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Die
Erfindung betrifft Verbesserungen bei oder bezüglich einer Düsenanordnung.
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Düsenanordnungen
werden gewöhnlich
zur Steuerung des Ausstoßes
von Fluiden aus einem Druckbehälter,
beispielsweise einer sogenannten "Aerosoldose" verwendet und können auch in industriellen
Apparaturen zur Steuerung des Ausstoßes von unter Druck stehenden
Fluiden in vielen unterschiedlichen Anwendungsfällen benutzt werden.
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Herkömmliche
Düsenanordnungen
erzeugen im allgemeinen einen Sprühstrahl oder Aerosol, das einen
feinen Nebel suspendierter Fluidtröpfchen enthält, deren Größenmerkmale
gemäß einer
normalen Verteilung variieren.
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Probleme
mit den herkömmlichen
Düsenanordnungen
ergeben sich insofern, als die Tröpfchendurchmesser im erzeugten
Sprühstrahl
oder Aerosol unter annähernd
6,3 μm liegen
können
und Tröpfchen
einer solchen Größe durch
irgendeine Person in der Nähe
des Sprühstrahl
oder Aerosols inhaliert werden können.
Dies ist ein besonderes Problem, wenn man Düsenanordnungen auf Aerosoldosen
betrachtet, bei denen beispielsweise im Falle einer Dose mit Poliermittel,
Farbe, Klebstoff, Deodorant oder Haarspray, Komponenten des Doseninhalts
toxisch sein können.
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Probleme
ergeben sich auch in den Fällen,
in denen bei herkömmlichen
Düsenanordnungen,
bei denen das Inhalieren kein Problem darstellt, es notwendig sein
kann, sicherzustellen, daß die
erzeugten Tröpfchen
eine bestimmte Größe aufweisen,
um den maximalen Wirkungsgrad des Sprays oder Aerosols für den beabsichtigten
Zweck zu erreichen. So wurde beispielsweise bei Duftsprays festgestellt,
daß je
kleiner die Tröpfchengröße, desto
effektiver der Duft. In diesem Fall wird eine maximale Menge an
Tröpfchen verlangt,
die eine kleine Tröpfchengröße aufweisen, um
die Wirksamkeit sicherzustellen.
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Ein
weiteres Problem ergibt sich bei den herkömmlichen Düsenanordnungen, sobald ein
unter Druck stehendes Gas als Antriebsmittel in einer Aerosoldose
benutzt wird. Da ein Druckgas den Inhalt einer Dose "heraustreibt" und nicht in Form
von Tröpfchen
entweichen läßt, wie
dies bei anderen Antriebsmitteln, beispiels weise einem flüssigen Petroleumgas
(LPG) der Fall ist, neigt die Düsenanordnung mehr
dazu zu blockieren, weil der Inhalt nicht mit einem flüssigen Antriebsmittel
versetzt ist. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die durchschnittliche Tropfengröße, die
mit einer herkömmlichen
Düse, welche
komprimiertes Gas als Antriebsmittel benutzt, erzeugt wird, annähernd 80 μm beträgt, während eine
Durchschnittstropfengröße von annähernd 30 μm verlangt
wird. Darüber
hinaus nimmt der Druck in der sich leerenden Dose ab, was zu einer
unerwünschten
Vergrößerung der
Durchschnitts-Tropfengröße führt.
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In
der WO 97/31 841 ist eine Sprühapparatur beschrieben,
bei der aus einem Behälter
für Fluidmaterial
eintretender Förderstrom
durch eine Wand des Einlasses zu einer Austragsöffnung in einen sich erweiternden
Trichter gefördert
wird, der dazu dient, den Fluidsprühkegel nach Verlassen der Sprayöffnung zu
lenken. Der obere Teil der Sprühdüse ist so angelenkt,
daß er
zu Reinigungszwecken wegbewegt werden kann.
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Die
US 6 000 583 beschreibt
eine Sprühdüse, die
in einer Ausführungsform
mit einem langgestreckten Sprührohr
versehen ist, das eine Einschnürung
oder einen Hals aufweist, der von einem engen Kragen auf dem Rohr
gebildet wird, welcher aus flexiblem Material besteht. Die Tropfengröße wird
dadurch gesteuert, daß die
Auslaßöffnungsgröße des Düsenrohres
ausgewählt
wird.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Düsenanordnung
zu schaffen, bei der die o. g. Nachteile vermieden oder wenigstens
auf ein Mindestmaß beschränkt werden.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen, die vom Anspruch 1 abhängig sind,
enthalten.
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Mit
dieser Anordnung ist es möglich,
die Tröpfchengröße in einem
Spray oder Aerosol, das durch die Düsenanordnung erzeugt wird,
wirksam zu steuern, um dadurch die Probleme des unerwünschten
oder nachteiligen Inhalierens von Tropfen auf ein Mindestmaß zu beschränken und
eine maximale Erhöhung
des Wirkungsgrades des Sprays oder Aerosols für den beabsichtigten Zweck
zu erreichen. Darüber
hinaus ermöglicht
die Steuerung der Tropfengröße in dem
mit der Austritts öffnung
in Verbindung stehenden Kanal eine Kompensation des Druckabfalls,
der bei der Anordnung auftritt, sobald unter Druck stehendes Gas
als Antriebsmittel benutzt wird.
