ES2201817T3 - Regulador de flujo de aerosol. - Google Patents
Regulador de flujo de aerosol.Info
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Abstract
Una válvula de aerosol y un ensamblaje de regulador de flujo, para utilizarse en una lata o bote que contiene producto para dispensar y propelente de gas comprimido, que comprende, en combinación, una válvula de aerosol y un alojamiento (1) de válvula, que contiene la válvula de aerosol y el regulador de flujo, estando situado el citado regulador de flujo aguas arriba de la válvula de aerosol e incluyendo un asiento (22) de válvula cónico de material duro, que se extiende hacia el interior del alojamiento de válvula, y que tiene, al menos, una ranura (23) que se extiende a lo largo de la longitud del asiento (22) de válvula cónico en la dirección del flujo; incluyendo, además, el citado regulador de flujo, un miembro (24) de regulación elástico, que tiene una superficie (25) para entrar en contacto y obturar el asiento (22) de válvula cónico bajo la presión de gas de la lata, y para presionar en la citada al menos una ranura (23) bajo presiones de gas más elevadas, para regular el área de flujo del producto de la, al menos, una ranura, caracterizada porque la al menos una ranura (23) se extiende a lo largo de la longitud del asiento (22) de válvula cónico, está limitada a dos ranuras (23) opuestas diametralmente que tienen secciones transversales triangulares, y siendo relativamente blando el miembro de regulación elástico para que su superficie (25) se presione en las citadas dos ranuras (23) bajo presiones de gas mas elevadas para regular el área de flujo de producto de las dos ranuras (23) en un intervalo sustancial de presiones de gas, para proporcionar un caudal de flujo de producto sustancialmente constante en un intervalo sustancial de presiones de gas.
Description
Regulador de flujo de aerosol.
La presente invención se refiere a válvulas de
aerosol para dispensar productos de recipientes presurizados, y mas
en particular, a una válvula de aerosol en combinación con un
regulador de flujo para dispensar productos de un recipiente, bajo
la influencia de gas comprimido.
En formas conocidas de válvulas de aerosol y de
recipientes de producto asociados, los impulsores líquidos se llenan
en la lata o bote con el producto que se va a dispensar. Dichos
impulsores proporcionan una presión y unos caudales de flujo de
producto relativamente constantes cuando el producto se dispensa a
través de la válvula de aerosol. Sin embargo, los impulsores
líquidos tienen ciertas desventajas en lo que se refiere al coste,
volatilidad, etc. Durante mucho tiempo se ha propuesto la
utilización de gases no licuados comprimidos, tales como el
nitrógeno, dióxido de carbono, etc, como propelentes en el
recipiente de aerosol Por supuesto, los gases comprimidos son
relativamente baratos, pero sufren de la desventaja de que, cuando
se dispensa el producto de la lata, la presión en el interior de la
lata disminuye sustancialmente, con el resultado de que se produce
un flujo de descarga del producto sustancialmente en
disminución.
