CN110382120A

CN110382120A - 流体制品喷雾头和这种喷雾头的用途

Info

Publication number: CN110382120A
Application number: CN201880011033.2A
Authority: CN
Inventors: S·贝朗热
Original assignee: Aptal France Simple Joint Co
Current assignee: Aptal France Simple Joint Co
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2019-10-25
Also published as: KR20200110149A; EP3579980A1; FR3062581B1; FR3062581A1; EP3579980B1; US20210291205A1; WO2018146434A1

Abstract

流体制品喷雾头，具有：主体(1)，形成座槽(14)，芯体(16)在座槽中延伸；喷嘴(2)，围绕芯体(16)接合在座槽(14)中，形成喷雾孔(O)，喷雾孔具有室出口直径D3和室出口截面S3；芯体(16)和喷嘴(2)之间从上游至下游限定：多个涡流导道(T)，具有导道长度L1；涡流室(C)，具有室入口直径D2和室入口截面S2，分配孔(O)形成用于涡流室(C)的出口，其特征在于，30％S2≤S3≤55％S2，优选S3等于约42％S2。

Description

流体制品喷雾头和这种喷雾头的用途

技术领域

本发明涉及流体制品喷雾头，其具有形成座槽的主体，芯体在座槽中延伸。喷雾头还具有喷嘴，喷嘴围绕芯体接合在座槽中，以在喷嘴和芯体之间形成多个涡流导道以及一涡流室，涡流导道通到涡流室中。喷嘴还具有分配孔，分配孔形成涡流室的出口。这种喷雾头设计在美容化妆、医药又或香水领域中是完全常规的。喷雾头一般安装在泵或阀的阀杆的自由端上。一般来说，喷雾头形成按钮，使用者可用手指通常是食指轴向按压该按钮。

背景技术

现有技术中存在各种流体制品喷雾头，它们具有不同的特征，尤其是与涡流导道、涡流室和分配孔的构形、定向、形成和比例有关的特征，以达到各种目的如容易安装、容易模制、特别类型的喷雾、喷雾时间延长或缩短等。本发明旨在形成一些涡流导道、一涡流室和一喷雾孔，它们允许对于特殊类型的流体制品、即剪切稀化流体制品获得最佳质量喷雾。但是，本发明的喷雾头也可配合其他类型的流体制品使用，并且始终提供具有容许质量乃至最佳质量的喷雾。

剪切稀化是指，对于流体制品，当流速增大时，其变得“更具流动性”。更准确的说，这是指当剪切速率增大时，动力粘度减小。也可以称为剪切变稀或者剪切致稀又或者假塑性。剪切稀化与触变性不应混淆，触变性是指在剪切应力作用下粘度减小。

在位于牛顿第一定律之后的剪切稀化领域中，流体制品的性能是剪切稀化(英文术语是shear thinning)或者“假塑性”(有时遇到的旧时叫法)。随着速度梯度增大，流体粘度减小(稀化)。物质结构由剪切造成变向/变形(例子：聚合物链沿应力方向排列)。在高剪切速率(相应于牛顿第二定律)，物质结构破坏。不流动的结构需要较大的力以便结构受到破坏。相对于原子级，含有大尺寸制品的大多数样品是剪切稀化的。大部分(约90％)物质为剪切稀化：聚合物，少填料的乳剂，悬浊液，洗发液等。

美容化妆品市场的需求需要使用越来越粘稠的配方，以确保其稳定性。该粘度达到用普通手动泵进行抽吸的临界极限。黄原胶被视为解决该问题的一种新基质物。这种低粘稠的液体极为稳定，具有剪切稀化特性。

为获得喷雾，必须使喷嘴的通过截面最佳化，以使流体制品的速度尽可能快，以便在喷嘴出口产生细微滴。

发明内容

因此，本发明旨在使涡流导道、涡流室和/或分配孔的特性最佳化，以便在空间中和在微滴尺寸方面都获得均匀和平衡的喷雾。至于喷雾形状，最小喷雾角度必须大于30°。在20cm的距离上，微滴必须足以分布成不会形成飞溅液流(coulure)。

