形状记忆龙头.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103672090 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103672090 A (21)申请号 201310403710.4 (22)申请日 2013.09.06 61/698,444 2012.09.07 US F16K 27/00(2006.01) (71)申请人 科勒公司 地址 美国威斯康星州 (72)发明人 RA雷克萨奇 MC马扎 (74)专利代理机构 北京邦信阳专利商标代理有 限公司 11012 代理人 梁栋 (54) 发明名称 形状记忆龙头 (57) 摘要 本发明提供一种形状记忆龙头， 该形状记忆 龙头具有被构造成联接至表面的基部、 被构造。

2、成 引导流体喷洒的喷头、 以及布置于基部与喷头之 间的龙头喷管， 该龙头喷管包括水路和由形状记 忆合金材料形成的至少一个细长构件。具有由形 状记忆合金材料形成的细长构件的龙头喷管能够 从与静置位置相对应的初始形状变形成与展开位 置相对应的移位形状。由形状记忆合金材料形成 的 （多个） 细长构件可操作以在被从展开位置释放 时使龙头喷管回到静置位置。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103672090 A CN 1。

3、03672090 A 1/1 页 2 1. 一种形状记忆龙头， 所述形状记忆龙头包括 ： 基部， 所述基部被构造成联接至表面 ； 喷头， 所述喷头被构造成引导流体喷洒 ； 以及 龙头喷管， 所述龙头喷管布置于所述基部与所述喷头之间， 所述龙头喷管包括水路和 布置成与所述水路相邻的由形状记忆合金材料形成的至少一个细长构件。 2. 根据权利要求 1 所述的龙头， 其中所述细长构件包括多个形状记忆合金棒， 并且所 述龙头喷管还包括围绕所述多个形状记忆合金棒布置的外层， 所述外层由至少一种柔性材 料形成。 3. 根据权利要求 2 所述的龙头， 其中所述多个棒被构造成在所述喷头从静置位置移动 至展开位置。

4、时从初始形状变形成移位形状， 并且所述多个棒被构造成在所述喷头从所述展 开位置被释放时从所述移位形状回到所述初始形状。 4.根据权利要求2至3中任一项所述的龙头， 其中所述外层由多种柔性材料形成， 至少 一种柔性材料的硬度等级比另一种柔性材料高。 5. 根据权利要求 4 所述的龙头， 其中邻近所述基部并且与所述基部基本线性对准的所 述外层的下部由具有第一硬度等级的第一柔性材料形成， 至少部分地由所述龙头喷管的弯 曲部分限定的所述外层的上部由具有第二硬度等级的第二柔性材料形成， 并且所述第一硬 度等级比所述第二硬度等级高， 使得所述外层的所述下部比所述外层的所述上部更具有刚 性。 6. 根据权利。

5、要求 2 至 5 所述的龙头， 其中所述外层包括有机硅材料。 7. 根据权利要求 2 至 6 所述的龙头， 其中所述多个棒是基本平行的并且相对于所述水 路对称地布置。 8. 根据前述权利要求中任一项所述的龙头， 其中所述形状记忆合金材料选自包括镍钛 合金、 铜铝镍合金、 铜镍铍合金、 铜锌铝合金、 和铜锰硅合金的组。 9. 根据前述权利要求中任一项所述的龙头， 其中所述龙头喷管被构造成沿任何方向移 动。 10. 根据前述权利要求中任一项所述的龙头， 其中所述龙头喷管被构造成以任何角度 弯曲。 权 利 要 求 书 CN 103672090 A 2 1/5 页 3 形状记忆龙头 0001 相关申请。

6、的交叉引用 0002 本申请要求 2012 年 9 月 7 日提交的美国临时申请 No.61/698,444 的优先权， 该专 利申请通过引用结合到本文中。 技术领域 0003 本公开总体涉及龙头领域。 更具体地， 本公开涉及包括细长构件的龙头， 该细长构 件由形状记忆合金材料形成并且布置于柔性龙头喷管内， 以允许龙头喷管保持预定的初始 形状 （例如静置位置） 。使用者可以仅仅弯曲喷管以将喷头放置在多个期望的 （例如展开） 位 置中的任何位置处， 之后喷管中的细长构件的形状记忆材料使喷管和喷头回到初始 （例如 静置） 位置。 背景技术 0004 该部分旨在提供权利要求中所列举的本发明的背景或上。

