APARATO PARA ATOMIZAR UN PRODUCTO LIQUIDO.

Aparato para atomizar un producto líquido utilizando presión de un propulsor gaseoso,

siendo atomizado el producto líquido dentro de un tubo capilar (4),

comprendiendo el aparato:

por lo menos una válvula para operar el aparato, que comprende un vástago (25), un resorte (26;32) y una junta (24),

por lo menos un tubo capilar (4) con un orificio de salida (5) en su dirección axial para descarga de producto líquido atomizado y propulsor gaseoso, y un orificio de entrada (13; 15; 18) en el tubo capilar (4) para entrada de producto líquido y el propulsor en mezcla, teniendo dicho tubo capilar (4) un diámetro interno y longitud entre el orificio de salida (5) y el orificio de entrada (13; 15; 18) suficientes para permitir atomización del producto líquido por el propulsor, en donde el orificio de salida (5) desemboca en el ambiente,

por lo menos una trayectoria aferente para suministrar producto líquido y propulsor en mezcla o alternativamente por separado al orificio de entrada (13; 15; 18) vía la por lo menos una válvula, en donde la trayectoria aferente comprende una conducción aferente (20) para el producto líquido y el propulsor en mezcla para una cavidad de conexión (19) formada entre la conducción aferente (20) y el orificio de entrada (13; 15; 18), o en correspondencia alternativamente un conducto aferente (20) para el producto líquido vía una cavidad de conexión (19) formada entre la conducción aferente (20) y el orificio de entrada (13;15;18), y por lo menos otra conducción aferente (28) para el propulsor gaseoso hacia la cavidad conectiva (19),

caracterizado porque

el orificio de entrada (13; 15; 18) se sitúa en el extremo del conducto capilar (4) opuesto al orificio de salida (5),

el aparato está diseñado para un caudal de flujo total de 0,5 g/s a 0,01 g/s a través de un tubo capilar simple (4),

el orificio de entrada (13; 15; 18) del tubo capilar (4) tiene un diámetro para permitir la entrada del producto líquido y el propulsor gaseoso de la cavidad de conexión (19) en una relación de flujo volumétrica de 1:50 a 1:5000 de producto líquido frente a propulsor gaseoso, y

la cavidad de conexión (19) tiene un volumen de cavidad interno inferior a 50 mm3 para flujo no oscilante al orificio de salida (5)

Aparato para atomizar un producto líquido.

Este invento se refiere a un aparato para atomizar un producto líquido, que puede integrarse en envases de aerosol, que pueden someterse a presión previa. Un aparato de esta índole puede integrarse en un frasco pulverizador que es operable mediante simple presión de un mecanismo de cierre para abrir válvulas para dispensar el contenido del envase. En particular el presente invento se refiere a un aparato para atomizar un producto líquido de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1 y a un procedimiento para dispensar un producto líquido.

Un aparato genérico para atomizar un producto líquido utiliza presión a partir de un propulsor, contenido dentro de un contenedor de almacenamiento conectado a este o alternativamente una bomba para someter a presión el contenedor de almacenamiento. Estos dispositivos conocidos utilizan un tubo para transportar el producto líquido que ha de atomizarse a una boquilla atomizadora en donde se forman gotitas a partir del producto líquido. Con el fin de atomizar de modo efectivo un producto líquido con un aparato atomizador convencional, son necesarios volúmenes comparativamente grandes de propulsor, diluente y/o disolvente, en relación al producto líquido, tanto para proporcionar presión suficiente para el proceso de atomización como para reducir la viscosidad del producto líquido, que forma el ingrediente activo actual del sistema. El propulsor se utiliza convencionalmente en una relación volumétrica de 2000:1 a 20.000:1 de gas frente a producto líquido, cuando se determina a presión atmosférica. El propulsor puede ser aire comprimido, nitrógeno, o, convencionalmente, un compuesto orgánico volátil tal como butano e hidrocarburos clorados o fluorados, que son líquidos en un estado comprimido.

