DE1118708B

DE1118708B - Drallduese fuer den Spruehkopf von Zerstaeuberdosen

Info

Publication number: DE1118708B
Application number: DER19864A
Authority: DE
Inventors: Frank Venus Jun
Original assignee: Risdon Manufacturing Co
Current assignee: Risdon Manufacturing Co
Priority date: 1956-03-27
Filing date: 1956-10-24
Publication date: 1961-11-30
Also published as: US2767023A; FR1160064A; CH348127A; GB799468A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

R19864 Ic/85g

ANMELDETAG: 24. OKTOB E R 1956

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 30. NOVEMBER 1961

Die Erfindung betrifft eine Dralldüse, wie sie für die Zerstäubung von flüssigen, gasförmigen oder feinverteilten festen Verbrauchsstoffen Verwendung finden kann; insbesondere betrifft sie solche Dralldüsen, die eine gute Zerstäubung von flüssigen Verbrauchsstoffen ermöglichen, welche bei normaler Umgebungstemperatur nicht verdampfen und welche daher in Zerstäuberdosen unter Anwendung von Druck zerstäubt werden müssen.

Eine solche Zerstäubung kann in der Weise erfolgen, daß man der Düse das zu zerstäubende Verbrauchsgut unter Druck zuführt; dies kann mit Hilfe einer manuell zu bedienenden Pumpe oder zweckmäßig unter Anwendung von Druckgas erfolgen, welches zuvor in den Behälter eingebracht wird, in dem sich das zu versprühende Verbrauchsgut befindet. Im letzteren Fall wird der Gasdruck gewöhnlich dadurch erzeugt, daß man in den Behälter eine tiefsiedende Flüssigkeit einbringt, die bei gewöhnlicher Zimmertemperatur verdampft und die daher als Zerstäubungsmittel für das zu verteilende Verbrauchsgut wirkt, wenn das Ventil des Behälters betätigt wird. Wenngleich die hier zu behandelnde Düsenanordnung hauptsächlich bei der Zerstäubung irgendwelcher Flüssigkeiten Verwendung finden soll, so ist sie doch hauptsächlich für die Anwendung in Zerstäubern der letztgenannten Art mit Vorteil anwendbar, wobei also das zu zerstäubende Verbrauchsgut bei der normalen Umgebungstemperatur nicht verdampft und mit der Zerstäubungsflüssigkeit weitgehend unvermischbar ist.

Weiterhin ist für viele Anwendungsfälle, beispielsweise bei der Versprühung von kosmetischen und medizinischen Produkten, eine gute Zerstäubung bzw. feine Verteilung der Flüssigkeiten bei möglichst niedrigen Drücken wünschenswert; in diesen Fällen ist ein großer Öffnungswinkel des Sprühstrahles weder notwendig noch erwünscht. Die Benutzung von niedrigen Flüssigkeitsdrücken macht darüber hinaus die Anwendung von billigen Behältern möglieh, da in diesem Falle Vorkehrungen gegen Explosionsgefahr, wie sie bei hohen Flüssigkeitsdrücken stets vorhanden ist, nicht getroffen zu werden brauchen. Da Sprühdüsen der hier betrachteten Art im wesentlichen in Verbindung mit Behältern zu betrachten sind, welche nach erfolgter Entleerung weggeworfen werden, sind die Konstraktionskosten solcher Sprühdüsen von erheblicher Bedeutung, gleichzeitig ist es aber wesentlich, daß diese Düsenmittel eine optische Zerstäubung bei den niedrigstmöglichen Drücken ermöglichen. Es ist nun eine Dralldüse für den Sprühkopf von Dralldüse für den Sprühkopf von Zerstäuberdosen

Anmelder:

The Risdon Manufacturing Comp., Naugatuck, Conn. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Dziewior, Patentanwalt, Ulm/Donau, Hermann-Stehr-Weg 21

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 27. März 1956 (Nr. 574 263)

Frank Venus jun., Oxford, Conn. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

Zerstäuberdosen bekannt, deren Austrittsöffnung in der Mitte einer in eine Ausnehmung des Sprühkopfes eingesetzten kreisförmigen Scheibe angeordnet ist, die einen in den Boden der Ausnehmung eingearbeiteten, mit dem Doseninneren verbundenen Ringkanal abdeckt, von dem zur radialen Richtung leicht geneigte Querkanäle zur Austrittsöffnung führen.

