ES2233835T3 - Dispositivo pulverizador. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo (10) de pulverización para dispensar gotitas de líquido cargadas, que comprende: un disparador (14) acoplado a unos medios (20) para dispensar un volumen predeterminado de un líquido y a unos primeros medios (32) de carga; estando dispuestos dichos medios (20) para dispensar el volumen predeterminado de líquido mediante el accionamiento del disparador (14); medios (12) de salida acoplados a los medios (20) para dispensar el volumen predeterminado de líquido; estando los primeros medios (32) de carga acoplados íntimamente a unos segundos medios (38) de carga por lo que el accionamiento del disparador (14) permite el movimiento de los primeros medios de carga con relación a los segundos medios (38) de carga y de ese modo imparte una primera carga en los primeros medios (32) de carga y una segunda carga en los segundos medios (38) de carga; estando además los primeros medios (32) de carga dispuestos para estar dentro de la estrecha proximidad de los medios (12) de salida; y comprendiendo los primeros y segundos medios (32, 38) de carga diferentes materiales de tribocarga.
Description
Dispositivo pulverizador.
La presente invención se refiere a un método y un
aparato asociado para pulverizar, y en particular a una mejora en la
distribución de gotitas de líquido atomizadas de un dispositivo de
pulverización accionado por el disparador.
Los líquidos de dispensación en forma de
aerosoles se usan ahora ampliamente porque facilitan y optimizan el
suministro y funcionamiento de los productos de cuidado doméstico.
Envasados a presión, o en recipientes de aerosoles, han sido
adoptados casi universalmente para la aplicación de productos tales
como limpiadores, pulverizadores de cuidado de cabello y cuerpo,
pulverización de insecticidas y cuidado de telas, y similares.
Generalmente, las características mejoradas y la aceptación pública
de tales productos de pulverización están basadas en las
características extraordinariamente buenas de atomización asociadas
con los recipientes de aerosoles envasados a presión. La
dispensación de productos se efectúa sin esfuerzo y la atomización y
el suministro son buenos. Con los recientes desarrollos este
comportamiento ha sido mejorado además con la incorporación de la
tecnología electrostática en envases de aerosol estándar.
En adición a los recipientes de aerosol
presurizados, muchos productos de cuidado personal y doméstico son
dispensados también por medio de envases de disparador accionados
manualmente. Estos productos se envasan a la presión atmosférica, y
no contienen agentes gaseosos. Esto conduce a su vez a
características de atomización muy diferentes, cuando se comparan
con los dispensadores de aerosoles.
El documento
WO-A-99/01227 describe como los
fenómenos de intercambio de carga naturales han sido incorporados y
utilizados en un envase de aerosol estándar. Esto se logra sin
necesidad de circuitos eléctricos activos.
Debido a numerosos parámetros diferentes, no
obstante, tales como presión, velocidad, entrada de energía, etc.,
el mecanismo electrostático desarrollado por el aerosol en el
documento anteriormente mencionado no es fácilmente transferible a
dispositivos de pulverización accionados por un disparador. Esto se
debe a que el mecanismo para la atomización de líquidos desde
dispensadores accionados por el disparador se basa solamente en la
energía asociada con apretar el disparador, en vez de usar un gas a
presión. Una técnica de generación y separación de cargas diferente
debe ser adoptada por lo tanto. Como en los dispensadores de
aerosoles, es necesario que esto se logre sin la utilización de un
circuito activo alimentado eléctricamente.
Los autores de esta memoria han desarrollado un
método mediante el cual puede ser impartida una carga adicional a
las gotitas de un líquido que se dispensan desde un dispositivo de
pulverización accionado por un disparador. La carga es generada por
el rozamiento triboeléctrico de dos materiales juntos y una carga de
polaridad es transferida al líquido en el punto de atomización.
Consecuentemente, la presente invención
proporciona un método de dispensación de gotitas de líquido cargadas
eléctricamente desde un dispositivo de pulverización accionado por
un disparador que comprende las operaciones de:
acoplar un disparador a unos medios para
dispensar un volumen predeterminado de un líquido desde un depósito
de líquido y a unos primeros medios de carga;
dispensar el volumen predeterminado de líquido
mediante el accionamiento de dicho disparador;
conectar unos medios de salida a los medios para
dispensar el volumen predeterminado del líquido;
acoplar íntimamente los primeros medios de carga
a unos segundos medios de carga, comprendiendo los primeros medios
de carga y los segundos medios de carga diferentes materiales de
tribocarga y que se mueven unos con relación a otros tras el
accionamiento del disparador;
impartir una primera carga en los primeros medios
de carga y una segunda carga en los segundos medios de carga
mediante el accionamiento del disparador; y
disponerlos para que se produzca la separación de
la carga y la transferencia de una polaridad de la carga separada al
líquido que se dispensa.
Se conoce bien que cuando dos materiales
diferentes están en contacto de rozamiento uno con otro, se produce
una reorganización de la carga en el punto de contacto. Este
fenómeno está bien documentado, y se conoce como "Tribocarga"
(Taylor y Secker, 1994). Mediante la elección apropiada del
material, es posible conseguir que la separación de carga se
produzca entre varios componentes de la unidad de disparador. Si una
polaridad de la carga separada es transferida al líquido atomizado,
esto naturalmente conlleva que la carga neta transportada por el
líquido atomizado sea mejorada.
Este mecanismo se ve como un procedimiento de dos
etapas. En primer lugar, la carga debe ser separada, y en segundo
lugar, una polaridad de la carga separada debe ser transferida al
líquido. Como se describe en el documento
WO-A-99/01277, para que los
beneficios de la pulverización electrostática sean obtenidos, la
relación de la carga a la masa de líquido que es dispensada debe
ser al menos de 1 x 10^{-4} C/kg.