7、下文。 本文中的描述可以 包括能够实行的理念， 而不必是先前已构想或实行的理念。 因此， 除非本文中以其它方式指 出， 否则该部分中所描述的内容不是本申请中的说明书和权利要求的现有技术并且不会由 于被包括在该部分中而被承认是现有技术。 0005 为了允许使用者将离开龙头的流体 （例如， 水） 喷洒引导至特定部位， 龙头通常包 括连接至可伸长 / 可缩回软管的可分离喷头。例如， 可分离喷头可以是连接至龙头喷管的 端部的下拉式龙头喷头。在该构造中， 水运动通过包含在龙头喷管内的软管并且通过下拉 式龙头喷头离开龙头。下拉式龙头喷头可以被向下拉动离开龙头喷管的端部的距离有限。 0006 在另一个例子中。

8、， 可分离喷头可以是拉出式龙头喷头。 在该构造中， 拉出式龙头喷 头和软管不连接至龙头喷管的端部。相反， 水能够从通过龙头喷管的端部离开龙头转移到 通过拉出式龙头喷头离开龙头。在传统的拉出式龙头喷头中， 水通常不能通过龙头喷管的 端部和拉出式龙头喷头二者同时离开。 拉出式龙头喷头可以被向上拉动离开其静置位置的 距离有限。 0007 在两个例子中， 尽管可分离喷头允许使用者将离开龙头的水的喷洒引导至特定部 位， 但是围绕水槽 （例如盆） 移动可能对可分离喷头造成挑战， 原因是运动范围可能受到连 接至可分离喷头的软管的限制。具体而言， 软管的长度或软管的刚性可能阻止使用者将喷 洒引导至某些部位或者。

9、以某些角度弯曲可分离喷头。此外， 软管的内部表面可能在其伸长 时随着时间过去而积聚灰尘和污垢， 并且接着污染物可能在软管缩回时积聚在龙头喷管 内， 从而使得难以保持期望的龙头卫生。 0008 存在对改进的技术， 包括可以解决上文所描述的缺点的技术的需要。 发明内容 0009 本公开的一个实施例涉及一种形状记忆龙头， 该形状记忆龙头包括将龙头连接至 表面的基部、 引导离开龙头的流体喷洒的喷头、 以及布置于基部与喷头之间的龙头喷管。 该 说 明 书 CN 103672090 A 3 2/5 页 4 龙头喷管包括由形状记忆合金材料形成并且被设定成预定的初始形状的棒。 所述棒能够在 使用者向龙头喷管或。

10、喷头施力 （例如， 使喷头移动至展开位置等） 时变形成除了预定初始形 状之外的形状。当释放龙头喷管或喷头时， 所述棒回到初始形状并且由此还使龙头喷管和 喷头回到其初始 （例如静置） 位置。 0010 可以通过考虑下文的详细描述、 附图、 和权利要求来阐述本公开其它的特征、 优 点、 和实施例。此外， 应当理解， 上文对本公开的概述和下文的详细描述都是示例性的并且 旨在提供进一步的解释而不进一步限制所要求保护的本公开的范围。 附图说明 0011 所包括的用于提供对本发明的进一步理解的附图结合在本说明书中并且构成本 说明书的一部分、 示出了本公开的实施例、 并且与详细描述一起用以对本公开的原理进行。

11、 解释。除了对本公开和可以实施本公开的各种方式的基本理解所需的之外， 不试图更详细 地示出本公开的结构细节。 0012 图 1 是根据示例性实施例的形状记忆龙头的等轴视图。 0013 图 2 是根据图 1 的示例性实施例的形状记忆龙头的龙头喷管的等轴视图。 0014 图 3 是根据另一个示例性实施例的形状记忆龙头的透视图。 0015 图4是制造布置于根据图2的示例性实施例的形状记忆龙头的龙头喷管内的形状 记忆合金棒的方法的例子。 0016 图 5 是用于将图 4 的形状记忆合金棒弯曲成期望形状的芯棒 （mandrel） 的示例性 实施例的主视图。 0017 图6是根据图5的示例性实施例的用于弯。

12、曲形状记忆合金棒的芯棒的一部分的详 细主视图。 具体实施方式 0018 在参照详细地示出了示例性实施例的附图之前， 应当理解， 本公开不限于描述中 所阐述或附图中所图示的细节或方法。还应当理解， 术语仅用于描述目的而不应当被认为 构成限制。试图在全部视图中使用相同或相似的附图标记以表示相同或相似的部件。 0019 大体参照附图， 本公开的一个实施例涉及形状记忆龙头， 该形状记忆龙头包括将 龙头连接至表面 （例如水槽、 操作台、 柜橱、 水暖器材等） 的基部、 引导离开龙头的流体 （例 如水等） 的喷洒的喷头以及布置于基部与喷头之间的龙头喷管。该龙头喷管包括以举例 方式示为棒的多个构件， 所述多。