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Die
weitere Steuereinrichtung weist vorzugsweise eines oder mehrere
der folgenden Elemente auf:
- a) eine Expansionseinrichtung,
bei der eine Abmessung des Durchgangs quer zur Richtung des Fluidstroms
in Bezug auf dieselbe Abmessung des Rests des Durchgangs vergrößert ist;
- b) eine innere Öffnungseinrichtung,
bei der die Abmessung des Durchgangs quer zur Strömungsrichtung
des Fluid in Bezug auf dieselbe Abmessung des Rests des Durchgangs
abnimmt;
- c) Mehrkanaleinrichtungen, bei denen wenigstens ein Teil des
Kanals in zwei bis zwölf
Kanäle
unterteilt ist, wobei in jedem dieser Kanäle eine Abmessung in Richtung
quer zur Richtung des Fluidstroms, bezogen auf dieselbe Abmessung
des übrigen
Teils des Kanals, verkleinert ist;
- d) eine Ablenkvorrichtung, in der die Strömung durch den Kanal in eine
Richtung im wesentlichen quer zur Richtung der Strömung im
Kanal über
die Länge
der Vorrichtung ausgerichtet wird;
- e) eine Wirbelvorrichtung, in der in dem Fluid etwa in Richtung
des Fluidstroms im Kanal eine Drehbewegung induziert wird; und/oder
- f) eine Venturi-Einrichtung mit einem engen Kanal, der sich
in Bezug auf einen relativ breiten Kanal verbreitert, wobei ein
enger Lufteinlaß vorgesehen
ist, der in den Kanal in der Nähe
der Stelle eintritt, an der sich der Kanal verbreitert.
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Es
versteht sich, daß irgendeine
oder mehrere der oben erwähnten
Steuereinrichtungen in der gewünschten
Weise verwendet werden können
oder geeignet sind, um die Anwendung zu ermöglichen, bei der die Düsenanordnung
benutzt wird, wobei besonders viele identische oder ähnliche
Arten derselben Steuervorrichtung zusammen mit der derselben Düsenanordnung
verwendet werden können.
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Die
Expansionseinrichtung ist vorzugsweise neben dem Fluidauslaß angeordnet.
Darüber
hinaus kann die Expansionseinrichtung eine Kammer mit im wesentlichen
kreisrunder Form bilden.
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Die
Düsenanordnung
kann vorzugsweise mehr als einen Fluidströmungskanal aufweisen und unter
diesen Umständen
kann die Düsenanordnung mit
mehr als einem Fluideinlaß und/oder
-auslaß versehen
sein. In den Fällen,
in denen die Düsenanordnung
zwei oder mehr Kanäle
aufweist, ist die Anordnung vorzugsweise auch an dem oder jedem
Fluideinlaß mit
einer Wähleinrichtung
ausgestattet, die in der Weise arbeitet, daß sie auswählt, durch welchen der Fluidströmungskanäle das Fluid
strömt.
Beispielsweise kann die Auswahl gemäß dem Druck oder der Strömungsgeschwindigkeit
des Fluids erfolgen. Dort, wo die Düsenanordnung zwei oder mehr Fluidströmungskanäle aufweist,
kann die Düsenanordnung
für jeden
Fluidströmungskanal
einen Fluidauslaß bilden
oder, alternativ dazu können,
die entsprechenden Fluidströmungskanäle mit einem
einzigen Fluidauslaß kombiniert
werden.
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Besonders
vorteilhafte Ergebnisse werden durch die Düsenanordnung dann erhalten,
wenn diese eine Steuereinrichtung des Typs a) und/oder des Typs
b) aufweist. Die besten Ergebnisse werden durch Verwendung einer
Steuereinrichtung des Typs a) und einer Steuervorrichtung b) erhalten,
wobei die Steuereinrichtung des Typs a) am nächsten dem Fluidauslaß liegt
und des Typs b) am nächsten
dem Fluideinlaß des
Fluidströmungskanals.