Se han realizado numerosos intentos para
solucionar la desventaja que se ha mencionado más arriba al utilizar
gases comprimidos, incluyendo proporcionar reguladores de flujo, de
un diseño u otro, en el trayecto de flujo del producto y del gas
comprimido mientras ambos se dispensan. En una construcción
conocida, objeto del documento
EP-A-0 531 606, un regulador de
flujo se sitúa aguas arriba de la válvula de aerosol dentro del
alojamiento de válvula. Se muestra un asiento de válvula cónico, que
tiene una única ranura en el mismo, que interactúa con un miembro de
regulación elástico que tiene una porción de una superficie
esférica, presionando el miembro de regulación contra el asiento de
válvula cónico y dentro de la ranura única bajo la influencia de las
presiones mas elevadas del gas comprimido que se utiliza como
impulsor. También se muestra una versión adicional en la cual un
asiento de válvula cónico, con un gran número de ranuras, se sitúa
dentro de una actuador, aguas abajo de la válvula de aerosol, y de
manera similar interactúa con el miembro de regulación presionando
en las ranuras bajo la influencia de las presiones mas elevadas del
gas comprimido. En cada caso, el regulador estrangula la descarga de
flujo, de acuerdo con los cambios en presión, cuando se descargan el
gas comprimido y el producto, tratando de obtener un caudal de
descarga de producto relativamente uniforme. Las presiones de gas
más elevadas hacen que el miembro de regulación se extienda más
dentro de las ranuras que lo que haría con presiones de gas más
bajas, variando de esta manera la sección transversal de las áreas
de flujo en las ranuras. Las ranuras del sistema de acuerdo con el
documento de patente anterior, son rectangulares, el documento de
patente que se ha indicado con anterioridad no muestra el material
de regulación ni su dureza o blandura relativas, y no se muestran
dimensiones de las ranuras. Un sistema de acuerdo con el documento
de patente que se ha mencionado con anterioridad no obtiene caudales
de descarga de producto altamente uniformes. Además, el sistema de
acuerdo con el documento de patente que se ha indicado con
anterioridad es más complicado de moldear y de montar, debido a una
pluralidad de proyecciones en chaflán que se extienden hacia dentro
para asegurar el miembro de regulación y el miembro de regulación
debe presionarse mas allá de las mismas durante el ensamblaje.
La presente invención, como se define en la
reivindicación 1, soluciona ciertas desventajas de la técnica
anterior que se han mencionado con anterioridad y consigue un caudal
de descarga de producto altamente uniforme. Se coloca un regulador
de flujo aguas arriba de una válvula de aerosol en un alojamiento de
válvula de una pieza. Un asiento duro de válvula cónico dentro del
alojamiento contiene dos ranuras triangulares diametralmente
opuestas, que se extienden a lo largo de la longitud del asiento de
válvula cónico en la dirección del flujo. Un miembro de regulación
elástico relativamente blando, con una superficie parcialmente
esférica, está compuesto por un elastómero termoplástico
comercializado bajo el nombre de marca Santoprene®, y tiene una
dureza preferiblemente de 55º en la escala Shore A. Para fórmulas de
producto con agua y alcohol, la anchura y profundidad de las dos
ranuras triangulares son, preferiblemente, 0.2 mm. La combinación
anterior de parámetros de diseño hace que el miembro de regulación
se presione contra el asiento de válvula cónico y lo obture, y
estrangula las ranuras triangulares para obtener un caudal de
descarga de producto altamente uniforme bajo distintas presiones del
propelente de gas comprimido en la lata de aerosol. El miembro de
regulación no se extiende hasta el vértice de fondo de las ranuras
triangulares para cerrar el flujo de producto bajo las presiones
normalmente provistas por el propelente de gas comprimido. Además el
diseño de la presente invención se moldea y se ensambla fácilmente,
proporcionando el alojamiento de válvula una trayectoria libre para
la inserción del miembro de regulación en el alojamiento, y, a
continuación, se inserta un miembro de tapón hueco en el alojamiento
para asegurar el miembro de regulación en el extremo superior del
tapón y sujetar el tubo de inmersión del aerosol a y hasta el
extremo inferior del miembro de tapón.
Otras características y ventajas de la presente
invención serán aparentes de la descripción que sigue, de los
dibujos y de las reivindicaciones.
La figura 1 es una vista axial en sección
transversal de una válvula de aerosol y del ensamblaje de copa de
montaje, estando contenido el regulador de flujo de la presente
invención dentro del alojamiento de válvula, por debajo de la
válvula de aerosol;
La figura 2 es una vista aumenta de escala, del
alojamiento de válvula y de los componentes del regulador de flujo
de la figura 1;
La figura 3 es una vista en sección transversal
del regulador de flujo tomada por el nivel de las líneas
3-3 de la figura 2, que ilustra las dos ranuras de
regulación triangulares de la presente invención, y funcionando el
regulador de flujo bajo diferentes presiones en el recipiente de
aerosol;
La figura 4 es una vista parcial despiezada
tomada de la figura 3, y que ilustra el funcionamiento del regulador
de flujo bajo diferentes presiones en la lata de aerosol; y,
La figura 5 es un gráfico que ilustra las
características de regulación de flujo de la presente invención en
comparación con el caudal de descarga respecto a las características
de presión de la lata de una válvula de aerosol convencional que no
incluye la presente invención.
