專利名稱：超聲波液體傳送裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的涉及一種用來傳送霧化的噴射液體的液體傳送裝置，更具體地說，本 發(fā)明涉及一種超聲波液體傳送裝置，液體在從該裝置排出以前，將由該裝置將超聲波能量 施加于該液體。
背景技術：
超聲波液體傳送裝置用于激勵液體以便使液體霧化而形成液體細霧或噴霧的各 種領域。例如，這種裝置可用于噴霧器和其他藥品傳送裝置，成型設備，加濕器，發(fā)動機的燃 料噴射裝置，涂料噴霧裝置，油墨傳送裝置，混合裝置，均勻化裝置等。這種傳送裝置通常包 括殼體，該殼體具有流動通道，處于加壓狀態(tài)的液體通過該流動通道流到殼體的至少一個， 有時是多個的排出孔或排出口。壓力液體通過該排出孔被迫從殼體排出。在某些結構中， 該裝置還可以包括用來控制來自該裝置的液體流的閥門件。在某些常規(guī)的超聲波液體傳送裝置中通常安裝有超聲波激勵件，更具體地說，該 激勵件構成限定排出孔的這部分殼體。當液體從排出孔排出時，該激勵件將產生超聲波振 動，從而把超聲波能量激勵傳遞給排出液體。該超聲波能量力圖使液體霧化，因而細小的液 滴噴霧就從排出孔輸出。作為一個例子，專利號為5，330，100(MalinoWski)的美國專利公 開了一種燃料噴射裝置，在該裝置中，燃料噴射器的噴嘴(例如，殼體的一部分)本身做成 可以進行超聲波振動，因此，當燃料通過噴射裝置的排出孔流出時，超聲波能量就施加到燃 料中。但是在這樣一種結構中，存在著噴嘴本身的振動將會引起在排出孔處的噴嘴發(fā)生液 流氣泡浸蝕的危險(例如，由于在排出孔內的燃料的氣蝕而引起的)。在其他的超聲波液體傳送裝置中，超聲波激勵件可以配置在流動通道中，液體通 過該流動通道可以在排出孔上游的殼體內流動。這種裝置的實例已經在相關的美國專 利 5，803，106 (Cohen 等人的)；5，868，153 (Chen 等人的)；6，053，424 (Gipson 等人的)及 6，380，264(Jameson等人的)中公開。以上專利中的每個專利的公開內容通過引用結合在 本文中。這些參考文獻通常都公開了一種通過向壓力液體施加超聲波能量來增加通過小孔 的壓力液體的流速的裝置。具體地說，壓力液體被傳送到具有模制尖端的殼體的腔內，該模 制尖端包括壓力液體通過其中從該腔排出的一個(或多個)排出孔。超聲變幅桿的一部分在該腔內部延伸，另一部分在該腔的外部延伸，該變幅桿具 有朝著配置在排出孔附近的尖端減少的直徑，以便加強該變幅桿在其尖端的超聲振動。轉 換器與該變幅桿的外部相連接，以便使該變幅桿超聲地振動。這種裝置的潛在的缺點是各 種零件都暴露在高壓環(huán)境中，從而在這些零件中產生較大的應力。具體地說，由于超聲變 幅桿一部分浸在該腔內而另一部分在腔外，因而就有較大的壓力差給與該變幅桿的不同部 分，從而在該變幅桿上產生了附加應力。此外，這種裝置不容易適應閥門操作件，在某些超 聲波液體傳送裝置中，閥門操作件通常用來控制該裝置的液體傳送。
在另外一些液體傳送裝置中，特別是在那些包括用來控制該裝置液體流動的閥門 操作件的裝置中，當液體排出該裝置時，如何來超聲激勵該閥門操作件本身是眾所周知的。例如，專利號為6，543，700 (Jameson等人的)的美國專利中公開了一種燃料噴射器，其中， 該噴射器的閥針至少部分地由能對以超聲波頻率變化的磁場作出反應的磁致伸縮材料制 成，該專利的公開內容通過引用結合在本文中。當閥針位于允許燃料從閥體(即該殼體) 排出的位置時，以超聲頻率變化的磁場就作用在閥針的磁致伸縮部分上。于是，該閥針就受 到超聲激勵，從而在燃料通過排出孔排出噴射器時，把超聲波能量給予了該燃料。

發(fā)明內容
在一個實施例中，本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置包括殼體，該殼體具有內腔和至少一個與該殼體的內腔液體連通的排出孔，由此，該內腔中的液體可通過該至少一個排出 孔由該殼體排出；與該殼體分開的超聲波波導管，該波導管至少部分地配置在該殼體的內 腔中，用來在該液體通過該至少一個排出孔從該殼體排出以前，超聲激勵該內腔中的液體， 該波導管包括閥門件，該閥門件可以相對于該殼體在關閉位置與打開位置之間移動，在該 關閉位置，在該內腔中的液體被阻止通過該至少一個排出孔從該殼體排出，在該打開位置， 液體適合于通過該至少一個排出孔從該殼體排出；激勵裝置，該激勵裝置可用來在該閥門 件的打開位置超聲激勵所述超聲波波導管。本發(fā)明還涉及一種用來操縱這類超聲波液體傳送裝置的方法，該類超聲波液體傳 送裝置包括具有內腔和至少一個排出孔的殼體和至少部分地配置在該殼體的內腔中的超 聲波波導管。該波導管包括閥門件，該閥門件可以相對于該殼體在關閉位置與打開位置之 間移動，在該關閉位置，在該內腔中的液體被阻止通過該至少一個排出孔從該殼體排出，在 該打開位置，液體適合于通過該至少一個排出孔從該殼體排出。該方法包括使液體流入該 殼體的內腔中，以便在該液體通過該至少一個排出孔從該殼體排出以前與所述波導管相接 觸，以及向至少部分地安裝在所述殼體內的裝置提供驅動信號，以便用來超聲激勵和致動 該波導管。該驅動信號包括超聲波激勵信號分量和閥致動信號分量。該裝置對該閥驅動信 號分量作出反應，以便移動該波導管使該閥門件打開，或使該閥門件關閉，或使該閥門件打 開和關閉。該裝置對超聲波激勵信號分量作出反應，以便當該閥門件處于該其打開位置時 超聲激勵該波導管，從而把通過該至少一個排出孔排出的液體霧化。


圖1是以用來將燃料傳送到內燃機的燃料噴射器形式的本發(fā)明的超聲波液體傳 送裝置的一個實施例的縱向剖面；圖2是采用與圖1的剖面不同的角度位置所剖出的該燃料噴射器縱向剖面；圖3是圖1的剖面的第一部分的放大圖；圖4是圖1的剖面的第二部分的放大圖；圖5是圖2的剖面的第三部分的放大圖；圖6是圖1的剖面的第四部分的放大圖；圖6a是圖1的剖面的中央部分的放大圖；圖7是圖1的剖面的第五部分的放大圖；圖8是圖1的剖面的局部放大圖；圖9是圖1的燃料噴射器的波導管組件和其他內部零件的透視圖10是圖1的燃料噴射器的一部分燃料噴射器殼體的局部剖面圖；為了顯示該殼 體的結構，圖中將燃料噴射器的內部零件省去；圖11是本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置的第二個實施例的縱向剖面；圖12是本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置的第三個實施例的縱向剖面；圖13是本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置的第四個實施例的縱向剖面；圖14是用來示出第四實施例的結構細節(jié)的圖13的局部放大圖，包括波導管上的 用來將波導管與燃料噴射器的殼體相隔離的安裝件；
圖15是與圖14相類似的視圖，但圖中示出了該殼體中的通道，用于通過該安裝件 的液體流動；圖16是第四個實施例的各種零件的透視分解圖；圖17是本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置的第五個實施例的縱向剖面；圖18是來自用來操縱圖17的液體傳送裝置的控制裝置的示例性的驅動信號的曲 線圖；圖19是本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置的第六個實施例的縱向剖面；以及圖20是本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置的第七個實施例的縱向剖面；圖21是來自用來操縱圖20的液體傳送裝置的控制裝置的示例性的驅動信號的曲 線圖；對應的標號在所有的附圖中都表示對應的零件。
具體實施例方式現在參看附圖，特別是圖1，該圖示出了本發(fā)明的一個實施例的超聲波液體傳送裝 置，該裝置采用內燃機上使用的超聲波燃料噴射器的形式，總的以標號21表示。但是，不言 而喻，在本文中所公開的與燃料噴射器21有關的基本原理也適用于其他超聲波液體傳送 裝置，包括(而不是限制)噴霧器和其他藥品傳送裝置，成型設備，加濕器，涂料噴霧裝置， 油墨傳送裝置，混合裝置，均勻化裝置等。在本文中所使用的術語“液體”是指物質在氣體與固體之間過渡的非晶體(不結 晶)形式，液體中的分子比氣體中的分子更加高度集中，但是遠不如在固體中的分子那樣 集中。液體可以由單一組分組成，或者由多種組分組成。例如，液體的特征是通過力的作用 而能夠流動的能力。在力作用下立即流動并且其流動速度與該作用力成正比的液體通常稱 為牛頓液體。其他適合的液體在力作用下具有不正常的流動響應，并且具有非牛頓流動的 特性。作為實例，本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置可以用來傳送多種材料的液體，例如 (而不是限制)溶融的浙清，黏性涂料，熱熔膠，熱塑性材料(例如天然橡膠，蠟，聚烯烴等， 該材料當受到加熱時就軟化成可流動的形式，而在冷卻時就返回到相對地凝固或硬化的狀 態(tài))，糖漿，重油，各種油墨(水)，燃料，液體藥劑，乳化液，泥漿，懸浮液以及它們的組合物。圖1所示出的燃料噴射器21可以與地面，空中和海上的載運裝置，電力發(fā)電機以 及其他使用燃料工作的發(fā)動機一起使用。特別是，燃料噴射器21適合用于使用柴油的發(fā)動 機。但是，不言而喻，該燃料噴射器也可以用于使用其他類型的燃料發(fā)動機。因此，在本文 中使用的術語“燃料”是用來指在發(fā)動機工作中所使用的任何燃料，并不限于柴油。
燃料噴射器21包括一個通常用標號23表示的殼體，該殼體用來容納來自燃料油 源(未示出)的壓力油，并且將燃料油滴的霧化的噴霧傳送給發(fā)動機，例如傳送到發(fā)動機的 燃燒室。在該圖示出的實施例中，殼體23包括長主體25，噴嘴27(有時也稱為閥體)以及 用鎖緊件29 (例如螺母)來將該主體，噴嘴和螺母互相固定在組件內。具體地說，主體25 的下端31坐靠在噴嘴27的上端33上。鎖緊件29適合地緊固(例如，螺紋緊固)在主體 25的外表面上，以便使該主體與噴嘴27的配合端面31，33靠緊在一起。在本文中使用的術語“上面的”和“下面的”是與在各個附圖中示出的燃料噴射器 21的垂直取向相一致的，它們并非用來描述燃料噴射器使用時所需的取向。也就是說，不 言而喻，燃料噴射器21可以不同于在附圖中所示出的垂直取向，它們仍然屬于本發(fā)明的范 圍。在本文中，術語“軸向”和“縱向”的指向是指燃料噴射器的長度方向(例如，在圖示實 施例中的垂直方向)。在本文中，術語“橫向”，“側向”和“徑向”是指垂直于軸向(例如縱 向)的方向。在本文中，還使用了與橫斷燃料噴射器軸向的方向有關的術語“內部的”和“外 部的”，術語“內部的”是指朝著燃料噴射器內部的方向，而術語“外部的”是指朝著燃料噴射 器外部的方向。主體25具有沿著其長度縱向延伸的軸向孔35.為了某些很快將明白的目的，孔35 的橫向或橫截面尺寸(例如，在圖1中示出的圓孔的直徑)沿著該孔的各個縱向部分是變 化的。具體地說，參看圖3，在主體25的上端37，孔35的橫截面尺寸為臺階形，從而形成一 個用來安裝在主體上的普通電磁閥(未示出)的支座39，該電磁閥的一部分在主體的中心 孔內向下延伸。燃料噴射器21和電磁閥在組件內通過適合的連接器(未示出)固定在一 起。對于本技術領域的普通技術人員來說，適合的電磁閥是是眾所周知的，因而在本文中未 對它們作進一步的描述，除非在必要的情況下。適合的電磁閥的實例在題為“用來控制內 燃機的燃料噴射器的電磁閥”的美國專利6，688，579，題為“電磁閥”的美國專利6，827，332 和題為“包括插入/旋轉連接的電磁閥”的美國專利6，874，706中進行了公開。其他適合 的電磁閥也可以使用。隨著中央孔35在電磁閥座下面的延伸，該孔的橫截面尺寸進一步向內呈臺階形， 從而限定了臺階45，該臺階用來安置銷座47，該銷座在中央孔內縱向地(并且在圖示的實 施例中還同軸地)延伸。如圖4中所示，主體25的孔35的橫截面尺寸隨著銷座47在其中 延伸的這部分孔下面的延伸而進一步縮小，并且限定了至少一部分燃料噴射器21的低壓 腔49。主體25的中央孔35在低壓腔49的下面沿縱向進一步縮小，從而限定了該孔的導 向通道(和高壓密封)部分51 (圖4和5)，用來在該孔內至少部分地正確定位噴射器21 的閥針53 (從廣義上說，閥門件)，如本文下面所描述的那樣。參看圖8，孔35的橫截面尺 寸然后隨著該孔在導向通道部分51下面沿縱向延伸到主體25的敞開的下端31而增加，從 而部分地(例如，與噴嘴27—起，如下面將要描述的那樣)限定了噴射器殼體23的高壓腔 55 (從廣義上說，內部燃料腔，從更廣義上說，內部液體腔)。燃料進口 57(圖1和4)在主體25的上和下端37，31中間的側壁中形成，該進口與在該主體內延伸的分叉的上和下分配通道59，61相連通。具體地說，上分配通道59在主 體25內從燃料進口 57向上延伸，并且通到孔35，基本上與固定在該孔內的銷座47相鄰近， 更具體地說，正好在其上固定有該銷座的臺階45的下面。下分配通道61在主體25內從燃料進口 57向下延伸，并且基本上在高壓腔55處通到中央孔35。傳送管63在燃料進口 57 處通過主體25向內延伸，并且通過適合的套筒65和螺紋接頭67與該主體安裝成組件。不 言而喻，不把燃料進口 57定位在圖1和4所示的位置上也仍然屬于本發(fā)明的范圍。還應當 指出，燃料也可以單獨傳送到殼體23的高壓腔55中，也仍然屬于本發(fā)明的范圍。主體25還具有在其側壁上形成的出口 69(圖1和4)，低壓燃料可以通過該出口從燃料噴射器21排出，以便傳送到適合的燃料回收裝置(未示出)。第一返回通道71在 主體25內形成，該通道在出口 69與該主體的中央孔35的低壓腔49之間構成了液體連通。 第二返回通道73在主體25內形成，以便在出口 69與該主體的敞開的上端37之間構成了 液體連通。但是，不言而喻，從燃料噴射器21中省去返回通道71，73中的一個或兩個也仍 然屬于本發(fā)明的范圍。現在詳細地參看圖6-8，圖示的噴嘴27通常是細長的，并且與燃料噴射器殼體23 的主體25同軸地對中。具體地說，特別在該主體的下端31，噴嘴27具有與主體25的軸向 孔35同軸地對中的軸向孔75，因此，該主體和噴嘴一起限定了燃料噴射器殼體23高壓腔 55。噴嘴孔75的橫截面尺寸在噴嘴27的上端33處為向外的臺階形，從而限定了用來把安 裝件79固定在燃料噴射器殼體23內的臺階77。噴嘴27的下端(也稱為尖端81)通常是 錐形的。