BRPI0715868A2

BRPI0715868A2 - dispositivo ultrassânico para a distribuiÇço de um lÍquido

Info

Publication number: BRPI0715868A2
Application number: BRPI0715868-8A2A
Authority: BR
Inventors: Patrick Sean Mcnichols; Thomas David Ehlert; Robert Allen Jansen
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2013-07-30
Also published as: EP2061591B1; KR101404421B1; KR101374608B1; EP2061591A1; BRPI0715868B1; JP5248504B2; US9239036B2; KR20090051750A; US7810743B2; WO2008059389A1; EP2059337B1; BRPI0716470A2; EP2059337A1; AU2007311528A1; JP2010502428A; AU2007311528B2; US20130214055A9; AU2007320887B2; MX2009002520A; US20100044452A1

Abstract

"DISPOSITIVO ULTRASSâNICO PARA A DISTRIBUIÇçO DE UM LÍQUIDO". Um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido tem um suporte alongado com uma câmara interna, uma entrada em comunicação fluida com a câmara interna do suporte, e uma saída em comunicação fluida com a câmara interna do suporte. Um guia de onda ultrassônica alongado é disposto pelo menos em parte na câmara interna do suporte para energizar ultrassonicamente o líquido na câmara interna antes do líquido ser esvaziado do suporte através da saída. O guia de onda ultrassônica tem um membro excitador que se estende para fora do guia de onda ultrassônica na câmara interna do suporte intermediando a entrada e a saída. O membro excitador e o guia de onda ultrassônica são construídos e dispostos para movimentação dinâmica do membro excitador em relação ao guia de onda ultrassônica sob vibração ultrassônica do guia de onda ultrassônica.Dispositivo excitador é operável para excitar ultrassonicamente o guia de onda ultrassônica e o membro excitador.

Description

"DISPOSITIVO ULTRASSÔNICO PARA A DISTRIBUIÇÃO DE UM LÍQUIDO" Campo da Invenção

Essa invenção se refere geralmente os dispositivos para a distribuição de um líquido para distribuição de uma aspersão atomizada de um líquido, e mais particularmente a um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido no qual a energia ultrassônica é aplicada ao líquido pelo dispositivo antes da saída do líquido do dispositivo.

Histórico

Os dispositivos ultrassônicos para a distribuição de um líquido são usados em diversos campos para energizar um líquido a fim de atomizar o líquido para fornecer uma névoa fina ou spray do líquido. Por exemplo, tais dispositivos são usados como nebulizadores e outros dispositivos de distribuição de fármacos, equipamento de moldagem, umidificantes, sistemas de injeção de combustível para motores, sistemas de pulverização de tinta, sistemas de distribuição de tinta de impressão, sistemas de mistura, sistemas de homogeneização, e similares. Tais dispositivos de distribuição compreendem tipicamente um suporte que tem um curso do fluxo através de do qual o líquido flui em um estado pressurizado a pelo menos um e algumas vezes uma diversidade de portas de exaustão ou orifícios do suporte. O líquido pressurizado é forçado a sair do suporte na(s) porta(s) de exaustão. Em algumas construções, o dispositivo pode incluir um membro em válvula para controlar o fluxo de líquido a partir do dispositivo.

Em alguns dispositivos ultrassônicos convencionais para a distribuição de um líquido, um membro excitador ultrassônica é tipicamente incorporado no dispositivo, e mais particularmente forma a parte do suporte que define a(s) porta(s) de exaustão. O membro excitador é vibrado ultrassonicamente na medida em que o líquido sai da(s) porta(s) de exaustão para energizar e transferindo energia ultrassônica ao líquido de saída. A energia ultrassônica tende a atomizar o líquido de forma que gotículas de um spray líquido sejam distribuídas a partir da(s) porta(s) de exaustão. Como um exemplo, a Patente US n° 5.330.100 (MaIinowski) divulga um sistema de injeção de combustível no qual um bocal (por exemplo, parte do suporte) do injetor de combustível é ele próprio construído para vibrar ultrassonicamente de forma que a energia ultrassônica seja transferida ao combustível NE medida em que o combustível flui para fora através de um orifício de saída do injetor. Em tal configuração, há um risco que a vibração do próprio bocal resultará em erosão por cavitação (por exemplo, devido à cavitação do combustível no orifício de saída) do bocal no orifício de saída.

Em outros dispositivos ultrassônicos para a distribuição de um líquido o membro excitador ultrassônica pode ser disposto no curso do fluxo através de do qual o líquido flui no suporte a jusante da porta(s) de exaustão. Exemplos de tal dispositivo são divulgados nas Patentes US relacionadas 5.803.106 (Cohen et a/.); 5.868.153 (Cohen et ai.)] 6.053.424 (Gipson et al.) e 6.380.264 (Jameson et ai), cuja divulgação de cada uma é incorporada aqui por referência. Essas referências geralmente divulgam um dispositivo para aumentar a taxa de fluxo de um líquido pressurizado através de um orifício para a aplicação da energia ultrassônica ao líquido pressurizado. Em particular, o líquido pressurizado é distribuído para dentro da câmara de um suporte que tem uma ponta em cunha que inclui um orifício de saída (ou orifícios de saídas) através do qual o líquido pressurizado sai da câmara.

Uma cometa ultrassônica se estende Iogitudinalmente em parte na câmara e em parte para fora da câmara e tem um diâmetro que diminui na direção de um ponta disposta adjacente ao orifício de saída para amplificar a vibração ultrassônica da cometa em sua ponta. Um transdutor é ligado à extremidade externa da cometa para vibrar a cometa ultrassonicamente. Uma desvantagem potencial de tal dispositivo é que a exposição dos diversos componentes a um ambiente de alta-pressão concede substancial tensão sobre os componentes. Em particular, coma parte da cometa ultrassônica é imersa na câmara e uma outra parte não é, há uma pressão diferencial substancial transferida aos diferentes segmentos da cometa, o que resulta em tensão adicional sobre a cometa. Além disso, tal aparelho não pode acomodar prontamente um membro operacional em válvula, o que é comum em alguns dispositivos ultrassônicos para a distribuição de um líquido para controlar a distribuição de líquido a partir do dispositivo.

Em ainda outros dispositivos para a distribuição de um líquido, e em particular aqueles que incluem um membro operacional em válvula para controlar o fluxo do líquido a partir do dispositivo, sabe-se excitar ultrassonicamente o membro em válvula ele próprio na medida em que o líquido sai do dispositivo. Por exemplo, a Patente US n° 6.543.700 (Jameson et ai), cuja divulgação é incorporada aqui por referência, divulga um injetor de combustível no qual uma agulha de válvula do injetor é formada pelo menos em parte de um material magnetoestritivo responsivo ao campos magnéticos que mudam a freqüências ultrassônicas. Quando a agulha de válvula é posicionada para permitir que o combustível seja esvaziado do corpo da válvula (ou seja, o suporte), um campo magnético que muda a freqüências ultrassônicas é aplicado à parte magnetoestritiva da agulha de válvula. De modo similar, a agulha de válvula é excitada ultrassonicamente para transferir energia ultrassônica para o combustível na medida em que ele sai do injetor através dos orifícios de saída.

Como citado acima, os dispositivos ultrassônicos para a distribuição de um líquido são usados em diversos campos para energizar diversos líquidos. Alguns desses líquidos são líquidos multifase ou multicomponente (por exemplo, soluções aquosas) que podem se separar de modo indesejável. Em um exemplo, óleos combustíveis podem se separar antes de serem distribuídos para uma câmara de combustão, o que pode significativamente diminuir a eficácia da câmara. Logo, seria vantajoso misturar o óleo combustível imediatamente antes de ser distribuído para a câmara de combustão. Outras aplicações além da distribuição de óleos combustíveis sofrem desse mesmo defeito. Além disso, algumas aplicações necessitam que os dispositivos ultrassônicos para a distribuição de um líquido se estendam sobre uma distância predeterminada para posicionar o orifício de saída no local apropriado. Como resultado, seria desejável ter um guia de onda ultrassônica que pudesse acomodar relativamente grandes extensões.

Resumo

Em uma modalidade, um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido geralmente compreende um suporte alongado com uma câmara interna, uma entrada em comunicação fluida com a câmara interna do suporte por onde o líquido entra na câmara interna, e uma saída em comunicação fluida com a câmara interna do suporte por onde o líquido na câmara sai do suporte. Um guia de onda ultrassônica alongado é disposto pelo menos em parte na câmara interna do suporte para energizar ultrassonicamente o líquido na câmara interna antes que o líquido seja esvaziado do suporte através da saída. O guia de onda ultrassônica tem um membro excitador que se estende para fora do guia de onda ultrassônica na câmara interna do suporte intermediando a entrada e a saída. O membro excitador e o guia de onda ultrassônica são construídos e dispostos para movimentação dinâmica do membro excitador em relação ao guia de onda ultrassônica sob vibração ultrassônica do guia de onda ultrassônica. Um dispositivo excitador é operável para excitar ultrassonicamente o guia de onda ultrassônica e o membro excitador.

Em uma outra modalidade, um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido geralmente compreende um suporte com uma entrada para receber o líquido para dentro do suporte, uma saída através da qual o líquido sai do suporte, e um curso interno do fluxo em comunicação fluida com a entrada e a saída para direcionar o fluxo de líquido no suporte a partir da entrada para a saída. Um guia de onda ultrassônica é separado do suporte, alongado, e disposto pelo menos em parte no curso do fluxo para energizar ultrassonicamente o líquido no curso do fluxo antes para o líquido que sai o suporte através da saída. Um membro excitador se estende para fora do guia de onda ultrassônica geralmente. Um dispositivo excitador é operável para excitar ultrassonicamente o guia de onda ultrassônica e o membro excitador.

Em ainda uma outra modalidade, um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido geralmente compreende um suporte alongado que tem uma entrada para receber líquido para dentro do suporte, uma saída através da qual o líquido é esvaziado do suporte, e um curso do fluxo no suporte em comunicação fluida com a entrada e a saída para direcionar o líquido para fluir no suporte a partir da entrada para a saída. Um guia de onda ultrassônica alongado é disposto pelo menos em parte no curso do fluxo para energizar ultrassonicamente o líquido no curso do fluxo antes para o líquido que sai o suporte através da saída. O guia de onda ultrassônica tem pelo menos dois segmentos de comprimento de onda. Diversos membros excitadores se estendem transversalmente para fora do guia de onda ultrassônica. O membro excitador e o guia de onda ultrassônica são construídos e dispostos para movimentação dinâmica do membro excitador em relação ao guia de onda ultrassônica sob vibração ultrassônica do guia de onda ultrassônica. Um dispositivo excitador é operável para excitar ultrassonicamente o guia de onda ultrassônica e o membro excitador.

Breve Descrição dos Desenhos

A Fig. 1 é um corte transversal longitudinal de uma modalidade de um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido da presente invenção ilustrado na forma de um injetor de combustível para distribuição de combustível para um motor de combustão interna;

A Fig. 2 é um corte transversal longitudinal do injetor de combustível da Fig. 1 tomado a uma posição angular diferente daquela na qual o corte transversal da Fig. 1 é tomado;

A Fig. 3 é uma vista expandida de uma primeira parte do corte transversal da Fig. 1;

A Fig. 4 é uma vista expandida de uma segunda parte do corte transversal da Fig.

1;

A Fig. 5 é uma vista expandida de uma terceira parte do corte transversal da Fig. 2;

A Fig. 6 é uma vista expandida de uma quarta parte do corte transversal da Fig. 1; A Fig. 6a é uma vista expandida de uma parte central do corte transversal da Fig. 1;

A Fig. 7 é uma vista expandida de uma quinta parte do corte transversal da Fig. 1;

A Fig. 8 é uma vista fragmentada e ampliada do corte transversal da Fig. 1;

A Fig. 9 é uma vista em perspectiva de um conjunto de guia de onda e outros componentes internos do injetor de combustível da Fig. 1; A Fig. 10 é um corte transversal fragmentado de uma parte de um suporte do injetor

de combustível do injetor de combustível da Fig. 1, com componentes internos do injetor de combustível omitidos para revelar a construção do suporte;

A Fig. 11 é um corte transversal longitudinal de um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção; A Fig. 12 é um corte transversal longitudinal de um dispositivo ultrassônico para a

distribuição de um líquido de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção;

A Fig. 13 é um corte transversal longitudinal de um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido de acordo com uma quarta modalidade da presente invenção; e

A Fig. 14 é um corte transversal longitudinal de um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido de acordo com uma quinta modalidade da presente invenção.

Caracteres de referência correspondentes indicam partes correspondentes ao longo dos desenhos. Descrição Detalhada

Com referência agora aos desenhos e em particular à Fig. 1, um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido de acordo com uma modalidade da presente invenção é ilustrado na forma de um injetor ultrassônico de combustível para uso com um motor de combustão interna (não mostrado) e é geralmente designado 21. Entende-se, entretanto, que os conceitos divulgados aqui em relação ao injetor de combustível 21 são aplicáveis aos outros dispositivos ultrassônicos para a distribuição de um líquido inclusive, sem limitação, nebulizadores e outro dispositivos de distribuição de fármacos, equipamento de moldagem, umidificantes, sistemas de pulverização de tinta, sistemas de distribuição de tinta de impressão, sistemas de mistura, sistemas de homogeneização, e similares.

O termo líquido, como usados aqui, refere-se a uma forma amorfa (não cristalina) de matéria intermediária entre gases e sólidos, na qual as moléculas são muito mais altamente concentradas do que em gases, mas muito menos concentradas do que em sólidos. O líquido pode compreender um único componente ou pode ser compreendido de diversos componentes. Por exemplo, a característica dos líquidos é sua capacidade de fluir como resultado de uma força aplicada. Os líquidos que fluem imediatamente com a aplicação de força e para os quais a taxa de fluxo é diretamente proporcional à força aplicada são geralmente referidos como líquidos Newtoninanos. Outros líquidos adequados têm resposta anormal ao fluxo quando é aplicada força e exibem propriedades de fluxo não- Newtoniano.

Como exemplos, o dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido da presente invenção pode ser usado para distribuir líquidos tais como, sem limitação, betumes fundidos, tintas viscosas, adesivos fundidos a quente, materiais termoplásticos que amolecem a uma forma fluxível quando expostos ao aquecimento e voltam a uma condição relativamente solidificada ou endurecida sob resfriamento (por exemplo, borracha crua, cera, poliolefinas e similares), xaropes, óleos pesados, tintas para impressão, combustíveis, medicação líquida, emulsões, pastas, suspensões e combinações dos mesmos.