Para los fines de esta descripción el término "producto líquido" se refiere a una composición que es líquida a temperatura ambiente, conteniendo el ingrediente activo, que se formula como una solución, suspensión, o dispersión, como por ejemplo laca para el cabello, una composición de pintura, etc., conteniendo el diluente solo necesario para formular el ingrediente activo como resinas solubles o partículas dispersables, por ejemplo pinturas o lacas, sin incorporar necesariamente diluentes adicionales en mezcla. En sistemas convencionales este producto líquido ha de diluirse además con disolventes adicionales, o diluentes como, por ejemplo, gas natural licuado, que también actúa como el propulsor y reduce la cantidad de ingrediente activo atomizado a los ratios de alto flujo convencionales y/o reduciendo la viscosidad del ingrediente activo. Sin embargo, en la práctica de este invento, como en aparatos convencionales para atomizar un producto líquido, el propio propulsor puede actuar como un disolvente o diluente para el producto líquido cuando está contenido dentro del mismo compartimiento que el producto líquido, o sea cuando el propulsor es gas natural licuado, butano o hidrocarburos clorados o fluorados.

En sistemas convencionales, cuando el producto líquido se dispensa, se reduce de modo significante el efecto del propulsor para actuar como un disolvente o diluente para el producto líquido ya que el propulsor cambia a su fase gaseosa, dejando de estar disponible como un disolvente líquido.

Un aparato conocido para atomizar producto líquido se describe en la US 5 921 439, utilizando una boquilla para atomizar una mezcla de gas a presión y producto líquido. El producto líquido y gas a presión forman una mezcla inmediatamente antes de entrar en la boquilla atomizadora puesto que se suministran al compartimiento de mezcla mediante tubos separados. En los compartimientos de almacenamiento el gas a presión ejerce su presión también sobre el producto líquido, que se aísla del gas a presión dentro de una bolsa plegable, circundada por gas a presión.

Por la US 5 918 817 se conoce una boquilla de chorro limpiador de dos fluidos, que tiene una unidad atomizadora mediante la cual puede atomizarse con gas a presión un líquido en gotitas. Esta boquilla de chorro de limpieza consiste de dos porciones, o sea un tubo llamado atomizador y un área de sección transversal de 7-200 mm² en el que se introduce líquido y gas. Este tubo atomizador se proporciona con un orificio de salida que continua en un tubo de aceleración que tiene menor diámetro que el tubo atomizador, o sea 3-15 mm². Como resultado del área en sección transversal menor del tubo de aceleración que se alimenta a partir del tubo de atomización que tiene un área de sección transversal mayor, la velocidad de las gotitas de fluido salientes es muy superior que para las boquillas convencionales sin un tubo de aceleración de diámetro menor adyacente al tubo atomizador. En detalle, esta boquilla de chorro de dos compartimientos proporciona casi el doble de velocidad de salida de fluidos atomizados a la misma presión del gas propulsor en comparación con la boquilla de chorro convencional, o sea aproximándose a la velocidad del sonido a una presión de suministro de gas de alrededor de 3 bar. Resulta claro a partir del dibujo que el orificio de entrada para el gas es siempre de una sección mayor que el orificio de entrada para líquido. Esta descripción enfatiza la importancia de obtenerse una alta velocidad y un alto volumen para la corriente de gotitas de líquido con el fin de eliminar de modo efectivo la contaminación de la superficie de obleas de silicona.

Sistemas de pulverización de aerosol convencionales producen típicamente ratios de flujo de 0,5 a 3 g/s de producto, cuando el producto es una mezcla de gas propulsor licuado, un diluente o disolvente y una pequeña cantidad de ingrediente activo. En estos sistemas tanto el gas propulsor como el diluente o disolvente son con frecuencia compuestos orgánicos volátiles tal como butano y etanol. Estos componentes orgánicos volátiles se incluyen para producir una pulverización con un "tacto frío" ya que se evaporan rápidamente dejando justo el ingrediente activo sobre la superficie, por ejemplo la piel, o suspendido en el aire. Convencionalmente, se precisa una mezcla de compuestos orgánicos para ajustar la viscosidad y solvencia del ingrediente activo, o sea, un producto líquido sin adicionar compuestos orgánicos volátiles. La relación volumétrica de gas (a presión atmosférica) frente al producto líquido activo está típicamente entre 2000:1 y 20.000:1. El gas propulsor, los disolventes y diluentes se liberan a la atmósfera, generando problemas ambientales.

Para válvulas atomizadoras convencionales se elige usualmente un diseño que tiene un volumen de cavidad interno dispuesto entre trayectorias aferentes para suministrar producto líquido y/o propulsor y la salida, por ejemplo una boquilla atomizadora de por lo menos 100 mm³ y un volumen de cavidad total incluyendo el cuerpo de válvula, vástago y actuador de entre 100 y 300 mm³.

La patente US 2.592.808, que forma el punto de partida del presente invento, según el preámbulo de la reivindicación 1, se refiere a una estructura de válvula apta para el uso sobre una bomba de aerosol. La estructura de válvula comprende un vástago de válvula hueco (tubo capilar) de diámetro externo ligeramente menor que el diámetro interno de un tubo de suministro de fluido en donde el vástago de válvula es deslizable. Aquí, se requieren y desean tolerancias de producción muy estrechas. El vástago de válvula tiene una abertura de entrada en el lateral y está circundado por un sellado en el extremo externo del tubo de suministro. Normalmente la abertura de entrada está fuera del sellado, de modo que no puede entrar fluido en la abertura de entrada. Cuando el vástago de válvula se desliza hacia dentro y pasa el sellado, el fluido puede fluir a través de la abertura de entrada para pasar al vástago (tubo capilar) para descarga directa a través de un orificio de salida axial del vástago para salir al ambiente.

Constituye un objeto del presente invento el proporcionar un aparato para atomizar un producto líquido utilizando la presión de un propulsor y un proceso para dispensar un producto líquido, en donde el aparato tiene un diseño simple.

El objeto anterior se obtiene por medio de un aparato de conformidad con la reivindicación 1 o mediante un procedimiento de conformidad con la reivindicación 13. Las modalidades preferidas son objeto de las subreivindicaciones.

Un aspecto es permitir la formación de pequeñas gotitas de líquido mientras se requiere una cantidad significantemente reducida de gas propulsor en relación con el producto líquido que...

1. Aparato para atomizar un producto líquido utilizando presión de un propulsor gaseoso, siendo atomizado el producto líquido dentro de un tubo capilar (4),

comprendiendo el aparato:

por lo menos una válvula para operar el aparato, que comprende un vástago (25), un resorte (26;32) y una junta (24),

por lo menos un tubo capilar (4) con un orificio de salida (5) en su dirección axial para descarga de producto líquido atomizado y propulsor gaseoso, y un orificio de entrada (13; 15; 18) en el tubo capilar (4) para entrada de producto líquido y el propulsor en mezcla, teniendo dicho tubo capilar (4) un diámetro interno y longitud entre el orificio de salida (5) y el orificio de entrada (13; 15; 18) suficientes para permitir atomización del producto líquido por el propulsor, en donde el orificio de salida (5) desemboca en el ambiente,

por lo menos una trayectoria aferente para suministrar producto líquido y propulsor en mezcla o alternativamente por separado al orificio de entrada (13; 15; 18) vía la por lo menos una válvula, en donde la trayectoria aferente comprende una conducción aferente (20) para el producto líquido y el propulsor en mezcla para una cavidad de conexión (19) formada entre la conducción aferente (20) y el orificio de entrada (13; 15; 18), o en correspondencia alternativamente un conducto aferente (20) para el producto líquido vía una cavidad de conexión (19) formada entre la conducción aferente (20) y el orificio de entrada (13;15;18), y por lo menos otra conducción aferente (28) para el propulsor gaseoso hacia la cavidad conectiva (19),

caracterizado porque

el orificio de entrada (13; 15; 18) se sitúa en el extremo del conducto capilar (4) opuesto al orificio de salida (5),

el aparato está diseñado para un caudal de flujo total de 0,5 g/s a 0,01 g/s a través de un tubo capilar simple (4),

el orificio de entrada (13; 15; 18) del tubo capilar (4) tiene un diámetro para permitir la entrada del producto líquido y el propulsor gaseoso de la cavidad de conexión (19) en una relación de flujo volumétrica de 1:50 a 1:5000 de producto líquido frente a propulsor gaseoso, y

la cavidad de conexión (19) tiene un volumen de cavidad interno inferior a 50 mm³ para flujo no oscilante al orificio de salida (5).

2. Aparato, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato se diseña para un caudal de flujo total de 0,3 g/s a 0,05 g/s a través del tubo capilar (4).

3. Aparato, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el orificio de entrada (13; 15; 18) del tubo capilar (4) tiene un diámetro para permitir la entrada del producto líquido y el propulsor gaseoso desde la cavidad de conexión (19) en una relación de flujo volumétrica de 1:100 a 1:300 de producto líquido frente a propulsor gaseoso.

4. Aparato, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cavidad de conexión (19) formada entre la conducción aferente (20) y el orificio de entrada (13; 15; 18) del tubo capilar (4) tiene un volumen inferior a 20 mm³, de preferencia inferior a 6 mm³ y mas preferentemente inferior a 2 mm³.

5. Aparato, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el orificio de entrada (13;15; 18) tiene un diámetro de 0,1 mm a 1,0 mm, de preferencia entre 0,2 mm y 0,6 mm.

6. Aparato, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la distancia entre el orificio de salida (5) y el orificio de entrada (13; 15; 18) para entrada del propulsor gaseoso es de 5 mm a 100 mm, de preferencia de 5 mm a 50 mm.

7. Aparato, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el producto líquido se somete a presión por el propulsor gaseoso contenido dentro del mismo contenedor (1).

8. Aparato, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se proporciona una boquilla en el orificio de salida (5), de preferencia una boquilla de cámara de turbulencia, y/o porque el tubo capilar (4) está doblado o está enrollado.

9. Aparato, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se proporciona un tapón dentro de la trayectoria aferente para bloquearla y luego abrir una trayectoria alternativa para permitir la atomización del producto líquido cuando el aparato se lleva a una posición vuelta abajo, con lo que el tubo capilar atomizador (4) apunta hacia abajo y/o

porque una malla o membrana de filtro, que es permeable al gas pero impermeable a líquidos, se dispone en el(los) orificio(s) de entrada para propulsor dentro de la trayectoria aferente.

10. Aparato, de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además:

una pluralidad de tubos capilares (4) con un orificio de salida (5) cada uno en la dirección axial para descarga de producto líquido y propulsor gaseoso, estando diseñado cada tubo capilar como se describe en las reivindicaciones precedentes respectivas;

por lo menos un orificio de entrada en cada tubo capilar simple distante del orificio de salida de cada tubo capilar simple;

una cavidad interna formada entre la conducción aferente (20) frente a cada tubo capilar simple (4) y por lo menos un orificio de entrada (13; 15; 18) en cada tubo capilar simple (4), teniendo la cavidad interna un volumen inferior a 50 mm³ para cada cavidad interna simple; y

por lo menos una válvula para operar el aparato.

11. Aparato, de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la pluralidad de tubos capilares (4) se disponen paralelos entre sí y/o en un haz de tubos capilares (4) y/o están inclinados entre sí.

12. Aparato, de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque cada tubo capilar simple (4) de la pluralidad de tubos capilares (4) se conecta a la misma fuente de producto líquido y a la misma fuente de propulsor, o los tubos capilares (4) de la pluralidad de tubos capilares (4) se conectan en grupos a contenedores (1) que contienen productos líquidos diferentes y diferentes propulsores, o los tubos capilares (4) de la pluralidad de tubos capilares (4) se conectan a conductos para el suministro de producto líquido y de propulsor.

13. Procedimiento para dispensar un producto líquido que utiliza un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

14. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el caudal de flujo del producto líquido es de 0,05 g/s a 0,3 g/s a través de un tubo capilar simple (4).

15. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque el producto líquido es uno del grupo de preparados cosméticos, composiciones de pintura, composiciones químicamente activas, composiciones espumantes, lubricantes o combustibles.

16. Procedimiento, de conformidad con la reivindicación 13, 14 o 15, caracterizado porque

el propulsor es uno del grupo de aire comprimido, nitrógeno, dióxido de carbono, hidrocarburo, helio, neón, o

uno del grupo de gases licuados libres de halógenos, propano, butano, pentano, éter, dimetiléter, dietiléter, o

uno del grupo de gases licuados halogenados, o

una mezcla de gases, o una mezcla de gases licuados.