为达此目的，本发明提出一种流体制品喷雾头，具有：

-主体，主体形成连接套筒，连接套筒适于接纳分配机构的阀杆，分配机构如泵或者阀，连接套筒由供给道连接于座槽，芯体在座槽中延伸，芯体限定芯体侧壁和芯体前壁，

-喷嘴，喷嘴围绕芯体接合在座槽中，喷嘴形成喷雾孔，流体制品从流体制品喷雾头穿过喷雾孔以喷雾状排出，喷雾孔具有室出口直径D3和室出口截面S3，

-芯体(16)和喷嘴之间从上游至下游限定：

·多个连接通道，连接通道与供给道进行流体连通，

·多个涡流导道，所述多个涡流导道分别连接于所述多个连接通道，每个涡流导道具有导道长度L1、具有导道入口截面S0的导道入口、以及具有导道出口截面S1的导道出口，

·涡流室，涡流导道通到涡流室中，涡流室限定纵向回转轴线X，涡流室具有轴向长度L2、室入口直径D2以及在涡流导道所通到处的室入口截面S2，分配孔形成用于涡流室的出口，

其特征在于，30％S2≤S3≤55％S2，优选S3等于约42％S2，使得54％D2≤D3≤74％D2，优选D3等于约65％D2；并且，L1≥110％D2，优选L1等于约150％D2。

相对于适于酒精溶液喷射的普通喷嘴来说，分配孔的出口截面S3显著较大。这由黄原胶具有弹性性能来解释：在黄原胶受应力时，黄原胶吸收能量以在被释放时“膨胀”。正是该效果在通过普通喷头的分配孔(直径为0.3mm)时产生。在这种“膨胀”时，形成中的微滴彼此间粘住以形成射流。另外，也注意到，涡流导道的长度L1也必须与涡流室的直径相关联，涡流室的直径本身与分配孔的直径相关联。

有利的是：0.2mm²≤S3≤0.38mm²，优选S3等于约0.33mm²，使得0.5mm≤D3≤0.7mm，优选D3等于约0.65mm。另一方面：0.5mm²≤S2≤1.13mm²，优选S2等于约0.785mm²，使得0.8mm≤D2≤1.2mm，优选D2等于约1mm。最后，L1≥1.1mm，优选L1等于约1.5mm。

根据本发明的另一有利特征，分配孔可呈圆柱形，其轴向长度L3小于约30％D3。因此，分配孔可以由环形棱边形成，使得L3为零。

根据本发明的另一有利特征：L2≥80％D2，优选L2等于约0.88mm。

根据一种有利的实施方式，涡流室具有截锥形部分，截锥形部分的最大直径等于D2，截锥形部分的轴向长度L23为D2的30％至60％之间，优选为D2的约一半。优选，涡流室还具有涡流导道通到的圆柱形部分，该圆柱形部分的轴向长度L22等于约40％D2。因此，涡流室从上游向下游首先限定具有直径D2的圆柱形部分，然后是截锥形部分，直径在截锥形部分处从D2变成D3。

不超出本发明的范围，也可实施没有截锥形部分的涡流室。在这种情况下，涡流室仅由圆柱形部分构成，圆柱形部分由凸肩连接于分配孔。

关于涡流导道，S1≤50％S0，优选S1＝33％S0。有利地，S1等于约0.07mm²，S0等于约0.21mm²。这意味着涡流导道的总构形或多或少呈三角形，具有大入口和小出口。

当将涡流导道的出口与涡流室相关联时，获得以下关系式：S1≤10％S2。

根据本发明的另一有利方面，导道入口形成圆形壁。这可使在连接通道中流动的流体制品通过沿圆形壁滑动被偏导到涡流导道中，以减小干扰及最大限度地保持层流。该圆形壁配合易受大压力损失和干扰影响的剪切稀化流体制品使用特别具有优越性。采用该圆形壁，流体制品可以基本没有因方向改变引起的干扰和压力损失地进入涡流导道中。涡流导道中的流体制品于是被加速，因为截面S1小于截面S0。

根据本发明的另一有利方面，芯体侧壁呈圆柱形，芯体前壁呈平面。因此，芯体没有取向，喷嘴可以围绕芯体进行接合，无需顾及其取向。因此更容易安装。

因此，本发明限定具有非常特殊的构形的喷雾头，其优先配合剪切稀化流体制品使用，剪切稀化流体制品例如含有含量约为1％或不足1％的黄原胶。

本发明的构思在于：流经过喷嘴的流体制品经受的压力损失变化尽可能小，以避免过多吸收能量，这种过多能量吸收会继后引起太大膨胀，从而干扰微滴形成，于是致使微滴趋向于相互间粘合以形成射流。不仅对于剪切稀化流体制品、而且对于其他类型的流体制品尤其是这种情况。分配孔与涡流室的截面(或直径)之比和/或涡流导道的长度与涡流室的直径之比，构成可视为对形成质量最佳喷雾有直接影响的特征。当然，喷嘴的其他特征也可进一步提高喷雾质量。

