DE1147355B

DE1147355B - Vorrichtung zum Zerstaeuben, Verteilen und Vermischen von fluessigen und pulver-foermigen Stoffen, insbesondere fuer Inhalationszwecke

Info

Publication number: DE1147355B
Application number: DER31018A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-08-31
Filing date: 1961-08-31
Publication date: 1963-04-18

Description

Vorrichtung zum Zerstäuben, Verteilen und Vermischen von flüssigen und pulverförmigen Stoffen, insbesondere für Inhalationszwecke Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zerstäuben, Verteilen und Vermischen von flüssigen und pulverförmigen Stoffen, insbesondere für Inhalationszwecke, bei welcher ein zentral aus einem Düsenkopf austretendes gasförmiges Druckmittel das Zerstäubungsgut aus der Düse benachbarten Ansaugkanälen ansaugt und bei welcher gegenüber der Düsenmündung im Austnttskegel des Druckgases ein Gasstromsteuer angeordnet ist.
Derartige Zerstäubungsvorrichtungen werden vorteilhafterweise als Vernebler zur Inhalation für die Vernebelung von Flüssigkeiten, Lösungen, Emulsionen, Suspensionen sowie auch von Pulvern und staubförmigen Stoffen auf pneumatischem Wege verwendet. Die bekannten Vernebler mit Gasstromsteuern im Austrittskegel des Druckgases enthalten meist zwei aus dem Zerstäubungsraum nach außen führende Leitungen; die eine wird von dem Nebelaustrittsstutzen gebildet, während die andere vom Ende eines in den Zerstäubungsraum eingesetzten Kamins zum Ansaugen von Zusatztuft gebildet wird.
Bei allen bekannten Ausführungsformen derartiger Zerstäubungsvorrichtungen wird eine verhältnismäßig hohe Druckgasenergie, d. h. ein relativ hoher Uberdruck, für den einwandfreien Betrieb benötigt. So beträgt beispielsweise der erforderliche Mindestdruck an der Austrittsöffnung der Gasdüse etwa 0,8 atü.
Außerdem läßt sich die zu zerstäubende Flüssigkeit nur bis zu einer Viskosität von etwa 35 cP zerstäuben, da die Aerosolbildung bei höherer Viskosität bedeutend schlechter wird.
Es ist das Ziel der Erfindung, eine Zerstäubungsvorrichtung zu schaffen, welche die Zerstäubung von Flüssigkeiten höherer Viskosität bei gleichzeitig niedrigerem Überdruck des Druckmittels gestattet. Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß das Gasstromsteuer auf seiner der Düsenöffnung gegenüberliegenden Stirnseite keilförmig ausgebildet ist und daß die Keilkante dieses Gasstroansteuers in oder nahezu in der Mündungsebene der Düsenöffnung für das Druckmittel liegt.
Vorzugsweise sind bei einer derartigen Vorrichtung zwei seitliche Ansaugkanäle für die zu zerstäubende Flüssigkeit vorgesehen, die unmittelbar neben der zentralen Düsenöffnung in der oberen Ebene des Düsenkopfes ausmünden. Dabei können diese Ansaugkanäle so angeordnet sein, daß die Verbindungslinie zwischen den beiden Durchstoßpunkten der Achsen der seitlichen Ansaugkanäle durch die obere Ebene des Düsenkopfes senkrecht zur Keilkante des Gasstromsteuers verläuft. Zweckmäßigerweise verlaufen die beiden Keilflächen des Gasstromsteuers im Querschnitt symmetrisch zur Aohse der zentralen Düsenbohrung und schließen einen Winkel von vorzugsweise 1200 ein, so daß sich zwischen dem Düsenkopf und den Keilflächen des Gasstromsteuers beiderseitig ein Aerosoifächer über einen Winkelbereich von etwa 300 ausbilden kann. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich die Keilkante des Gasstromsteuers nicht über den Gesamtdurchmesser des Düsenkopfes sondern nur über den mittleren Bereich desselben. Beiderseits der Keilkante sind in diesem Fall Befestigungsstege für das Gasstromsteuer auf dem Düsenkopf vorgesehen.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Keilkante des Gasstromsteuers unmittelbar in der Ebene der Austrittsöffnung des Druckgases wird eine Abbremsung des Druckgasstromes durch die bei bekannten Ausführungsformen zwischen Düsenmündung und Gasstromsteuer ruhende Luftschicht vermieten. Dadurch erreicht man eine höhere Geschwindigkeit der in dem Aerosolfächer bewegten Teilchen unter Beibehaltung einer ausgezeichneten Zerstäubungswirkung. Durch die Anordnung der Ansaugkanalmündungen unmittelbar neben der zentralen Düsenöffnung und orthogonal zum Verlauf der Keilkante des Gasstromsteuers wird ein Energieverlust in dem durch die hohe Gasgeschwindigkeit entstehenden Sog vermieden. Daher läßt sich nahezu die Gesamtenergie des Druckgases zum Ansaugen bzw. Zerstäuben des zu zerstäubenden Mediums verwenden. Darüber hinaus erreicht man bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine genaue Teilung des Druckgasstromes und eine sichere, wirbeifreie Gasfächerführung.
