Title:
Düsenkörper, insbesondere für Sprühköpfe von Sprühdosen
Kind Code:
U1


Abstract:

Düsenkörper aufweisend
einen von einem Fluid durchströmbaren Raum,
eine Eintrittsöffnung für den Eintritt von Fluid in den durchströmbaren Raum,
einen Austrittskanal in einem Wandungsbereich des durchströmbaren Raums für den Austritt von Fluid, und
einem den durchströmbaren Raum zwischen Eintrittsöffnung und Austrittskanal unterteilenden Siebkörper,
wobei der Siebkörper und der den Austrittskanal enthaltende Wandungsbereich zusammen einstückig ohne den Siebkörper und den Wandungsbereich verbindende Fügestelle ausgebildet sind.




Application Number:
DE202017002851U
Publication Date:
06/27/2017
Filing Date:
05/30/2017
Assignee:
WERRTA GmbH i. G., 14089 (DE)
International Classes:



Foreign References:
EP14934922005-01-05
EP13866702004-02-04
WO1994007607A11994-04-14
WO2009090084A12009-07-23
WO2016075433A12016-05-19
Other References:
Hermans, M. et al.: Selective, Laser-Induced Etching of Fused Silica at High Scan-Speeds Using KOH, JLMN-Journal of Laser Micro/Nanoengineering Vol. 9, No. 2, 2014
Attorney, Agent or Firm:
Kehl, Ascherl, Liebhoff & Ettmayr Patentanwälte Partnerschaft, 80538, München, DE
Claims:
1. Düsenkörper aufweisend
einen von einem Fluid durchströmbaren Raum,
eine Eintrittsöffnung für den Eintritt von Fluid in den durchströmbaren Raum,
einen Austrittskanal in einem Wandungsbereich des durchströmbaren Raums für den Austritt von Fluid, und
einem den durchströmbaren Raum zwischen Eintrittsöffnung und Austrittskanal unterteilenden Siebkörper,
wobei der Siebkörper und der den Austrittskanal enthaltende Wandungsbereich zusammen einstückig ohne den Siebkörper und den Wandungsbereich verbindende Fügestelle ausgebildet sind.

2. Düsenkörper gemäß Anspruch 1, wobei der Siebkörper und der Wandungsbereich aus einem Glasmaterial gefertigt sind.

3. Düsenkörper gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Austrittskanal und Sieböffnungen im Siebkörper mittels lokaler Lasereinwirkung gefertigt sind.

4. Düsenkörper gemäß Anspruch 3, wobei der Austrittskanal und die Sieböffnungen durch lokale Lasereinwirkung und anschließendes Wegätzen von der lokalen Lasereinwirkung ausgesetztem Material gefertigt sind.

5. Düsenkörper gemäß Anspruch 3, wobei der Austrittskanal und die Sieböffnungen mittels Femtosekundenlaser gebohrt sind.

6. Düsenkörper gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Siebkörper und der den Austrittskanal enthaltende Wandungsbereich mittels 3D-Druck gefertigt sind.

7. Düsenkörper gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Sieböffnungen im Siebkörper schräg ausgeführt sind, so dass sie einen relativ zur lokalen Dicke des Siebkörpers am Ort der jeweiligen Sieböffnung verlängerten Durchströmungsweg vorgeben.

8. Düsenkörper gemäß Anspruch 7, wobei der verlängerte Durchströmungsweg mindestens 25% länger ist als die lokale Dicke des Siebkörpers am Ort der jeweiligen Sieböffnung.

9. Düsenkörper gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der geringste Durchmesser des Austrittskanals kleiner oder gleich 100 μm beträgt.

10. Düsenkörper gemäß Anspruch 9, wobei der geringste Durchmesser des Austrittskanals kleiner oder gleich 50 μm beträgt.

11. Düsenkörper gemäß Anspruch 10, wobei der geringste Durchmesser des Austrittskanals kleiner oder gleich 25 μm beträgt.

12. Düsenkörper gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Austrittskanal ein als Quotient aus Länge des Austrittskanals und geringstem Durchmesser des Austrittskanals gebildetes Aspektverhältnis von 8 oder kleiner aufweist.

13. Düsenkörper gemäß Anspruch 12, wobei deas Aspektverhältnis 5 oder weniger beträgt.

14. Düsenkörper gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wandungsbereich einen weiteren Austrittskanal für den Austritt von Fluid aus dem durchströmbaren Raum aufweist.

15. Düsenkörper gemäß Anspruch 14, wobei der Austrittskanal und der weitere Austrittskanal so angeordnet sind, dass aus Austrittsöffnungen der Austrittskanäle austretende Fluidstrahle an einem von den Austrittsöffnungen beabstandeten Aufprallort zentral aufeinandertreffen.

