PL168480B1 - Dysza urzadzenia do wytwarzania rozpylonego strumienia kropelek PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Dysza urzadzenia do wytwarzania roz- pylonego strumienia kropelek, zlozona z zespo- lu szczelina dyszy - kanal doprowadzajacy plyn do szczeliny dyszy, posiadajaca elementy zmieniajace kierunek przeplywu przynajmniej czesci plynu przeplywajacego przez szczeline dyszy, znamienna tym, ze szczelina (104, 404) dyszy, znajdujaca sie w obszarze otworu kanalu (102, 202, 302, 406) zespolu dyszy do- prowadzajacego plyn pod cisnieniem 100 do 500 barów ma przekrój poprzeczny w zakresie 5 do 2500 mikrometrów kwadratowych. F i g . 1 b PL PL PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy dyszy urządzenia do wytwarzania rozpylonego strumienia kropelek, formującego znaczące przepływy wtórne wewnątrz otworu dyszy i/lub przy wylocie otworu dyszy tak aby zwiększać tworzenie się kropelek o średnim wymiarze mniejszym niż około 10 do 12 mikrometrów bez użycia gazu pod ciśnieniem albo skroplonych czynników napędzających do dozowania płynu przez dyszę.

Dysze rozpylające są stosowane w szerokim zakresie urządzeń rozpylających do rozdrobniania płynu na drobne kropelki tak aby formować strugę rozpylonej cieczy albo mgły z płynu wypływającego z urządzenia. Gdzie lekarstwo powinno być podawane głęboko w płuca użytkownika, wymiar kropelki w takiej rozpylonej strudze powinien być mniejszy niż 10 mikronów.

Powszechnie przyjętym sposobem dozowania płynnego lekarstwa jest stosowanie gazu pod ciśnieniem albo skroplonego gazu napędowego jako środków do rozpylania mieszaniny płynnego lekarstwa.

168 480

Gwałtowne rozprężanie nośnika przy otworze dyszy powoduje rozpylenie płynu na kropelki o dostatecznie małym wymiarze dla podawania lekarstw do płuc. Obecnie korzyści z takich układów napędowych dostarczają jedynie praktycznych środków do podawania lekarstw przy stosowaniu n π »<»/> 4 »11 y-K <-! ·· Λ r» » r χ·» V» h 4- — p ΛΜ7Λ ł Λ rtO^Alh »Vł O Tziad/ńit.lil pcoi^vzaijvn mequkui. u αι^ΛΛ>ιwiviv, ouoowwainv luiulu g<uuw ma ±±v^hv ności, na przykład ze względów środowiskowych albo odczucia oziębiania doświadczonego przez użytkownika z powodu gwałtownego odparowania czynnika nośnego z mieszaniny i fakt, że wiele recept na lekarstwa nie daje się pogodzić z konwencjonalnym użyciem środków napędowych, bez stosowania współrozpuszczalników i innych dodatków, które mogą być niepożądane.

Podejmowanych było wiele prób ażeby uniknąć takich sprężonych gazów jako nośnika w zestawach lekarstw, na przykład stosowano mechaniczne środki do rozpylania płynu. Większość tych prób zawiodło, ponieważ urządzenia przenośne nie osiągały bardzo małych rozmiarów kropelek.

Celem pomocy w załamaniu strugi albo strumienia płynu wychodzącego z otworu dyszy, proponowano aby struga albo strumień płynu uderzał w powierzchnię oddziaływującą umieszczoną w pewnej odległości od wylotu zespołu dysz. Takie urządzenia mogą wytwarzać rozpylony płyn, w którym niektóre z kropelek mają małą średnicę, ale wiele z tych kropel będzie zbyt dużego rozmiaru, do wdychania głęboko w płuca użytkownika. Ponadto, pewna część płynu uderzającego w powierzchnię oddziaływującą przylepia się do tej powierzchni. W rezultacie, płynna wartość jakiejś odmierzonej dawki płynu jest stracona. W dodatku, pozostały płyn przylepiony do powierzchni oddziaływującej może zostać zanieczyszczony i musi być usunięty przed następną dawkę płynu uderzającą w tę powierzchnię. Tak działające mechanizmy nie mogą być dlatego używane tam gdzie musi być wydana stała, i z góry określona ilość płynu dla użytkownika, zwłaszcza tam gdzie płyn zawiera lekarstwo, które ma być wdychane głęboko w płuca pacjenta.

