CN211096764U - 一种新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴 - Google Patents

Abstract

为了降低喷雾元件的制造难度，提高生产良率，钝化因为部分入口堵塞导致的液体喷出的不均匀性，本实用新型提出一种新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其包括：进口100、V型混匀墙200、主过滤器300、收集腔400和喷口500，其特征在于：进口100由均匀分布的凸块构成，凸块上最先接触高压液体的面为切面101，切面101与液体流动的方向成斜角，能够极大的减小液体冲击喷嘴进口时产生的湍流。

Description

一种新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴

技术领域

本实用新型涉及一种新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其可以使得待喷射的液体从板体之间的通道被喷射出去。

背景技术

目前，有一种类型的吸入给药器，其可以让身患慢性阻塞性肺病或者哮喘的患者随身携带，并且得到更加精确的给药治疗，其采用一种将液体溶液，一般是水基的药液，通过一种纳米级别的通道，将其雾化为平均粒度小于10 微米的液滴，由此可以将最小量的药物溶液以非注射条件下最高效率的投给患者。不同于其他种类的吸入给药器，这种方式的药液雾气具有最小的液滴直径，也就是具有最好的空气动力学参数，具有最优秀的气流跟随性，只有极少的药物会沉积在患者的口腔和喉部，而沉积在口腔和喉部的药物一般会经过消化道进行代谢排出体外，所以较低量的药物沉积会减轻患者的代谢负担。

这种吸入给药器，药液被预先存放在一个容器中。在使用该吸入给药器时，通过一个集成了单向阀的插管插入容器中汲取药液。插管通过弹簧蓄力获得向前推进的力量，类似被推进的活塞一样将前方汲取的液体进行加压推送，加压液体的压强最高可以达到40～50MPa。

在上述吸入给药器的前端喷嘴中，具有雾化的核心部件微型雾化元件。此雾化元件是一种通过显微技术制造的喷嘴或者喷嘴体。例如在WO94/07607 或WO99/16530都公开了这种微结构的喷嘴体，本实用新型专利是基于 WO99/16530的微结构的喷嘴体进行改进的，WO99/16530的微结构的喷嘴体由两块互相固定连接的板组成，它们优选地用玻璃和/或硅制成，其中至少一块板有一个或多个微结构通道，喷嘴进口侧有一个或多个液体进口，一个或多个液体进口可以设计预过滤器，流体经过预过滤器后通过主过滤器，主过滤器由许多凸块构成。沿着流动方向，在主过滤器下游有一个用于已过滤液体的滤液收集腔，液体从收集腔到达出口，出口优选设计为具有一个或多个喷口的喷嘴的形式。主过滤器有许多阵列，优选为锯齿状排列的凸块，凸块从一块平的底板伸出，底板被一块平的盖板完全覆盖，在凸块、底板与盖板之间形成许多通道，这些通道构成从过滤器喷嘴进口侧到出口侧的通路。在凸块周围区内的底板与在凸块列内部的盖板之间的距离与在凸块一侧的通道宽度大体一样大小，液体在这一侧进入通道列内，未经过滤的液体通过一个或多个细长的进口缝进入过滤器，一个或多个进口缝与在过滤器进口侧从底板伸出的凸块大体有相同的高度。

授权公告号为CN100496759的发明专利提出一种具有内建过滤功能的微结构高压喷嘴、具有喷嘴的喷雾器及该喷雾器的制备方法，一种微结构喷嘴，它有过滤器、未经过滤的液体的进口和已过滤的液体的出口，其中，喷嘴包括：一块基本上平的底板和可固定在其上的盖板；一个设计为一级结构的主过滤器，它有许多并排成列的凸块，它们作为底板整体的部分并分别从底板伸出，其中，凸块彼此通过通道隔开距离，这些通道构成从进口到出口通过喷嘴的流动路径，以及盖板，当他固定在底板上时覆盖凸块和通道；以及一个沿流动方向设在主过滤器下游的滤液收集腔，其特征为：在滤液收集腔内设计一种二级结构，它包括许多作用于底板和/或盖板上的内装元件，这些内装元件的直径在0.005至0.02mm之间。

