道的會(huì)聚壁區(qū)段；

圖6是圖2至圖3c所示噴嘴構(gòu)件的帶陰影的透視剖視立視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的矩形供給內(nèi)腔和出口開孔，其包括終止于第一出口孔口唇緣或唇緣區(qū)段的第一會(huì)聚壁區(qū)段、終止于第二出口孔口唇緣或唇緣區(qū)段的第二會(huì)聚壁區(qū)段和終止于第三出口孔口唇緣或唇緣區(qū)段的第三會(huì)聚壁區(qū)段；以及

圖7是根據(jù)本發(fā)明的替代性噴嘴構(gòu)件的帶陰影的透視剖視立視圖，示出管狀或圓形的分段供給內(nèi)腔和中心出口開孔(示出沿中心軸線分開)，示出終止于第一出口孔口唇緣或唇緣區(qū)段的第一會(huì)聚壁區(qū)段和終止于第二出口孔口唇緣或唇緣區(qū)段的第二會(huì)聚壁區(qū)段。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參照附圖，其中相同元件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)，圖1a示出典型的手動(dòng)操作的觸發(fā)器泵10，其固定到要被分配的流體的容器12，其中泵包括觸發(fā)器14，該觸發(fā)器由操作者激活以通過噴嘴18分配流體16。這種分配器例如通常用于以限定的噴霧模式或作為流從容器分配流體?？商峁┛烧{(diào)節(jié)的噴霧模式，從而使用者可選擇流或各種噴霧液滴中的一種。典型的噴嘴18包括管狀導(dǎo)管，其從泵接收流體并引導(dǎo)流體進(jìn)入到噴頭部分內(nèi)，其中在噴頭部分內(nèi)流體行進(jìn)通過通道并從孔口或開孔28噴出。這種裝置被構(gòu)造成為單件模制的塑料“帽”，其具有與泵出口對(duì)準(zhǔn)的通道，以在通常在30psi至40psi范圍內(nèi)的壓力下產(chǎn)生各種流體的所需流或噴霧，如果噴射的流體不比水顯著更粘的話。

圖1b和圖1c示出典型的市售氣溶膠分配器28，其配置有構(gòu)造成為杯形構(gòu)件30的傳統(tǒng)扁平扇形噴霧噴嘴構(gòu)件。這些標(biāo)準(zhǔn)的杯形噴嘴構(gòu)件30具有內(nèi)表面，其與向遠(yuǎn)側(cè)突出的密封柱36的平面圓形表面上的面密封件抵接并密封，并且布置成使得產(chǎn)品流體35的流流動(dòng)進(jìn)入并通過環(huán)形內(nèi)腔以進(jìn)入流體供給通道或流體輸入通道33內(nèi)，然后向遠(yuǎn)側(cè)流入到中心會(huì)聚區(qū)域35內(nèi)。流體產(chǎn)品向遠(yuǎn)側(cè)或下游流動(dòng)，并通過出口孔口34離開會(huì)聚區(qū)域35，出口孔口34通常與密封柱36的中心軸線同心。對(duì)于粘性液體產(chǎn)品而言，從標(biāo)準(zhǔn)噴嘴組合件射出或由標(biāo)準(zhǔn)噴嘴組合件產(chǎn)生的流體產(chǎn)品噴霧38如上所述以不均勻的液滴模式噴射。申請(qǐng)人對(duì)這些與粘度相關(guān)的問題進(jìn)行了分析，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)噴霧分配器10、28的標(biāo)準(zhǔn)噴嘴組合件的部分可用于用粘性產(chǎn)品進(jìn)行噴霧，但是只有在也使用了新開發(fā)的噴嘴構(gòu)造時(shí)如此。

為了克服在圖1a至圖1f所示的現(xiàn)有技術(shù)噴霧器中發(fā)現(xiàn)的問題，根據(jù)本發(fā)明，新穎的噴嘴組合件被配置為與標(biāo)準(zhǔn)噴嘴組合件的噴頭和密封柱結(jié)構(gòu)一起使用，但消除了標(biāo)準(zhǔn)杯形噴嘴構(gòu)件(例如噴嘴構(gòu)件30)的有缺陷性能。因此，本發(fā)明涉及一種圖2至圖7中所示的新穎的噴嘴構(gòu)造，其允許顯著改善對(duì)本文所述高粘度流體(即，油、防曬乳液、其它乳液、清潔液體、剪切稀化液體和凝膠以及粘度為10cp至100cp的類似的牛頓流體和非牛頓流體)的控制，并且允許構(gòu)造扁平扇形噴霧產(chǎn)生噴嘴，其將在噴霧扇形的整個(gè)寬度上產(chǎn)生基本上均勻的噴霧密度。

