DE102004022131A1

DE102004022131A1 - Sprühkopf zum Atomisieren eines Mediums

Info

Publication number: DE102004022131A1
Application number: DE102004022131A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Belau; Lutz Maske; Patrick Campbell
Original assignee: Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Current assignee: Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Priority date: 2004-05-05
Filing date: 2004-05-05
Publication date: 2005-11-24
Also published as: WO2005108240A1; BRPI0510672B1; EP1742855B1; CN100513275C; BRPI0510672A; ES2327756T3; AU2005240264A1; US20080164345A1; CA2563568A1; EP1742855A1; IL179027A0; ZA200608912B; MXPA06012711A; IL179027A; CN1950270A; US7967224B2; DE502005007571D1; WO2005108240A8; ATE434576T1

Abstract

Sprühkopf zum Atomisieren eines Mediums unter Verwendung eines unter Druck stehenden Treibmittels, der folgendes aufweist: DOLLAR A - einen Sprühkopfkörper, der einen Befestigungsring und ein beweglich mit diesem verbundenes Betätigungselement besitzt, DOLLAR A - ein Halteelement, das eine Eintrittsöffnung, einen daran anschließenden Kanalabschnitt und einen Halteabschnitt besitzt, und DOLLAR A - ein Kanalelement, das eine Austrittsöffnung für das Medium besitzt und das in mindestens einem Abschnitt einen Durchmesser besitzt, derart, daß das auszutragende Medium in dem Strom des Treibmittels atomisiert, DOLLAR A - wobei das Kanalelement in dem Halteabschnitt des Halteelements angeordnet und das Halteelement mit dem Sprühkopfkörper verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Atomisieren eines Mediums unter Verwendung eines unter Druck stehenden Treibmittels. Ein solcher Sprühkopf kann auf eine Sprühdose- aufgesetzt werden und wird durch einfachen Druck auf einen Betätigungsmechanismus ausgelöst, wobei das Medium in einem Sprühnebel ausgetragen wird.
Bei herkömmlichen Aerosol-Sprühsystemen liegt üblicherweise ein Massenstrom von 0,5 bis 3 g/s vor, wobei eine Mischung aus einem verflüssigten Treibgas, einem Lösungsmittel und einer kleinen Menge des wirksamen Mediums ausgetragen wird. In diesen Systemen sind sowohl das Treibgas als auch das Lösungsmittel häufig flüchtige organische Verbindungen, wie beispielsweise Butan oder Ethanol. Die flüchtigen orga nischen Verbindungen werden zugesetzt, damit durch deren Verdunstung ein kühler Nebel erzeugt wird. Herkömmlich wird eine Mischung aus organischen Bestandteilen benötigt, um die Viskosität und die Löslichkeit des aktiven Mediums geeignet einzustellen. Bei Atmosphärendruck beträgt das Volumenverhältnis von Gas zu aktivem Medium üblicherweise zwischen 2.000:1 und 20.000:1. Das Treibgas, die Lösungsmittel und Verdünungsmittel entweichen in die Atmosphäre und belasten dabei die Umwelt. Bei herkömmlichen Sprühköpfen wird üblicherweise ein innen liegender Hohlraum zwischen den Zuleitungen zum Austragen von Medium und Treibmittel und der Austrittsöffnung bereitgestellt, der zur vollständigen Atomisierung des Mediums dient.