Die Vorrichtung der Erfindung läßt bereits bei einem Gasdruck von nur etwa 0,3 atü gegenüber etwa 0,8 atü bei den bisher bekannten Verneblern eine einwandfreie Zerstäubung erreichen. Außerdem lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Flüssigkeiten höherer Viskosität zerstäuben. Beispielsweise lassen sich Flüssigkeiten bis zu einer Viskosität von 70 cP vernebeln. Man erkennt aus diesen Daten, daß sich trotz einer Energieersparnis eine beachtliche Leistungssteigerung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielen läßt.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung; Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Düsenkopf mit aufgesetztem Gasstromsteuer; Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Düsenkopf mit Gasstromsteuer; Fig. 4 zeigt Einzelheiten des eigentlichen Zerstäuberteils, d. h. das obere Düsenkopfende mit aufgesetztem Gasstromsteuer.
Der in Fig. 1 gezeigte Vernebler besteht im wesentlichen aus dem Verneblerunterteil 1 mit dem Anschiußstutzen 2 für die Druckgasleitung und einem mit einer Dichtung 4 versehenen Tastventil 3. Das Tastventil 3 dient zur Unterbrechung des Druckgasstromes in den Ausatemphasen des Benutzers und ist von Hand gegen den Druck einer Feder auf einfache Weise betätigbar. In dieses Unterteil ist unter Zwischenschaltung eines elastischen Dichtungsringes 6 der Behälter 5 zur Aufnahme des zu zerstäubenden Gutes eingeschraubt. In diesem Behälter befindet sich der Düsenkopf 7 mit der zentralen Druckgasleitung 9 und den beiden seitlichen Ansaugkanälen 10 und 11. Die zentrale Druckgasleitung verjüngt sich gegen das obere Ende des Düsenkopfes zu einer schmalen Düsenbschrung 17, welche unterhalb des Gasstromsteuers 14 aus dem Düsenkopf ausmündet.
Auf dem Behälter 5 ist die Verneblerhaube 12 gleichfalls unter Zwischenlage eines Dichtungsringes 13 aufgeschraubt. Die Verneblerhaube 12 enthält in bekannter Weise einen koaxialen Kamin 15, der sich bis dicht über das Gasstromsteuer in den Innenraum des Vernebler erstreckt. Unter spitzem Winkel ist an die Verneblerhaube der Nebelaustrittsstutzen 33 angesetzt. Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel zwischen der Symmetrleachse 25 des Verneblers und der Mittelachse 16 des Stutzens 33 450.
Eine besonders günstige Vemebelung läßt sich bei folgender Dimensionierung des Zerstäubers erreichen: 1. 1=5d. Das heißt, daß die Länge des Kamins 15 höchstens gleich dem fünffachen Kamindurchmesser sein soll.
2. a=p d b. Dabei werden a, b und d in Millimetern und p in atü gemessen, das bedeutet, daß der freie Abstand zwischen der inneren Mündung des Kamins 15 und der oberen Ebene 32 des Düsenkopfes 7 gleich dem Produkt aus dem Druck des Druckmittels, dem Kamindurchmesser und dem Durchmesser der oberen Düsenbohrung 17 sein soll. Bei dem unter 1 genannten Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser des Kamins 15 und mit dem oben- genannten Wert für a ergibt sich die optimale Kaminwirkung. Eine derartig fixierte Einstellung hat den Vorteil einer sicheren Bedienung des Verneblers auch in Laienhänden.
3. D = 50p, wobei D in Millimeter und p in atü zu messen ist. Daraus ergibt sich beispielsweise, daß bei einem Überdruck von p=0,8 atü ein Durchmesser D für die Verneblerhaube 12 von 40 mm zu wählen ist. Bei der unter 3 genannten Dimensionierung ergibt sich die günstigste Wirkung der Innenwandung der Verneblerhaube 12 als Prallfläche für den Aerosolstrom.
