DE2711060A1

DE2711060A1 - Vorrichtung mit duese zum zerstaeuben, verteilen und vermischen von fluessigem und bzw. oder pulverfoermigem gut

Info

Publication number: DE2711060A1
Application number: DE19772711060
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Paul Ritzau Pari-Werk & Co GmbH; RITZAU PARI WERK KG PAUL
Current assignee: Paul Ritzau Pari-Werk 8130 Starnberg De GmbH
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1977-03-14
Publication date: 1978-09-21
Also published as: DE2711060C2

Description

Vorrichtung mit Düse zum Zerstäuben, Verteilen und Vermischen
von flüssigem und bzw. oder pulverförmigem Gut Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit Düse zum Zerstäuben von flüssigem und bzw. oder pulverförmigem Gut für Inhalationszwecke, bei welcher ein aus der Düse austretendes gasförmiges komprimiertes Trägerfluid das Zerstäubungsgut aus mindestens einem Ansaugkanal ansaugt und gegenüber der Düsenmündung im Austrittskegel des Trägerfluids ein oder mehrere Prallflächen angeordnet sind. Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art erfolgt beim Austreten des komprimierten Trägerfluids infolge dessen Entspannens eine polytrope Senkung der Gastemperatur. Dies führt dazu, daß das Zerstäubungsgut den Patienten mit einer Temperatur erreicht, die von diesem als unangenehm niedrig empfunden wird.
Um diese unangenehme Erscheinung zu beseitigen bzw. zu verringern, sind Vorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt geworden, in welche eine zusätzliche Beheizung für das Zerstäubungsgut eingebaut ist. Der Einbau derartiger Beheizungen bedeutete jedoch sowohl eine Verteuerung des Geräts als auch eine Vergrößerung seiner Störanfälligkeit. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den polytropen Abkühlungseffekt ohne zusätzliche Beheizung zu verkleinern bzw. so gering zu halten, daß das Inhaliergut noch eine für den Patienten angenehme Temperatur hat, wenn es den Patienten erreicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Prallfläche bzw. -flächen von der äußeren Begrenzungsfläche eines Wärmespeichers oder Heizelements gebildet sind. Die Prallflächen ragen zweckmäßig seitlich über die seitliche Begrenzung der die Düsenmündung aufweisenden Stirnfläche des Düsenkörpers hinaus. Der Wärmespeicher oder das Heizaggregat können am Düsenkörper oder am Gehäuse der Vorrichtung lösbar befestigt sein. Die Befestigung des Wärmespeichers oder Heizelements am Düsenkörper kann über Verbindungsarme vorgenommen sein, mit welchen der Speicher bzw. das Element auf den Düsenkörper aufgesteckt sein kann. Dabei sollte mindestens eine Seitenfläche jedes Verbindungsarmes innigen Berührungskontakt mit dem Düsenkörper haben. Außerdem kann es zweckmäßig sein, daß der Wäremespeicher und bzw. oder die Verbindungsarme aus einem Material von hoher Dichte und hoher Wärmekapazität bzw. aus einem Material von guter Wärmeleitfähigkeit bestehen. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungsarme verhältnismäßig großes Volumen haben, um für einen ausreichenden Wärmenachschub aus dem Düsenkörper bzw.
über diesen aus dem Gesamtgerät, in dem die Vorrichtung eingebaut ist, in den Wärmespeicher bzw. umgekehrt aus dem Heizelement in den Düsenkörper sorgen zu können.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung wird erreicht, daß die Prallflächen und ggf. auch der Düsenkörper vorgewärmt wird, wodurch die beim Entspannen des komprimierten Trägerfluids beim Austritt aus der Düse entstehende Temperatursenkung zumindest im wesentlichen ausgeglichen wird.
Denn beim Aufprallen des Trägerfluids mit dem Zerstäubungsgut auf den erwärmten Prallflächen findet eine Erwärmung des Zerstäubungsgutes statt, so daß dieses den Patienten mit einer Temperatur erreicht, die höher ist als bei den ohne besondere Zusatzheizung ausgestatteten bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung. Darüberhinaus kann im Falle der Ausbildung der Prallflächen als Begrenzungsflächen eines Heizelements bereits eine Vorwärmung des Trägerfluids und des Zerstäubungsgutes im Düsenkörper erreicht werden. Aufgrund des höheren Temperaturniveaus im Trägerfluid und Zerstäubungsgut wird nach den Gesetzen der Braunschen Molekularbewegung eine bessere und vollkommenere Zerstäubung des letzteren gewährleistet.
