MX2012014514A - Dispensador que tiene una pared de embudo no frustroconica. - Google Patents

Abstract

Un soporte de hélices para usar en un dispensador presurizado; el soporte de hélices tiene una pared de embudo convergente; la pared de embudo no es recta y no satisface las ecuaciones matemáticas para el área superficial o para el volumen subtendido del tronco cónico de un cono; en lugar de ello, la pared de embudo proporciona una trayectoria de flujo más larga que se logra con paredes laterales rectas; la trayectoria de flujo más larga proporciona una distribución del tamaño de partícula más ajustada a presiones inferiores que lo que ocurre en la industria anterior.

Description

DISPENSADOR QUE TIENE UNA PARED DE EMBUDO NO FRUSTROCÓNICA CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a atomizadores para usar con dispositivos rociadores de fluidos y, más particularmente, a atomizadores adecuados para producir distribuciones de tamaño de partícula relativamente pequeñas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la industria se conocen los atomizadores de fluido. Los atomizadores de fluido se usan en los rociadores para atomizar una cantidad discreta del líquido que se dispensa. El líquido puede almacenarse en forma masiva en un receptáculo 22. Una bomba manual y una carga propelente pueden usarse para proporcionar una fuerza impulsora para llevar el líquido desde el receptáculo 22, al atomizador y rociarlo mediante una tobera. Una vez que el líquido se rocía mediante una tobera, puede dispersarse en la atmósfera, dirigirse hacia una superficie objetivo, etc. Las superficies objetivo comunes incluyen cubiertas de mostrador, telas, piel humana, etc.

Sin embargo, los atomizadores actuales no siempre proporcionan una distribución del tamaño de partícula lo suficientemente pequeña, particularmente, a presiones propelentes relativamente bajas. Las presiones propelentes relativamente bajas son deseables para la seguridad y conservación del material propelente.

Los intentos en la industria incluyen la patente de los EE. UU. núm. US 1 ,259,582 otorgada el 19 de marzo de 1918; la patente de los EE. UU. núm. US 3,692,245 otorgada el 19 de septiembre de 1972; la patente de los EE. UU. núm. US 5,513,798 otorgada el 7 de mayo de 1996; la solicitud de patente de los EE. UU. núm. US 2005/0001066 publicada el 6 de enero de 2005; la solicitud de patente de los EE. UU. núm. US 2008/0067265 publicada el 20 de marzo de 2008; la patente núm. SU 1389868 publicada el 23 de abril de 1988; y la patente núm. SU 1176967 publicada el 7 de septiembre de 1985. Cada uno de estos intentos muestra una trayectoria de flujo proporcionada por paredes laterales rectas.

Las paredes laterales rectas corresponden a la creencia popular que cuando se proporciona una menor trayectoria de flujo se produce un menor arrastre. Por ejemplo, véase Lefebvre, Atomization and Sprays (derechos de autor 1989), Hemisphere Publishing Company. La página de 1 16 de Lefebvre muestra tres diseños diferentes de tobera. Las tres toberas tienen paredes laterales rectas. Lefebvre describe, específicamente, el mejoramiento de la calidad de atomización al incluir el "área mínima de la superficie humedecida para reducir pérdidas por fricción". Id.

Lefebvre reconoce, además, el problema de tratar de lograr las características de flujo deseables a velocidades de flujo relativamente bajas, y los esfuerzos para lograr un flujo a menos de 7 MPa. Lefebvre reconoce, además, que un inconveniente mayor del atomizador simplex es que la velocidad de flujo varía con solo la raíz cuadrada del diferencial de presión. Así, al doblar la velocidad de flujo se requiere aumentar cuatro veces la presión. /d en las págs. 116 - 117.

Otro problema que se encontró con los atomizadores en la industria anterior es que para aumentar o disminuir el ángulo de cono del patrón de atomización mediante el uso de un atomizador que tiene las paredes laterales rectas de la industria anterior se requiere reequilibrar varias áreas de flujo, (p. ej., diámetro de la cámara de turbulencia, área de flujo tangencial, diámetro del orificio de salida o relación longitud/diámetro). Mediante el uso de la presente invención, una persona con experiencia que conozca las características de suministro de producto deseadas puede cambiar, fácilmente, la escala del soporte de hélices para proporcionar nuevas características de atomización y cambiar, simplemente, el soporte de hélices a uno nuevo. Este proceso mejora la flexibilidad de fabricación y reduce el costo con relación al cambio de todo el casquete, como ocurre en la industria anterior.

Se puede apreciar que existe la necesidad de un método diferente, que permita obtener características de atomización deseables a presiones relativamente bajas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención comprende un soporte de hélices para usar en un dispensador presurizado. El soporte de hélices tiene una pared de embudo que no es frustrocónica. Esta geometría proporciona un área de flujo definida como una superficie de revolución convergente que tiene una pared de embudo curvilínea.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista en perspectiva de un recipiente de aerosol ilustrativo que puede usarse con la presente invención.