附图说明

现在，将参照作为非限制性实施例给出本发明的两种实施方式的附图，更为详细的说明本发明。

附图中：

图1是通过根据本发明的第一种实施方式的分配头的竖直横剖面图；

图2是图1的一部分的放大图；

图3是图1和2喷嘴的进一步更放大的视图；

图4是后透视图，示出图3所示喷嘴的内部；

图5示出喷嘴内的流体制品通量(veine)；

图6a和6b是图5流体制品通量在两个不同视角下的透明视图；以及

图7类似于图3，示出本发明的第二种实施方式。

具体实施方式

首先参照图1和2来综述根据本发明的第一种实施方式的流体制品喷雾头的结构。在图1上可以看到，分配头具有喷雾头主体1，主体形成连接套筒11，分配装置P的阀杆P1的自由端接合在连接套筒中，分配装置P可以是泵或者阀。优选涉及一种标准泵，标准泵以约3至6巴的压力通过其阀杆P1输送流体制品。在连接套筒11的上方，主体1形成轴向空间12，轴向空间大致在阀杆P1的延伸部分中延伸。然后，主体1形成供给道13，供给道水平地延伸，即垂直于连接套筒11延伸。该供给道13通到环形的座槽14中，芯体16在座槽中延伸，芯体限定芯体侧壁16a和芯体前壁16b。座槽14侧向通到主体1中。这涉及美容化妆、香水又或者医药领域中喷雾头主体的完全常规的设计。

喷雾头还具有喷嘴2，喷嘴围绕芯体16压接合在座槽14中。喷嘴2呈一般杯状，具有分配壁21，喷雾孔O通到分配壁中。分配壁21与芯体前壁16b抵靠接触。喷嘴2还具有固定侧壁22，固定侧壁围绕芯体16进行接合。因此，在座槽14中存在环形空间15，该环形空间位于供给道13的出口与固定侧壁22的自由端部边缘之间。固定侧壁22也可形成一个或多个钩挂件(cran(s)de harponnage)23，用以确保喷嘴固定在座槽14中。

分配壁21在分配孔O的上游形成涡流室C，涡流室由多个涡流导道T供给，所述多个涡流导道T本身由多个连接通道P供给，它们全都在芯体16与喷嘴2之间形成。连接通道P由环形空间15供给。这涉及美容化妆、香水又或者医药领域中喷嘴的完全常规的设计。

喷雾头还具有包套3，其呈罩形，芯体1接合在其中。包套3具有侧裙部31，侧裙部开有面对喷嘴2的分配壁21的窗口32。包套3的上壁30形成用于使用者手指的按压面。这再次涉及美容化妆、香水又或者医药领域中包套的完全常规的设计。

现在参照图3和4来详述喷嘴2的细微特征。分配孔O具有限定室出口截面S3的室出口直径D3、以及沿图3的轴线X测得的轴向的深度或者长度L3。

涡流室C沿纵向回转轴线X定中心在分配孔O上。涡流室C具有最大室入口直径D2，其限定最大室入口截面S2。室出口由分配孔O形成，使得最小室出口直径等于D3。更详细的说，可看到，涡流室C具有直径为D2的圆柱形部分C2和布置在圆柱形部分C2与分配孔O之间的截锥形部分C3，使得截锥形部分C3的最大直径等于D2而最小直径等于D3。圆柱形部分C2的轴向长度或者深度是L22，截锥形部分C3的轴向长度或者深度是L23。因此，可以说，L2＝L22+L23。

另外，在图4上可看到，喷嘴2具有三个涡流导道T，涡流导道具有总体三角形的构形。这三个涡流导道T围绕涡流室C等角布置。每个涡流导道T具有导道入口T0和导道出口T1，导道入口T0限定导道入口截面S0，导道出口T1限定导道出口截面S1。每个涡流导道T还限定长度L1，如图4所示。每个涡流导道T具有两个壁T2和T3，这两个壁大致与涡流室C相切地延伸。因此，两个壁T2和T3不平行，而是相反地向涡流室收敛，它们之间在涡流室处形成具有截面S1的导道出口T1。因此，S0大于S1。涡流导道T的其他两个壁(未标示)相同，平行，分别由芯体16前壁16b和分配壁21形成。

还可注意到，固定侧壁22在内部形成三个加强件24，它们布置在三个导道入口T0之间。这三个加强件24的作用是与芯体16侧壁16a相接触。在加强件24之间，喷嘴2与芯体16一起形成三个连接通道P。这些连接通道P与导道入口T0进行流体连通。为此，可注意到，导道入口T0具有圆形壁Ta，使得在连接通道P中流动的流体制品沿圆形壁Ta逐步被偏导到相应的涡流导道T中。因此，这些圆形壁Ta形成缓斜坡，使每个连接通道P分别连接于一个涡流导道T。这些圆形壁允许不中断地从轴向定向(连接通道P的定向)变成径向定向(涡流导道的定向)。