首先參照?qǐng)D2，并將其與圖1f所示現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行比較，新穎的出口孔口134具有鋸齒狀外觀，其具有多個(gè)不同的、不連續(xù)的剪切誘導(dǎo)邊緣區(qū)段或唇緣150a、150b、150c，限定出具有多個(gè)唇緣表面而不是單個(gè)連續(xù)唇緣邊緣(例如圖1f的唇緣l1或l2)的出口孔口134。申請(qǐng)人的新穎的多唇緣構(gòu)造使得能夠顯著增強(qiáng)對(duì)噴霧體積分布的控制，并且特別好地適用于控制跨過高粘度液體噴霧扇形的液體體積分布。

接下來參照杯形粘性流體扁平扇形噴霧產(chǎn)生噴嘴構(gòu)件100的三個(gè)視圖，所述噴嘴構(gòu)件100配置成適于與噴霧式分配器(例如，如圖1a或1b中所示)一起使用，其中本文所述粘性流體產(chǎn)品流入并通過具有內(nèi)腔高度fh和內(nèi)腔寬度fw的矩形供給通道110。供給內(nèi)腔110中的流由平面的、平行的側(cè)壁和會(huì)聚的頂壁和底壁向遠(yuǎn)側(cè)或下游引導(dǎo)到出口孔口134。在現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴(例如，噴嘴30)中，出口孔口(例如，出口孔口34)的特征在于在相對(duì)的單個(gè)連續(xù)唇緣(例如，l1、l2)之間限定的開孔，每個(gè)連續(xù)唇緣限定在具有一個(gè)角或會(huì)聚角β(beta，在圖1d和圖1e中最佳可見)的頂壁或底壁區(qū)段的遠(yuǎn)端處。盡管在這些示例性實(shí)施例中描述了與矩形供給內(nèi)腔110一起使用時(shí)的本發(fā)明，但是本發(fā)明的多唇緣出口孔口134還可與圓形或橢圓形橫截面的供給內(nèi)腔一起使用(如圖7中所示，將在下面進(jìn)一步描述)。

杯形粘性流體扁平扇形噴霧產(chǎn)生噴嘴構(gòu)件100圍繞與橫向噴霧扇形軸線220相交的中心縱向噴霧軸線120具有基本上圓柱形的側(cè)壁102。杯形粘性流體扁平扇形噴霧產(chǎn)生噴嘴構(gòu)件的圓柱形側(cè)壁102具有開放的近端104，該近端限定內(nèi)部體積106的上游端。噴嘴構(gòu)件側(cè)壁102在遠(yuǎn)側(cè)終止于基本上圓形的遠(yuǎn)端壁112，該遠(yuǎn)端壁具有內(nèi)表面114和外表面或遠(yuǎn)側(cè)表面116，并具有中心出口或出口開孔134，其在杯形噴嘴構(gòu)件100的內(nèi)部106和外部之間提供流體連通。多于一個(gè)的出口孔口可存在于噴嘴組合件中或適于與分配器一起使用，但是為了描述本發(fā)明的噴嘴幾何結(jié)構(gòu)目的，示例性噴嘴構(gòu)件100包括至少一個(gè)第一剪切噴嘴出口孔口134，其穿過遠(yuǎn)端壁112，并且該出口孔口與第一中心縱向噴霧軸線120同軸對(duì)準(zhǔn)，并且在所述噴嘴構(gòu)件的內(nèi)部流體通道106和遠(yuǎn)端壁116之外的環(huán)境空間之間提供流體連通。如圖5中最佳可見，出口孔口134是細(xì)長(zhǎng)的或基本上矩形的，其中孔口的較大內(nèi)徑尺寸與限定遠(yuǎn)側(cè)表面出口角α的橫向“v形凹槽”對(duì)準(zhǔn)并且和與中心縱向噴霧軸線120相交的橫向噴霧軸線220對(duì)準(zhǔn)。