13、个构件由形状记忆合金材料形成并且被设定成预定初始 形状 （例如与处于静置位置的龙头喷管和喷头的初始位置相对应） 。棒能够在使用者向龙 头喷管或喷头施力时变形成除了预定形状之外的形状， 并且随后在被释放之后回到其原 始形状， 使得龙头喷管和喷头回到静置位置， 而不使用任何支架、 保持器、 插接站 （docking station） 、 收缩器或由使用者手动重新定位。 0020 更具体地参照附图， 如图 1 中所示， 形状记忆龙头 100 包括喷头 1、 龙头喷管 2 和 基部 3。喷头 1 被构造成将离开龙头的流体 （例如， 水） 的喷洒引导至期望部位。龙头喷管 2 被构造成由使用者弯曲以使喷头。

14、 1 移动至各种各样的期望的 （例如展开） 部位和位置中的 任何部位和位置。基部 3 被构造成将龙头喷管 2 固定至表面 4。表面 4 可以是任何表面， 其 说 明 书 CN 103672090 A 4 3/5 页 5 中包括但不限于水槽、 浴缸、 淋浴墙、 操作台、 柜橱、 家电等。 0021 如图 2 中所示， 在优选实施例中， 龙头喷管 2 由柔性管 10 形成。柔性管 10 可以由 柔性材料制成并且通过任何合适的过程制造， 例如挤出、 注射成型、 共模制等。在优选实施 例中， 柔性材料是硅橡胶材料或者其他有机硅类型材料。使用有机硅来形成龙头喷管 2 的 外层柔性管 10， 目前被认为是。

15、优选的， 原因是申请人认为有机硅是耐久的并且展示出 与其它的厨房产品共同的质地、 颜色和触感。此外， 柔性管 10 可以被设置成任何颜色 （例如 黑色、 白色、 灰色、 红色等） 或者多种美观或设计者颜色、 外观或设计中的任何颜色、 外观或 设计。 0022 一个或多个形状记忆合金棒 20（优选地， 两个形状记忆合金棒 20） 布置于柔性管 10 内。形状记忆合金棒 20 优选地彼此平行， 其中每一个形状记忆合金棒 20 都限定了静置 位置中的基本相同的初始形状和曲率。水路 30 示为布置成非常接近或邻近形状记忆合金 棒 20（例如示为位于各个形状记忆合金棒 20 之间） 并且可操作地连接至接。

16、近基部 3 的阀 （未示出） 且连接至喷头 1。形状记忆合金棒 20 可以在一端处固定于基部 3 并且在另一端 处固定于喷头1。 在一个实施例中， 为了提供额外的结构， 形状记忆合金棒20可以通过合适 的柔性材料保持就位并且接着与柔软的有机硅材料共模制。与水路 30 相关的管材料也可 以提供额外的结构 （例如刚度、 弹性等） 。在其它实施例中， 可以使用任何数量的形状记忆合 金棒 20， 例如三个、 四个、 五个等形状记忆合金棒 20 并且将这些形状记忆合金棒 20 布置成 相对于水路 30 成期望关系。优选地， 偶数个形状记忆合金棒 20 被使用并且被构造成使得 形状记忆合金棒 20 在水路。

17、 30 的一侧上的构造与形状记忆合金棒在水路 30 的另一侧上的 构造对称。 0023 总体而言， 形状记忆合金材料被理解成是能够在受热至转变温度时被设定成期望 的初始形状的伪弹性合金。转变温度由所利用的形状记忆合金确定。当形状记忆合金低于 其转变温度时 （例如在商业和住宅卫生洁具应用和环境中） ， 形状记忆合金具有低屈服强度 并且能够易于变形成新的形状 （例如， 以用于使喷头从静置位置移动至展开位置等） 并且随 后在喷管或喷头被释放时回到其初始形状 （以从展开位置 “自动” 回到其自身的静置位置） ， 而无需使用者的进一步动作， 并且不需要例如收缩器等的其它机构。 换句话说， 形状记忆合 金。

18、这样命名大体是由于合金 “记得” 预定形状。形状记忆合金能够任何次数由预定形状变 形成新的形状并且恢复到预定的初始形状。换句话说， 预定形状的变形被理解为是可重复 恢复的。 0024 任何合适的形状记忆合金都可以用于形成形状记忆合金棒 20。根据示例性实施 例， 形状记忆合金棒 20 由镍钛合金 （NiTi， 通常被称为镍钛诺合金 （Nitinol） ） 、 铜铝镍合金 （CuAlNi） 或铜镍铍合金 （CuNiBe） 形成。可以使用的其它的形状记忆合金包括铜锌铝合金 （CuZnAl） 、 铁锰硅合金 （FeMnSi） 、 或者其它的形状记忆合金。 形状记忆合金的例子仅仅是说 明性的并且不期望。