Aus WO 03/051522 A2 ist ein Ventil bekannt geworden, bei dem das Medium in einem Kapillarrohr atomisiert bzw. zerstäubt wird. Das bekannte Ventil ist für Flußraten von 0,5 g/s bis 0,01 g/s ausgelegt. WO 03/051522 beschreibt, wie das Kapillarrohr des Ventils zu dimensionieren ist, um das atomisierte Medium versprühen zu können. Überraschendes Ergebnis der Verwendung des Kapillarrohrs ist, daß bei Atmosphärendruck lediglich ein Volumenverhältnis von 1:50 bis 1:5.000 für das Verhältnis von Medium zu Treibgas erforderlich ist. Mithin wird deutlich weniger Treibgas benötigt und die Sprühbehälter können mit einem wesentlich kleineren Volumen ausgelegt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sprühkopf bereitzustellen, der bei einer einfachen Bauweise das auszutragende Medium mit geringem Einsatz an Treibgas atomisiert und versprüht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Sprühkopf mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Sprühkopf weist einen Sprühkopfkörper, ein Halteelement und ein Kanalelement auf. Im montierten Zustand ist das Kanalelement in einem Halteabschnitt des Halteelements angeordnet und der Sprühkopfkörper mit dem Halteelement verbunden. Der Sprühkopfkörper besitzt einen Befestigungsring und ein beweglich mit diesem verbundenes Betätigungselement. Das Halteelement besitzt eine Eintrittsöffnung für das Gemisch aus Medium und Treibmittel, einen sich daran anschließenden Kanalabschnitt und einen Halteabschnitt. Das Kanalelement besitzt eine Austrittsöffnung für das Medium und in mindestens einem Abschnitt einen Durchmesser derart, daß das auszutragende Medium in dem Strom des Treibmittels atomisiert. Das Kanalelement ist im Halteabschnitt des Halteelements gehalten. Dem erfindungsgemäßen Sprühkopf liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Atomisierung des auszutragenden Mediums nicht notwendig im Ventil des Sprühbehälters erfolgen muß, sondern ausschließlich oder unterstützend auch im Sprühkopf erfolgen kann. Ferner schafft die Verwendung eines Halteelements und eines Kanalelements den wesentlichen Vorteil, das beide Teile unabhängig voneinander hergestellt werden können und eine Anpassung an unterschiedliche Medien keine Änderung des Halteelements erforderlich macht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist als Kanalelement ein Kapillarschlauch oder ein Kapillarrohr vorgesehen, das vorzugsweise über die gesamte Länge einen konstanten Durchmesser besitzt. Wie aus WO 03/051522 A2 bekannt, wird das wirksame Medium in dem Kapillarrohr oder -schlauch atomisiert und anschließend versprüht.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Kanalelement in dem Halteabschnitt des Halteelements um ungefähr 90° abgewinkelt. Der beobachtete Effekt, daß durch die Verwendung eines geeigneten Durchmessers das auszutragende Medium in dem Strom des Treibmittels atomisiert, tritt überraschend nicht nur bei einem gradlinigen Kanalverlauf auf, sondern ebenfalls, wenn dieser um 90° abgewinkelt ist. Das heißt, auch bei der ungefähr um 90° umgelenkten Strömung tritt der gewünschte Effekt eines Atomisierens des Mediums ein.
Das Halteelement besitzt bevorzugt einen in Längsrichtung des Sprühkopfkörpers verlaufenden Kanalabschnitt, in den das Kanalelement eingesetzt ist. Ferner besitzt das Halteelement bevorzugt einen zylindrischen Aufnahmeabschnitt für einen Sitz des Ventils. Zweckmäßiger Weise besitzt der Kanalabschnitt einen oder mehrere umlaufende Haltevorsprünge, die das Kanalelement klemmend halten, ohne dessen Innendurchmesser zu verringern.
Der Halteabschnitt des Halteelements ist ungefähr um 90° abgewinkelt, wobei der Halteabschnitt auf der von der Biegung fortweisenden Seite mindestens eine Durchbrechung besitzt.
Bevorzugt sind im Halteabschnitt mindestens ein Paar von Klemmbacken vorgesehen, die das Kanalelement umfassen und halten. Das Kanalelement schließt im Bereich seiner Austrittsöffnung über den Halteabschnitt des Halteelements und aus dem Sprühkopfkörper vor. Alternativ ist es auch möglich, dass das Kanalelement bündig abschließt.
Das Halteelement weist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung zusätzlich einen Ansatz auf, der eine entlang der Längsrichtung des Sprühkopfkörpers verlaufende Rückwand besitzt, die ungefähr im Bereich des Halteabschnitts angeordnet ist. Die Rückwand besitzt an der von der Austrittsöffnung fortweisenden Seite eine Vertiefung, die seitlich durch von der Austrittsöffnung fortweisende Wände begrenzt ist.