改進(jìn)的多唇緣扁平扇形噴霧產(chǎn)生結(jié)構(gòu)限定在遠(yuǎn)端壁112的內(nèi)表面114中，該結(jié)構(gòu)包括以多個(gè)內(nèi)壁會(huì)聚角(例如，第一內(nèi)壁會(huì)聚角和第二內(nèi)壁會(huì)聚角(β1、β2，每個(gè)選自20度至180度的范圍)會(huì)聚的多個(gè)(至少第一和第二，但在所示實(shí)施例中，第一、第二和第三)不同的、相鄰的流體供給通道壁區(qū)段)，以限定多個(gè)出口孔口唇緣或唇緣區(qū)段(例如，150a、150b、150c)。每個(gè)出口孔口唇緣具有選定的唇緣邊緣長(zhǎng)度或橫向?qū)挾?，以限定端?12中的出口孔口134的一部分。

在圖3a至圖5中所示的配置中，內(nèi)螺紋(未示出)可選地在噴嘴構(gòu)件100的入口側(cè)或開放的近端104處包括在側(cè)壁102的內(nèi)表面中。內(nèi)螺紋(如果包括的話)配置成與位于噴嘴主體10的排出口遠(yuǎn)端上的外螺紋53嚙合?？梢允褂脤娮鞓?gòu)件100連接到分配器的各種其它機(jī)械方法。例如，連接噴嘴構(gòu)件的替代方法可以是卡扣配合式連接。

遠(yuǎn)端壁112的遠(yuǎn)側(cè)表面或出口側(cè)表面116具有向遠(yuǎn)側(cè)突出的突出部118，其具有穿過其切割的橫向“v形”槽119，該槽與內(nèi)部相交，形成細(xì)長(zhǎng)出口孔口134。橫向“v形”槽119限定一對(duì)成角度的內(nèi)表面，其相對(duì)于橫向噴霧軸線220對(duì)稱地布置并與橫向噴霧軸線220間隔開，并且槽的內(nèi)表面限定出口角α(alpha)，該出口角在所示示例中為30度。在使用噴嘴構(gòu)件100的噴霧輸送系統(tǒng)的分配循環(huán)期間，內(nèi)部供給內(nèi)腔110的過渡部分是限定出口孔口134的內(nèi)表面特征，當(dāng)流體被迫通過噴嘴構(gòu)件100時(shí)其導(dǎo)致流體流線在高流速下朝向細(xì)長(zhǎng)孔口134會(huì)聚。出口孔口134的多唇緣幾何結(jié)構(gòu)迫使流體流線形成多個(gè)或扁平的液體片層，當(dāng)從噴霧噴嘴構(gòu)件100的限制部離開或分配時(shí)，液體片層平行于橫向軸線220定向。在噴霧噴嘴構(gòu)件100的外部，流過每個(gè)唇緣區(qū)段(例如，150a、150b和150c)的流體形成系帶，然后形成液滴，而液滴分散或分裂成沿橫向軸線220對(duì)準(zhǔn)的扇形霧化噴霧模式(未示出)。

通常情況下，該扇形噴霧模式(未示出)由分散的流體液滴組成，其布置成使得扇形噴霧模式的橫截面在形狀上將是細(xì)長(zhǎng)的、橢圓形或長(zhǎng)方形的。分散的流體液滴可以被細(xì)分分散，諸如霧化噴霧，或甚至更稀疏地分散，代表較大的流體液滴。當(dāng)該扇形噴霧模式接觸到要被用流體涂覆的表面時(shí)，產(chǎn)生基本上均勻的流體涂層，其具有基本線性的細(xì)長(zhǎng)形狀。

圖3c和圖6描繪噴嘴構(gòu)件100的外表面116上的“v形”槽119。如上所述，“v形”槽119具有角α(alpha)，其代表槽的平均夾角，該夾角沿著與橫向噴霧軸線220平行的細(xì)長(zhǎng)孔口134的主直徑測(cè)量。如本文所定義的那樣，角α必須為在約0°至180°之間的某個(gè)值，其中0°表示具有間隔開的平行邊的槽，而180°表示在遠(yuǎn)側(cè)或出口側(cè)116上的出口孔口處沒有槽119。角α優(yōu)選為從約20°至約90°；更優(yōu)選從約30°至約50°；以及最優(yōu)選為約30°。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與液體入口內(nèi)腔110流體連通的三角形棱柱形或“v形”槽119和會(huì)聚內(nèi)表面114或半球形內(nèi)表面314工作良好以產(chǎn)生液體片層，其產(chǎn)生期望的扁平扇形噴霧模式。