19、对能够用于形成形状记忆合金棒 20 的形状记忆合金的类型构成限制。 0025 任何合适的方法都可以用于使形状记忆合金棒 20 形成与龙头喷管 2 的预定初始 形状相对应的预定形状 （例如见在图1中限定了静置位置或部位A的形状） 。 例如， 已知的方 法包括但不限于真空电弧重熔、 真空感应熔炼、 等离子电弧熔炼、 感应凝壳熔炼 （induction skull melting） 、 电子束熔炼、 金属注射成型、 粉末注射成型和物理气相沉积。 0026 在另一个示例性实施例中， 如图3中所示， 龙头200的龙头喷管可以形成为具有柔 说 明 书 CN 103672090 A 5 4/5 页 6 性不。

20、同的区域 （例如， 龙头喷管的部分可以更具刚性， 而其它部分可以更具柔性） 。例如， 喷 管可以由具有不同的硬度等级的多个柔性管形成。例如， 如根据一个特定示例性实施例所 示的， 邻近基部 3 并且与基部 3 基本线性对准的龙头喷管的下部 2A 可以由具有硬度等级 A 的柔性管形成。至少部分地由龙头喷管的弯曲部分限定的龙头喷管的上部 2B 可以由具有 硬度等级 B 的柔性管形成。在一个实施例中， 硬度等级 A 比硬度等级 B 高， 从而造成龙头喷 管的下部 2A 比龙头喷管 2 的上部 2B 更具刚性。 0027 在其它实施例中， 硬度等级 B 可以比硬度等级 A 高， 使得上部 2B 比下部。

21、 2A 更具刚 性。 在其它的实施例中， 能够使用具有不同硬度等级的多于两个的柔性管， 其中所有的柔性 管都具有不同的硬度等级、 所有的柔性管 10 都具有相同的硬度等级、 或者一些柔性管具有 与其它柔性管不同的硬度等级。 能够利用任何数量的柔性管和硬度等级的组合来形成龙头 喷管。 0028 如图4中所示， 提供示例性过程400用于形成形状记忆合金棒20。 首先， 选择形状 记忆合金。例如， 可以选择铜铝镍合金 （CuAlNi） 。选定的形状记忆合金被形状设定成形状 记忆合金棒 20 的预定初始形状 （步骤 402） 。步骤 402 包括将选定的形状记忆合金放置在 形成为目标预定形状的芯棒 5。

22、0 中 （例如， 用于应用于多种多样的特定龙头类型 / 设计中的 任何龙头类型 / 设计）（见图 5 和 6） 。由目标预定形状来确定芯棒 50 的尺寸和表面。芯棒 50 由熔化温度比选定的形状记忆合金高的任何合适的材料形成。例如， 可以利用碳钢。芯 棒 50 可以形成单件或者芯棒 50 可以形成通过任何已知的传统方法连接的多件。根据备选 实施例， 可以为特定应用开发形状记忆合金。 0029 接下来， 芯棒 50 和选定的形状记忆合金经历热处理步骤 （步骤 404） 。例如， 如果 CuAlNi 被选作形状记忆合金， 则芯棒 50 和 CuAlNi 合金在热源 （未示出） 中被加热至目标温 度。

23、， 例如大约 1600 F 或其它合适的温度。然而， 芯棒 50 和选定的形状记忆合金被加热至 的温度将基于选定的形状记忆合金的成分发生变化。热源例如可以是烤箱、 熔炉或任何其 它合适的热源。 0030 一旦芯棒 50 和选定的形状记忆合金被加热至目标温度， 则芯棒 50 和选定的形状 记忆合金就被从热源快速移除 （步骤 406） 并且例如在自来水或盐水 （用于减少起泡等） 中进 行淬火 （步骤 408） 。在淬火步骤之后， 形状记忆合金棒 20 可以被从芯棒 50 移除。重复过程 400 直到期望数量的形状记忆合金棒 20 被形状设定成用于期望应用的预定初始形状为止。 0031 一旦形状形状。

24、记忆合金棒 20 已设定形状， 则可以根据示例性过程来组装龙头 100。首先， 形状记忆合金棒 20 可以被插入到柔性管 10 中以形成龙头喷管 2。在一个实施 例中， 喷头 1 可以与柔性管 10 分开制造。喷头 1 和柔性管 10 都可以例如通过注射成型或 其它合适的过程制成。在图示实施例中， 喷头 1 可移除地连接至与龙头喷管 2 的与连接至 基部 3 的端部不同的端部。在另一个实施例中， 喷头 1 和柔性管 10 可以例如通过注射成型 或其它合适的过程制成一件。在图示实施例中， 喷头 1 和柔性管 10（即龙头喷管 2） 可移除 地连接至基部 3。 0032 通过为龙头100提供容纳形。