La Figura 2A es una vista en perspectiva del atomizador ilustrativo de la Figura 1.

La Figura 2B es una vista en planta superior del casquete atomizador de la Figura 2A.

La Figura 3 es una vista en sección vertical del casquete atomizador de la Figura 2A, tomada a lo largo de la línea 3 - 3 de la Figura 2B.

La Figura 3A es una vista parcial ampliada del área indicada de la Figura 3, que muestra el soporte de hélices y el interruptor posterior dentro del alojamiento.

La Figura 3B es una vista ampliada del soporte de hélices de la Figura 3.

La Figura 4A es una vista en perspectiva de un soporte de hélices ilustrativo que muestra la entrada y tiene cuatro canales.

La Figura 4B es una vista en perspectiva de un soporte de hélices ilustrativo que muestra la entrada y tiene tres canales.

La Figura 4C es una vista en perspectiva de un soporte de hélices ilustrativo que muestra la entrada y tiene dos canales.

La Figura 5 es una vista en sección, fragmentada y ampliada del soporte de hélices de la Figura 3B.

La Figura 5A es un perfil del soporte de hélices de la Figura 5, que muestra la entrada y se toma en la dirección de las líneas 5A - 5A en la Figura 3B.

La Figura 6 es una vista en perspectiva de la trayectoria de flujo desde la cámara anular a la salida de la tobera del soporte de hélices de la Figura 4A.

La Figura 7 es una vista en perspectiva de la trayectoria de flujo desde la cámara anular a la salida de la tobera del soporte de hélices de la Figura 4A, que muestra el plano de corte formado por el interruptor posterior.

La Figura 8 es una vista en perspectiva de los puertos de la trayectoria de flujo desde la cámara anular hasta dentro del soporte de hélices de la Figura 4A.

La Figura 9A es una vista en sección vertical de un soporte de hélices ilustrativo que tiene ranuras con un ángulo de sesgo de aproximadamente 2 grados.

La Figura 9B es una vista en sección vertical de un soporte de hélices ilustrativo que tiene ranuras con un ángulo de sesgo de aproximadamente 11.5 grados.

La Figura 10 es una vista en sección vertical fraccionada de las modalidades alternativas de un soporte de hélices, la modalidad superior tiene una sola ranura, y una pared de embudo con porciones en sección tranversal convexas, cóncavas y constantes, la modalidad inferior sin ranura pero tiene una pared de embudo con dos porciones convexas que tienen una porción cóncava entre ellas.

La Figura 11A es una vista en sección vertical de una modalidad alternativa de un casquete que tiene un interruptor posterior más rígido en el que se ha omitido el soporte de hélices para claridad.

La Figura 1 B es una vista parcial ampliada del área indicada de la Figura 11 A, que muestra el interruptor posterior con un soporte de hélices insertado en el alojamiento.

La Figura 12 es una representación gráfica de tres mediciones de distribución del tamaño de partícula, medidas en tres sistemas atomizadores diferentes.

La Figura 13 es una representación gráfica de una medición de densidad de patrón, medida en tres sistemas atomizadores diferentes.

La Figura 14 es una representación gráfica del efecto del número de ranuras en la distribución del tamaño de partícula medida en un sistema atomizador.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a la Figura 1 , la invención se puede usar con un recipiente presurizado permanentemente sellado tal como un dispensador de aerosol 20. Típicamente, un dispensador de aerosol 20 puede comprender un receptáculo 22 que se usa para contener el producto líquido y un sistema de válvula con un botón para presionar 25 sobre o superpuesto con la parte superior. El dispensador 20 puede tener un casquete 24 que aloja, opcional e indistintamente, los otros componentes descritos en la presente descripción más abajo. El usuario presiona manualmente el botón para presionar 25 y libera el producto bajo presión desde el receptáculo 22 para atomizarlo mediante una tobera 32. Los productos ilustrativos y no limitantes que se pueden usar con la presente invención incluyen atomizadores para el cabello, atomizadores para el cuerpo, modificadores ambientales, renovadores de telas, limpiadores de superficies duras, desinfectantes, etc.

El receptáculo 22 del dispensador de aerosol 20 puede usarse para contener un producto fluido, un propelente y/o combinaciones de éstos. El producto fluido puede comprender un gas, un líquido y/o una suspensión. El dispensador de aerosol 20 puede tener, además, un tubo de inmersión, bolsa o válvula u otra disposición de válvula para controlar, selectivamente, el suministro, según desee el usuario y como se conoce en la industria.

El receptáculo 22, casquete 24 y/o los otros materiales usados para fabricar el dispensador 20 pueden comprender plástico, acero, aluminio u otros materiales que se conocen que son adecuados para estas aplicaciones. Adicional o alternativamente, los materiales pueden ser biorenovables, ecológicos y comprenden bambú, polímeros con base de almidón, alcohol polivinílico bioderivado, polímeros bioderivados, fibras bioderivadas, fibras de derivados de aceite de oliva no virgen, poliolefínicos bioderivados, etc.