在噴嘴的尖端81與上端33的中間，噴嘴孔75的橫截面尺寸(例如，在圖示實施 例中的直徑)沿著噴嘴的長度通常是不變的，如圖8中所示。在噴嘴27內具有一個或多個 排出孔83 (兩個孔可以在圖7的橫截面中看見，而其他的孔則在圖10的橫截面中看見)如 同在圖示實施例中的噴嘴的尖端81處所見到的那樣，高壓燃料通過這些排出孔從殼體23 中排出，以便傳送給發(fā)動機。作為一個例子，在一個適合的實施例中，噴嘴27可以具有8個 排出孔83，每個排出孔的直徑約為0.006英寸(0.15毫米)。但是，不言而喻，排出孔的數 目及其直徑是可以改變的，它們也仍然屬于本發(fā)明的范圍。下分配通道61與高壓腔55 — 起在該例子中大致限定了殼體23內的流動通道，高壓燃料沿著該通道從燃料進口 57流動 到噴嘴27的排出孔83。現在參看附圖1和3，銷座47包括長管狀體85和與該管形體的上端整體形成并且 其橫截面尺寸大于該管狀體的頭部87，該頭部用來把該銷座在主體的中央孔35內定位在 主體25的臺階45上。在圖示的實施例中，銷座47與主體25的軸向孔35同軸地對中，并 使該銷座的管狀體85的尺寸制成能在該主體的軸向孔內基本上實現密封接合。銷座47的 管狀體85限定了銷座的沿著軸向延伸的內部通道91，以便可滑動地安裝長銷93進入該銷 座。銷座47的頭部87在其上表面的中央制有基本上凹入的或者盤形的凹槽95以及 孔97，該孔沿著縱向從該凹槽的中心延伸到該銷座的內部通道91。如圖3所示，在該主體 的孔35的上部，銷座47的側壁與主體25的內表面之間形成有環(huán)形空隙99。進料通道101 基本上在內部通道91的上端沿著橫向穿過銷座47的管狀體85的側壁延伸到該內部通道， 并且進料通道101在其橫向的外端向著環(huán)形空隙是敞開的。進料通道101通過環(huán)形空隙99 與在主體25中的上分配通道59形成液體連通，以便接受高壓燃料進入該進料通道，管狀體 85的內部通道在銷93的上方，孔97則在銷座47的頭部87內沿著縱向延伸。銷93是細長的，它適合在該銷座通道91和主體25的軸向孔35內同軸地延伸。銷93的上面部分以很小間隙的關系可滑動地安裝在銷座47的內部通道91內，而該銷的剩余 部分則沿縱向向外從該銷座向下進入主體25的孔35的低壓腔49內。如圖3中所示，銷93 的上端103(例如，在銷座47的內部通道101的上部)是錐形的，以便允許在該銷的上端上 面的高壓燃料可以容納在該銷座的內部通道內。管狀套筒107 (圖4)和螺旋彈簧111也配置在主體孔35的低壓腔49內，該套筒 正好圍繞在銷座47的下面(例如，向上緊靠在銷座47的底部)，并且限定了彈簧座，即錘形 體109，該彈簧座以與該銷同軸的關系緊靠在該銷的下端，并且具有限定了對置的彈簧座的 上端，該螺旋彈簧夾持在該錘形體與該彈簧套筒之間，該銷則沿縱向穿過該彈簧。閥針53 (從廣義上說，閥門件)是細長的，該閥針在主體25的孔35內同軸地延伸， 從緊靠在錘形體109的底部的該閥針的上端113(圖2)向下經過該主體孔的導向通道部分 51 (圖8)，再向下經過高壓腔55，一直到該閥針的終端115，該終端在高壓腔內配置在緊靠 噴嘴27的尖端81的位置。如在圖4和8中可以更清楚地看到的那樣，閥針53的橫截面尺 寸應根據在軸向孔35的導向通道部分51內與主體25形成很小間隙的關系確定，以便保持 該閥針相對于噴嘴27的正確對中。詳細地參看圖7，圖中示出的閥針53的終端115通常 是與噴嘴27的尖端81的錐 形相一致的錐形，該終端限定了閉合表面117，該閉合表面適合用于在該閥針的關閉位置 (未示出)基本上密封地支靠在該噴嘴尖端的內表面上。具體地說，在閥針53的關閉位置， 閥針的閉合表面117支靠在排出孔上面的噴嘴尖端81的內表面上密封，從而關閉了該噴嘴 (從更廣義上說，燃料噴射器殼體23)，阻止了燃料通過排出孔從噴嘴排出。在閥針的打開 位置(在圖7中示出)，閥針53的閉合表面117與噴嘴尖端81的內表面隔開一個間隙，從 而允許在高壓腔55內的燃料在閥針53與噴嘴尖端81之間流到排出孔83，以便從燃料噴射 器21排出。通常，在閥針終端115的閉合表面117與噴嘴尖端81的對置表面之間的間隙在閥 針的打開位置的適合的范圍約為0. 002英寸(0. 051毫米)至約0. 025英寸(0. 64毫米)。 但是，應當指出，該間隙可以大于或小于上面所規(guī)定的范圍而不脫離本發(fā)明的范圍?？梢灶A期，噴嘴27，更具體地說，尖端81可以這樣變換其結構形式，使得在閥針處 于關閉位置時排出孔83不是配置在供閥針53的閉合表面就坐的噴嘴內表面上。例如，排 出孔83可以配置在供閥針53的閉合表面117就坐的噴嘴表面的下游(沿著燃料向排出孔 流動的方向)，該方案仍然屬于本發(fā)明的范圍。這樣的閥針，噴嘴尖端和排出孔配置的一個 適合的實例在美國專利6，543，700中進行了公開，其公開內容與本專利相一致的部分通過 引用結合在本文中。不言而喻，銷93，錘形體109和閥針53由此可以在閥針的關閉位置與打開位置之 間在燃料噴射器殼體23內沿著縱向在公共軸線上共同地移動。配置在套筒107與錘形體 109之間的彈簧111適合地對該錘形體，從而對閥針53朝著閥針的關閉位置加偏壓。應當 指出，用來控制燃料從噴射器傳送到發(fā)動機的其他適合的閥結構形式也是可允許的，它們 仍然屬于本發(fā)明的范圍。例如，噴嘴27 (從廣義上說，殼體23)可以具有開口，閥針53可以 穿過該開口向噴嘴的外面延伸，并且通過該開口燃料也可以從該噴嘴排出，以便傳送到發(fā) 動機。在這樣的實施例中，在閥針的關閉位置，閥針53的終端115將緊靠在噴嘴27的外部 上密封。還應當指出，閥針53的運行也可以不由電磁閥來操縱，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。還應當指出，閥針53或者其他閥裝置可以全部從燃料噴射器21中省去，它們仍然屬于 本發(fā)明的范圍。 現在，詳細地參看圖8和9，超聲波波導管121與閥針53和燃料噴射器殼體23分 開制成，該波導管在殼體的高壓腔55內沿著縱向延伸到該波導管的終端123，該終端正好 配置在噴嘴27的尖端81的上方，以便在燃料通過在噴嘴中形成的排出孔83從噴射器21 排出以前，利用超聲波向燃料腔內的燃料供給能量。圖示的波導管121是合適的長管狀體， 它具有限定了內部通道127的側壁125，該內部通道沿其長度在波導管的縱向對置的上端 (該上端用標號129表示)與下端之間延伸。波導管121的下端限定了波導管的終端123。 圖示的波導管121具有基本上環(huán)形(即，圓形)的橫截面。但是，不言而喻，波導管121的 橫截面也可以不是環(huán)形，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。還可以預期，波導管121也可以在其 部分長度上是管狀的，甚至也可以沿其長度上基本上是實心體。在其他的實施例中，可以預 期，閥針可以基本上是管狀的，并且該波導管至少部分配置在閥針的內部。一般說來，該波導管可以由某種具有適合的聲學和機械性能的金屬制成。用來制 造波導管的適合的材料包括(而不是限制)鋁，蒙乃爾高強度耐蝕鎳銅合金，鈦，和某些合 金鋼。可以預期，波導管的全部或者部分可以覆蓋有其他的金屬。超聲波波導管121固定 在燃料噴射器殼體23內，并且更適合地，通過安裝件79固定在高壓腔55內，如圖示實施例 中那樣。沿縱向位于波導管121的兩端123，129之間的安裝件79基本上限定了波導管的 上面部分131和下面部分133，該上面部分沿縱向向上(在圖示實施例中)從安裝件79延 伸到波導管的上端129，而該下面部分則沿縱向向下從安裝件79延伸到波導管的終端123。雖然在圖示的實施例中波導管121 (即，其上面部分和下面部分)都全部配置在殼 體的高壓腔55內，但是可以預期，可以只將波導管的一部分配置在高壓腔內，它仍然屬于 本發(fā)明的范圍。例如，可以只將波導管121的下面部分133，包括其終端123，配置在高壓腔 55內，而將波導管該的上面部分131配置在該高壓腔的外面，以及在噴射器殼體23內可以 承受或不承受高壓。波導管121 (例如，其內部通道127的橫截面尺寸)的內部橫截面尺寸(例如，在 圖示實施例中的內徑)沿著波導管的長度方向通常是不變的，并且其尺寸大小適合用來安 裝閥針，該閥針在波導管的內部通道中沿著波導管的全部長度同軸地延伸(在圖示的實施 例中，還在波導管的上方與錘形體109對接)。但是，不言而喻，閥針53也可以只沿波導管 121的一部分內部通道127延伸，仍然屬于本發(fā)明的范圍。還應當指出，波導管121的內部 橫截面尺寸沿其長度也可以變化的。在圖示的實施例中，閥針的終端115，更適合地是閥針 的閉合表面117，可以在閥針的打開和關閉兩個位置上沿縱向配置在波導管121的終端123 的外面。但是，應當指出，閥針53的終端115的閉合表面117只需要在閥針的關閉位置上 延伸到波導管121終端123的外面，而在閥針的打開位置，該閉合表面可以全部或部分地配 置在波導管的內部通道127內。如在圖7中可以清楚地看到的那樣，在波導管121的內部通道127內延伸的閥針 53的這部分的橫截面尺寸(例如在圖示實施例中的直徑)稍小于波導管的內部通道的橫 截面尺寸，以便部分地限定高壓燃料在殼體內的流動通道，以及更適合地限定了在波導管 側壁125的內表面與閥針之間沿著閥針的長度延伸的一部分流動通道。例如，在一個實施 例中，閥針53在波導管的內部通道127內同波導管側壁125的內表面沿橫向隔開一個間隙(例如，在圖示的實施例中，沿徑向隔開一個間隙)，該間隙的范圍為約0. 0005英寸(0. 013 毫米)至約0. 0025英寸(0. 064毫米)。通道127內閥針53的一對沿縱向隔開的部分(例如，一個與波導管121的終端123相鄰近的部分137 (圖7)，以及另一個與安裝件79相鄰近并且正好在其上方的部分139 (圖 6a)),閥針53的橫截面尺寸是這樣增加的，使得閥針在該通道內與波導管形成很小的間隙 或者甚至滑動接觸的關系，以便于在該通道內的正確對中，并且阻止了閥針在該通道內的 橫向移動。閥針53在這些部分的外表面具有一個或多個平面(未示出)，以便部分地限定 在波導管121的內部通道127內延伸的流動通道?；蛘?，閥針53的外表面可以在這些部分 中沿縱向開槽，以便燃料在波導管121的內部通道127內可以通過這些部分流動。詳細地參看圖7，波導管側壁125的外表面沿橫向同主體25和噴嘴27隔開一個間 隙，以便進一步限定高壓燃料從燃料進口 57至排出孔83之間的流動通道，并且更適合地形 成了波導管121外部或外面的流動通道的一部分。通常，波導管側壁125的外部橫截面尺 寸(在圖示實施例中，例如外徑)沿其長度在波導管的一個尺寸擴大部分195與另一個尺 寸擴大部分153的中間部分是均勻的，擴大部分195沿縱向配置在波導管121的終端123 和/或該終端附近，擴大部分153沿縱向配置在波導管的上端129附近。作為一個實例，波 導管側壁125與噴嘴27之間在波導管的終端123上游(例如，相對于燃料從噴嘴的上端33 流到排出孔83的方向)處的橫向(在圖示的實施例中，例如徑向)間隙的適合范圍為約 0.001英寸(0.025毫米)至約0.021英寸(0. 533毫米)。但是，該間隙可以小于或大于上 述范圍，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。在波導管的終端123附近或者更適合地在該終端，波導管121的下面部分133的 部分195的外橫截面尺寸合適地增加，以及更適合地沿橫向向外做成錐形或者喇叭形。例 如，波導管121的下面部分133的擴大部分95的橫截面尺寸大小與噴嘴27在其中央孔75 內保持很小的間隙或者甚至滑動接觸的關系，以便在高壓腔55內保持波導管(并由此閥針 53)的正確的軸向對中。因此，在波導管的終端123附近或者在該終端處的波導管121與噴嘴27之間的這 部分流動通道相對于波導管的終端的緊接上游處的流動通道通常是較窄的，以便基本上限 制燃料通過波導管的終端流向排出孔83。波導管121的下面部分133的擴大部分195也提 供了增加的超聲激勵表面積，流過波導管的終端123的燃料受到該面積的作用。在下面部 分133的擴大部分195的外表面上形成了一個或多個平面197 (圖9)，對于向噴嘴27的排 出孔83的流動來說，該平面便于燃料通過波導管121的終端123后沿著該流動通道流動， 應當指出，波導管側壁115的擴大部分195也可以是階梯形，而不是錐形或喇叭形。還可以 預期，擴大部分195的上和下表面可以是成形為不是平直的，這仍落在本發(fā)明的范圍。在一個實例中，波導管下面部分133擴大部分195，例如在波導管的終端123處和 /或該終端的附近，具有約0.2105英寸(5. 35毫米)的最大的外橫截面尺寸(在圖示的實 施例中，例如外徑)，而該擴大部分的緊接上游處的最大外橫截面尺寸的范圍為約0. 16英 寸(4. 06毫米)到略小于約0. 2105英寸(5. 35毫米)。在波導管121的終端123與噴嘴27之間的橫向間隙限定了通口面積，燃料通過該 通口面積沿著流動通道流過波導管的終端。一個或多個排出孔83限定了開口面積，燃料通 過該面積從殼體23排出。例如，在提供一個排出孔83的場合，燃料通過它從殼體23排出的該通面積等于該排出孔(例如，燃料進入該排出孔處)的橫截面積，而在具有多個排出孔 83 (例如，燃料進入該排出孔處)的場合，燃料通過它從殼體排出的該通面積等于每個排出 孔的橫截面積之和。在一個實施例中，在波導管121的終端123和噴嘴27的通口面積與 燃料從殼體23排出的開口面積(例如在排出孔83處)之比的適合范圍為約4 1至約 20 1。不言而喻，在其他適合的實施例中，波導管121的下面部分33沿著其全長可以具 有基本上不變的外橫截面尺寸(例如，由此不會有擴大部分195形成)，或者，也可以減少外 橫截面尺寸(例如，朝著終端123大大縮小該尺寸)，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。再次參看圖8和9，適合用來激勵波導管121產生超聲機械振動的激勵裝置與波 導管一起全部適合地配置在高壓腔55內，該裝置總的以標號145表示。在一個實施例中， 激勵裝置145適合地對高頻(例如，超聲波頻率)作出反應，以便超聲振動該波導管。作為 一個實例，激勵裝置145適合地對來自適合的產生裝置(未示出)的高頻(例如，超聲波頻 率)電流起反應，該產生裝置可用來向該激勵裝置供給高頻交流電。本文中使用的術語“超 聲波”是指其范圍為約15千赫至約100千赫的頻率。