Bei dieser bekannten Anordnung wird die Scheibe in die vorgesehene Aussparung eingeklebt. Dies hat erhebliche Nachteile. Zunächst sei auf die sehr viel Zeit erfordernde und ermüdende Montage beim Einkleben der Scheibe hingewiesen. Dieser Nachteil fällt bei der Kleinheit der zu montierenden Teile besonders ins Gewicht. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß durch das Einkleben der Scheibe eine Verstopfung der kreisförmigen oder der radialen Rillen zu befürchten ist. Auch bei nur teilweiser Verstopfung würde man — wie Versuche ergeben haben — entweder einen unsymmetrischen Strahl oder eine nicht ausreichende Zerstäubung des Verbrauchsgutes erhalten, so daß das Verbrauchsgut in großen Tropfen oder in einem zu starken Sprühstrahl aus der Düse austreten würde.

Die Nachteile dieser bekannten Anordnung werden dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß die die Austrittsöffnung aufweisende Scheibe napfförmig mit glattem Boden ausgebildet und, mit ihrer Höhlung nach außen weisend, in den Sprühkopf eingerastet ist und sämtliche den Drall erzeugenden Kanäle ein-

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schließlich einer Wirbelkammer im Boden der die führt und mit Hilfe einer Metallkappe 24 in der Öff-Scheibe aufnehmenden Ausnehmung des Sprühkopf es nung des Behälters 12 befestigt. Verbindungs-

angeordnet sind. Öffnungen 26 sind in dem Rohr 18 zwischen der Nut

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung fallen alle 16 und der Bohrung 28 des Rohres vorgesehen. In mit dem Einkleben der Scheibe verbundenen Nach- 5 normaler Lage dieser Anordnung ist die unter Druck teile weg. Herstellungsmäßig ist es auch besonders in dem Behälter befindliche Flüssigkeit, die in das einfach, die radial verlaufenden Rillen in den Boden Zuführungsrohr 22 durch das Rohr 14 gedrückt wird, der die Scheibe aufnehmenden Ausnehmung einzu- nicht in der Lage, aus dem Behälter 12 zu entarbeiten, weil dies ein Vorgang ist, der beispiels- weichen, da sie hieran durch die Dichtung 20 geweise bei der Spritzgußherstellung des Düsenkopfes 10 hindert wird. Wird das Ventilrohr 18 aber nach einer sich automatisch abwickelt. Die in die Ausnehmung Seite gedrückt, und zwar durch Druck auf sein einzudrückende Scheibe besteht lediglich aus einem oberes Ende, so kippt es um einen Punkt, der durch Napf mit einer zentralen Öffnung und ist also auch die Auflage eines Flansches 27 des Ventilrohres 18 besonders einfach herzustellen. Dieser Napf ist bei gegen die Unterseite der Kappe 24 bestimmt ist; diese der Montage in die Ausnehmung nur einzudrücken, 15 Neigung des Ventilrohres 18 bewirkt, daß der Ring bis er einrastet. Dieser einfache Vorgang ermöglicht 20 nur gegen eine Seite der Rohrkappe22 gedrückt daher ohne weiteres eine automatische Montage. wird. Ein Teil der Ringnut 16 wird damit freige-

Dralldüsen, bei denen das erfindungsgemäße Kon- geben, so daß nunmehr Flüssigkeit, die im Inneren

zept angewendet ist, sind in der Zeichnung darge- des Teiles 22 steht, in die Ringnut 16 und über diese

stellt. In dieser zeigt 20 in die Bohrung 28 eintreten kann, welche ent-

Fig. 1 einen Schnitt in vertikaler Richtung durch sprechend der Darstellung nach Fig. 1 an ihrem

eine solche Düse mit der zugehörigen Ventilanord- oberen Ende offen ist.

nung, die auf die Öffnung eines aus Glas bestehen- An dem oberen offenen Ende des Ventilrohres 18

den Behälters aufgesetzt ist. In diesem Behälter be- ist ein Betätigungskopf 30 befestigt. Dieser Kopf ist

findet sich eine unter Druck stehende Flüssigkeit, 25 aus einem steifen, jedoch federnden Material, z.B.

die nach Betätigung der Ventilanordnung mit Hilfe einem plastischen Werkstoff, hergestellt. Dieser mit

des Sprühkopfes zerstäubt werden soll. 32 bezeichnete Körper enthält die Dralldüse, die mit

Fig. 2 stellt einen vergrößerten Ausschnitt einer 34 bezeichnet ist. Ein Durchgangsloch 36, bis zu

solchen in Fig. 1 wiedergegebenen Dralldüse dar; in dem sich das obere Ende des Ventilrohres 18 er-