Con referencia a las Figuras 2A y 2B, el casquete 24 comprende, además, una tobera 32, mediante la que el producto que se va a suministrar se atomiza en partículas pequeñas. La tobera 32 puede ser redonda, como se muestra, o puede tener otras secciones transversales, como se conoce en la industria. La tobera 32 puede biselarse externamente, como se conoce en la industria, para aumentar el ángulo de cono del atomizador. Un bisel de 20 a 30 grados se considera adecuado. Las partículas pueden suministrarse en la atmósfera o sobre una superficie objetivo.

Con referencia a las Figuras 3, 3A y 3B, la invención comprende un soporte de hélices 30. Como se muestra, el soporte de hélices 30 puede ser un componente distinto que se puede insertar en un casquete 24 de un sistema atomizador. Alternativamente, el soporte de hélices 30 puede moldearse integralmente en el casquete 24. El soporte de hélices 30 puede ser moldeado por inyección a partir de un copolímero de acetal.

El soporte de hélices 30 puede insertarse en el casquete 24 y, particularmente, en el alojamiento 36 de este. El alojamiento 36 puede tener un interruptor posterior 34. El interruptor posterior 34 limita la inserción del soporte de hélices 30 en el alojamiento 36 del casquete 24. El interruptor posterior 34 forma, además, un plano de corte 84 con el soporte de hélices 30.

Al presionar el botón 25 para iniciar el suministro, el producto y, opcionalmente, el propelente mezclado en él, se libera desde el receptáculo 22 y fluye a través de una válvula, como se conoce en la industria. El producto entra en una cámara 35 en el interruptor posterior 34 cuya cámara 35 está corriente arriba del plano de corte 84. La cámara 35 se carga con el producto a dispensar.

La cámara 35 puede tener una forma anular y circunscribir el eje de la tobera 32.

Con referencia a las Figuras 4A, 4B, 4C, el soporte de hélices 30 puede comprender un alojamiento cilindrico 36. El alojamiento 36 puede tener un eje longitudinal L-L a través de él. El soporte de hélices 30 puede tener dos extremos opuestos, un primer extremo con una pared de embudo 38 y un segundo extremo generalmente abierto.

Con referencia a las Figuras 5 y 5A, la pared de embudo 38 forma la base de la presente invención, mientras que los otros componentes del soporte de hélices 30 son auxiliares. Se puede colocar un orificio para proporcionar una trayectoria de flujo a través de la pared de embudo 38, y tener una entrada y una salida 44. La salida 44 puede ser la tobera 32. El orificio puede estar centrado en el soporte de hélices 30, o puede colocarse excéntricamente. Generalmente, el orificio puede orientarse longitudinalmente y en un caso redundante paralelo al eje longitudinal L-L. El orificio puede tener un diámetro constante o puede estrecharse en la dirección axial. Para las modalidades descritas en la presente descripción, un diámetro de orificio constante de 0.13 mm a 0.18 mm puede ser adecuado.

La pared de embudo 38 tiene un radio de entrada 50 en el primer extremo y un radio de salida 44 correspondiente a la salida de la tobera 32. La distancia axial 56 entre el radio de entrada 50 y la salida 44 es paralela al eje longitudinal L-L, y la longitud de cono 54 es la distancia a lo largo de la pared lateral tomada en la dirección axial.

La industria anterior describe una trayectoria de flujo que tiene un tronco cónico de un cono circular derecho. Esta trayectoria de flujo proporciona un área superficial determinada por: (1) Área = ? x longitud de cono x (radio de entrada + radio de salida), en donde el radio de entrada 50 es mayor que el radio de salida 44, la longitud de cono 54 es la distancia entre la entrada y la salida 44 tomada a lo largo de la pared lateral sesgada con relación al eje longitudinal L-L, y ? es la constante conocida de aproximadamente 3.14.

Para el soporte de hélices 30 de la presente invención, el área de la trayectoria de flujo puede ser al menos 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 75 % o 100 % mayor que el área de un tronco cónico comparable de un cono circular derecho que tiene el mismo radio de entrada 50, radio de salida 52 y longitud de cono 54.

El volumen subtendido se determina por: (2) ?/3 x h x [radio de entrada ?2 + radio de salida ?2 + (radio de entrada x radio de salida)], en donde h es ia distancia axial 56 entre la entrada y la salida 44 tomada paralela al eje longitudinal L-L.

La trayectoria de flujo del tronco cónico proporciona una pared lateral recta convergente 60 mostrada de forma virtual, la que puede ser prevista por una persona con experiencia para proporcionar el mínimo arrastre y resistencia de flujo de todas las formas posibles. Por ejemplo, en el libro anteriormente mencionado Sprays and Atomization de Lefebvre, página 116, se describe, específicamente, que las paredes laterales convergentes rectas se conocen y se usan en la industria.