Proponowano także przepuszczenie płynu przez wirową komorę usytuowaną w górnej części wlotu do zespołu dysz. Taka wirowa komora nadaje zawirowania strudze płynu i powoduje, że płyn wychodzi z otworu dyszy jako wirujący stożek płynu, który łatwo załamuje się w rozpylony płyn drobnych kropelek. Jednak z powodu trudności w wytwarzaniu, okazało się, że nie jest handlowo opłacalne wytwarzanie takich komór wirowych do urządzeń o małych rozmiarach, na przykład tam gdzie płyn jest wyrzucany pod ciśnieniem bez pomocy strugi sprężonego gazu przez bardzo mały otwór dyszy. Dlatego użycie komór wirowych nie jest stosowane w praktycznym rozwiązaniu do urządzeń o małych rozmiarach.

Niniejszy wynalazek dotyczy ukształtowania zespołu dysz, zwłaszcza samego otworu wylotu dyszy, który pomaga wytwarzać ostatecznie rozdrobniony rozpylony płyn przez stworzenie wtórnych przepływów, to jest przepływów poprzecznych płynu do głównej linii przepływu płynu·, albo przyległym otworowi do wylotu dyszy przez powodowanie zmian w kierunku przepływu płynu podczas gdy on przechodzi przez przewód dyszy albo otwór. Takie zespoły dyszy powiększają wytwarzanie bardzo drobnych kropelek w rozpylonym płynie, zwłaszcza tych w masie o średnim wymiarze cząstki mniejszym niż 10 mikronów, i potęgują działanie mechanicznie uruchamianych urządzeń do wytwarzania rozdrobnionych rozpylanych płynów, które mają być wchłaniane głęboko w płuca przez użytkownika.

Dysza urządzenia do wytwarzania rozpylonego strumienia kropelek, złożona z zespołu; szczelina dyszy - kanał doprowadzający płyn do szczeliny dyszy, posiadająca elementy zmieniające kierunek przepływu przynajmniej części płynu przepływającego przez szczelinę dyszy według wynalazku charakteryzuje się tym, że szczelina dyszy znajduje się w obszarze otworu kanału zespołu dyszy doprowadzającego płyn pod ciśnieniem 100 do 500 barów ma przekrój poprzeczny w zakresie 5 do 2500 mikrometrów kwadratowych.

Korzystnie element zmieniający kierunek przepływu, przylega bezpośrednio do końca kanału ze znajdującą się na jego wylocie szczeliną dyszy.

Korzystnie jest gdy szczelina dyszy, ma średnią średnicę nie mniejszą niż 20 mikrometrów, a kanał dyszy i/lub brzeg szczeliny dyszy, ma przynajmniej jedną chropowatą powierzchnię odsłoniętą dla przepływu płynu, o chropowatości, wystarczającej do wywołania wtórnego przepływu. Korzystne jest także gdy kanał dyszy jest w kształcie kanału zbieżnego i kącie przynajmniej 60° w kierunku szczeliny dyszy, przy czym szczelina dyszy ma niekołowy kształt, zaś stosunek maksy4

168 480 malnego wymiaru promieniowego do' minimalnego wymiaru promieniowego szczeliny wynosi od 2 : 1 do 10 : 1, ponadto szczelina ma ostry brzeg.

Korzystnie jest, gdy element zmieniający kierunek przepływu usytuowany jest przynajmniej częściowo wewnątrz kanału dyszy oraz gdy element zmieniający kierunek przepływu jest zaopatrzony przynajmniej w części w jedną albo więcej ostrych zmian w przekroju poprzecznym w kanale dyszy.

Korzystne jest także gdy element zmieniający kierunek przepływu jest zaopatrzony przynajmniej w części w jedną albo więcej zastawek usytuowanych przy brzegu szczeliny dyszy. Ponadto korzystne jest gdy przy zespole dyszy usytuowany jest znany sprężynowy mechanizm pompowy do wtryskiwania płynu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia widok dyszy urządzenia do wytwarzania rozpylonego strumienia kropelek z góry, fig. 1b - rzut osiowego przekroju poprzecznego odpowiednio przez jedną postać dyszy, fig. 2a i fig. 3a - widoki z góry innych postaci wykonania dyszy, fig. 2b - fig. 3b - rzuty osiowe przekroju poprzecznego odpowiednio przez inne postacie wykonania dyszy a fig. 4 - jeszcze inna postać urządzenia z fig. 1.