La figura 1 ilustra un alojamiento 1 de válvula
de plástico de una válvula de aerosol insertada fijamente dentro de
la copa de montaje metálica 2. La copa de montaje 2 forma la parte
más alta de una parte superior de una lata que contiene un producto
que puede fluir y que se expone a una presión de gas. La obturación
entre la parte superior de la lata y la copa de montaje 2 se realiza
por medio del sellante 3, de distintas formas, como es bien conocido
en la técnica de aerosoles. El alojamiento 1 de válvula se fija a la
copa de montaje 2 por medio de una pared 4 de pedestal de la copa de
montaje, que está provista en una pluralidad de posiciones
periféricas con porciones 5 de protuberancias sobresalientes hacia
dentro, que se aplican debajo de una pestaña 6 del alojamiento 1 de
válvula. Por medio de esta disposición, un borde de sujeción 7 que
está provisto en el lado superior del alojamiento 1 de válvula,
presiona sobre un disco 8 de junta de obturación elástica contra una
pared extrema 9 de la copa de montaje 2. Un vástago 10 de válvula,
hueco, pasa a través de un orificio central en la junta 8, y el
borde del orificio se apoya contra una restricción 12 en el vástago
10 de válvula, en el cual hay orificios transversales 13 que se
comunican con el orificio interno en el vástago 10 de válvula. Un
actuador de válvula (no mostrado) con una boquilla de pulverización
o similar, se puede incluir sobre la parte superior del vástago 10
de válvula, de la manera normal.
El vástago 10 de válvula está forzado hacia
arriba por un resorte 14. La cavidad 15 que acomoda al resorte 14 se
comunica con el interior de la lata (no mostrada) por medio de un
conducto 16 que se extiende a través de una porción inferior 17 del
alojamiento 1 de válvula y se comunica con un tubo de inmersión
convencional (no mostrado) ajustado a un tapón en la base del
alojamiento de válvula, como se describirá en la presente y a
continuación. Cuando el vástago 10 de válvula es apretado por un
actuador unido al mismo, el borde del orificio en la junta 8 de
obturación se dobla hacia abajo por la restricción 12. Como
resultado, se exponen los oficios transversales 13 y se abre un
trayecto de suministro que conduce desde el interior de la lata
hacia fuera, a través de la porción 17 de alojamiento inferior, de
la cavidad 15, de los orificios transversales 13 y del orificio en
el vástago 10 de válvula.
Entre la pared 4 de pedestal de la copa de
montaje 2 y la pared periférica del alojamiento de válvula, existe
un espacio 19 de deflexión anular para el material de la junta de
obturación 8 y de los conductos 20 de llenado de producto, que se
extienden entre el espacio 19 de deflexión y el interior de la lata,
fuera del alojamiento 1. Se proporciona un orificio central en la
pared extrema 9 de manera que haya una abertura 21 de llenado anular
alrededor del vástago 10 de válvula. El llenado del interior de la
lata con el producto se puede realizar de una manera convencional,
como se muestra en los documentos de patente US números 4.015.752 y
4.015.757 (Meuresch et al., 5 de abril de 1997), pasando el producto
a través del orificio del vástago 10 de válvula así como de la
abertura 21 de llenado que rodea al vástago 10 de válvula, al
interior de la lata.
Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, el
regulador de flujo de la presente invención está provisto en el
conducto 16 en la porción inferior 17 del alojamiento 1 de válvula.