Para el soporte de hélices 30 de la presente invención, el volumen subtendido de la trayectoria de flujo puede ser al menos 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 75 % o 100 % mayor que el volumen subtendido de un tronco cónico comparable de un cono circular derecho que tiene los mismos radio de entrada 50, radio de salida 52 y longitud de cono 54. De manera similar, el soporte de hélices 30 de la presente invención, puede tener un volumen subtendido al menos 10 %, 20 %, 30 %, 40 % o 50 %, menor que el volumen subtendido de un tronco cónico comparable de un cono.

Con referencia, particularmente, a la Figura 5, se ha descubierto, sorprendentemente, que se logran resultados mejorados al tener una trayectoria de flujo más larga que se puede lograr con paredes laterales rectas. La trayectoria de flujo más larga puede proporcionarse al tener una pared de embudo 38 que es cóncava, como se muestra. La Figura 5 muestra, además, diámetros diferentes 62 de tobera 32 hipotéticos que se pueden usar con la pared de embudo 38 de la presente invención. El área superficial de la pared de embudo 38 aumentará con diámetros 62 de tobera 32 mayores, como se ¡lustra.

Evidentemente, toda la pared de embudo 38 no necesita tener una forma arqueada. Como se muestra, la porción 64 de la pared de embudo 38 yuxtapuesta con el orificio puede estar arqueada y el balance 66 de la pared de embudo 38 puede ser recto. Como se usa en la presente descripción, recto se refiere a una linea tomada en la dirección axial a lo largo de la pared de embudo 38 y se puede considerar como la hipotenusa de un triángulo dispuesto en la pared de embudo 38, que tiene un cateto que coincide con el eje longitudinal L-L y el otro cateto es un radio del círculo conectado a la hipotenusa.

La pared de embudo 38 de la Figura 5 puede estar dividida conceptualmente en dos porciones, una primera porción convergente 71 que tiene un área de flujo variable y una segunda porción recta 73 que tiene un área de flujo constante. Se puede determinar la relación de la longitud axial del primer área 71 a la segunda área 73. Para las modalidades descritas en la presente descripción, la relación de las longitudes axiales de la primera porción 71 a la segunda porción 73 puede variar de 1 :3 a 3:1 , de 1 :2 a 2:1 o ser aproximadamente igual, que proporciona una relación de aproximadamente 1 :1. Además, la relación del área de entrada al área de la tobera 32 puede ser al menos 1 :1 , 5:1 , 7:1 , 10:1 ó 15:1.

Con referencia nuevamente a las Figuras 4A, 4B y 4C, la pared de embudo 38 puede tener una o más ranuras 80 en ella, como se muestra. Alternativamente, la pared de embudo 38 puede tener una o más aletas en ella. Las ranuras 80 o aletas influyen en la dirección de flujo: Esta influencia imparte un componente direccional circunferencial al flujo cuando se descarga a través del orificio. La dirección de flujo circunferencial se superpone con la dirección de flujo axial longitudinal para proporcionar una trayectoria de flujo espiral, helicoidal y convergente.

Las ranuras 80 pueden estar separadas circunferencialmente igual o desigualmente alrededor del eje longitudinal L-L, pueden tener una profundidad igual o diferente, una longitud igual o desigual en la dirección helicoidal, ancho/estrechez igual o desigual, etc. Las Figuras 4A, 4B, 4C muestran cuatro, tres y dos ranuras asimétricas 80, respectivamente, aunque la invención no está limitada y puede comprender más o menor ranuras 80 en disposiciones, tamaños y geometrías simétricas o asimétricas. Las ranuras 80 tienen un componente circunferencial variable, y se estrechan hacia el eje longitudinal L-L a medida que se acerca a la tobera 32. Al acercarse a la tobera 32, una persona con experiencia reconocerá que las ranuras 80 tienen, además, un componente axial.

Con referencia a Figuras 6 - 7, se muestra la trayectoria de flujo del fluido para la modalidad de la Figura 4A que tiene cuatro ranuras 80 separadas igualmente y del mismo tamaño. El flujo entra en la cámara anular 35 del interruptor posterior 34, fluye en cada una de las cuatro ranuras 80, pasa el plano de corte 84 y entra en el soporte de hélices 30. El plano de corte 84 es un plano virtual que divide conceptualmente el flujo entre las ranuras 80 y la porción convergente de la trayectoria de flujo 71.

Con referencia a la Figura 7, cada ranura 80 tiene un primer extremo 90, que es el extremo corriente arriba de la ranura 80. El extremo corriente arriba de la ranura 80 puede ser la porción de la 80 que tiene el máximo radio con respecto al eje longitudinal L-L. El flujo puede entrar a la ranura 80 en el primer extremo corriente arriba. La ranura 80, y cualquier flujo de producto/propelente en ella se difunde en espiral hacia adentro desde el primer extremo 90, hacia el eje longitudinal L-L. La ranura 80 termina en un segundo extremo 91. El segundo extremo 91 puede ser la porción de la ranura 80 que tiene el radio más pequeño con respecto al eje longitudinal L-L.