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Bei
einer Düsenanordnung
zur Verwendung für
Aerosoldosen oder Spraydosen, die ein Poliermittel, Farbe, Klebstoff,
Deodorant oder Haarspray enthält,
haben die Steuereinrichtungen a), b) und/oder d) besonders effektive
Ergebnisse ergeben. Eine Düsenanordnung,
die solche Steuereinrichtungen in Verbindung mit – vorzugsweise
in der Reihefolge d), b) und/oder a) vom Fluideinlaß zum Fluidauslaß – aufweist,
verringert den Anteil inhalierbarer Tröpfchen im Aerosol oder Spray,
die bei Benutzung durch die Düsenanordnung
erzeugt werden. Tatsächlich läßt sich
bei Verwendung einer solchen Düsenanordnung
der Anteil an inhalierbaren Tröpfchen
im Aerosol oder Spray, der entsteht, wenn die Fluidzufuhr bei maximalem
Druck stattfindet, auf weniger als 15%, vorzugsweise weniger als
10% senken und, besonders vorteilhaft, weniger als 7%, und zwar
gemessen mit dem oben beschriebenen Verfahren. Es hat sich des weiteren
als vorteilhaft erwiesen, vor der Steuereinrichtung des Typs d)
in dieser Anordnung eine Drosseleinrichtung einzubauen, die den
Druck in der Strömung
senkt und zu einer Verbesserung der Steuerung des Fluidstroms in
den nachfolgenden Steuereinrichtungen des Typs b) und a) führt. Die
Drosseleinrichtung weist vorzugsweise eine Verengung des Fluidstromkanals
auf.
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Bei
einer Düsenanordnung,
die für
eine Aerosoldose benutzt werden soll, welche ein Duftspray enthält oder
für eine
pharmazeutische Anwendung gedacht ist, wurde festgestellt, daß sich besonders wirksame
Ergebnisse einstellen, wenn die Steuereinrichtungen a), c), e) und/oder
f) benutzt werden können.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß dann,
wenn sie in einer Düsenanordnung
Verwendung finden, die Tröpfchen
des durch die Düsenanordnung
erzeugten Sprays kleiner sind und daß die Tröpfchengrößenverteilungskurve schmaler
ist. In diesem Fall weist die Düsenanordnung
auch einen engeren Fluidauslaß auf
als bei den anderen Ausführungsformen.
Darüber hinaus
kann zu diesem Zweck mehr als ein Fluidströmungskanal vorhanden sein und
es bedarf nicht der Benutzung einer Auswahlvorrichtung, um den Fluidströmungskanal
auszuwählen,
durch den sich das Fluid bewegt.
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Bei
einer Düsenanordnung
für eine
Aerosoldose oder Spraydose, die mit einem Druckgas als Antriebsmittel
arbeitet, hat sich die Verwendung von mehr als einem Fluidströmungskanal
als vorteilhaft erwiesen, beispielsweise von zwei oder drei Fluidströmungskanälen, die
jeder mit einem separaten Fluidaustritt versehen sind. Die Steuereinrichtung, die
in den Fluidströmungskanälen benutzt
wird, variiert entsprechend der Anwendung des Aerosols oder Sprays.
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Bei
einer Düsenanordnung
zur Verwendung mit einer Aerosoldose, die ein Insektizid enthält, wird vorzugsweise
mehr als ein Fluidströmungskanal
benutzt, und es wurde herausgefunden, daß mehr als ein Fluidauslaß wie die
Steuereinrichtungen a) und b) oder c) Vorteile bietet.
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Bei
einer Düsenanordnung
zur Benutzung in der Industrie hat sich ergeben, daß die Steuereinrichtung
a), b), c), e) und f) zur Erzeugung eines Sprays oder Aerosols mit
einer durchschnittlichen Tropfengröße (gemessen nach der unten
beschriebenen Methode) von weniger als 80 μm bei einem Druck von weniger
als 20 bar verwendet werden kann, wobei typischerweise die erhaltene
durchschnittliche Tropfengröße bei einem
Druck von 2 bis 5 bar 10 bis 30 μm
beträgt.
Wenn man in der Lage ist, einen derartig feinen Spray bei einem
relativ geringen Druck zu erzeugen, so ist dies vorteilhaft, weil
es den Verschleiß der
Düsenanordnung
verringert. Der Fluidauslaß der Düsenanordnung
wird vorzugsweise von einer beweglichen, angelenkten Klappe bedeckt,
die in geschlossener Stellung den Fluidauslaß schützt.
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Die
Düsenanordnung
wird vorzugsweise von wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen
gebildet, die getrennt beweglich sind, um zu ermöglichen, daß die Düsenanordnung gereinigt wird.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Düsenanordnung
aus zwei Teilen gebildet ist, die durch ein Gelenk miteinander verbunden
sind, das es möglich macht,
die beiden Teile aufeinander zu und voneinander weg zu bewegen und
dadurch die Reinigung zu ermöglichen.
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Vorzugsweise
ist einer oder sind beide der miteinander verbundenen Teile mit
einer Dichtung versehen, die, wenn die Teile sich in der geschlossenen
Stellung befinden, verhindert, daß in der Düsenanordnung befindliches Fluid
austritt.
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Ein
Vorteil bei der Herstellung der Düsenanordnung aus zwei solchen
Teilen ist, daß die
Herstellung sehr preiswert erfolgen kann.
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Das
Betätigungselement
und durch Durchsprühkappe
gemäß dem zweiten
und dritten Merkmal der Erfindung werden optional entweder zusammen mit
der Düsenanordnung
als integraler Bestandteil der Verengung hergestellt oder alternativ
dazu als Zusatzteile zur Düsenanordnung,
die nachträglich
an ihr angebracht werden.
