PT99680B - Processo para descarregar um fluido sob a forma de uma pulverizacao conjunto para a realizacao do processo e dispositivo gerador de pulverizacao incluindo o dito conjunto - Google Patents

Processo para descarregar um fluido sob a forma de uma pulverizacao conjunto para a realizacao do processo e dispositivo gerador de pulverizacao incluindo o dito conjunto Download PDF

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Description

MEMÓRIÃ DESCRITIVA
-20 presente invento refere-se a pulverizadores de atomização, nomeadamente os que são configurados para formarem fluxos secundários significantes dentro do furo de pulverizador e/ou na saída do orifício de pulverizador para assim melhorar a formação de gotículas de um tamanho médio menor do que cerca de 10 a 12 micron sem a utilização de propulsores gasosos pressurizados ou liquefeitos para distribuir um fluido através do pulverizador.
ANTECEDENTES DO INVENTO
Os pulverizadores de atomização são utilizados numa grande gama de dispositivos de pulverizador, para separarem um fluido em gotículas finas, de modo a formarem uma pulverização ou uma nuvem do fluido quando este é descarregado do dispositivo. Quando um medicamento é para ser administrado em profundidade dentro dos pulmões de um utilizador, o tamanho de gotícula numa tal pulverização deve ser menor do que 10 micron.
Correntemente, o processo aceite para distribuir um medicamento fluido utiliza um gás propulsor pressurizado ou liquefeito como meio para a atomização da composição de medicamento fluido. A rápida expansão do propulsor no orifício de pulverizador provoca a atomização do fluido em gotículas de um tamanho suficientemente pequeno para a administração de medicamentos através dos pulmões. Presentemente, a utilização de tais sistemas de propulsão proporciona os únicos meios práticos para a administração de medicamentos por esta via, utilizando dispositivos manuais portáteis convenientes. Contudo, a utilização de tais gases tem várias desvantagens, por exemplo, aspectos ambientais ou as sensações de arrefecimento experimentadas pelo utilizador, devido à rápida evaporação do propulsor da composição e o facto de muitas formulações de medicamentos serem incompatíveis com os propulsores utilizados convencionalmente sem a utilização de co-solventes e outros aditivos os quais podem, em si mesmos, ser indesejáveis.
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-3Têm sido feitas muitas tentativas para evitar a utilização de tais gases pressurizados como propulsores em formulações de medicamentos, por exemplo, utilizando meios mecânicos para atomizarem o fluido. A maior parte de tais tentativas falharam, porque não conseguiram atingir o tamanho de gotículas muito pequeno requerido, num dispositivo manual.
Para ajudar a separação em gotículas de uma corrente ou jacto de fluido que sai de um orifício de pulverizador foi proposto que a corrente ou jacto de fluido deveria embater com uma superfície de choque colocada a alguma distância da saída do conjunto de pulverizador. Tais dispositivos podem produzir pulverizações, em que algumas das gotículas têm um diâmetro pequeno, mas muitas das gotículas terão um tamanho excessivamente grande para inalação profunda para dentro dos pulmões de um utilizador, afectando assim a absorção do medicamento pelo utilizador. Além disso, algum do fluido gue embate na superfície de choque adere à superfície. Como resultado disso é perdida uma quantidade variável de qualquer quantidade doseada do fluido. Adicionalmente, o fluido residual gue adere à superfície de choque pode tornar-se contaminado e deve ser removido antes da dose seguinte de fluido embater na superfície. Tais mecanismos de embate não podem portanto ser utilizados quando uma quantidade consistente e predeterminada de fluido deva ser distribuída a um utilizador; nomeadamente quando o fluido contém um medicamento que é para ser inalado em profundidade para dentro dos pulmões de um utilizador.
Foi também proposto fazer passar o fluido através de uma câmara de turbilhão localizada a montante da entrada para o conjunto de pulverizador. Uma tal câmara de turbilhão imprime rotação à corrente de fluido e obriga o fluido a sair do orifício de pulverizador como um cone turbulento de fluido, que se separa rapidamente numa pulverização de gotículas finas. Contudo, devido a dificuldades no fabrico, não ficou provado ser comercialmente possível fabricar uma tal câmara de turbulência para dispositivos de escala pequena, por exemplo aqueles em gue um fluido é ejectado sob pressão sem a ajuda de uma corrente de gás pressurizada através de um orifício de pulverizador muito fino. A utilização
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-4de uma câmara de turbilhão não tem, consequentemente proporcionado uma solução prática para os dispositivos de pequena escala.
presente pedido refere-se a uma configuração de conjunto de pulverizador, nomeadamente da própria abertura do orifício de pulverizador, que ajuda a produção de uma pulverização finamente atomizada, pela criação de fluxos secundários, isto é fluxos de fluido transversais à trajectória principal de fluxo de fluido, na ou adjacentemente à abertura para o orifício de pulverizador, induzindo alterações na direcção do fluxo de fluido quando ele passa através do furo de pulverizador ou abertura. Tais conjuntos de pulverizador melhoram a produção de gotícuias muito finas na pulverização, nomeadamente as com um tamanho de partícula de massa média menor do que 10 micron, e melhoram o funcionamento dos dispositivos operados mecanicamente para a produção de pulverizações atomizadas a serem inaladas profundamente para dentro dos pulmões de um utilizador.