O injetor de combustível 21 ilustrado na Fig. 1 pode ser usado com veículos terrestres, aéreos ou marinhos, geradores de energia elétrica e outro dispositivos que empregam um motor operado por combustível. Em particular, o injetor de combustível 21 é adequado para uso com motores que usam combustível diesel. Entretanto, entende-se que o injetor de combustível é útil com motores que usam outros tipos de combustível. De modo similar, pretende-se que o termo combustível como usado aqui signifique qualquer combustível combustível usado na operação de um motor e não é limitado a combustível diesel.

O injetor de combustível 21 compreende um suporte, indicado geralmente a 23, para receber combustível pressurizado a partir de uma fonte (não mostrada) de combustível e distribuição um spray atomizado de gotículas de combustível para o motor, tal como para uma câmara de combustão do motor. Na modalidade ilustrada, o suporte 23 compreende um corpo principal alongado 25, um bocal 27 (algumas vezes também referido como um corpo da válvula) e um membro retentor 29 (por exemplo, uma porca) que mantém o corpo principal, bocal e porca em conjunto um com o outro. Em particular, uma extremidade inferior 31 do corpo principal 25 se assenta contra uma extremidade superior 33 do bocal 27. O membro retentor 29 adequadamente fixa (por exemplo, fixa de forma rosqueável) para a superfície externa do corpo principal 25 para impulsionar as extremidades em contato 31, 33 do corpo principal e bocal 27 juntos.

Os termos "superior" e "inferior" são usados aqui de acordo com a orientação vertical do injetor de combustível 21 ilustrado nos diversos desenhos e não pretendem descrever uma orientação necessária do injetor de combustível em uso. Ou seja, entende-se que o injetor de combustível 21 pode ser orientado de outra forma além da orientação vertical ilustrada nos desenhos e que permanece no escopo desta invenção. Os termos axial e longitudinal se referem aqui direcionalmente à direção longitudinal do injetor de combustível (por exemplo, a direção vertical nas modalidades ilustradas). Os termos transversal, lateral e radial se referem aqui a uma direção normal para a direção axial (por exemplo, longitudinal). Os termos interno e externo são também usados em referência a uma direção transversal para a direção axial do injetor de combustível, com o termo interno se referindo a um sentido na direção do interior do injetor de combustível e o termo externo se referindo a um sentido na direção do exterior do injetor.

O corpo principal 25 tem um núcleo axial 35 que se estende Iogitudinalmente ao longo de seu comprimento. A dimensão transversal do núcleo 35 (por exemplo, o diâmetro do núcleo circular ilustrado na Fig. 1) varia ao longo de segmentos longitudinais separados do núcleo para barbatanas que se tornarão aparentes. Em particular, com referência à Fig. 3, em uma extremidade superior 37 do corpo principal 25 a dimensão transversal do núcleo é escalonada para formar uma base 39 para assentar uma válvula solenóide convencional (não mostrada) sobre o corpo principal com uma parte da válvula solenóide que se estende para baixo no núcleo central do corpo principal. O injetor de combustível 21 e a válvula solenóide são mantidos juntos em conjunto por um conector adequado (não mostrado). A construção e operação das válvulas solenóides adequadas são conhecidas por aqueles versados na técnica e não são, portanto, adicionalmente descritas aqui exceto até onde se fizer necessário. Exemplos de válvulas solenóides adequadas são divulgados na Patente US n° 6.688.579 com o título " Solenoid Valve for Controlar a Fuel Injector of an Internai Combustion Engine", a Patente US n° 6.827.332 com o título " Solenoid Valve ", e a Patente US n° 6.874.706 com o título " Solenoid Valve Compreendendo a Plug-In/Rotative Conexão ". Outras válvulas solenóides adequadas também podem ser usados. A dimensão transversal do núcleo central 35 é escalonada mais para dentro na medida em que ela se estende abaixo da válvula solenóide base para definir um ombro 45 o qual se assenta na um suporte para pino 47 que se estende Iogitudinalmente (e coaxialmente na modalidade ilustrada) no núcleo central. Como ilustrado na Fig. 4, o núcleo do corpo principal 25 ainda se estreita em corte transversal na medida em que ele se estende Iogitudinalmente abaixo do segmento do núcleo no qual o suporte para pino 47 se estende, e define pelo menos em parte uma câmara de baixa pressão 49 do injetor 21.

Logitudinalmente abaixo da câmara de baixa pressão 49, o núcleo central 35 do corpo principal 25 se estreita ainda mais para definir um segmento de canal guia (e selante a alta pressão) 51 (Figs. 4 e 5) do núcleo para pelo menos em parte adequadamente posicionar uma agulha de válvula 53 (amplamente, um membro em válvula) do injetor 21 no núcleo como descrito posteriormente aqui. Com referência à Fig. 8, a dimensão transversal do núcleo 35 então aumenta na medida em que o núcleo se estende Iogitudinalmente abaixo do segmento de canal guia 51 para a extremidade inferior aberta 31 do corpo principal 25 para em parte (por exemplo, junto com o bocal 27 como será descrito) definir uma câmara de alta pressão 55 (amplamente, uma câmara de combustível interna e mesmo em termos mais amplos uma câmara de líquido interna) do suporte do injetor 23.

Uma entrada de combustível 57 (Figs. 1 e 4) é formada no lado do corpo principal intermediária às extremidades superior e inferior 37, 31 do mesmo e se comunica com os canais de distribuição superior e inferior 59, 61 divergentes, que se estendem no corpo principal. Em particular, o canal de distribuição superior 59 se estende a partir da entrada de combustível 57 para cima no corpo principal 25 e se abre para dentro do núcleo 35 geralmente adjacente ao suporte para pino 47 fixo no núcleo, e mais particularmente imediatamente abaixo do ombro 45 sobre o qual o suporte para pino é assentado. O canal de distribuição inferior 61 se estende a partir da entrada de combustível 57 para baixo no corpo principal 25 e se abre para dentro do núcleo central 35 geralmente na câmara de alta pressão 55. Um tubo de distribuição 63 se estende para dentro através do corpo principal 25 na entrada de combustível 57 e é mantido em conjunto com o corpo principal por uma luva adequada 65 e ajuste em rosca 67. Entende-se que a entrada de combustível 57 possa ser localizada de outro modo além do ilustrado nas Figs. 1 e 4 sem espaçamento do escopo da invenção. Entende-se também que o combustível pode ser distribuído somente para a câmara de alta pressão 55 do suporte 23 e permanecer no escopo desta invenção.

O corpo principal 25 também tem uma saída 69 (Figs. 1 e 4) formada em seu lado através do qual o combustível a baixa pressão é esvaziado do injetor 21 para distribuição a um sistema de retorno de combustível adequado (não mostrado). Um primeiro canal de retorno 71 é formado no corpo principal 25 e fornece comunicação fluida entre a saída 69 e a câmara de baixa pressão 49 do núcleo central 35 do corpo principal. Um segundo canal de retorno 73 é formado no corpo principal 25 para fornecer comunicação fluida entre a saída 69 e a extremidade superior aberta 37 do corpo principal. Entende-se, entretanto, que um ou ambos os canais de retorno 71, 73 podem ser omitidos do injetor de combustível 21 sem que se afaste do escopo desta invenção.

Com particular referência agora às Figs. 6-8, o bocal 27 ilustrado é geralmente

alongado e é alinhado coaxialmente com o corpo principal 25 do suporte do injetor de combustível 23. Em particular, o bocal 27 tem um núcleo axial 75 alinhado coaxialmente com o núcleo axial 35 do corpo principal 25, particularmente na extremidade inferior 31 do corpo principal, de forma que, juntos, o corpo principal e o bocal definem a câmara de alta pressão 55 do suporte do injetor de combustível 23. A dimensão transversal do núcleo do bocal 75 é escalonada para fora na extremidade superior 33 do bocal 27 para definir um ombro 77 para assentar um membro de montagem 79 no suporte do injetor de combustível 23. A extremidade inferior (também referida como uma ponta 81) do bocal 27 é geralmente cônica.

Intermediando a sua ponta 81 e a extremidade superior 33 a dimensão transversal

(por exemplo, o diâmetro na modalidade ilustrada) do núcleo do bocal 75 é geralmente uniforme ao longo do comprimento do bocal como ilustrado na Fig. 8. Uma ou mais portas de exaustão 83 (duas são visíveis no corte transversal da Fig. 7 enquanto as portas adicionais são visíveis no corte transversal da Fig. 10) são formadas no bocal 27, tal como na ponta 81 do bocal na modalidade ilustrada, através das quais o combustível a alta pressão é esvaziado do suporte 23 para distribuição ao motor. Como um exemplo, em uma modalidade adequada o bocal 27 pode ter oito portas de exaustão 83, com cada porta de exaustão com um diâmetro de aproximadamente 0,006 polegadas (0,15 mm). Entretanto, entende-se que o número de portas de exaustão e o diâmetro das mesmas podem variar sem que se afaste do escopo desta invenção. O canal de distribuição inferior 61 e a câmara de alta pressão 55 juntos definem aqui amplamente um curso do fluxo no suporte 23 ao longo do qual o combustível a alta pressão flui a partir da entrada de combustível 57 para as portas de exaustão 83 do bocal 27.

Com referência agora às Figs 1 e 3, o suporte para pino 47 compreende um corpo alongado e tubular 85 e um cabeçote 87 formado integralmente com a extremidade superior do corpo tubular e dimensionado na transversal maior do que o corpo tubular para posicionar o suporte para pino sobre o ombro 45 do corpo principal 25 no núcleo central 35 dos mesmos. Na modalidade ilustrada o suporte para pino 47 é alinhado coaxialmente com o núcleo axial 35 do corpo principal 25, com o corpo tubular 85 do suporte para pino sendo dimensionado para engajamento por vedação geralmente com corpo principal no núcleo axial do corpo principal. O corpo tubular 85 do suporte para pino 47 define um canal interno que se estende Iogitudinalmente 91 do suporte para pino para receber de forma deslizável um pino alongado 93 para dentro do suporte para pino.

O cabeçote 87 do suporte para pino 47 tem um recesso 95 geralmente côncavo, ou em forma de prato formado centralmente em sua superfície superior, e um núcleo 97 que se estende Iogitudinalmente a partir do centro desse recesso para o canal interno 91 do suporte para pino. Como ilustrado na Fig. 3, um fenda anelar 99 é formada entre a parede lateral do suporte para pino 47 e a superfície interna do corpo principal 25 na parte superior do núcleo do corpo principal. Um canal de alimentação 101 se estende transversalmente através da parede lateral do corpo tubular 85 do suporte para pino 47 para o canal interno 91 geralmente na extremidade superior do canal, com o canal de alimentação 101 sendo aberto em sua extremidade externa transversal para a fenda anelar 99. O canal de alimentação 101 está em comunicação fluida com o canal de distribuição superior 59 no corpo principal 25 através da fenda anelar 99 para receber combustível a alta pressão para dentro do canal de alimentação, o canal interno do corpo tubular 85 acima do pino 93, e o núcleo 97 que se estende Iogitudinalmente no cabeçote 87 do suporte para pino 47. O pino 93 é alongado e adequadamente se estende coaxialmente no suporte para

pino canal 91 e núcleo axial 35 do corpo principal 25. Um segmento superior do pino 93 é recebido de forma deslizável no canal interno 91 do suporte para pino 47 em relação intimamente espaçada com o mesmo enquanto o remanescente do pino se estende Iogitudinalmente para fora do suporte para pino para baixo e para dentro da câmara de baixa pressão 49 do núcleo 35 do corpo principal 25. Como ilustrado na Fig. 3, uma extremidade superior 103 do pino 93 (por exemplo, no topo do canal interno 101 do suporte para pino 47) é afilada para permitir que o combustível a alta pressão seja recebido no canal interno do suporte para pino acima da extremidade superior do pino.

Também disposto na câmara de baixa pressão 49 do corpo principal núcleo 35 estão uma luva tubular 107 (Fig. 4) que envolve o pino 93 imediatamente abaixo do suporte para pino 47 (por exemplo, estando contíguo ao fundo do suporte para pino) e define uma base em mola, um martelo 109 contíguo à extremidade inferior do pino em relação coaxial com o pino e com uma extremidade superior que define uma base em mola oposta, e uma bobina espiral 111 retida entre o martelo e a luva em espiral com o pino passando Iogitudinalmente através da bobina.

A agulha de válvula 53 (amplamente, o membro em válvula) é alongada e se estende coaxialmente no núcleo 35 do corpo principal 25 a partir de uma extremidade superior 113 (Fig. 2) da agulha de válvula contígua com o fundo do martelo 109, para baixo através do segmento de canal guia 51 (Fig. 8) do núcleo do corpo principal, e ainda para baixo através da câmara de alta pressão 55 para uma extremidade terminal 115 da agulha de válvula disposta intimamente próxima à ponta 81 do bocal 27 na câmara de alta pressão. Como melhor ilustrado nas Figs. 4 e 8, a agulha de válvula 53 é dimensionada na transversal para relação intimamente espaçada com o corpo principal 25 no segmento de canal guia 51 do núcleo axial 35 para manter alinhamento apropriado da agulha de válvula em relação ao bocal 27.

Com referência particularmente à Fig. 7, a extremidade terminal 115 da agulha de válvula ilustrada 53 é geralmente cônica de acordo com a forma cônica da ponta 81 do bocal 27 e define um superfície de fechamento 117 adaptada para geralmente lacrar contra a ponta da superfície interna do bocal em uma posição fechada (não mostrada) da agulha de válvula. Em particular, na posição fechada da agulha de válvula 53 a superfície de fechamento 117 da agulha de válvula lacra contra a superfície interna do ponta do bocal 81 sobre as portas de exaustão 83 para selar o bocal (e mais amplamente o suporte do injetor de combustível 23) contra o combustível sendo esvaziado do bocal através das portas de exaustão. Em uma posição aberta da agulha de válvula (ilustrado na Fig. 7), a superfície de fechamento 117 da agulha de válvula 53 é espaçada da ponta da superfície interna do bocal 81 para permitir que o combustível na câmara de alta pressão 55 flua entre a agulha de válvula 53 e ponta do bocal 81 para as portas de exaustão 83 para exaustão do injetor de combustível 21.

Em geral, o espaçamento entre a superfície de fechamento 117 da extremidade terminal da agulha de válvula 115 e a superfície oposta de ponta do bocal 81 na posição aberta da agulha de válvula está adequadamente na faixa de aproximadamente 0,002 polegadas (0,051 mm) a aproximadamente 0,025 polegadas (0,64 mm). Entretanto, entende-se que o espaçamento pode ser maior ou menor do que a faixa especificada acima sem que se afaste do escopo desta invenção.