Na figurze 1 cienka płytka 101 ma kanał 102 posiadający zbieżny przekrój poprzeczny uformowany w niej przez selektywne chemiczne trawienie albo inne dowolne techniki. Podwójny kąt zbieżny przewodu wynosi od 90° do 120°, a maksymalny stosunek średnicy do długości przewodu wynosi przynajmniej 1:1. Przy cieńszym końcu przewodu wylot szczeliny otworu 104 jest uformowany z zastawką 106 usytuowaną tak, że przepływ cieczy jest zmuszony do zmiany kierunku, która przesuwa go wzdłuż zgięcia 108 wytworzonego przez zestawkę 106 i który to przepływ przechodzi przez szczelinę otworu 104. Ta zmiana w kierunku tej części przepływu odchylonego przez zastawkę 106 powoduje znaczący przepływ wtórny przy wlocie z otworu i to pomaga rozdrobnić przepływ płynu na drobne kropelki.

Zastawka 106 uformowana jest przez częściowe wykrawanie kołowej szczeliny otworu w płytce 101. Alternatywnie, kanał 102 jest uformowany w jednej płycie, a kołowa szczelina uformowana przez wiązkę laserową w innej. Dwie płytki są następnie zamocowane jedna na drugiej ze szczeliną tylko częściowo pokrywającą się z przewodem aby osiągnąć podobną zastawkę do pokazanej na fig. 1b. Jednak, prawe ramię obrzeża szczeliny otworu mogłoby raczej być skrzywione niż proste jak pokazano na fig. 1a.

Przy wytwarzaniu kropelek o przeciętnej średnicy poniżej 7 mikronów, ciecz jest doprowadzona do kanału 102 pod ciśnieniem około 350 do 400 atmosfer (barów). Grubość płytki 101 wynosi w przybliżeniu 100 mikrometrów a średnia średnica końcowej szczeliny otworu 104 wynosi w przybliżeniu 5 mikrometrów'.

Na figurze 2 przedstawiona jest podobna dysza urządzenia do wytwarzania rozpylonego strumienia kropelek do tej z fig. 1 ale z chropowatym wykończeniem ścian kanału 202 i obrzeży szczeliny otworu 104. Chropowate wykończenie pomaga wytworzyć wtórne przepływy w płynie i pomaga rozpylaniu. W takiej postaci zespołu dyszy, chropowatość wynosi typowo około 3 mikrometrów wysokości i może być osiągnięta przez mechaniczne dziurkowanie przewodu i otworu. Gdzie chropowatość w kanale 202 powoduje wystarczający(e) wtórny(e) przepływ(y) w płynie przechodzącym przez szczelinę 104, otwór urządzenia może być zaopatrzony w konwencjonalny otwór dyszy z równym kanałem okrągłej szczeliny.

Na figurze 3, dysza urządzenia jest podobna do pokazanej na fig. 1, z wyjątkiem tego, że kanał dyszy 302 uformowany jest przez wtrysk albo takie formowanie materiału z tworzywa sztucznego aby otrzymać gładkie wykończenie ścian przewodu. Szczelina 104 otworu dyszy ma prostokątny albo kwadratowy przekrój poprzeczny jak pokazano na fig. 3a. Otwór dyszy może być uformowany przez selektywne wytrawianie światłoczułego tworzywa sztucznego albo warstwy krzemowej przy stosowaniu znanych technik. Zwykle preferowane jest zastosowanie wspornika zaślepki albo obejmy 310 dla zmniejszenia ryzyka uszkodzenia bloku 311 kanału dyszy i płytki 312 otworu dyszy. Ta zaślepka może przenosić siły zewnętrznym gwintem śrubowym przy zespole dyszy i może być zabezpieczona w kanał wylotowy urządzenia formującego rozpylony płyn. Urządzenie z fig. 3 może być ukierunkowane z otworem dyszy pod prąd albo z prądem przewodu dyszy, ponieważ ma

168 480 znacznie ostrzejsze kąty obrzeża szczeliny otworu, które powodują wtórne przepływy wymagane do rozdrobnienia przepływu płynu w drobne kropelki.