Der Sprühkopfkörper weist einen zum Halteelement weisenden Vorsprung auf, der flach an der Rückwand des Ansatzes in der Vertiefung an den Seitenwänden anliegt. Zusätzlich besitzt der Sprühkopfkörper mindestens einen zweiten Vorsprung, der an der Rückwand auf der zur Austrittsöffnung weisenden Seite anliegt. Ferner besitzt der Sprühkopfkörper mindestens eine Anlagefläche, die an dem Halteelement anliegt. Über die Anlagefläche wird die Kraft von dem Betätigungselement über das Halteelement auf das Ventil weitergeleitet.
Ferner besitzt der Sprühkopfkörper bevorzugt Verbindungsmittel, die das Halteelement in diesem halten. Die Verbindungsmittel weisen zwei einander zugewandte Vorsprünge mit vorstehenden Nasen auf, die das Halteelement nahe der Austrittsöffnung des Kanalelements hintergreifen. Die Verbindungsmittel sind bevorzugt als Schnappmittel ausgebildet, so daß das Halteelement mit dem eingesetzten Kanalelement in den Sprühkopfkörper einschnappen kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen Sprühkopf wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 den erfindungsgemäßen Sprühkopf in einem Schnitt von der Seite,
2. das Halteelement in einer perspektivischen Ansicht von der Rückseite,
3 das Halteelement in einem Schnitt entlang der Linie III-III aus 2,
4a, b das erfindungsgemäße Halteelement von schräg oben in einer perspektivischen Ansicht und in einer geschnittenen Ansicht,
5 einen Querschnitt durch das Halteelement entlang der Linie V-V aus 3,
6 einen Schnitt durch den Sprühkopfkörper in einer perspektivischen Ansicht,
7 einen Schnitt durch den Sprühkopfkörper in einer Ansicht von der Seite,
8 einen Schnitt durch die Schnappvorsprünge in dem Sprühkopfkörper entlang der Linie VIII-VIII in 7 und
9 einen Schnitt durch den Sprühkopfkörper entlang der Linie IX-IX in 7.
1 zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Sprühkopf mit einem Sprühkopfkörper 10, einem Halteelement 12 und einem Kanalelement 14. Der Sprühkopfkörper besitzt einen Befestigungsring 16 mit nach innen vorstehenden Vorsprüngen 18, mit denen der Befestigungsring 16 an einem Sprühbehälter (nicht dargestellt) befestigt werden kann. Der Sprühkopfkörper 10 besitzt ferner ein Betätigungselement 20 mit einer Betätigungsmulde 22.
Das Halteelement 12 besitzt eine Eintrittsöffnung 24, einen daran anschließenden Kanalabschnitt 26 und einen nachfolgenden Halteabschnitt 28. Der Halteabschnitt ist um 90° gebogen und wird durch eine Wand 30 zusätzlich abgestützt. Das Halteelement 12 besitzt ferner einen Ansatz 32 mit einer Rückwand 34 (vgl. auch 2 bis 5). Der Ansatz 32 ist auf seiner zur Betätigungsmulde 22 weisenden Seite offen ausgebildet.
In das Halteelement 12 eingesetzt ist ein Kapillarschlauch 14. Der Kapillarschlauch dient zur Atomisierung des Gemischs aus Medium und Treibmittel, wobei das Gemisch noch weitere Bestandteile aufweisen kann. Der Kapillarschlauch ist nicht notwendig aus demselben Kunststoffmaterial wie Halteelement 12 und/oder Sprühkopfkörper 10, sondern kann aus einem weicheren und biegbareren Material hergestellt sein.
Nähere Einzelheiten zu dem Halteelement 12 sind den 2 bis 5 zu entnehmen. 3 zeigt das Halteelement 12 mit dem Kanalabschnitt 26. Der Kanalabschnitt 26 besitzt im Bereich der Eintrittsöffnung einen Abschnitt mit einem Haltevorsprung 36 zur Aufnahme des Ventilsitzes. An den Haltevorsprung 36 schließt sich ein zylindrischer Halteabschnitt 38 an. Hieran nachfolgend verbreitert sich der Durchmesser in einem Abschnitt 39 und wird nachfolgend durch einen Halteabschnitt 40 begrenzt, der sich auf der von der Eintrittsöffnung fortweisenden Seite kegelförmig erweitert. Der Kanalabschnitt 26 besitzt ferner einen Aufnahmebereich 42 für den Kapillarschlauch 14. Der Kapillarschlauch liegt im eingesetzten Zustand auf dem Vorsprung 36 auf.