Contempla-se que o bocal 27, e mais particularmente a ponta 81, pode ser alternativamente configurado de modo que as portas de exaustão 83 estejam dispostas de forma diferente de sobre a superfície interna do bocal que se assenta na superfície de fechamento 117 da agulha de válvula 53 na posição fechada da agulha de válvula. Por exemplo, as portas de exaustão 83 podem estar dispostas a montante (na direção na qual o combustível flui na direção das portas de exaustão) do bocal superfície que se assenta na superfície de fechamento 117 da agulha de válvula 53 e permanecer no escopo desta invenção. Um exemplo adequado de tal arranjo de agulha de válvula, ponta do bocal e porta de exaustão é descrito na Patente US n° 6.543.700, cuja divulgação é incorporada aqui por referência até onde for consistente com este.

Será entendido que o pino 93, o martelo 109 e a agulha de válvula 53 são assim conjuntamente móveis Iogitudinalmente sobre um eixo comum no suporte do injetor de combustível 23 entre a posição fechada e a posição aberta da agulha de válvula. A mola 111 disposta entre a luva 107 e o martelo 109 adequadamente inclina obliquamente o martelo, e assim a agulha de válvula 53, na direção da posição fechada da agulha de válvula. Entende-se que outras configurações adequadas de válvula são possíveis para controlar o fluxo de combustível a partir do injetor para distribuição ao motor sem que se afaste do escopo desta invenção. Por exemplo, o bocal 27 (amplamente, o suporte 23) pode ter uma abertura através da qual a agulha de válvula 53 se estende para fora do bocal e através da qual o combustível sai do bocal para distribuição ao motor. Em tal modalidade a extremidade terminal 115 da agulha de válvula 53 selaria contra o bocal 27 exterior à mesma na posição fechada da agulha de válvula. Entende-se também que a operação da agulha de válvula 53 pode ser controlada de modo diferente do que por uma válvula solenóide e permanecer no escopo desta invenção. Entende-se ainda que a agulha de válvula 53 ou outro arranjo de válvula pode ser omitido completamente do injetor de combustível 21 sem que se afaste do escopo desta invenção.

Com particular referência agora às Figs. 8 e 9, um guia de onda ultrassônica 121 é formado separado da agulha de válvula 53 e o suporte do injetor de combustível 23 e se estende Iogitudinalmente na câmara de alta pressão 55 do suporte para um extremidade terminal 123 do guia de onda disposto imediatamente acima da ponta 81 do bocal 27 para energizar ultrassonicamente o combustível na câmara de combustível imediatamente antes que o combustível saia do injetor 21 através das portas de exaustão 83 formadas no bocal. O guia de onda 121 ilustrado é adequadamente alongado e tubular, com uma parede lateral 125 que define uma passagem interna 127 que se estende ao longo de seu comprimento entre as extremidades Iogitudinalmente opostas superior e inferior (a extremidade superior sendo indicada em 129) do guia de onda. A extremidade inferior do guia de onda 121 define a extremidade terminal 123 do guia de onda. O guia de onda 121 ilustrado tem um corte transversal geralmente anelar (ou seja, circular). Entretanto, entende-se que o guia de onda 121 pode ser formado em corte transversal de modo diferente do anelar sem que se afaste do escopo desta invenção. Contempla-se também que o guia de onda 121 pode ser tubular ao longo de menos do que todo o seu comprimento, e pode mesmo ser geralmente sólido ao longo de seu comprimento. Em outras modalidades, contempla-se que a agulha de válvula pode ser geralmente tubular e o guia de onda disposto pelo menos em parte no interior da agulha de válvula.

Em geral, o guia de onda pode ser construído de um metal com propriedades mecânicas e acústicas adequadas. Exemplos de metais adequados para a construção do guia de onda incluem, sem limitação, alumínio, liga monel, titânio, e alguns aços de liga. Contempla-se também que todo ou parte do guia de onda pode ser recoberto com um outro metal. O guia de onda ultrassônica 121 é fixo no suporte do injetor de combustível 23, e mais adequadamente na câmara de alta pressão 55 como na modalidade ilustrada, pelo membro de montagem 79.

O membro de montagem 79, localizada Iogitudinalmente entre as extremidades 123, 129 do guia de onda 121, geralmente define um segmento superior 131 do guia de onda que se estende Iogitudinalmente para cima (na modalidade ilustrada) a partir do membro de montagem 79 para a extremidade superior 129 do guia de onda e um segmento inferior 133 que se estende Iogitudinalmente para baixo a partir do membro de montagem para a extremidade terminal 123 do guia de onda.

Enquanto na modalidade ilustrada o guia de onda 121 (ou seja, ambos os segmentos superior e inferior dos mesmos) é disposto inteiramente na câmara de alta pressão 55 do suporte, contempla-se que apenas uma parte do guia de onda pode ser disposta na câmara de alta pressão sem que se afaste do escopo desta invenção. Por exemplo, apenas o segmento inferior 133 do guia de onda 121, inclusive a extremidade terminal 123 dos mesmos, pode ser disposta na câmara de alta pressão 55 enquanto o segmento superior 131 do guia de onda é disposto exterior da câmara de alta pressão, e pode ou não ser submetido ao combustível a alta pressão no suporte do injetor 23.

A dimensão transversal interna (por exemplo, diâmetro interno na modalidade ilustrada) do guia de onda 121 (por exemplo, a dimensão transversal da passagem interior 127 dos mesmos) é geralmente uniforme ao longo do comprimento do guia de onda e é adequadamente dimensionada para acomodar a agulha de válvula 53, a qual se estende coaxialmente na passagem interior do guia de onda ao longo de todo o comprimento do guia de onda (e acima do guia de onda para dentro contígua ao martelo 109 na modalidade ilustrada). Entende-se, entretanto, que a agulha de válvula 53 pode se estender apenas ao longo de uma parte da passagem interior 127 do guia de onda 121 sem que se afaste do escopo desta invenção. Entende-se também que a dimensão transversal interna do guia de onda 121 pode ser de modo diferente de uniforme ao longo do comprimento do guia de onda. Na modalidade ilustrada, a extremidade terminal 115 da agulha de válvula 53, e mais adequadamente a superfície de fechamento 117 da agulha de válvula, é disposta Iogitudinalmente para fora da extremidade terminal 123 do guia de onda 121 em ambos as posições aberta e fechada da agulha de válvula. Entende-se, entretanto, que a superfície de fechamento 117 da extremidade terminal 115 da agulha de válvula 53 necessita apenas se estender para fora da extremidade terminal 123 do guia de onda 121 na posição fechada da agulha de válvula e pode ser totalmente ou parcialmente disposta na passagem interior 127 do guia de onda na posição aberta da agulha de válvula.

Como ilustrado melhor na Fig. 7, a dimensão transversal (por exemplo, o diâmetro na modalidade ilustrada) da parte da agulha de válvula 53 que se estende na passagem interior 127 do guia de onda 121 é dimensionada levemente menor do que a dimensão transversal da passagem interior do guia de onda para definir em parte o curso do fluxo para combustível a alta pressão no suporte, e mais adequadamente definir uma parte do curso do fluxo que se estende entre a superfície interna da parede lateral do guia de onda 125 e a agulha de válvula ao longo do comprimento da agulha de válvula. Por exemplo, em uma modalidade a agulha de válvula 53 é transversalmente espaçada (por exemplo, radialmente espaçada na modalidade ilustrada) da superfície interna da parede lateral do guia de onda 125 na passagem interior 127 do guia de onda na faixa de aproximadamente 0,0005 polegadas (0,013 mm) a aproximadamente 0,0025 polegadas (0,064 mm).

Ao longo de um par de segmentos Iogitudinalmente espaçados (por exemplo, um segmento 137 (Fig. 7) sendo adjacente à extremidade terminal 123 do guia de onda 121 e o outro segmento 139 (Fig. 6a) sendo adjacente a e imediatamente acima do membro de montagem 79) da agulha de válvula 53 na passagem 127, a dimensão transversal da agulha de válvula 53 é aumentada de forma que a agulha de válvula esteja em uma relação de espaçamento mais próximo ou mesmo em contato por deslizamento com o guia de onda na passagem para facilitar apropriado alinhamento na mesma e para inibir o movimento transversal da agulha de válvula na passagem. A superfície externa da agulha de válvula 53 nesses segmentos tem uma ou mais superfícies planas (não mostradas) formadas na mesma para definir parcialmente a parte do curso do fluxo que se estende na passagem interior 127 do guia de onda 121. Alternativamente, a superfície externa da agulha de válvula 53 pode ser Iogitudinalmente estriada nesses segmentos para permitir que o combustível flua na passagem interior 127 do guia de onda 121 após tais segmentos.

Com particular referência à Fig. 7, a superfície externa da parede lateral do guia de onda 125 é espaçada transversalmente do corpo principal 25 e bocal 27 para ainda definir o curso do fluxo ao longo do qual o combustível a alta pressão flui a partir da entrada de combustível 57 para as portas de exaustão 83, e mais adequadamente forma uma parte do curso do fluxo exterior, ou para fora do guia de onda 121. Em geral, a dimensão transversal externa (por exemplo, diâmetro externo na modalidade ilustrada) da parede lateral do guia de onda 125 é uniforme ao longo de um comprimento dos mesmos e intermediária a uma parte aumentada 195 do guia de onda disposta Iogitudinalmente em e/ou adjacente à extremidade terminal 123 do guia de onda 121, e uma outra parte aumentada 153 disposta Iogitudinalmente adjacente à extremidade superior 129 do guia de onda. Como um exemplo, o espaçamento transversal (por exemplo, radial na modalidade ilustrada) entre o guia de onda parede lateral 125 e o bocal 27 a jusante (por exemplo, em relação à direção na qual combustível flui a partir da extremidade superior 33 do bocal para as portas de exaustão 83) da extremidade terminal 123 do guia de onda é adequadamente na faixa de aproximadamente 0,001 polegadas (0,025 mm) a aproximadamente 0,021 polegadas (0,533 mm). Entretanto, o espaçamento pode ser menos do que ou maior do que esse sem que se afaste do escopo desta invenção.

A dimensão transversal externa da parte 195 do segmento inferior 133 do guia de onda 121 aumenta adequadamente, e mais adequadamente se afila ou se alarga transversalmente para fora adjacente a ou mais adequadamente na extremidade terminal 123 do guia de onda. Por exemplo, a dimensão transversal dessa parte aumentada 195 do segmento inferior 133 do guia de onda 121 é dimensionada para um relação intimamente espaçada ou mesmo de contato por deslizamento com o bocal 27 no núcleo central 75 do mesmo para manter alinhamento axial apropriado do guia de onda (e consequentemente a agulha de válvula 53) na câmara de alta pressão 55.

Como resultado, a parte do curso do fluxo entre o guia de onda 121 e o bocal 27 é geralmente mais estreita adjacente a ou na extremidade terminal 123 do guia de onda em relação ao curso do fluxo imediatamente a jusante da extremidade terminal do guia de onda para restringir geralmente o fluxo de combustível após a extremidade terminal do guia de onda para as portas de exaustão 83. A parte aumentada 195 do segmento inferior 133 do guia de onda 121 também fornece maior área superficial excitada ultrassonicamente para a qual o combustível que flui depois da extremidade terminal 123 do guia de onda é exposto. Uma ou mais superfícies planas 197 (Fig. 9) são formadas na superfície externa da parte aumentada 195 do segmento inferior 133 para facilitar o fluxo de combustível ao longo do curso do fluxo depois da extremidade terminal 123 do guia de onda 121 para fluir para as portas de exaustão 83 do bocal 27. Entende-se que a parte aumentada 195 da parede lateral do guia de onda 115 pode ser escalonada para fora ao invés de afilada ou alargada. Contempla-se também que as superfícies superior e inferior da parte aumentada 195 podem ser sinuosas ao invés de retas e permanecer no escopo desta invenção.

Em um exemplo, a parte aumentada 195 do segmento inferior do guia de onda 133, por exemplo, em e/ou adjacente a extremidade terminal 123 do guia de onda, tem uma dimensão transversal externa máxima (por exemplo, diâmetro externo na modalidade ilustrada) de aproximadamente 0,2105 polegadas (5,35 mm), enquanto que a dimensão transversal externa máxima do guia de onda imediatamente a jusante dessa parte aumentada pode estar na faixa de aproximadamente 0,16 polegadas (4,06 mm) a levemente menos do que aproximadamente 0,2105 polegadas (5,35 mm).

O espaçamento transversal entre a extremidade terminal 123 do guia de onda 121 e o bocal 27 define uma área aberta através da qual o combustível flui ao longo do curso do fluxo depois da extremidade terminal do guia de onda. Uma ou mais portas de exaustão 83 define uma área aberta através da qual o combustível sai do suporte 23. Por exemplo, onde uma porta de exaustão é fornecida a área aberta através da qual o combustível sai do suporte 23 é definida como a área transversal da porta de exaustão (por exemplo, onde o combustível entra para dentro da porta de exaustão) e onde diversas portas de exaustão 83 estão presentes a área aberta através da qual o combustível sai do suporte é definida como a soma da área transversal de cada porta de exaustão. Em uma modalidade, uma proporção da área aberta na extremidade terminal 123 do guia de onda 121 e o bocal 27 para a área aberta através da qual o combustível sai do suporte 23 (por exemplo, em portas de exaustão 83) está adequadamente na faixa de aproximadamente 4:1 a aproximadamente 20:1.

Entende-se que em outras modalidades adequados o segmento inferior 133 do guia de onda 121 pode ter uma dimensão transversal externa geralmente uniforme ao longo de todo o seu comprimento (por exemplo, de forma que nenhuma parte aumentada 195 seja formada), ou pode diminuir em dimensão transversal externa (por exemplo, substancialmente estreitar na direção de sua extremidade terminal 123) sem espaçamento do escopo da invenção.

Com referência novamente às Figs. 8 e 9, um dispositivo excitador adaptado para energizar o guia de onda 121 para mecanicamente vibrar ultrassonicamente é adequadamente disposto inteiramente na câmara de alta pressão 55 ao longo do guia de onda e é geralmente indicado em 145. Em uma modalidade, o dispositivo excitador 145 é adequadamente responsivo para corrente elétrica de alta freqüência (por exemplo, freqüência ultrassônica) para vibrar o guia de onda ultrassonicamente. Como um exemplo, o dispositivo excitador 145 pode adequadamente receber corrente elétrica de alta freqüência a partir de um sistema gerador adequado (não mostrado) que é operável para distribuir corrente alternada de alta freqüência para o dispositivo excitador. O termo "ultrassônico" como usado aqui deve significar com uma freqüência na faixa de aproximadamente 15 kHz a aproximadamente 100 kHz. Como um exemplo, em uma modalidade o sistema gerador pode adequadamente distribuir corrente alternada para o dispositivo excitador em uma freqüência ultrassônico na faixa de aproximadamente 15 kHz a aproximadamente 100 kHz, mais adequadamente na faixa de aproximadamente 15 kHz a aproximadamente 60 kHz, e ainda mais adequadamente na faixa de aproximadamente 20 kHz a aproximadamente 40 kHz. Tais sistemas geradores são bem conhecidos por aqueles versados na técnica e não precisam ser descritos adicionalmente aqui.