W postaci zespołu dyszy przedstawionej na fig. 4, szczeliny otworu dyszy są uformowane w z-1 τ τ τ zC V» .-χ .-I η·. zxl »·» n τλΙ» dlTitlmnli ΛΛ1 4dO i e<-»r-m1 y *» c hł tkiaic A O 2 clzid/Miznon tAAłT re/iao owwu ouuuiuujtui pizvyavu*TVi^TUA, ^.^\^evmx a.j aDj rjj ΟΛίνι wwuhu mv^v u) v szorstka tak, że to nie spowoduje przepływania płynu przez nią aby rozdrobnić go na kropelki. Jednakże z powodu ostrego obrzeża tego otworu, spowoduje to przepływy wtórne w płynie. Szczelina otworu dyszy 404 skierowana z prądem strumienia jest wystarczająco mała, na przykład mniejsza niż 20 mikronów, aby spowodować przejście płynu przez nią i rozdrobnić płyn na drobne kropelki. Dwie płytki zespolone są w przybliżeniu w jeden osobny otwór dyszy o małej średnicy. Szczelina pomiędzy płytkami formuje z pierścieniowych ścian oprawy 405, w której płytki są zakotwione, kanał 406 o gwałtownie powiększonej średnicy, którego otwór skierowany jest pod prąd strumienia i ta zmiana w przekroju poprzecznym pomaga w formowaniu wtórnych przepływów w wypływającym ze szczeliny otworu skierowanego pod prąd przepływu.

Opisany powyżej wynalazek odnosi się do stosowanych wielkości szczelin i ciśnienia pod którym doprowadzany jest płyn. Jednakże, dwa albo więcej takich środków może być użytych w połączeniu jak na przykład zastawka, pokazana na fig. 1 może być stosowana w połączeniu z jedną albo więcej dalszych zastawek usytuowanych dokoła obwodu obrzeża szczeliny otworu dyszy i działać w przeciwstawnych zwrotach do tego pokazanego tak żeby powodować wtórne przepływy, które przeciwne są jeden w stosunku do drugiego i naśladują tworzenie uderzających strumieni płynu albo bezpośrednio z biegiem szczeliny otworu dyszy. Dysza urządzenia do wytwarzania rozpylonego strumienia kropelek może być stosowana w każdym przykładzie wykonania w zależności od żądanej geometrii rozpylonego strumienia i wielkości kropelek. W ten sposób, zespół dyszy może przybrać formę odrębnego detalu, który jest zamocowany w urządzeniu formującym rozpylony płyn. Na przykład, gdzie płyn jest wyrzucany z pojemnika pod ciśnieniem używając jako środka napędowego sprężonego gazu, zespół dyszy może przybrać formę metalowej wkładki dyszy, która jest mocowana za pomocą gwintu śrubowego lub tp. do wylotu mechanizmu zaworowego pojemnika. Alternatywnie, zespół dyszy może kształtować część przykrywki albo mechanizm spustowy, które uruchamiają mechaniczne urządzenie wytwarzające ciśnienie do wypuszczenia płynu przez dyszę. W takim przypadku, kanał dyszy zespołu według wynalazku może być zaopatrzony przynajmniej w części jako kanał ukształtowany w korpusie jakiegoś innego detalu urządzenia formującego rozpylony płyn, na przykład wylot do komory ciśnieniowej, w której płyn znajduje się pod ciśnieniem do wypuszczenia do otworu dyszy w przykrywie.

Dla wygody, wynalazek będzie opisany poniżej w odniesieniu do zespołu dyszy będącego odrębnym członem dyszy, zamocowanym końcowo w przewodzie detalu urządzenia formującego rozpylony płyn.

Kanał dyszy może mieć każdy odpowiedni kształt i przekrój. Typowo, kanał będzie zaopatrzony przynajmniej w części w kanał w detalu, na którym otwór dyszy jest zamontowany. Ten kanał może mieć zasadniczo okrągły przekrój poprzeczny kanału w tym detalu. Jakkolwiek kanał ten może mieć inne kształty albo konfiguracje, na przykład kwadratowy, trójkątny albo inny wielokątny przekrój poprzeczny a także wielokątny albo asymetryczny. Kształt przekroju poprzecznego może powodować wystarczające przepływy wtórne w płynie przy szczelinie otworu dyszy aby osiągnąć żądany stopień rozpylenia płynu bez potrzeby dodatkowych środków zmieniających kierunek w zespole dyszy. Szczególnie preferowane do stosowania są kształty przekroju poprzecznego kanału w postaci prostokątnych, krzyżowych albo gwiaździstych gdzie stosunek maksymalnego wymiaru promieniowego do minimalnego wymiaru promieniowego jest większy niż 2:1, na przykład od 3:1 do 10:1.