El área de flujo de la presente invención puede dividirse conceptualmente en dos trayectorias de flujo. La primera trayectoria de flujo se divide entre cuatro ranuras distintas 80 y no circunscribe el eje longitudinal L-L en ninguna sección transversal particular. La segunda trayectoria de flujo, contigua a la primera, mezcla el flujo para circunscribir el eje longitudinal L-L en todas las secciones transversales desde el plano virtual hasta la tobera 32. Al contrario que la industria anterior, la longitud proyectada de la primera trayectoria de flujo, puede ser menor que la longitud proyectada de la segunda trayectoria de flujo, tomada paralela al eje longitudinal L-L.

Con referencia a la Figura 8, la interfaz entre las cuatro ranuras 80 dentro del alojamiento 36 y el soporte de hélices 30 proporciona cuatro puertos, uno corresponde a cada ranura 80. Los puertos son la proyección plana del área de flujo entre el segundo extremo 91 de la ranura 80 y el soporte de hélices 30. Corriente arriba de los puertos, el flujo se divide en trayectorias de flujo distintas que corresponden a las ranuras 80. Corriente abajo de los puertos, las cuatro trayectorias de flujo distintas pueden entremezclarse y converger en la dirección circunferencial para formar una película continua y descargarse a través de la tobera 32.

El flujo en la película continua del soporte de hélices 30 circunscribe el eje longitudinal. Además, el flujo converge en la dirección axial, a medida que se acerca la tobera 32. El flujo en el soporte de hélices 30 converge radialmente en la dirección axial. Esta convergencia radial puede ser alrededor de una pared cóncava 64, una pared convexa o una combinación de éstas.

La pared convergente puede tener algunas porciones 66 que son rectas, pero la totalidad de la pared, desde uno o más de los puertos de entrada hasta la tobera 32 no lo es. Por "recto", se entiende que una línea en la pared desde el puerto de entrada 92 a la tobera 32, forma la hipotenusa de un triángulo. Como se indicó anteriormente, uno de los catetos del triángulo coincide con el eje longitudinal y el otro cateto es un radio del círculo conectado a la hipotenusa.

En el soporte de hélices 30, el flujo puede entremezclarse y circunscribir el eje longitudinal. A medida que el flujo se acerca a la tobera de descarga 32, el flujo puede converger. Esta convergencia aumenta la densidad del flujo y crea una zona de presión baja. Además, el radio del flujo disminuye a través de gran parte de la dirección longitudinal, aunque una porción de radio constante se puede incluir cerca de la tobera de descarga 32.

Con referencia a las Figuras 9A y 9B, las ranuras 80 pueden sesgarse con relación al plano virtual dispuesto perpendicular al eje longitudinal. El sesgo puede ser constante o puede aumentar a medida que se acerca la tobera 32. Para las modalidades descritas en la presente descripción, se considera aceptable un ángulo de sesgo con relación al plano de corte 84 de aproximadamente 2o a aproximadamente 11.5°. Si el ángulo de sesgo cambia a lo largo de la longitud de la ranura 80, el sesgo puede aumentar a medida que se acerca el segundo extremo 91 de la ranura 80 y termina dentro del intervalo de ángulo de sesgo anteriormente mencionado. El ángulo de sesgo puede determinarse entre el ángulo más pequeño del vector a través del centro de la ranura 80 en la posición del plano de corte 84 y el plano de corte 84. Se ha descubierto que una distribución del tamaño de partícula más ajustada ocurre con un ángulo de sesgo de 11.5° que con un ángulo de sesgo de 2o.

Con referencia a la Figura 10 en otra modalidad, la pared de embudo 38 puede tener una forma parcial o completamente convexa. En esta modalidad, como en las modalidades anteriores, la pared de embudo 38 se desvía de la linealidad entre la entrada 42 de la pared de embudo 38 y la salida 44 de la pared de embudo 38 en la tobera 32. Esta geometría, como las geometrías anteriores, puede tener un área superficial y un volumen subtendido que no corresponden a la igualdades indicadas en las ecuaciones (1) y (2) anteriores.

Una persona con experiencia reconocerá que las geometrías híbridas son, además, factibles dentro del alcance de la invención reivindicada. En una modalidad híbrida, una porción de la pared de embudo 38 puede ser convexa, otra porción puede ser cóncava y, opcionalmente, otra porción puede ser lineal. Nuevamente, en esta geometría, la pared de embudo 38 puede tener un área superficial y un volumen subtendido que no corresponden a las igualdades indicadas en las ecuaciones (1) y (2) anteriores.

Las modalidades de la Figura 10 muestran una pared de embudo 38 que tiene porciones 64 adyacentes cóncavas y convexas en la porción convergente 71 de esa pared de embudo 38. La modalidad inferior de la Figura 10 tiene, además una porción cóncava 64 que no es convergente en 73. Por "cóncavo" se entiende que la sección transversal de la pared de embudo 38 tomada paralela al eje longitudinal L-L está arqueada hacia afuera con relación a la hipotenusa 60 que une el borde de la entrada 42 y la salida 44. Por "convexo" se entiende que la sección transversal de la pared de embudo 38 tomada paralela al eje longitudinal L-L está arqueada hacia adentro con relación a la hipotenusa 60 que une el borde de la entrada 42 y la salida 44.