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Bei
jeder Steuereinrichtung irgendeines der Typen a)–f) kann es möglich sein,
den Fluidstrom in der Steuereinrichtung vorteilhafterweise zu ändern, und
zwar durch eine geeignete Anpassung ihrer inneren Oberfläche. So
kann beispielsweise eine texturierte innere Oberfläche vorgesehen
werden oder alternativ dazu Vorsprünge wie Spikes, die eine Turbulenz
in dem Fluidstrom verursachen, und der sich durch die entsprechende
Steuereinrichtung bewegt.
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Die
Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen im einzelnen
beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
teilweise quergeschnittene Seitenansicht einer herkömmlichen
Durchsprühkappe, die
auf einem herkömmlichen
Druckbehälter
angebracht ist;
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2 eine
teilweise quergeschnittene Seitenansicht der Durchsprühkappe von 1 in
geöffneter
Stellung;
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3 eine
Draufsicht der Durchsprühkappe von 2;
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4 eine
Querschnittsansicht längs
der Linie X-X der herkömmlichen
Düsenanordnung
von 2;
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5 eine
Querschnittsansicht, ähnlich
der von 4, einer alternativen Ausführungsform
einer herkömmlichen
Anordnung;
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6 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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7 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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8 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer dritten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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9 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer vierten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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10 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer fünften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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11 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer sechsten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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12 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer siebten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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13 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer achten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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14 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer neunten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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15 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer zehnten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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16 eine
quergeschnittene Seitenansicht eines Teils eines Fluidströmungskanals
einer elften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
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17 eine
Draufsicht einer herkömmlichen industriellen
Düsenanordnung;
und
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18 eine
Seitenansicht einer herkömmlichen
industriellen Düsenanordnung.
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Was
nun die Zeichnungen anbelangt, so zeigen die 1 und 2 eine
herkömmliche
elastische Durchsprühkappe 10,
die auf einem herkömmlichen
Behälter 11 angebracht
ist, der unter Druck stehendes Fluid enthält. Der Behälter hat einen Auslaß 12,
den durch bei Betätigung
Fluid unter Druck aus dem Behälter 11 austreten
kann. Die Kappe 10 ist auf dem Behälter 11 so angebracht,
daß sie
mit einem auf dem Behälter
befindlichen Deckel 13 in federndem Eingriff steht.
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Die
Kappe 10 ist zweiteilig und weist einen Verschluß 14 auf,
der mit einem Hauptkörper 16 durch
ein elastisches Gelenk 17 verbunden ist. Die Kappe 10 hat
auch einen sich nach unten erstreckenden, rohrförmigen Körper 18, der, wenn
die Kappe 10 auf dem Behälter 11 montiert ist,
mit dem Auslaß 12 in
Eingriff steht, so daß dieser
betätigt
werden kann, indem die Kappe nach unten gedrückt wird. Der rohrförmige Körper 18 besitzt
eine Durchgangsbohrung 19, die Teil eines Fluidströmungskanals 21 ist.
Eine untere Oberfläche
des Verschlusses 14 und eine obere Oberfläche des
Körpers 16 sind
mit entsprechenden Nuten 22, 23 versehen, die,
sobald der Verschluß 14 sich
in einer Schließstellung
befindet, wie sie in 1 dargestellt ist, einen Teil
des Fluidströmungskanals 21 bilden.
Die Bohrung 19 des rohrförmigen Körpers 18 und die beiden
Nuten 22 bzw. 23 in der unteren Oberfläche des
Verschlusses 14 und der oberen Oberfläche des Körpers 14 bilden vom Auslaß 12 des
Behälters 11 bis
zu einem Fluidströmungsauslaß 24 der
Düsenanordnung
einen Strömungskanal.
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Der
Körper 16 der
Kappe weist außerdem eine
angelenkte Klappe 26 auf, die in 1 in geschlossenem
Zustand gezeigt ist. Die Klappe 26 ist mit einer vorstehenden
Lippe 27 versehen, die im geschlossenen Zustand die Betätigung der
Kappe verhindert. Die Klappe 26 bedeckt, wenn sie geschlossen
ist, den Strömungsmittelauslaß 24 und
läßt sich durch
Verschwenken um ein Gelenk 28, das die Klappe 26 mit
dem Körper 16 verbindet, öffnen. Im
offenen Zustand liegt der Strömungsmittelauslaß 24 frei.
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Bei
Benutzung wird die angelenkte Klappe 26 geöffnet, um
dadurch den Fluidauslaß 24 freizugeben,
und dann wird auf die obere Oberfläche des Verschlusses 14,
wie durch den Pfeil 29 gezeigt, ein Druck ausgeübt. Das
Niederdrücken
der oberen Oberfläche
des Verschlusses 14 veranlaßt den rohrförmigen Körper 18,
den Behälterauslaß 12 zu
betätigen,
um dadurch das Fluid aus dem Behälter 11 in den
Fluidströmungskanal 21 freizugeben.
Die elastische Eigenschaft der Kappe 10 erleichtert diese
Betätigung.