Fig. 3 ist eine Draufsicht in Richtung der Linien 3-3 30 streckt, stellt die Verbindung zwischen der Bohrung

der Fig. 2 wiedergegeben, und 28 des Rohres 18 und einem seitlich verlaufenden

Fig. 4 stellt eine Frontansicht einer Dralldüse ge- Durchgangsloch 38 her, das zu der Dralldüse 34

maß Fig. 1 dar. führt. Wie sich aus Fig. 2 und 4 mit größerer Deut-

Das Verschlußmittel und die Düsenanordnung lichkeit ergibt, ist in dem Körper 32 eine Aussparung

sind in Fig. 1 mit 10 bezeichnet. Sie sind auf der 35 40 in einem flachen Oberflächenteil 42 vorgesehen.

Öffnung eines Behälters 12 befestigt, der die zu zer- Der äußere Rand dieser Aussparung weist konisch

stäubende Flüssigkeit enthält. Wie bei den bisher üb- verlaufende Seitenwände 44 auf. Etwa in der Mitte

liehen Düsenanordnungen dieser Art, wird die zu der Tiefe dieser Öffnung ist die Seitenwand der

zerstäubende Flüssigkeit in dem Behälter 12 unter Aussparung 40 hinterschnitten, so daß ein Ringwulst

Druck einer Treibflüssigkeit aufbewahrt. Das Zer- 40 46 entsteht. Der Boden der Aussparung 40 ist ent-

stäubungsmittel hat die Aufgabe, die zu zerstäubende sprechend der Darstellung nach Fig. 3 so ausgebildet,

Flüssigkeit aus der Nähe des Bodens, des Behälters daß hi ihm erne ringförmige Nut 50 und eine zen-

durch ein Steigrohr 14 zu der Ventil- und Düsen- trale Vertiefung 52 eingearbeitet ist. Die Nut 50 be-

anordnung 10 zu drücken und aus der letzteren nach findet sich in einem geringen Abstand von der

Betätigung des Ventils herauszubefördern, derart, 45 Seitenwand 48, so daß ein ringförmiger Steg 54 im

daß eine Zerstäubung der Flüssigkeit auftritt. Boden der Aussparung 40 stehenbleibt. Die Nut 50

Aus Gründen der Sicherheit ist es erforderlich, besitzt auch von der zentralen Vertiefung 52 einen daß niedrige Drücke angewendet werden, um ohne solchen Abstand, daß ein zweiter ringförmiger Steg Explosionsgefahr den Inhalt einer Dose zerstäuben 56 zwischen der Nut und der zentralen Vertiefung zu können; anderenfalls müßte man spezielle Vor- 50 stehenbleibt. Die Verbindungsöffnung 38 reicht bis kehrungen treffen, um das verwendete Behälter- zum Boden der Aussparung 40, so daß dieser Boden material splitterfrei auszubilden. Es kommt hinzu, daß mit der Öffnung 36 in Verbindung steht. Die Veres üblicherweise nicht notwendig oder gar erwünscht bindungsöffnung 38 schneidet außerdem die Nut 50 ist, daß der Flüssigkeitsinhalt aus dem Behälter mit und stellt somit zu dieser ebenfalls eine Verbindung großer Kraft austritt oder aber auf große Entfernung 55 dar.

zerstäubt wird. Man verlangt vielmehr eine feme, Im Boden der Aussparung 40 ist außerdem eine

gleichmäßige Verteilung des Sprühstrahles, der auf Anzahl von Rillen 58 eingearbeitet, welche radial

eine gegebene Fläche gerichtet wird. Dabei kann der bzw. annähernd radial von der zentralen Vertiefung

Zerstäuber ziemlich nahe an den Gegenstand heran- 52 in Richtung zu der Nut 50 verlaufen und somit

gebracht werden, der besprüht werden soll. 60 Verbindungskanäle zwischen der Nut 50 und der

In der Darstellung gemäß Fig. 1 findet als Beispiel zentralen Vertiefung 52 darstellen,

ein Sprühkopf Verwendung, wie er in einem älteren Wie sich insbesondere aus Fig. 3 ergibt, gehen

Vorschlag beschrieben ist. Danach ist eine ring- diese Rillen tangential von der Peripherie der zen-

förmige Nut 16 in den Umfang des Rohres 18 ein- tralen Vertiefung 52 aus.