La carga puede ser transferida al líquido
mediante dos mecanismos. La carga puede ser transferida por contacto
con un electrodo, eliminando la carga estática de un área de
almacenamiento de carga. Este es el método de contacto.
Alternativamente, el líquido puede ser cargado por inducción, por lo
que la carga estática se sitúa alrededor del punto de atomización de
líquido, creando un campo eléctrico. Cuando el líquido es atomizado
en el área de campo eléctrico alto, se induce una carga en las
gotitas a medida que estas se forman.
En el método de contacto de carga, la carga es
transferida al líquido desde el área de almacenamiento de carga,
mediante el contacto del líquido con esta área por lo que debe
residir suficiente carga en esta área para que el líquido atomizado
adquiera una relación de carga a masa mínima de 1 x 10^{-4} C/kg.
Si la masa de producto suministrada es, típicamente, de alrededor de
0,5 g por cada apretón del disparador, entonces es evidente que la
carga total que ha de ser transferida a la pulverización debe ser
aproximadamente de 0,5 x 10^{-7} C. Normalmente, los envases de
disparador accionados normalmente proporcionan un cierto nivel de
carga. Dependiendo del tipo de la unidad de disparador, y del
producto que se dispensa, la relación de carga a masa variará
típicamente entre 1 x 10^{-8} C/kg y 1 x 10^{-5} C/kg. Para las
variantes de carga más elevadas, es evidente que la adición de
aproximadamente 0,5 x 10^{-7} C será suficiente para mejorar el
nivel de carga global a un valor de la relación de carga a masa
aproximadamente en el nivel requerido de 1,0 x 10^{-4} C/kg.
En el método de inducción, la carga no se
transfiere directamente al líquido, sino que permanece en el área de
almacenamiento de carga. Una carga igual y opuesta es inducida en el
líquido por inducción. Por lo tanto, la magnitud del campo eléctrico
es importante en la determinación de la relación de la carga a masa
del líquido pulverizado. El depósito de líquido se conecta
preferiblemente a tierra para un comportamiento óptimo.
Para ambos mecanismos de impartir carga a un
líquido durante la atomización de un dispositivo de pulverización
accionado por un disparador, cuanto mayor sea la carga desarrollada
durante la separación de la carga triboeléctrica, mayor será la
relación de carga a masa de las gotitas pulverizadas generadas de
líquido.
Preferiblemente las gotitas de líquido
pulverizadas desde el dispositivo de pulverización tienen un margen
de tamaño de gotita medio de 5 a 100 micrómetros.
La presente invención incluye también dentro de
su alcance un aparato para poner en práctica el método de la
presente invención.
Consecuentemente, en un aspecto más de la
presente invención se proporciona un dispositivo de pulverización
para dispensar gotitas de líquido cargadas que comprende:
un disparador acoplado a unos medios para
dispensar un volumen predeterminado de un líquido y a unos primeros
medios de carga;
estando dichos medios para dispensar el líquido
dispuestos para dispensar un volumen predeterminado de líquido
mediante el accionamiento del disparador;
medios de salida acoplados a los medios para
dispensar el volumen predeterminado de líquido;
estando los primeros medios de carga acoplados
íntimamente a unos segundos medios de carga, por lo que el
accionamiento del disparador permite el movimiento de los primeros
medios de carga con relación a los segundos medios de carga, y de
ese modo imparte una primera carga en los primeros medios de carga y
una segunda carga en los segundos medios de carga;
estando dispuestos además los primeros medios de
carga para estar dentro de una estrecha proximidad de los medios de
salida; y
comprendiendo los primeros y segundos medios de
carga materiales de tribocarga diferentes.
El dispositivo de pulverización de la presente
invención permite impartir una carga a un líquido dispensado desde
un dispositivo de pulverización accionado por un disparador. Esta
carga impartida permite que la pulverización contacte más fácilmente
una superficie y por tanto que el líquido dispensado sea usado más
eficientemente.
En una primera realización del aparato de la
presente invención, el dispositivo de pulverización puede comprender
además medios de conducción de carga acoplados conectadamente a los
primeros medios de carga. Esto permite que la carga generada por el
movimiento relativo de los primeros y segundos medios de carga sea
conducida a otros lugares dentro del dispositivo de pulverización.
Preferiblemente los medios de conducción estarán acoplados a un
electrodo dispuesto de modo que una proporción sustancial de gotitas
de líquido pueda ser forzada a colisionar con los medios de
electrodo después de la atomización. Esta disposición de contacto
permite que la carga recogida en el electrodo sea transferida a las
gotitas de líquido a medida que estas sean dispensadas desde el
dispositivo.
El electrodo puede, por ejemplo, comprender un
disco de material conductor acoplado a unos medios de tobera para
dispensar el líquido.
Alternativamente, el electrodo puede comprender
un electrodo de punta aislado de unos medios de tobera para
dispensar el líquido.
Alternativamente, el electrodo puede comprender
un toroide posicionado enfrente de unos medios de tobera para
dispensar el líquido.
En una segunda realización de la presente
invención, el dispositivo de pulverización puede comprender además
unos medios de almacenamiento de carga dispuestos de modo que se
ejerza, en uso, un campo eléctrico creado por la presente carga en
los medios de almacenamiento de carga, sobre una porción sustancial
del líquido durante la atomización. Esta disposición de
transferencia inductiva permite que la carga sea impartida en el
líquido en el punto de atomización. En esta disposición, los medios
de conducción pueden no ser requeridos al ser generada la carga en
el lugar y así, por lo tanto, puede no ser necesaria la
transferencia dentro del dispositivo de pulverización. Esta
disposición de transferencia inductiva permite que la carga sea
impartida en el líquido en el punto de atomización.