Kształt przekroju poprzecznego i obszaru kanału może zmieniać się wzdłuż swojej długości ażeby powodować wysoki stopień turbulencji w przepływie wewnątrz kanału tak aby osiągnąć przynajmniej część wtórnego przepływu wymaganego w tym kanale. W tym przypadku kanał może zwężać się równomiernie albo skokowo albo zmniejszać się w kierunku wylotu kanału aby przyspieszyć przepływ płynu podczas przechodzenia przez kanał i aby zapobiegać stabilizacji przepływu laminarnego w kanale albo nadmiernego wytłumienia turbulencji w kanale aby zmniejszyć wtórny przepływ do wartości, na przykład poniżej 10%. Gdzie kanał zwęża się równomiernie, będzie konieczne aby zbieżność miała kąt przynajmniej 20°, korzystnie przekraczający 60°, zwła6

168 480 szcza 90° albo więcej, aby spowodować wystarczający wtórny przepływ w płynie przechodzącym przez kanał dyszy. Alternatywnie, zbieżność może mieć ostre kąty albo zmiany w kącie aby spowodować konieczny przepływ wtórny.

Wlot i/'albo wyloi uk kanału podającego zespołu dyszy wynałkzku rno że mi eć taki sam albo różny kształt przekroją poprzecznego i wymiar do przewodu dyszy w zespole dyszy i/albo głównej części kanału, który kiedy zespół dyszy mając nieregularną szczelinę otworu dyszy, aby wytwarzać wymagany wtórny przepływ, jest śrubą dopasowaną w kanale o przekroju poprzecznym okrągłym w dyszy urządzenia formującej rozpylany płyn.

Jak wskazano wyżej, przewód dyszy może być zaopatrzony w kanał w detalu urządzenia formującego rozpylony płyn, w którym zamontowany jest otwór dyszy. Jednak, część albo cały przewód dyszy może być uformowany w zespole, tak jak szczelina otworu dyszy jest uformowana jako szczelina w końcu zaślepionego kanału w metalu albo kamiennym bloku dyszy a przewód dyszy uformowany jest w całości wewnątrz tego bloku dyszy. W takim przypadku, kanał w urządzeniu formującym rozpylony płyn obsługujący otwór dyszy może być konwencjonalnie równy obudowanym kanałem, o kołowym przekroju poprzecznym, a przewód dyszy może mieć każdą konfigurację opisaną powyżej dla kanału w dyszy urządzenia do rozpylania płynu.

Gdzie kształt i konfiguracja przewodu dyszy jest stosowana aby osiągnąć wymaganyCe) wtórnyCe) przepływCy) w przepływie płynu przez szczelinę otworu dyszy, długość każdej równo obudowanej prostej części przewodu o kołowym przekroju poprzecznym nie powinna być wystarczająco wielka dla przepływu płynu aby stabilizować go w kanale. Dlatego jest preferowane żeby stosunek długości kanału do maksymalnej średnicy był mniejszy niż 2:1, znacznie mniej niż 1:1, na przykład od 0,25 do 1:1. Jednak, gdzie kształt albo konfiguracja części przewodu dyszy osiąga współmierny(e) wtórny(e) przepływCy), stosunek takich części może być stosunkowo duży, na przykład 5:1, albo więcej, na przykład 100:1.

Dla wygody, wynalazek będzie opisany poniżej w odniesieniu do kanału ogólnie równomiernego o kołowym przekroju poprzecznym w urządzeniu formującym rozpylany płyn mający zespół dyszy według wynalazku zamontowany w nim zaciskowo.

Zespół dyszy według niniejszego wynalazku jest zaopatrzony w środki zmieniające kierunek przepływu przynajmniej części płynu w strudze płynu płynącej, tak aby powodować jeden albo więcej składników wtórnego przepływu w głównej strudze płynu gdy przechodzi ona przez przewód dyszy i/albo szczelinę otworu dyszy. Wynalazek w ten sposób wyróżnia się od stosowanych komór wirowych przy albo nad strugą wlotu przewodu dyszy i powoduje powstawanie obrotowej składowej do całości przepływu płynu, który jest zaakceptowany jako przepływ przyspieszony w przewodzie dyszy.