作為一個實例，在一個實施例中，該產 生裝置可以向該激勵裝置適合地供給其頻率范圍在約15千赫至約100千赫內的超聲波頻 率的交流電，更適合的頻率范圍為約15千赫至約60千赫，最適合的頻率范圍為約20千赫 至約40千赫。對于本技術領域的普通技術人員來說，這樣的產生裝置是眾所周知的，因而 本文就無需對它作進一步的描述。在圖示的實施例中，激勵裝置145包括包括壓電裝置，更適合的是多個層疊壓電 環(huán)147(例如，至少兩個，而在該圖示的實施例中，四個)，該壓電環(huán)圍繞在波導管121的上面 部分131周圍并且安裝在由安裝件79所形成的臺肩149上。環(huán)形套環(huán)151在壓電環(huán)147 的上面圍繞波導管121的上面部分131，并且向下支靠在最上面的壓電環(huán)上。合適地，套環(huán) 151由高密度材料制成。例如，一種可以用來制造套環(huán)151的適合的材料是鎢。但是，應當 指出，套環(huán)151也可以由其他適合的材料制成，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。在波導管121 的上端129附近的擴大部分153具有增大的外橫截面尺寸(例如，在圖示的實施例中，增大 的外徑)，并且在這部分刻有螺紋。套環(huán)151上刻有內螺紋，以便把該套環(huán)螺紋連接在波導 管121上。套環(huán)151適合地向下擰緊靠在層疊壓電環(huán)147上，從而在該套環(huán)與安裝件79的 臺肩149之間壓緊該壓電環(huán)。圖示實施例的波導管121和激勵裝置145 —起廣義地限定了總的用標號150表示 的波導管組件，該組件用來超聲激勵在高壓腔55內的燃料。因此，把整個波導管組件150 全部配置在燃料噴射器21的高壓燃料腔55內，由此該組件基本上均勻地受到在燃料噴射 器內的高壓環(huán)境的作用。作為一個實例，圖示的波導管組件被特別制成既能充當超聲變幅 桿又能充當超聲振動該超聲變幅桿的換能器。具體地說，如圖8中所示，波導管121的下面 部分133通常像一個超聲變幅桿那樣起作用，而波導管的上面部分131，更適合地是該上面 部分的這樣的一個部分(該部分通常從安裝件79延伸到套環(huán)151與波導管的上面部分相 連接的位置)與該激勵裝置(即，壓電環(huán))一起，則像換能器那樣起作用。當電流(例如，以超聲波頻率傳送的交流電)傳送到圖示實施例中的壓電環(huán)147 上時，該壓電環(huán)就立即以電流傳送到該壓電環(huán)上的超聲波頻率進行擴展和收縮(特別是在 燃料噴射器21的縱向)。由于壓電環(huán)147在套環(huán)151 (它被固定在波導管121的上面部分131上)與安裝件79之間受到壓縮，該壓電環(huán)的擴展和壓縮將使波導管的上面部分超聲地 (例如，通常以壓電環(huán)擴展和壓縮的頻率)伸長和收縮，例如按轉換器的方式。波導管121 的上面部分以這種方式的伸長和收縮將激勵該波導管(具體地說，沿著波導管的下面部分 133)的共振頻率，從而引起波導管沿該下面部分的超聲振動，例如，以超聲變幅桿的方式。作為一個實例，在一個實施例中，波導管121的下面部分133由于超聲激勵而產生的位移可多達壓電環(huán)和波導管的上面部分的位移的六倍。但是，不言而喻，下面部分133也 可以被放大六倍以上，或者可以完全不放大，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。可以預期，波導管121的一部分(例如，波導管的上面部分131的一部分)或者可 以用對以超聲波頻率變化的磁場起反應的磁致伸縮材料制成。在這樣的實施例(未示出) 中，激勵裝置可以包括磁場發(fā)生器，該發(fā)生器整個或部分配置在殼體23內，并且可用來對 接收到的電流起反應，向磁致伸縮材料作用一個磁場，其中，該磁場以超聲波頻率(例如， 從開到關，從一個量級到另一個量級，和/或方向的改變)變化。例如，適合的發(fā)生器可以包括與所述產生裝置相連接的電氣線圈，該產生裝置以 超聲波頻率向該線圈傳送電流。該實施例的波導管的磁致伸縮材料部分和磁場發(fā)生器由此 一起作為一個換能器起作用，而波導管121的下面部分133還起一個超聲變幅桿的作用。適 合的磁致伸縮材料和磁場發(fā)生器的一個實例在美國專利6，543，700中進行了公開，其公開 內容與本專利相一致的部分通過引用結合在本文中。雖然圖示的整個波導管組件150是配置在燃料噴射器殼體23的高壓腔55內的， 但是，應當指出，該波導管組件的一個或多個零件可以整個或部分地配置在該高壓腔的外 部，甚至可以配置在該殼體的外部，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。例如，在使用磁致伸縮材 料的場合，該磁場發(fā)生器(從廣義上說，激勵裝置)可以配置在主體25或者燃料噴射器殼 體23的其他零件內，并且也可以只是部分地暴露在該高壓腔55內，或者與該高壓腔完全密 封。在另一個實施例中，波導管121的上面部分131和壓電環(huán)147(及套環(huán)151)可以一起 設置在高壓腔55的外部，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍，只要該波導管的終端123配置在該 高壓腔內即可。通過把磁致伸縮的壓電環(huán)147和套環(huán)151圍繞波導管121的上面部分131放置， 整個波導管組件150不再需要比波導管本身更長(例如，與其中以常規(guī)的頭尾相連地或者 “層疊”放置的方式配置換能器和超聲變幅桿的組件的長度不同)。作為一個實例，整個波 導管組件150可以適合地具有與約為波導管的共振波長的一半(或者通常稱為一半波長) 相等的長度。具體地說，把波導管組件150適合地構形成能以超聲波頻率產生共振，該共振 頻率的范圍為約15千赫至約100千赫，更適合的頻率范圍為約15千赫至約60千赫，最適 合的頻率范圍為約20千赫至約40千赫。在這些頻率下工作的半波長波導管組件具有相應 的全長(相當于一半波長)，范圍為約133毫米至約20毫米，更適合的范圍為約133毫米至 約37. 5毫米，最適合的范圍為約100毫米至約50毫米。作為一個更具體的實例，在圖8中 示出的波導管組件150構形成能以約40千赫的頻率工作，并且其全長約為50毫米。但是， 應當指出，殼體23的尺寸足以允許具有全波長的波導管組件配置在其中。還應當指出，在 這種配置中，波導管組件可以包括呈層疊結構的超聲變幅桿和換能器。電絕緣套筒155(在圖示的實施例中，該套筒為圓柱形，但是也可以是其他的形 狀)安裝在套環(huán)151的上端，并且從該套環(huán)向上一直延伸到高壓腔55的上端。套筒155也可以適合地由基本上柔性的材料制成。作為一個實例，一種可以用來制造套筒155的適合 材料是非晶體的熱塑性聚醚酰亞胺材料，該材料可以從美國的通用電子公司購得，其商品 名稱為ULTEM。但是，其他適合的電絕緣材料，例如陶瓷材料，也可以用來制造套筒155，它 們仍然屬于本發(fā)明的范圍。套筒155的上端具有從套筒沿徑向向外延伸的整體形成的環(huán)形 凸緣157，以及一組四個沿縱向延伸的狹槽159，該狹槽在該套筒的上端限定了四個基本上 柔性的突舌161。第二環(huán)形凸緣163與套筒155整體地形成，該凸緣正好在沿縱向延伸的狹 槽159下面(即，以與配置在該套筒上端的環(huán)形凸緣157沿縱向隔開一個距離的關系)沿 徑向向外從該套筒伸出。
由導電材料制成的接觸環(huán)165在該套筒的沿縱向隔開的環(huán)形凸緣157，163的中間 環(huán)繞套筒155。在一個實施例中，接觸環(huán)165適合地由黃銅制成。當然，不言而喻，接觸環(huán) 165也可以由其他適合的導電材料制成，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。還應當指出，不是環(huán) 的接觸裝置，例如單點接觸裝置，柔性的和/或彈簧加載的突舌，或者其他適合的導電裝置 也可以使用，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。在圖示的實施例中，接觸環(huán)165的內橫截面尺寸 (例如，直徑)比在環(huán)形凸緣157，163之間延伸的套筒155的縱向部分的外橫截面尺寸稍 小。接觸環(huán)165通過在套筒的上端上迫使該接觸環(huán)套疊地向下而插在套筒155上。接 觸環(huán)165在套筒155上端頂靠在環(huán)形凸緣157上的力迫使突舌161沿徑向向內撓曲(例如， 彎曲)，從而允許該接觸環(huán)通過在該套筒的上端形成的該環(huán)形凸緣向下滑動，并且把該接觸 環(huán)固定在第二環(huán)形凸緣163上。突舌161彈性地向外移回它們的初始位置，從而在接觸環(huán) 165與套筒155之間形成了摩擦接合，并且把該接觸環(huán)保持在該套筒的環(huán)形凸緣157，163之 間。由電絕緣材料制成的導向環(huán)167環(huán)繞接觸環(huán)165并且與該環(huán)電絕緣。作為一個實 例，導向環(huán)167可以(但不是必須)由與套筒163相同的材料制成。在一個實施例中，導向 環(huán)167適合地保持在該套筒上，更適合地，通過導向環(huán)的夾緊而保持在接觸環(huán)165上，或者 通過導向環(huán)的摩擦配合保持在該接觸環(huán)上。例如，導向環(huán)167可以是沿著圖9中的狹槽而 斷開的不連續(xù)的環(huán)。因此，導向環(huán)167可以在該狹槽處沿周向擴展，以便把導向環(huán)裝配在接 觸環(huán)165上，并且在隨后釋放時，彈性地和牢固地圍繞該接觸環(huán)閉合。在一個特別適合的實施例中，環(huán)形定位塊169沿徑向向內從導向環(huán)167伸出，并且 可以容納在接觸環(huán)165中形成的環(huán)形槽171內，以便把該導向環(huán)正確定位在該接觸環(huán)內。但 是，應當指出，接觸環(huán)165和導向環(huán)167也可以不像圖8和9中所示的那樣安裝在套筒155 上，但它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。至少一個，更適合地多個，錐形或者截頭圓錐形開口 173 沿徑向穿過導向環(huán)167形成，從而允許接近接觸環(huán)165，以便把電流傳送給該接觸環(huán)。如在圖5中可以更清楚地看到的那樣，由適合的電絕緣材料制成的絕緣套筒175 通過在主體25的側面上的開口伸出，并且具有通常為錐形的終端177，該終端構形成能安 裝在導向環(huán)167的開口 173中的一個開口內。該絕緣套筒175通過適合的附件179固定就 位，該附件在開口 173內通過螺紋連接在主體25上，并且具有一個該絕緣套筒從其中伸出 的中央開口。適合的供電線路181穿過絕緣套筒175在該電線的一端與接觸環(huán)165實現電 接觸，并且在其相反端(未示出)與電流源電連通。另外的供電線路183在高壓腔55內沿著套筒155的外側從接觸環(huán)165向下伸出，并且與配置在最上面的壓電環(huán)147與相鄰的下面壓電環(huán)之間的電極(未示出)實現電連 通。單獨的電線184把該電極與配置在最下面的壓電環(huán)147與正好在其上面的壓電環(huán)之間 的另一個電極(未示出)實現電連接。安裝件79和/或波導管121為傳送到壓電環(huán)147 的電流提供了地線。具體地說，地線185與與安裝件79相連接，并且向上延伸到中間的兩 個壓電環(huán)147之間，與配置在其間的電極(未示出)相接觸?？梢杂械模诙l地線(未示 出)從該中間的兩個壓電環(huán)147之間伸出，與在最上面的壓電環(huán)與套環(huán)151之間的另一個 電極(未示出)相接觸?，F在詳細地參看圖6，6a，8和9，安裝件79適合地與波導管的端部123，129中間的 波導管121相連接。更適合地，安裝件79與波導管的節(jié)點區(qū)的波導管121相連接。在本文 中所使用的波導管121的“節(jié)點區(qū)”是指該波導管的縱向區(qū)或部分，在波導管的超聲振動期 間，在該區(qū)內很少(或者沒有)縱向位移發(fā)生，而橫向(在圖示的實施例中，徑向)移動通 常是最大的。波導管121的橫向位移適合地包括波導管的橫向擴展，但也可以包括波導管 的橫向移動(例如，彎曲)。在圖示的實施例中，波導管121具有這樣的結構形式，使得不存在節(jié)點平面(艮口， 橫斷該波導管的一個平面，在該平面上沒有縱向位移發(fā)生，而橫向位移通常是最大的)。相 反地，圖示波導管121的該節(jié)點區(qū)通常為這樣的穹形，使得在該節(jié)點區(qū)內任何給定的縱向 位置，某些縱向位移仍然可以存在，而波導管的主要位移是橫向位移。但是，應當指出，波導管121可以適合地構形成具有一個節(jié)點平面(或者節(jié)點，它 有時會涉及到)，而這種波導管的節(jié)點平面應被認為是在本文中所限定的節(jié)點區(qū)的含義之 內。還可以預期，安裝件79可以沿縱向配置在波導管121的節(jié)點區(qū)的上面或者下面，它們 仍然屬于本發(fā)明的范圍。安裝件79在燃料噴射器21內的適合的構形和配置可以使波導管121的振動與燃 料噴射器殼體23相隔離。也就是說，安裝件79阻止了波導管121的縱向和橫向(例如，徑 向)的機械振動傳遞到燃料噴射器殼體23上，同時，保持波導管在高壓腔55內的預定的橫 向位置并且允許波導管在燃料噴射器殼體內的縱向位移。作為一個實例，圖示的實施例的 安裝件79通常包括沿橫向(在圖示實施例中，徑向)向外從波導件121伸出的里面部分 187，以與該里面部分橫向隔開一個距離的關系橫向延伸到波導管的環(huán)形的外面部分189， 以及在里面部分與外面部分之間沿橫向伸出并且互相連接的環(huán)形互連輻板191。雖然里面 和外面部分187，189和互連輻板191都是連續(xù)地圍繞波導管121的周邊延伸，但是，應當指 出，這些零件中的一個或多個可以間斷的圍繞在該波導管的周圍，例如以車輪輻條的方式， 它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。在圖6a中所示的實施例中，安裝件79的里面部分187具有基本上平的上表面，該 上表面限定了其上安裝有激勵裝置145(例如，壓電環(huán)147)的臺肩149。里面部分187的 下表面193 (它從波導管121附近延伸到其與互連輻板的接合處)具有適合的外形，更適合 地，具有混合的半徑外形。具體地說，在輻板191與安裝件79的里面部分187的接合處的 下表面193的外形適合地具有較小的半徑(例如，小銳角，小錐度或者多角狀)外形，以便 于在波導管121振動時該輻板的變形。在安裝件79的里面部分187與波導管121的接合 處的下表面193的外形適合地具有較大的半徑(例如，較大錐度或者平整的)外形，以便在 波導管121振動期間，互連輻板191發(fā)生變形時，減少在該安裝件的里面部分中的應力。