噴嘴構(gòu)件100的多唇緣配置能夠顯著增強(qiáng)對(duì)噴霧體積分布的控制，并且特別好地適用于控制跨過高粘度液體噴霧扇形的液體體積分布。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，流體流動(dòng)通過矩形供給通道或內(nèi)腔110進(jìn)入，并且流體向遠(yuǎn)側(cè)或下游被推動(dòng)或引導(dǎo)到在供給內(nèi)腔110的平面的平行側(cè)壁和會(huì)聚的頂壁和底壁之間的出口孔口134。在遠(yuǎn)端壁112處，出口孔口134由多個(gè)分離的不連續(xù)唇緣或邊緣(例如，150a、150b、150c)限定。這些分離的或不連續(xù)的唇緣分別形成在具有選定的會(huì)聚角β的分離的和不同的內(nèi)壁區(qū)段(160a、160b、160c)的遠(yuǎn)端處，因此在圖2至圖6所示的示例中，出口孔口134具有外側(cè)唇緣區(qū)段或第一唇緣區(qū)段和第三唇緣區(qū)段(150a、150c)，其由具有第一選定的內(nèi)壁會(huì)聚角β1(對(duì)于內(nèi)壁區(qū)段160a和160c而言例如選擇為100度至180度，其在遠(yuǎn)側(cè)終止于孔口處，產(chǎn)生唇緣150a和150c)的分離的第一內(nèi)壁區(qū)段和第三內(nèi)壁區(qū)段限定，而第二中央唇緣區(qū)段150b由分離的第二內(nèi)壁區(qū)段160b限定，其具有第二選定的內(nèi)壁會(huì)聚角β2(例如選擇為20度至100度)，其在遠(yuǎn)側(cè)終止于孔口處以形成中央唇緣150b。注意，在該示例中，外側(cè)唇緣150a和150c的會(huì)聚角相等，但也可以不同。在這種情況下，三個(gè)壁區(qū)段160a、160b、160c將限定三個(gè)會(huì)聚角(β1、β2和β3)。

在此描述的示例性實(shí)施例用于三個(gè)唇緣或唇緣區(qū)段150a、150b、150c，但是當(dāng)需要以更高的分辨率控制分布和噴霧角時(shí)，本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)和方法可擴(kuò)展到五個(gè)或更多個(gè)唇緣。具有五個(gè)唇緣區(qū)段的噴嘴可包括五(5)個(gè)分離和不同的選擇的內(nèi)壁會(huì)聚角(β1至β5)，這些內(nèi)壁會(huì)聚角分別從20度至180度范圍中選擇。

根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)唇緣區(qū)段限定具有其自身橫向范圍或?qū)挾鹊倪吘?。在現(xiàn)有設(shè)計(jì)(例如現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴30)中，每個(gè)單個(gè)唇緣(例如，l1或l2)具有的寬度等于供給內(nèi)腔的寬度fw(如圖1c、圖1e、圖1f中所示)。在如圖2至圖7中所示的本發(fā)明中，每個(gè)唇緣區(qū)段(例如，150a、150b、150c)具有其自身的區(qū)段邊緣長(zhǎng)度(其被標(biāo)記為fw1、fw2、fw3，(在圖5和圖6中最佳可見)，如同每個(gè)區(qū)段被認(rèn)為包括其自身的供給內(nèi)腔)。選擇由每個(gè)唇緣區(qū)段(例如，fw1、fw2或fw3)限定的橫向長(zhǎng)度以使整個(gè)出口孔口134具有均勻的噴霧分布。通常而言，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過較窄或較短的外側(cè)唇緣(例如，150a和150c)和較寬或較長(zhǎng)的中央唇緣(例如，150b)，并且中央唇緣150b被限定為具有以比外側(cè)唇緣更小的內(nèi)壁會(huì)聚角β(如圖2中最佳可見)向更遠(yuǎn)側(cè)定向(即，更靠近向遠(yuǎn)側(cè)突出的突出部118的外壁表面)的邊緣，對(duì)于本文所述高粘度流體(即，油、防曬乳液、其它乳液、清潔液體、剪切稀化液體和凝膠以及粘度為10cp至100cp的類似流體)而言可以產(chǎn)生令人驚奇地均勻的噴霧扇形(未示出)。在一個(gè)原型中，中央唇緣(150b)的橫向邊緣長(zhǎng)度選擇為總供給部寬度fw的40％至60％，而外側(cè)唇緣(150a和150c)的橫向邊緣長(zhǎng)度選擇為fw的20％至30％，并且發(fā)現(xiàn)這種噴嘴結(jié)構(gòu)提供顯著更均勻的液體噴霧涂層。該原型是具有限定有相等長(zhǎng)度的外側(cè)唇緣區(qū)段(150a和150c)的一個(gè)示例，但是這些外側(cè)唇緣區(qū)段可以是不相等的并且產(chǎn)生優(yōu)異的噴霧效果。