Sobald das unter Druck stehende Fluid in den Fluidströmungskanal
entspannt worden ist, strömt
es zum Fluidauslaß 24 und
wird, wie durch den Pfeil 31 angezeigt, ausgestoßen. Sobald
die Benutzung stattgefunden hat, läßt sich der Verschluß 14 durch
Verschwenken um das Gelenk 28 öffnen, so daß die Nuten 22, 23 gereinigt
werden können.
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3 zeigt
eine Draufsicht der Kappe 10 der 1 und 2,
wobei dieselben Bezugszeichen dieselbe Bedeutung haben wie in den 1 und 2.
Die Nuten 22 bzw. 23 in der unteren Oberfläche des
Verschlusses 14 und der oberen Oberfläche des Körpers 11, die einen
Teil des Fluidströmungskanals 21 bilden,
sind in dieser Zeichnungsfigur deutlicher zu erkennen. Es ist ersichtlich,
daß bei
einer herkömmlichen
Kappe die Nuten 22, 23 im Verschluß 14 und
der oberen Oberfläche
des Körpers 11 Teile 32, 33 aufweisen,
die quer zu dem Rest der Nuten 22, 23 verlaufen
und die, wenn der Verschluß sich
in geschlossener Stellung befindet (1) eine
Wirbelkammer bilden, die in dem Fluid beim Ausstoßen aus dem
Fluidauslaß 24 eine
Drehbewegung induziert. Jede Nut 22, 23 wird von
einer hufeisenförmigen Dichtung 24, 26 umgeben,
die verhindert, daß Fluid aus
der Düsenanordnung
leckt.
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4 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer Kappe der in 3 gezeigten
Art, in der keine Querteile zu den Nuten 22 (von denen
nur die Nut 22 im Körper 11 in
der Zeichnung dargestellt ist) und daher keine Wirbelkammer vorhanden
sind. Bei Benutzung erzeugt eine Düsenanordnung dieser Art einen Sprühnebel mit
einem vollen, jedoch ungleichmäßigen Kegel.
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5 zeigt
eine Draufsicht eines Teils der Kappe von 3, aus der
klarer der Querteil 32 der Nut 22 auf der oberen
Oberfläche
des Körpers 11 zu sehen
ist. Bei Benutzung erzeugt eine Düsenanordnung, wie sie in 5 dargestellt
ist, einen Sprühnebel
mit einem hohlen Kegel.
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6 zeigt
eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Die Zeichnungsfigur stellt einen Querschnitt durch den Verschluß 14 und
den Körper 11 einer
Kappe 10 der in 1 gezeigten Art dar. Aus Verdeutlichungsgründen wird
nur ein Teil des rohrförmigen
Körpers 18 gezeigt.
Bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist der Fluidströmungskanal 21 geändert, um
die Eigenschaften des von dem Fluidauslaß 24 erzeugten Aerosols
zu steuern. Der Kanal weist eine erste Kammer 36, eine
Hinterschneidung 37, eine innere Öffnung 38, eine Expansionskammer 39 und
einen verengten Düsenanordnungsauslaß 24 auf.
Die erste Kammer 36 besitzt glatte, gekrümmte Wände, die
unterstützend
wirken bei der Verhinderung der Bildung von Fluidtröpfchen inhalierbarer
Größe. Herkömmliche
Düsenanordnungen
sind in den Fällen,
in denen sie eine solche Kammer aufweisen, infolge der Herstellung
mit einer unebenen Oberfläche
versehen, die die Wahrscheinlichkeit der Bildung kleiner inhalierbarer
Tröpfchen
vergrößert. Die
Hinterschneidung 37 wirkt auch dahingehend, daß sie die
Menge inhalierbarer Tröpfchen
verkleinert und außerdem
die Auswirkungen irgendwelcher Veränderungen im Abstand zwischen
der Kammer 36 und dem Auslaß 24, die bei unterschiedlich
großen
Aerosoldosen auftreten, reduziert. Die innere Oberfläche 38 erzeugt
im Kanal 21 einen Sprühnebel,
der sich mit dem Sprühnebel
vermischt, der vom Auslaß 24 kommt,
um dadurch kleinere Tröpfchen
zu bilden, die sich in der Weise zusammenfügen, daß kleine inhalierbare Tröpfchen reduziert
werden. Der Sprühnebel,
der an der Öffnung 38 gebildet
wird, hat einen Drall und dreht sich in der Expansionskammer 39,
die dahingehend wirkt, daß sie
einen gleichmäßigen Sprühnebel erzeugt,
wenn dieser aus dem Auslaß 24 austritt.
Der Abstand zwischen der Kammer 39 und dem Auslaß 24 kann
so eingestellt werden, daß der
von dem Auslaß 24 kommende
Sprühnebel
einen gewünschten Winkel
erreicht.