截面S0、S1、S2和S3更清楚地示于图5、6a和6b，这些图示出流体通量(veine)，即在芯体16与喷嘴2之间流体制品所占容积。换句话说，流体通量相当于涡流导道、涡流室和分配孔O的容积。

截面S2和S3垂直于轴线X延伸，在涡流室C的每个轴向端部平行地布置。导道出口截面S1以大致相切于涡流室C的方式平行于轴线X延伸。最后，入口截面S0平行于截面S2和S3、但以相对于涡流室C偏心的方式延伸。甚至可以说，截面S0与截面S3在相同平面上延伸，因为这些截面被限定在芯体16前壁16b处。还可以说，截面S0和S1在相对彼此垂直地布置的相应平面上延伸。

现在来定义不同的长度、截面和直径：

-S0：涡流导道T的入口T0的截面，

-S1：涡流导道T的出口T1的截面，

-S2：涡流室C的入口截面，

-S3：分配孔O的截面，相应于涡流室C的出口截面，

-D2：涡流室C的入口直径，

-D3：分配孔O的直径，相应于涡流室C的出口直径，

-L1：涡流导道T的长度，

-L2：涡流室C的长度，

-L22：涡流室C的圆柱形部分C2的长度，

-L23：涡流室C的截锥形部分C3的长度，

-L3：分配孔O的长度。

术语“截面”应理解为最大截面，术语“直径”应理解为最大直径，术语“长度”应理解为最大长度。表述“约”在涉及百分比时意味着±5％，而当涉及量值时意味着±10％。

根据本发明，这些不同的长度、截面和直径符合以下关系式R1至R8：

R1：30％S2≤S3≤55％S2，优选S3等于约42％S2，这在直径方面相当于：54％D2≤D3≤74％D2，优选D3等于约65％D2，

R2：L1≥110％D2，优选L1等于约150％D2，

R3：S1≤50％S0，优选S1＝33％S0，

R4：L2≥80％D2，

R5：30％D2≤L23≤60％D2，优选L23等于D2的约一半，

R6：30％D2≤L22≤50％D2，优选L22等于D2的约40％，

R7：L3≤30％D2，以及

R8：S1≤10％S2。

为获得最佳喷雾质量，已证实，关系式R1和R2无论单独考虑或者结合考虑往往是举足轻重的，但是并不能忽视对喷雾质量也具有影响的其他关系式。在某些情况下，R1比R2更有影响，在其他情况下，情况相反，在某些应用中，R1和R2同等重要。

在大多数情况下，关系式R3显示是第三种最有影响的关系式。因此，组合关系式R1+R3或者R2+R3也可视为对喷雾质量特别有影响的。

在某些应用中，对于R4同样如此，使得关系式R1+R4或者R2+R4结合也可视为对喷雾质量特别有影响的。

关系式R5和R6相应于一种优选实施方式，其在喷雾质量方面具有最佳结果。但是，可以实施一种无截锥形部分的涡流室C’，如图7中可看到的。在这种情况下，涡流室C’由凸肩C4连接于分配孔。

关系式R7意味着L3可以为零，使得分配孔O可以由环形棱边形成。

在某些应用中不能排除的是：关系式R1至R9中的一个或另一个显示最有影响或者最具决定性的，使得对于单独采用的9个关系式中的每一个都应予以保护。

以如下尺寸(容限为10％)已实施一种特别适合于雾化含有约0.5％黄原胶的流体制品的喷嘴：

-S0＝0.21mm²

-S1＝0.07mm²

-S2＝0.785mm²，或者D2＝1mm

-S3＝0.33mm²，或者D3＝0.65mm，

-L1＝1.46mm，

-L2＝0.88mm，

-L22＝0.38mm，

-L23＝0.5mm，以及

-L3＝0.025mm。

这些数值还考虑到香水或美容化妆领域中常规喷雾头的座槽14和芯体16的标准尺寸：座槽的直径一般约为4.5mm，芯体的直径一般约为2.8mm。

多种喷嘴经过了试验，以便确定用以获得容许质量喷雾的S0、S1、S2、S3、L1、L2、L22、L23和L3的数值范围。试验结果如下：

-0.15mm²≤S0≤0.28mm²，

-0.05mm²≤S1≤0.1mm²，

-0.5mm²≤S2≤1.13mm²，使得0.8mm≤D2≤1.2mm，

-0.2mm²≤S3≤0.38mm²，使得0.5mm≤D3≤0.7mm，

-1.1mm≤L1≤2.2mm，

-0.7mm≤L2≤1.1mm，

-0.3mm≤L22≤0.5mm，

-0.3mm≤L23≤0.6mm，

-0mm≤L3≤0.3mm.