这种微结构喷嘴中包含了大量的二级结构，不但增加了晶圆硅片的制作时间，提高了制作难度，同时也降低了晶圆产品的良率，无法进行大规模的工业化生产，并且也无法使得雾化元件能够持久的展示统一的喷雾形状。在不同的喷雾元件个体之间，产生喷雾形状偏差的根本原因在于：

第一，药液在运输储存过程和雾化过程中会产生意外的结晶微粒，这些微粒会堵塞雾化元件的入口，从而导致后续液体不能均匀一致的进入雾化元件，也就无法进行均匀的喷雾。并且，小粒径的结晶颗粒也有可能在雾化元件内部堵塞一些更小的通道，导致无法喷出均匀一致的气雾；

第二，药液经过雾化元件变为气雾时，需要借助很大的压强，而当前的结构并不能完美的保证雾化元件与压强压力的源头完美的对中冲齐，一旦产生组装误差或弹性件的偏心变形，将导致高压液体偏向雾化元件的一侧充入，由此雾化而成的气雾也会发生偏心的情况；

第三，药液在高压下通过雾化元件，会在尤其是入口处发生碰撞剪切效果，会导致溶液再结晶，即“接触成核”，此结晶可能会堵塞一部分入孔，从而导致喷射气雾的不均匀。

实用新型内容

为了解决以上问题，降低喷雾元件的制造难度，提高生产良率，钝化因为部分入口堵塞导致的液体喷出的不均匀性，本实用新型提出一种新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其由两块互相固定连接的板组成，其中至少一块板具有一个或多个微结构通道，通道连接喷嘴进口和喷嘴出口，进口和出口优选的设置于对称的两侧，喷嘴进口侧具有一个或多个液体进口，一个或多个液体进口可以具有预过滤器功能，液体经过进口进入喷嘴体，然后液体通过V型混匀墙，并被初步混合均匀，随后液体进入之字形排列的主过滤器，主过滤器由许多小凸块构成，液体在通过主过滤器之后，将汇聚于其下游的滤液收集腔，液体在收集腔汇聚并到达出口，出口设计为具有一个或多个喷嘴的形式，其特征在于，将凸块上最先接触高压液体的面设计为斜面，形成切面，采用这种结构可以极大的减小液体冲击喷嘴进口时产生的湍流。

一种新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其包括：进口100、V型混匀墙200、主过滤器300、收集腔400和喷口500，其特征在于：进口100由均匀分布的凸块构成，凸块上最先接触高压液体的面为切面101，切面101 与液体流动的方向成斜角，能够极大的减小液体冲击喷嘴进口时产生的湍流。

进一步的，切面101与进口端面形成的角度为40°～70°。当进口100 的凸块上无切面101的结构时，如图4所示的状态，液体流动方向如箭头所示，一部分流体在高压下撞击凸台端面，被迫进行90°转向，转向后再次撞击另一部分正常流动的液体，在此过程中，撞击的一部分流体将与凸台的90 度直角发生流体的剪切作用，在高压下，有可能会产生微小结晶，微小结晶会堵在进口100流道前，减小此流道的流体流量，最终将导致喷雾形状的不一致性；而当进口100的凸块上有切面101的结构时，如图5所示的状态，液体在接触凸台切面时，将不会发生90°转向，而是发生10°～80°的方向偏移，当切面101与进口端面形成的角度为40°～70°，转向后的流体再次撞击另一部分正常流动的液体的力度比较缓和，形成微小结晶堵塞进口100 流道的机率大大降低。

进一步的，切面101是斜面和/或圆弧面。

进一步的，V型混匀墙200的夹角为90°～170°，在V形混匀墙上设有多个液槽201。如图6所示，为液体经过V型混匀墙200的流体示意图。来自其中一个进口100的液体在V型混匀墙200处被分为三股液体，其中，大部分的液体将被近乎等分的分流为两股液体，每股液体将在流过V形混匀墙后，与来自另一流道的一半液体进行混合，小部分的液体优先从液槽201中通过，当发生部分进口100被微小结晶堵塞流量时，被堵塞的进口100流量将减小，其他未堵塞的进口100液体将首先到达下游的V型混匀墙200，在V型混匀墙200的减速作用下，极少部分液体继续通过液槽201向前流动，其余两股液体将与隔壁的分流液体混合向前，在被堵塞的流道与非堵塞的流道的交接处，将发生流量的混合和补偿，从而减小部分堵塞流道对外来喷雾均匀性的影响，并且液槽201 的通过流量远远小于其他分流的两股流量，在堵塞的流道中，相对低流量的液体将更少的从液槽201中通过；在相对高流量下，也会有相对多的液体从液槽201中通过，也有利于流量的混合和补偿。