En uso, las realizaciones primera y segunda
comprenderán también un depósito de líquido acoplado conectadamente
a medios de bomba. Dicho depósito de líquido se dispone para
almacenar el líquido que ha de ser dispensado.
Los primeros medios de carga se compondrán
preferiblemente de un material conductor, por ejemplo, aluminio,
celuloide o un polímero dispositivo conductor o estático que pueda
ser llenado parcialmente con negro de humo o elementos
metálicos.
Dichos segundos medios de carga pueden estar
compuestos de un polímero de hidrocarburo polifluorado, tal como
teflón o polietileno.
La presente invención, se describirá a
continuación a modo de ejemplo solamente y con referencia a los
dibujos que se acompañan, en los cuales:
la figura 1 ilustra una vista lateral de un
dispositivo de pulverización conocido;
la figura 2 ilustra una vista lateral de un
dispositivo de pulverización de acuerdo con una realización de la
presente invención;
la figura 3 ilustra una vista en perspectiva de
un disparador de acuerdo con una realización de la presente
invención;
la figura 4a ilustra una disposición de tobera de
acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 4b muestra una disposición de tobera
alternativa de acuerdo con una realización más de la presente
invención;
la figura 4c muestra todavía otra disposición de
tobera alternativa de acuerdo con una realización más de la presente
invención;
la figura 5 muestra un dibujo en perspectiva de
una disposición de transferencia inductiva de acuerdo con la
presente invención;
la figura 6 muestra una vista en perspectiva de
una parte de un dispositivo de pulverización de acuerdo con la
presente invención;
la figura 7 muestra un dibujo en perspectiva de
otra parte de un dispositivo de pulverización de acuerdo con la
presente invención; y
la figura 8 muestra un dibujo en perspectiva de
una disposición de transferencia de carga de acuerdo con una
realización más de la invención.
Haciendo referencia a la figura 1, en ella se
muestra un dispositivo 10 de pulverización conocido para atomizar y
dispensar un volumen predeterminado de líquido que está almacenado a
la presión atmosférica.
El dispositivo 10 de pulverización incluye un
disparador 14, configurado de una manera convencional por ejemplo de
un material plástico, que permite que el usuario dispense líquido
desde el dispositivo de pulverización. El dispositivo 10 incluye
también una tobera 12 para atomizar el líquido al pasar este a
través de la misma. La tobera 12 es usualmente de un material
plástico y puede ser ajustada para alterar las características de
formación de la pulverización, por ejemplo, la tobera 12 puede ser
ajustada para permitir que la pulverización sea expulsada como un
chorro de líquido o como una niebla fina.
El dispositivo 10 de pulverización incluye
también un accionador 20, una prolongación 11 de accionador y un
vástago 22. La prolongación 11 de accionador conecta el accionador
20 con la tobera 12. El vástago 22 está conectado también al
accionador 30, en este caso, de modo sustancialmente perpendicular a
la prolongación 11 de accionador. Un propósito del accionador 20, la
prolongación 11 de accionador y el vástago 22 es permitir el
movimiento del líquido desde un depósito (no mostrado) en el que
está almacenado a la tobera 12 cuando se produce el accionamiento
del disparador 14. Esto se explicará más adelante.
El accionador 20, la prolongación 11 de
accionador y el vástago 22 se fabrican típicamente de un material
plástico como se sabe en la técnica.
Un chasis 16 se proporciona también dentro del
dispositivo 10 de pulverización. El chasis 16 conecta el disparador
14 al accionador 20 y la prolongación 11 de accionador. Para ser más
concreto, típicamente, la prolongación 11 de accionador está
acoplada conectadamente a lo largo de la longitud de su lado
inferior al lado superior del chasis 16. El modo en el cual el
chasis 16, la prolongación 11 del accionador, el accionador 20 y el
disparador 14 están acoplados es bien conocido y por lo tanto no se
describirá aquí con detalla. Ha de tenerse en cuenta sin embargo que
tras el accionamiento de dicho disparador 14 el chasis 16 se mueve
con relación a la prolongación 11 de accionamiento.
Una palanca oscilante 18 está contenida además
dentro del dispositivo 10 de pulverización. Esta está acoplada
conectadamente al lado superior del accionador 20, y el chasis 26.
El propósito de la palanca oscilante 18 es, tras el accionamiento
del disparador 14, aplicar una fuerza dirigida hacia abajo al
accionador 20 y por lo tanto al vástago 22. Esto se explicará
detalladamente más adelante. Como se sabe, la palanca oscilante 18
se compone típicamente de material plástico o similar. El modo en
que la palanca oscilante 18 está acoplada conectadamente al
accionador 20 y el chasis 16 es bien conocido en la técnica y no se
describirá con más detalle en esta memoria.
El vástago 22 está conectado también a un émbolo
26. El lado superior del émbolo 26 está conectado al vástago 22 en
el extremo del mismo opuesto al accionador 20. También está fijado
entre el vástago 22 y el émbolo 26 un resorte 24 de precompresión.
El propósito del resorte 24 de precompresión y el émbolo 26 se
describirá detalladamente más adelante.
Acoplado al lado inferior del émbolo 26 está el
lado superior de una válvula 25 de resorte. Acoplado conectadamente
al lado inferior de la válvula 25 de resorte hay un resorte 28 de
accionamiento. El resorte 28 de accionamiento está insertado dentro
de un cuerpo 27 y aplica una fuerza hacia arriba sustancialmente
vertical a la válvula 25 de resorte. El cuerpo 27 está configurado
típicamente de material plástico y se inserta, en uso, en un
depósito de líquido (no mostrado). El cuerpo 27 por lo tanto conecta
el depósito de líquido con el dispositivo 10 de pulverización. En el
extremo inferior del resorte 28 de accionamiento hay una bola 30. La
bola 30 puede ser de metal, un material plástico o de ambos. La bola
30 es sustancialmente del mismo diámetro que el resorte 28 de
accionamiento y el extremo inferior del cuerpo 27.