Más particularmente, en la porción superior de la Figura 10, desplazándose longitudinalmente desde la entrada 42 hacia la salida 44, la porción convergente 71 de la pared de embudo 38 tiene una porción convexa 64, una porción recta 66 y una porción cóncava 64. La pared de embudo tiene, además, una porción 73 de sección transversal constante y que tiene paredes laterales rectas 66.

En la porción inferior de la Figura 10, prácticamente, toda la pared de embudo 38 es convergente como se indica en las porciones 71. Desplazándose longitudinalmente desde la entrada 42 hacia la salida 44, la primera porción convergente 71 comprende tanto una pared convexa 64 como una pared cóncava adyacente 64. La pared de embudo 38 cóncava se modifica y no es convergente como se indica en 73. La pared de embudo 38 converge en la porción 64 ligeramente convexa, para terminar en la tobera 32 sin tener una porción recta en la pared de embudo. 38.

Con referencia a las Figuras 11A - 11B, el interruptor posterior 34 debe ser lo suficientemente rígido para soportar la presión posterior encontrada durante la siguiente atomización del fluido del dispensador 20. Además, el interruptor posterior 34 debe ser capaz de evitar la deflexión durante el ensamble del soporte de hélices 30 al casquete 24. Si el interruptor posterior 34 se desvía durante el ensamble, el soporte de hélices 30 puede insertarse muy profundamente en el casquete 24, y no ocurrirá un suministro adecuado. Para evitar esto, puede usarse un interruptor posterior 34 más grueso y/o más rígido.

Con referencia, particularmente, a la Figura 11 B, el interruptor posterior 34 puede tener una forma cónica o cualquier forma convexa. Esta geometría permite que el soporte de hélices 30 se inserte con precisión durante la fabricación. Además, otras formas son adecuadas, en tanto se presente una superficie de inserción complementaria entre el interruptor posterior 34 y el soporte de hélices 30.

En otra modalidad, el soporte de hélices 30 puede usarse con un atomizador de bomba con disparador o un atomizador con un botón para presionar con el dedo, como se conoce en la industria. En los atomizadores de bomba, la presión diferencial se crea mediante la presión hidráulica que resulta del desplazamiento del pistón en respuesta a la acción de bombeo.

Una vez que el pistón está cargado con el producto, finalmente se dispone en el soporte de hélices 30 bajo presión, mediante el uso de una trayectoria de flujo adecuada, como se conoce en la industria. Al dispensar desde el soporte de hélices 30, se logran los beneficios anteriormente mencionados.

La presente invención puede usarse con los dispensadores de aerosol 20 que tienen una presión manométrica menor que aproximadamente 1.9, 1.5, 1.1 , 1.0, 0.9, 0.7, 0.5, 0.4 ó 0.2 MPa. La presente invención proporciona una distribución del tamaño de partícula mejorada sin un aumento indebido de la presión manométrica.

Como en el caso del dispensador de aerosol 20, se pueden usar presiones relativamente menores que con los atomizadores con disparador o atomizadores con botón para presionar 25 de la industria anterior, a la vez que se obtiene el beneficio de una distribución de tamaño de partícula más ajustada. La presión relativamente inferior proporciona el beneficio que los sellos más herméticos no son necesarios para el pistón de bomba y se requiere menos fuerza manual para accionar la bomba mediante el uso del dedo o la mano. El beneficio de no requerir sellos relativamente más herméticos es que las tolerancias de fabricación son más fáciles de lograr. A medida que disminuye la fuerza para accionar el dispensador de bomba, disminuye la fatiga el usuario por la activación manual. A medida que la fatiga disminuye, existe mayor probabilidad de que el usuario suministre una cantidad eficaz del producto a partir del atomizador con disparador o el atomizador de botón para presionar 25. Además, a medida que disminuye la presión manométrica, el grosor de la pared del receptáculo 22 puede disminuir proporcionalmente. Esta disminución en el grosor de pared conserva el uso de material y mejora la disposición.

EJEMPLOS Se probaron tres sistemas atomizadores diferentes. La primera muestra 100 utilizó el soporte de hélices 30 de las Figuras 3 - 3B y 5 - 8. Este soporte de hélices 30 tuvo cuatro ranuras 80, un ángulo incluido de aproximadamente 64 grados, y una salida 40 con un diámetro de 0.18 mm. La relación del área de flujo de las ranuras 80 al área de flujo de la tobera 32 es aproximadamente 7.5 : 1.

La segunda muestra 200 es un accionador de atomización Kosmos comercialmente disponible comercializado por Precisión Valve Co. que tiene un diámetro de orificio de 0.18 mm.