Elementy zmieniające kierunek mogą być przygotowane na pewną liczbę sposobów. Na przykład, geometria osiowego albo poprzecznego przekroju dyszy opisana powyżej może być wystarczająca aby spowodować powstawanie dostatecznych przepływów wtórnych w płynie przepływającym przez kanał w stosunku do dalszych środków zmieniających kierunek, które nie są wymagane. Gdy nie zachodzi taki przypadek, przewód może być uformowany z jednym albo więcej ostrymi, zagiętymi pod kątem, zagięciami na swojej długości, które powodują zmiany w kierunku przepływu w zespole dyszy. Nagłe zmiany w polu poprzecznego przekroju kanału dyszy mogą osiągać taki sam efekt, jak wtedy kiedy komora zbiornikowa jest uformowana pomiędzy dwiema poprzecznymi płytkami, każda mająca tam ostro zakończoną szczelinę otworu, na przykład jak w gwizdku typu „de Bono, albo kiedy zwężenie przewodu dyszy zostało uformowane z szeregu obwodowych żeber albo stopni.

Alternatywnie, ściany kanału dyszy mogą być chropowate tak aby powodować opór i turbulencję w warstwie płynu przyległej do ściany kanału dyszy i powodować duże różnice w prędkości i kierunku przepływu wewnątrz płynu. Taka chropowatość może być osiągnięta przez formowanie kanału dyszy przez konwencjonalne techniki obróbki, na przykład wiercenie albo wykrawanie kanału dyszy w metalu, i ominięcie obróbki wykańczającej oraz stopni polerowania dotychczas uważanych za konieczne przy formowaniu kanałów w konwencjonalnych zespołach dysz. Stopień chropowatości osiągnięty w ten sposób jest typowy dla rzędu od 1 do 5 mikronów płaszczyzny powierzchni, a promieniowa wysokość chropowatości będzie typowa od 10 do 150% średnicy

168 480 kanału dyszy. W dalszej alternatywie, turbulatory mogą być formowane w kanale przewodu dyszy, na przykład jako użebrowane, albo chropowate osiowe wkładki w' kanale.

Kształt i konfiguracja kanału dyszy może powodować wystarczający przepływ w płynie przepływającym przez szczelinę otworu dyszy ponieważ jest to możliwe przy użyciu konwencjonalnie równo zaostrzonego otworu dyszy który sam powoduje mały przepływ albo brak dodatkowego przepływu wtórnego. Jednak, jest szczególnie korzystne, że środki zmieniające kierunek przepływu są usytuowane przy, albo bezpośrednio przylegają do szczeliny otworu dyszy, albo są scalone w otworze samej dyszy przez odpowiednią konstrukcję kształtu szczeliny otworu. W ten sposób, na przykład otwór dyszy może być zaopatrzony w dodatkowy składnik, na przykład klapę albo prowadnicę przepływu, usytuowaną w, albo bezpośrednio przylegającą do szczeliny otworu. Taka klapka albo prowadnica przepływu może działać na części albo na całości na przykład od 10 do 80% efektywnego przekroju poprzecznego przepływu płynu, tak żeby spowodować, że przepływ oddziaływuje na nieporuszającą się resztę przepływu.

Alternatywnie, przepływ wtórny może być osiągnięty przez stosowanie szczeliny otworu o nieregularnym albo wielokątnym kształcie, na przykład trójkątnym albo z prostokątną szczeliną, korzystnie z ostrymi kątami, które nie muszą być promieniowo symetryczne, jak na przykład gwiaździsty kształt szczeliny.

Korzystnie szczelina otworu dyszy będzie miała krawędź ostrza, aby zwiększyć proporcję zmiany kierunku przechodzącego płynu przez krawędź a kąty w obwodowym obrzeżu krawędzi są tak ostre jak to jest możliwe. Preferuje się także stosunek maksymalnego promieniowego wymiaru do minimalnego promieniowego wymiaru szczeliny otworu, który wynosi przynajmniej 2:1, korzystnie 3:1 do 10:1. Dalej, nie jest koniecznym żeby szczelina otworu była promieniowo symetryczna.

Szczelina dyszy korzystnie ma średnią średnicę mniejszą niż 100 mikrometrów, korzystnie mniej niż 20 mikrometrów gdzie kropelki w masie środkowej średnicy są wytwarzane mniejsze niż około 6 mikrometrów.

Takie szczeliny otworów dyszy mogą być formowane konwencjonalnymi technikami, na przykład maskowania fotolitograficznego albo przy elektrochemicznym trawieniem metalu albo przez powlekanie galwaniczne, albo przy użyciu wiązki laserowej gdzie formuje się chropowate ale generalnie okrągłe szczeliny w płytce albo w kamiennym bloku dyszy, albo przez mechaniczne wytłaczanie, prasowanie, wiercenie itp. W ten sposób, na przykład, szczelina dyszy może być uformowana jako kwadratowa albo prostokątna szczelina w warstwie krzemowej przez chemiczne trawienie jednej powierzchni płytki, a stożkowy kanał dyszy formujący wlot do szczeliny otworu uformowany jest przez trawienie warstwy z drugiej strony płytki.