gearbeitet; letzteres ist durch Aufnahme seines 65 In der Aussparung 40 der Dralldüse 32 ist weiterunteren Endes in einen federnd ausgebildeten Dich- hin eine napfförmige Scheibe 60 angeordnet. Gemäß tungsring 20 abgedichtet. Diese Anordnung wird in der Darstellung ist diese Scheibe aus dünnem Metalleiner mit einem Flansch versehenen Kappe 22 ge- blech hergestellt. Sie hat einen Boden 62 und eine

kreisförmige Seitenwand 64 und besitzt eine solche Größe und Form, daß sie in dem unteren Teil der Aussparung 40 ohne Verwendung irgendwelcher Befestigungsmittel festgehalten wird. Zu diesem Zweck besitzt diese Scheibe eine Höhe 64, die etwa größer « ist als der Abstand zwischen der Unterseite der Ringwulst 46 und dem Boden der Aussparung 40, wobei dieser Boden durch die ringförmigen Stege 54 und 56 definiert ist. Dank der Nachgiebigkeit des plastischen Materials, aus dem der Körper 32 hergestellt ist und der eine leichte elastische Verformung gestattet, kann die Scheibe 60 durch Eindrücken in die Öffnung der Aussparung 40 mit Hilfe eines Domes eingerastet werden. Wenn die Ringwulst 46 hinter den Rand 66 der Kappe eingeschnappt ist, hat die Scheibe in der Aussparung einen festen Sitz. Sie wird in diesem Zustand gegen die Oberfläche der Stege 54 und 56 angepreßt.

Wenn nun Flüssigkeit durch die Öffnungen 36 und 38 in die ringförmige Nut 50 eintritt, so wird infolge des festen Sitzes der Scheibe 60 verhindert, daß diese Flüssigkeit zwischen ihrer Unterseite und der Oberfläche der Stege 54 und 56 eindringen kann; sie tritt zwangläufig in die Rillen 58, die zu der zentralen Vertiefung 52 führen, ein. Dieser Weg der Flüssigkeit ruft eine Wirbelbewegung in der zentralen Vertiefung 52 hervor, wodurch eine feine Verteilung der Flüssigkeit bei ihrem Austritt durch die Öffnung 68 hervorgerufen wird. Diese Öffnung 68 befindet sich im Boden der Scheibe 60, etwa zentral zu der Vertiefung 52.

Dank der Preßwirkung der Ringwulst 46 auf die Scheibe 60 sind keine Befestigungsmittel notwendig, um ihre Lage zu sichern und um vor allen Dingen zu verhindern, daß die Flüssigkeit auf andere Weise als über die Nuten 58 austritt.

Es hat sich herausgestellt, daß ausgezeichnete Zerstäubungsergebnisse bei niedrigen Drücken durch sorgfältige Dimensionierung der Größe der Austrittsöffnung 68 und der Durchgangsöffnung 38 im Verhältnis zu dem Querschnitt der Rillen 58 erzielt werden können. Wenn von niedrigen Drücken gesprochen wird, so sollen in diesem Zusammenhang Überdrücke unter 1,4 kg/cm² und sogar Drücke von 0,56 bis 0,7 kg/cm² verstanden werden. Solche niedrigen Drücke sind höchst erwünscht, da sie, wie oben ausgeführt wurde, die Gefahr einer Zerstörung einer solchen Zerstäuberdose durch Explosion im Falle der Verwendung eines Glasbehälters erheblich herabsetzen.

Als Aüsführungsbeispiel sollen im folgenden einige besonders zweckmäßige Dimensionierungen für eine Dralldüse angegeben werden, die bei Drücken von etwa 0,85 bis 1,05 kg/cm² Verwendung finden kann. Wird ein Öffnungsdurchmesser von 0,4 mm für die Öffnung 68 in der Scheibe 60 benutzt und werden vier radiale Rillen 58 von je 0,2 mm Breite und 0,2 mm Tiefe in Verbindung mit einer Durchgangsöffnung 38, welche einen Durchmesser von 0,6 mm besitzt, angewendet, so erhält man ausgezeichnete Ergebnisse. In diesem erwähnten Beispiel besitzt die ringförmige Nut 50 eine Tiefe von 0,25 mm und eine Breite von 0,2 mm.