安裝件79的外面部分189構形成能基本上在噴嘴27的上端33附近，向下坐靠在 由該噴嘴形成的臺肩上。如在圖6中可以更清楚地看到的那樣，噴嘴27的內橫截面尺寸 (例如，內徑)在該噴嘴的上端33附近，例如沿縱向在安裝件79的下面，是向內的階梯形， 因此，該噴嘴與里面部分187的成形下表面193和該安裝件的互連輻板191沿縱向都隔開 一個距離，以便于波導管121超聲波振動時，該安裝件的位移。安裝件79具有適合的橫向 截面尺寸，使得外面部分189的至少一個外邊緣界限沿縱向配置在噴嘴27的臺肩與燃料噴 射器殼體23的主體25的下端31之間(即，坐靠在該噴嘴的上端33的主體表面)。燃料 噴射器21的鎖緊件29促使噴嘴27和主體25 —起保證了在它們之間的安裝件的外面部分 189的邊緣界限。互連輻板191的厚度制成比安裝件79的里面和外面部分187，189更薄，以便于該 輻板隨著波導管121的超聲波振動而產生撓曲和/或彎曲。作為一個實例，在一個實施例 中，安裝件79的互連輻板191的厚度范圍為約0. 2毫米至約1毫米，更適合地為約0. 4毫 米。安裝件79的互連輻板191適合地包括至少一個軸向件192和至少一個橫向(例如，在 圖示的實施例中，徑向)件194。在圖示的實施例中，互連輻板191具有一對沿橫向隔開的 軸向件192，該對軸向件由橫向件194這樣連接，使得該輻板的橫截面基本上為U形。但是，應當指出，具有至少一個軸向件192和至少一個橫向件194的其他結構也是 適合的，例如，L形，H形，I形，倒U形，倒L形等，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。適合的互連 輻板191結構的其他的實例在美國專利6，676，003中進行了圖示和描述，其公開內容以相 一致的方式通過引用結合在本文中。輻板191的軸向件192從該安裝件的相應的里面和外面部分187，189上吊下，并 且該軸向件對橫向件194通常是懸臂的。因此，軸向件192能夠隨著該安裝件的里面部分 187的橫向振動位移相對于該安裝件的外面部分189動態(tài)地彎曲和/或撓曲，由此把殼體 23與該波導管的橫向位移隔開。輻板191的橫向件194對軸向件192是這樣懸臂的，使得 該橫向件能夠隨著里面部分187的軸向振動位移相對于該軸向件(從而也相對于該安裝件 的外面部分189)動態(tài)地彎曲和/或撓曲，由此把殼體23與該波導管的軸向位移隔開。在圖示的實施例中，當超聲波激勵波導管時，波導管121除在節(jié)點區(qū)(例如，安裝 件79與波導管相連接處)沿軸向輕微地位移外，還沿徑向擴展。作為反應，該U形互連件 191 (例如，其軸向和橫向件192，194)通常會彎曲和撓曲，更具體地說，相對于安裝件79的 固定的外面部分189轉動，例如，與抽水馬桶的柱塞手柄軸向位移時的柱塞頭轉動的方式 相類似。因此，互連輻板79就將燃料噴射器殼體23與波導管121的超聲波振動隔離，并且 在圖示的實施例中，更具體地說，還把該安裝件的外面部分189與其里面部分187的振動位 移相隔離。安裝件79的這種結構還提供了足夠的帶寬來補償節(jié)點區(qū)的偏移，這種偏移在通 常工作中是可能發(fā)生的。具體地說，安裝件79可以補償節(jié)點區(qū)的實時位置的變化，該變化 在超聲波能量通過波導管121實際轉移時發(fā)生。這種變化或者偏移可以(例如)由于在高 壓腔55內的溫度和/或其他環(huán)境條件的變化而發(fā)生。在圖示的實施例中，雖然安裝件79的里面和外面部分187，189相對于波導管通常 配置在相同的縱向位置，但是，不言而喻，該里面和外面部分可以沿縱向互相補償，它們仍 然屬于本發(fā)明的范圍。還可以預期，互連輻板191可以包括一個或多個軸向件192(例如， 橫向件194可以省去)，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。例如，在波導管121具有節(jié)點平面并且安裝件79位于該節(jié)點平面上時，該安裝件只需要構形成能隔離該波導管的橫向位移即可。在一個可供選擇的實施例中(未示出)，可以預期，該安裝件可以配置在該波導管的非 節(jié)點區(qū)或其附近，例如，配置在該波導管的對置的終端123，129中的一個終端上。在這樣 的實施例中，互連輻板191可以只包括一個或多個用來隔離該波導管的軸向移動的橫向件 194 (即，在非節(jié)點區(qū)很少或沒有橫向位移發(fā)生)。在一個特別適合的實施例中，安裝件79是單件結構。更適合地，安裝件79可以與 波導管121整體地制成，如圖6中所示。但是，應當指出，安裝件79也可以與波導管121分 開制造，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。還應當指出，安裝件79的一個或多個組成部分可以 單獨地制造，然后再適合地連接或者裝配在一起。在一個適合的實施例中，安裝件79還被制成為基本上是剛性的(例如，可在載荷 作用下抵抗靜止位移)以便在高壓腔55內保持波導管121 (由此閥針53)的正確對中。例 如，在一個實施例中，該剛性安裝件可以由非彈性材料制成，較適合地由金屬制成，更適合 地由與波導管相同的金屬制成。但是，術語“剛性”不是用來指該安裝件不能隨著該波導管 的超聲波振動而產生動態(tài)撓曲和/或彎曲。在其他的實施例中，該剛性安裝件可以由彈性 材料制成，這種材料足以抵抗在載荷作用下的靜止位移，然而此外它還能隨著該波導管的 超聲波振動而產生動態(tài)撓曲和/或彎曲。雖然在圖6中示出的安裝件79是由金屬制成的， 更適合地是由與波導管121相同的材料制成的，但是可以預期，該安裝件也可以由其他適 合的基本上剛性的材料制成，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。再次參看圖6和8，燃料在燃料噴射器殼體23的高壓腔55內沿其流動的該流動 通道部分地由在噴嘴27的內表面與波導管121的下面部分133的外表面之間的橫向間隔 (例如，在安裝件79的下面)所限定，以及在主體25的內表面與激勵裝置145，套環(huán)151和 套筒155的外表面之間的橫向間隔(例如，在該安裝件的上面)所限定。該流動通道與燃 料噴射器殼體23的主體25的燃料進口 57通常在套筒155處這樣地液體流通，使得從該燃 料進口進入該流動通道的高壓燃料向下(在圖示的實施例中)沿著該流動通道向噴嘴尖端 81流動，以便通過排出口 83從噴嘴27排出。如前面所描述的的那樣，另外的高壓燃料在波 導管與閥針53之間的波導管121的內部通道27內流動。由于安裝件79在高壓腔55內沿波導管121的橫向延伸，主體25的下端31和噴嘴 27的上端適合地構形成可以當燃料在該高壓腔內流動時，允許該燃料通道基本上圍繞該安 裝件分流。例如，如在圖10中可以更清楚地看到的那樣，適合的通道199在主體25的下端 31中形成，這些通道與安裝件79的流體通道上游液體流通，并且與在噴嘴27的上端33形 成并與該安裝件的流動通道下游液體流通的相應的通道201對中。因此，從燃料進口 57沿 著安裝件79的流動通道上游(例如，在主體25與套筒155/套環(huán)151/壓電環(huán)147之間) 向下流動的高壓油通過在主體25內圍繞該安裝件的通道199和通過噴嘴27內的通道201 向該安裝件的流動通道下游(例如，在該噴嘴與波導管121之間)流動。在一個實施例中，該燃料噴射器通過適合的控制裝置(未示出)進行操縱，該控制 裝置用來控制該電磁閥和激勵裝置145的工作。這樣的控制裝置對于本技術領域的普通技 術人員來說是眾所周知的，因而除非需要，在本文中無需對它們作進一步的描述。除非噴射 操作發(fā)生，閥針53由在主體25的孔35內的彈簧111偏壓在其關閉位置，使該閥針的終端 115與噴嘴尖端81密封接觸，從而關閉了排出孔83。該電磁閥在銷座47的頭部87內形成的凹槽95處提供閉合，從而關閉了穿過該銷座沿縱向延伸的孔97。在閥針53的該關閉位置，該控制裝置沒有提供電流給該波導管組件。高壓燃料通過殼體23的燃料進口 57，從燃料源(未示出)流入燃料噴射器21。用 來把壓力燃料從該燃料源傳送到燃料噴射器21的適合的燃料傳送裝置在本技術領域是眾 所周知的，因而在本文中就不需要再對它做進一步的描述。在一個實施例中，該高壓燃料可 以將其壓力范圍為約8，000磅/英寸2 (550巴)至約30，000磅/英寸2 (2070巴)的壓力 油傳送給燃料噴射器21。該高壓燃料通過主體25的上分配通道59流到在該主體與銷座 47之間的的環(huán)形空隙99，再通過該銷座的進料通道101進入在銷93上面的該銷座的內部 通道91，然后再向上通過在該銷座內的孔97。高壓燃料還通過高壓流動通道，即，通過主體 25的下分配通道61流入高壓腔55，從而既從波導管121的外部，又從該波導管的內部通道 127充滿該該高壓腔。在這種情況下，在銷93上面的高壓燃料與彈簧111的偏壓一起阻止 了在該高壓腔內的高壓油推動閥針53到其打開位置。當噴射控制裝置確定了需要向內燃機中噴射燃料時，電磁閥就由該控制裝置通 電，從而打開了銷座孔97，使得高壓燃料從該銷座流出作為低壓燃料流到在主體25的上端 37的燃料返回通道71，由此減少了在該銷座內的銷93背后(例如，上面)的燃料壓力。由 此，在高壓腔55內的高壓燃料現在又能克服彈簧111的偏壓，把閥針53推動到其打開位 置。在閥針53的打開位置，該閥針的終端115在排出孔83處與噴嘴尖端81有足夠的空隙， 以便允許在高壓腔55中的燃料通過該排出孔排出。當向電磁閥通電以使閥針53移動到其打開位置上時，例如，與此大約同時，該控 制裝置還操縱高頻電流發(fā)生器把電流通過接觸環(huán)165和適合的接線183(該接線使該接觸 環(huán)與該壓電環(huán)實現電連接)傳送給激勵裝置145，即在該實施例中的壓電環(huán)147。如前所述， 壓電環(huán)147將基本上以超聲波頻率(電流就是以該頻率傳送給激勵裝置145的)產生擴展 和收縮(特別是在燃料噴射器21的縱向)。壓電環(huán)147的擴展和收縮引起波導管121的上面部分131的超聲地伸長和收縮 (例如，基本上以與壓電環(huán)擴展和收縮的相同頻率)。波導管121的上面部分131以這種方 式的伸長和收縮激勵了該波導管(例如，適合地以波導管的共振頻率)，特別是沿著該波導 管的下面部分133，從而導致了該波導管在該下面部分，特別是在其終端123處的下面部分 的擴展部分195的超聲振動。在閥針53處于其打開位置的情況下，高壓腔55內的高壓燃料沿著該流動通道，特別是經過波導管121的超聲振動的終端123流動到噴嘴尖端81的排出孔83。超聲波能量 由波導管121的終端123作用在正好在排出孔83的上游(沿該流動通道)的高壓燃料上， 從而基本上將該燃料霧化(例如，減少液滴尺寸并且使排出噴射器21的該燃料的液滴尺寸 分布更狹窄)。燃料在其從排出孔83排出以前，對燃料的超聲激勵將產生脈動的通常為錐 形的霧化液體燃料噴射，該燃料由燃料噴射器21傳送到燃燒室中。在圖1-10中所示的實施例中，如本文在前面所描述過的那樣，銷93的動作，并由 此閥針53的動作是由該電磁閥(未示出)所控制的。但是，應當指出，其他裝置，例如(而 不是限制)凸輪驅動裝置，壓電或者磁致伸縮的操縱裝置，液壓操縱裝置或者其他適合的 具有或沒有液體放大閥的機械裝置，都可以用來控制該閥針的動作，它們仍然屬于本發(fā)明 的范圍。
圖11示出了總的用標號421表示的本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置的第二個實施 例。在本文中所概括地描述的第二個實施例的裝置421將涉及其中的液體壓力噴射是由該 裝置在將超聲波能量作用給該液體以后排出的任何超聲驅動裝置，可以預期，這種裝置可 以在以下設備中得到應用，例如(而不是限制)噴霧器和其他藥劑傳送裝置，成型設備，力口 濕器，發(fā)動機的燃料噴射裝置，涂料噴射裝置，油墨傳送裝置，混合裝置，均勻化裝置，噴霧 干燥裝置，冷卻裝置以及利用超聲波產生液體噴霧的其他用途等。
圖示的裝置421包括總的用標號423表示的殼體，該殼體具有用來接受液體進入 該殼體的進口 457。該液體被適合地加壓到稍高于約0.0磅/英寸2 (0巴)至約50，000磅 /英寸2(3，450巴)的壓力范圍。在圖示的實施中，殼體423包括至少部分上(相對于圖 11中示出的裝置421的垂直方向)殼體件425和下殼體件427。上殼體件425的下端431 坐靠在下殼體件427的上端433上，并且該兩個殼體件通過適合的螺紋連接器429固定在 一起。上和下殼體件425，427 —起限定了與進口 457液體連通的內腔455。下殼體件427 具有沿軸向延伸的螺紋孔480，該孔在其下部形成，用來通過螺紋將插頭482這樣安裝在其 中，使得該插頭還限定了裝置421的殼體423。排出孔483沿軸向貫穿插頭482，以便廣義 地限定殼體423的排出孔，液體可以通過該孔從該殼體排出。雖然在圖11中示出的插頭482具有單個排出孔483，但是可以預期，該插頭可以包 括一個以上的排出孔。還可以預期，插頭482也可以完全省略，并且下殼體件427的下部基 本上關閉，具有一個或多個在其中形成的排出孔。圖示實施例的殼體423通常為圓柱形，但 是也可以是適合的任何形狀，該殼體的尺寸至少部分地取決于傳送前需要配置在其中的液 體的數量，排出孔的數量和尺寸，以及該裝置的工作頻率。還可以預期，下殼體件427可以 構形成與圖1-10中的實施例的噴嘴27相類似，具有一個或多個在該噴嘴的尖端81內形成 的排出孔83。液體進口 457沿橫向穿過下殼體件427的側壁552，從而與殼體423的內腔455形 成液體連通。但是，可以預期，液體進口 457事實上可以配置在下殼體件427側壁的任何位 置，或者甚至沿軸向通過該上殼體件的上部延伸，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。因此，在圖 11中示出的內腔455廣義地限定了一個液體通道，液體在殼體423內沿著該液體通道流動 到排出孔483，以便把該液體從該殼體中排出。在圖11中示出的裝置423缺少閥門件(例如，類似于圖1-10的實施例的閥針53 那樣的閥門件)或配置在該殼體內用來控制液體向排出孔483流動的其他零件。相反，在 該第二個實施例中，液體可以連續(xù)地在內腔455內流向排出孔483。但是，應當指出，殼體 423外部的適合的控制裝置(未示出)也可以控制液體向殼體進口 457的流動，由此控制了 液體向排出孔483的傳送，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍?？偟囊?50示出的超聲波長波導管組件沿殼體423的軸向(例如，沿在圖11中示 出的該殼體的縱向或垂直方向)延伸，并且完全配置在該殼體的內控455內。具體地說，波 導管組件550可以適合地以與圖1-10中的實施例的燃料噴射器21的波導管組件150大體 上相同的方式制成。組件550的波導管521的終端523適合地貼近排出孔483配置。此處 使用的術語“貼近”在定性意義上只是用來表示正好在該液體進入排出孔483以前，超聲 波能量由波導管521的終端523傳給在內腔455內的液體，并不打算專指在排出孔和波導 管終端之間的特定空間。