In der Zeichnung ist ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welches im folgenden näher beschrieben wird: Fig. 1 zeigt dieses Ausführungsbeispiel= in Seitenansicht, Fig. 2 zeigt einen vertikalen Axialschnitt durch dieses Ausführungsbeispiel, Fig. 3 veranschaulicht einen Querschnitt durch dieses Ausführungsbeispiel nach Linie Ill-Ill in Fig. 1.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der in einem nicht dargestellten Behälter für die Aufnahme des Zerstäubungsgutes anzuordnende Düsenkörper 1 einen zentralen koaxialen Kanal 2 für die Zuführung eines komprimierten gasförmigen Trägerfluids, z.B. Druckluft, zur am Düsenkopf vorgesehenen Düsenmündung. Dieser Düsenmündung gegenüber befindet sich in geringem Abstand von der Mündungsebene ein sogenanntes Gasstromsteuer 3, das sich in Form eines Balkens radial über die gesamte Oberseite des Düsenkörpers 1 hinweg erstreckt. Dieses Gasstromsteuer 3 ist auf seiner der Düsenmündung zugewandten Stirnseite keilförmig ausgebildet, so daß sich zwei in einem Winkel von etwa 150° zueinander erstreckende Prallflächen 4 für das aus der Düse austretende Trägerfluid und Zerstäubungsgut ergeben.
Im Düsenkopf 1 sind ferner zwei Ansaugkanäle 5, 6 für das Zerstäubungsgut vorgesehen, die wo der Düsenmündung in den Trägerfluidkanal 2 am Düsenkopf einmßnden. Diese Ansaugkanäle 5, 6 münden im unteren Bereich des Qüsenkörpers 1 aus, um in das im Zerstäubungsgerät befindliche Zerstäubungsgut einzutauchen und das Zerstäubungsgut durch das aus dem Kanal 2 austretende gasförmige Trägerfluid zur Düsenmündung hochsaugen zu können.
Das balkenförmige Gasstromsteuer 3 sitz mit zwei Armen 8 in zwei diametral einander gegenüberliegenden Aufnahmenuten 9 des Düsenkörpers. Es ist so dimensioniert, daß es ein elektronisches Heizelement 7 aufnehmen kann und besteht zweckmäßig ebenso wie die Arme 8 aus einem Material von großer Wärmeleitfähigkeit.
Die Fertigungstoleranzen der beiden Verbindungsarme 8 sind so gehalten, daß zumindest eine Außenseite jedes Armes innigen Berührungskontakt mit einer der Seiten- bzw. Bodenflächen der ihn im Düsenkörper 1 aufnehmenden Nut 9 hat. Um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen dem Düsenkörper und den Verbindungsarmen zu gewährleisten, erstrecken sich die Aufnahmenuten 9 von der. Ebene der Düsenmündung bis zur Ringnut 7 im unteren Bereich des Düsenkörpers und die Verbindungsarme 8 über einen Großteil dieser Nutlänge bis nahe an den Düsenfuß heran. Hierdurch wird ermöglicht, daß Wärme aus dem Gasstromsteuer 3 in den Düsenkörper übergeleitet wird.
Der Trägerfluid-Kanal 2 ist in seinem Durchmesser stufenförmig abgesetzt, wobei er im unteren Bereich des Düsenkörpers größten und im oberen Bereich des Düsenkörpers kleinsten Querschnitt hat.
Insbesondere bei Ausbildung des Gasstromsteuers als Wärmespeicher ist es zweckmäßig, wenn in Abweichung von Fig. 2 die Ansaugkanäle 5, 6 seitlich des Trägerfluidkanals 2 so geneigt im Düsenkörper 1 angeordnet sind, daß sich im Hinblick auf die Durchmesserabstufung des Trägerfluidkanals ein im wesentlichen gleichbleibender Abstand zwischen diesem und den Ansaugkanälen ergibt. Dies trägt dazu bei, die günstigsten Temperaturverhältnisse zu erreichen. Das Geschwindigkeitsprofil des Trägerfluids ist vorteilhaft so beschaffen, daß im Trägerfluidkanal 2 turbulente Strömungsverhältnisse vorliegen, um hohe Wär-meübergangszahlen zu garantieren.
Der kleinste Querschnittsbereich des Trägerfluidkanals 2 unmittelbar vor der Düsenmündung ist in seiner Länge so bemessen, daß erst kurz nach dem Austritt des Trägerfluids aus der Düse aufgrund der Strahleinschnürung die höchste Geschwindigkeit und damit der größtmögliche Unterdruck im Trägerfluid erreicht wird.
Insbesondere bei Ausführungsformen, bei welchen die Prallflächen des Gasstromsteuers von der Begrenzungsfläche eines Wärmespeichers gebildet sind, kann es zweckmäßig sein, die Oberflächenrauhigkeit der Ansaugkanäle 5, 6 möglichst groß zu wählen und statt zwei solcher Ansaugkanäle eine größere Anzahl hiervon im Düsenkörper vorzusehen. Hierdurch dann die Wärmeaustauschfläche zwischen dem Düsenkörper und dem Zerstäubungsgut erheblich erhöht werden, was zu einer Verbesserung der Wärmeübertragung auf das in den Ansaugkanälen angesaugte Zerstäubungsgut führen kann. Dies hat insbesondere deshalb Bedeutung, da je nach medizinisch vorgegebenen Mengenverhältnissen zwischen Trägerfluid und Zerstäubungsgut in den Ansaugkanälen bei Beachtung einer optimalen Zerstäubungsleistung unter Berücksichtigung wirtschaftlich herzustellender Kanalbohrungen nur laminare Strömungsprofile vorhanden sind.