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Es
wurde herausgefunden, daß bei
Benutzung einer Düsenanordnung
mit der in 6 gezeigten Kombination von
Steueränderungen
ein Aerosol oder Sprühnebel
erzeugt wird, bei dem über
die Lebensdauer der durchschnittliche Anteil der Aerosoltröpfchen mit
einem Durchmesser unter 6,3 μm
(gemessen unter Verwendung der oben beschriebenen Technik) von 25%
(für eine
normale Düsenanordnung,
wie sie beispielsweise in 5 gezeigt
ist) auf unter 6,5% gesenkt wird.
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7 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Der Fluidströmungskanal 21 ist bei
dieser Ausführungsform
durch das Vorhandensein einer Hinterschneidung 41 abgeändert worden.
Die Hinterschneidung 41 hilft mit, jede Auswirkung der
Abmessungen der Düsenanordnungen,
die diese auf die Tröpfchenverteilung
im Sprühnebel
haben, zu unterdrücken.
Die Benutzung einer Düsenanordnung,
wie in 7 gezeigt, ist insofern vorteilhaft, weil das
untere Ende der Tropfenverteilungskurve minimiert wird, derart,
daß die
Anzahl der Tröpfchen
mit einem Durchmesser weniger als 10 μm und insbesondere weniger als
6,3 μm reduziert
wird.
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8 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Fluidströmungskanal 21 durch
Einbau einer inneren Öffnung 43 neben
dem Fluidauslaß 24 modifiziert. Der
Vorteil der Öffnung 43 besteht
darin, daß sie
zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit
des die Düsenanordnung
durchströmenden
Fluids benutzt werden kann. Normalerweise übt der Auslaß 24 diese
Funktion aus. Wenn eine Öffnung 43 vorhanden ist,
kann der Auslaß 24 vergrößert werden,
um die Anzahl der Tröpfchen
mit einem Durchmesser kleiner als 6,3 μm zu verringern, ohne dadurch
die Strömungsgeschwindigkeit
zu vergrößern. Der
Abstand zwischen der Öffnung 43 und
dem Auslaß 24 hat auch
Einfluß,
wie herausgefunden wurde, auf die Form der Tröpfchengrößenverteilungskurve. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß eine
Düsenanordnung,
die eine Öffnung 43 aufweist,
mit größerer Wahrscheinlichkeit
einen Sprühnebel
mit einem gleichmäßigen vollen
Kegel erzeugen kann, weil die Öffnung 43 dahingehend
wirkt, daß sie
den Sprühnebel
mit Tröpfchen
auffüllt
und damit einen vollen Kegel erzeugt.
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9 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Strömungskanal 21 durch
den Einbau einer Öffnung 43,
die auf eine Expansionskammer 44 folgt, verändert. Bei
dieser Ausführungsform
ermöglicht
es die Expansionskammer, daß die
Wirkungen der inneren Öffnung 43 in
verstärktem
Maße erzielt
werden, die in Verbindung mit 8 beschrieben
wurden.
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10 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung,
bei der der Fluidströmungskanal 21 durch
Einbau von zwei Kombinationen einer Öffnung (43a und 43b)
und einer Expansionskammer (44a und 44b) modifiziert
worden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil der Anordnung von 9,
wobei jedoch die erreichte Wirkung aufgrund der Verwendung zweier
Kombinationen verstärkt
ist.
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11 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Fluidströmungskanal 21 durch
eine Verengung 46 in Form eines perforierten Körpers verändert, der
eine Anzahl sehr feiner Löcher
aufweist. Der Vorteil dieser Verengung 46 besteht darin,
daß die
durchschnittliche Tropfengröße im erzeugten
Aerosol oder Spray bei Verwendung einer in 9 gezeigten
Düsenanordnung
verringert ist. Als Alternative könnte die Verengung 46 durch
einen sehr feinen Schlitz ersetzt werden, der dieselbe Wirkung erreichen
läßt.
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12 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer siebten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Fluidströmungskanal 21 durch
den Einbau einer Anzahl Wirbelkammern 32a, 32b und 32c abgeändert worden.
In der Zeichnung sind drei derartige Wirbelkammern dargestellt,
obgleich die Möglichkeit
besteht, daß eine
bis vier derartige Kammern benutzt werden. Zu den Vorteilen der
Düsenanordnung
gemäß 12 gehört, daß das erzeugte
Spray gut durchmischt wird und eine geringere durchschnittliche
Tropfengröße aufweist.
Dies ist auf die Wirbelwirkung zurückzuführen, die dazu führt, daß das in
der Dose enthaltene Produkt in einem größeren Maße aufgebrochen wird.
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13 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer achten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Fluidströmungskanal 21 an
drei Punkten seiner Länge
dadurch geändert,
daß der
Fluidströmungskanal 21 mit
drei Wirbelkammern 32a, 32b und 32c verbunden
ist, von denen jede wiederum mit dem Fluidströmungskanal 21 Verbindung
hat. Ein Vorteil einer Düsenanordnung,
die mit einem solchen Kanal 21 versehen ist, besteht darin,
daß das
obere Ende der Tropfengrößeverteilungskurve
der Tröpfchen
in dem durch eine solche Düsenanordnung
erzeugten Spray oder Aerosol auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Ein weiterer Vorteil
ist der, daß das
erzeugte Spray aufgrund der ununterbrochenen Länge des Kanals 21 einen
vollen Kegel aufweist.