在操作中，對(duì)于上述示例性噴嘴而言，外側(cè)唇緣150a和150c具有高的會(huì)聚角(例如，β1＝150度，參見圖4)。這導(dǎo)致交叉點(diǎn)上的較大噴霧角，然而由于外側(cè)唇緣150a和150c與唇緣150b相比具有較小的寬度，因此較小的體積流過唇緣150a和150c的邊緣。中央唇緣(150b)優(yōu)選地具有最大寬度或邊緣長(zhǎng)度fw2和最小會(huì)聚角β2，產(chǎn)生在噴霧中心的較小扇形和較大體積。來自噴嘴構(gòu)件100的噴霧可被認(rèn)為是三個(gè)不同噴霧扇形的疊加，并且與現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴(例如，30)相比，來自三個(gè)唇緣區(qū)段的三個(gè)噴霧扇形的疊加產(chǎn)生在噴霧扇形上的顯著更均勻的體積分布。

更一般地，據(jù)信本發(fā)明的多唇緣設(shè)計(jì)現(xiàn)在為扁平扇形噴霧噴嘴提供多種有效的實(shí)施例，這些實(shí)施例特別好地適合于將粘性流體均勻地進(jìn)行噴射以形成噴霧扇形模式。優(yōu)選的實(shí)施例包括兩個(gè)至五個(gè)唇緣區(qū)段(例如，150a、150b、150c)，每個(gè)唇緣區(qū)段具有選定的邊緣長(zhǎng)度或?qū)挾?例如，fw1、fw2、fw3)和內(nèi)壁會(huì)聚角β。通過控制唇緣寬度和會(huì)聚角，液體流線以不同的角度相交，產(chǎn)生均勻的噴霧分布，因此本發(fā)明的噴嘴可在噴射本文所述高粘度流體(即油、防曬乳液、其它乳液、清潔液體、剪切稀化液體和凝膠以及粘度為10cp至100cp的類似的牛頓流體和非牛頓流體)時(shí)在表面上提供甚至更均勻的涂層。

如圖3a和圖4至圖6中所示，噴霧孔口或出口孔口134由具有對(duì)稱排列和對(duì)準(zhǔn)的唇緣區(qū)段(例如，150a、150b、150c)的第一鋸齒形邊緣或不連續(xù)邊緣和第二鋸齒形邊緣或不連續(xù)邊緣限定。在所示的原型中，每個(gè)唇緣區(qū)段與鏡像唇緣區(qū)段對(duì)稱地對(duì)準(zhǔn)，其中兩者均從橫向軸線220等距離地間隔開。

如上所述，可設(shè)想到替代實(shí)施例。例如，圖7示出噴嘴構(gòu)件300的剖開的內(nèi)部細(xì)節(jié)，其中供給通道不是矩形的，而是基本上是圓形的。限定在遠(yuǎn)端壁312中的內(nèi)表面314是拱頂形的，即類似或成形為基本上半球形的拱頂或呈基本上球形部分的形式。內(nèi)表面314為半球形，其直徑基本上等于流體供給通道入口內(nèi)腔310的直徑，以及出口孔口334由多個(gè)唇緣(例如，唇緣350a和350b)限定，以提供上述關(guān)于噴嘴構(gòu)件100的相同優(yōu)點(diǎn)。

已經(jīng)描述了用于產(chǎn)生粘性流體的均勻噴霧的新穎的和改進(jìn)的噴嘴構(gòu)造和方法的優(yōu)選實(shí)施例，據(jù)信鑒于本文所闡述的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠得知其它修改、變化和改變。因此應(yīng)當(dāng)理解的是，所有這些改變、修改和變化都被認(rèn)為落在如所附權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的范圍內(nèi)。