低共振合成噴射器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】低共振合成噴射器結(jié)構(gòu)
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
本申請為2013年3月14日提交的序列號為61/ 784648的美國臨時專利申請(申請享有其優(yōu)先權(quán))的非臨時申請，該美國臨時專利申請的公開內(nèi)容通過引用并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0002]合成噴射器促動器是廣泛使用的技術(shù)，其產(chǎn)生流體的合成射流來影響表面上該流體的流以從其分散熱量。典型的合成噴射器促動器包括限定內(nèi)腔的殼體?？卓诖嬖谟跉んw的壁中。促動器還包括位于殼體中或殼體周圍的機構(gòu)以用于周期性地改變內(nèi)腔內(nèi)的容積，以便產(chǎn)生一系列流體渦流并從殼體的孔口射出到外部環(huán)境中。例如，容積改變機構(gòu)的示例可包括定位在射流殼體中的活塞，用以在活塞或作為殼體的壁的柔性隔膜的往復移動期間使流體移入和移出孔口。柔性隔膜通常由壓電促動器或其它適合的裝置促動。
[0003]通常，控制系統(tǒng)用于產(chǎn)生容積改變機構(gòu)的時間諧波運動。當機構(gòu)減小腔容積時，流體通過孔口從腔排出。當流體穿過孔口時，孔口的尖銳邊緣分流以產(chǎn)生卷成渦流的渦面。這些渦流在其本身的自身引起的速度下離開孔口的邊緣。當機構(gòu)增大腔容積時，環(huán)境流體從離孔口較大距離處吸入腔中。由于渦流已經(jīng)離開孔口的邊緣，所以它們不受進入腔中的環(huán)境流體影響。當渦流遠離孔口行進時，它們合成流體射流，即，〃合成射流"。
[0004]現(xiàn)有的合成噴射器設(shè)計的缺陷在于由合成噴射器的操作產(chǎn)生的噪音。由于柔性隔膜在交替運動中造成撓曲，可聽到的噪音是合成噴射器的操作中固有的，且合成噴射器的各種操作模式(結(jié)構(gòu)/機械、盤彎曲和聲學)的自然頻率影響操作期間產(chǎn)生的噪音量。在操作中，合成噴射器通常在機械共振模式下或附近激勵以便優(yōu)化電氣到機械的轉(zhuǎn)換，并從而實現(xiàn)最小機械能輸入下的最大撓曲。盡管在機械共振模式下或機械共振模式附近操作時優(yōu)化合成噴射器的冷卻性能，但應當了解，由于裝置的聲學特征部分地由裝置的驅(qū)動頻率確定，在某些頻率下操作合成噴射器可產(chǎn)生大量噪音，其中此噪音具有例如在600Hz的水平下的結(jié)構(gòu)自然頻率。
[0005]因此，將期望提供能夠在機械共振模式下操作的具有較低的共振頻率(例如小于500Hz)的合成噴射器，以便降低由合成噴射器產(chǎn)生的明顯噪音而不影響裝置的流輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種合成噴射器子組件包括安裝支架、第一柔性基底、第二柔性基底、第一板和第二板，安裝支架包括頂面和底面，第一柔性基底跨過由安裝支架限定的開口定位并附接至安裝支架的頂面，第二柔性基底跨過由安裝支架限定的開口定位并附接至安裝支架的底面，第一板附連至第一柔性基底的面向外側(cè)的表面，第二板附連至第二柔性基底的面向外側(cè)的表面。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種制造合成射流組件的方法包括提供安裝支架，安裝支架限定開口并將一對柔性基底在安裝支架的相對的頂面和底面上附連至安裝支架，使得該一對柔性基底中的各個柔性基底跨越安裝支架的開口，其中該一對柔性基底和安裝支架限定腔室。該方法還包括將第一板附連至該一對柔性基底中的一個柔性基底的面向外側(cè)的表面、將第二板附接至柔性基底中的另一個柔性基底的面向外側(cè)的表面，以及將促動器元件附接至第一板和第二板中的至少一者以選擇性地引起其撓曲，從而改變腔內(nèi)的容積以便流體流產(chǎn)生并從腔室射出。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的還有另一方面，一種合成噴射器組件包括安裝支架和合成噴射器，安裝支架包括限定開口的多個腿部，合成噴射器至少部分地定位在安裝支架的開口內(nèi)，其中合成噴射器還包括第一柔性基底和第二柔性基底，第一柔性基底伸展跨過由安裝支架限定的開口并附接至安裝支架的頂面，第二柔性基底伸展跨過由安裝支架限定的開口并附接至安裝支架的底面，其中第一柔性基底和第二柔性基底以及安裝支架限定與周圍環(huán)境流體連通的合成噴射器腔室。合成噴射器還包括第一板、第二板和促動器元件，第一板附連至第一柔性基底的面向外側(cè)的表面，第二板附連至第二柔性基底的面向外側(cè)的表面，促動器元件聯(lián)接至第一板和第二板中的至少一者以選擇性地引起其撓曲，使得流體流產(chǎn)生并從合成噴射器腔室射出。第一柔性基底和第二柔性基底將合成噴射器固定至安裝支架。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的還有另一方面，一種合成噴射器子組件包括安裝支架、第一柔性基底、第二柔性基底以及板，安裝支架包括頂面和底面，第一柔性基底跨過由安裝支架限定的開口定位并附接至安裝支架的頂面，第二柔性基底跨過由安裝支架限定的開口定位并附接至安裝支架的底面，板附連至第一柔性基底和第二柔性基底中的至少一者的面向外側(cè)的表面。