25、状记忆合金棒20的柔性管10， 龙头100允许使用者在 龙头喷管 2 和 / 或喷头 3 上施力以使龙头喷管 2 和喷头 1 从静置位置或部位 A 弯曲 （例如 弯曲、 移位、 扭曲等） 到期望的 （例如展开、 移位等） 位置或部位 B（见图 1） 。当释放喷管或喷 头时， 喷管和喷头随着形状记忆合金棒回到其预定初始形状而回到初始静置部位 A， 而不使 说 明 书 CN 103672090 A 6 5/5 页 7 用插接支架、 收缩器等或由使用者手动动作。 0033 期望形状记忆合金棒 20 允许使用者以所有角度 （即 360 度） 沿所有方向 （即上、 下、 右、 左） 自由弯曲龙头喷管 2。

26、， 而不使龙头喷管 2 的运动范围像传统龙头那样受到软管或收 缩器的限制。此外， 使用者不需要手动使喷管或喷头回到初始位置。此外， 避免使用可伸长 / 可缩回构件 （例如软管、 收缩器绳等） 的能力基本消除了不期望地收集灰尘、 污垢和其它污 染物， 所述灰尘、 污垢和其它污染物收集在伸长构件上并且随后在缩回时传输至喷管， 所述 灰尘、 污垢和其它污染物能够在喷管处积累且产生难于有效清洁的不卫生条件。 0034 如本文中所使用的， 期望术语 “大致” 、“大约” 、“基本” 和类似的术语具有与本公开 的主题所属领域内的普通技术人员公认和可接受的用途协调的广泛意义。 阅览本公开的本 领域技术人员应。

27、当理解， 期望这些术语允许对所描述和要求保护的某些特征的描述而不将 这些特征的范围限制于所提供的精确的数字范围。因此， 应当将这些术语理解为表示所描 述和要求保护的主题的非实质或不重要的改型或替代被认为属于如所附权利要求中所列 举的本发明的范围内。 0035 应当注意到， 如本文中使用术语 “示例性” 来描述的各个实施例旨在表示这种实施 例是可能的实施例的可能的例子、 代表、 和 / 或图示 （并且这种术语不旨在暗示这种实施例 必须是特别的或最佳的例子） 。 0036 如本文中所使用的术语 “联接” 、“连接” 等的意思是将两个构件直接或间接地连接 至彼此。这种连接可以是固定的 （例如， 永久。

28、的） 或可移动的 （例如， 可移除或可释放） 。这种 连接可以通过两个构件、 或者两个构件和任何额外的中间构件 （所述额外的中间构件与所 述两个构件中的一个或另一个一体地形成为单个整体主体） 、 或者两个构件和任何额外的 中间构件 （所述额外的中间构件与所述两个构件中的一个或另一个附连） 来实现。 0037 本文中对元件位置的指代 （例如，“顶部” 、“底部” 、“上方” 、“下方” 等） 仅仅用于描 述附图中各个元件的取向。应当注意到， 各个元件的取向可以根据其它示例性实施例有所 不同， 并且期望这种改变被包括在本公开的范围内。 0038 重要的是注意到， 如各个示例性实施例中所示的龙头的构。

29、造和布置仅仅是说明性 的。尽管在本公开中仅已详细地描述了几个实施例， 但是阅览本公开的本领域技术人员将 易于领会， 多个改型是可能的 （例如， 各个元件的尺寸、 大小、 结构、 形状和特性、 参数值、 安 装装置、 材料、 颜色的使用、 取向的变型等） 而不实质性地偏离本文中所描述的主题的新颖 教导和优点。 例如， 图示为整体形成的元件可以由多个元件或部件构造， 元件的位置可以反 向或以其它方式发生变化， 并且分立元件的性质或数量或位置可以交替或发生变化。任何 过程或方法步骤的顺序或次序可以根据备选实施例发生变化或重新排序。还可以在各个 实施例的设计、 操作条件和装置中进行其它的代替、 改型、 改变和省略而不偏离本发明的范 围。 说 明 书 CN 103672090 A 7 1/6 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103672090 A 8 2/6 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103672090 A 9 3/6 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103672090 A 10 4/6 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 103672090 A 11 5/6 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 103672090 A 12 6/6 页 13 图 6 说 明 书 附 图 CN 103672090 A 13 。