Das von der Eintrittsöffnung 24 fortweisende Ende des Kanalabschnitts 26 besitzt eine konische Erweiterung 46, an die sich der Ansatz 32 mit einer Rückwand 34 anschließt. Der Ansatz 32 besitzt ungefähr Quaderform, vergleiche 4, wobei die Rückwand 34 durch zwei Seitenwände 35 begrenzt ist, um eine Vertiefung zu bilden. Im eingesetzten Zustand ist der Kapillarschlauch 14 durch den Ansatz 32 geführt.
Der Halteabschnitt 28 ist nachfolgend an die konische Erweiterung 46 um ungefähr 90° abgewinkelt. Wie aus 5 ersichtlich, ist der Halteabschnitt 28 an der von der Biegung fortweisenden Seite offen ausgebildet, wobei sich eine Ausnehmung zur Aufnahme des Kanalelements mit einem abgerundeten Grund bildet. Beabstandet voneinander sind in dem Halteabschnitt 28 drei in Längsrichtung des Halteelements verlaufende Vorsprünge 50 vorgesehen, die den eingesetzten Kapillarschlauch 14 in dem Halteabschnit 28 durch Längsrippen 51 halten.
Aus 6 ist der Sprühkopfkörper 10 in dem Schnitt aus 1 perspektivisch dargestellt. Der Vorsprung 52, der im Druckbereich 22 in den Sprühkopfkörper 10 vorsteht und an der Rückwand 34 anliegt, ist mittig geschnitten. Der Vorsprung 52 ist rückseitig mit einer Wand 53 verbunden, die aus dem Sprühkopfkörper in Längsrichtung des Halteabschnitts 28 vorsteht Ferner ist in 6 ein Vorsprung 54 an der Austrittsöffnung sichtbar, der sich wie Wand 53 in Richtung des Halteabschnitts 28 erstreckt und in 8 von vorne dargestellt ist. Benachbart zu dem Vorsprung 52 ist ein zweiter Vorsprung 55 vorgesehen, der sich parallel zu dem ersten Vorsprung 52 erstreckt, jedoch kürzer ist. Der Vorsprung 52 besitzt ein im Querschnitt keilförmiges Ende. Im montierten Zustand befindet sich die Rückwand 34 zwischen den Vorsprüngen 52 und 55, wodurch das Halteelement auch bei einer Betätigung sicher gehalten wird.
8 zeigt eine Detailansicht im Bereich der Austrittsöffnung 62 mit einem Schlitz 63. Schnappnasen 56 begrenzen eine teilweise runde Öffnung. Zur Verbindung des Halteelements 12 mit dem Sprühkopfkörper 10 wird das Halteelement im Bereich seines Halteabschnitts 28 nahe der Austrittsöffnung zwischen die Schnappnasen 56 eingeschnappt und gehalten. Vorsprung 54 (vergl. 6, 7) liegt von oben an dem Kanalelement 14 an. Schlitz 63 erleichtert einerseits die Montage des Halteelements und erlaubt andererseits, daß bei viskosen Medien ein sich an der Öffnung des Kanalelements bildender Tropfen zurückfließt und nicht in dem Kanalelement eintrocknet.
7 zeigt einen Schnitt durch den Sprühkopfkörper 10. Auf der Innenseite des Betätigungsbereichs 22 sind zwei beabstandete zueinander angeordnete Vorsprünge 58 vorgesehen, die jeweils auf ihren einander zugewandten Seiten Anlageflächen 60 in Form eines Absatzes besitzen. Im eingesetzten Zustand des Halteelements steht der Vorsprung 52 über den Ansatz 32 hinaus und liegt flächig an der Rückwand 34 an. Der Vorsprung 58 besitzt zwei Rastelemente 59 mit jeweils einer Anlagefläche 60, die an der Seitenwand des Ansatzes anliegen.