El propósito de cada uno de los componentes de la
figura 1 se describirá en relación con el accionamiento del
disparador 14.
Cuando un usuario desea dispensar un volumen
predeterminado de líquido usando el dispositivo 10 de pulverización
conocido, acciona el disparador 14. Típicamente esto lo consigue el
usuario apretando el disparador 14, aunque pueden ser empleados
otros métodos que serán familiares para un experto, tales como
empujando el disparador 14.
Cuando el disparador está en el estado de reposo,
como se representa en la figura 1, el volumen predeterminado de
líquido almacenado en la cavidad definida por el lado inferior de la
válvula 25 de resorte y el extremo inferior del cuerpo 27.
La bola 30 aísla el extremo inferior del cuerpo
27 del depósito de líquido (no mostrado) de una manera hermética al
líquido. La bola 30 por lo tanto impide que el líquido entre en el
depósito una vez que ha sido transferido dentro del dispositivo 10
de pulverización.
Cuando el disparador 14 está en la posición de
reposo, la presión dentro del dispositivo de pulverización, y más
concretamente, en el émbolo 26 y la válvula 25 de resorte, es
sustancialmente la presión atmosférica. La válvula 25 de resorte y
el émbolo 26 están dispuestos de modo que sustancialmente a la
presión atmosférica, no la atravesará líquido alguno. Esto significa
que el líquido en el cuerpo 27 está aislado del vástago 22.
Una vez que un usuario desea dispensar un volumen
predeterminado de líquido, el disparador 14 es accionado en la
dirección de la flecha. Una fuerza hacia abajo se aplica sobre el
vástago 22. Esta fuerza hacia abajo es suficiente para superar la
fuerza hacia arriba aplicada al vástago 22 por el resorte 24 de
precompresión. Bajo esta fuerza, el vástago 22 es desplazado también
verticalmente. Como apreciará un experto en la técnica, a medida que
el vástago 22 y el accionador 20 son desplazados verticalmente, hay
un movimiento relativo entre el accionador 20 y el vástago 22 con
respecto al chasis 16.
A medida que las superficies superiores del
émbolo 26 y la válvula 25 de resorte se acoplan íntimamente con el
vástago 22, el émbolo 26 y la válvula 25 de resorte son desplazados
también verticalmente. El desplazamiento del émbolo 26 y la válvula
25 de resorte se opone a la fuerza aplicada a la válvula 25 de
resorte por el resorte 28 de accionamiento.
A medida que el resorte 28 de accionamiento se
comprime debido a la fuerza aplicada a este por el desplazamiento
vertical de la válvula 25 de resorte, se reduce el espacio dentro
del cuerpo 27 en el que está situado el volumen conocido de líquido.
Esto ocurre porque la bola 30 constituye un cierre hermético a
líquidos entre el cuerpo 27 y el depósito de líquido (no mostrado) y
así impide que el líquido retroceda dentro del depósito. Esta
reducción en espacio dentro del cuerpo 27 incrementa por lo tanto la
presión que el líquido aplica a la válvula 25 de resorte y al émbolo
26.
El émbolo 26 y la válvula 25 de resorte están
dispuestos de modo que al aumentar la presión aplicada al émbolo 26
y la válvula 25 de resorte más allá de un umbral, se permite que
pase líquido desde el cuerpo 27 al vástago 22. Este líquido está
ahora a presión y circula a través del vástago 22, a través del
accionador 20, a través de la prolongación 11 de accionador y hasta
la tobera 12. El líquido llega a la tobera 12 a presión y pasa a
través de ella.
Una vez que el accionamiento del disparador 14 se
termina, el disparador 14 retorna a la posición de reposo que se
representa en la figura 1. En este estado, la palanca oscilante 18
reduce la fuerza aplicada hacia abajo al vástago 22 de modo que
existe una fuerza aplicada hacia arriba al vástago 22 por el resorte
24 de precompresión. Esta permite que el vástago 22 se mueva
verticalmente retrocediendo a la posición de reposo.
Consecuentemente, la válvula 25 de resorte y el émbolo 26 se mueven
verticalmente. Esto permite a su vez que el resorte 28 de
accionamiento se expanda a la posición de reposo.
Es importante tener en cuenta que como la válvula
25 de resorte y el émbolo 26 retroceden a la posición de reposo, se
eleva líquido desde el depósito (no se muestra). Esto ocurre porque
el émbolo 26 y la válvula 25 de resorte forman una obturación
hermética a líquidos entre el cuerpo 27 y el vástago 22, de modo que
a medida que el émbolo 26 y la válvula 25 de resorte se mueven
verticalmente, la presión dentro del cuerpo 27 se reduce. La bola 30
se desplaza también desde el extremo inferior del cuerpo 27 debido a
esta reducción en la presión y por tanto permite que circule líquido
desde el depósito (no mostrado) dentro del cuerpo 27. Una vez que el
dispositivo de pulverización retorna a la posición de reposo, la
bola 30 retorna al extremo inferior del cuerpo 27 como se ha
descrito anteriormente.
Se ha de tener en cuenta que este es solamente un
ejemplo típico de un dispositivo de pulverización conocido y su
funcionamiento es solamente para referencia.
La figura 2 muestra una vista lateral de una
realización de la presente invención. Un dispositivo 10 de
pulverización típico se muestra como previamente se ha descrito. No
obstante, en este caso, se proporcionan adicionalmente unos primeros
medios 32 de carga. Los primeros medios 32 de carga comprenden un
cilindro que tiene una capa exterior 34 y una capa interior 36.