SUMÁRIO DO INVENTO
De acordo com um primeiro aspecto, o invento proporciona um processo para descarregar um fluido sob a forma de uma pulverização de gotículas, obrigando um fluido a passar através de um conjunto de pulverizador, compreendendo uma passagem do pulverizador em ligação de fluxo de fluido com uma abertura do pulverizador, sendo o processo caracterizado por ser induzido um fluxo secundário em, pelo menos, parte do fluxo de fluido, que passa através da abertura do pulverizador, por meios de alteração da direcção colocados, pelo menos, numa posição seleccionada dentro do furo da passagem do pulverizador, e/ou imediatamente adjacente à mesma.
invento proporciona também um conjunto de pulverizador para utilização no processo do invento, o qual é caracterizado por compreender:
a. um componente do pulverizador que tem uma ou mais passagens do pulverizador, as quais estão adaptadas para actuarem como
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P904PT uma conduta para a passagem de fluido através do componente do pulverizador e que estão em ligação de fluxo de fluido com uma abertura do pulverizador;
b. um ou mais meios de alteração de direcção, estando, pelo menos, um deles localizado, pelo menos, numa posição seleccionada dentro da dita passagem do pulverizador, numa extremidade da dita passagem ou imediatamente adjacente à mesma, na dita abertura ou imediatamente adjacente à mesma; estando os meios de alteração de direcção adaptados para provocarem uma alteração na direcção de fluxo de, pelo menos, parte do dito fluido, pelo que é induzido um fluxo secundário na dita parte do dito fluxo de fluido; e
c. uma abertura do pulverizador, através da qual é adaptado o dito fluxo de fluido, para ser descarregado como uma pulverização de gotícuias.
O invento proporciona adicionalmente um dispositivo gerador de pulverização que tem uma saída de pulverizador que compreende um conjtmto de pulverizador de acordo com o invento.
grau de fluxo secundário na abertura de pulverizador conseguido pelos meios de alteração de direcção está dependente tanto da percentagem do fluxo cuja direcção é alterada como do ângulo de uma tal alteração na direcção em relação ao remanescente do fluido. Assim o fluxo secundário a 100relativamente ao remanescente do fluido conseguirá um efeito se for desviada uma percentagem suficiente do fluxo, enquanto que uma quantidade pequena do fluxo necessita para ser desviada de um ângulo maior para conseguir o mesmo efeito. Além disso, será apreciado que o grau de fluxo secundário pode variar através da corrente do fluido que sai da abertura de pulverizador. Aqui, o fluxo secundário será considerado, por conveniência, em termos da suas componentes resolvidas paralelas a 90° relativamente à linha de fluxo do remanescente do fluido na abertura de pulverizador e os valores do fluxo secundário aqui indicados serão expressos em termos do componente médio do fluxo redireccionado com um ângulo de saída de 90° em relação à linha geral do fluxo do remanescente do fluido
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na abertura de pulverizador. De preferência, os meios de alteração de direcção conseguem um fluxo secundário na abertura de pulverizador que é equivalente a uma média de, pelo menos, 10% do fluido que passa com um ângulo de saída de 90° em relação à linha geral de do fluxo do remanescente do fluido na abertura de pulveri z ador.
De preferência, os meios de alteração de direcção induzem um fluxo secundário na abertura de pulverizador que é equivalente a um componente de 20 a 80%, por exemplo do fluido fluindo com um ângulo de saída de 90° em relação à linha geral de fluxo do fluido remanescente.
termo imediatamente adjacente é aqui utilizado relativamente à localização da abertura de pulverizador e aos meios de alteração de direcção, para indicar que aqueles itens estão colocados suficientemente próximos da passagem de pulverizador para o fluido não ter comprimento de trajectória suficiente para estabilizar e amortecer os fluxos secundários induzidos nele pelo que, de preferência, pelo menos 10% de fluxo secundário persiste, quando o fluido saí da abertura do orifício de pulverizador do conjunto.
conjunto de pulverizador do invento tem utilização numa larga gama de tipos de dispositivos gue geram uma pulverização, por exemplo, com dispositivos convencionais que utilizam um propulsor de gás liquefeito, ou um sopro de ar de alta pressão como propulsor, para atomizar o fluido, quando o mesmo passa através dos orifícios de pulverizador. Contudo, o conjunto de pulverizador do invento tem aplicação especial como saída de pulverizador para os dispositivos geradores de pulverização operados mecanicamente, os quais têm sido considerados até aqui incapazes de proporcionar pulverizações de gotículas de tamanho muito pequeno, nomeadamente, gotículas com um diâmetro massa média menor do que 10 micron. O invento tem utilização especial com o tipo de dispositivo, em que um fluido é ejectado através do conjunto de pulverizador sob a pressão gerada por um mecanismo de bombagem carregado por mola, nomeadamente o descrito na nossa pedido de patente
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-7internacional copendente NB PCT/GB 91/00433.
conjunto de pulverizador pode ter qualquer forma adequada, tendo em consideração o dispositivo de pulverização com o qual é utilizado. Assim, o conjunto de pulverizador pode ter a forma de um componente discreto que é montado num dispositivo de pulverização. Por exemplo, quando o fluido é ejectado de um recipiente sob pressão, que utiliza um gás propulsor pressurizado, o conjunto de pulverizador pode ter a forma de um inserto de pulverizador metálico, que é um parafuso roscado ou outro encaixe na saída para o mecanismo de válvula de saída do recipiente. Alternativamente, o conjunto de pulverizador pode fazer parte de uma tampa ou de um mecanismo de gatilho que actua um dispositivo mecânico, que gera a pressão para descarregar o fluido através do pulverizador. Num tal caso, a passagem de pulverizador do conjunto do invento pode ser proporcionada, pelo menos em parte, com um furo formado no corpo de qualquer outro componente do dispositivo, que gere a pulverização, por exemplo como uma saída para a câmara de pressão, em que o fluido é pressurizado para descarregar para o orifício de pulverizador na tampa.
O invento será descrito, por conveniência daqui em diante, em termos do conjunto de pulverizador, como sendo um componente de pulverizador discreto, montado terminalmente num furo num componente do dispositivo que gera· a pulverização.
A passagem de pulverizador pode ter qualquer forma e secção transversal adequadas. Tipicamente, a passagem será proporcionada, pelo menos, em parte pelo furo no componente no qual é montado o orifício de pulverizador. Este furo pode ser um furo de secção transversal geralmente circular no componente. Contudo, o furo pode ter outras formas ou configurações, por exemplo, quadrada, triangular ou outras secções transversais poligonais e tais formas de secção transversal poligonais ou assimétricas podem induzir fluxos secundários suficientes dentro do fluido na abertura do orifício de pulverizador para se obter o grau de atomizaçao do fluido desejado, sem a necessidade de meios adicionais de alteração de direcção em qualquer outro lugar no conjunto 425 df
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-δde pulverizador. É particularmente preferido utilizar formas de secção transversal rectangulares, cruciformes ou em forma de estrela para o furo, em que a relação entre a dimensão radial máxima e a dimensão radial mínima é maior do que 2:1, por exemplo de 3:1 a 10:1.
A forma e a área de secção transversal do furo pode variar ao longo do seu comprimento para induzir um elevado grau de turbulência no fluxo dentro do furo de modo a conseguir, pelo menos parte do fluxo secundário requerido no presente invento dentro deste furo. Neste caso o furo pode tornar-se cónico uniformemente ou escalonadamente ou reduzindo-se na direcção da saída do furo de qualquer outro modo, para acelerar o fluxo do fluido, à medida que o mesmo passa através do furo e para evitar a estabilização do fluxo laminar dentro do furo ou o amortecimento excessivo dentro do furo de modo a reduzir o fluxo secundário para um valor ineficaz, por exemplo, abaixo de 10%. Quando o furo se torna cónico uniformemente, será usualmente necessário que a conicidade faça um ângulo incluído de, pelo menos, 20°, excedendo, de preferência, 60°, nomeadamente 90°ou mais, para a conicidade induzir um fluxo secundário suficiente na passagem de fluido através da passagem de pulverizador. Alternativamente, a conicidade pode ter degraus afilados ou alterações no ângulo para induzir o necessário fluxo secundário.
A entrada e/ou saída para o furo, que alimenta o conjunto de pulverizador do invento, podem ter a mesma ou uma forma e tamanho em secção transversal diferentes para a passagem de pulverizador no conjunto de pulverizador e/ou a porção principal do furo, como quando um conjunto de pulverizador que tem uma abertura de orifício de pulverizador poligonal irregular para gerar o fluxo secundário requerido é um encaixe de parafuso dentro de um furo de secção transversal circular, num dispositivo de formação de pulverização.
Como indicado acima, a passagem de pulverizador pode ser proporcionada por um furo num componente do dispositivo, que forma a pulverização, dentro do qual é montado o orifício de pulve-
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Ρ904ΡΤ rizador. Contudo, parte ou a totalidade das passagens de pulverizador podem ser formadas dentro do conjunto de pulverizador, como quando a abertura do orifício de pulverizador é formada como uma abertura na extremidade de um furo cego num bloco de pulverizador metálico ou de pedra preciosa e a passagem de pulverizador é toda formada dentro do bloco de pulverizador. Num tal caso, o furo no dispositivo de formação de pulverização que serve o orifício de pulverizador pode ser um furo de secção transversal circular com paredes polidas convencional e a passagem de pulverizador pode ter quaisquer das configurações descritas acima para o furo no dispositivo de pulverizador.
Quando a forma e configuração da passagem de pulverizador é utilizada para realizar o(s) fluxo(s) secundário(s) no fluxo de fluido através da abertura do orifício de pulverizador, o comprimento de qualquer porção de secção transversal circular direita com paredes polidas da passagem não devia ser suficientemente grande para o fluxo de fluido estabilizar dentro da passagem. É, por conseguinte, preferido que a relação entre o comprimento de furo (1) e o diâmetro máximo (d) para uma tal porção seja menor do que 2:1, nomeadamente menor do que 1:1, por exemplo de 0,25:1 a 1:1. Contudo, quando a forma ou a configuração de uma porção da passagem de pulverizador consegue o(s) fluxo(s) secundário(s) adequado(s), a relação l:d de uma tal porção pode ser comparativamente maior, por exemplo 5:1 ou mais, por exemplo de 10:1 a 100:1.
O invento será descrito daqui em seguida, por conveniência em termos de um furo de secção transversal uniforme geralmente circular no dispositivo de formação de pulverização tendo um conjunto de pulverizador do invento montado terminalmente no mesmo.
O conjunto de pulverizador do presente invento é caracterizado por estar munido com meios para alterarem a direcção de fluxo de, pelo menos, parte do fluido na corrente de fluido que passa através do mesmo, para assim induzirem uma ou mais componentes de fluxo secundário dentro da corrente principal do fluido quando o mesmo passa através da passagem de pulverizador e/ou da abertu-
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-10ra do orifício de pulverizador. 0 invento distingue-se assim da utilização de uma câmara de turbilhão na entrada da passagem de pulverizador ou a montante da mesma, que induz uma componente rotacional à totalidade do fluxo de fluido que é acentuada quando o fluxo é acelerado para dentro da passagem de pulverizador.
Os meios de alteração de direcção podem ser proporcionados de várias maneiras. Por exemplo, a geometria da secção axial ou transversal da passagem de pulverizador acima descrita pode ser suficiente para provocar a formação de fluxos secundários suficientes dentro do fluxo de fluido, através da passagem, não sendo requeridos meios adicionais de alteração da direcção. Quando não é este o caso, a passagem pode ser formada com uma ou mais curvaturas de ângulo afilado ao longo do seu comprimento, as quais provocam alterações na direcção do fluxo dentro do conjunto de pulverizador. As alterações súbitas na área de secção transversal da passagem de pulverizador podem obter o mesmo efeito, como quando é proporcionada uma câmara de pressão entre duas placas transversais, tendo cada uma delas uma abertura de orifício com lábios afilados, por exemplo, como com uma abertura de apito tipo Bono; ou quando a conicidade da passagem de pulverizador é formada com uma série de nervuras ou degraus circunferências. Alternativamente, as paredes da passagem de pulverizador podem ser rugosas, para assim induzirem arrastamento e turbulência na camada de fluido adjacente à parede da passagem de pulverizador e assim induzir grandes diferenças na velocidade e direcção do fluxo dentro do fluido. A referida rugosidade pode ser conseguida, formando a passagem de pulverizador por técnicas de maquinagem convencionais, por exemplo furando com uma broca ou furando com punção a passagem de pulverizador num metal, e omitindo os passos de acabamento e polimento até aqui considerados necessários na formação das passagens nos conjuntos de pulverizador convencionais. 0 grau de rugosidade conseguido desta maneira é, tipicamente, da ordem de 1 a 5 micron de variação em torno do plano médio da superfície e a altura radial da rugosidade será, tipicamente, de 10 a 50% do diâmetro da passagem de pulverizador. Numa alternativa adicional, podem ser formados focos de turbulência dentro do furo da passagem de pulverizador, por exemplo como inserções
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-11axiais finas ou rugosas dentro do furo.
A forma e a configuração da passagem de pulverizador pode induzir fluxo secundário suficiente no fluxo de fluido através da abertura do orifício de pulverizador de modo a ser possível utilizar uma abertura de orifício de pulverizador circular com lábios polidos convencional, a qual induz em si mesma pequeno ou nenhum fluxo secundário adicional. Contudo, é particularmente preferido que os meios de alteração de direcção fiquem localizados na abertura do orifício de pulverizador ou imediatamente adjacentes à mesma, ou fiquem incorporados no próprio orifício de pulverizador por meio de configuração adequada da forma da abertura do orifício. Assim, por exemplo, o orifício de pulverizador pode ser munido com um componente adicional, por exemplo, uma aba ou guia de fluxo, localizada na abertura do orifício ou imediatamente adjacente à mesma. Uma tal aba ou guia de fluxo pode actuar em parte ou em todo o fluxo de fluido. Contudo, é preferido que a aba ou a guia actuem apenas em parte, por exemplo de 10 a 80% da secção transversal efectiva do fluxo de fluido, para assim provocar a que o fluxo afectado colida com o restante do fluxo não afectado.
Alternativamente, o fluxo secundário pode ser conseguido pela utilização de uma abertura de orifício com uma forma plana irregular ou poligonal, por exemplo uma abertura triangular ou rectangular, nomeadamente com ângulos agudos, que não necessita ser simétrica radialmente, por exemplo uma abertura em forma de estrela. Preferivelmente, a abertura do orifício de pulverizador terá um lábio de bordo de faca, para maximizar a velocidade de alteração de direcção do fluido que passa pelo lábio e quaisquer ângulos na periferia circunferencial do lábio são mantidos tão afilados quanto seja possível na prática. É também preferido que a relação entre a dimensão radial máxima e a dimensão radial mínima da abertura do orifício seja, pelo menos, 2:1, nomeadamente 3:1 a 10:1. Além disso, não é necessário que a abertura do orifício seja simétrica radialmente.
A abertura de pulverizador tem, preferivelmente, um diâmetro
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“12médio menor do que 100 micron, preferivelmente, menor do qi micron quando devam ser produzidas gotículas com uma massa de diâmetro médio de menos do que cerca de 6 micron.
Tais aberturas do orifício de pulverizador podem ser formadas por técnicas convencionais, por exemplo, por erosão foto-resistente ao electroquímica de um metal ou outra placa ou pela utilização de um feixe laser para formar uma abertura rugosa mas geralmente circular na placa ou num bloco de pulverizador de pedra preciosa, ou por estampagem mecânica, prensagem, brocagem ou outros meios. Assim, por exemplo, pode ser formada a abertura de pulverizador como uma abertura quadrada ou rectangular num laminado de silício por erosão química de uma face de uma bolacha adequada e uma passagem de pulverizador cónica que forma a entrada para a abertura de orifício formada por erosão do laminado a partir da outra face.
Os meios de alteração de direcção foram descritos acima em termos de dispositivos que actuam radialmente para o interior no fluxo de fluido na passagem de pulverizador ou no orifício de pulverizador. Contudo, está dentro do âmbito do presente invento que os meios de alteração de direcção actuem radialmente para fora, como quando um perno ou outro componente que se prolonga axialmente que tem uma superfície rugosa ou outra superfície de indução de turbulência prolonga-se para dentro de uma abertura do orifício de pulverizador geralmente circular para obstruir parcialmente a abertura do orifício e assim formar um orifício de pulverizador anular que pode ter superfícies rugosas ao longo de ambas as periferias do mesmo.
Por conveniência, o invento será descrito daqui em diante em termos de meios de alteração de direcção que actuam radialmente para dentro.
Os meios de alteração de direcção podem ser proporcionados por uma combinação das características descritas acima, por exemplo, uma superfície rugosa para a parede de passagem de pulverizador com uma aba na saída e/ou uma curvatura aguda no furo e/ou
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uma abertura de pulverizador triangular ou outra de bordos afilados. Uma forma partieularmente preferida do conjunto de pulverizador do invento compreende uma passagem de pulverizador cónica que tem um ângulo incluído de entre 90 e 120° e uma relação entre o comprimento e o diâmetro menor do que 1:1 formados numa placa de corpo de pedra preciosa ou metálica, tendo uma placa de orifício de pulverizador uma abertura com uma forma quadrada ou rectangular de lábios afilados montada na placa de corpo com os eixos da passagem de pulverizador e da abertura de pulverizador substancialmente coincidentes.
Os meios de alteração de direcção provocam uma alteração de, pelo menos 10°, preferivelmente 30 a 90°, por exemplo 45 a 60°, na direcção do fluxo do fluido que eles afectam, mas podem ser conseguidas maiores alterações de direcção por uma combinação dos meios de alteração de direcção, por exemplo, quando são utilizadas duas abas em sucessão imediata uma da outra para alterar a direcção primeiro numa direcção e depois na direcção oposta. É também preferido que a alteração na direcção seja uma alteração aguda, isto é que a alteração ocorra na direcção dentro de uma distância axial de menos do que cinco, preferivelmente menos do que um, diâmetros da largura do fluxo. A forma óptima e a posição dos meios de alteração de direcção de fluxo e o valor da alteração de direcção que cada um deles consegue dependerá, entre outros, da pressão à qual o fluido é para ser descarregado, do diâmetro e da forma do furo e/ou da abertura do orifício de pulverizador, e do tamanho de gotícula requerido; e pode rapidamente ser determinado por testes simples de tentativa de erro. Tipicamente, o fluido será descarregado a uma pressão de entre 10 MPa a 50 MPa, por exemplo, entre 20 MPa a 40 MPa; para formar gotículas com massa de diâmetro médio de menos do que 6 micron; através de aberturas do orifício de pulverizador que têm diâmetros médios entre 5 e 50 micron, nomeadamente menor do que 20 micron, e que têm uma área de secção transversal entre 5 a 2 500 micron quadrados, nomeadamente menor do que 500 micron quadrados.
Como indicado acima, é preferido que a passagem de pulverizador e a abertura do orifício de pulverizador sejam formadas num
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-14componente de pulverizador que tenha um encaixe de rosca de parafuso, de interferência por pressão, de baioneta ou outro encaixe no furo de descarga de um dispositivo de formação de pulverização actuado mecanicamente, nomeadamente o dispositivo de bombagem carregado por mola do pedido copendente Ns PCT/GB 91/00433.
O conjunto de pulverizador do invento foi descrito acima em termos de um fluido de alimentação de passagem de pulverizador através de uma abertura do orifício de pulverizador na saída para a passagem. Contudo, está dentro do âmbito do presente invento que a passagem de pulverizador esteja a jusante do orifício de pulverizador, como quando a abertura do orifício de pulverizador é formada num dos lados de uma placa e é formada uma passagem de pulverizador cónica total ou parcialmente em coincidência com a abertura do orifício do outro lado da placa. Uma tal placa pode ser utilizada com quer a passagem de pulverizador quer com o orifício de pulverizador a montante no fluxo do fluido. Alternativamente, o conjunto de pulverizador pode ser formado a partir de duas placas de orifício de pulverizador com um folga entre elas, sendo a passagem de pulverizador proporcionada pela folga, ou câmara de pressão, entre as placas. Neste caso as aberturas do orifício de pulverizador podem estar em coincidência axialmente umas com as outras ou podem estar transversalmente desfasadas umas das outras. Está também dentro do âmbito do presente invento localizar o orifício de pulverizador dentro da passagem de pulverizador mas adjacente à extremidade de saída da mesma, de modo que a saída para a passagem de pulverizador não afecte nocivamente a pulverização formada no orifício de pulverizador.
conjunto de pulverizador do invento pode ser formado como um componente unitário, como quando a abertura do orifício de pulverizador e a passagem de pulverizador são formadas num bloco metálico ou de outro material; ou pode ser formado a partir de componentes separados, por exemplo a partir de uma placa que tem a abertura do orifício de pulverizador formada na mesma e a partir de um bloco ou placa que tem a passagem de pulverizador formada nele, sendo as duas seguras em conjunto por meios adequados, por exemplo, segurando a placa do orifício de pulverizador no
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-15bloco de passagem de pulverizador por meio de adesivo.
conjunto de pulverizador do invento pode incorporar outras características para melhorarem o funcionamento do mesmo, por exemplo, uma manga de montagem ou bloco de suporte para ajudar o conjunto a suportar as pressões e esforços aplicados ao mesmo pelas pressões súbitas da descarga de fluido a partir do dispositivo de formação de pulverização ou para ajudar na montagem do conjunto no dispositivo de formação de pulverização.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Para ajudar na compreensão do invento, o mesmo será agora descrito por meio apenas de representação, com referência às concretizações preferidas mostradas nos desenhos anexos, nos quais as Figuras la e lb são vistas em planta e em corte axial, respectivamente, através de uma forma do conjunto de pulverizador do invento; as Figuras 2a, 2b e 3a, 3b são uma vistas em planta e em corte axial, respectivamente, através de formas alternativas do conjunto de pulverizador; e a Figura 4 mostra uma forma alternativa adicional do conjunto de pulverizador da Figura 1.
DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS DO INVENTO:
Na Figura 1, está representada uma placa fina 101 que tem uma passagem 102 tendo uma secção transversal convergente formada por erosão química selectiva ou outras técnicas adequadas. O ângulo incluído da passagem convergente é de entre 90° a 120° e a relação máxima entre o diâmetro e o comprimento da passagem é, pelo menos, 1:1. Na extremidade fina da passagem é formada uma abertura de orifício de saída 104 com uma aba 106 posicionada, de modo que o fluxo de líquido é forçado a alterar a direcção quando se desloca ao longo da curvatura 108 criada pela aba 106 quando ele passa através da abertura de orifício 104. Esta alteração na direcção da parte do fluxo desviado pela aba provoca um significativo fluxo secundário na saída do orifício e isto ajuda a separar o fluxo de fluido em gotículas finas.
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A aba pode ser formada por punçoamento parcial de uma abertura de orifício circular através da placa 101. Alternativamente, a passagem 102 pode ser formada numa placa e tuna abertura circular formada por um feixe laser numa outra. As duas placas podem depois ser montadas uma na outra com a abertura apenas parcialmente em coincidência com a passagem para conseguir uma aba semelhante à mostrada na Figura lb. Contudo, o lábio do lado direito da abertura do orifício deveria ser curvado em vez de direito como mostrado na Figura la.
Para produzir gotículas com uma massa de diâmetro médio menos de 7 micron, o líquido é fornecido à passagem 102 numa pressão de cerca de 35MPa a 40MPa. A espessura da placa 101 é de, aproximadamente, 100 micron e o diâmetro médio da abertura de orifício final 104 final é, aproximadamente, 5 micron.
Na Figura 2, é mostrado um pulverizador de atomização semelhante aquele da Figura 1, mas com um acabamento rugoso para as paredes da passagem 202 e os lábios da abertura de orifício 104. O acabamento rugoso ajuda na criação de turbulência e, consequentemente, dos fluxos secundários dentro do fluído e ajuda a atomização. Numa tal forma de conjunto de pulverizador, a rugosidade tem, tipicamente, de cerca de 3 micron de altura e isto pode ser conseguido por punçoamento mecânico da passagem e do orifício. Quando a rugosidade na passagem 202 provoca fluxo(s) secundário(s) suficiente(s) no fluido que passa através da abertura 104, o orifício de pulverizador pode ser munido com um orifício de pulverizador convencional com uma abertura de furo circular polido.
Na Figura 3, o conjunto de pulverizador é semelhante ao mostrado na Figura 1, exceptuo que a passagem de pulverizador 302 é formada por moldação por injecção ou moldação semelhante, de um material plástico para proporcionar um acabamento polido às paredes da passagem. A abertura do orifício de pulverizador tem uma secção transversal rectangular ou quadrada, como mostrado na Figura 3a. 0 orifício de pulverizador pode ser formado por erosão selectiva de um plástico foto-sensível ou de uma bolacha de
425
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sílica, utilizando técnicas conhecidas. Será usualmente preferido proporcionar uma tampa de suporte 310 ou algo semelhante, para minimisar o risco de danos no bloco de passagem de pulverizador 311 e da placa de orifício de pulverizador 312, e esta tampa pode possuir uma rosca de parafuso exterior, pelo que o conjunto de pulverizador pode ser seguro dentro do furo de saída de um dispositivo de formação de pulverização. O conjunto de pulverizador da Figura 3 pode ser orientado com o orifício de pulverizador a montante ou a jusante da passagem de pulverizador, visto que são maioritariamente os ângulos agudos do lábio da abertura do orifício que provocam os fluxos secundários requeridos para separarem um fluxo de fluido em gotículas finas.
Na forma do conjunto de pulverizador mostrada na Figura 4, são formadas aberturas de orifício de pulverizador em duas placas separadas. A abertura do orifício de pulverizador a montante pode ser comparativamente áspera, de modo que não provoca que o fluxo através de si se separe em gotículas. Contudo, devido ao lábio afilado deste orifício, o mesmo induzirá fluxos secundários dentro do fluido. A abertura do orifício de pulverizador a jusante é suficientemente fina, por exemplo menor do que 20 micron, para provocar que o fluido que passa através dela se parta em gotículas finas. As duas placas são montadas aproximadamente à distância de um diâmetro de orifício de pulverizador fino. A folga entre as placas forma, com as paredes anulares da montagem em que as placas são seguras, tuna passagem de diâmetro mais fino do que o orifício a montante e esta alteração na secção transversal ajuda na formação de fluxos secundários dentro do fluxo que sai da abertura do orifício a montante.
O invento foi descrito acima em termos da utilização de meios de alteração de direcção únicos. Contudo, podem ser utilizados em combinação dois ou mais de tais meios, por exemplo, pode ser utilizada a aba mostrada na Figura 1 em combinação com uma ou mais abas adicionais localizadas em volta da periferia do lábio da abertura do orifício de pulverizador e actuando em sentidos opostos ao mostrado para assim induzirem fluxos secundários que se opõem uns aos outros e simularem a formação de correntes de 73 425
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-18choque de fluido na abertura do orifício de pulverizador ou im« diatamente ajusante da mesma.

Claims (19)

  1. REIVINDICACÕES
    1 - Processo para descarregar um fluido sob a forma de uma pulverização de gotículas, obrigando um fluido a passar através de conjunto de pulverizador, compreendendo uma passagem do pulverizador em ligação de fluxo de fluido com uma abertura do pulverizador, sendo o processo caracterizado por ser induzido um fluxo secundário em, pelo menos, parte do fluxo de fluido, gue passa através da abertura do pulverizador, por meios de alteração da direcção colocados, pelo menos, numa posição seleccionada dentro do furo da passagem do pulverizador, na extremidade de passagem do pulverizador, ou imediatamente adjacente à mesma, e na abertura do orifício do pulverizador, ou imediatamente adjacente à mesma.
  2. 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios de alteração de direcção induzirem um fluxo secundário na abertura de pulverizador de, pelo menos, 10% do fluido que flui com um ângulo de saída de 90° em relação à trajectória geral do fluxo do remanescente do fluido na abertura do pulverizador.
  3. 3 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por os meios de alteração de direcção induzirem um fluxo secundário na abertura do pulverizador de, pelo menos, 20 a 80% do fluido que flui com um ângulo de saída de 90° em relação à trajectória geral do fluxo do remanescente do fluido na abertura do pulverizador.
  4. 4 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os meios de alteração da direcção ou cada um deles conseguir, no fluxo que afecta uma alteração no ângulo de fluxo de 30 a 90° relativamente à trajectória geral de fluxo do fluido remanescente.