Andere Dimensionierungen, die den erwähnten proportional sind, können mit Vorteil Anwendung finden. Optimale Verhältnisse werden erzielt, wenn man bei Verwendung der erwähnten niedrigen Drücke die folgenden Verhältnisse beachtet:

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Gesamtquerschnitt der tangentialen Rillen

Fläche der öffnung

Gesamtquerschnitt der tangentialen Rillen

minimaler Querschnitt der Durchgangsöffnung etwa 1,28,

etwa 0,52 bis 0,78

Als Material für den Körper 32 eignet sich insbesondere ein Kunststoff aus Polyäthylen. Dieser Stoff ist gut formbar, hat genügende Widerstandsfähigkeit und Stabilität und besitzt hinreichende Elastizität, die es ermöglicht, die Scheibe 60 in die Aussparung 40 ohne eine bleibende Verformung des Körpers 32 einzudrücken. In dem besprochenen Ausführungsbeispiel kann eine Metallscheibe mit einem Außendurchmesser von 4,5 mm in eine Aussparung 40 mit dem gleichen Innendurchmesser eingesetzt werden, wobei die Ringwulst 46 die Wand 48 um 0,1 bis 0,13 mm überragt. Wenn man den Innendurchmesser der Aussparung 40 unterhalb der Ringwulst 46 gleich dem Außendurchmesser der Scheibe 60 macht, erzielt man einen festen Sitz der Scheibe an den Seitenwänden der Aussparung 40. Das gleiche wird am Boden der Aussparung erreicht, wenn man die Höhe der Scheibe etwas größer als den Abstand zwischen Unterseite Wulst 46 und Stegen 54, macht. In dem besprochenen Ausführungsbeispiel erzielt man dieses Ergebnis, wenn man eine Scheibe von 1,3 mm Tiefe in eine Aussparung einsetzt, bei der der Abstand zwischen der Wulst 46 und dem Steg gerade 1,1 mm beträgt. Eine solche Dralldüse erfordert keine weiteren Mittel, um die Scheibe in ihrer genauen Lage zu halten. Dabei ergibt sich gleichzeitig der Vorteil, daß man keine Schwierigkeiten zu beachten hat, die durch eine teilweise Verstopfung der verschiedenen Durchgangsöffnungen durch gegebenenfalls überstehendes Verbindungsmaterial, z. B. Kitt, eintreten würden. Diese Konstruktion vereinfacht auch die Montage und erlaubt deren vollständige Automatisierung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Dralldüse für den Sprühkopf von Zerstäuberdosen, deren Austrittsöffnung in der Mitte einer in eine Ausnehmung des Sprühkopfes eingesetzten kreisförmigen Scheibe angeordnet ist, die einen in den Boden der Ausnehmung eingearbeiteten, mit dem Doseninneren verbundenen Ringkanal abdeckt, von dem zur radialen Richtung leicht geneigte Querkanäle zur Austrittsöffnung führen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Austrittsöffnung (68) aufweisende Scheibe (60) napfförmig mit glattem Boden (62) ausgebildet und, mit ihrer Höhlung nach außen weisend, in den Sprühkopf (30) eingerastet ist und sämtliche den Drall erzeugenden Kanäle (56, 58) einschließlich einer Wirbelkammer (52) im Boden der die Scheibe (60) aufnehmenden Ausnehmung (40) des Sprühkopfes angeordnet sind.

2. Dralldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (40) aus einem

konischen (mit sich nach außen öffnendem Konus) und einem sich daran anschließenden zylindrischen Teil besteht und daß am Ende des konischen Teiles einzelne Nasen oder eine Ringwulst (46) derart vorgesehen sind, daß die napfförmige Scheibe (60) durch Eindrücken hinter diese Nasen oder Ringwulst einrastbar ist.

3. Dralldüse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die napfförmige Scheibe (60) etwas höher ist als der zylindrische Teil (48) der Ausnehmung, so daß sie in eingerastetem Zustand von den Nasen oder der Ringwulst (66) gegen die Stege (50, 56) des Bodens der Ausnehmung (40) gepreßt wird.

4. Dralldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Boden der Ausnehmung (40) eingearbeiteten Querkanäle in an sich bekannter Weise tangential von der Peripherie der zentral angeordneten Wirbelkammel (52) ausgehen.

5. Dralldüse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnittsflächen der Querkanäle (58) zu der Fläche der Austrittsöffnung (68) etwa 1,28 ist.

6. Dralldüse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnittsflächen der Querkanäle (58) zu der kleinsten Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung (38) etwa 0,52 bis- 0,78 ist.

7. Dralldüse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf (32) in bekannter Weise aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere aus Kunststoff, z. B. Polyäthylen, hergestellt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 871429;
britische Patentschriften Nr. 144348, 719 155;
USA.-Patentschriften Nr. 2 362080, 2702 957.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen