[发明专利]高压旋流式喷雾器

说明书

技术领域

本发明总的涉及流体雾化领域，更具体涉及一种在能产生细微液体喷雾的手动泵分配器上使用的改进的流体雾化喷嘴。

发明背景

许多流体雾化喷嘴广泛用于各种消费者保健、卫生和美容保护产品的分配的用途上(例如，头发喷雾分配器、气溶胶除臭剂喷雾分配器、气味喷雾分配器等等)。更具体说，内装有用于分配消费者产品的流体雾化喷嘴的装置通常是手动泵型或气溶胶型的。手动泵分配器一般包括一活塞和将使用者输入的力(例如，挤压一泵杆或加压于一指状按钮)转换为雾化待分配的液体产品用的流体压力的气缸装置。液体产品通常被引入一具有一旋流腔的雾化喷嘴，在该旋流腔中旋转的流体形成为一薄锥片，在该薄锥片排出到外部环境时分成液体丝和离散的液体颗粒或液滴。

另一方面，气溶胶分配器一般包括有一压力气体(例如，通常为丙烷、异丁烷或诸如此类)，该气体能溶于液体产品以有助于雾化。当液体产品从分配器放出时，非常与用一手动喷雾器的方法类同，气体就“闪蒸”了(即，脱离液态并回到其气态)，从而通过使一些液体分为液体丝和离散的液体颗粒或液滴，有助于雾化过程。如此，在一气溶胶型分配器中的液体由于压缩气体的状态变化和在液体排出旋流腔时形成的旋流运动而雾化。但是，还发现：例如由于环境问题的原因不认为气溶胶推进剂是最可取的。但是，为与一气溶胶分配器一起工作而设计的喷嘴当适于在一手动泵分配器中使用时一般不具备相同的喷雾特性。

为使消费者对一种分配的产品感到满意，一雾化喷嘴的喷雾特性(例如，液滴大小、喷射角、喷雾穿透性和方式)是重要的。例如，在头发喷雾用途方面，产生具有较小的平均颗粒尺寸(例如，一般约40微米)的喷雾是有利的，这是因为较大颗粒的干燥时间相对较长而使具有较大颗粒尺寸的喷雾会形成一种感觉上“湿的”或“粘的”喷雾的缘故。用于减少一雾化喷雾的平均颗粒尺寸的一种方法是提高液体压力，这样，又提高了在旋流腔中的液体的角速度，并一般形成一较薄的膜，因此是一较细微的喷雾。但是，因为所需增大的压力通常必须在一手动泵分配器中通过加大手动力才能得以实现，这类分配器不大为消费者所期望，这是因为在使用中消费者需要施加较大的力。因此，希望在手动泵分配器中使用一种能产生约40微米的平均颗粒尺寸的喷雾并使施加的手动力尽量小的雾化喷嘴。至今还没有将这些特性结合起来。

一种雾化喷嘴的雾化特性通常是带分配的液体的粘度、液体压力和雾化喷嘴的几何尺寸(即孔直径、旋流腔直径、叶片状通道横截面积等等)的函数。在流体雾化工业中的已有技术揭示了多种在手动泵分配器或气溶胶分配器中使用的流体雾化喷嘴，其中的这些参数结合后得到专门的喷雾特性。例如，诸商业化的雾化喷嘴可以适用于消费者产品的手动泵分配器上。为本申请人所注意到的商用雾化喷嘴通常包括多个大致沿径向的、进入一大致与一排放孔同心的旋流腔中的叶片状通道。这些已知的雾化喷嘴一般有直径在约0.75毫米和1.5毫米之间的旋流腔、一个单独的出口大小在约0.045毫米和0.20毫米之间的叶片状通道和一直径在约0.25毫米和0.50毫米之间的排放孔。但是，本申请人已观察到：为了使这些雾化喷嘴形成一有40微米的所需颗粒尺寸的喷雾，必需使流体入口压力大于或等于200磅/英寸²(表压)。

在专利范围内，专利号为4,979,678的Ruscitti等人的美国专利揭示了一种雾化喷嘴，它具有一系列螺旋涡流通道，这些通道进入一与喷嘴出口孔共轴线的涡流腔。专利号为5,269,495的Dobbeling的美国专利类似地示出了一高压喷雾器，该喷雾器有一供液环形通道、多根径向的直供气管和一带一出口的蜗流腔。液体经过诸径向供应管进入该蜗流腔，在此与从一相对的蜗流管道进入的液体相撞。这种碰撞形成了一种据说能将液体雾化的“剪切作用”。但是，为了达到这样的“剪切作用”，要求这种喷雾器的入口流体压力接近于2,200磅/英寸²(表压)。

尽管上述讨论的诸已有的雾化喷嘴的功能大致能满足于它们的被指定的多种用途，还是希望提供一种改进的雾化喷嘴，它具有较细微喷雾的特性的结构和操作优点，并且，手动操作方便而有效。此前，还没有一种用于手动泵分配器的雾化喷嘴，该分配器具有一简单而方便制造的旋流腔和诸叶片状通道，它能产生一种具有40微米或更小的平均颗粒尺寸的雾化的液体喷雾，且使所需的启动液压通常低于200磅/英寸²(表压)。

发明概要