  5. 5 - Processo de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado por o fluido ser aplicado ao conjunto de pulverizador a uma pressão de entre 10 MPa a
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    -2050 MPa e a abertura do orifício do pulverizador ter um diâmetro médio inferior a 20 micron.
  6. 6 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a passagem do pulverizador e/ou o lábio da abertura do pulverizador ter, pelo menos, uma superfície rugosa exposta ao fluxo de fluido e por a rugosidade ser, pelo menos, suficiente para induzir fluxo(s) secundário(s) no fluxo do fluido.
  7. 7 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a passagem do pulverizador ter a forma de uma passagem convergindo com um ângulo incluído de, pelo menos, 60° para uma abertura de orifício, que tem uma forma poligonal .
  8. 8 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a abertura do orifício do pulverizador não ser circular e por a relação entre o tamanho radial máximo e o tamanho radial mínimo da abertura ser de 2:1 a 10:1.
  9. 9 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a abertura ter uma forma lábio afilado na mesma.
  10. 10 - Conjunto de pulverizador adequado para utilização no processo da reivindicação 1, caracterizado por o conjunto de pulverizador compreender:
    b. um ou mais meios de alteração de direcção, estando, pelo menos, um deles localizado, pelo menos, numa posição seleccionada dentro da dita passagem do pulverizador, numa extremidade da dita
    a. um componente do pulverizador que tem uma ou mais passagens do pulverizador, as quais estão adaptadas para actuarem como uma conduta para a passagem de fluido através do componente do pulverizador e que estão em ligação de fluxo de fluido com uma abertura do pulverizador;
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    -21passagem ou imediatamente adjacente à mesma, na dita abertura ou imediatamente adjacente à mesma; estando os meios de alteração de direcção adaptados para provocarem uma alteração na direcção de fluxo de, pelo menos, parte do dito fluido, pelo que é induzido um fluxo secundário na dita parte do dito fluxo de fluido; e
    c. uma abertura do pulverizador, através da qual é adaptado o dito fluxo de fluido, para ser descarregado como uma pulverização de gotículas.
  11. 11 - Conjunto de pulverizador de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os meios de alteração de direcção estarem adaptados para induzirem um fluxo secundário na abertura do pulverizador de, pelo menos, 10% do fluido que flui com um ângulo de saída de 90° em relação à trajectória geral do fluxo do remanescente do fluido na abertura do pulverizador.
  12. 12 - Conjunto de pulverizador de acordo com qualquer das reivindicações 10 ou 11, caracterizado por os ditos meios de alteração de direcção estarem localizados, pelo menos, em parte dentro da dita passagem do pulverizador.
  13. 13 - Conjunto de pulverizador de acordo qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado por os meios de alteração de direcção serem proporcionados, pelo menos em parte, por uma superfície rugosa na dita passagem e/ou num lábio da dita abertura.
  14. 14 - Conjunto de pulverizador de acordo com reivindicação 10, caracterizado por os ditos meios de alteração de direcção serem proporcionados, pelo menos em parte, por uma ou mais alterações afiladas, em secção transversal, na passagem do pulverizador.
  15. 15 - Conjunto de pulverizador de acordo com o reivindicado na reivindicação 10, caracterizado por os ditos meios de alteração de direcção serem proporcionados, pelo menos em parte, por uma ou mais abas localizadas no lábio da abertura do pulveri73 425
    Ρ904ΡΤ
    -224* -y *í‘ zador.
  16. 16 - Conjunto de pulverizador de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os ditos meios de alteração de direcção serem proporcionados, pelo menos em parte, por uma abertura de orifício que não é circular, e por a relação entre o tamanho radial máximo e o tamanho radial mínimo da abertura ser de 2:1 a 10:1.
  17. 17 - Conjunto de pulverizador de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a passagem do pulverizador ter a forma de uma passagem, convergindo com um ângulo incluído de, pelo menos, 60°, para a abertura do pulverizador, e por a abertura do pulverizador não ter uma forma circular.
  18. 18 - Dispositivo gerador de pulverizrização, que tem uma saída de pulverizador de formação de pulverização, caracterizado por a saída de pulverizador compreender um conjunto de pulverizador de acordo com qualquer das reivindicações 10 a 17.
  19. 19 - Dispositivo gerador de pulverização de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o dispositivo compreender:
    a. meios de pressurização para a aplicação de uma quantidade predeterminada de energia, por meio de um mecanismo de bombagem carregado por mola, a uma quantidade doseada de fluido, para submeter o fluido a um aumento predeterminado de pressão, tendo o dito mecanismo de bombagem meios de retenção, para reterem o mecanismo de bombagem num estado carregado, no qual o fluido dentro da bomba é retido à pressão ambiente; e meios para libertarem os meios de retenção, para provocarem assim o dito aumento predeterminado na pressão do fluido; e
    b. meios para atomizar o fluido pressurizado em gotículas, que incorporam um conjunto de pulverizador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 17.
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