[0010]這些及其它優(yōu)點和特征將從連同附圖提供的對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以下詳細描述中更容易理解。
【附圖說明】
[0011 ] 附圖示出了當前構(gòu)想的用于實施本發(fā)明的實施例。
[0012]在附圖中:
圖1和圖2為可用于本發(fā)明的實施例的合成噴射器組件的視圖。
[0013]圖3為圖1和圖2的合成噴射器的截面，繪出了當控制系統(tǒng)引起隔膜朝孔口向內(nèi)行進時的噴射器。
[0014]圖4為圖1和圖2的合成噴射器的截面，繪出了當控制系統(tǒng)引起隔膜遠離孔口向外行進時的噴射器。
[0015]圖5和圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成噴射器組件的頂視圖和側(cè)部截面圖。
[0016]圖7為根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成噴射器組件的頂視圖。
[0017]圖8為根據(jù)本發(fā)明的合成噴射器組件的頂視圖。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明的實施例針對一種用于在合成噴射器裝置中實現(xiàn)較低的聲學輸出和增加的流輸出的設(shè)備及方法。
[0019]為了更好地理解本發(fā)明，圖1-圖4示出了合成噴射器組件10的總體結(jié)構(gòu)和其操作期間各種構(gòu)件的移動。首先參看圖1，合成噴射器組件10示出為包括合成噴射器12(其截面在圖2中示出)以及安裝支架14。在一個實施例中，安裝支架14為u形安裝支架，其在一個或多個位置處附連至合成噴射器12的主體或殼體16，但應當了解，安裝支架可構(gòu)造為具有不同形狀/輪廓的支架，例如構(gòu)造成將圓形的合成噴射器12容納在其中的半圓形支架。電路驅(qū)動器18可位于安裝支架14外或附連至安裝支架14。作為備選，電路驅(qū)動器18可距合成噴射器組件10遠距離地定位。
[0020]現(xiàn)在一起參看圖1和圖2，并且如其中所示，合成噴射器12的殼體16限定且部分地包圍內(nèi)腔或腔室20(其中具有氣體或流體22)。盡管殼體16和內(nèi)腔20可實際上采用根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的任何幾何構(gòu)造，但出于論述和理解的目的，殼體16在圖2的截面中示出為包括第一板24和第二板26 (或墊片)，它們通過定位在其間的間隔元件28保持為間隔開的關(guān)系。在一個實施例中，間隔元件28保持第一板24與第二板26之間大約Imm的分離。一個或多個孔口 30形成在第一板24和第二板26與間隔元件28的側(cè)壁之間，以便使內(nèi)腔20與周圍的外部環(huán)境32處于流體連通。在備選實施例中，間隔元件28包括前表面(未不出)，一個或多個孔口 30在該前表面中形成。
[0021]根據(jù)各種實施例，第一板24和第二板26可由金屬、塑料、玻璃和/或陶瓷形成。同樣，間隔元件28可由金屬、塑料、玻璃和/或陶瓷形成。適合的材料包括諸如鎳、鋁、銅和鉬的材料，或諸如不銹鋼、黃銅、青銅等的合金。適合的聚合物和塑料包括熱塑性塑料，諸如聚烯烴、聚碳酸酯、熱固性材料、環(huán)氧樹脂、氨基甲酸乙酯、亞克力、硅樹脂、聚酰亞胺和能夠光致抗蝕的材料，以及其它彈性塑料。例如，適合的陶瓷包括鈦酸鹽(諸如鈦酸鑭、鈦酸鉍和鋯鈦酸鉛)和鉬酸鹽。此外，合成噴射器12的各種其它構(gòu)件可也由金屬形成。
[0022]促動器34、36聯(lián)接至相應的第一板24和第二板26，以形成第一復合結(jié)構(gòu)或柔性隔膜38以及第二復合結(jié)構(gòu)或柔性隔膜40，它們由驅(qū)動器18經(jīng)由控制器組件或控制單元系統(tǒng)42控制。例如，各個柔性隔膜38、40可配備有金屬層，且金屬電極可設(shè)置在金屬層附近，以便隔膜38、40可經(jīng)由在電極與金屬層之間施加的電偏壓移動。如圖1中所示，在一個實施例中，控制器組件42電聯(lián)接至驅(qū)動器18，其直接聯(lián)接至合成噴射器12的安裝支架14。在備選實施例中，控制單元系統(tǒng)42集成到距合成噴射器12遠距離定位的驅(qū)動器18中。此外，控制系統(tǒng)42可構(gòu)造成通過任何適合的裝置(例如像計算機、邏輯處理器或信號發(fā)生器)產(chǎn)生電偏壓。
[0023]在一個實施例中，促動器34、36為壓電起動(piezomotive)裝置，其可通過施加諧波交變電壓來促動，諧波交變電壓引起壓電起動裝置快速擴張和收縮。在操作期間，控制系統(tǒng)42經(jīng)由驅(qū)動器18傳輸電荷至壓電促動器34、36，其響應于電荷經(jīng)歷機械應力和/或應變。壓電起動促動器34、