In dem in Fig. 2 dargestellten vergrößerten Axialschnitt des Düsenkopfes 7 erkennt man die genaue Führung der beiden seitlichen Ansaugkanäle 10 und 11, welche unmittelbar neben der Öffnung der Düsenbohrung 17 an der Stirnfläche des Düsenkopfes ausmünden. Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird aus dem Behälter 5 durch die beiden unteren Öffnungen der Ansaugkanäle in den hinterschnittenen Aussparungen 30 und 31 des Düsenkopfes 7 angesaugt. Zum dichtenden Einsatz des Düsenkopfes ist dieser mit einem Dichtungsring 8 versehen, der den Düsenkopf gegen den Behälter 5 abdichtet.
In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Düsenkopf 7 mit dem Gasstromsteuer 14 gezeigt. Man erkennt beiderseitig des Gasstromsteuers 14 die hlaEbverdeckten Mündungsöffnungen 10a und 11 a der beiden seitlichen Ansaugkanäie 10 und 11, deren Verbindungslinie 24 senkrecht zur verdeckten Keilkante 19 des Gasstromsteuers 14 verläuft, sowie die beiden seitlichen Befestigungsstege 28 und 29 für das Gasstromsteuer.
In Fig. 4 ist der eigentliche Zerstäuberteil nochmals in vergrößertem Maßstab dargestellt. Der gezeichnete Keilwinkel des Gasstromsteuers 14 beträgt 1200, so daß sich beiderseitig zwischen der oberen Ebene 32 des Düsenkopfes 7 und der Verlängerung der Keilflächen34 und 35 je ein Aerosolfächer 26 bzw. 27 über einen Winkelbereich von 300 ausbildet.
Das Druckgas wird durch die zentrale Düsenbohrung 17 in Richtung des Pfeiles 18 durch den Düsenkopf durchgepumpt, strömt aus der Düsenöffnung 9a aus und wird an der Keilkante 19 in zwei gleichmäßige Teilströme geteilt. Durch den im Bereich der Mündungsöffnungen 10a und 11a der AnsaugkanälelO und 11 mit den Achsen 22 und 23 entstehenden Unterdruck wird die zu zerstäubende Flüssigkeit in Richtung des Pfeiles20 bzw. 21 seitlich angesaugt und unmittelbar nach Austritt in den Bereich der beiden Gasfächer durch die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Druckmittels zerstäubt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Zerstäuben, Verteilen und Vermischen von flüssigen und pulverförmigen Stoffen, insbesondere für lnhalationszwecke, bei welcher ein zentral aus einem Düsenkopf austretendes gasförmiges Druckmittel das. Zerstäubungsgut aus der Düse benachbarten Ansaugkanälen ansaugt und bei welcher gegenüber der Düsenmündung im Austrittskegel des Druckgases ein Gasstromsteuer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasstromsteuer (14) auf seiner der Düsenöffaung (9 a) gegenüberliegenden Stirnseite keilförmig ausgebildet ist und daß die Keilkante (19) dieses Gasstromsteuers in oder nahezu in der Mündungsebene der Düsenöffnung (9 a) für das Druckmittel liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei seitliche Ansaugkanäle (10, 11) für die zu zerstäubende Flüssigkeit vorgesehen sind, die unrnittelbar neben der zentralen Düsenöffnung (9 a) in der oberen Ebene (32) des Düsenkopfes (7) ausmünden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie (24) zwischen den beiden Durchstoßpunkten der Achsen (22, 23) der seitlichen Ansaugkanäle (10, 11) durch die obere Ebene des Düsenkopfes (7) senkrecht zur Keilkante (19) des Gasstromsteuers (14) verläuft.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (34, 35) des Gasstromsteuers (14) im Querschnitt sym- metrisch zur Achse (25) der Düsenbohrung (17) verlaufen und einen Winkel von vorzugsweise 1200 einschließen, so-daß sich zwischen dem Düsenkopf und den Keilflächen des Gasstromsteuers beiderseitig ein Aerosollächer (26, 27) über einen Winkelbereich von 300 ausbildet.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Keilkante (19) des Gasstromsteuers (14) nicht über den Gesamtdurchmesser des Düsenkopfes (7) erstreckt und daß längs der Mantelfläche des Düsenkopfes Befestigungsstege (28, 29) für das Gasstromsteuer vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 927 920, 849 172; britische Patentschrift Nr. 838 453; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 724 120.