Na modalidade ilustrada o dispositivo excitador 145 compreende um dispositivo piezelétrico, e mais adequadamente uma diversidade de anéis piezelétricos empilhados 147 (por exemplo, pelo menos dois e na modalidade ilustrada quatro) envolvendo o segmento superior 131 do guia de onda 121 e assentados sobre um ombro 149 formado pelo membro de montagem 79. Um colar anelar 151 envolve o segmento superior 131 do guia de onda 121 acima dos anéis piezelétricos 147 e carrega para baixo contra o anel mais superior. Adequadamente, o colar 151 é construído de um material de alta densidade. Por exemplo, um material adequado a partir do qual o colar 151 pode ser construído é tungstênio. Entende-se, entretanto, que o colar 151 pode ser construído de outros materiais adequados e permanecer no escopo desta invenção. A parte aumentada 153 adjacente à extremidade superior 129 do guia de onda 121 tem uma dimensão transversal externa aumentada (por exemplo, um diâmetro externo aumentado na modalidade ilustrada) e é rosqueada ao longo desse segmento. O colar 151 é internamente rosqueado para fixar de modo rosqueável o colar sobre o guia de onda 121. O colar 151 é adequadamente apertado para baixo contra a pilha de anéis piezelétricos 147 para comprimir os anéis entre o colar e o ombro 149 do membro de montagem 79.

O guia de onda 121 e o dispositivo excitador 145 da modalidade ilustrada juntos definem amplamente um conjunto de guia de onda, indicado geralmente em 150, para energizar ultrassonicamente o combustível na câmara de alta pressão 55. De modo similar, todo o conjunto de guia de onda 150 é disposto inteiramente na câmara de combustível a alta pressão 55 do injetor de combustível 21 e é assim geralmente exposto de modo uniforme para o ambiente a alta pressão no injetor de combustível. Como um exemplo, o conjunto ilustrado de guia de onda é particularmente construído para atuar tanto como uma cometa ultrassônica como um transdutor para vibrar ultrassonicamente a cometa ultrassônica. Em particular, o segmento inferior 133 do guia de onda 121 como ilustrado na Fig. 8 geralmente atua na forma de uma cometa ultrassônica enquanto o segmento superior 131 do guia de onda, e mais adequadamente a parte do segmento superior que se estende geralmente a partir do membro de montagem 79 para o local no qual o colar 151 se fixa ao segmento superior do guia de onda junto com o dispositivo excitador (por exemplo, os anéis piezelétricos) atua na forma de um transdutor. Com a distribuição de corrente elétrica (por exemplo, corrente alternada distribuída

em uma freqüência ultrassônica) para os anéis piezelétricos 147 da modalidade ilustrada, os anéis piezelétricos se expandem e se contraem (particularmente na direção longitudinal do injetor de combustível 21) na freqüência ultrassônica na qual a corrente é distribuída aos anéis. Já que os anéis 147 são comprimidos entre o colar 151 (o qual é fixado para o segmento superior 131 do guia de onda 21) e o membro de montagem 79, a expansão e a contração dos anéis fazem com que o segmento superior do guia de onda se alongue e contraia ultrassonicamente (por exemplo, geralmente na freqüência em que os anéis piezelétricos se expandem e contraem), tal como na forma de um transdutor. O alongamento e a contração do segmento superior 131 do guia de onda 121 deste modo excita a freqüência ressonante do guia de onda, e em particular ao longo do segmento inferior 133 do guia de onda, o que resulta em vibração ultrassônica do guia de onda ao longo do segmento inferior, por exemplo, na forma de uma cometa ultrassônica.

Como um exemplo, em uma modalidade o deslocamento do segmento inferior 133 do guia de onda 121 que resulta da excitação ultrassônica dos mesmos pode ser de até aproximadamente seis vezes o deslocamento dos anéis piezelétricos e do segmento superior do guia de onda. Entende-se, contudo, que o deslocamento do segmento inferior 133 pode ser amplificado mais do que seis vezes, ou ele pode não ser amplificado de modo algum, e permanecer no escopo desta invenção.

Contempla-se que uma parte do guia de onda 121 (por exemplo, uma parte do segmento superior 131 do guia de onda) pode alternativamente ser construída de um material magnetoestritivo que seja responsivo aos campos magnéticos que mudam em freqüências ultrassônicas. Em tal modalidade (não mostrada) o dispositivo excitador pode compreender um gerador de campo magnético disposto em todo ou em parte do suporte 23 e operável em resposta ao recebimento da corrente elétrica para aplicar um campo magnético para o material magnetoestritivo onde o campo magnético muda em freqüências ultrassônicas (por exemplo, de ligado a desligado, de uma magnitude a outra, e/ou uma mudança em direção).

Por exemplo, um gerador adequado pode compreender uma bobina elétrica conectada ao sistema gerador o qual distribui a corrente para a bobina em freqüências ultrassônicas. A parte magnetoestritiva do guia de onda e o gerador de campo magnético de tal modalidade juntos assim atuam como um transdutor enquanto o segmento inferior 133 do guia de onda 121 novamente atua como uma cometa ultrassônica. Um exemplo de um material magnetoestritivo e um gerador de campo magnético adequado é divulgado na Patente US n° 6.543.700, cuja divulgação é incorporada aqui por referência até onde for consistente com este.

Enquanto todo o conjunto de guia de onda 150 é ilustrado como estando disposto na câmara de alta pressão 55 do suporte do injetor de combustível 23, entende-se que um ou mais componentes do conjunto de guia de onda pode ser totalmente ou parcialmente disposto no exterior da câmara de alta pressão, e pode mesmo ser disposto no exterior do suporte, sem que se afaste do escopo desta invenção. Por exemplo, onde um material magnetoestritivo for usado, o gerador de campo magnético (amplamente, o dispositivo excitador) pode ser disposto no corpo principal 25 ou outro componente do suporte do injetor de combustível 23 e ser apenas parcialmente exposto para ou completamente lacrado fora da câmara de alta pressão 55. Em uma outra modalidade, o segmento superior 131 do guia de onda 121 e os anéis piezelétricos 147 (e colar 151) podem juntos ser localizados no exterior da câmara de alta pressão 55 sem que se afaste do escopo desta invenção, desde que a extremidade terminal 123 do guia de onda esteja disposta na câmara de alta pressão.

Colocando-se os anéis piezelétricos 147 e o colar 151 em torno do segmento superior 131 do guia de onda 121, todo o conjunto de guia de onda 150 não necessita ser maior do que o próprio guia de onda (por exemplo, como oposto ao comprimento de um conjunto no qual um transdutor e uma cometa ultrassônica estejam dispostos em um arranjo convencional extremidade-a-extremidade, ou "empilhados"). Como um exemplo, todo o conjunto de guia de onda 150 pode adequadamente ter um comprimento igual a aproximadamente um-meio do comprimento de onda ressonante (de outro modo u comumente referido como meio comprimento de onda) do guia de onda. Em particular, o conjunto de guia de onda 150 é adequadamente configurado para ressonar em uma freqüência ultrassônica na faixa de aproximadamente 15 kHz a aproximadamente 100 kHz, mais adequadamente na faixa de aproximadamente 15 kHz a aproximadamente 60 kHz, e mesmo mais adequadamente na faixa de aproximadamente 20 kHz a aproximadamente 40 kHz. O conjunto de guia de onda com meio comprimento de onda 150 que opera em tais freqüências tem um comprimento total respectivo (correspondente a um meio comprimento de onda) na faixa de aproximadamente 133 mm a aproximadamente 20 mm, mais adequadamente na faixa de aproximadamente 133 mm a aproximadamente 37,5 mm e mesmo mais adequadamente na faixa de aproximadamente 100 mm a aproximadamente 50 mm. Como um exemplo mais particular, o conjunto de guia de onda 150 ilustrado nas Figs. 8 e 9 é configurado para operação em uma freqüência de aproximadamente 40 kHz e tem um comprimento total de aproximadamente 50 mm. Entende-se, entretanto, que o suporte 23 pode ser suficientemente dimensionado para permitir que um conjunto de guia de onda que tem um comprimento de onda total seja disposto no mesmo. Entende-se também que em tal arranjo o conjunto de guia de onda pode compreender uma cometa ultrassônica e um transdutor em uma configuração empilhada.

Uma luva eletricamente não-condutiva 155 (a qual é cilíndrica na modalidade ilustrada, mas pode ter outra forma) é assentada sobre a extremidade superior do colar 151 e se estende para cima do colar para a extremidade superior da câmara de alta pressão 55. A luva 155 também é adequadamente construída de um material geralmente flexível. Como um exemplo, um material adequado a partir do qual a luva 155 pode ser construída é um amorfa material termoplástico de polieterimida disponível de General Electric Company, U.S.A., sob o nome comercial ULTEM. Entretanto, outros materiais eletricamente não- condutivos adequados, tal como materiais cerâmicos, podem ser usados para construir a luva 155 e permanecer no escopo desta invenção. A extremidade superior da luva 155 tem um flange anelar integralmente formado 157 que se estende radialmente para fora do mesmo, e um conjunto de quatro fendas que se estendem Iogitudinalmente 159 que definem quatro abas geralmente flexíveis 161 na extremidade superior da luva. Um segundo flange anelar 163 é formado integralmente com a luva 155 e se estende radialmente para fora da luva imediatamente abaixo da fendas que se estendem Iogitudinalmente 159, ou seja, em relação Iogitudinalmente distanciada com o flange anelar 157 disposto na extremidade superior da luva.

Um anel de contato 165 construído de um material eletricamente condutivo

circunscreve a luva 155 intermediário aos flanges anelares Iogitudinalmente espaçados 157, 163 da luva. Em uma modalidade, o anel de contato 165 é adequadamente construído de latão. Entende-se, entretanto, que o anel de contato 165 pode ser construído de outros materiais eletricamente condutivos adequados sem que se afaste do escopo desta invenção. Também se pode entender que um dispositivo de contato diferente de um anel, tal como um dispositivo de único ponto de contato, aba flexível e/ou carregada em uma mola ou outros dispositivos adequados eletricamente condutivos, pode ser usado sem espaçamento do escopo da invenção. Na modalidade ilustrada, a dimensão transversal interna (por exemplo, o diâmetro) do anel de contato 165 é dimensionada levemente menor do que a dimensão transversal externa do segmento longitudinal da luva 155 que se estende entre os flanges anelares 157, 163. O anel de contato 165 é inserido sobre a luva 155 por impulsão do anel de contato

telescopicamente para baixo ao longo da extremidade superior da luva. A força do anel 165 contra o flange anelar 157 na extremidade superior da luva 155 impulsiona as abas 161 para flexionar (por exemplo, curvar) radialmente para dentro para permitir que o anel deslize para baixo depois do flange anelar formado na extremidade superior da luva e basear o anel sobre o segundo flange anelar 163. As abas 161 resilientemente se movem de volta na direção de sua inicial posição, o que fornece engajamento por fricção entre o anel de contato 165 e a luva 155 e retém o anel de contato entre os flanges anelares 157, 163 da luva.

Um anel guia 167 construído de um material eletricamente não-condutivo circunscreve e isola eletricamente o anel de contato 165. Como um exemplo, o anel guia 167 pode (mas não precisa necessariamente) ser construído do mesmo material que a luva 163. Em uma modalidade, o anel guia 167 é adequadamente retido sobre a luva, e mais adequadamente sobre o anel de contato 165, por um ajuste por braçadeira ou fricção do anel guia sobre o anel de contato. Por exemplo, o anel guia 167 pode ser um anel partido descontínuo ao longo de uma fenda como ilustrado na Fig. 9. O anel guia 167 é assim circunferencialmente expansível na fenda para ajustar o anel guia sobre o anel de contato 165 e com liberação subsequente se fecha resilientemente e seguramente em torno do anel de contato.

Em uma modalidade particularmente adequada, uma protuberância anelar posicionadora 169 se estende radialmente para dentro do anel guia 167 e pode ser recebida em um encaixe anelar 171 formado no anel de contato 165 para adequadamente posicionar o anel guia sobre o anel de contato. Entende-se, entretanto, que o anel de contato 165 e o anel guia 167 possam ser montados sobre a luva 155 de modo diferente daquele ilustrado nas Figs. 8 e 9 sem que se afaste do escopo desta invenção. Pelo menos um, e mais adequadamente uma diversidade de aberturas de forma afilada ou frusto-conicamente 173 são formados radialmente através do anel guia 167 para permitir acesso ao anel de contato 165 para a distribuição de corrente elétrica para o anel de contato. Como visto melhor na Fig. 5, uma luva isolante 175 construída de um material eletricamente não-condutivo adequado se estende através de uma abertura no lado do corpo principal 25 e tem um extremidade terminal geralmente formada conicamente 177 configurada para se assentar em uma das aberturas 173 do anel guia 167. A luva isolante 175 é mantida no lugar por um ajuste adequado 179 que fixa de forma rosqueável ao corpo principal 25 na abertura 173 e tem uma abertura central através da qual a luva isolante se estende. Um cabeamento elétrico adequado 181 se estende através da luva isolante 175 para dentro do contato elétrico com o anel de contato 165 em uma extremidade do cabo e está em comunicação elétrica em sua extremidade oposta (não mostrada) com uma fonte (não mostrada) de corrente elétrica.

Cabeamento elétrico adicional 183 se estende a partir do anel de contato 165 para baixo ao longo do exterior da luva 155 na câmara de alta pressão 55 e em comunicação elétrica com um eletrodo (não mostrado) disposto entre o anel piezelétrico mais superior 147 e o próximo anel piezelétrico inferior. Um cabo de separação 184 eletricamente conecta o eletrodo para um outro eletrodo (não mostrado) disposto entre o anel piezelétrico mais inferior 147 e o anel imediatamente acima dele. O membro de montagem 79 e/ou o guia de onda 121 fornece o aterramento para a corrente distribuída para os anéis piezelétricos 147. Em particular, um fio terra 185 é conectado ao membro de montagem 79 e se estende para cima para entre os dois anéis piezelétricos do meio 147 em contato com um eletrodo (não mostrado) disposto entre os mesmos. Opcionalmente, um segundo fio terra (não mostrado) pode se estender de entre os dois anéis piezelétricos do meio 147 em contato com um outro eletrodo (não mostrado) entre o anel piezelétrico mais superior e o colar 151.

Com particular referência agora às Figs. 6, 6a, 8 e 9, o membro de montagem 79 é adequadamente conectado ao guia de onda 121 intermediando as extremidades 123, 129 do guia de onda. Mais adequadamente, o membro de montagem 79 é conectado ao guia de onda 121 em uma região nodal do guia de onda. Como usado aqui, a "região nodal" do guia de onda 121 se refere a uma região ou segmento longitudinal do guia de onda ao longo do qual pouco (ou nenhum) deslocamento longitudinal ocorre durante a vibração ultrassônica do guia de onda e o deslocamento transversal (por exemplo, radial na modalidade ilustrada) é geralmente maximizado. O deslocamento transversal do guia de onda 121 compreende adequadamente expansão transversal do guia de onda, mas pode também incluir movimento transversal (por exemplo, curvatura) do guia de onda.

Na modalidade ilustrada, a configuração do guia de onda 121 é tal que um plano nodal (ou seja, um plano transversal para o guia de onda no qual não ocorre nenhum deslocamento longitudinal enquanto o deslocamento transversal é geralmente maximizado) não esteja presente. Preferivelmente, a região nodal do guia de onda 121 ilustrado é geralmente em forma de cúpula de modo que em qualquer local longitudinal dado na região nodal algum deslocamento longitudinal possa ainda estar presente enquanto o deslocamento primário do guia de onda é o deslocamento transversal.

Entende-se, entretanto, que o guia de onda 121 pode ser adequadamente configurado para ter um plano nodal (ou ponto nodal como ele é algumas vezes referido) e que o plano nodal de tal guia de onda é considerado como sendo do sentido de região nodal como definido aqui. Contempla-se também que o membro de montagem 79 pode ser disposto Iogitudinalmente acima ou abaixo da região nodal do guia de onda 121 sem espaçamento do escopo da invenção.

O membro de montagem 79 é adequadamente configurado e disposto no injetor de combustível 21 para vibratoriamente isolar o guia de onda 121a partir do suporte do injetor de combustível 23. Ou seja, o membro de montagem 25 inibe a transferência de vibração mecânica longitudinal e transversal (por exemplo, radial) do guia de onda 121 para o suporte do injetor de combustível 23 enquanto mantém a posição transversal desejada do guia de onda na câmara de alta pressão 55 e permite o deslocamento longitudinal do guia de onda no suporte do injetor de combustível. Como um exemplo, o membro de montagem 79 da modalidade ilustrada geralmente compreende um segmento interno anelar 187 que se estende transversalmente (por exemplo, radialmente na modalidade ilustrada) para fora do guia de onda 121, um segmento externo anelar 189 que se estende transversalmente para o guia de onda em relação transversalmente espaçada com o segmento interno, e uma rede interconectora anelar 191 que se estende transversalmente entre e os segmentos interconectores interno e externo. Enquanto os segmentos interno e externo 187, 189 e a rede interconectora 191 se estendem continuamente em torno da circunferência do guia de onda 121, entende-se que um ou mais desses elementos pode ser descontínuo em torno do guia de onda tal como na forma de raios de roda, sem que se afaste do escopo desta invenção.

Na modalidade ilustrada na Fig. 6a, o segmento interno 187 do membro de montagem 79 tem uma superfície superior geralmente plana que define o ombro 149 sobre o qual o dispositivo excitador 145, por exemplo, os anéis piezelétricos 147, é assentado. Uma superfície inferior 193 do segmento interno 187 é adequadamente contornada na medida em que ela se estende a partir do guia de onda adjacente 121 para sua conexão com a rede interconectora 191, e mais adequadamente tem um contorno radial curvado. Em particular, o contorno da superfície inferior 193 na junção da rede 191 e o segmento interno 187 do membro de montagem 79 é adequadamente um contorno radial menor (por exemplo, um mais agudo, menos afilado ou mais anguloso) para facilitar a distorção da rede durante a vibração do guia de onda 121. O contorno da superfície inferior 193 na junção do segmento interno 187 do membro de montagem 79 e o guia de onda 121 é adequadamente um contorno radial relativamente maior (por exemplo, um mais afilado ou plano) para reduzir a tensão no segmento interno do membro de montagem sob distorção da rede interconectora 191 durante a vibração do guia de onda.

O segmento externo 189 do membro de montagem 79 é configurado para assentar para baixo contra um ombro formado pelo bocal 27 geralmente adjacente à extremidade superior 33 do bocal. Como visto melhor na Fig. 6, a dimensão transversal interna (por exemplo, diâmetro interno) do bocal 27 é escalonada para dentro e adjacente à extremidade superior 33 do bocal, por exemplo, Iogitudinalmente abaixo do membro de montagem 79, de forma que o bocal esteja Iogitudinalmente espaçado da superfície inferior contornada 193 do segmento interno 187 e rede interconectora 191 do membro de montagem para permitir o deslocamento do membro de montagem durante a vibração ultrassônica do guia de onda 121. O membro de montagem 79 é adequadamente dimensionado na transversal de forma que pelo menos uma margem extrema externa do segmento externo 189 é disposta Iogitudinalmente entre o ombro do bocal 27 e a extremidade inferior 31 do corpo principal 25 do suporte do injetor de combustível 23 (ou seja, a superfície do corpo principal que se assenta contra a extremidade superior 33 do bocal). O membro retentor 29 do injetor de combustível 21 impulsiona o bocal 27 e o corpo principal 25 juntos para fixar a margem extrema do segmento externo do membro de montagem 189 entre os mesmos.

A rede interconectora 191 é construída para ser relativamente mais fina do que os segmentos interno e externo 187, 189 do membro de montagem 79 para facilitar a flexão e/ou curvatura da rede em resposta à vibração ultrassônica do guia de onda 121. Como um exemplo, em uma modalidade a espessura da rede interconectora 191 do membro de montagem 79 pode estar na faixa de aproximadamente 0,2 mm a aproximadamente 1 mm, e mais adequadamente aproximadamente 0,4 mm. A rede interconectora 191 do membro de montagem 79 adequadamente compreende pelo menos um componente axial 192 e pelo menos um componente transversal (por exemplo, radial na modalidade ilustrada) 194. Na modalidade ilustrada, a rede interconectora 191 tem um par de componentes axiais transversalmente espaçados 192 conectados pelo componente transversal 194 de modo que a rede esteja geralmente em forma de U em um corte transversal.

Entende-se, entretanto, que outras configurações que têm pelo menos um componente axial 192 e pelo menos um componente transversal 194 sejam adequadas, tal como em forma de L, em forma de H, em forma de I, em forma de U invertido, em forma de L invertido, e similares, sem que se afaste do escopo desta invenção. Exemplos adicionais de configurações adequadas de rede interconectora 191 são ilustrados e descritos na Patente US n° 6.676.003, cuja divulgação é incorporada aqui por referência até onde for consistente com este.

Os componentes axiais 192 da rede 191 dependem dos respectivos segmentos interno e externo 187, 189 do membro de montagem e estão geralmente em cantílever para o componente transversal 194. De modo similar, o componente axial 192 é capaz de se curvar e/ou se flexionar dinamicamente em relação ao segmento externo 189 do membro de montagem em resposta ao deslocamento transversal vibratório do segmento interno 187 do membro de montagem para assim isolar o suporte 23 a partir de deslocamento transversal do guia de onda. O componente transversal 194 da rede 191 está em cantílever para os componentes axiais 192 de modo que o componente transversal seja capaz de se curvar e se flexionar dinamicamente em relação aos componentes axiais (e consequentemente em relação ao segmento externo 189 do membro de montagem) em resposta ao deslocamento vibratório axial do segmento interno 187 para assim isolar o suporte 23 do deslocamento axial do guia de onda.

Na modalidade ilustrada, o guia de onda 121 se expande radialmente assim como levemente desloca axialmente na região nodal (por exemplo, onde o membro de montagem 79 é conectado ao guia de onda) sob excitação ultrassônica do guia de onda. Em resposta, o membro interconector em forma de U 191 (por exemplo, os componentes axiais e transversais 192, 194 dos mesmos) geralmente se curva e se flexiona, e mais particularmente desliza em relação ao segmento externo fixado 189 do membro de montagem 79, por exemplo, similar ao modo no qual uma cabeça de um desentupidor de sanitário desliza sob deslocamento axial do cabo do desentupidor. De modo similar, a rede interconectora 79 isola o suporte do injetor de combustível 23 da vibração ultrassônica do guia de onda 121, e na modalidade ilustrada ela mais particularmente isola o segmento externo 189 do membro de montagem do deslocamento vibratório do segmento interno 187 do mesmo. Tal configuração do membro de montagem 79 também fornece largura de banda suficiente para compensar pelas trocas de região nodal que podem ocorrer durante uma operação simples. Em particular, o membro de montagem 79 pode compensar pelas mudanças no local em tempo real da região nodal que surgem durante a transferência real de energia ultrassônica através do guia de onda 121. Tais mudanças ou trocas podem ocorrer, por exemplo, devido a mudanças na temperatura e/ou em outras condições ambientais na câmara de alta pressão 55.

Enquanto na modalidade ilustrada os segmentos interno e externo 187, 189 do membro de montagem 79 são dispostos geralmente no mesmo local longitudinal em relação ao guia de onda, entende-se que os segmentos interno e externo podem estar Iogitudinalmente deslocados um do outro sem que se afaste do escopo desta invenção. Contempla-se também que a rede interconectora 191 pode compreender apenas um ou mais componentes axiais 192 (por exemplo, o componente transversal 194 pode ser omitidos) e permanecer no escopo desta invenção. Por exemplo, onde o guia de onda 121 tem um plano nodal e o membro de montagem 79 é localizado sobre o plano nodal, o membro de montagem necessita apenas ser configurado para isolar o deslocamento transversal do guia de onda. Em uma modalidade alternativa (não mostrada), contempla-se que o membro de montagem pode ser disposto em ou adjacente a uma região anti-nodal do guia de onda, tal como em uma das extremidades opostas 123, 129 do guia de onda. Em tal modalidade, a rede interconectora 191 pode compreender apenas um ou mais componentes transversais 194 para isolar o deslocamento axial do guia de onda (ou seja, pouco ou nenhum deslocamento transversal ocorre na anti-região nodal).

Em uma modalidade particularmente adequada o membro de montagem 79 é uma construção de peça única. Mesmo mais adequadamente o membro de montagem 79 pode ser formado integralmente com o guia de onda 121 como ilustrado na Fig. 6. Entretanto, entende-se que o membro de montagem 79 pode ser construído separado do guia de onda 121 e permanecer no escopo desta invenção. Entende-se também que um ou mais componentes do membro de montagem 79 pode ser separadamente construído e adequadamente conectado ou de outro modo montado.

Em uma modalidade adequada o membro de montagem 79 é ainda construído para ser geralmente rígido (por exemplo, resistente a deslocamento estático sob carga) de modo a manter o guia de onda 121 (e consequentemente a agulha de válvula 53) em alinhamento apropriado na câmara de alta pressão 55. Por exemplo, o membro rígido de montagem em uma modalidade pode ser construído de um material não-elastomérico, mais adequadamente metal, e ainda mais adequadamente o mesmo metal a partir do qual o guia de onda é construído. Não se pretende, entretanto, que o termo rígido signifique que o membro de montagem seja incapaz de se flexionar e/ou se curvar dinamicamente em resposta à vibração ultrassônica do guia de onda. Em outras modalidades, o membro rígido de montagem pode ser construído de um material elastomérico que seja suficientemente resistente para deslocamento estático sob carga, mas é de outro modo capaz de se flexionar e/ou se curvar dinamicamente em resposta à vibração ultrassônica do guia de onda. Enquanto o membro de montagem 79 ilustrado na Fig. 6 é construído de um metal, e mais adequadamente construído do mesmo material que o guia de onda 121, contempla-se que o membro de montagem pode ser construído de outros materiais adequados geralmente rígidos sem que se afaste do escopo desta invenção.

De volta com referência às Figs. 6 e 8, o curso do fluxo ao longo do qual o combustível flui na câmara de alta pressão 55 do suporte do injetor de combustível 23 é definido em parte pelo espaçamento transversal entre a superfície interna do bocal 27 e a superfície externa do segmento inferior 133 do guia de onda 121 (por exemplo, abaixo do membro de montagem 79), e entre a superfície interna do corpo principal 25 e as superfícies externas do dispositivo excitador 145, o colar 151 e a luva 155 (por exemplo, acima do membro de montagem). O curso do fluxo do combustível está em comunicação fluida com a entrada de combustível 57 do corpo principal 25 do suporte do injetor 23 geralmente na luva 155 de modo que o combustível a alta pressão que entra no curso do fluxo a partir da entrada de combustível flua para baixo (na modalidade ilustrada) ao longo do curso do fluxo na direção da ponta do bocal 81 para exaustão a partir do bocal 27 através das portas de exaustão 83. Como descrito anteriormente, o combustível a alta pressão adicional flui na passagem interior 127 do guia de onda 121 entre o guia de onda e a agulha de válvula 53.

Como o membro de montagem 79 se estende transversalmente para o guia de onda 121 na câmara de alta pressão 55, a extremidade inferior 31 do corpo principal 25 e a extremidade superior 33 do bocal 27 são adequadamente configurados para permitir que o combustível curso do fluxo se desvie geralmente em torno do membro de montagem na medida em que o combustível flui na câmara de alta pressão. Por exemplo, como melhor ilustrado na Fig. 10, canais adequados 199 são formados na extremidade inferior 31 do corpo principal 25 em comunicação fluida com o curso do fluxo a jusante do membro de montagem 79 e são alinhados com os respectivos canais 201 formados na extremidade superior 33 do bocal 27 em comunicação fluida com o curso do fluxo a montante do membro de montagem. De modo similar, o combustível a alta pressão que flui a partir da entrada de combustível 57 para baixo ao longo do curso do fluxo a jusante do membro de montagem 79 (por exemplo, entre o corpo principal 25 e a luva 155/colar 151/ anéis piezelétricos 147) é direcionado através dos canais 199 no corpo principal em tomo do membro de montagem e através dos canais 201 no bocal 27 para o curso do fluxo a montante do membro de montagem (por exemplo, entre o bocal e o guia de onda 121).

Em uma modalidade, o injetor de combustível é operado por um sistema de controle adequado (não mostrado) para controlar a operação da válvula solenóide e a operação do dispositivo excitador 145. Tais sistemas de controle são conhecidos por aqueles versados na técnica e não precisam ser adicionalmente descritos aqui exceto se necessário. A menos que uma operação de injeção ocorra, a agulha de válvula 53 é inclinada pela mola 111 no núcleo 35 do corpo principal 25 para sua posição fechada com a extremidade terminal 115 da agulha de válvula em contato travado com a ponta do bocal 81 para fechar as portas de exaustão 83. A válvula solenóide fornece um fechamento no recesso 95 formado no cabeçote 87 do suporte para pino 47 para fechar o núcleo 97 que se estende Iogitudinalmente através do suporte para pino. Não é fornecida nenhuma corrente pelo sistema de controle para o conjunto de guia de onda na posição fechada da agulha de válvula 53.

O combustível a alta pressão flui a partir de uma fonte de combustível (não mostrada) para dentro do injetor de combustível 21 na entrada de combustível 57 do suporte 23. Sistemas de distribuição de combustível adequados para a distribuição de combustível pressurizado a partir da fonte de combustível para o injetor de combustível 21 são conhecidos na técnica e não precisam ser adicionalmente descritos aqui. Em uma modalidade, o combustível a alta pressão pode ser distribuído para o injetor de combustível 21 em uma pressão na faixa de aproximadamente 8.000 psi (550 bar) a aproximadamente 30.000 psi (2.070 bar). O combustível a alta pressão flui através do canal superior de distribuição 59 do corpo principal 25 para a fenda anelar 99 entre o corpo principal e o suporte para pino 47, e através do canal de alimentação 101 do suporte para pino para dentro do canal interno 91 do suporte para pino acima do pino 93 e para cima através do núcleo 97 no suporte para pino. O combustível a alta pressão também flui através do curso do fluxo de alta pressão, ou seja, através do canal de distribuição inferior 61 do corpo principal 25 para a câmara de alta pressão 55 para encher a câmara de alta pressão, ambos para fora do guia de onda 121 e na passagem interior 127 do guia de onda. Nesta condição, o combustível a alta pressão acima do pino 93, junto com a inclinação da mola 111, inibe o combustível a alta pressão na câmara de alta pressão 55 contra a impulsão da agulha de válvula 53 para sua posição aberta.

Quando o sistema de controle do injetor determina que uma injeção de combustível para o motor a combustão é necessária, a válvula solenóide é energizada pelo sistema de controle para abrir o suporte ao núcleo do pino 97 de forma que o combustível a alta pressão flua para fora do suporte para o pino para o canal de retorno do combustível 71 na extremidade superior 37 do corpo principal 25 como um combustível a pressão inferior, com isso diminuindo a pressão do combustível por trás (por exemplo, acima) do pino 93 no suporte para pino. De modo similar, o combustível a alta pressão na câmara de alta pressão 55 agora é capaz de impulsionar a agulha de válvula 53 contra a inclinação da mola 111 para a posição aberta da agulha de válvula. Na posição aberta da agulha de válvula 53, a extremidade terminal 115 da agulha de válvula é suficientemente espaçada da ponta do bocal 81 nas portas de exaustão 83 para permitir que o combustível na câmara de alta pressão 55 seja esvaziado através das portas de exaustão.

Sob a energização da válvula solenóide para permitir que a agulha de válvula 53 se mova para sua posição aberta, tal como aproximadamente concorrentemente com o mesmo, o sistema de controle também direciona o gerador de corrente elétrica de alta freqüência para distribuir a corrente ao dispositivo excitador 145, ou seja, os anéis piezelétricos 147 na modalidade ilustrada, através do anel de contato 165 e cabeamento adequado 183 que conecta eletricamente o anel de contato aos anéis piezelétricos. Como descrito anteriormente, faz-se com que os anéis piezelétricos 147 se expandam e se contraiam (particularmente na direção longitudinal do injetor de combustível 21) geralmente na freqüência ultrassônica na qual a corrente é distribuída ao dispositivo excitador 145. A expansão e a contração dos anéis 147 fazem com que o segmento superior 131

do guia de onda 121 se alongue e se contraia ultrassonicamente (por exemplo, geralmente na mesmo freqüência em que os anéis piezelétricos se expandem e contraem). O alongamento e a contração do segmento superior 131 do guia de onda 121 deste modo excita o guia de onda (por exemplo, adequadamente na freqüência resonante do guia de onda), e em particular ao longo do segmento inferior 133 do guia de onda, o que resulta em vibração ultrassônica do guia de onda ao longo do segmento inferior e em particular na parte expandida 195 do segmento inferior na extremidade terminal 123 do mesmo.

Com a agulha de válvula 53 em sua posição aberta, o combustível a alta pressão na câmara de alta pressão 55 flui ao longo do curso do fluxo, e em particular depois da vibração ultrassônica da extremidade terminal 123 do guia de onda 121, para as portas de exaustão 83 da ponta do bocal 81. A energia ultrassônica é aplicada pela extremidade terminal 123 do guia de onda 121 para o combustível a alta pressão imediatamente a jusante (ao longo do curso do fluxo) das portas de exaustão 83 para atomizar o combustível geralmente (por exemplo, para diminuir o tamanho da gotícula e estreitar a distribuição em escala de gotícula do combustível que sai do injetor 21). A energização ultrassônica do combustível antes que ele saia das portas de exaustão 83 produz um spray de combustível líquido atomizado pulsante, geralmente em forma de cone distribuído para dentro da câmara de combustão servida pelo injetor de combustível 21.

Na modalidade ilustrada das Figs. 1-10 e como descrito anteriormente aqui, a operação do pino 93, e consequentemente da agulha de válvula 53, é controlada pela válvula solenóide (não mostrada). Entende-se, entretanto, que outros dispositivos, tal como, sem limitação, dispositivos acionados por carne, dispositivos operados piezelétricos ou magnetoestritivos, dispositivos operados hidraulicamente ou outros dispositivos mecânicos adequados, com ou sem válvulas amplificadoras de fluido, podem ser usados para controlar a operação da agulha da válvula sem que se afaste do escopo desta invenção.

A figura 11 ilustra uma segunda modalidade de um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido, geralmente indicado em 421, da presente invenção. O dispositivo 421 dessa segunda modalidade é amplamente descrito aqui com referência a qualquer dispositivo movido ultrassonicamente no qual um spray líquido pressurizado é esvaziado do dispositivo em seguida à aplicação de energia ultrassônica ao líquido, contemplando-se que tal dispositivo pode ter aplicação em um aparelho tal como, sem limitação, nebulizadores e outros dispositivos de distribuição de fármacos, equipamento de moldagem, umidificantes, aparelho de injeção de combustível para motores, sistemas de pulverização de tinta, sistemas de distribuição de tinta de impressão, sistemas de mistura, sistemas de homogeneização, sistemas de secagem por spray, sistemas de resfriamento e outras aplicações nas quais um spray líquido gerado ultrassonicamente é utilizado.

O dispositivo ilustrado 421 compreende um suporte, designado geralmente em 423, que tem uma entrada 457 para receber líquido para dentro do suporte. O líquido é adequadamente pressurizado na faixa de levemente acima de 0,0 psi (0,0 bar) a aproximadamente 50.000 psi (3.450 bar). Na modalidade ilustrada, o suporte 423 é compreendido pelo menos em parte de um membro de suporte superior (em relação à orientação vertical do dispositivo 421 ilustrado na Fig. 11) 425 e um membro de suporte inferior. Uma extremidade inferior 431 do membro de suporte superior 425 se assenta contra uma extremidade superior 433 do membro de suporte inferior 427 e os membros de suporte são fixo juntos por um conector rosqueado adequado 429. O membro de suporte inferior e superior 425, 427 juntos definem uma câmara interna 455, em comunicação fluida com a entrada 457. O membro de suporte inferior 427 tem um núcleo rosqueado 480 que se estende axialmente formado em seu fundo para receber de modo rosqueável uma inserção 482 no mesmo tal que a inserção ainda define o suporte 423 do dispositivo 421. Uma porta de exaustão 483 se estende axialmente através da inserção 482 para definir amplamente uma porta de exaustão do suporte 423 através da qual o líquido é esvaziado do suporte.

Enquanto a inserção 482 ilustrada na Fig. 11 tem uma única porta de exaustão 483, contempla-se que a inserção pode compreender mais do que uma porta de exaustão. Contempla-se também que a inserção 482 pode ser omitida completamente e o fundo do membro de suporte inferior 427 geralmente fechado com uma ou mais portas de exaustão formadas na mesma. O suporte 423 da modalidade ilustrada é geralmente cilíndrico, mas pode ser adequadamente de qualquer forma, e pode ser dimensionado dependendo pelo menos em parte da quantidade desejada de líquido a ser disposto no suporte antes da distribuição, o número e tamanho das portas de exaustão, e a freqüência de operação na qual o dispositivo opera. Contempla-se também que o membro de suporte inferior 427 pode ser configurado de modo similar ao bocal 27 da modalidade das Figs. 1-10 com uma ou mais portas de exaustão 83 formadas em uma ponta 81 do bocal.

A entrada de líquido 457 se estende transversalmente através da parede lateral 552 do membro de suporte inferior 427 em comunicação fluida com a câmara interna 455 do suporte 423. Contempla-se, entretanto, que a entrada de líquido 457 pode ser disposta substancialmente em qualquer lugar ao longo do lado do membro de suporte inferior 427, ou ao longo do lado do membro de suporte superior 425, ou mesmo se estender axialmente através do topo do membro de suporte superior e permanecer no escopo desta invenção. Logo, a câmara interna 455 ilustrada na Fig. 11 define amplamente um curso do fluxo do líquido ao longo do qual o líquido flui no suporte 423 para a porta de exaustão 483 para esvaziar o líquido do suporte.

O dispositivo 423 ilustrado na Fig. 11 carece de um membro em válvula (por exemplo, um membro em válvula similar à agulha de válvula 53 da modalidade das Figs. 1- 10) ou outro componente disposto no suporte para o controle do fluxo de líquido para a porta de exaustão 483. Preferivelmente, nessa segunda modalidade o líquido pode fluir continuamente na câmara interna 455 para a porta de exaustão 483. Entende-se, entretanto, que um sistema de controle adequado (não mostrado) externo ao suporte 423 pode controlar o fluxo de líquido para a entrada do suporte 457 para com isso controlar a distribuição de líquido para a porta de exaustão 483 sem que se afaste do escopo desta invenção.

Um conjunto de guia de onda ultrassônica alongado, geralmente indicado em 550,

se estende axialmente do suporte 423 (por exemplo, na direção longitudinal ou vertical do suporte ilustrado na Fig. 11) e é disposto inteiramente na câmara interna 455 do suporte. Em particular, o conjunto de guia de onda 550 pode adequadamente ser construído substancialmente do mesmo modo que o conjunto de guia de onda 150 do injetor de combustível 21 da modalidade das Figs. 1-10. A extremidade terminal 523 do guia de onda 521 do conjunto 550 é adequadamente disposta próxima à porta de exaustão 483. O termo "próxima" é usado aqui em um sentido qualitativo apenas para significar que a energia ultrassônica é transferida pela extremidade terminal 523 do guia de onda 521 para o líquido na câmara interna 455 imediatamente antes do líquido entrar na porta de exaustão 483, e não se pretende que se refira a um espaçamento específico entre a porta de exaustão e a extremidade terminal do guia de onda.

Como ilustrado na Fig. 11, a dimensão transversal interna da parede lateral 552 do membro de suporte inferior 427 diminui na direção da extremidade inferior 481 do membro de suporte inferior. A parte aumentada 695 em e/ou adjacente à extremidade terminal 523 do guia de onda 521 está assim em relação intimamente espaçada ou mesmo de contato por deslizamento com a parede lateral 552 na direção da extremidade inferior 481 do membro de suporte inferior 427, por exemplo, imediatamente a jusante (em relação à direção na qual líquido pressurizado flui na câmara interna 455 para a porta de exaustão 483) da porta de exaustão de forma que o curso do fluxo do líquido no suporte se estreite em e/ou adjacente à extremidade terminal do guia de onda.

Entende-se, entretanto, que a extremidade terminal 523 do guia de onda 521 (ou outro segmento do mesmo) não precisa estar em relação intimamente espaçada com o parede lateral 552 do membro de suporte inferior 427 para permanecer no escopo desta invenção. Por exemplo, a dimensão transversal externa do guia de onda 521 pode ser substancialmente uniforme ao longo de seu comprimento ao invés de ter a parte aumentada 695, ou ela pode se estreitar na direção da extremidade terminal 523 do guia de onda. Alternativamente, ou além disso, a dimensão transversal interna do parede lateral 552 do membro de suporte inferior 427 pode não diminuir na direção da extremidade inferior 481 do membro de suporte inferior. O guia de onda 521 é adequadamente interconectado ao suporte 423 na câmara

interna 455 por um membro de montagem que se estende transversalmente 479 construído substancialmente similar ao membro de montagem 79 da modalidade das Figs. 1-10. De modo similar, o membro de montagem 479 isola vibratoriamente o suporte 423 da vibração mecânica do guia de onda 521. O segmento externo 689 do membro de montagem 479 é fixo entre a extremidade inferior 431 do membro de suporte superior 425 e a extremidade superior 433 do membro de suporte inferior 427. Portas adequadas (não mostradas, mas similares às portas 199, 201 ilustradas na modalidade das Figs. 1-10) podem ser formadas no membro de suporte inferior e superior 425, 427 onde o segmento externo 689 do membro de montagem 479 é fixo entre as mesmas para permitir que um líquido flua Iogitudinalmente na câmara interna depois do membro de montagem.

O conjunto de guia de onda 550 também compreende o dispositivo excitador 545 (por exemplo, os anéis piezelétricos 547 na modalidade ilustrada), o qual é comprimido contra o membro de montagem 479 pelo colar 551 fixado de modo rosqueável ao segmento superior 531 do guia de onda 521. A corrente elétrica é fornecida para o dispositivo excitador 545 por cabeamento adequado (não mostrado, mas similar ao cabeamento 181, 183 da modalidade das Figs. 1-10) que se estende através do lado do suporte 423 e eletricamente conectado ao anel de contato 683 na câmara interna 455.

Em operação, o líquido é distribuído para a entrada de líquido 457 do suporte 423 para fluir ao longo do curso do fluxo, por exemplo, na câmara interna 455, para a porta de exaustão 483. Na medida em que o líquido pressurizado flui depois da extremidade terminal 523 do guia de onda 521 para a porta de exaustão 483, o conjunto de guia de onda 450 é operado substancialmente do mesmo modo que o conjunto de guia de onda 150 do injetor de combustível 21 das Figs. 1-10 para vibrar ultrassonicamente a extremidade terminal do guia de onda, tal como na forma de um cometa ultrassônica. A energia ultrassônica é assim transferida pela extremidade terminal 523 do guia de onda 521 para o líquido imediatamente antes de o líquido entrar na porta de exaustão 483 para geralmente atomizar o líquido (por exemplo, para diminuir o tamanho da gotícula e estreitar a distribuição em escala de gotícula do líquido que sai o dispositivo 421). A energização ultrassônica do líquido antes que ele saia da porta de exaustão 483 geralmente produz um spray de líquido atomizado pulsante e geralmente em forma de cone distribuído a partir do dispositivo 421.