Elementy zmieniające kierunek są opisane powyżej w urządzeniu i działają promieniowo wewnętrznie na przepływ płynu w przewodzie dyszy albo otworze dyszy. Jednak, w zakresie niniejszego wynalazku dla środków zmieniających kierunek jest aby działały promieniowo zewnętrznie, jak na przykład szpilka albo inny osiowo wydłużony człon mający powodować chropowatość albo inna powierzchnia powodująca turbulencję rozciągająca się w kołowej szczelinie otworu dyszy lub częściowo stać na przeszkodzie w szczelinie otworu i w ten sposób formować pierścieniowy otwór dyszy.

Dla zrozumienia, wynalazek będzie opisany poniżej w odniesieniu do promieniowo wewnętrznie działających środków zmiany kierunku.

Elementy zmiany kierunku mogą być połączeniem cech opisanych wyżej, na przykład chropowatej powierzchni na ścianie kanału dyszy z klapą przy wylocie i/albo ostrego zagięcia w kanale i/albo z trójkątną albo inną ostrą krawędzią szczeliny dyszy. Szczególnie preferowana forma zespołu dyszy zawiera stożkowy kanał dyszy posiadający kąt od 90° do 120° i stosunek długości do średnicy mniejszy niż 1:1 uformowany w kamiennej albo metalowej płytce korpusu, z płytką otworu dyszy posiadającą ostro zakończony kwadrat albo ukształtowany prostokąt szczeliny, zamontowanej na płytce korpusu z osiami przewodu dyszy i szczeliny dyszy zasadniczo koincydentnie.

Elementy zmieniające kierunek powodują zmianę od przynajmniej 10° korzystnie 30° do 90°, na przykład 45° do 60°, i to oddziaływuje na kierunek przepływu płynu, ale większe zmiany kierunku można osiągnąć przez połączenie środków zmieniających kierunek, na przykład kiedy

168 480 dwie klapy są stosowane kolejno aby zmienić kierunek po raz pierwszy i następnie w przeciwnym kierunku. Preferuje się także, żeby zmiana kierunku była ostrą zmianą, to jest żeby zmiana kierunku zachodziła w osiowej odległości mniejszej niż pięć, korzystnie mniej niż jedna, średnic λ *** 1-w ,ττ,ι, 1 ł-l χ τ Iz^- o -Tt 1*+ ΐ 1 szerokości przepływu. Optymalny kształt i j . środków zmieniających kierunek przepływu i rozmiar każdego dokonania zmiany kierunku będzie zależał, między innymi, od ciśnienia przy którym płyn jest dostarczany, średnicy i kształtu kanału i/albo szczeliny otworu dyszy i żądanego rozmiaru kropelek, i może być łatwo określony przez próbę i testy błędów. Płyn będzie dostarczany pod ciśnieniem od 100 do 500 barów, na przykład od 200 do 400 barów; ażeby formować kropelki o średnich średnicach mniejszych niż 6 mikronów; przez szczeliny otworu dyszy posiadające średnie średnice od 5 do 50 mikronów, najlepiej mniej niż 20 mikrometrów, i posiadające pole poprzecznego przekroju od 5 do 2,500 kwadratowych mikrometrów.

Jak wykazano powyżej, preferowane jest by kanał dyszy i szczelina otworu dyszy zostały uformowane w członie dyszy, który jest następnie nagwintowany śrubowo, wciśnięty pasowaniem wciskowym, bagnetowym albo innym pasowaniem w kanale podającym i mechanicznie uruchamianym urządzeniem formującym rozpylany płyn, najkorzystniej urządzeniem pompującym, obciążonym sprężyną według naszego międzynarodowego zgłoszenia nr PCT/GB 91/00433.