如圖11中所示，下殼體件427的側壁552的內橫截面尺寸向該下殼體件的下端 481減小。因此，在波導管521的終端523處和/或接近該終端處的擴大部分695以很小的 間隙或者甚至以滑動接觸的關系朝著下殼體件427的下端481，例如正好在該排出孔的上 游(相對于壓力液體在內腔455內向排出孔483流動的方向)，因此，在該殼體內液體的流 動通道在該波導管的終端處和/或接近該終端處變窄。但是，應當指出，波導管521 (或它的其他部分)不是必須與下殼體件427的側壁552處于很小的間隙關系，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。例如，波導管521的外橫截面尺寸 沿其長度也可以是基本上均勻的而不是具有擴大部分695，或者該尺寸可以朝著該波導管 的終端523變窄。可選擇地，或另外地，下殼體件427的側壁552的內橫截面尺寸也可以向 著該下殼體件的下端481不減小。波導管521在內腔455內通過沿橫向延伸的安裝件479適合地與殼體423互相連接，該安裝件基本上制成與圖1-10中的實施例的安裝件79相類似。因此，安裝件479將殼 體423與波導管521的機械振動相隔離。安裝件479的外面部分689固定在上殼體件425 的下端431與下殼體件427的上端433之間。在固定安裝件479的外面部分689的上和下 殼體件425，427處形成適合的眾孔(未示出，但它們與在圖1-10的實施例中所示出的孔 199,201相類似)，以便允許液體在該內腔中沿縱向通過該安裝件流動。波導管組件550還包括激勵裝置545 (例如，在圖示的實施例中，壓電環(huán)547)，該裝置通過螺紋連接在波導管521的上面部分531上的套環(huán)551壓緊在安裝件479上。電流通 過適合的接線(未示出，但與圖1-10中的實施例的接線相類似)供給激勵裝置545，該接線 通過殼體423的側面延伸，并且與內腔455內的接觸環(huán)683電連接。在工作時，液體被傳送到殼體423的液體進口 457，以便沿著該流動通道流動，例 如在內腔455內，流動到排出孔483。當壓力液體通過波導管521的終端523流到排出孔 483時，波導管組件450就以基本上與圖1-20中的燃料噴射器21的波導管組件150相同的 方式工作，從而使該波導管的該終端產生超聲振動，例如以超聲變幅桿的方式。由此，正好 在該液體進入排出孔483前，超聲波能量就通過波導管521的終端523傳給該液體，從而基 本上使該液體霧化(例如，減少液滴尺寸并且使排出該裝置421的燃料的液滴尺寸分布更 狹窄)。在該液體從排出孔483排出以前，液體的超聲激勵對由裝置421投送的液體產生脈 動的通常為錐形的霧化液體噴射。圖12示出了總的以標號821表示的本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置的第三個實施 例。除了圖示的第三實施例的波導管組件950只是部分地配置在殼體823的內腔855中以 夕卜，第三實施例的裝置821與第二實施例的裝置相類似。第三實施例的殼體823包括限定 了內腔855的殼體件825和蓋板826 (例如，圖示實施例中的環(huán)形蓋板)，該蓋板螺紋連接在 該殼體件的敞開的上端837上面，從而進一步限定了該殼體，并且把安裝件879的外面部分 1089固定在該蓋板與該殼體件之間，由此將該安裝件(因而是波導管組件850)固定就位。 因此，安裝件879將殼體823與波導管921的機械振動相隔離，如同前面聯系第一和第二實 施例所描述的那樣。在圖中示出的第三實施例的插頭882具有多個排出孔883。在圖12示出的實施例中，波導管921的下面部分933完全在內腔855中延伸，而 該波導管的上面部分931則沿著殼體823的軸向向外從安裝件879向上延伸。激勵裝置 945，例如壓電環(huán)947，也因此同套環(huán)951 —起配置在殼體823的外面，該套環(huán)把壓電環(huán)壓緊在安裝件879的上表面上。電流可以通過適合的接線(未示出)傳送給激勵裝置945，從而 不再需要與圖1-10中示出的燃料噴射器21相關聯的套筒155，接觸環(huán)165和導向環(huán)167。 但是，應當指出，這種套筒，接觸環(huán)和導向環(huán)可以結合到圖12中所示的裝置821中使用，它 們仍然屬于本發(fā)明的范圍。圖13-16示出了總的以標號1021表示的本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置的第四個 實施例。本文中所描述的該實施例的裝置1021是作為燃料噴射器使用的。但是，從更廣義 上說，該裝置可以在其中的液體壓力噴射是由該裝置將超聲波能量作用給該液體以后排出 的任何用途中使用，可以預期，這種裝置可以在以下設備中得到應用，例如(而不是限制) 噴霧器和其他藥劑傳送裝置，成型設備，加濕器，發(fā)動機的燃料噴射裝置，涂料噴射裝置，墨 水傳送裝置，混合裝置，均勻化裝置，噴霧干燥裝置，冷卻裝置以及利用超聲波產生液體噴 霧的其他用途等。圖示的裝置1021與在圖1-10中所描述的裝置21在許多方面是相類似的。裝置 1021包括總的以標號1023表示的殼體，該殼體具有進口 1025，該進口用于壓力液體(例 如，燃料)從其液體源進入由該殼體所限定的內腔1031的流動。該壓力油以燃料液滴的霧 化噴射的形式傳送給發(fā)動機，例如傳送給發(fā)動機的燃燒室。在該圖示的實施例中，殼體1023 包括長主體1033，噴嘴1037 (有時稱為閥體)和用來把該主體和噴嘴相互固定在組件中的 鎖緊件1039 (例如，螺母)。具體地說，主體1033的下端1041坐靠在噴嘴1037 (圖13和 14)的上端1043上。鎖緊件1039適合地固定(例如，螺紋固定)在主體1033的外表面上， 以便促使該主體的配合端1041，1043和噴嘴1037在一起。在本文中使用的術語“上面的”和“下面的”是與在各個附圖中示出的燃料噴射器 1021的垂直取向相一致的，它們并非用來描述燃料噴射器使用時所需的取向。也就是說，不 言而喻，燃料噴射器1021可以不同于在附圖中所示出的垂直取向，它們仍然屬于本發(fā)明的 范圍。在本文中，術語“軸向”和“縱向”的指向是指燃料噴射器的長度方向(例如，在圖示 實施例中的垂直方向)。在本文中，術語“橫向”，“側向”和“徑向”是指垂直于軸向(例如 縱向)的方向。在本文中，還使用了與橫斷于燃料噴射器軸向的方向有關的術語“內部的” 和“外部的”，術語“內部的”是指朝著燃料噴射器內部的方向，而術語“外部的”是指朝著燃 料噴射器外部的方向。在圖13的特定實施例中，該殼體的主體1033通常是圓柱形，并且具有上端1047 和前述的下端1041。如圖所示，主體1033是單件結構，但是它可以適合地制成由多個零件 固定在一起而成。軸向孔1049沿縱向穿過該主體延伸，并且限定了該殼體的內腔1031的 一個部分(例如，上面部分)?？?049的上端由孔塞1053所關閉，該孔塞可以具有與主體 1033可松開的連接(例如，螺紋連接)?？蛇x擇地，孔1049也可以被永久地關閉。殼體1023的進口 1025在主體1033的側壁上形成，位于該殼體的上和下端1041，1047中間。進口 1025與由該殼體限定的內腔1031相連通。進口 1025以與第一個實施例 (圖1-10)的進口 57的相同方式制成。應當指出，燃料進口 1025可以安裝在與圖13中的 位置不同的位置上，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。此外，該進口可以具有其他的結構形狀。仍然參看圖13，圖示的噴嘴1037通常是細長的，并且與燃料噴射器殼體1023的主 體1033同軸地對中。具體地說，噴嘴1037具有終止于該噴嘴的上端1043的大直徑的上面 部分1057，以及從該噴嘴上的徑向的外部臺肩向下延伸的小直徑的下面部分1059。當鎖緊螺母1039向上螺紋擰緊在殼體1023的主體1033上時，該螺母就緊靠在臺肩1061上。噴 嘴1037的下面部分1059具有錐形的下端1061，它還被稱為噴嘴尖端。軸向孔1075 (圖14) 穿過該噴嘴沿縱向延伸，并且與主體1033的軸向孔1049，特別是在該主體的下端1041，同 軸地對中，因此，穿過該主體和噴嘴的孔一起限定了燃料噴射器殼體1033的內腔1031。 一個或多個排出孔1083 (四個孔中的一個可以在圖13和16中看見)在噴嘴1037 中形成，在圖示的實施例中例如在該噴嘴的尖端1061，高壓燃料通過該排出孔可以從殼體 1023中排出，以便傳送給發(fā)動機。作為一個實例，在一個適合的實施例中，噴嘴1037可以具 有八個排出孔1083，每個排出孔的直徑為約0.006英寸(0.15毫米)。但是，應當指出，排 出孔1083的數量及其直徑是可以改變的，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。液體傳送裝置1021還包括總的用標號1101表示的波導管組件。該波導管組件包 括波導管1103，在殼體1023內安裝該波導管的安裝件1105以及總的以標號1109表示的 激勵裝置，該激勵裝置用來激勵該波導管。通常，波導管1103包括沿殼體1023的縱向延伸 的細長部分1113和閥門件1115，該閥門件可以相對于該殼體在關閉位置與打開位置之間 移動，在該關閉位置，在內腔1031內的液體被阻止通過在噴嘴中的排出孔1083從該殼體排 出，在該打開位置，液體適合于通過該排出孔從該殼體排出。在該特定的實施例中，總的用標號1121表示的致動器用來使波導管1103在與閥 門件1115的打開和關閉位置相對應的位置之間移動。最好是，當波導管1103的閥門件1115 處于其打開位置時使波導管1103受到超聲激勵，以便把通過排出孔1083排出該殼體的液 體霧化。因此，在該實施例中，不需要有如在第一個實施例(圖1-10)中所描述的單獨的閥 針53。超聲波波導管1103與燃料噴射器殼體1023分開制成。該波導管的細長部分1113 和閥門件1115沿著殼體1023的內腔1031的縱向延伸。在圖示的實施例中，細長部分1113 的上端1121與波導管1103的上端相對應，而閥門件的下端1125則與位于噴嘴1037的尖端 1061附近的波導管的下面的終端相對應。該波導管的細長部分1113包括通常配置在安裝 件1105下面的第一部分1113A(在圖13的下部)和通常配置在該安裝件上面的第二(上 面)部分1113B。在圖13的實施例中，第一和第二部分1113A和1113B是同軸的，并且制成 為包括圓截面的實心圓柱體的整體部件(單件)。但是，應當指出，該兩個部分也可以制成 為分開的構件，并且導管1103的細長部分1113可以具有其他的實心截面形狀，它們仍然屬 于本發(fā)明的范圍。細長部分1113也可以沿其全長或者只是沿其部分長度是管狀的。請詳細地參看圖13，該波導管的細長部分1113的外(外部)表面沿橫向與殼體 的主體1033和噴嘴1037隔開一個距離，從而限定了一條流動通道，例如一條環(huán)形的流動通 道，高壓燃料沿著該通道從燃料進口 1025流到排出孔1083。通常，波導管1103的細長部 分1113的外橫截面尺寸(例如，圖示實施例中的外徑)沿其全長基本上是均勻的，但在閥 門件1115附近該波導管的下端的擴大部分1141除外。作為一個實例(而不是限制)，在波 導管1103細長部分1113的第一部分1113A的側壁與擴大部分1141的噴嘴1037上游(例 如，相對于燃料流向排出孔1083的方向)之間的橫向(例如，在圖示實施例中的徑向)間 隙的適合的范圍為約0. 001英寸(0. 025毫米)至約0. 021英寸(0. 533毫米)。但是，該間 隙可以小于或大于上述范圍，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。波導管1103的第一(下面)部分1113A的擴大部分1141的結構形狀與第一實施例(圖1-10)的波導管的擴大或擴展部分195十分相同。具體地說，將閥門件1115附近的 擴大部分1141的外表面適合地構形，并且與噴嘴1037的內表面隔開一個間隙，以便允許液 體流向排出孔1083。在一個實例中，該波導管的下面部分的擴大部分1141的橫截面尺寸 大小與噴嘴1037的中央孔1075形成很小的間隙或者甚至滑動接觸的關系，以便在該殼體 的內腔1031內保持波導管1103(包括閥門件1115)的正確的軸向對中。波導管1103的下 面部分1113A的擴大部分1141還提供了增加的超聲激勵表面積，流向排出孔1083的燃料 就受到該表面積的作用。請參閱第一實施例(圖1-10)的波導管的擴大部分195的有關說 明，以便進一步了解有關的典型結構和尺寸的細節(jié)。 閥門件1115在波導管1103的下端沿縱向延伸，并且基本上與該波導管的細長部 分1113的下面部分1113A共軸，不過其他的結構也可能是適合的。在圖示的實施例中，閥門 件1115具有小于該波導管的細長部分1113的橫截面尺寸，并且向下延伸到噴嘴尖端1061 的錐形端內。