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14 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer neunten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Fluidströmungskanal 21 dahingehend
geändert,
daß er
drei Arme 21a, 21b und 21c besitzt, die
mit der Bohrung des rohrförmigen
Körpers 19 in
Verbindung stehen. Die drei Arme 21a, 21b und 21c sind
so angeordnet, daß dann,
wenn sich der Druckbehälter entleert
und der Druck im Behälter
sinkt, der Behälterinhalt
in unterschiedlichen Armen abfließt, wenn als Behälter der
Kanister benutzt wird. Die Arme 21a, 21b und 21c sind
unterschiedlich gestaltet, so daß unterschiedliche Effekte
bewirkt werden, die auf die Strömung
des Inhalts einwirken. Mit unterschiedlichen Gestaltungen ist gemeint,
daß jeder
Arm 21a, 21b und/oder 21c ein geeignetes
Mittel aufweist, mit dem die Strömungscharakteristika
des Fluids multipliziert werden können um sicherzustellen, daß die Tröpfchenverteilung
dort, wo die Arme sich wieder mit dem Strömungskanal 21 vereinigen,
während
der ganzen Lebensdauer des Kanisters dieselbe ist. Dies ist insbesondere
dann wichtig, wenn das Antriebsmittel komprimiertes Gas ist, wobei
gewöhnlich
die Tropfenverteilung während
der Lebensdauer der Dose enorm schwankt. Die Arme 21a, 21b und 21c müssen sich
nicht notwendigerweise gemeinsam mit dem Strömungskanal 21 vereinigen.
Statt dessen können sie
entweder zusammen oder unabhängig
voneinander zu getrennten Auslässen
der Düsenanordnung führen.
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15 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer zehnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Fluidströmungskanal 21 in
zwei Arme 21a, 21b aufgeteilt. Die Arme 21a und 21b führen von
dem rohrförmigen
Verbinder 9 zu getrennten Fluidauslässen 24a bzw. 24b.
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Die
in 15 gezeigte Düsenanordnung
ist besonders im Fall der Anwendung in einem Erfrischer vorteilhaft,
weil die Auslässe 24a und 24b verengt
sein können,
um Tröpfchen
kleinerer Größe zu erzeugen.
Die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit,
die durch die beiden Arme 21a und 21b verursacht
wird, wird dadurch kompliziert, daß zwei Auslässe vorhanden sind.
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Die
Düsenanordnung
von 15 ist aber auch bei der Verwendung mit einem
zusammengepreßten,
gasförmigen
Aerosol vorteilhaft, wenn letzteres mit einem durch Druck aktivierbaren
Mittel versehen wird, das bestimmt, durch welchen der Kanäle 21a und 21b das
Fluid hindurchströmt.
Um eine Zerstörung
der Sprayeigenschaften zu verhindern, sobald der Druck in der Büchse fällt, wird
die Strömung von
einem Kanal auf den anderen geschaltet, sobald der Druck unter ein
festgelegtes Niveau fällt.
Jeder der Arme 21a oder 21b läßt sich auf irgendeine gewünschte,
geeignete Weise abändern,
um die Eigenschaften des durch die Düsenanordnung erzeugten Aerosols
zu ändern,
und die Abänderung
kann so sein, daß die
Abänderung
eines Armes für
die Arbeit bei höheren
Drücken
und die Abänderung
eines anderen Armes für
die Arbeit bei niedrigeren Drücken geeignet
ist.
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Obgleich
beide Ausführungsformen
der 14 und 15 zwei
oder drei Arme 21a, 21b und 21c vorgesehen
sind, versteht es sich, daß eine beliebige
Anzahl Arme benutzt werden kann, falls dies erwünscht oder geeignet erscheint.
Die Anzahl der Arme bewegt sich vorzugsweise im Bereich von zwei
bis vier.
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16 zeigt
eine Draufsicht eines Teils einer elften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Bei dieser Anordnung ist der Fluidströmungskanal 21 durch
den Einbau einer Venturianordnung 47 abgeändert. Der
Kanal 21 ist anfänglich schmal 21a und
erweitert sich 21b an der Stelle, wo sich ein Kanal 48 anschließt, um die
Venturianordnung zu bilden. Der Kanal 48 führt zu einer
Belüftung in
der Düsenanordnung
(nicht gezeigt) und bietet somit der Venturianordnung einen Lufteinlaß. Der Vorteil
einer solchen Düsenanordnung
ist der, daß der Luftstrom
aus dem Kanal 48 das Aufbrechen des Aerosols unterstützt, wodurch
eine Verringerung der durchschnittlichen Tropfengröße erreicht
wird. Es wurde festgestellt, daß dies
bei einer ein komprimiertes Gas enthaltenden Aerosoldose vorteilhaft
ist.
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19 zeigt
eine zwölfte
Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Düsenanordnung.