El regulador de flujo tiene un asiento 22 de válvula, duro, en forma
de una superficie de borde cónica en la porción inferior 17 del
alojamiento 1 de válvula. Provistas en el asiento 22 de válvula hay
dos ranuras triangulares 23, diametralmente opuestas, que tienen un
área de sección transversal constante, que se extienden a lo largo
de la longitud del asiento 22 de válvula cónico en la dirección de
flujo, y que, junto con el miembro 24 de regulación, delimita un
conducto de estrangulamiento. El asiento 22 de válvula cónico sirve
para centrar el miembro de regulación 24. El miembro 24 está formado
por un material elastoméríco termoplástico, relativamente blando, en
particular una aleación elastomérica de dos fases comercializada
bajo el nombre de marca Santoprene® disponible en Advanced Elastomer
Systems, y que tiene una dureza preferiblemente de 55º en la escala
Shore A. También es aceptable una dureza 64º en la escala Shore A.
Estos dos materiales de Santoprene® están especificados
respectivamente como caucho termoplástico de calidad
201-55 y 201-64, de acuerdo con la
norma ASTM D 2240. La superficie 25 del miembro de regulación 24,
que coopera con el asiento 22 de válvula, está formada por una parte
de la superficie de una zona esférica, desde cuya parte superior y
fondo se extienden, respectivamente, los cilindros 26 y 27. También
es posible que una superficie cónica 25 funcione adecuadamente en la
presente invención. De alguna manera, el diámetro exterior de los
cilindros 26 y 27 es mas pequeño que los diámetros interiores de las
porciones adyacentes del conducto 16 de suministro y de la porción
17 de alojamiento inferior dispuesta alrededor de los cilindros 26 y
27 en la parte superior y en el fondo del asiento de válvula,
respectivamente. El miembro de regulación 24 tiene una cavidad 24a
interna de recepción de presión.
Extendiéndose en el fondo de la porción 17 de
alojamiento inferior hay un miembro de tapón 30. El alojamiento 1 y
el miembro de tapón 30 pueden estar formados de acetal, por ejemplo,
por sus ventajas sobre el nylon en términos de no hincharse y de
presentar una mejor retención entre el alojamiento de válvula y el
tapón, y entre el tapón y el tubo de inmersión. El miembro de tapón
30 tiene un cilindro hueco 31 que se extiende hacia arriba, que
termina en la superficie superior 31a del mismo. Cuando se monta el
regulador de flujo, en primer lugar el miembro de regulación 24 se
inserta hacia arriba, a través de la porción 17 de alojamiento
inferior del fondo, hasta la posición de la figura 2, no teniendo la
porción 17 de alojamiento inferior proyecciones de aseguramiento que
interfieran con la fácil inserción por medio de maquinaria
automática, del miembro 24 de regulación elástico. A continuación,
se efectúa la inserción del miembro de tapón 30 en el fondo de la
porción 17 de alojamiento inferior. A continuación, el tubo de
inmersión convencional (no mostrado) se inserta hacia arriba dentro
de la abertura hueca del tapón 30, teniendo el tubo de inmersión una
carga elástica en su fondo para situar adecuadamente el tubo en la
lata. La pestaña circunferencial 32 que se extiende hacia dentro
respecto al orificio hueco del tapón 30, sirve para agarrar
firmemente el tubo de inmersión. La superficie superior 31a del
tapón 30 sirve para retener el miembro de regulación 24 dentro de la
porción 17 de alojamiento inferior, y para proporcionar una
superficie contra la cual pueda caer hacia abajo el miembro de
regulación 24, cuando no se activa la válvula de aerosol.