閥門件1115具有漸縮的錐形終端表面1125 (圖16)，基本上采用在圖1_10的 實施例中的閥針53的終端適合于支靠在噴嘴尖端81的錐形內表面上密封的同樣方式，該 表面具有可用來支靠在噴嘴尖端1061的錐形內表面上密封的構形。通常，波導管1103可以由具有適合的聲學和機械性能的金屬制成。用來制造波導 管1103的適合的金屬包括(而不是限制)鋁，蒙乃爾高強度耐蝕鎳銅合金，鈦，和某些合金 鋼。還可以預期，波導管的全部或者部分可以覆蓋有其他的金屬。該在一個實施例中，波導 管1103是單件結構，并且其全部長度都用同樣的材料制成。但是，應當指出，該波導管的某 些部分(例如，細長部分1113和閥門件1115)可以由幾個相同或不同材料制成的單獨零件 構成，然后再把它們固定在一起形成該波導管。安裝件1105在燃料噴射器殼體1023內把超聲波波導管1103固定。如在圖13_15 中所示，安裝件105適合地在波導管1103的兩端的中間與該波導管相連接。更適合地，安 裝件在波導管1103的節(jié)點區(qū)與該波導管相連接。在本文中所使用的波導管1103的“節(jié)點 區(qū)”是指該波導管的縱向區(qū)或部分，在波導管的超聲振動期間，在該區(qū)內很少(或者沒有) 縱向位移發(fā)生，而橫向(在圖示的實施例中，徑向)移動通常是最大的。波導管1103的橫向 位移適合地包括波導管的橫向擴展，但也可以包括波導管的其它橫向移動(例如，彎曲)。在圖示的實施例(圖13)中，波導管1103具有這樣的結構形式，使得節(jié)點平面 (即，橫斷該波導管的一個平面，在該平面上沒有縱向位移發(fā)生，而橫向位移通常是最大 的)不存在。相反地，圖示波導管的該節(jié)點區(qū)通常為這樣的穹形，使得在該節(jié)點區(qū)內的任何 給定的縱向位置，某些縱向位移仍然可以存在，而波導管的主要位移是橫向位移。但是，應 當指出，該波導管可以適合地構形成具有一個節(jié)點平面(或者節(jié)點，它有時會涉及到)，而 這種波導管的節(jié)點平面應被認為是在本文中所限定的節(jié)點區(qū)的含義之內。還可以預期，安 裝件1105可以沿縱向配置在該波導管的節(jié)點區(qū)的上面或者下面，它們仍然屬于本發(fā)明的 范圍。 安裝件1105的適合的構形和配置可以使波導管1103的振動與燃料噴射器殼體 1023相隔離。也就是說，安裝件1105阻止了該波導管的縱向和橫向(例如，徑向)的機械 振動傳遞到燃料噴射器殼體1023上，同時，保持波導管在內腔1031內的預定的橫向位置， 并且使該波導管在燃料噴射器殼體內能縱向位移。此外，安裝件1105對波導管1103作用 一個縱向力，以便沿縱向朝著噴嘴尖端1061推動波導管(很像彈簧或者彈簧機構)到達一個位置，在該位置上波導管1103的閥門件1115處于其阻止液體通過排出孔1083排出的關 閉位置。作為一個實例，圖示(圖13)的實施例的安裝件1105通常包括沿橫向(在圖示實施例中，徑向)向外從波導管1103伸出的環(huán)形的里面部分1151，橫斷該波導管延伸的環(huán)形 的外面部分1155以及在里面部分與外面部分1151，1155之間延伸并且互相連接的環(huán)形的 互連輻板1157。外面部分155沿縱向相對于里面部分1151是偏置的。在該實例中，外面部 分1155比里面部分1151安裝在更靠近噴嘴1037的位置，但是，這種配置也可以顛倒過來， 或者該里面和外面部分可以安裝在基本上相同的縱向位置。此外，里面和外面部分1151， 1155和互連輻板1157都是連續(xù)地圍繞波導管1103的周邊延伸，但是，應當指出，這些零件 中的一個或多個可以間斷地圍繞在該波導管的周圍，例如以車輪輻條的方式，它們仍然屬 于本發(fā)明的范圍。在圖13-15所示的實施例中，該安裝件的里面部分1151具有基本上平的上表面， 該上表面限定了其上安裝有激勵裝置1109的臺肩1161。里面部分1151的下表面1167由 于從波導管1103附近延伸到其與互連輻板1157的接合處而具有適合的外形。安裝件1105的外面部分1155具有第一(下面的)徑向表面1175 (圖14)和第二 (上面的)徑向表面1179，該第一徑向表面構形成能坐靠在噴嘴1037的上端面1043上，該 第二表面坐靠在該殼體的主體的下端內形成的徑向的內臺肩1181上。徑向臺肩1181具有 這樣的縱向位置，使得當擰緊鎖緊螺母1039時，安裝件1105的外面部分1155就被安裝在 臺肩1181與噴嘴1037的上端面1043之間的固定位置上。其他裝置也可以用來把安裝件 1105固定在該殼體上。安裝件1105的互連輻板1157做得比該安裝件的里面和外面部分1151，1155更 薄，以便于該輻板隨著波導管1103的超聲波振動而產生撓曲和/或彎曲，并且還提供了彈 簧力，該彈簧力把該波導管推向一個位置，在該位置上閥門件1115處于其關閉位置。作為 一個實例，在一個實施例中，該安裝件的互連輻板1157的厚度范圍為約0. 2毫米至約1毫 米，更適合地為約0. 4毫米。該安裝件的互連輻板1157適合地包括至少一個軸向件和至少 一個橫向(例如，在圖示的實施例中，徑向)件。在圖示的實施例(見圖14)中，該互連輻 板具有這樣的軸向件1157A和橫向件1157B，使得該輻板的橫截面基本上為L形。但是，應 當指出，具有至少一個軸向件和至少一個橫向件的其他結構也是適合的，例如，L形，H形，I 形，倒U形，倒L形等，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。適合的互連輻板結構的其他的實例在 美國專利6，676，003中進行了圖示和描述，其公開內容與本專利相一致的部分通過引用結 合在本文中。輻板1157的軸向件1157A從安裝件1105的里面部分1151上垂下，并且該軸向 件對橫向件1157B通常是懸臂的。因此，軸向件1157A能夠隨著該安裝件的里面部分1151 的橫向振動位移相對于安裝件1105的外面部分1155動態(tài)地彎曲和/或撓曲，由此把殼體 1023與波導管1103的橫向位移隔開。輻板1157的橫向件1157B在接合處1157C與軸向 件1157A這樣相連接，使得橫向件1157B能夠隨著里面部分1151的軸向振動位移相對于軸 向件1157A(從而也相對于該安裝件的外面部分1155)動態(tài)地彎曲和/或撓曲，由此把殼體 1023與波導管1103的軸向位移隔開。此外，當該波導管未受激勵時，橫向件1157B適合于 呈現一種形狀，該形狀能朝該波導管的閥門件1115的關閉位置推動該閥門件。
在圖示的實施例中，當超聲波激勵波導管1103時，該波導管沿徑向擴展，并且還 在節(jié)點區(qū)(例如，安裝件1105與該波導管相連接處)沿軸向輕微地位移。作為反應，L形 互連件1157(例如，其軸向和橫向件1157A，1157B)通常會彎曲和撓曲，更具體地說，相對于 該安裝件的固定的外面部分轉動，例如，與抽水馬桶的柱塞手柄軸向位移時的柱塞頭轉動 的方式相類似。因此，互連輻板1157就將燃料噴射器殼體1023與該波導管的超聲波振動 隔離，而且在圖示的實施例中，更具體地說，還把安裝件1105的外面部分1155與其里面部 分1151的振動位移相隔離。安裝件的這種結構還提供了足夠的帶寬來補償節(jié)點區(qū)的偏移， 這種偏移在通常工作中是可能發(fā)生的。具體地說，安裝件1105可以補償節(jié)點區(qū)的實時位置 的變化，該變化在超聲波能量通過波導管實際轉移時發(fā)生。這種變化或者偏移可以(例如) 由于殼體內腔中的溫度和/或其他環(huán)境條件的變化而發(fā)生。還可以預期，互連輻板1157可以包括一個或多個軸向件(例如，橫向件可以省 去)，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。例如，在波導管1103具有節(jié)點平面并且安裝件1105位 于該節(jié)點平面上時，該安裝件只需要構形成能隔離該波導管的橫向位移即可。在一個可選 擇的實施例中(未示出)，可以預期，該安裝件1105可以配置在該波導管的非節(jié)點區(qū)或其附 近，例如，在該波導管的對置的終端中的一個終端上。在這樣的實施例中，該互連輻板可以 包括一個或多個用來隔離該波導管的軸向移動的橫向件(即，在非節(jié)點區(qū)很少或沒有橫向 位移發(fā)生)。在一個特別適合的實施例中，安裝件1105是單件結構。更適合地，該安裝件可以 與該波導管整體地制成，如圖13-15中所示。但是，應當指出，安裝件1105可以與波導管 1103分開制造，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。還應當指出，安裝件1105的一個或多個組成 部分可以單獨地制造，然后再適合地連接或者裝配在一起。在一個實施例中，安裝件1105還被制成為基本上是剛性的(例如，在載荷作用下 抵抗靜止位移)以便保持波導管1103(包括閥門件1115)在噴射器的內腔1031內的正確 對中。例如，在一個實施例中，剛性安裝件1105可以由非彈性材料制成，更適合地由金屬制 成，最適合地由與波導管相同的金屬制成。但是，術語“剛性”不是用來指該安裝件不能隨 著該波導管的超聲波振動而產生動態(tài)撓曲和/或彎曲。在其他的實施例中，該剛性安裝件 1105可以由彈性材料制成，這種材料足以抵抗在載荷作用下的靜止位移，然而此外它還能 隨著該波導管的超聲波振動而產生動態(tài)撓曲和/或彎曲。雖然在圖13-16中示出的安裝件 1105是由金屬制成的，更適合地是由與該波導管相同的材料制成的，但是可以預期，該安裝 件也可以由其他適合的基本上剛性的材料制成，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。再次參看圖13，燃料在燃料噴射器殼體1023的內腔1031內沿其流動的該流動通 道是由在波導管組件1101與殼體1023的主體1033和噴嘴1037的內表面之間的橫向間隔 所限定，該流動通道與噴射器殼體1023的主體1033的燃料進口 1025這樣地液體流通，使 得從該燃料進口進入該流動通道的高壓燃料向下(在圖示的實施例中)沿著該流動通道向 噴嘴尖端1061流動，以便通過排出口 1083從該噴嘴排出。由于安裝件1105在內腔1031內沿波導管1103的橫向延伸，主體1033的下端1141 和噴嘴1037的上端1043適合地構形成可以當燃料在該內腔中向噴嘴尖端1061流動時，允 許該燃料圍繞該安裝件分流。例如，如在圖14-16中可以更清楚地看到的那樣，適合的通道 1191在主體1033的下端形成，這些通道與安裝件1105的流體通道的上游液體流通，并且
26與在噴嘴1037的上端中形成的并與該安裝件1105的流動通道下游液體流通的相應的通道 1195對中。因此，從燃料進口 1025沿著安裝件1105的流動通道上游向下流動的高壓燃料 通過在該主體內圍繞該安裝件的通道1191和通過該噴嘴內的通道1195向該安裝件的流動 通道下游(例如，在該噴嘴與波導管之間)流動?？蛇x擇地，開口可以設置在安裝件1105 中，以便提供通過該安裝件的流動。在圖13中所示的激勵裝置1109基本上與第一實施例(圖1_10)的激勵裝置145 相同。該裝置1109包括壓電裝置，更適合的是多個層疊壓電環(huán)1201 (例如，至少兩個，而在 該圖示的實施例中，四個)，該壓電環(huán)圍繞在波導管1103的上面部分1113B周圍并且安裝在 安裝件1105上。環(huán)形套環(huán)1205在壓電環(huán)1201的上面圍繞該波導管的上面部分1113B，并 且向下支靠在最上面的壓電環(huán)上。適合地，套環(huán)1205由高密度材料制成。例如，一種可以 用來制造套環(huán)1205的適合的材料是鎢。但是，應當指出，套環(huán)1205也可以由其他適合的材 料制成，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。套環(huán)1205上刻有內螺紋，以便把該套環(huán)連接在波導 管1103的螺紋位置上。套環(huán)1205適合地向下擰緊在層疊壓電環(huán)1201上，從而在該套環(huán)與 安裝件1105的臺肩1161之間壓緊該壓電環(huán)。有關激勵裝置1109的更多的細節(jié)，請參閱對 第一實施例(圖1-10)的激勵裝置145 的說明。此外，聯系第一實施例的激勵裝置145所 描述的各種可供選擇的結構，也可以應用于圖13的激勵裝置。激勵裝置1109受控制裝置1213的控制，該控制裝置在圖13中以簡圖示出。這類 控制裝置對于本技術領域的普通技術人員來說是眾所周知的，因而在本文中無需對它們作 進一步的描述，除非在必要的范圍內。請參閱美國專利6，543，700，以便了解有關該裝置工 作的進一步細節(jié)，其公開內容與本專利相一致的部分通過引用結合在本文中。如對圖1-10中的第一實施例所描述過的那樣，整個波導管組件1101不需要比波 導管1103本身更長。作為一個實例，全部波導管組件1101可以適合地具有與約為該波導管 的共振波長的一半(或者通常稱為一半波長)相等的長度。具體地說，把波導管組件1101 適合地構形成能以超聲波頻率產生共振，該共振頻率的范圍為約15千赫至約100千赫，較 適合的頻率范圍為約15千赫至約60千赫，更適合的頻率范圍為約20千赫至約40千赫。在 這些頻率下工作的半波長波導管組件1101具有相應的全長(相當于一半波長)，其范圍為 約133毫米至約20毫米，較適合的波長范圍為約133毫米至約37. 5毫米，更適合的波長范 圍為約100毫米至約50毫米。作為一個更具體的實例，在圖13中示出的波導管組件1101 構形成能以約40千赫的頻率工作，并且其全長約為50毫米。但是，應當指出，殼體1023的 尺寸足以允許具有全波長的波導管組件配置在其中。再次參看圖13，致動器1121位于波導管1103的上端附近，并且可用來對抗安裝 件1105的偏壓使該波導管從一個與閥門件1115的關閉位置相對應的位置移動到與該閥門 件的打開位置相對應的位置。致動器1121包括磁場發(fā)生器，例如電氣線圈，該發(fā)生器全部 或部分地配置在殼體1023內。該線圈1121可用來對從控制裝置接受來的電流作出反應， 向連接在波導管1103上端的磁致伸縮材料(例如，Terfenol-D)塊1225作用變化的磁場。 當承受變化的磁場時，該磁致伸縮材料塊1225就產生收縮和擴展，收縮使該波導管沿縱向 朝著打開閥門件1115的方向(例如，在圖13中，向上)移動，而擴展則使該波導管沿縱向 朝著相反方向(例如，在圖13中，向下)移動，從而使該閥門件在安裝件1105的偏壓作用 下關閉。