La tercera muestra 300 es un soporte de hélices 30 que tiene la misma geometría de ranura 80, un diámetro de salida 40 de 0.18 mm, la misma relación de área de flujo de aproximadamente 7.5 : 1 , y el mismo ángulo incluido de aproximadamente 64 grados. Pero la tercera muestra tuvo la pared frustrocónica del embudo 38, descrita por Lefebvre. La pared de embudo 38 de la muestra 300 fue aproximadamente 20 por ciento mayor que el área correspondiente de la pared de embudo 38 de la muestra 100.

Cada muestra 100, 200, 300 se cargó con 50 mi de producto desodorante atomizado y se cargó con propelente hasta aproximadamente 850 KPa. Luego, cada muestra se atomizó y se hicieron varias mediciones.

Con referencia a la Figura 12, las mediciones de distribución del tamaño de partícula Dv(10), Dv(50) y Dv(90) se realizaron mediante el uso de técnicas de análisis de difracción de la radiación láser conocidas en la industria. La Figura 12 muestra poca variación entre las muestras 100, 200, 300 para las mediciones de distribución del tamaño de partícula Dv(10) y Dv(50). Sin embargo, las mediciones de distribución del tamaño de partícula Dv(90) mostraron que el accionador 200 Kosmos comercialmenté disponible proporcionó una distribución del tamaño de partícula de al menos el doble de la de las muestras 100, 300 mediante el uso de los soportes de hélice 30. Además, la muestra 100 del soporte de hélices 30 de las Figuras 3 - 3B y 5 - 8 produjeron, ventajosamente, una distribución del tamaño de partícula Dv(90) ligeramente menor que el soporte de hélices frustrocónico 300.

Con referencia a la Figura 13, se podría esperar que los datos de distribución de patrón sigan los datos de distribución del tamaño de partícula. Pero sorprendentemente, la muestra 100 del soporte de hélices 30 de las Figuras 3 - 3B y 5 - 8 produjeron ventajosamente un diámetro de patrón considerablemente menor que cualquiera de las otras dos muestras 200, 300. La diferencia en la distribución del tamaño de partícula Dv(90) es significativa, con la muestra 100 que tiene una distribución del tamaño de partícula Dv(90) menor que la mitad de las otras dos muestras 200, 300.

Con referencia a la Figura 14, se evaluaron los soportes de hélice 30 de las Figuras 4A, 4B y 4C y que tienen la geometría de la pared de embudo 38 mostrada en las Figuras 3 - 3B y 5 - 8. Sin embargo, se varió el número de ranuras 80, como se ilustra en las Figuras 4A, 4B y 4C. La geometría de la ranura individual 80 permaneció inalterada, solo se varió el número de ranuras 80. La Figura 14 muestra que la distribución del tamaño de partícula Dv(50) varía inversamente con el número de ranuras.

Todos los porcentajes mencionados en la presente descripción se expresan en peso a menos que se especifique de cualquier otra forma. Se entenderá que cada limitación numérica máxima dada en esta especificación incluirá toda limitación numérica inferior, como si dichas limitaciones numéricas inferiores se hubieran anotado en forma explícita en la presente descripción. Toda limitación numérica mínima dada en esta especificación incluirá toda limitación numérica mayor, como si dichas limitaciones numéricas mayores se hubieran anotado en forma explícita en la presente descripción. Todos los intervalos numéricos citados en esta especificación incluirán todos los intervalos menores que caigan dentro de los intervalos numéricos mayores como si todos los intervalos numéricos menores se hubieran citado explícitamente en la presente descripción.

Las dimensiones y los valores descritos en la presente descripción no deben interpretarse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En lugar de ello, a menos que se especifique de cualquier otra forma, cada una de esas dimensiones significará tanto el valor mencionado como también un intervalo funcionalmente equivalente que comprenda ese valor. Por ejemplo, una dimensión descrita como "40 mm" se refiere a "aproximadamente 40 mm." Todos los documentos citados en la presente descripción, incluso toda referencia cruzada o solicitud o patente relacionada, se incorporan en su totalidad en la presente descripción como referencia a menos que se excluyan o limiten expresamente de cualquier otra forma. Si se menciona algún documento no se debe interpretar como que se admite que constituye una técnica anterior con respecto a cualquier invención descrita o reivindicada en la presente descripción, o que en forma independiente o en combinación con cualquier otra referencia o referencias, instruye, sugiere o describe tal invención. Además, en la medida que cualquier significado o definición de un término en este documento contradiga cualquier significado o definición del término en un documento incorporado como referencia, deberá regir el significado o definición asignados al término en este documento.

Aunque se han ilustrado y descrito modalidades particulares de la presente invención, será evidente para los entendidos en la materia que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Por lo tanto, se ha pretendido abarcar en las reivindicaciones anexas todos los cambios y las modificaciones que están dentro del alcance de esta invención.