A figura 12 ilustra um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido, geralmente indicado em 821, de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção. O dispositivo 821 desta terceira modalidade é similar àquele da segunda modalidade exceto que o conjunto de guia de onda 950 dessa terceira modalidade é ilustrado como sendo apenas parcialmente disposto na câmara interna 855 do suporte 823. O suporte 823 dessa terceira modalidade compreende um membro de suporte 825 que define a câmara interna 855, e um fechamento 826 (por exemplo, um fechamento anelar na modalidade ilustrada) de modo rosqueável fixado sobre uma extremidade superior aberta 837 do membro de suporte para ainda definir o suporte e para fixar o segmento externo 1089 do membro de montagem 879 entre o fechamento e o membro de suporte para com isso fixar o membro de montagem (e consequentemente o conjunto de guia de onda 850) no lugar. O membro de montagem 879 assim isola vibratoriamente o suporte 823 da vibração mecânica do guia de onda 921 como descrito anteriormente com a primeira e a segunda modalidades. A inserção 882 dessa terceira modalidade é ilustrada como tendo uma diversidade de portas de exaustão 883.

Na modalidade ilustrada na Fig. 12, o segmento inferior 933 do guia de onda 921 se estende inteiramente na câmara interna 855 enquanto o segmento superior 931 do guia de onda se estende para cima do membro de montagem 879 axialmente para fora do suporte 823. O dispositivo excitador 945, por exemplo, os anéis piezelétricos 947, são dispostos de modo similar no exterior do suporte 823 ao longo do colar 951 que comprime os anéis contra a superfície superior do membro de montagem 879. A corrente elétrica pode ser distribuída para o dispositivo excitador 945 por cabeamento adequado (não mostrado) sem a necessidade da luva 155, anel de contato 165 e anel guia 167 associado com o injetor de combustível 21 ilustrado nas Figs. 1-10. Entretanto, entende-se que tal luva, anel de contato e anel guia podem ser incorporados no dispositivo 821 ilustrado na Fig. 12 sem que se afaste do escopo desta invenção.

A figura 13 ilustra uma quarta modalidade de um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido, geralmente indicado em 1021. O dispositivo 1021 desta quarta modalidade é amplamente descrito aqui com referência a qualquer dispositivo ultrassonicamente movido no qual um spray líquido pressurizado é esvaziado do dispositivo em seguida à aplicação de energia ultrassônica ao líquido, contemplando-se que tal dispositivo pode ter aplicação em um aparelho tal como, sem limitação, nebulizadores e outros dispositivos de distribuição de fármacos, equipamento de moldagem, umidificantes, aparelho de injeção de combustível para motores, sistemas de pulverização de tinta, sistemas de distribuição de tinta de impressão, sistemas de mistura, sistemas de homogeneização, sistemas de secagem por spray, sistemas de resfriamento e outras aplicações nas quais um spray líquido ultrassonicamente gerado seja utilizado.

O dispositivo ilustrado 1021 compreende um suporte alongado, designado geralmente em 1023, que tem membro de suporte superior 1025 (em relação à orientação vertical do dispositivo ilustrado na Fig. 13), um membro de suporte intermediário 1026, e um membro de suporte inferior 1027. O membro de suporte superior 1025 inclui uma extremidade superior fechada 1025A e uma extremidade inferior aberta 1025B. O membro de suporte intermediário 1026 é aberto em seu longitudinal extremidades 1026A, 1026B. O membro de suporte inferior 1027 inclui uma extremidade superior aberta 1027A e uma extremidade inferior 1027B. A extremidade inferior 1025B do membro de suporte superior 1025 se assenta contra a extremidade superior 1026A do membro de suporte intermediário 1026 e os membros de suporte são fixo juntos por um conector rosqueado adequado 1029. A extremidade inferior 1026B do membro de suporte intermediário 1026 conecta (por exemplo, uma conexão rosqueada, ajuste com fecho, ou outra conexão adequada) para a extremidade superior 1027A do membro de suporte inferior 1027. Como resultado, os membros de suporte superior, intermediário, e inferiores 1025, 1026, 1027 juntos definem uma câmara interna 1055 do suporte 1023. Contempla-se que o suporte pode alternativamente ser construído de menos do que três peças, ou mais do que três peças, no escopo desta invenção.

Na modalidade do dispositivo 1021 ilustrado na Fig. 13, o membro de suporte intermediário 1026 tem um comprimento que é significativamente maior do que os comprimentos do membro de suporte inferior e superior 1025, 1027. Entende-se, entretanto, que os comprimentos relativos de cada um destes membros de suporte podem variar. Por exemplo, os membros de suporte superior, intermediário, e inferior 1025, 1026, 1027 podem ser iguais em comprimento, o membro superior pode ter um comprimento maior do que os membros de suporte intermediário e inferior, ou o membro de suporte inferior pode ter um comprimento maior do que os membros de suporte superior e intermediário.

Uma abertura 1057 em uma parede lateral 1152 do membro de suporte intermediário 1026 adjacente a sua extremidade superior 1026A define uma entrada 1057 para receber o líquido para dentro da câmara interna 1055 do suporte 1023. Contempla-se, entretanto, que a entrada 1057 pode ser disposta substancialmente em qualquer lugar ao longo do lado do membro de suporte inferior 1027, ao longo do lado do membro de suporte intermediário 1026, ou ao longo do lado do membro de suporte superior 1025, ou se estender através da extremidade fechada 1025A do membro de suporte superior e permanecer no escopo desta invenção. A extremidade inferior 1027B do membro de suporte inferior 1027 tem um núcleo

rosqueado que se estende axialmente 1080 para de modo rosqueável receber uma inserção 1082 no mesmo de modo que a inserção ainda define o suporte 1023 do dispositivo 1021. Uma porta de exaustão 1083 se estende axialmente através da inserção 1082 para definir amplamente uma porta de exaustão (ou saída) do suporte 1023 através da qual o líquido é esvaziado do suporte. Enquanto a inserção 1082 ilustrada na Fig. 13 tem uma única porta de exaustão 1083, contempla-se que a inserção pode compreender mais do que uma porta de exaustão. Contempla-se também que a inserção 1082 pode ser omitida completamente e a extremidade inferior 1027B do membro de suporte inferior 1027 pode ser formada com uma ou mais portas de exaustão 1083 na mesma. A câmara interna 1055 do suporte 1023 amplamente define um curso do fluxo do

líquido ao longo do qual líquido pode fluir no suporte 1023 da entrada 1057 para a porta de exaustão 1083 para esvaziar o líquido da câmara interna do suporte. Enquanto o dispositivo 1021 ilustrado na Fig. 13 tem uma único entrada 1057 e uma única porta de exaustão 1083, contempla-se que o dispositivo pode compreender mais do que uma entrada e/ou mais do que uma porta de exaustão. O suporte 1023 da modalidade ilustrada é geralmente cilíndrico, mas pode ser adequadamente de qualquer forma, e pode ser dimensionado dependendo pelo menos em parte da quantidade desejada de líquido para ser disposta no suporte antes da distribuição, o número e tamanho de entradas e portas de exaustão, e a freqüência de operação na qual o dispositivo opera.

Um conjunto de guia de onda ultrassônica alongado, geralmente indicado em 1150, se estende axialmente do suporte 1123 (por exemplo, na direção longitudinal ou vertical do suporte ilustrado na Fig. 13). O conjunto de guia de onda ultrassônica compreende um guia de onda ultrassônica 1121 e um dispositivo excitador 1145 mantido em conjunto no modo descrito anteriormente junto com a modalidade das Figs. 1-10. Como ilustrado na Fig. 13, pelo menos uma parte do guia de onda 1121 é disposta com a câmara interna 1055 do suporte 1023 e, mais especificamente, no curso do fluxo do líquido a partir da entrada para a porta de exaustão de forma que o líquido que flui da entrada 1057 para a porta de exaustão 1083 está em contato fluido direto com o guia de onda.

Em uma modalidade adequada, todo o guia de onda ultrassônica conjunto 1150 é disposto na câmara interna 1055 do suporte 1023. Em um arranjo, como ilustrado na Fig. 13, o dispositivo excitador 1145 é disposto na câmara interna 1055, mas é isolado do curso do fluxo do líquido. Como resultado, o líquido que passa através da câmara interna 1055 do suporte 1023 não contata o dispositivo excitador 1145. Entende-se, entretanto, que o dispositivo excitador 1145 pode estar no curso do fluxo do líquido, por exemplo, se a entrada 1057 estiver localizada na extremidade superior 1025A do membro de suporte superior 1025.

O guia de onda ultrassônica 1121 dessa modalidade compreende um corpo alongado e geralmente cilíndrico com uma superfície externa 1122. O guia de onda ultrassônica 1121 adequadamente inclui uma diversidade de alinhados axialmente segmentos de meio comprimento de onda de forma que o guia de onda tenha uma ou mais regiões nodais e duas ou mais regiões antinodais. O guia de onda 1121 ilustrado, por exemplo, tem cinco segmentos de meio comprimento de onda que definem cinco regiões nodais e seis regiões antinodais. Contempla-se, entretanto, que o guia de onda ultrassônica 1121 pode ter mais ou menos segmentos de meio comprimento de onda do que cinco inclusive um único segmento de meio comprimento de onda. Um único segmento de meio comprimento de onda teria uma região nodal e duas regiões antinodais. Em uma modalidade, os segmentos de meio comprimento de onda são formados separados um do outro e conectados extremidade-a-extremidade (por exemplo, por conexão rosqueada ou outra conexão adequada) para formar o guia de onda. Entende-se, contudo, que o guia de onda pode ser a construção de peça única sem que se afaste do escopo desta invenção. Como usado aqui, a "região antinodal" do guia de onda ultrassônica 1121 refere-se a um região ou segmento longitudinal do guia de onda ultrassônica ao longo do qual pouco (ou nenhum) deslocamento transversal ocorre durante a vibração ultrassônica do guia de onda ultrassônica e o deslocamento longitudinal (por exemplo, axial na modalidade ilustrada) do guia de onda ultrassônica é geralmente maximizado. Na modalidade ilustrada, o guia de onda ultrassônica 1121 é tal que a região antinodal é particularmente definida por um plano antinodal (ou seja, um plano transversal para o guia de onda ultrassônica no qual no deslocamento transversal ocorre enquanto o deslocamento longitudinal é geralmente maximizado) está presente. Esse plano é referido também algumas vezes como um ponto antinodal.

O dispositivo excitador 1145 (por exemplo, os anéis piezelétricos 1147 na modalidade ilustrada), está em contado direto com um segmento superior 1031 do guia de onda ultrassônica 1121. É fornecida corrente elétrica para o dispositivo excitador 1145 por cabeamento adequado (não mostrado, mas similar ao cabeamento 181, 183 da modalidade das Figs. 1-10) que se estende através do lado do suporte 1023 e eletricamente conectado a um anel de contato (similar ao anel de contato 165 da modalidade de Figs. 1-10) na câmara interna 1055.

Como ilustrado na Fig. 13, pelo menos um membro excitador 1124 se estende pelo menos em parte transversalmente para fora da superfície externa 1122 do guia de onda ultrassônica 1121. Na modalidade ilustrada, diversos membros excitadores 1124 são ilustrados na forma de quatro anéis em forma de arruela que estendem continuamente em torno da circunferência do guia de onda ultrassônica 1121 em relação distanciada Iogitudinalmente uns dos outros e transversalmente (por exemplo, radialmente na modalidade ilustrada) para fora da superfície externa 1122 do guia de onda ultrassônica. Deste modo, o deslocamento vibracional de cada um dos anéis em relação ao guia de onda ultrassônica 1121 é relativamente uniforme em torno da circunferência do guia de onda ultrassônica. Cada dos membros excitadores 1124 é disposto na câmara interna 1055 do suporte 1023 e especificamente no curso do fluxo de líquido entre a entrada 1057 e a porta de exaustão 1083. Como resultado, o líquido que flui através do curso do fluxo a partir da entrada 1057 para o porta de exaustão 1083 passa em cada um dos membros excitadores 1124.

Entende-se, entretanto, que os membros excitadores 1124 não precisam ser cada um contínuo em torno da circunferência do guia de onda ultrassônica 1122. Por exemplo, os membros excitadores 1124 podem, ao invés disso, estar na forma de raios, lâminas, barbatanas ou outros membros estruturais distintos que se estendam transversalmente para fora da superfície externa 1122 do guia de onda ultrassônica 1122. Entende-se que o número de membros excitadores 1124 (por exemplo, os anéis na modalidade ilustrada) pode ser menos do que ou mais do que quatro sem que se afaste do escopo desta invenção. Entende-se também que o espaçamento longitudinal entre os membros excitadores 1124 pode diferente do ilustrado na Fig. 13 (por exemplo, tanto mais próximo ou bem espaçado). Enquanto os membros excitadores 1124 ilustrados na Fig. 13 são igualmente espaçados Iogitudinalmente um do outro, contempla-se que onde mais do que duas membros excitadores estão presentes o espaçamento entre membros excitadores Iogitudinalmente consecutivos não precisa ser uniforme para permanecer no escopo desta invenção.

As posições dos membros excitadores 1124 sobre o guia de onda ultrassônica 1121 são pelo menos em parte uma função do deslocamento vibratório pretendido dos membros excitadores sob vibração do guia de onda ultrassônica. Em uma modalidade adequada, cada um dos membros excitadores 1124 é posicionado em uma região antinodal respectiva do guia de onda ultrassônica 1121 para maximizar o movimento longitudinal dos membros excitadores ao longo do curso do fluxo enquanto minimiza seu movimento transversal. Entende-se que os membros excitadores 1124 podem ser espaçados da região antinodal do guia de onda ultrassônica 1121 sem que se afaste do escopo desta invenção. Entende-se ainda que para as modalidades que incluem dois ou mais membros excitadores 1124, os membros excitadores 1124 podem ser localizados tanto em uma região antinodal como em uma região nodal do guia de onda ultrassônica.