进一步的，为寻求更优秀的平衡结果，V型混匀墙200可以处于喷嘴的任何位置，并且可以任意角度排布。

进一步的，主过滤器300为许多小凸台排列而成之字形的结构。主过滤器 300可以使得液体通过小凸台之间的细缝，同时过滤掉有可能堵塞下游出口的结晶微粒。

进一步的，在收集腔400内，设置一道弧形凸起。所述的弧形凸起能够明显的改变到达收集腔400的液体的流向，液体将被均匀的分为左右两部分。在这种情况下，从左半部分的进口进来的液体将能逐渐的混合在收集腔400的左半部分，即便其中有进口100被堵塞缺失了流量，这种不均衡的流量分配也能在收集腔400的左半部分被消除；弧形凸起在中间部分具有更好的阻拦液体的效果，中部一旦产生相对低速的流体，将能被其余相对高速的流体补偿混合，因为相对高速的流体能更早的被弧形凸起阻碍；两侧的凸起较小，将能允许流体大量的汇聚在一起，充分混合。

进一步的，弧形凸起上具有很多细缝，用于少量液体通过。

进一步的，弧形凸起为波浪形式的连续凸起和凹陷。

进一步的，液体在喷射前将汇聚在收集腔400，随后被上游的压力推动挤向喷口500，最后喷出液体，喷出的液体为动量相当的两股细小液体，在喷嘴外发生猛烈撞击，从而雾化为所需的微小液滴。

由此可见，本实用新型的具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，可以极大的减小液体冲击喷嘴进口时产生的湍流，改善气雾的均匀性，并且减少了二级结构，降低喷雾元件的制造难度，提高生产良率。

附图说明

图1为授权公告号为CN100496759的发明专利的微结构喷嘴的结构示意图。

图2为本实用新型的具有平衡流体流速的微结构的喷嘴的示意图。

图3为进口与V型混匀墙的放大示意图。

图4为传统的无切面的进口处流体的示意图。

图5为含有切面的进口处流体的示意图。

图6为液体经过V型混匀墙的流体示意图。

图7为本实用新型的具有平衡流体流速的微结构的喷嘴的示意图。

图8为液体从收集腔到喷口的示意图。

进口	100
		V型混匀墙	200
主过滤器	300
		收集腔	400
喷口	500

如下将结合具体实施案例对附图进行具体说明。

具体实施方式

具体实施案例1：

如图3所示，为进口与V型混匀墙的放大示意图；如图4所示，为传统的无切面的进口处流体的示意图；如图5所示，为含有切面的进口处流体的示意图；如图6所示，为液体经过V型混匀墙的流体示意图；如图7所示，为本实用新型的具有平衡流体流速的微结构的喷嘴的示意图；如图8所示，为液体从收集腔到喷口的示意图。一种新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其包括：进口100、V型混匀墙200、主过滤器300、收集腔400和喷口500，其特征在于：进口100由均匀分布的凸块构成，凸块上最先接触高压液体的面为切面101，切面101与液体流动的方向成斜角，能够极大的减小液体冲击喷嘴进口时产生的湍流。

切面101与进口端面形成的角度为40°～70°。当进口100的凸块上无切面101的结构时，如图4所示的状态，液体流动方向如箭头所示，一部分流体在高压下撞击凸台端面，被迫进行90°转向，转向后再次撞击另一部分正常流动的液体，在此过程中，撞击的一部分流体将与凸台的90度直角发生流体的剪切作用，在高压下，有可能会产生微小结晶，微小结晶会堵在进口 100流道前，减小此流道的流体流量，最终将导致喷雾形状的不一致性；而当进口100的凸块上有切面101的结构时，如图5所示的状态，液体在接触凸台切面时，将不会发生90°转向，而是发生10°～80°的方向偏移，当切面101与进口端面形成的角度为40°～70°，转向后的流体再次撞击另一部分正常流动的液体的力度比较缓和，形成微小结晶堵塞进口100流道的机率大大降低。