Insertado de modo movible dentro de los primeros medios 32 de carga
hay unos segundos medios 38 de carga que comprenden un émbolo. El
borde exterior de los segundos medios 38 de carga está en contacto
de obturación con la capa interior 36 de los primeros medios 32 de
carga. Los segundos medios 38 de carga tienen libertad para
deslizarse dentro de los primeros medios 32 de carga. Fijada a una
cara de los segundos medios 38 de carga hay una conexión 44 de barra
sustancialmente rígida. La conexión 44 de barra está fijada también
al cuerpo 27 del dispositivo 10 de pulverización. La conexión 44 de
barra por lo tanto acopla los segundos medios 38 de carga con el
cuerpo 27 del dispositivo 10 de pulverización. La conexión 44 de
barra puede ser de un material plástico o cualquier otro material
aislante.
Los primeros medios 32 de carga están acoplados
conectadamente al disparador 14. Esto significa que, a medida que el
disparador 14 es desplazado horizontalmente, los primeros medios 34
de carga son también desplazados horizontalmente. Como los segundos
medios 38 de carga están rígidamente acoplados al cuerpo 27, esto
origina que los primeros medios 32 de carga se muevan
horizontalmente con respecto a loa segundos medios de carga. Los
segundos medios 38 de carga por lo tanto se deslizan dentro de los
primeros medios 32 de carga.
El deslizamiento de los primeros medios 32 de
carga con relación a los primeros medios 38 de carga se usa para
generar una carga eléctrica tanto en la capa interior 36 de los
primeros medios 32 de carga como en la superficie exterior de los
segundos medios 38 de carga. Este tipo de carga es conocida en la
técnica como "tribocarga". Los principios tras este mecanismo
son conocidos y no es necesario que sean examinados más en esta
memoria. Se ha de tener en cuenta, sin embargo, que los materiales
que presentan un efecto de tribocarga están clasificados en la Serie
Triboeléctrica.
Los materiales a partir de los cuales se fabrican
la capa interior 36 de los primeros medios 32 de carga y la
superficie exterior de los segundos medios 38 de carga determinan la
cantidad de carga y la polaridad de la carga generada. La elección
del material está determinada por la Serie Triboeléctrica. La capa
interior 36 de los primeros medios 32 de carga puede ser, por
ejemplo, de aluminio y la superficie exterior de los segundos medios
38 de carga puede ser de teflón. El aluminio retiene una carga
positiva mientras que el teflón retiene una carga negativa. Esto
puede preverse de la Serie Triboeléctrica. Una combinación más
consiste en que la capa interior 36 de los primeros medios 32 de
carga sea de celuloide y la superficie exterior de los segundos
medios 38 de carga sea de polietileno. Existen muchas combinaciones
de materiales a partir de los cuales pueden hacerse la capa interior
36 de los primeros medios 32 de carga y la superficie exterior de
los segundos medios 38 de carga.
La capa interior 36 de los primeros medios 32 de
carga puede hacerse del mismo material que la capa exterior 34 de
los primeros medios 32 de carga o puede hacerse de un material
diferente. Adicionalmente, la superficie exterior de los segundos
medios 38 de carga puede hacerse del mismo material que el resto de
los segundos medios 38 de carga, o puede hacerse de un material
diferente. Preferiblemente, la capa interior 36 de los primeros
medios 32 de carga se hace del mismo material que la capa exterior
de los primeros medios 32 de carga, y la capa exterior de los
segundos medios 38 de carga se hace del mismo material que el resto
de los segundos medios 38 de carga.
Al moverse los dos materiales triboeléctricos
diferentes de modo deslizable uno con relación a otro, una carga de
una polaridad es retenida sobre los primeros medios 32 de carga y
una carga de la polaridad opuesta es retenida sobre los segundos
medios 38 de carga. Es necesario por lo tanto separar la carga
retenida en este caso sobre los primeros medios 32 de carga. Es por
lo tanto preferible que, en este caso que se describe, los primeros
medios 32 de carga sean de un material triboeléctrico conductor, por
ejemplo, un polímero dispositivo estático o conductor, que puede
también ser llenado con negro de humo o elementos metálicos para
incrementar la conductividad de los mismos.
Se entenderá que los segundos medios 38 de carga
pueden hacerse de un material triboeléctrico conductor. En adelante,
por lo tanto, ha de entenderse que como una alternativa a la
realización descrita, los segundos medios 38 de carga pueden
realizar las funciones de los primeros medios 32 de carga descritas
y viceversa.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 2, el
disparador 14 del dispositivo 10 de pulverización típico contiene un
elemento 40 conductor acoplado por un extremo a los primeros medios
32 de carga y por el otro extremo a un electrodo 42. El propósito
del electrodo 42 se describirá más adelante. El elemento conductor
40 puede hacerse de cualquier material conductor, tal como aluminio
o cobre. El elemento conductor 40 puede hacerse también del mismo
material que los primeros medios 32 de carga. El propósito del
elemento conductor 40 es transferir la carga entre, en este caso,
los primeros medios 32 de carga y el electrodo 42. Se anticipa, por
lo tanto, que el elemento conductor 40 no deberá ser fácilmente
accesible al usuario y deberá estar aislado del resto del
dispositivo de pulverización. Esto garantiza que la carga generada
por el movimiento relativo de los primeros medios 32 de carga y los
segundos medios 38 de carga no se debilita después de la
generación.
La figura 3 ilustra una vista en perspectiva del
disparador 14 de una realización de la presente invención. El
disparador 14 se compone de un alojamiento principal 48 que está
presente en la técnica anterior. Este alojamiento 48 está
configurado de modo que permite a un usuario asir y accionar el
disparador 14. El alojamiento 48 es usualmente de un material
plástico, tal como polietileno, pero puede ser de otro material no
conductor.