La presente invención tiene una aplicación
particular cuando un gas comprimido (por ejemplo, nitrógeno) se
utiliza como propelente para suministrar el producto desde la lata
de aerosol. Por supuesto, es deseable que el caudal de descarga del
producto desde la lata permanezca esencialmente constante en un
amplio intervalo de presiones de lata mientras el producto continúa
dispensándose, y el regulador de flujo de la presente invención
tiene éxito para obtener este resultado deseable con propelentes de
gas comprimido. La figura 5 ilustra este resultado, mostrando la
curva B el caudal de descarga esencialmente constante en un amplio
intervalo de presiones en la lata. Por otro lado, el gráfico A
muestra el caudal de descarga variable respecto a un amplio
intervalo de presiones de lata de una válvula de aerosol que
funciona bajo gas comprimido, pero que no tiene el regulador de
flujo de la presente invención. Las condiciones de prueba de la
figura 5 fueron de una temperatura de 25ºC, propelente de
nitrógeno, y pulverizaciones de 10 segundos con intervalos de 10
segundos. El gráfico B de la figura 5 muestra la ecuación Y = 4,2063
X^{0,0884}, siendo Y el caudal de descarga y siendo X la presión
de la lata.
Volviendo a continuación al funcionamiento de la
estructura de regulador de flujo de la presente invención, como se
ha descrito más arriba, la figura 2 y las figuras 3 y 4 (versiones
en líneas de puntos en las ranuras triangulares 23) ilustran al
miembro de regulación 24 en una posición de presión de lata
relativamente baja, cuando ya ha sido expulsado con el producto un
volumen considerable del gas comprimido en la lata. En esta
circunstancia, la superficie 25 de zona esférica curvada se presiona
contra el asiento 22 de válvula cónico sin extenderse
sustancialmente en las dos ranuras triangulares 23. Como se podrá
apreciar, el flujo de producto hacia arriba en el orificio hueco del
tapón 30 entra en la cavidad central 24a del miembro de regulación
24 para producir esta acción de presionado. Las figuras 3 y 4, en
sus versiones en línea continúa de las ranuras triangulares 23,
ilustran lo que se produce cuando el miembro de regulación 24 se
encuentra bajo presiones relativamente altas, esto es, cuando ha
sido expulsado de la lata poco gas comprimido o producto. La
superficie 25 de zona esférica curvada ahora se presionará en una
mayor extensión contra el asiento 22 de válvula cónico, y se muestra
extendiéndose sustancialmente en las dos ranuras triangulares 23.
Como consecuencia, se puede apreciar que el regulador de flujo hace
que pase producto por el área completa de las dos ranuras 23
triangulares bajo la circunstancia de presión inferior, pero
solamente pasará producto por una pequeña porción del área de las
dos ranuras triangulares 23 bajo la circunstancia de presión más
elevada. La superficie 25 se presiona en las ranuras 23 en una mayor
o menor extensión, dependiendo de la presión de lata interna, y el
área de la sección transversal de la porción de flujo de las
ranuras, que varía de manera consecuente, actúa para mantener el
caudal de descarga de producto constante bajo presiones variables.
Como consecuencia, se obtiene el caudal de descarga de producto
sustancialmente constante de la figura 5.
Se cree que varios aspectos del diseño de la
presente invención, en combinación, son significativos para los
resultados con éxito que se han obtenido, en particular, se ha
encontrado que la forma triangular de las ranuras 23 proporciona una
mejor regulación de la descarga de producto que la que se obtiene
con otras formas de las ranuras 23, en particular de sección
transversal rectangular. También es importante que haya dos ranuras
triangulares, en lugar de una o de más de dos, para obtener los
resultados de la presente invención. Además, las dimensiones de las
ranuras 23 son significativas. Para fórmulas de producto con agua y
alcohol, las dimensiones preferentes x e y de cada ranura en sección
transversal, y la profundidad de cada ranura, se determinaron que
eran 0.2 mm y, por lo menos, en el intervalo de
0,015-0,30 mm. Además, la blandura relativa del
miembro de regulación 24, preferiblemente es de 55º-64º Shore A para
fórmulas de producto con agua y alcohol, en combinación con las
ranuras triangulares 23 de las dimensiones preferentes, permiten que
el miembro de regulación 24 se extienda dentro de las ranuras 23,
como se muestra en la figura 4, bajo circunstancias de presión mas
elevada, al mismo tiempo que no se extiende al vértice de fondo de
las ranuras triangulares para cerrar todo el caudal bajo las
presiones provistas por un propelente de gas comprimido en la lata
de aerosol.