切面101是斜面和/或圆弧面。

V型混匀墙200的夹角为90°～170°，在V形混匀墙上设有多个液槽201。如图6所示，为液体经过V型混匀墙200的流体示意图。来自其中一个进口100 的液体在V型混匀墙200处被分为三股液体，其中，大部分的液体将被近乎等分的分流为两股液体，每股液体将在流过V形混匀墙后，与来自另一流道的一半液体进行混合，小部分的液体优先从液槽201中通过，当发生部分进口100 被微小结晶堵塞流量时，被堵塞的进口100流量将减小，其他未堵塞的进口100 液体将首先到达下游的V型混匀墙200，在V型混匀墙200的减速作用下，极少部分液体继续通过液槽201向前流动，其余两股液体将与隔壁的分流液体混合向前，在被堵塞的流道与非堵塞的流道的交接处，将发生流量的混合和补偿，从而减小部分堵塞流道对外来喷雾均匀性的影响，并且液槽201的通过流量远远小于其他分流的两股流量，在堵塞的流道中，相对低流量的液体将更少的从液槽201中通过；在相对高流量下，也会有相对多的液体从液槽201中通过，也有利于流量的混合和补偿。

为寻求更优秀的平衡结果，V型混匀墙200可以处于喷嘴的任何位置，并且可以任意角度排布。

主过滤器300为许多小凸台排列而成之字形的结构。主过滤器300可以使得液体通过小凸台之间的细缝，同时过滤掉有可能堵塞下游出口的结晶微粒。

在收集腔400内，设置一道弧形凸起。所述的弧形凸起能够明显的改变到达收集腔400的液体的流向，液体将被均匀的分为左右两部分。在这种情况下，从左半部分的进口进来的液体将能逐渐的混合在收集腔400的左半部分，即便其中有进口100被堵塞缺失了流量，这种不均衡的流量分配也能在收集腔400 的左半部分被消除；弧形凸起在中间部分具有更好的阻拦液体的效果，中部一旦产生相对低速的流体，将能被其余相对高速的流体补偿混合，因为相对高速的流体能更早的被弧形凸起阻碍；两侧的凸起较小，将能允许流体大量的汇聚在一起，充分混合。

弧形凸起上具有很多细缝，用于少量液体通过。弧形凸起为波浪形式的连续凸起和凹陷。

液体在喷射前将汇聚在收集腔400，随后被上游的压力推动挤向喷口500，最后喷出液体，喷出的液体为动量相当的两股细小液体，在喷嘴外发生猛烈撞击，从而雾化为所需的微小液滴。

由此可见，本实用新型的具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，可以极大的减小液体冲击喷嘴进口时产生的湍流，改善气雾的均匀性，并且减少了二级结构，降低喷雾元件的制造难度，提高生产良率。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其包括：进口(100)、V型混匀墙(200)、主过滤器(300)、收集腔(400)和喷口(500)，其特征在于：进口(100)由均匀分布的凸块构成，凸块上最先接触高压液体的面为切面(101)，切面(101)与液体流动的方向成斜角，能够极大的减小液体冲击喷嘴进口时产生的湍流。

2.如权利要求1所述的新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其特征在于：切面(101)与进口端面形成的角度为40°～70°。

3.如权利要求1所述的新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其特征在于：切面(101)是斜面和/或圆弧面。

4.如权利要求1所述的新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其特征在于：V型混匀墙(200)的夹角为90°～170°，在V形混匀墙上设有多个液槽(201)。

5.如权利要求1所述的新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其特征在于：V型混匀墙(200)可以处于喷嘴的任何位置，并且可以任意角度排布。

6.如权利要求1所述的新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其特征在于：主过滤器(300)为许多小凸台排列而成之字形的结构。

7.如权利要求1所述的新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其特征在于：在收集腔(400)内，设置一道弧形凸起。

8.如权利要求7所述的新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其特征在于：弧形凸起上具有很多细缝。

9.如权利要求7所述的新型具有平衡流体流速的微结构的喷嘴，其特征在于：弧形凸起为波浪形式的连续凸起和凹陷。

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