Adicionalmente, el disparador 14 comprende además
un alojamiento 46 de disparador y el elemento conductor 40. El
elemento conductor 40 atraviesa la longitud del disparador 14 y
conecta los primeros medios 32 de carga al electrodo 42. El elemento
conductor 40 puede tener la forma de un alambre o la forma de una
hoja conductora insertada que esté configurada en el disparador
14.
El alojamiento 46 de disparador está fijado al
disparador 14 y está dispuesto de modo que al menos cubre el
elemento 40 conductor, pero preferiblemente está enrasado con el
alojamiento principal 48. Esto produce la apariencia al usuario de
un disparador 14 compuesto de una pieza de material. El alojamiento
46 de disparador puede ser del mismo material que el alojamiento
principal 48 o puede ser de un material no conductor diferente, por
ejemplo polipropileno. Como el elemento conductor 40 está aislado
del contenido del dispositivo 10 de pulverización, la carga en el
elemento 40 conductor no se reduce. Esto significa que la carga
conducida al electrodo 42 no se reduce, impartiendo así la carga
sobre las gotitas de líquido a medida que estas son expulsadas de la
tobera 12.
Las figuras 4a, 4b y 4c ilustran diferentes
disposiciones de los electrodos 42 para transferir la carga,
conducida a lo largo del elemento conductor, a las gotitas de
líquido a medida que estas son formadas por la tobera 22.
Cada una de las disposiciones mostradas en las
figuras 4a, 4b y 4c usa una disposición de tipo de contacto para
transferir la carga generada por el movimiento relativo de los
primeros medios 32 de carga y los segundos medios 38 de carga. Este
tipo de contacto de la disposición permite que una proporción
sustancial de las gotitas expulsadas desde la tobera 12 haga
contacto con las disposiciones de electrodo que se muestran en las
figuras 4a, 4b y 4c. Este contacto permite que las cargas sean
transferidas desde las disposiciones de electrodo con carga muy alta
a las gotitas de menor carga. Después del contacto, las gotitas
están más cargadas que antes del contacto, preferiblemente con al
menos 1x10^{-4} C/kg.
La figura 4a muestra la disposición de electrodo
como siendo un disco 43 de contacto. El disco 43 de contacto es de
un material conductor que está configurado como un disco y cubre
preferiblemente la cara frontal completa del exterior de la tobera
12. El disco 43 no obstante tiene un orificio central para permitir
que las gotitas de líquido pasen a través del mismo. El orificio
está dispuesto de modo que una proporción sustancial de las gotitas
de líquido, después de ser expulsadas por la tobera 12 hace contacto
con el disco 43 de contacto. Esto permite que el disco 43 de
contacto imparta una carga a las gotitas, como se explicó
anteriormente.
La figura 4b muestra la disposición de contacto
como un toroide 50. El toroide 50 es de un material conductor y está
dispuesto para ser posicionado alrededor de la salida de la tobera
12 y permitir que las gotitas de líquido pasen a través del mismo.
El toroide 50 está dispuesto de modo que una proporción sustancial
de las gotitas de líquido, después de ser expulsadas por la tobera
hace contacto con el toroide 50, lo cual permite que el toroide 50
imparta una carga en las gotitas.
La figura 4c muestra la disposición de electrodo
como un electrodo 52 de punta. El electrodo 52 de punta es de un
material conductor y está dispuesto para ser posicionado en el
exterior de la tobera 12 y a no estar en contacto con la tobera 12.
El electrodo 52 de punta se dispone de modo que una proporción
sustancial de las gotitas de líquido, después de ser expulsadas por
la tobera 12, hace contacto con el electrodo 52 de punta. Esto
permite que el electrodo 52 de punta imparta una carga en las
gotitas líquidas.
Se entenderá que habrá otras disposiciones que
permitan que la carga sea impartida, por contacto, en las gotitas
líquidas después de ser expulsadas de la tobera 12. Las
disposiciones mostradas en las figuras 4a, 4b y 4c son solamente una
selección de las mismas.
La figura 5 muestra una vista en perspectiva de
una disposición más que permite impartir carga sobre el líquido.
Esta realización permite preferiblemente que sea impartida una
relación de carga/masa de al menos +/- 1x10^{-4} C/kg en el
líquido a medida que se produce la atomización del líquido en
gotitas. Esta disposición es denominada en esta memoria en adelante
como una disposición de transferencia inductiva pues permite que sea
inducida una carga a medida que las gotitas se forman, sin la
necesidad de contacto entre las gotitas y la disposición conductora
como ocurrió con las disposiciones de las figuras 4a, 4b y 4c. Se ha
de tener en cuenta que, para que sea impartida una carga en las
gotitas de líquido usando la disposición de transferencia inductiva,
el depósito (no mostrado) de líquido ha de estar sustancialmente al
potencial de tierra.
Esta disposición de transferencia inductiva
particular permite que la carga sea producida mediante el movimiento
relativo de los primeros medios 32 de carga con respecto as los
segundos medios 38 de carga, estando esta carga almacenada en una
superficie 54 de carga. La superficie 54 de carga rodea una gran
proporción del dispositivo 10 de pulverización. Se ha de tener en
cuenta que la superficie 54 de carga se extiende también hasta el
punto 56 en el dispositivo 10 de pulverización en el que el líquido
es atomizado en gotitas. Esto significa que debido a la carga
almacenada sobre la superficie 54 de carga, se genera un elevado
campo eléctrico en 56 en el punto de atomización. Este intenso campo
eléctrico elevado induce una carga incrementada en las gotitas 57 a
medida que son producidas. Como se muestra, las gotitas 57 están
cargadas negativamente mientras que la superficie 54 de carga está
cargada positivamente. Un apantallamiento 58 de disparador se
proporciona en el dispositivo de pulverización en la superficie
remota del disparador para permitir que el usuario pueda asir el
dispositivo sin tocar la superficie 54 de carga.