Zespół dyszy według wynalazku został opisany powyżej w przekształceniu na kanał dyszy podający płyn przez szczelinę otworu dyszy przy wylocie do przewodu. Jakkolwiek, to jest w zakresie niniejszego wynalazku, dla przewodu dyszy aby być z prądem otworu dyszy tak aby szczelina otworu dyszy została uformowana w całości albo częściowo ze szczeliną otworu od innej strony płytki. Taka płytka może być użyta z każdym kanałem dyszy albo otworem dyszy pod prąd przepływu płynu. Alternatywnie, zespół dyszy może być uformowany z dwóch płytek otworów dyszy ze szparą pomiędzy nimi z, przewodem dyszy zaopatrzonym w szparę, albo komorę zbiornikową pomiędzy płytkami. W tym przypadku szczeliny otworu dyszy mogą być usytuowane osiowo jedna z¹ drugą albo mogą być poprzecznie zestawione jedna w stosunku do drugiej. Również leży w zakresie niniejszego wynalazku, aby zlokalizować otwór dyszy w kanale dyszy ale przyległym do końca wylotowego tego tak, że wylot do kanału dyszy nie oddziaływuje szkodliwie na rozpylony płyn uformowany przy otworze dyszy.

Zespół dyszy może być uformowany jako jednolita część składowa, jak gdyby szczelina otworu dyszy i kanał dyszy były uformowane w metalu albo innym bloku; albo może być uformowana z oddzielnych części składowych, na przykład z płytki posiadającej szczelinę otworu dyszy i z bloku albo płytki posiadających przewód dyszy. Te dwie części mogą być złączone razem za pomocą dowolnych środków, na przykład przez zabezpieczenie płytki otworu dyszy na bloku kanału dyszy przez przyklejenie.

Zespół dyszy może zawierać w sobie inne elementy, na przykład mocującą tuleję, albo blok wsporczy do pomocy zespołowi przeciwstawienia się ciśnieniom i naprężeniom w nim występującym przez nagłe uderzenie ciśnienia podawanego płynu od urządzenia formującego rozpylony płyn albo do wzmocnienia zamocowania zespołu w urządzeniu formującym rozpylony płyn.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Dysza urządzenia do wytwarzania rozpylonego strumienia kropelek, złożona z zespołu szczelina dyszy - kanał doprowadzający płyn do szczeliny dyszy, posiadająca elementy zmieniające kierunek przepływu przynajmniej części płynu przepływającego przez szczelinę dyszy, znamienna tym, że szczelina (104, 404) dyszy, znajdująca się w obszarze otworu kanału (102, 202, 302, 406) zespołu dyszy doprowadzającego płyn pod ciśnieniem 100 do 500 barów ma przekrój poprzeczny w zakresie 5 do 2500 mikrometrów kwadratowych.
2. 2. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że element (106, 312, 401) zmieniający kierunek przepływu, przylega bezpośrednio do końca kanału (102,202, 302,406) ze znajdującą się na jego wylocie szczeliną dyszy (104, 404).
3. 3. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że szczelina (104,404) dyszy, ma średnią średnicę nie mniejszą niż 20 mikrometrów.
4. 4. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że kanał (202) dyszy i/lub brzeg szczeliny (104) dyszy, ma przynajmniej jedną chropowatą powierzchnię odsłoniętą dla przepływu płynu, o chropowatości wystarczającej do wywołania wtórnego przepływu.
5. 5. Dysza według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że kanał (102,202, 302) dyszy jest w kształcie kanału zbieżnego o kącie przynajmniej 60° w kierunku szczeliny (104) dyszy, przy czym szczelina (104) dyszy ma niekołowy kształt.
6. 6. Dysza według zastrz. 5, znamienna tym, że niekołowa szczelina (104) dyszy ma stosunek maksymalnego wymiaru promieniowego do minimalnego wymiaru promieniowego szczeliny wynoszący od 2:1 do 10:1.
7. 7. Dysza według zastrz. 5, znamienna tym, że szczelina (104, 404) ma ostry brzeg.
8. 8. Dysza według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że element (106, 312, 401) zmieniający kierunek przepływu usytuowany jest przynajmniej częściowo wewnątrz kanału (102,202,302,406) dyszy.
9. 9. Dysza według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że element (106, 312, 401) zmieniający kierunek przypływu jest zaopatrzony przynajmniej w części w jedną albo więcej ostrych zmian w przekroju poprzecznym w kanale (202, 302, 406) dyszy.
10. 10. Dysza według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że element (106, 312, 401) zmieniający kierunek przypływu jest zaopatrzony przynajmniej w części w jedną albo więcej zastawek (106) usytuowanych przy brzegu szczeliny (104) dyszy.
11. 11. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że przy zespole kanału (102, 202,302,406) dyszy usytuowany jest znany sprężynowy mechanizm pompowy do wtryskiwania płynu.