由擴展和收縮磁致伸縮材料塊1225而引起的波導管的縱向移動的范圍通常是相當的小，但是該范圍是可以改變的。作為一個實例，在該閥門件的打開位置，閥門件1115的 關閉表面與噴嘴尖端1061的對置的內表面之間的適合的間隙范圍為約0. 002英寸(0. 051 毫米)至約0.025英寸(0.64毫米)。但是，應當指出，該間隙可以大于或小于上面規(guī)定的范圍，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。磁致伸縮材料塊1225可以制成與波導管1103分開的零件，然后再適合地與波導 管相連接或固定(例如，通過螺紋連接，粘合劑，膠接劑或者其他辦法)在組件內?？蛇x擇 地，村料塊1225可以制成為波導管1103的一個組成部分。在某些實施例中，整個波導管 1103是由磁致伸縮材料制成的。在另外的實施例中，只有在線圈1221附近的波導管1103 的縱向部分是由磁致伸縮材料制成的，該波導管的其他部分則是由不同材料制成的。線圈1221本身的至少一部分適合地這樣安裝在殼體1023內，使得該線圈緊密地 圍繞在與該波導管相連接的磁致伸縮材料1225塊上。作為一個實例(而不是限制)，該線 圈可以安裝在該殼體的主體1033的內表面中形成的環(huán)形凹槽(未示出)內?？蛇x擇地，該 線圈可以通過適合的框架連接或固定在該殼體上，使得該線圈相對于磁致伸縮材料塊適合 地定位。一種典型的磁致伸縮材料致動器是Terfenol-D固態(tài)式轉換器，該轉換器由來自 控制裝置1213的信號進行控制。其他類型的致動器也可以使用。一個或多個致動器(例如，1121)可以用其他方法來使波導管1103在與閥門件 1115的打開位置和關閉位置相對應的位置之間移動。作為一個實例(而不是限制)，波導 管1103受到偏壓(例如，通過安裝件1105或其他彈簧機構)的作用而朝向與閥門件1115 的打開位置相對應的位置，而適合地操縱該致動器可以使波導管1103只沿著對抗該偏壓 的方向移動到與該閥門件的關閉位置相對應的位置?？蛇x擇地，單個(只有一個)致動器 可以適合地用來使該波導管沿著兩個方向移動到與閥門件1115的該打開和關閉位置相對 應的位置。在另一個實施例中，第一致動器可以適合地用來使波導管1103沿著一個縱向移 動，從而把閥門件1115移動到第一(例如，打開)位置，第二致動器可以適合地用來使該波 導管沿著一個相反的縱向移動，從而把該閥門件移動到第二(例如，關閉)位置。在工作中，液體被傳送到該殼體的液體進口 1025，以便沿著該流動通道(例如，在 內腔1031內)流向排出孔1083。致動器1121由控制裝置1213操縱，使波導管1103在與 閥門件1115的打開和關閉位置相對應的位置之間移動。該移動的時間將與所涉及的具體 的應用相對應。例如，在液體傳送裝置1021為燃料噴射器的場合，該移動的時間將與該發(fā) 動機(例如，1-12循環(huán)/每缸沖程)的燃料需要相對應。當閥門件1115打開時，壓力液體 通過安裝件1105流過通道1191，1195，然后再通過排出孔1083。同時，波導管組件1101基 本上以與圖1-10的燃料噴射器的波導管組件相同的方式工作，從而超聲振動該波導管，例 如以超聲變幅桿那樣的方式。因此，正好在該液體進入排出孔以前，超聲波能量通過波導管 1103，特別是包括閥門件1115和就在該閥門件的緊接上游處的擴大部分1141的波導管的 終端施加，從而基本上使該液體霧化(例如，減少液滴尺寸并且使排出該裝置的液體的液 滴尺寸分布更狹窄)。液體在從排出孔1083以前，對由該裝置投送的液體的超聲激勵通常 會產生脈動的一般為錐形的霧化液體的噴射。圖17示出了總的以標號1321表示的本發(fā)明的超聲波液體傳送裝置的第五個實施例。該實施例與該第四個實施例(圖13-16)相類似，因而對應的零件用對應的標號加上單個撇號的標志符(‘)表示。在第五個實施例中，總的用標號1121'表示的激勵/致動裝置至少部分安裝在噴射器1321的殼體1023'內，該裝置的功能是既能超聲激勵波導管1103'，又能使該波導管 在與閥門件1115'的打開和關閉位置相對應的位置之間移動。換句話說，裝置1121'的功 能不僅是能超聲激勵波導管1103'，而且還能不是打開該閥門件，就是關閉該閥門件，或者 打開和關閉該閥門件。裝置1121'包括磁場發(fā)生器，例如整個或部分配置在殼體1023'內的電氣線圈 1221'。線圈1121'可用來對從控制裝置1213'接受來的電流作出反應，從而向連接在波 導管1103'上端的磁致伸縮材料(例如，Terfenol-D)塊1225'作用變化的磁場。由線圈 1221'向磁致伸縮材料塊1225'作用的變化的磁場將使波導管1103'沿縱向以預定的方 式產生收縮和擴展，例如，以選定的頻率來超聲激勵該波導管，從而使從噴嘴1037'的排出 孔1083'排出的液體霧化，以及以選定的時間間隔，該間隔適合用來使閥門件1115'在其 打開與關閉位置之間移動，該時間間隔可以是規(guī)則的或不規(guī)則的。作為一個實例(而不是限制)，該激勵和致動裝置可以是Terfenol-D固態(tài)式轉換 器，該轉換器適合地連接在遠離閥門件1115'的波導管1103'的上部終端。這種連接可以 是螺紋連接，粘合劑，膠接劑或者其他適合的機構。由擴展和收縮磁致伸縮材料塊1225'而引起的波導管1103'的縱向移動的范圍 通常是相當的小，但是該范圍是可以改變的。作為一個實例，在該閥門件的打開位置，在閥 門件1115'的關閉表面與噴嘴尖端1061'的對置的內表面之間的間隙范圍為約0.002英 寸(0. 051毫米)至約0. 025英寸(0. 64毫米)。但是，應當指出，該間隙可以大于或小于上 面規(guī)定的范圍，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。線圈1221'的至少一部分適合地這樣安裝在殼體1023'內，使得該線圈緊密地 圍繞在磁致伸縮材料塊1225'上。作為一個實例(而不是限制)，線圈1221'可以安裝在 殼體1023'的內表面中形成的環(huán)形凹槽(未示出)內。可選擇地，線圈1221'可以通過適 合的框架這樣連接或固定在該殼體1023'上，使得該線圈相對于磁致伸縮材料塊1225' 適合地定位。在一個實施例中，操縱燃料噴射器1321'的控制裝置1213'可用來(例如，按程 序工作)向激勵/致動裝置1121 ‘送出驅動信號，該驅動信號包括超聲波激勵信號分量和 閥致動信號分量。線圈1221'對用來超聲激勵該波導管的超聲波激勵信號分量作出反應， 從而把通過排出孔1083'排出該噴射器的的液體霧化。此外，線圈1221'對用來驅動波導 管1103'的閥驅動信號分量作出反應，從而使閥門件1115'在其打開與關閉位置之間移 動。圖18在描述驅動信號振幅對時間的曲線圖上示出了驅動信號1351的的一個實 例。在該實例中，該驅動信號是具有超聲波激勵信號分量1355的調制信號1351，該信號用 來以預定頻率超聲激勵波導管1103。具體地說，激勵信號分量1355的適合的頻率范圍在約 15千赫至約100千赫內，更適合的頻率范圍為約15千赫至約60千赫，最適合的頻率范圍為 約20千赫至約40千赫。其他的頻率范圍也是可以的。調制信號1351還包括閥驅動信號 分量1361，該分量構形成能用來在適合地選定的時間間隔(例如，選定的次數/每缸沖程) 內打開和關閉閥門件1115'。在該特定的實施例中，閥驅動信號分量1361包括正的直流偏壓分量，當波導管超聲振動時，該分量從零斜坡上升到足以打開閥門件1105'的峰值電平， 該分量先保持該峰值電平(當波導管連續(xù)振動時)一個適合的時間間隔，該間隔與閥門件 保持在其打開位置上的預定的時間間隔相對應，然后，該分量再斜坡下降到零(當波導管 連續(xù)振動時)，以便允許閥門件在安裝件1105'的推動下關閉。閥門件當它在其打開與關 閉位置之間移動時的縱向移動的范圍通常是相當的小，但是該范圍是可以改變的。作為一 個實例，在該閥門件的打開位置，閥門件1115'的關閉表面與噴嘴尖端1061'的對置的內 表面之間的適合的間隙范圍為約0. 002英寸(0. 051毫米)至約0. 025英寸(0. 64毫米)。 但是，應當指出，該間隙可以大于或小于上面規(guī)定的范圍，它們仍然屬于本發(fā)明的范圍。在圖18的實施例中，超聲波激勵信號分量1361只是在閥門件1115'處于部分或 者全部打開位置時才提供，以便殼體1023'在閥門件關閉時不承受大量的振動。但是，應 當指出，激勵信號分量也可以只有當閥門件1115'全部打開時提供或者甚至關閉一段時間 (最好是較短的)時也提供。其他的調制信號也可以適合地用來控制波導管1103'的移動。 例如，在圖18中示出的直流偏壓分量的斜坡上升和斜坡下降時間是可以改變的(即，縮短 或延長，根據需要或愿望而定)。此外，超聲波激勵信號分量1 361可以具有與正弦曲線不同 的形狀。而且，非調制驅動信號也可以使用。該直流偏壓信號也可以具有與線性斜坡形狀 不同的形狀，例如，指數形狀或其他適合的形狀。正如在前面的實施例(圖13-16)中所述的那樣，一個或多個致動器(例如， 1121')可以以其他方式進行操縱，以便使波導管1103'在與閥門件1115'打開位置和關 閉位置相對應的位置之間移動。作為一個實例(而不是限制)，安裝件1105'可以朝其關閉 位置推動或偏壓閥門件1115'，而激勵/致動裝置1121'則可以使波導管1103'克服該偏 壓朝著與閥門件的打開位置相對應的位置移動?？蛇x擇地，可以使波導管1103'受到偏壓 (例如，通過安裝件1105'或者其他的彈簧機構所施加)而朝向與閥門件1115'的打開位 置相對應的位置，并且可使波導管1103'通過激勵/致動裝置1121'來克服該偏壓而只沿 著一個方向移動到與閥門件1115'的關閉位置相對應的位置。可選擇地，激勵/致動裝置 1121'可以使波導管1103'沿著沿著兩個方向移動到與閥門件1115'的打開和關閉位置 相對應的位置，而無需該安裝件的幫助。在后一個實施例和其他的實施例中，安裝件1105 ‘ 的作用只是將殼體1023'與波導管的超聲振動相隔離，它不再具有提供彈簧力或者偏壓力 來沿縱向推動波導管的作用。在工作中，液體被傳送到殼體1023'的液體進口 1025'，以便沿著該流動通道， 例如在內腔1031'內，流到排出孔1083'。激勵/致動裝置1121'由控制裝置1213'進行 操縱，用來使波導管1103'在與閥門件1115'的打開和關閉位置相對應的位置之間移動。 該移動時間將與所涉及的具體用途相對應。例如，在該液體傳送裝置為燃料噴射器的場合， 該移動時間將選定為與該發(fā)動機(例如，1-12循環(huán)/每缸沖程)的燃料需要相對應。當閥門 件1115'打開時，壓力液體流過波導管，然后再從排出孔1083'排出，同時，波導管1103' 受到超聲激勵，例如以超聲變幅桿那樣的方式。因此，正好在該液體進入排出孔以前，超聲 波能量通過波導管1103'，特別是包括閥門件1115'的波導管的終端施加，從而基本上使 該液體霧化(例如，減少液滴尺寸并且使排出該裝置的液體的液滴尺寸分布更狹窄)。液體 在從排出孔1083'排出以前，對由裝置1321投送的液體的超聲激勵通常會產生脈動的一 般為錐形的霧化液體的噴射。
圖19示出了總的以標號1421表示的超聲波液體傳送裝置的第六個實施例。該實 施例與該第五個實施例相類似，因而對應的零件用對應的標號加上雙撇號標志符(“)表 示。在該實施例中，整個波導管1103"用磁致伸縮材料(例如，Terfenol-D)制成，而該磁 場發(fā)生器則包括線圈1221"，該線圈在該波導管的第二部分(上部)1113B"的上端與下端 的中間圍繞在該波導管的縱向部分(大部分)上。但是，應當指出，其他結構也是可以的。 作為一個實例，也可以將該整個波導管的一部分用磁致伸縮材料制成。至少一部分線圈1221"適合地這樣配置在殼體1023"內，使得該線圈緊密地圍 繞在波導管1103"的磁致伸縮材料塊上。作為一個實例而不是限制，線圈1221"可以安裝 在殼體1023"的內表面中形成的環(huán)形凹槽(未示出)內?？蛇x擇地，線圈1221"可以通過 適合的框架連接或固定在1023"殼體上，使得該線圈相對于波導管1103"適合地定位。
在一個實施例中，操縱燃料噴射器1421的控制裝置1213"可用來(例 如，按程序工作)向激勵/致動裝置1121"送出驅動信號，該驅動信號包括超聲波激勵信號 分量和閥致動信號分量。線圈1221"對用來超聲激勵該波導管的超聲波激勵信號分量作出 反應，從而把通過排出孔1083"排出該噴射器的的液體霧化。此外，線圈1221"對用來驅 動波導管1103"的閥驅動信號分量作出反應，從而使閥門件1115"在其打開與關閉位置 之間移動。作為一個實例而不是限制，在圖18中示出的這種調制驅動信號可以由控制裝置 1213"送出給激勵/致動裝置1121"。其他的調制信號也可以適合地用來控制波導管 1103"的移動。例如，在圖18中示出的直流偏壓信號的斜坡上升和斜坡下降時間是可以改 變的(即，縮短或延長，根據需要或愿望而定)。此外，超聲波激勵信號分量1361可以具有 與正弦曲線不同的形狀。而且，非調制驅動信號也可以用來控制波導管1103"的移動。正如在上面的(第五個)實施例中所述的那樣，各種致動裝置可以預期用來使波 導管1103"在與閥門件1115"的打開和關閉位置相對應的位置之間移動。例如，安裝件 1105"可以朝其關閉位置推動或偏壓閥門件1115"，而且激勵/致動裝置1121"也可以使 波導管1103"克服該偏壓朝著與閥門件的打開位置相對應的位置移動?？蛇x擇地，可使波 導管1103"受到偏壓(例如，通過安裝件1105"或者其他的彈簧機構所施加)而朝向與閥 門件1115"的打開位置相對應的位置，并且可使波導管1103"通過激勵/致動裝置1121" 來克服該偏壓而只沿著一個方向移動到與閥門件1115"的關閉位置相對應的位置?？蛇x擇 地，激勵/致動裝置1121"可以使波導管1103"沿著沿著兩個方向移動到與閥門件1115" 的打開和關閉位置相對應的位置，而無需該安裝件的幫助。在后一個實施例和其他的實施 例中，安裝件1105"的作用只是將殼體1023"與波導管的超聲振動相隔離，它不再具有提 供彈簧力或者偏壓力來沿縱向推動波導管的作用。第六實施例的噴射器1421的工作基本上與第五實施例(圖17)的工作相同。液體被傳送到殼體1023〃的液體進口 1025〃，以便沿著該流動通道，例如在內腔1031〃內， 流到排出孔1083"。