Ha de tenerse en cuenta también que con la
disposición transferencia inductiva la superficie 54 de carga puede
ser hecha del mismo material que los primeros medios 32 de carga. En
este caso, es posible hacer que la superficie 54 de carga realice
también la misma función que los primeros medios 32 de carga.
En otras palabras, la superficie 54 de carga
puede estar íntimamente acoplada a los segundos medios 38 de carga
para moverse con relación a la superficie 54 de carga y generar una
carga que sea retenida sobre la superficie 54 de carga. En este
caso, los segundos medios 38 de carga serán recolocados en el
dispositivo 10 de pulverización de modo que pueda tener lugar el
acoplamiento íntimo entre la superficie 54 de carga y los segundos
medios 38 de carga. La carga es entonces generada y retenida
localmente sobre la superficie 54 y el elemento 40 conductor llega a
ser redundante.
Las figuras 6 y 7 ilustran con más detalle partes
del mecanismo de disparador descrito con referencia a la figura 1,
con los mismos números representando partes similares. Al accionar
el disparador 14 la prolongación 11 de accionamiento se mueve con
respecto al chasis 16. Esto se muestra más claramente en la figura
6.
De modo similar, con referencia a la figura 7, el
accionamiento del disparador 14, el vástago 22 y el accionador 20 se
mueven con respecto al chasis 16.
Haciendo referencia a la figura 8, en ella se
muestra un mecanismo de carga alternativo accionado por el
disparador del dispositivo de pulverización de disparador. El
mecanismo comprende una rueda 60 de polímero sobre un husillo 61 que
tiene una rueda dentada 62 interior configurada integralmente
montada en el husillo. La rueda dentada está montada sobre una
cremallera 64 que está fijada en el extremo 65 del mecanismo de
disparador (no mostrado). La superficie superior de la rueda de
polímero contacta un electrodo 66 de conducción cargado por resorte
que está conectado en 67 a un electrodo de almacenamiento de
carga.
Al oprimir el disparador (no se muestra) el
movimiento de la cremallera 64 hace girar la rueda interior 62, la
cual origina también el giro de la rueda exterior 60. El rozamiento
entre la superficie exterior de la rueda exterior 60 y la superficie
estacionaria del electrodo conductor 66 cargado por resorte genera
cargas opuestas, como se muestra, sobre la rueda 66 de polímero y el
electrodo conductor 66. Mas carga es generada a medida que el
disparador es liberado y la cremallera 44 retorna a su posición
original originando de ese modo que la rueda 62 gire en el sentido
opuesto.
La presente invención se describirá mejor con
referencia a los ejemplos siguientes.
La relación de carga a masa (q/m) de productos
accionados por disparador disponibles comercialmente está
comprendida ordinariamente entre 1 x 10^{-8} y 1 x 10^{-6} C/kg.
Transfiriendo la carga triboeléctricamente separada sobre una
aerosol de pulverización ha sido posible incrementar la relación q/m
a más de 1 x 10^{-4} C/kg.
La relación de carga a masa de la pulverización
de disparador fue medida usando una jaula de Faraday conectada a un
electrómetro (Instrumentos Keithley estado sólido 610C). El
pulverizador de disparador fue posicionado con el orificio terminal
aproximadamente a 30 mm de la abertura de la jaula de Faraday, y el
disparador se oprimió completamente a mano de modo que las gotitas
de aerosol fueron capturadas en la jaula. La carga en esas gotitas
fue registrada en el electrómetro y la masa de la formación
capturada en la medición de jaula. La q/m de un mínimo de cinco
pulverizaciones fue registrada y calculado el valor medio. La Tabla
1 relaciona el valor medio de q/m de algunos productos accionados
por el disparador comercialmente disponibles.
La relación q/m de las pulverizaciones accionadas
por disparador ha sido sustancialmente incrementada usando un
sistema de carga en el que la carga es separada durante el
frotamiento de dos materiales seleccionados, y la transferencia de
esta carga a las gotitas de líquido a medida que son atomizadas. En
el primer caso la carga fue impartida en la formulación líquida
desde un electrodo de bobina de cobre de 3 a 4 mm de diámetro,
situado enfrente del orificio terminal del dispositivo de
pulverización de disparador como se ilustra en la figura 4b. La
carga en este ejemplo es la originada desde un electrodo esférico de
aluminio, de alrededor de 4 mm de diámetro, que es frotado
triboeléctricamente contra polietileno. Una carga neta de
aproximadamente 3 x 10^{-8} C puede ser fácilmente separada por
este método. El electrodo de aluminio está conectado al electrodo de
bobina de cobre en el orificio terminal del disparador por medio de
un delgado hilo de cobre. Con el electrodo de transferencia de
bobina aislado eléctricamente del contenido del envase de
disparador, la carga acumulada durante la separación de la carga no
se reduce. Al contactar el líquido el electrodo de transferencia
durante la atomización, la carga es transferida desde el electrodo
sobre las gotitas, resultando que el aerosol llega a estar muy
cargado. La Tabla 2 muestra la q/m de varios líquidos cuando son
pulverizados usando este método, comparados con un envase de
disparador en el que la esfera de aluminio no está cargada. Este es
el método de contacto de carga.
Como un ejemplo de la carga de inducción, el
apantallamiento exterior de un disparador comercial estándar fue
revestido con lámina de aluminio, de modo que la lámina se extendía
hasta el frente del área en la que el líquido se atomizaba. Esto
proporcionó un área de campo eléctrico intenso en el punto de
atomización de líquido. Esto se muestra en la figura 5. El
apantallamiento revestido de aluminio se frota contra una hoja de
polietileno para lograr una carga de superficie media de 6 x
10^{-8}C. Para demostrar el efecto, el apantallamiento revestido
se carga simplemente frotando este con una hoja de polietileno.