Diese Anordnung weist im Fluidströmungskanal 21, der
mit dem Fluidauslaß 24 verbunden
ist, eine innere Öffnung 38,
eine Expansionskammer 36 und eine Hinterschneidung 37 auf.
Der Fluidströmungskanal 21 ist
in zwei Teile unterteilt, nämlich
einen ersten Teil 21a und einen zweiten Teil 21b,
die der Expansionskammer 36 entsprechend Fluid zuführen. Das
Fluid aus dem zweiten Teil 21b strömt im wesentlichen lotrecht
zum Fluid aus dem ersten Teil 21a in die Expansionskammer 36.
Falls gewünscht,
kann eine weitere innere Öffnung
in dem zweiten Teil 21b vorgesehen werden und auch eine
oder mehrere weitere innere Öffnungen 38 in
einem oder beiden Teilen, nämlich dem
ersten bzw. zweiten Teil 21a und 21b. Der Vorteil dieser
Konstruktion besteht darin, daß die
Wirkung der beiden lotrechten Fluidströme in die Expansionskammer 36 zur
Folge hat, daß das
Fluid in der Expansionskammer 36 eine Drallbewegung ausführt, die
die Tröpfchengröße im Fluid
verkleinert. Das Aufeinandertreffen der beiden Fluidströme in der
Expansionskammer unterstützt
diesen Effekt. Als Alternative könnte
der zweite Teil 21b so angeordnet werden, daß er den
Fluidstrom veranlaßt,
im wesentlichen tangential in die Expansionskammer 36 einzuströmen.
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Obgleich
die obigen Ausführungsformen
der Düsenanordnung
in Verbindung mit Druckbehältern beschrieben
worden sind, versteht es sich, daß die erfindungsgemäße Düsenanordnung
auch in einer industriellen Düsenanordnung
Verwendung finden kann, die auch dazu dient, Fluidsprays oder Aerosole mit
besonderen Eigenschaften zu erzeugen. Die 17 und 18 zeigen
Ausführungsformen
industrieller Düsen,
bei denen eine Düsenanordnung der
erfindungsgemäßen Art
vorhanden ist. So liefert, wie in 18 gezeigt,
ein Fluidzufuhrrohr 49 unter Druck stehendes Fluid an einen
Fluidströmungskanal 21 der
in den oben beschriebenen Ausführungsformen
gezeigten Art. Der Fluidströmungskanal
läßt sich
in irgendeiner der oben beschriebenen Weisen in Bezug auf andere
Ausführungsformen ändern, um irgendeine
der gewünschten
Wirkungen in dem Spray oder Aerosol, das von der Düsenanordnung erzeugt
wird, zu erreichen. In einer industriellen Düsenanordnung kann dem Fluid
entweder am Fluideinlaß,
Fluidauslaß oder
in irgendeinem Teil des Fluidströmungskanals,
falls gewünscht
oder vorteilhaft, Druckluft zugesetzt werden.
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Es
versteht sich, daß,
wie oben ausgeführt, viele
Möglichkeiten
zur Abänderung
des Fluidströmungskanals
gegeben sind und daß jede
dieser Möglichkeiten
getrennt oder in Kombination mit einer oder mehreren anderen angewendet
werden kann. Tatsächlich
werden diese notwendigen Änderungen in
Abhängigkeit
von den gewünschten
Eigenschaften des durch die Düsenanordnung
erzeugten Sprays oder Aerosols gewählt.
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Tropfengröße und Verteilungskurven
wurden unter Benutzung eines Malvern-Instruments ST 1600 Laser-Difraktiometer
gemessen. Die Messungen wurden etwa 150 mm von seiner Öffnung durchgeführt, wobei
der Laserstrahl den Querschnitt des Spraynebels durchquert hat.
Eine 210 mm-Brennweiten-Linse wurde benutzt, die einen meßbaren Teilchengrößenbereich
0,5 < D < 188 μm ermöglicht. Beim
Test einer Düsenanordnung
wurde die Aerosoldose zunächst
gewogen, und für
die Messungen wurden die volle Dose (0% Entnahme) und typische 25%,
50%, 75% und 95% Entnahmen durchgeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit
wurde als Funktion der prozentualen Entnahme gemessen, und zwar durch
die zeitbestimmte Entnahme einer gemessenen Masse (erhalten durch
Wiegen der Dose). Der Sprühwinkel
wurde durch Versprühen
auf ein Stahllineal, das sich in einem Abstand von 40 mm unterhalb befand,
sowie durch visuelle Beobachtung der Ablagerung gemessen.
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Es
versteht sich natürlich,
daß die
Erfindung nicht auf die Details der obigen Ausführungsformen beschränkt sein
soll, die nur als Beispiele beschrieben worden sind.
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So
kann beispielsweise als Alternative zur Verwendung eines unter Druck
stehenden Gases oder Treibmittels zur Aktivierung der erfindungsgemäßen Düsenanordnung
ein Pumpmechanismus irgendeiner geeigneten Form benutzt werden.