激勵/致動裝置1121"由控制裝置1213"進行操縱，用來使波導管 1103"在與閥門件1115"的打開和關閉位置相對應的位置之間移動。該移動的正時將與 所涉及的具體用途相對應。例如，在該液體傳送裝置為燃料噴射器的場合，該移動的正時將 選定為與該發(fā)動機(例如，1-12循環(huán)/每缸沖程)的燃料需要相對應。當閥門件1115"打 開時，壓力液體流過波導管，然后再從排出孔1083"排出，同時，波導管1103"受到超聲激勵，例如以超聲變幅桿那樣的方式。因此，正好在該液體進入排出孔以前，超聲波能量通過 波導管1103"，特別是包括閥門件1115"的波導管的終端施加，從而基本上使該液體霧化 (例如，減少液滴尺寸并且使排出該裝置的液體的液滴尺寸分布更狹窄)。在液體從排出孔 1083"排出以前，對由裝置1421投送的液體的超聲激勵通常會產生脈動的一般為錐形的 霧化液體的噴射。圖20示出了總的以標號1521表示的超聲波液體傳送裝置的第七個實施例。該實施例與該第六個實施例相類似，因而對應的零件用對應的標號加上三個撇號的標志符 (“‘)表示。在該實施例中，整個波導管1103"‘用磁致伸縮材料(例如，Terfenol-D) 制成，而該磁場發(fā)生器則包括線圈1221" ’，該線圈在該波導管的上端與下端的中間圍繞 在該波導管的縱向部分部分(大部分)上。但是，應當指出，其他結構也是可以的。作為一 個實例，也可以將該整個波導管的一部分用磁致伸縮材料制成。此外，該線圈和波導管的縱 向長度也可以根據需要改變。至少一部分線圈1221〃 ‘適合地這樣配置在殼體1023〃 ‘內，使得該線圈緊密 地圍繞在波導管1103" ’的磁致伸縮材料塊上。作為一個實例而不是限制，線圈1221" ’ 可以安裝在殼體1023"‘的內表面中形成的環(huán)形凹槽(未示出)內。可選擇地，線圈 1221"‘可以通過適合的框架連接或固定在1023"‘殼體上，使得該線圈相對于波導管 1103〃 ‘適合地定位。在第七實施例中，前面的實施例中的安裝件1105,1105'，1105〃全部省去，由此 簡化了該組件，并且使線圈1221" ’的長度和或位置顯著地變化。作為一個實例，該線圈可 以只圍繞該波導管的上面部分1113B"‘，或者只圍繞該波導管的下面部分1113A"‘，或 者該波導管的上面和下面部分都圍繞。此外，線圈1221"‘的全長相對于波導管1103〃 ‘ 的全長可以增加。因此，更大百分比的磁致伸縮材料受到該線圈的作用。該波導管的縱向 移動由線圈1221〃 ‘和在閥門件1115〃 ‘附近的波導管的擴大部分1141〃 ‘所導引。其 他的導引裝置也可以使用。在一個實施例中，操縱燃料噴射器1521的控制裝置1213"‘可用來(例如，按程 序工作)向激勵/致動裝置1121"‘送出驅動信號，該驅動信號包括超聲波激勵信號分量 和閥致動信號分量。線圈1221"‘對用來超聲激勵該波導管的超聲波激勵信號分量作出反 應，從而把通過排出孔1083"‘排出該噴射器的的該液體霧化。此外，線圈1221"‘對用 來驅動波導管1103" ’的閥驅動信號分量作出反應，從而使閥門件1115" ’在其打開與 關閉位置之間移動。作為一個實例而不是限制，在圖21中示出的這種驅動信號1351可以由控制裝 置1213〃 ‘送出給激勵/致動裝置1121〃 ‘。驅動信號1351基本上與圖18中的驅動信 號1351相同，除去該信號的閥驅動分量1361包括足以在適合的時間間隔內打開閥門件 1115"‘的正直流偏壓和足以關閉閥門件1115"‘并且保持它關閉適合的時間間隔的負 直流偏壓以外。其他的調制信號也可以適合地用來控制波導管1103"‘的移動。例如，在 圖21中示出的正和負偏壓的斜坡上升和斜坡下降時間是可以改變的(即，縮短或延長，根 據需要或愿望而定)。此外，超聲波激勵信號分量1361可以具有與正弦曲線不同的形狀。 而且，非調制驅動信號也可以用來控制波導管1103"‘的移動。第七實施例的噴射器1521的工作基本上與第六實施例(圖19)的工作相同。液體被傳送到殼體1023〃 ‘的液體進口 1025〃 ‘，以便沿著該流動通道，例如在內腔1031〃 ‘ 內，流到排出孔1083" ’。激勵/致動裝置1121" ’由控制裝置1213" ’進行操縱，用來 使波導管1103"‘在與閥門件1115"‘的打開和關閉位置相對應的位置之間移動。該移 動正時將與所涉及的具體用途相對應。例如，在該液體傳送裝置為燃料噴射器的場合，該 移動正時將選定為與該發(fā)動機的燃料需要(例如，1-12循環(huán)/每缸沖程)相對應。當閥 門件1115"‘打開時，壓力液體流過波導管，然后再從排出孔1083"‘排出，同時，波導管 1103"‘受到超聲激勵，例如以超聲變幅桿那樣的方式。因此，正好在該液體進入排出孔 以前，超聲波能量通過波導管1103"‘，特別是包括閥門件1115"‘的該波導管的終端施 力口，從而基本上使該液體霧化(例如，減少液滴尺寸并且使排出該裝置的液體的液滴尺寸 分布更狹窄)。在液體從排出孔1083"‘排出以前，對由裝置1521投送的液體的超聲激勵 通常會產生脈動的一般為錐形的霧化液體的噴射。當介紹本發(fā)明或其最佳實施例的零件時，字或詞“一” “該”和“所述”只是用來指 有一個或多個零件。術語“包括”和“具有”用來表示被包括在內的零件，并且意指可能有 列出零件之外的其他的零件。
由以上所述可以看到，本發(fā)明達到了幾個目的，并且還獲得了其他的有利結果。由于對上述結構和方法可以做出各種改變而仍然屬于本發(fā)明的范圍內，因此應當 指出，包含在上述說明書內和在附圖中示出的所有內容都應被解釋為說明性的，并且沒有 限制的含義。
權利要求
一種超聲波液體傳送裝置，包括殼體，該殼體具有內腔和至少一個與該殼體的內腔液體連通的排出孔，由此，該內腔中的液體可通過所述至少一個排出孔從該殼體排出；與該殼體分開的超聲波波導管，該波導管至少部分地配置在該殼體的所述內腔中，用來在所述液體通過該至少一個排出孔從該殼體排出以前，超聲激勵該內腔中的液體；所述波導管包括閥門件，該閥門件可以相對于該殼體在關閉位置與打開位置之間移動，在該關閉位置，在該內腔中的液體被阻止通過該至少一個排出孔從該殼體排出，在該打開位置，液體適合于通過該至少一個排出孔從該殼體排出；以及激勵裝置，該激勵裝置可用來在該閥門件的打開位置超聲激勵所述超聲波波導管。
2.權利要求1所述的液體傳送裝置，其中，所述閥門件是該波導管的一個整體組成部分。
3.權利要求1所述的液體傳送裝置，其中，所述波導管包括沿著該內腔的縱向延伸的 細長部分，所述閥門件從該細長部分的一端伸出。
4.權利要求1所述的液體傳送裝置，其中，所述激勵裝置還可用來超聲激勵所述閥門件。
5.權利要求1所述的液體傳送裝置，還包括致動器，該致動器用來使該波導管移動，從 而或者打開該閥門件，或者關閉該閥門件，或者打開和關閉該閥門件。
6.權利要求5所述的液體傳送裝置，還包括控制裝置，該控制裝置用來這樣協(xié)調所述 致動器和所述激勵裝置的工作，使得當閥門件處于其關閉位置時，該激勵裝置不會激勵該 波導管。
7.權利要求1所述的液體傳送裝置，還包括安裝件，該安裝件用來把該波導管安裝在 所述殼體內，所述安裝件在該殼體的內腔中與該波導管相接觸，并且在與所述波導管隔開 一個距離的位置上固定到該殼體上。
8.權利要求7所述的液體傳送裝置，其中，該安裝件的至少一部分配置在該殼體的內 腔中。
9.權利要求8所述的液體傳送裝置，其中，該波導管和該激勵裝置一起限定了波導管 組件，基本上該整個波導管組件配置在該殼體的內腔中，該安裝件至少一部分配置在該殼 體的內腔中，并且在所述內腔中至少部分地支承著該激勵裝置。
10.權利要求9所述的液體傳送裝置，其中，該超聲波波導管是細長的，并且具有沿縱 向對置的終端，所述波導管還具有在該波導管的所述沿縱向對置的終端中間的節(jié)點區(qū)，從 而限定了從所述節(jié)點區(qū)沿縱向延伸到所述縱向對置終端中的一個的第一波導管部分，和以 與所述第一波導管部分呈同軸關系從所述節(jié)點區(qū)沿縱向延伸到所述縱向對置終端中的另 一個的第二波導管部分，所述第一和第二波導管部分完全配置在該殼體的內腔中。
11.權利要求10所述的液體傳送裝置，其中，該波導管基本上在該殼體的內腔中沿縱 向延伸，并且該第一波導管部分比該第二波導管部分沿縱向配置在更靠近該殼體的所述至 少一個排出孔的位置，所述閥門件安裝在該第一波導管部分上。
12.權利要求11所述的液體傳送裝置，其中，該激勵裝置連接在該第二波導管部分上。
13.權利要求12所述的液體傳送裝置，其中，該第一波導管部分限定了超聲變幅桿，而 該第二波導管部分和該激勵裝置一起限定了轉換器，該轉換器用來在該內腔中超聲激勵該超聲變幅桿。
14.權利要求7所述的液體傳送裝置，其中，所述安裝件構形成能彈性地推動所述波導 管朝向與該閥門件的關閉位置相對應的位置。
15.權利要求7所述的液體傳送裝置，其中，所述安裝件至少部分地配置在該殼體內的 液體流動通道內，并且構形成能基本上使該殼體與該波導管的振動相隔離。
16.權利要求1所述的液體傳送裝置，其中，該波導管和該激勵裝置一起限定了超聲波 波導管組件，所述超聲波波導管組件具有約為一半波長的長度。
17.權利要求1所述的液體傳送裝置，其中，該激勵裝置起著或者打開該閥門件，或者 關閉該閥門件，或者打開和關閉該閥門件的作用。
18.權利要求17所述的液體傳送裝置，其中，該激勵裝置適合用來接受驅動信號，該驅 動信號包括超聲波激勵信號分量和閥致動信號分量，所述激勵裝置對所述超聲波激勵信號 分量作出反應，以便用來超聲激勵該波導管，以及對所述閥驅動信號分量作出反應，以便用 來操縱該波導管使該閥門件打開，或使該閥門件關閉，或使該閥門件打開和關閉。
19.權利要求18所述的液體傳送裝置，其中，所述激勵裝置包括與該波導管相結合的 磁致伸縮材料塊和磁場發(fā)生器，該磁場發(fā)生器用來向所述磁致伸縮材料塊作用變化的磁 場，以便超聲激勵該波導管。
20.權利要求19所述的液體傳送裝置，其中，所述磁致伸縮材料塊與該波導管是分件 的，但是與該波導管相連接。
21.權利要求19所述的液體傳送裝置，其中，所述磁致伸縮材料塊是該波導管的整體 組成部分。
22.權利要求21所述的液體傳送裝置，其中，所述磁場發(fā)生器包括在該殼體內圍繞該 波導管的電氣線圈。
23.權利要求17所述的液體傳送裝置，還包括用來把該波導管安裝在所述殼體內的安 裝件，所述安裝件在該殼體的內腔中與該該波導管相接觸，并且在與所述波導管隔開一個 距離的位置上固定到該殼體上。
24.權利要求23所述的液體傳送裝置，其中，該安裝件的至少一部分配置在該殼體的 內腔中。
25.權利要求24所述的液體傳送裝置，其中，該波導管和該激勵裝置一起限定了波導 管組件，基本上該整個波導管組件配置在該殼體的內腔中，該安裝件至少一部分配置在該 殼體的內腔中，并且在所述內腔中至少部分地支承著該激勵裝置。
26.權利要求25所述的液體傳送裝置，其中，該超聲波波導管是細長的，并且具有沿縱 向對置的終端，所述波導管還具有在該波導管的所述沿縱向對置的終端中間的節(jié)點區(qū)，從 而限定了從所述節(jié)點區(qū)沿縱向延伸到所述縱向對置終端中的一個的第一波導管部分，和以 與所述第一波導管部分呈同軸關系從所述節(jié)點區(qū)沿縱向延伸到所述縱向對置終端中的另 一個的第二波導管部分，所述第一和第二波導管部分完全配置在該殼體的內腔中。
27.權利要求26所述的液體傳送裝置，其中，該波導管基本上在該殼體的內腔中沿縱 向延伸，并且該第一波導管部分比該第二波導管部分沿縱向配置在更靠近該殼體的所述至 少一個排出孔的位置，所述閥門件安裝在該第一波導管部分上。
28.權利要求27所述的液體傳送裝置，其中，該第一波導管部分限定了超聲變幅桿，而該第二波導管部分和該激勵裝置一起限定了轉換器，該轉換器用來在該內腔中超聲激勵該 超聲變幅桿。
29.一種用來操縱這類超聲波液體傳送裝置的方法，該類超聲波液體傳送裝置包括具 有內腔和至少一個排出孔的殼體和至少部分地配置在該殼體的內腔中的超聲波波導管，所 述波導管包括閥門件，該閥門件可以相對于該殼體在關閉位置與打開位置之間移動，在該 關閉位置，在該內腔中的液體被阻止通過該至少一個排出孔從該殼體排出，在該打開位置， 液體適合于通過該至少一個排出孔從該殼體排出，所述方法包括使液體流入該殼體的內腔中，以便在該液體通過所述至少一個排出孔從該殼體排出以 前與所述波導管相接觸；以及向至少部分地安裝在所述殼體內的裝置提供驅動信號，以便用來超聲激勵和致動該波 導管，所述驅動信號包括超聲波激勵信號分量和閥致動信號分量；所述裝置對所述閥驅動信號分量作出反應，以便移動該波導管使該閥門件打開，或使 該閥門件關閉，或使該閥門件打開和關閉；以及所述裝置對所述超聲波激勵信號分量作出反應，以便當該閥門件處于所述打開位置時 超聲激勵該波導管，從而把通過所述至少一個排出孔排出的液體霧化。
30.權利要求29所述的方法，其中，所述超聲波激勵信號分量只在該閥門件處于所述 打開位置時才提供。
31.權利要求29所述的方法，其中，所述閥致動信號分量包括正偏壓，該正偏壓用來迫 使該閥門件克服促使該閥門件朝著其關閉位置的機械偏壓而打開。
32.權利要求31所述的方法，其中，所述閥致動信號分量包括用來迫使該閥門件關閉 的負偏壓。
33.權利要求29所述的方法，其中，所述閥致動信號分量包括用來迫使該閥門件打開 的正偏壓和用來迫使該閥門件關閉的負偏壓。
34.權利要求29所述的方法，其中，所述裝置包括與該波導管相結合的磁致伸縮材料 塊和磁場發(fā)生器，該磁場發(fā)生器用來向所述磁致伸縮材料塊施加變化的磁場。
35.權利要求29所述的方法，其中，所述磁場發(fā)生器包括圍繞該波導管的電氣線圈，以 及其中，所述磁致伸縮材料塊是所述波導管的一部分。
全文摘要
一種超聲波液體傳送裝置，該裝置包括具有內腔的殼體以及至少一個與該內腔相連通的排出孔。在該內腔中的超聲波波導管超聲激勵通過所述排出孔排出以前的腔內液體。該波導管包括可以在關閉該排出孔的關閉位置與打開該排出孔的打開位置之間相對于殼體移動的閥門件。激勵裝置可用來在該閥門件處于打開位置時超聲激勵該超聲波波導管，從而將從排出孔排出的液體霧化。
文檔編號B01F3/08GK101802740SQ200880108134
公開日2010年8月11日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權日2007年7月20日
發(fā)明者P·S·麥克尼科爾斯, T·D·埃勒特 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司