Cuando el disparador está oprimido el líquido es atomizado en una
zona de campo eléctrico alto. El depósito de líquido en el envase de
disparador está conectado a tierra de modo que la carga es inducida
en el líquido durante la pulverización. La relación de carga a masa
del agua y cierto número de formulaciones comerciales se muestran en
la Tabla 3.
Claims (19)
1. Un dispositivo (10) de pulverización para
dispensar gotitas de líquido cargadas, que comprende:
un disparador (14) acoplado a unos medios (20)
para dispensar un volumen predeterminado de un líquido y a unos
primeros medios (32) de carga;
estando dispuestos dichos medios (20) para
dispensar el volumen predeterminado de líquido mediante el
accionamiento del disparador (14);
medios (12) de salida acoplados a los medios (20)
para dispensar el volumen predeterminado de líquido;
estando los primeros medios (32) de carga
acoplados íntimamente a unos segundos medios (38) de carga por lo
que el accionamiento del disparador (14) permite el movimiento de
los primeros medios de carga con relación a los segundos medios (38)
de carga y de ese modo imparte una primera carga en los primeros
medios (32) de carga y una segunda carga en los segundos medios (38)
de carga;
estando además los primeros medios (32) de carga
dispuestos para estar dentro de la estrecha proximidad de los medios
(12) de salida; y
comprendiendo los primeros y segundos medios (32,
38) de carga diferentes materiales de tribocarga.
2. Un dispositivo de pulverización según la
reivindicación 1, que comprende además medios (40) de conducción de
carga acoplados conectadamente a los primeros medios (32) de
carga.
3. Un dispositivo de pulverización según la
reivindicación 2, que comprende además un electrodo (42) acoplado
conectadamente a dichos medios (40) de conducción de carga por lo
que la carga generada por el movimiento relativo de los primeros y
segundos medios (32, 38) de carga es transferida a los mismos.
4. Un dispositivo de pulverización según la
reivindicación 3, en el que el electrodo (42) está dispuesto de modo
que, en uso, una proporción sustancial de gotitas de líquido
colisiona forzosamente con el electrodo (42) después de la
atomización.
5. Un dispositivo de pulverización según la
reivindicación 4, en el que el electrodo (42) comprende un disco
(43) de material conductor acoplado a los medios de salida.
6. Un dispositivo de pulverización según la
reivindicación 4, en el que el electrodo comprende un electrodo (52)
de punta aislado de los medios (12) de salida.
7. Un dispositivo de pulverización según la
reivindicación 4, en el que el electrodo comprende un toroide (50)
posicionado enfrente de los medios (12) de salida.
8. Un dispositivo de pulverización según las
reivindicaciones 1 ó 2, que comprende unos medios (54) de
almacenamiento de carga dispuestos de modo que un campo eléctrico
creado por la carga presente en los medios (54) de almacenamiento de
carga se ejerce en uso, sobre una porción sustancial del líquido
durante la atomización.
9. Un dispositivo de pulverización según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye además
un depósito de líquido acoplado conectadamente a medios de bomba, en
el que el depósito de líquido está dispuesto para almacenar el
líquido para la dispensación.
10. Un dispositivo de pulverización según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los
primeros medios (32) de carga comprenden un material de
conducción.
11. Un dispositivo de pulverización según la
reivindicación 10, en el que el material de conducción es
aluminio.
12. Un dispositivo de pulverización según la
reivindicación 10, en el que el material de conducción es
celuloide.
13. Un dispositivo de pulverización según la
reivindicación 10, en el que el material de conducción es un
polímero dispositivo estático o de conducción.
14. Un dispositivo de pulverización según la
reivindicación 13, en el que el polímero dispositivo estático o de
conducción se llena con negro de humo o elementos metálicos.
15. Un dispositivo de pulverización según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los
segundos medios (38) de carga se componen de un polímero de
hidrocarburo polifluorado.
\newpage
16. Un dispositivo de pulverización según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que los segundos
medios (38) de carga se componen de polietileno.
17. Un método para dispensar gotitas de líquido
cargadas desde un dispositivo (10) de pulverización accionado por el
disparador (14) que comprende las operaciones de:
acoplar un disparador (14) a unos medios para
dispensar un volumen predeterminado de un líquido desde un depósito
del líquido a unos primeros medios (32) de carga;
dispensar el volumen predeterminado de líquido
mediante el accionamiento de dicho disparador (14);
conectar unos medios (12) de salida a los medios
(20) para dispensar el volumen predeterminado del líquido;
acoplar íntimamente los primeros medios (32) de
carga a unos segundos medios (38) de carga, comprendiendo los
primeros medios (32) de carga y los segundos medios (38) de carga
diferentes materiales de tribocarga y moviéndose unos con relación a
otros tras el accionamiento del disparador (14);
impartir una primera carga en los primeros medios
(32) de carga y una segunda carga en los segundos medios (38) de
carga mediante el accionamiento del disparador; y
disponer para que se produzca la separación de
cargas y la transferencia de una polaridad de la carga separada al
líquido que se dispensa.
18. Un método según la reivindicación 17, en el
que la carga impartida en las gotitas de líquido está a un nivel tal
que dichas gotitas tienen una relación de carga a masa de al menos
+/- 1 x 10^{-4} C/kg.
19. Un método según las reivindicaciones 17 ó 18,
en el que las gotitas de líquido pulverizadas desde el dispositivo
de pulverización tienen un margen de tamaño de gotita medio de 5 a
100 micrómetros.
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