Claims (14)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1. Un soporte de hélices (30) para usar con un dispensador presurizado (20); el soporte de hélices (30) comprende: una entrada y una salida (44) que definen un eje longitudinal L-L entre ellas, una pared de embudo (38) que se extiende desde la entrada a la salida (44), la entrada tiene un área de entrada, y la salida (44) tiene un área de salida (44), el área de entrada es mayor que el área de salida (44), y al menos una porción cóncava o convexa (64) entre la entrada y la salida (44), la pared de embudo (38) tiene un área, donde el área está definida por la desigualdad: área? ? x longitud de cono (54) x (radio de entrada (50) + radio de salida (44)), en donde el radio de entrada (50) es mayor que el radio de salida (44), la longitud de cono (54) es la distancia entre la entrada y la salida (44) tomada a lo largo de la pared lateral y es sesgada con relación al eje longitudinal L-L, y ? es la constante conocida.

2. Un soporte de hélices (30) para usar con un dispensador presurizado (20); el soporte de hélices (30) comprende: una entrada y una salida (44) que definen un eje longitudinal L-L entre ellas, una pared de embudo (38) que se extiende desde la entrada a la salida (44), la entrada tiene un área de entrada, y la salida (44) tiene un área de salida (44), el área de entrada es mayor que el área de salida (44), y al menos una porción cóncava o convexa (64) entre la entrada y la salida (44), la pared de embudo (38) abarca un volumen, en donde el volumen está definido por la desigualdad: volumen? ?/3 x h x [radio de entrada (50) ?2 + radio de salida (44) ?2 + (radio de entrada (50) x radio de salida (44))], en donde h es la distancia axial entre la entrada y la salida (44) tomada paralela al eje longitudinal L-L, el radio de entrada (50) es mayor que el radio de salida (44), y ? es la constante conocida.

3. El soporte de hélices (30) de conformidad con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado además porque la pared de embudo (38) es, generalmente, cóncava entre la entrada y la salida (44).

4. El soporte de hélices (30) de conformidad con las reivindicaciones 1 , 2 y 3, caracterizado además porque la pared de embudo (38) forma un ángulo de entrada con respecto al eje longitudinal L-L en la entrada, y la pared de embudo (38) forma un ángulo de salida (44) con respecto al eje longitudinal L-L en la salida (44), el ángulo de entrada es mayor que el ángulo de salida (44).

5. El soporte de hélices (30) de conformidad con las reivindicaciones 1 , 2, 3 y 4, caracterizado además porque el área de la pared de embudo (38) es al menos 10 % y, preferentemente, al menos 20 % menor que el área de un área comparable de un tronco cónico de un cono circular derecho que tiene el mismo radio de entrada (50), radio de salida (44) y longitud de cono (54).

6. El soporte de hélices (30) de conformidad con las reivindicaciones 1 , 2, 3, 4 y 5, caracterizado además porque un eje longitudinal L-L tiene una longitud de eje, la pared de embudo (38) tiene una primera porción que abarca el ángulo de entrada y una segunda porción que abarca el ángulo de salida (44), la primera porción comprende de 60 - 85 por ciento de la longitud del eje.

7. El soporte de hélices (30) de conformidad con las reivindicaciones 1 , 2, 3, 4, 5 y 6, caracterizado además porque comprende, además, al menos un desviador de flujo dispuesto en la pared de embudo (38), el desviador de flujo imparte un componente de flujo espiral al fluido que fluye desde la entrada a la salida (44) y, preferentemente, al menos un desviador de flujo comprende una pluralidad de ranuras (80) en la pared de embudo (38).

8. El soporte de hélices (30) de conformidad con las reivindicaciones 2, 3, 4, 5, 6 y 7, caracterizado además porque el volumen subtendido está determinado por la desigualdad: volumen < ?/3 x h x [radio de entrada (50) ?2 + radio de salida (44) ?2 + (radio de entrada (50) x radio de salida (44))].

9. El soporte de hélices (30) de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el volumen subtendido es al menos 10 % menor y, preferentemente, al menos 20 % menor que el volumen de un área comparable de un tronco cónico de un cono circular derecho que tiene el mismo radio de entrada (50), radio de salida (44) y longitud de cono (54).

10. El soporte de hélices (30) de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque comprende, además, una pluralidad de ranuras (80) en la pared de embudo (38), las ranuras (80) imparten un componente de flujo en espiral al fluido que fluye desde la entrada a la salida (44).

11. El soporte de hélices (30) de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque la ranura (80) se estrecha desde un primer ancho en un extremo proximal (90) hasta un ancho menor yuxtapuesto con el extremo distal (91).

12. El soporte de hélices (30) de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque cada ranura (80) forma un ángulo entre 5 grados y 12 grados entre el extremo distal de la ranura (80) y un plano (84) dispuesto perpendicular el eje longitudinal L-L.

13. El soporte de hélices (30) de conformidad con las reivindicaciones 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12, caracterizado además porque la entrada tiene un área de entrada y la salida (44) tiene un área de salida (44) y al menos una de la entrada y la salida (44) no es redonda.

14. El soporte de hélices (30) de conformidad con las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y 13 caracterizado además porque la entrada tiene un área de entrada y la salida (44) tiene un área de salida (44), la relación del área de entrada al área de salida (44) es al menos 10:1.