Конструкция сопла - RU2280001C2

Чертежи

Показать все 18 чертежа(ей)

Описание

Это изобретение относится к усовершенствованиям, выполненным в конструкции сопла или касающимся такой конструкции.

Конструкции сопел обычно используют для управления выбросом текучих сред из находящегося под давлением контейнера, например, из так называемого "аэрозольного контейнера", а также они могут быть использованы в промышленных устройствах для управления выбросом текучих сред под давлением во многих других случаях.

Обычно конструкции сопел обеспечивают создание частиц текучей среды или аэрозоля, который содержит мелкую пыль из взвешенных капель текучей среды, размерные характеристики которых изменяются в соответствии с обычным распределением.

В отношении обычных конструкций сопел возникают проблемы, поскольку диаметр частиц создаваемого распыления или аэрозоля может составлять приблизительно менее 6,3 μм, а частицы такого размера может вдыхать любой человек, находящийся вблизи от распыления или аэрозоля. Это представляет собой определенную проблему, когда рассматриваемые конструкции сопла расположены на аэрозольных контейнерах, в которых, например, находится состав для полирования, краска, адгезионное вещество, дезодорант или лак для волос, а компоненты содержимого контейнера могут быть токсичными.

Проблемы также возникают и в случае обычных конструкций сопел, для которых вдыхание не представляет собой проблему, но может оказаться необходимым обеспечение частиц предпочтительного размера, чтобы гарантировать максимальную эффективность распыления или аэрозоля для выполнения ими требуемой цели. Так, например, установлено, что для освежителя воздуха, чем меньше размер частиц, тем выше эффективность ароматизации. В этом случае для обеспечения эффективности необходимо, чтобы максимальное количество частиц имело небольшой размер.

Другая проблема, которая возникает применительно к обычным конструкциям сопел, имеет место тогда, когда в аэрозольных контейнерах в качестве средства, обеспечивающего движение, используют сжатый газ. Поскольку сжатый газ быстрее "выталкивает" содержимое из контейнера, чем выходит из него совместно с частицами, как в случае другой среды, обеспечивающей движение, такой как сжиженный нефтяной газ, конструкция сопла в большей степени создает блокирование, так как содержимое не находится в жидкой среде, обеспечивающей движение. Еще одна проблема заключается в том, что средний размер частиц, создаваемых обычным соплом при использовании сжатого газа в качестве средства приведения в движение, приблизительно составляет 80 μм, в то время как требуемый средний размер частиц приблизительно составляет 30 μм. Кроме того, когда происходит опорожнение контейнера, падение давления в контейнере приводит к нежелательному увеличению среднего размера частиц.

Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать конструкцию сопла, в которой вышеупомянутые проблемы были исключены или по меньшей мере сведены к минимуму.

Согласно первому аспекту изобретения создана конструкция сопла, которая обеспечивает образование частиц текучей среды или аэрозоля и которая предназначена для соединения с источником подачи текучей среды, при этом конструкция сопла включает отверстие для подвода текучей среды, через которое текучая среда поступает в конструкцию от источника ее подачи, и отверстие для выпуска текучей среды, через которое текучая среда может быть вытолкнута из конструкции сопла, причем отверстия для подвода и выпуска текучей среды соединены посредством канала для прохождения потока, по которому при работе текучая среда проходит от отверстия для ее подвода к отверстию для ее выпуска, при этом конструкция сопла включает средство управления, размещенное в канале, которое при работе предназначено для управления размером частиц текучей среды или аэрозоля, создаваемых конструкцией сопла в отверстии для выпуска, причем средство управления включает первое и второе внутренние отверстия, при этом размер канала поперечно направлению потока текучей среды уменьшен относительно аналогичного размера остальной части канала, первое и второе средства расширения, при этом размер канала поперечно направлению потока текучей среды увеличен относительно аналогичного размера остальной части канала, указанные средства расширения образуют камеру, при этом каждое первое и второе внутреннее отверстие связано с соответствующим одним первым и вторым средством расширения, предназначенным при работе для образования частиц текучей среды в связанном с ним средстве расширения.

Конструкция сопла предпочтительно предназначена для использования с текучими средами при давлении менее чем 20 бар.

Конструкция сопла включает дополнительно к первому и второму внутренним отверстиям и первому и второму средствам расширения средство управления, размещенное в канале для потока текучей среды.

При этом дополнительное средство управления содержит, по меньшей мере, одно дополнительное средство расширения, а дополнительное средство управления содержит, по меньшей мере, одно дополнительное внутреннее отверстие.

Предпочтительно дополнительное средство управления содержит многоканальное средство, при этом, по меньшей мере, часть канала разделена на количество каналов от 2 до 12, каждый из которых имеет уменьшенный размер поперечно направлению потока текучей среды относительно аналогичного размера остальной части канала.

Многоканальное средство содержит ограничитель в виде перфорированного тела с выполненными в нем отверстиями.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно дополнительное внутреннее отверстие расположено в комбинации с, по меньшей мере, одним дополнительным средством расширения, при этом, по меньшей мере, одно дополнительное средство расширения находится вблизи отверстия для выпуска текучей среды и, по меньшей мере, одно дополнительное внутреннее отверстие находится вблизи отверстия для подвода текучей среды. При этом, по меньшей мере, одно дополнительное внутреннее отверстие примыкает к соответствующему одному дополнительному средству расширения таким образом, что при работе внутреннее отверстие создает частицы текучей среды, проходящие через канал для потока текучей среды внутри средства расширения, а средство расширения примыкает к отверстию для выпуска текучей среды.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно средство расширения образует камеру по существу круглого поперечного сечения.

Предпочтительно дополнительное средство управления содержит, по меньшей мере, одно средство отклонения, при этом поток, проходящий через канал, перенаправлен в направлении в основном поперечно направлению потока текучей среды в канале по всей длине средства.

При этом, по меньшей мере, одно средство отклонения содержит камеру расширения, в которой отверстие для подвода и отверстие для выпуска смещены относительно друг друга, дополнительное средство управления содержит, по меньшей мере, одно средство завихрения, при этом вращающийся поток возбуждается в текучей среде вокруг направления потока текучей среды в канале.

Кроме того, дополнительное средство управления содержит, по меньшей мере, одно средство Вентури, которое дополнительно содержит узкий канал, расширяющийся к относительно широкому каналу с узким подводом для воздуха, входящего в канал вблизи того места, где канал расширяется.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно средство расширения снабжено выступом на его внутренней поверхности для возбуждения турбулентности в потоке текучей среды.

В конструкции сопла согласно изобретению отверстие для выпуска текучей среды закрыто подвижной створкой, которая в закрытом положении обеспечивает защиту отверстия для выпуска текучей среды.

Конструкция сопла согласно изобретению может быть образована, по меньшей мере, двумя взаимосвязанными частями, которые выполнены подвижными относительно друг друга для обеспечения очистки конструкции сопла.

При этом эти две части могут быть взаимосвязаны посредством шарнира для возможности перемещения частей друг к другу и друг от друга, причем одна или более из взаимосвязанных частей включает уплотнение, которое, когда части сведены друг с другом для образования конструкции сопла, препятствует утечке текучей среды из конструкции сопла.

Конструкция сопла согласно изобретению может включать более одного канала для потока текучей среды.

Конструкция сопла согласно изобретению может включать более одного отверстия для подвода текучей среды и/или отверстия для выпуска текучей среды.

Предпочтительно, конструкция сопла включает избирательное средство у отверстия для подвода текучей среды или у каждого отверстия для подвода текучей среды, которое действует с возможностью выбора канала для потока текучей среды. При этом избирательное средство действует с возможностью выбора канала для текучей среды в соответствии с давлением текучей среды.

В этом случае конструкция сопла включает отверстие для выпуска текучей среды для каждого из каналов для потока текучей среды. При этом соответствующие каналы для потока текучей среды объединены у одного отверстия для выпуска текучей среды.

Конструкция сопла согласно изобретению может включать, по меньшей мере, два канала для потока текучей среды, причем каждый канал с отдельным отверстием для выпуска текучей среды может включать три или более канала для потока текучей среды.

В случае такой конструкции можно эффективно управлять размером частиц текучей среды или аэрозоля, которые создает конструкция сопла, чтобы тем самым свести к минимуму проблемы ненужного или нежелательного вдыхания частиц и обеспечить максимальную эффективность частиц текучей среды или аэрозоля для выполнения той цели, для которой они предназначены. Кроме того, посредством управления размером частиц в канале у выпускного отверстия можно обеспечить компенсацию падения давления, которое происходит в устройстве, когда в качестве среды, обеспечивающей приведение в движение, используют сжатый газ.

Средство управления предпочтительно представляет собой одно из следующих средств:

a) средство расширения, в котором размер канала поперечно направлению потока текучей среды увеличен относительно аналогичного размера в остальной части канала;

b) внутреннее отверстие, в котором размер канала поперечно направлению потока текучей среды уменьшен относительно аналогичного размера в остальной части канала;

c) множество каналов, в которых по меньшей мере часть канала разделена на 2-12 каналов, каждый из которых имеет уменьшенный размер поперечно направлению прохождения потока по отношению к аналогичному размеру в остальной части канала;

d) средство отклонения, в котором поток через канал перенаправлен в направлении, по существу поперечном направлению потока в канале, по длине средства.

e) средство завихрения, в котором происходит образование вращательного потока текучей среды относительно направления потока текучей среды в канале;

f) и/или средство Вентури, содержащее узкий канал, расширенный для получения относительно широкого канала, с узким отверстием для входа воздуха, выходящим в канал вблизи от того места, где расширяется канал.

Предпочтительно любое одно или дополнительное из вышеупомянутых средств управления по желанию или исходя из его приемлемости может быть использовано в том случае, который удовлетворяет применению конструкции сопла, при этом, в частности, в одной и той же конструкции сопла может быть совместно использовано большое количество идентичных или подобных типов одних и тех же средств управления.

Предпочтительно, чтобы средство расширения было расположено вблизи от отверстия для выпуска текучей среды, кроме того, средство расширения может образовывать камеру по существу круглой формы.

Предпочтительно, чтобы конструкция сопла включала более одного канала для прохождения потока текучей среды и в этих случаях конструкция сопла будет иметь более одного отверстия для подвода и/или выпуска текучей среды. Если конструкция сопла будет иметь два или более канала, то предпочтительно она дополнительно включает избирательное средство у отверстия для подвода текучей среды или у каждого из таких отверстий, которое действует так, чтобы осуществлять выбор того, по какому из каналов должна проходить текучая среда. Например, выбор может быть сделан в соответствии с давлением или скоростью потока текучей среды. В том случае, когда конструкция сопла имеет два или более канала для прохождения потока текучей среды, эта конструкция может содержать отверстие для выпуска текучей среды в каждом канале, предназначенном для прохождения потока, или, как вариант, соответствующие каналы могут быть объединены у одного отверстия, предназначенного для выпуска текучей среды.

Обычно преимущественные результаты получают в случае конструкции сопла, которая включает средство управления типа а) и/или типа b). Наиболее предпочтительные результаты получают при введении средства управления типа а) и средства управления типа b), при этом средство управления типа а) является ближайшим к отверстию для выпуска текучей среды, а средство управления типа b) является ближайшим к входному отверстию канала для прохождения текучей среды.

В случае конструкции сопла, предназначенной для использования совместно с контейнером для получения аэрозоля или частиц текучей среды, который содержит состав для полирования, краску, адгезионное вещество, дезодорант или лак для волос, было установлено, что особенно эффективные результаты позволяют получить средства управления а), b) и/или d). Конструкция сопла, которая включает сочетание таких средств управления, причем в последовательности d), b) и/или а) от отверстия для подвода текучей среды до отверстия для ее выпуска, снижает долю вдыхаемых частиц, находящихся в аэрозоле или в текучей среде, создаваемых при работе конструкции сопла. По существу при использовании этого типа конструкции сопла доля вдыхаемых частиц, находящихся в аэрозоле или в текучей среде, создаваемых при подаче текучей среды под максимальным давлением, может составить менее 15%, предпочтительно менее 10%, а наиболее предпочтительно менее 7%, если проводить измерения описанным ниже способом. Кроме того, было установлено, что обеспечивает преимущество включение в эту конструкцию дроссельного устройства перед средством управления типа d), при этом дроссельное устройство уменьшает давление потока и приводит к улучшению управления потоком текучей среды в последовательности средств управления типа b) и а). Предпочтительно, чтобы дроссельное устройство содержало сужение канала для прохождения потока текучей среды.

В том случае, если конструкция сопла предназначена для использования совместно с аэрозольным контейнером, содержащим очиститель воздуха или служащим для фармацевтического применения, было установлено, что для получения особенно эффективных результатов могут быть использованы средства а), с) е) и/или f). Это объясняется тем, что когда их используют в конструкции сопла, частицы текучей среды, создаваемые этой конструкцией, будут меньше, а кривая распределения частиц по размерам будет уже. В этом случае также предпочтительно, чтобы конструкция сопла имела более узкое отверстие для выпуска текучей среды, чем в других вариантах осуществления этой конструкции. Кроме того, при таком использовании может быть более одного канала для прохождения потока текучей среды и можно не использовать избирательные средства для выбора канала, по которому должна проходить текучая среда.

В случае конструкции сопла, предназначенной для использования с контейнером для создания аэрозоля или частиц текучей среды, в котором в качестве средства приведения в движение применяют сжатый газ, было установлено, что преимущество может быть получено при выполнении более одного канала для прохождения потока текучей среды, при этом могут быть использованы, например, два или три таких канала, каждый из которых имеет отдельное отверстие для выпуска текучей среды. Средства управления, используемые в каналах для прохождения потока, будут изменяться соответственно применению аэрозоля или частиц текучей среды.

В случае конструкции сопла, предназначенной для использования с аэрозольным контейнером, содержащим средство от насекомых, предпочтительно выполнить более одного канала для прохождения потока текучей среды, при этом установлено, что преимущество обеспечивает наличие более одного отверстия для выпуска текучей среды, которыми являются средства управления а) и b) или с).

В случае конструкции сопла, предназначенной для использования в промышленности, установлено, что могут быть использованы средства управления а), b), с), е) и f) для создания частиц текучей среды или аэрозоля со средним размером частиц (если проводить измерения, используя описанный ниже способ) менее 80 μм при давлении менее 20 бар (≈20 кгс/см²), при этом полученный средний размер частиц будет составлять от 10 до 30 μм при давлении от 2 до 5 бар (≈2-5 кгс/см²). Возможность создания таких мелких частиц при относительно низком давлении представляет собой преимущество, поскольку уменьшает износ конструкции сопла.

Предпочтительно, чтобы отверстие для выпуска текучей среды в конструкции сопла было закрыто подвижной шарнирной створкой, при этом, когда она находится в положении закрытия, то обеспечивает защиту выпускного отверстия.

Предпочтительно, чтобы конструкция сопла была образована по меньшей мере из двух взаимосвязанных частей, причем эти части могут быть подвижны относительно друг друга, чтобы была обеспечена возможность выполнения очистки конструкции сопла.

Наиболее предпочтительно, чтобы конструкция сопла была образована из двух частей, взаимосвязанных посредством шарнира, чтобы обеспечить возможность перемещения этих частей друг к другу и друг от друга для выполнения очистки.

Предпочтительно, чтобы одна или обе из взаимосвязанных частей включали уплотнение, которое, когда эти части находятся в сомкнутом положении, предотвращало утечки текучей среды из конструкции сопла.

Одно из преимуществ такого выполнения сопла в виде двух частей заключается в том, что эту конструкцию можно изготовить очень дешево.

Приводное устройство и колпачок для распыления из него согласно второму и третьему аспектам изобретения могут быть изготовлены совместно с конструкцией сопла согласно изобретению, формируя единую часть сужения, или, как вариант, конструкция сопла может быть добавлена впоследствии в качестве крепления к сужению.

В каждом из средств управления любого типа a)-f) возможно изменение потока текучей среды преимущественно путем соответствующего выполнения внутренней поверхности такого средства. Например, может быть выполнена текстурированная внутренняя поверхность или, как вариант, могут быть выполнены выступы, например шипы, которые создают турбулентность потока текучей среды, проходящего через соответствующее средство управления.

Ниже изобретение будет описано дополнительно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 представлен боковой вид, частично в поперечном сечении, в котором показан обычный колпачок для распыления частиц текучей среды или аэрозоля, установленный на обычный контейнер, находящийся под давлением;

на фиг.2 представлен боковой вид, частично в поперечном сечении, колпачка для распыления частиц текучей среды или аэрозоля согласно фиг.1 в его "открытой" форме;

на фиг.3 представлен вид в плане колпачка для распыления частиц текучей среды или аэрозоля согласно фиг.2;

на фиг.4 представлен вид в поперечном сечении по линии Х-Х' обычной конструкции сопла согласно фиг.2;

на фиг.5 представлен вид в поперечном сечении, подобный виду на фиг.4, альтернативной формы обычной конструкции сопла;

на фиг.6 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды первого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фиг.7 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды второго варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фиг.8 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды третьего варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фиг.9 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды четвертого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фигуре 10 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды пятого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фиг.11 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды шестого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фиг.12 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды седьмого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фиг.13 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды восьмого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фиг.14 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды девятого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фиг.15 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды десятого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фиг.16 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды одиннадцатого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению;

на фиг.17 представлен вид в плане обычной промышленной конструкции сопла;

на фиг.18 представлен боковой вид по высоте обычной промышленной конструкции сопла;

На фиг.19 представлен боковой вид в поперечном сечении части канала для потока текучей среды двенадцатого варианта осуществления конструкции сопли согласно изобретению.

На фиг.1 и 2 представлен обычный упругий колпачок 10 для распыления, установленный на обычный контейнер 11, который содержит текучую среду под давлением. Контейнер имеет выпускное отверстие 12, через которое текучая среда под давлением может выходить из контейнера 11 при приведении его в действие. Колпачок 10 закреплен на контейнере 11 посредством упругого зацепления с закраиной 13 контейнера 11.

Колпачок 10 выполнен в виде двух частей и содержит крышку 14, которая подсоединена к основному корпусу 16 посредством упругого шарнира 17. Колпачок 10 также включает отходящий вниз трубчатый элемент 18, который, когда колпачок 10 установлен на контейнер 11, входит в соприкосновение с выпускным отверстием 12, чтобы обеспечить приведение контейнера в действие путем нажатия на колпачок в нижнем направлении. Трубчатый элемент 18 имеет канал 19, который образует часть канала 21 для потока текучей среды. Нижняя поверхность крышки 14 и верхняя поверхность корпуса 16 имеют выполненные в них соответствующие канавки 22, 23, которые, когда крышка 14 находится в закрытом положении, которое показано на фиг.1, образуют часть канала 21 для потока текучей среды. Канал 19 трубчатого элемента 18 и две канавки 22, 23 соответственно в нижней поверхности крышки 14 и в верхней поверхности корпуса 16 формируют канал для потока текучей среды от выпускного отверстия 12 контейнера 11 к отверстию 24 для выпуска потока текучей среды в конструкции сопла.

Корпус 16 колпачка также включает шарнирную створку 26, которая на фиг.1 показана в закрытом положении. Створка 26 включает выступающую часть 27, которая в закрытом положении препятствует работе колпачка. Створка 26, когда она закрыта, перекрывает отверстие 24 для выхода текучей среды и может быть открыта посредством поворота вокруг шарнира 28, который соединяет створку 26 с корпусом 16. В случае открытия створки открывается отверстие 24 для выпуска текучей среды.

При использовании контейнера шарнирную створку 26 открывают, чтобы открыть отверстие 24 для выпуска текучей среды, после чего осуществляют надавливание на верхнюю поверхность крышки 14, как указано стрелкой 29. При надавливании на верхнюю поверхность крышки 14 трубчатый элемент 18 приводит в действие выходное отверстие 12 контейнера, обеспечивая выпуск текучей среды из контейнера 11 в канал 21 для потока текучей среды. Упругость колпачка 10 облегчает это действие. Как только текучая среда под давлением будет выпущена в канал 21, она проходит к выпускному отверстию 24 и происходит ее выброс так, как указано стрелкой 31. После использования крышка 14 может быть открыта посредством поворота вокруг шарнира 17, чтобы обеспечить возможность очистки канавок 22, 23.

На фиг.3 представлен вид в плане колпачка 10 согласно фиг.1 и фиг.2, при этом позиции, совпадающие с позициями на фиг.1 и 2, обозначают аналогичные детали. Канавки 22, 23 соответственно в нижней поверхности крышки 14 и в верхней поверхности корпуса 11, которые образуют часть канала 21 для потока текучей среды, на этой фигуре показаны яснее. Можно видеть, что в случае обычного колпачка канавки 22, 23 в крышке 14 и в верхней поверхности корпуса 11 включают части 32, 33, которые проходят поперечно остальной части канавок 22, 23, и которые, когда крышка 14 находится в закрытом положении (фигура 1), образуют вихревую камеру, которая создает вращательное движение текучей среды при выбросе этой среды из выпускного отверстия 24. Каждая канавка 22, 23 окружена уплотнением 24, 26 в форме подковы, которое препятствует утечкам текучей среды из конструкции сопла.

На фиг.4 представлен вид в плане колпачка такого типа, который показан на фиг.3, в котором отсутствуют части, поперечные канавкам 22, 23 (из которых показана только канавка 22 в корпусе 11), и поэтому вихревая камера отсутствует. Конструкция сопла этого типа при ее использовании создает распыление в виде полного, но неровного конуса.

На фиг.5 представлен вид в плане части колпачка согласно фиг.3, более четко показывающий поперечную часть 32 канавки 22 в верхней поверхности корпуса 11. Конструкция сопла, показанная на фиг.5, при ее использовании создает распыление в виде полого конуса.

На фиг.6 представлен первый вариант осуществления конструкции сопла согласно настоящему изобретению. На ней представлено поперечное сечение крышки 14 и корпуса 11 колпачка 10 такого типа, который показан на фиг.1. Для ясности показана только часть трубчатого элемента 18. В первом варианте осуществления изобретения канал 21 для потока текучей среды изменен, чтобы управлять характеристиками аэрозоля, подаваемого из отверстия 24 для выпуска текучей среды. Канал содержит первое отверстие 36 (камеру), средство отклонения 37, второе внутреннее отверстие 38, расширительную камеру 39 и суженное выходное отверстие 24 конструкции сопла. Первая камера 36 имеет плавно искривленные стенки, способствующие предотвращению образования частиц текучей среды, которые можно вдыхать. У обычных конструкций сопла там, где они имеют такую камеру, вследствие способа изготовления получается неровная поверхность, которая увеличивает вероятность формирования уменьшенных вдыхаемых частиц. Средство отклонения 37 также обеспечивает уменьшение количества вдыхаемых частиц, а также уменьшает влияние какого-либо изменения расстояния между камерой 36 и выходным отверстием 24, которое может иметь место в случае аэрозольных контейнеров разного размера. Внутреннее отверстие 38 образует частицы текучей среды в канале 21, и эти частицы перемешиваются с частицами текучей среды из выходного отверстия 24, чтобы создать уменьшенные частицы для их объединения таким образом, что количество небольших вдыхаемых частиц будет уменьшено. Частицы текучей среды, образованные у отверстия 38, закручиваются и вращаются в расширительной камере 39, которая действует так, чтобы образовать равномерный поток частиц текучей среды, когда он выходит из выпускного отверстия 24. Расстояние между камерой 39 и выходным отверстием 24 можно изменять для получения необходимого угла распыления из выходного отверстия 24.

Установлено, что конструкция сопла с сочетанием модификаций средств управления, представленных на фиг.6, при ее использовании создает аэрозоль или частицы текучей среды, при этом на протяжении существования аэрозоля средняя доля частиц, имеющих размер менее 6,3 μм (если проводить измерения, используя описанную ниже технологию) снижена с 25% (для обычной конструкции сопла, например такой, которая представлена на фиг.5) до величины, составляющей менее 6,5%.

На фиг.7 представлен вид в плане части второго варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению. В этом варианте канал 21 для потока текучей среды изменен за счет выполнения в нем средства отклонения 41. Это средство 41 способствует исключению какого-либо влияния размеров конструкции сопла на распределение частиц в текучей среде. Конструкция сопла, представленная на фиг.7, является предпочтительной, поскольку при ее использовании нижний шлейф кривой распределения частиц сведен к минимуму, при этом количество частиц, имеющих диаметр менее 10 μм, а особенно менее 6,3 μм, уменьшен.

На фиг.8 представлен вид в плане части третьего варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению. В этом варианте канал 21 для потока текучей среды изменен путем выполнения в нем внутреннего отверстия 43 вблизи от отверстия 24 для выпуска текучей среды. Преимущество отверстия 43 заключается в том, что его можно использовать для управления скоростью потока через конструкцию сопла. Обычно эту функцию выполняет выпускное отверстие 24. Когда имеется отверстие 43, выпускное отверстие 24 может быть увеличено, чтобы уменьшить количество частиц, имеющих диаметр менее 6,3 μм, без увеличения скорости потока. Также установлено, что расстояние между отверстием 43 и выпускным отверстием 24 влияет на форму кривой распределения частиц по размерам. Другое преимущество заключается в том, что конструкция сопла, которая включает отверстие 43, с большей вероятностью создает распыление в виде ровного полного конуса, поскольку отверстие 43 действует таким образом, чтобы обеспечить распыление, заполненное частицами, создавая при этом полный конус.

На фиг.9 представлен вид в плане части четвертого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению. В этом варианте канал 21 для потока текучей среды изменен путем выполнения в нем внутреннего отверстия 43, за которым следует расширительная камера 44. В этом варианте расширительная камера 44 обеспечивает возможность усиления влияния внутреннего отверстия 43, описанного применительно к фиг.8.

На фиг.10 представлен вид в плане части пятого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению. В этом варианте канал 21 для потока текучей среды изменен путем выполнения в нем двух сочетаний отверстия (43а и 43b) и расширительной камеры (44а и 44b). Эта конструкция обладает преимуществами конструкции согласно фиг.9, но вследствие использования двух сочетаний отверстия и расширительной камеры достигаемый эффект усиливается.

На фиг.11 представлен вид в плане части шестого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению. В этом варианте канал 21 для потока текучей среды изменен за счет выполнения ограничителя 46 в форме перфорированного тела, которое имеет определенное количество очень маленьких отверстий. Преимущество ограничителя 46 заключается в том, что средний размер частиц текучей среды аэрозоля, выпускаемой из конструкции сопла согласно фиг.9 при ее использовании, будет уменьшен. В качестве альтернативы ограничитель 46 может быть заменен очень узкой щелью, которая обеспечит получение того же самого результата.

На фиг.12 представлен вид в плане части седьмого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению. В этом варианте канал 21 для потока текучей среды изменен путем выполнения в нем определенного количества вихревых камер 32а, 32b и 32с. На фиг.12 представлены три таких вихревых камеры, хотя может быть использовано от одной до четырех таких камер. Преимущество конструкции сопла, представленной на фиг.12, заключается в том, что создаваемые частицы текучей среды будут хорошо перемешаны и будут иметь уменьшенный средний размер частиц. Это объясняется тем, что вихревое действие позволяет обеспечить бо'льшую степень отрыва продукта, содержащегося в контейнере.

На фиг.13 представлен вид в плане части восьмого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению. В этом варианте канал 21 для потока текучей среды изменен в трех местах по его длине таким образом, что этот канал 21 соединен с тремя вихревыми камерами 32а, 32b и 32с, каждая из которых повторно соединена с каналом 21. Одно из преимуществ конструкции сопла, обеспеченного таким каналом 21, заключается в том, что сведен к минимуму верхний шлейф кривой распределения частиц по размерам в текучей среде или в аэрозоле, создаваемых такой конструкцией сопла. Дополнительное преимущество заключается в том, что создаваемое распыление будет иметь форму полного конуса вследствие непрерывной длины канала 21.

На фиг.14 представлен вид в плане части девятого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению. В этом варианте канал 21 для потока текучей среды изменен таким образом, что он разделен на три канала 21а, 21b и 21с, которые соединены с каналом трубчатого элемента 19. Три канала 21а, 21b и 21с расположены таким образом, что когда происходит опорожнение находящегося под давлением контейнера и давление в нем падает, содержимое контейнера при его использовании будет проходить по трем разным каналам. Каналы 21а, 21b и 21с имеют разную конфигурацию, так чтобы оказывать разное влияние на поток содержимого. Наличие разных конфигураций означает, что каждый канал 21а, 21b и/или 21с включает соответствующее средство для изменения характеристик потока текучей среды, чтобы гарантировать, что распределение частиц там, где каналы обеспечивают перекомпоновку канала 21, будет одним и тем же на протяжении срока службы контейнера. Это особенно важно, когда средством приведения в движение является сжатый газ, в случае которого распределение частиц обычно будет значительно изменяться в течение срока службы контейнера. Каналы 21а, 21b и 21с необязательно должны быть объединены для повторного образования канала 21. Вместо этого они могут проходить совместно друг с другом или независимо друг от друга к отдельным выпускным отверстиям конструкции сопла.

На фиг.15 представлен вид в плане части десятого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению. В этом варианте канал 21 для потока текучей среды разделен на два канала 21а, 21b. Каналы 21а и 21b проходят от трубчатого соединителя 19 к отдельным отверстиям соответственно 24а и 24b для выпуска текучей среды.

Конструкция сопла, представленная на фиг.15, является предпочтительной для ее применения с освежителем воздуха, поскольку выпускные отверстия 24а и 24b могут быть заужены, чтобы создавать частицы уменьшенного размера. Уменьшение скорости потока, вызываемое наличием двух каналов 21а и 21b, будет компенсировано наличием двух выходных отверстий.

Конструкция сопла, представленная на фиг.15, также является предпочтительной для использования с аэрозолем в виде сжатого газа, если она снабжена средством, приводимым в действие давлением, которое определяет, через какой из каналов 21а и 21b будет проходить текучая среда. Для предотвращения искажения характеристик частиц текучей среды, когда давление в контейнере падает, в случае падения давления ниже заданного уровня поток переключается с одного канала на другой. Каждый из каналов 21а или 21b может быть изменен любым приемлемым желаемым способом, чтобы изменить характеристики аэрозоля, создаваемого конструкцией сопла, причем изменение может быть выполнено так, что изменение одного канала будет приемлемо для работы при повышенных давлениях, а изменение другого канала будет приемлемо для работы при пониженных давлениях.

Хотя в вариантах осуществления конструкции согласно фиг.14 и 15 выполнено два или три канала 21а, 21b и 21с, по желанию или из соображений приемлемости может быть использовано любое количество каналов. Предпочтительно, чтобы количество каналов находилось в диапазоне от 2 до 4.

На фиг.16 представлен вид в плане части одиннадцатого варианта осуществления конструкции сопла согласно изобретению. В этом варианте канал 21 для потока текучей среды изменен путем выполнения в нем устройства 47 Вентури. Канал 21 вначале выполнен узким 21а и расширен 21b в том месте, где подсоединен канал 48 для выполнения устройства Вентури. Канал 48 проходит к выходу в конструкции сопла (не показан) и при этом посредством воздухоприемного отверстия создает устройство Вентури. Преимущество этой конструкции сопла заключается в том, что поток воздуха из канала 48 способствует такому отрыву аэрозоля, который приводит к уменьшению среднего размера частиц. Как установлено, это полезно в случае аэрозольных контейнеров со сжатым газом.

На фиг.19 представлен двенадцатый вариант осуществления конструкции сопла согласно настоящему изобретению. Эта конструкция включает внутреннее отверстие 38, расширительную камеру 36 и средство отклонения 37 канала 21 для потока текучей среды, связанное с отверстием 24 для выпуска текучей среды. Между средством 37 и внутренним отверстием 38 канал 21 разделен на две части - первую часть 21а и вторую часть 21b, которые соответствующим образом подводят текучую среду к расширительной камере 36, при этом текучая среда проходит в расширительную камеру из второй части 21b по существу перпендикулярно текучей среде, проходящей в расширительную камеру 36 из первой части 21а. Если необходимо, то во второй части 21b может быть выполнено дополнительное внутреннее отверстие, а по существу одно или более дополнительных внутренних отверстий 38 могут быть выполнены в любой или в обеих из первой и второй частей соответственно 21а и 21b. Преимущество этой конструкции заключается в том, что действие двух перпендикулярных потоков текучей среды в расширительной камере 36 приводит к закручиванию текучей среды в этой камере 36, что вызывает уменьшение размера частиц текучей среды. Ударное воздействие двух потоков текучей среды в расширительной камере также оказывает содействие в этом отношении. Как вариант, вторая часть 21b может быть расположена таким образом, чтобы часть потока текучей среды проходила из нее в расширительную камеру 36 по существу тангенциально.

Хотя приведенные выше варианты осуществления конструкции сопла описаны для использования с контейнерами, находящимися под давлением, очевидно, что конструкция сопла согласно изобретению также может быть использована в качестве промышленной конструкции сопла для ее применения при создании частиц текучей среды или аэрозоля, обладающих определенными свойствами. На фиг.17 и 18 приведены варианты осуществления конструкции промышленного сопла, в которых конструкция сопла представляет собой конструкцию такого типа, которая выполнена согласно настоящему изобретению. При этом, как показано на фиг.18, труба 49 обеспечивает подачу текучей среды под давлением к каналу 21 такого типа, который упомянут применительно к другим вариантам конструкции, причем канал может быть изменен любым способом, упомянутым выше применительно к другим вариантам конструкции, чтобы получить любые желаемые результаты, относящиеся к частицам текучей среды или аэрозоля, создаваемых конструкцией сопла. В промышленной конструкции сопла у отверстия для подвода текучей среды, у отверстия для выпуска текучей среды или в любой желаемой или подходящей части канала для прохождения потока к текучей среде может быть добавлен сжатый воздух.

Как упомянуто выше, очевидно, что имеется много способов изменения канала для потока текучей среды, причем каждый из этих способов может быть использован по отдельности или в сочетании с одним или более из других способов. При этом необходимые изменения выбирают в зависимости от желаемых свойств частиц текучей среды или аэрозоля, создаваемых конструкцией сопла.

Размер частиц и кривые распределения были получены посредством проведения измерений лазерным дифракционным инструментом Malvern Instruments ST 1600. Измерения были выполнены на расстоянии примерно 150 мм от его отверстия, при этом луч лазера пересекал распыление по поперечному сечению. Была использована линза с длиной фокусного расстояния 210 мм, что позволяло измерять частицы в диапазоне размеров 0,5≤D≤188 микрон. При испытаниях конструкции сопла вначале было выполнено взвешивание аэрозольного контейнера, а затем были проведены измерения при полном контейнера (выпущено 0%) и обычно при выпуске 25%, 50%, 75% и 95%. Скорость потока была измерена как функция выпускаемого содержимого при выпуске по времени измеренной массы (полученной путем взвешивания контейнера). Угол распыления был получен посредством распыления вниз на стальную масштабную линейку на расстоянии порядка 40 мм при визуальном контроле осаждения.

При этом следует иметь в виду, что изобретение не предполагает ограничение деталями приведенного выше варианта осуществления конструкции, которые описаны выше лишь в качестве примера.

Так, например, в качестве альтернативы использованию сжатого газа или среды, обеспечивающей приведение их в движение, для приведения в действие конструкции сопла согласно изобретению может быть использован насосный механизм любого приемлемого типа.

Реферат

Изобретение относится к соплам, применяемым совместно с контейнерами, для текучих сред, находящихся под давление. Конструкция сопла содержит отверстие для подвода текучей среды, через которое текучая среда поступает в конструкцию от источника ее подачи, и отверстие для выпуска текучей среды, через которое происходит выброс текучей среды из конструкции сопла. Причем подводящее отверстие и выпускное отверстие соединены посредством канала для прохождения потока текучей среды, по которому при работе текучая среда проходит от подводящего отверстия к выпускному отверстию. При этом конструкция сопла включает средство управления, расположенное в канале, которое при работе действует так, чтобы изменять характеристики потока текучей среды в канале для эффективного управления размером капель текучей среды, образуемых конструкцией сопла в капельной пыли или аэрозоле. 27 з.п. ф-лы, 19 ил.

Формула