Zur Betätigung des erfindungsgemäßen Sprühkopfs wird eine Kraft auf die Betätigungsmulde 22 ausgeübt. Über den Vorsprung 58 und die Anlagefläche 60 wird die Kraft auf den Ansatz 32 übertragen und drückt das Halteelement 12 auf das Ventil. Die Rastelemente 59 halten dabei das Halteelement seitlich. Das Ventil öffnet und das Gemisch aus Medium und Treibgas tritt in den Kapillarschlauch 14 ein, wo das auszutragende Medium atomisiert wird. Über die Austrittsöffnung 62 tritt der Strom aus und das Medium wird versprüht. Sobald keine Kraft mehr auf die Betätigungsmulde 22 ausgeübt wird, schließt das Ventil (nicht dargestellt) und der Sprühvorgang ist beendet.

Claims

Sprühkopf zum Atomisieren eines Mediums unter Verwendung eines unter Druck stehenden Treibmittels, der folgendes aufweist: – einen Sprühkopfkörper (10), der einen Befestigungsring (16) und ein beweglich mit diesem verbundenes Betätigungselement (20) besitzt, – ein Halteelement (12), das eine Eintrittsöffnung (24), einen daran anschließenden Kanalabschnitt (26) und einen Halteabschnitt (28) besitzt, und – ein Kanalelement (14), das eine Austrittsöffnung (62) für das Medium besitzt und das in mindestens einem Abschnitt einen Durchmesser besitzt derart, daß das auszutragende Medium in dem Strom des Treibmittels atomisiert, – wobei das Kanalelement (14) in dem Halteabschnitt (28) des Halteelements (12) angeordnet, und das Halteelement (12) mit dem Sprühkopfkörper (10) verbunden ist.
Sprühkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalelement (14) ein Kapillarschlauch oder ein Kapillarrohr ist.
Sprühkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalelement (14) über seine gesamte Länge einen konstanten Durchmesser besitzt.
Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (12) einen in Längsrichtung des Sprühkopfkörpers verlaufenden Kanalabschnitt (26) besitzt, in den das Kanalelement (14) eingesetzt ist.
Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (12) einen Aufnahmeabschnitt für einen Sitz des Ventils aufweist.
Sprühkopf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalabschnitt (26) mindestens einen zylindrischen Haltevorsprung (36) besitzt.
Sprühkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Haltevorsprung (36) an den Aufnahmeabschnitt angrenzt und ein zweiter Haltevorsprung (40) beabstandet von dem ersten Haltevorsprung (36) angeordnet ist.
Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalelement in dem Halteabschnitt (28) des Halteelements (12) um ungefähr 90° abgewinkelt ist.
Sprühkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halteabschnitt (28) auf einer von der Biegung fortweisenden Seite mindestens eine Durchbrechung aufweist.
Sprühkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halteabschnitt (28) mindestens ein Paar von Klemmbacken (50) aufweist, die das Kanalelement (14) umfassen.
Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalelement (14) über dem Halteabschnitt (28) vorsteht.
Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (12) einen Ansatz (32) mit einer entlang der Längsrichtung des Sprühkopfkörpers verlaufenden Rückwand (34) besitzt.
Sprühkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand (34) an ihrer von der Austrittsöffnung (62) fortweisenden Seite eine Vertiefung besitzt, die seitlich durch in Längsrichtung verlaufende Wände (35) begrenzt ist.
Sprühkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopfkörper (10) mindestens einen zum Halteelement (12) weisenden Vorsprung (52) besitzt, der flach an der Rückwand (34) des Ansatzes (32) anliegt und in der Vertiefung an den Seitenwänden anliegt.
Sprühkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopfkörper (10) einen zweiten, zum Halteelement (12) weisenden Vorsprung (55) besitzt, der an der Rückwand (34) auf der zur Austrittsöffnung weisenden Seite anliegt.
Sprühkopf nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopfkörper (10) eine Anlagefläche (60) besitzt, die an dem Ansatz (32) des Halteelements (12) anliegt.
Sprühkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopfkörper Verbindungsmittel (54, 56) für das Halteelement (12) besitzt.
Sprühkopf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel zwei aneinander zugewandte Vorsprünge mit vorstehenden Nasen (56) aufweisen, die das Halteelement (12) nahe der Austrittsöffnung (62) des Kanalelements (14) hintergreifen.
Sprühkopf nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (12) in die Verbindungsmittel (54, 56) eingeschnappt ist.