特别是涉及D2和D3，D2/D3的下述比率经过了试验：1/0.4-1/0.5-1/0.6-1/0.65-1/0.7。采用D2/D3＝1/0.65已获得最佳喷雾。比率1/0.4显示不足够，比率1/0.5、1/0.6和1/0.7显示令人满意。

从0.4mm至1mm的多种长度L2也经过了试验，其中D2＝1mm：当L2<0.8mm时，喷雾质量下降。最佳值为0.88mm。

清楚的是，不管是什么情形、情况或者应用，也不管是什么类型的流体制品，不可能以一般和通用的方式确定特征S0、S1、S2(D2)、S3(D3)、L1、L2、L22、L23和L3中的哪个、和/或关系式R1至R8中的哪个相对于其它是重要的。但是，对于例如含有含量低于1％、优选低于0.5％的黄原胶的剪切稀化流体制品，S2/S3和/或L1/S2的影响显示往往是决定性的。

Claims

1.一种流体制品喷雾头，具有：

-主体(1)，主体形成连接套筒(11)，连接套筒适于接纳分配机构的阀杆，分配机构如泵或者阀，连接套筒(11)由供给道(13)连接于座槽(14)，芯体(16)在座槽中延伸，芯体限定芯体侧壁(16a)和芯体前壁(16b)，

-喷嘴(2；2')，喷嘴围绕芯体(16)接合在座槽(14)中，喷嘴(2；2')形成喷雾孔(O)，流体制品从流体制品喷雾头穿过喷雾孔以喷雾状排出，喷雾孔(O)具有室出口直径D3和室出口截面S3，

-芯体(16)和喷嘴(2；2')之间从上游至下游限定：

·多个连接通道(P)，连接通道与供给道(13)进行流体连通，

·多个涡流导道(T)，所述多个涡流导道分别连接于所述多个连接通道(P)，每个涡流导道(T)具有导道长度L1、具有导道入口截面S0的导道入口(T0)、以及具有导道出口截面S1的导道出口(T1)，

·涡流室(C)，涡流导道(T)通到涡流室中，涡流室(C)限定纵向回转轴线X，涡流室具有轴向长度L2、室入口直径D2以及在涡流导道(T)所通到处的室入口截面S2，分配孔(O)形成用于涡流室(C)的出口，

其特征在于：

-30％S2≤S3≤55％S2，优选S3等于约42％S2，使得54％D2≤D3≤74％D2，优选D3等于约65％D2，以及

-L1≥110％D2，优选L1等于约150％D2。

2.根据权利要求1或2所述的流体制品喷雾头，其特征在于，0.5mm²≤S2≤1.13mm²，优选S2等于约0.785mm²，使得0.8mm≤D2≤1.2mm，优选D2等于约1mm。

3.根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头，其特征在于，0.2mm²≤S3≤0.38mm²，优选S3等于约0.33mm²，使得0.5mm≤D3≤0.7mm，优选D3等于约0.65mm。

4.根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头，其特征在于，L1≥1.1mm，优选L1等于约1.5mm。

5.根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头，其特征在于，分配孔(O)呈圆柱形，分配孔的轴向长度L3小于约30％D3。

6.根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头，其特征在于，L2≥80％D2，优选L2等于约0.88mm。

7.根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头，其特征在于，涡流室(C)具有截锥形部分(C3)，截锥形部分的最大直径等于D2，截锥形部分的轴向长度L23为D2的30％至60％之间，优选为D2的约一半。

8.根据权利要求7所述的流体制品喷雾头，其特征在于，涡流室(C)还具有涡流导道(T)通到的圆柱形部分(C2)，圆柱形部分(C2)的轴向长度L22等于约40％D2。

9.根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头，其特征在于，S1≤50％S0，优选S1＝33％S0。

10.根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头，其特征在于，S1等于约0.07mm²，S0等于约0.21mm²。

11.根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头，其特征在于，S1≤10％S2。

12.根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头，其特征在于，导道入口(T0)形成圆形壁(Ta)，使得在连接通道(P)中流动的流体制品沿圆形壁(Ta)逐步被偏导到相应的涡流导道(T)中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头，其特征在于，芯体侧壁(16a)呈圆柱形，芯体前壁(16b)呈平面。

14.一种根据前述权利要求中任一项所述的流体制品喷雾头的用途，其特征在于，流体制品喷雾头用于使含有例如黄原胶的剪切稀化流体制品进行喷雾。