Os membros excitadores 1124 são suficientemente construídos (por exemplo, em material e/ou dimensão tal como espessura e comprimento transversal, o qual é a distância que o membro excitador se estende transversalmente para fora da superfície externa 1122 do guia de onda ultrassônica 1121) para facilitar a movimentação dinâmica, e em particular flexão/curvamento dinâmica dos membros excitadores 1124 em resposta à vibração ultrassônica do guia de onda ultrassônica. Enquanto os membros excitadores 1124 (por exemplo, os anéis) ilustrado na Fig. 13 são relativamente planos, ou seja, relativamente retangulares em corte transversal, entende-se que os anéis podem ter um corte transversal diferente do retangular sem que se afaste do escopo desta invenção. O termo transversal é usado neste caso para se referir a um corte transversal tomado ao longo uma direção transversal (por exemplo, radialmente na modalidade ilustrada) em relação à superfície externa 1122 do guia de onda ultrassônica 1121). Além disso, embora os membros excitadores 1124 (por exemplo, os anéis) ilustrados na Fig. 13 sejam construídos apenas para ter um componente transversal, contempla-se que um ou mais dos membros excitadores pode ter pelo menos um componente longitudinal (por exemplo, axial) para tirar vantagem do deslocamento vibracional transversal do guia de onda ultrassônica 1121 (por exemplo, em e perto da região nodal do guia de onda ultrassônica ilustrado na Fig. 13) durante a vibração ultrassônica do guia de onda ultrassônica conjunto 1150. Por exemplo, um ou mais dos membros excitadores 1124 pode ser formado com um corte transversal geralmente em forma de T1 um corte transversal em forma de L, um corte transversal em forma de cruz, ou outros cortes transversais adequados.

O conjunto de guia de onda 1150 é adequadamente interconectado ao suporte 1023 na câmara interna 1055 por um membro de montagem que se estende transversalmente 1079A (amplamente, "um primeiro membro isolante") construído substancialmente similar ao membro de montagem 79 da modalidade das Figs. 1-10. O membro de montagem vibratoriamente isola o suporte 1023 da vibração mecânica do guia de onda 1121. Entende-se que mais do que um membro de montagem pode ser fornecido. Como ilustrado na Fig. 13, o membro de montagem 1079A é formada como uma peça com o conjunto de guia de onda 1150, mas contempla-se que o membro de montagem pode ser formado como uma peça separada.

Na modalidade ilustrada, o membro de montagem 1079A é fixado ao suporte 1023 na junção dos membros de suporte superior e intermediário 1025, 1026, os quais são alinhados com um da região nodal do guia de onda ultrassônica 1121. Como resultado, o membro de montagem 1079 inibe o movimento transversal do conjunto de guia de onda 1150. Contempla-se que o membro de montagem 1079A pode ter diferentes posições ao longo do comprimento do guia de onda ultrassônica 1121 inclusive na região antinodal sem que se afaste do escopo desta invenção.

O conjunto de guia de onda 1150 é axialmente apoiado na câmara interna 1055 do suporte 1023 por um membro estabilizador 1079B (amplamente, "um segundo membro isolante") espaçado Iogitudinalmente a partir do membro de montagem. O membro estabilizador 1079B inclui um componente radial 1088A e um componente axial 1088B como descrito na Patente US n° 6.676.003, cuja divulgação é incorporada aqui por referência até onde for consistente com este. O membro estabilizador 1079B coopera com o membro de montagem 1079A para vibratoriamente isolar o suporte 1023 da vibração mecânica do guia de onda 1121.

Em uma modalidade adequada, o membro estabilizador 1079B é posicionado na região nodal do guia de onda ultrassônica 1121 para inibir movimento transversal do conjunto de guia de onda 1150. Contempla-se que o membro estabilizador 1079B pode ter diferentes posições ao longo do comprimento do guia de onda ultrassônica 1121 inclusive na região antinodal sem que se afaste do escopo desta invenção. Como ilustrado na Fig. 13, o membro estabilizador 1079B é disposto na câmara interna 1055 do suporte 1023 intermediário à entrada 1057 e à porta de exaustão 1083 de modo que o membro estabilizador é disposto no curso do fluxo. Como resultado, o membro estabilizador 1079B inclui aberturas (não mostradas) para permitir que o líquido passe pelo membro estabilizador na medida em que ele flui da entrada 1057 para a porta de exaustão 1083.

O membro estabilizador 1079B é dimensionado e formado em relação ao suporte 1023 de forma que ele tenha um ajuste por fricção com o suporte. Mais especificamente, o componente radial 1088A do membro estabilizador 1079B contata a superfície interna do suporte 1023 com resistência friccional suficiente que durante deslocamento dimensional do guia de onda ultrassônica 1121, o componente radial 1088A permanece estacionário em relação ao suporte. O componente axial 1088B do membro estabilizador 1079B se curva/flexiona durante o deslocamento dimensional do guia de onda ultrassônica 1121 de forma que o guia de onda ultrassônica pode se mover sem movimento do componente radial 1088A. O membro estabilizador 1079B, entretanto, é capaz de movimento de deslizamento em relação ao suporte 1023 na direção axial (longitudinal) de forma que o guia de onda ultrassônica possa ser inserido para dentro de e removido da câmara interna 1055 do suporte 1023. Entende-se que mais do que um membro estabilizador pode ser fornecido. Como ilustrado na Fig. 13, o membro estabilizador 1079B é formado em uma única peça com o conjunto de guia de onda 1150, mas contempla-se que o membro estabilizador pode ser formado como uma peça separada.

Em operação, o líquido é distribuído para a entrada de líquido 1057 do suporte 1023 para fluir ao longo do curso do fluxo, por exemplo, na câmara interna 1055, para a porta de exaustão 1083. Na medida em que o líquido pressurizado flui ao longo do guia de onda 1121 na direção da porta de exaustão 1083, o conjunto de guia de onda 1050 é operado substancialmente do mesmo modo que o conjunto de guia de onda 150 do injetor de combustível 21 das Figs. 1-10 para vibrar ultrassonicamente o guia de onda. A energia ultrassônica é logo transferida pelo guia de onda ultrassônica 1121 para o líquido antes que o líquido saia do curso do fluxo através da porta de exaustão 1083 para atomizar o líquido geralmente (por exemplo, para diminuir o tamanho da gotícula e estreitar a distribuição em escala de gotícula do líquido que sai do dispositivo 1021). A energização ultrassônica do líquido antes que ele saia da porta de exaustão 1083 geralmente produz um spray de líquido atomizado pulsante e geralmente em forma de cone distribuído a partir do dispositivo 1021. Além disso, os membros excitadores 1124 misturam o líquido na medida em que ele flui através do curso do fluxo. Certos líquidos (por exemplo, soluções) podem indesejavelmente se separar em diversas fases. Os membros excitadores 1124 excitam o líquido durante a operação do guia de onda ultrassônica 1121 na medida em que o líquido passa pelos membros excitadores para através deles manter o líquido em um estado de mistura. Mais especificamente, os membros excitadores 1124 são dinamicamente deslocados Iogitudinalmente em relação ao suporte 1023 no curso do fluxo do líquido devido a sua localização na região antinodal do guia de onda ultrassônica 1121.

A figura 14 ilustra um dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido, geralmente indicado em 1221, de acordo com uma quinta modalidade da presente invenção. O dispositivo 1221 desta quinta modalidade é similar àquele da quarta modalidade exceto que um conjunto de guia de onda 1350 dessa quinta modalidade é ilustrado como sendo apenas parcialmente disposto em uma câmara interna 1255 de um suporte 1223. O suporte 1223 dessa quinta modalidade compreende uma câmara interna 1255, e um fechamento (por exemplo, um primeiro membro de montagem 1279A na modalidade ilustrada) que fecha uma extremidade superior aberta 1226A de membro de suporte superior 1226 para ainda definir a câmara interna. Na modalidade ilustrada da Fig. 14, um segmento inferior do guia de onda ultrassônica 1321 se estende inteiramente na câmara interna 1255 enquanto um segmento superior do guia de onda ultrassônica se estende para cima a partir do primeiro membro de montagem 1279A axialmente para fora do suporte 1223. Um dispositivo excitador 1345 é de modo similar disposto no exterior do suporte 1223. Uma corrente elétrica pode ser distribuída para o dispositivo excitador 1345 por cabeamento adequado (não mostrado) sem a necessidade da luva, anel de contato e anel guia associados com o injetor de combustível 21 ilustrado nas Figs. 1-10. Entretanto, entende-se que tais luva, anel de contato e anel guia podem ser incorporados para dentro do dispositivo 1221 ilustrado na Fig. 14 sem que se afaste do escopo desta invenção. A modalidade ilustrada na Fig. 14 é bem adequada para usos com um líquido que esteja muito quente para o dispositivo excitador 1345. Essa modalidade não apenas isola o dispositivo excitador 1345 a partir do líquido passando através da câmara interna 1255 do suporte 1223, mas também permite que o ar refrescante seja fornecido ao dispositivo excitador para manter o dispositivo excitador em uma faixa aceitável.

Quando introduzindo elementos da presente invenção ou modalidades preferidas da mesma, os artigos "um", "um", "o" e "a" e "referido" devem significar que há um ou mais dos elementos. Os termos "compreendendo", "inclusive", e "com" devem ser inclusivos e significar que pode haver elementos adicionais além dos elementos listados.

Como diversas mudanças poderiam ser feitas nas construções e métodos acima sem espaçamento do escopo da invenção, pretende-se que toda a matéria contida na descrição acima e mostrada nos desenhos anexos devesse ser interpretada como ilustrativa e não em um sentido limitante.

Claims

1. Dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um suporte alongado com uma câmara interna, uma entrada em comunicação fluida com a câmara interna do suporte por onde o líquido entra na câmara interna, e uma saída em comunicação fluida com a câmara interna do suporte por onde o líquido na câmara sai do suporte; um guia de onda ultrassônica alongado disposto pelo menos em parte na câmara interna do suporte para energizar ultrassonicamente o líquido na câmara interna antes do referido líquido ser esvaziado do suporte através da saída, o guia de onda ultrassônica com um membro excitador que se estende para fora do guia de onda ultrassônica na câmara interna do suporte intermediando a entrada e a saída, o membro excitador e o guia de onda ultrassônica sendo construídos e dispostos para movimentação dinâmica do membro excitador em relação ao guia de onda ultrassônica sob vibração ultrassônica do guia de onda ultrassônica; e um dispositivo excitador operável para excitar ultrassonicamente o referido guia de onda ultrassônica e o membro excitador.

2. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que diversos membros excitadores se estendem para fora do guia de onda ultrassônica em relação distanciada Iogitudinalmente uns com os outros na câmara interna do suporte.

3. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o membro excitador e o guia de onda ultrassônica são construídos e dispostos para amplificar o deslocamento do membro excitador em relação ao deslocamento do guia de onda ultrassônica sob vibração ultrassônica do guia de onda ultrassônica.

4. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o guia de onda ultrassônica tem uma região nodal e uma região antinodal, o membro excitador se estendendo transversalmente para fora do guia de onda ultrassônica na região antinodal.

5. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o membro excitador compreende um anel que se estende circunferencialmente em torno do guia de onda ultrassônica.

6. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o guia de onda ultrassônica tem uma região nodal e uma região antinodal, o membro excitador se estendendo transversalmente para fora do guia de onda ultrassônica na região nodal.

7. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o membro excitador tem um corte transversal geralmente em formato de T.

8. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um comprimento do guia de onda ultrassônica define segmentos pelo menos de meio comprimento de onda.

9. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o comprimento do guia de onda ultrassônica define segmentos de pelo menos três meios comprimentos de onda, pelo menos um membro excitador que se estende para fora a partir de pelo menos dois dos segmentos de meio comprimento de onda.

10. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o guia de onda ultrassônica e o membro excitador são formados como uma peça única.

11. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que todo o guia de onda ultrassônica é disposto na câmara interna do suporte.

12. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma parte dos dispositivos de excitação é disposta na câmara interna do suporte.

13. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende pelo menos um membro isolante para montagem do guia de onda ultrassônica na câmara interna do suporte, a pelo menos uma membro de montagem sendo construída para isolar vibratoriamente e substancialmente o suporte a partir do guia de onda ultrassônica.

14. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um membro isolante compreende um membro de montagem.

15. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um membro isolante compreende um membro estabilizador.

16. Dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um suporte com uma entrada para receber o líquido para dentro do suporte, uma saída através da qual o líquido sai do suporte, e um curso interno do fluxo em comunicação fluida com a entrada e a saída para direcionar o fluxo de líquido no suporte a partir da entrada para a saída; um guia de onda ultrassônica separado do suporte, o referido guia de onda ultrassônica sendo alongado e disposto pelo menos em parte no curso do fluxo para energizar ultrassonicamente o líquido no curso do fluxo antes que o referido líquido saia do suporte através da saída; um membro excitador que se estende geralmente para fora do guia de onda ultrassônica; e um dispositivo excitador operável para excitar ultrassonicamente o referido guia de onda ultrassônica e o membro excitador.

17. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o guia de onda ultrassônica tem uma região nodal e uma região antinodal, o membro excitador que se estende para fora do guia de onda ultrassônica geralmente na referida região antinodal do guia de onda ultrassônica.

18. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o guia de onda ultrassônica tem umas diversas regiões nodais e umas diversas regiões antinodais.

19. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que diversos membros excitadores se estendem para fora do guia de onda ultrassônica geralmente nas referidas diversas regiões antinodais do guia de onda ultrassônica.

20. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o número de regiões antinodais do guia de onda ultrassônica é maior do que o número de membros excitadores.

21. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que há duas regiões antinodais de guia de onda ultrassônica a mais do que há de membros excitadores.

22. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo excitador é mantido em conjunto com o guia de onda ultrassônica, o dispositivo excitador estando em contado direto com o guia de onda ultrassônica geralmente em uma das referidas diversas regiões antinodais.

23. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende um membro isolante para isolar vibratoriamente e substancialmente o suporte a partir do guia de onda ultrassônica.

24. Dispositivo de distribuição de um líquido, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de que o membro isolante é operacionalmente conectado ao guia de onda ultrassônica geralmente na referida região nodal do guia de onda ultrassônica.

25. Dispositivo ultrassônico para a distribuição de um líquido, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um suporte alongado com uma entrada para receber o líquido para dentro do suporte, uma saída através da qual o líquido é esvaziado do suporte, e um curso do fluxo no suporte em comunicação fluida com a entrada e a saída para direcionar o referido líquido para o fluxo no suporte a partir da referida entrada para a referida saída; um guia de onda ultrassônica alongado disposto pelo menos em parte no curso do fluxo para energizar ultrassonicamente o líquido no curso do fluxo antes que o referido líquido saia do suporte através da saída, o guia de onda ultrassônica com pelo menos dois segmentos de comprimento de onda; diversos membros excitadores que se estendem transversalmente para fora do guia de onda ultrassônica, o membro excitador e o guia de onda ultrassônica sendo construído e disposto para movimentação dinâmica do membro excitador em relação ao guia de onda ultrassônica sob vibração ultrassônica do guia de onda ultrassônica; e um dispositivo excitador operável para excitar ultrassonicamente o referido guia de onda ultrassônica e o membro excitador.