Um auch eine optimal große Wärmeaustauschfläche zwischen Umgebungsluft und Düsenkörper zu ermöglichen, kann es ferner in diesem Fall zweckmäßig sein, die Oberfläche des Düsenkörpers 1 insbesondere in seinem aus dem Zerstäubungsgut im Gerät herausragenden Bereich möglichst rauh zu halten.
Wenn über den Wärmespeicher bzw. das Heizelement einerseits oder über die Umgebungsluft oder dem die Vorrichtung aufnehmenden Gehäuse dem Düsenkörper 1 Wärme zugeführt wird, werden durch die vorgeschilderte Ausbildung des Düsenkörpers das komprimierte Trägerfluid und das Zerstäubungsgut bereits vor dem Verlassen der Düse angewärmt. Eine weitere Anwärmung erfolgt beim Aufprallen auf die Prallflächen 4, wodurch die durch die Entspannung seines Druckes eintretende polytrope Abkühlung des Trägerfluids wieder ausgeglichen wird.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Düsenvorrichtung ist nicht nur auf solche Vorrichtungen beschränkt, bei welchen das Zerstäubungsgut dem Trägerfluid bereits im Düsenkörper beigemischt wird, sondern ist auch bei Zerstäubungsvorrichtungen anwendbar, bei welchen das Zumischen des Zerstäubungsgutes erst nach dem Austreten des Trägerfluids aus dem Düsenkörper erfolgt.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung mit Düse zum Zerstäuben, Verteilen und Vermischen von flüssigem und bzw. oder pulverförmigem Gut, insbesondere für Inhalationszwecke, bei welcher ein aus der Düse austretendes gasförmiges, komprimiertes Trägerfluid das Zerstäubungsgut aus mindestens einem Ansaugkanal ansaugt, und gegenüber der Düsenmündung im Austrittskegel des Trägerfluids ein oder mehrere Prallflächen angeordnet sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Prallfläche bzw. Prallflächen (13, 14) von der Begrenzungsfläche eines Wärmespeichers oder Heizaggregats (3) gebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Prallflächen (13, 14) seitlich über die seitliche Begrenzung der die Düsenmündung aufweisenden Stirnfläche des Düsenkörpers hinausragen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Wärmespeicher oder das Heizaggregat (3) am Düsenkörper oder am Gehäuse der Vorrichtung lösbar befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Wärmespeicher bzw. das Heizelement (3) über Verbindungsarme (1, 2) an eine Wärmequelle angeschlossen ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Wärmequelle von dem Düsenkörper gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Befestigung des Wärmespeichers bzw. Heizelements (3) am Düsenkörper über Verbindungsarme (1, 2) vorgenommen ist, mit welchen er bzw. es auf den Düsenkörper (4) aufgesteckt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Verbindungsarme (1, 2) in Nuten des Düsenkörpers (4) eingeschoben sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß mindestens eine Seitenfläche jedes Verbindungsarmes (1, 2) innigen Berührungskontakt mit dem Düsenkörper hat.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß die Verbindungarme bis nahe an den Düsenfuß (10) herabreichen.
10. Düse nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wärmespeicher (3) aus einem Material von hoher Dichte und hoher Wärmekapazität besteht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wärmespeicher bzw.

das Heizelement (3) mit den Verbindunsarmen (1, 2) aus einem Material von guter Wärmeleitfähigkeit besteht.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Düsenkörper einen verbreiterten Düsenfuß (11) mit einer großflächigen Aufstandsfläche hat.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß die Prallflächen (4) einen Winkel von 1400#180O vorzugsweise etwa 1500 einschließen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Düsenkörper (1) zumindest in seinem oberen Bereich eine rauhe Oberfläche hat.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Düse einen zu ihrer Mündung führenden Kanal für ein gasförmiges, komprimiertes Trägerfluid hat und außerdem am Düsenkopf neben dem Trägerfluidkanal mindestens den Ansaugkanal für das Zerstäubungsgut aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abstand des bzw. der Ansaugkanäle (5, 6) für das Zerstäubungsgut gegenüber dem Trägerfluidkanal (2) im Düsenkörper (1) im wesentlichen konstant ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß die Ansaugkanäle (9, 10) für das Zerstäubungsgut eine große Oberflächenrauhigkeit besitzen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß der Trägerfluidkanal (2) an seinem Mündungsende so bemessen ist, daß erst nach dem Ausströmen des Trägerfluids aus der Düse der größte Unterdruck erreicht wird.