En la realización de muestra, el cilindro 27 del
miembro de regulación 24 tiene un diámetro exterior de 3,38 mm; el
miembro de regulación 24 tiene una altura total de 6,45 mm; y la
superficie 25 del miembro de regulación 24 tiene un radio de 1,75
mm. El cilindro 27 del miembro de regulación 24 también puede tener
cuatro ranuras pequeñas igualmente separadas alrededor de su
superficie, que se extienden desde la parte superior al fondo en una
dirección axial, para que el producto circule suavemente desde la
lata, a lo largo de los lados del cilindro 27, hasta el conducto de
estrangulamiento que se ha descrito más arriba.
Claims (10)
1. Una válvula de aerosol y un ensamblaje de
regulador de flujo, para utilizarse en una lata o bote que contiene
producto para dispensar y propelente de gas comprimido, que
comprende, en combinación, una válvula de aerosol y un alojamiento
(1) de válvula, que contiene la válvula de aerosol y el regulador de
flujo, estando situado el citado regulador de flujo aguas arriba de
la válvula de aerosol e incluyendo un asiento (22) de válvula cónico
de material duro, que se extiende hacia el interior del alojamiento
de válvula, y que tiene, al menos, una ranura (23) que se extiende a
lo largo de la longitud del asiento (22) de válvula cónico en la
dirección del flujo; incluyendo, además, el citado regulador de
flujo, un miembro (24) de regulación elástico, que tiene una
superficie (25) para entrar en contacto y obturar el asiento (22) de
válvula cónico bajo la presión de gas de la lata, y para presionar
en la citada al menos una ranura (23) bajo presiones de gas más
elevadas, para regular el área de flujo del producto de, al menos,
una ranura, caracterizada porque al menos una ranura (23) se
extiende a lo largo de la longitud del asiento (22) de válvula
cónico, está limitada a dos ranuras (23) opuestas diametralmente que
tienen secciones transversales triangulares, y siendo relativamente
blando el miembro de regulación elástico para que su superficie (25)
se presione en las citadas dos ranuras (23) bajo presiones de gas
mas elevadas para regular el área de flujo de producto de las dos
ranuras (23) en un intervalo sustancial de presiones de gas, para
proporcionar un caudal de flujo de producto sustancialmente
constante en un intervalo sustancial de presiones de gas.
2. La invención de la reivindicación 1, en la que
la superficie del miembro de regulación para que entre en contacto y
obture el asiento de válvula cónico, es una superficie esférica
(25).
3. La invención de la reivindicación 1, en la que
el alojamiento de válvula es un miembro de una pieza que tiene un
orificio interior que no es obstructor, aguas arriba del regulador
de flujo.
4. La invención de la reivindicación 1, que,
además, incluye un miembro de tapón (30) insertado en la base del
alojamiento de válvula, teniendo el citado miembro de tapón un
oficio interno para retener un tubo de inmersión y teniendo el
citado miembro de tapón un extremo superior (31a), para asegurar el
miembro de regulación (24) dentro del alojamiento (1) de
válvula.
5. La invención de la reivindicación 1, en la que
cada una de las dos ranuras triangulares (23) tiene una anchura y
una dimensión de profundidad en el intervalo de 0,15 a 0,30 mm.
6. La invención de la reivindicación 1, en la que
la dimensión de la anchura y profundidad es 0,2 mm.
7. La invención de la reivindicación 1, en la que
el miembro de regulación (24) es un miembro elástico relativamente
blando, formado por un material de aleación elastomérico en dos
fases de elastómero termoplástico, que tiene una dureza de 55º - 64º
en la escala Shore A.
8. La invención de la reivindicación 1, en la que
cada ranura triangular (23) tiene un área de sección transversal
constante a lo largo de la longitud del asiento de válvula
cónico.
9. La invención de la reivindicación 4, en la
que el alojamiento (1) de válvula y el tapón (30) están formados de
acetal.
10. La invención de la reivindicación 7, en la
que la dureza es 55º Shore A.
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