16. Sprühdose aufweisend einen Sprühkopf, welchletzterer einen Düsenkörper gemäß einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Düsenkörper, insbesondere auch für den Sprühkopf, einer Sprühdose.

Düsenkörper werden in der Technik häufig eingesetzt, wenn Fluide wie Gase, Flüssigkeiten und Aerosole von einer Zuleitung oder einem Vorlagebehälter aus dosiert, d. h. mit einem innerhalb eines vorgegebenen Bereich liegenden Durchsatz, ausgetragen werden sollen. Das jeweilige Fluid oder Fluidgemisch wird dem Düsenkörper dabei durch eine oder mehrere Eintrittsöffnungen aus der entsprechenden Zuleitung oder Vorlage aus zugeführt und verlässt ihn durch einen oder mehrere Austrittskanäle. Vielfältige Anwendungen sind dem Fachmann bekannt aus Sprühsystemen wie beispielsweise Inhalatoren oder einfachen Sprühdosen, Einspritzsystemen etc.

Eine hinreichend genaue Dosierung, die Erzielung kleiner Durchsätze bei vorgegebener Druckdifferenz, sowie eine möglichst feine Zerstäubung von Flüssigkeiten erfordern oft sehr kleine Querschnitte der Austrittskanäle. Gerade bei kleinen Austrittskanälen besteht die Gefahr, dass diese ganz oder teilweise verstopfen. Ferner ist die Zahl der Freiheitsgrade zur Gestaltung des Austrittskanals oder der Austrittskanäle eines Düsenkopfes oft begrenzt durch Randbedingungen, wie etwa einen vorgegebenen Differenzdruck oder eine bei Zerstäubung zu erzielende Tröpfchengrößenverteilung, die beispielsweise ein bestimmtes Aspektverhältnis (gebildet als Quotient aus Länge des Austrittskanals und geringstem Durchmesser des Austrittskanals) erfordern kann. Mitunter steht der Fachmann bei der Gestaltung von Düsenkörpern und insbesondere deren Austrittskanäle vor dem Problem, widerstreitende Anforderungen an die Geometrie zu erfüllen.

Gemäß einem Aspekt liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, alternative Düsenkörpergeometrien für unterschiedliche Anwendungen bereitzustellen.

Wie oben erwähnt stellen Sprühköpfe eine häufige Anwendung von Düsenkörpern dar. Dabei kann der Düsenkörper in den Sprühkopf integriert, d. h. mit diesem einstückig ausgebildet sein, oder aber der Düsenkörper wird als separat gefertigtes Bauteil in den Sprühkopf eingesetzt.

Sprühdosen, oft auch als Spraydosen bezeichnet, sind seit Jahrzehnten in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten bekannt. Sie weisen einen Sprühbehälter auf, in welchem sich ein unter Druck stehendes Treibmittel und das zu versprühende flüssige Sprühgut befindet, sowie einen relativ zum Sprühbehälter beweglich gelagerten Sprühkopf mit mindestens einem Düsenkörper, aus dessen Austrittskanal das Sprühgut austreten kann, wenn durch Bewegen des Sprühkopfes ein Ventil betätigt wird. Je nach Anwendungsgebiet sind dem Fachmann verschiedenste technische Ausführungsformen von Sprühdosen und deren Bestandteilen geläufig.

Die Einheit aus Sprühdose, Treibmittel und Sprühgut wird gemeinhin als Spray bezeichnet. Im medizinischen bzw. pharmazeutischen Bereich finden Sprays insbesondere zur Behandlung von Atemwegserkrankungen Verwendung, beispielsweise von leichten Erkältungserkrankungen mit Beschwerden der oberen Luftwege, aber auch von asthmatischen Beschwerden und anderen Erkrankungen der unteren Luftwege. Zudem können auch Wirkstoffe mittels Sprays verabreicht werden, welche nicht zur lokalen Wirkung in den Luftwegen bestimmt sind, sondern über die Luftwege nur aufgenommen und dann anderweitig im Patientenkörper wirksam werden sollen, beispielsweise Adrenalin zur Behandlung von Schockzuständen.

Die Einsatzmöglichkeiten herkömmlicher Sprühdosen sind begrenzt. Im medizinischen Bereich besteht eine der Grenzen darin, dass sich das Sprühgut für manche Anwendungen mittels herkömmlicher Sprühdosen nicht fein genug zerstäuben lässt, d. h. insbesondere die Erzeugung besonders feiner, lungengängiger Tröpfchen nicht in ausreichendem Maße möglich ist. Einschränkungen beruhen zum einen darauf, dass Behälterdrücke in Sprühbehältern aus Sicherheits- und Kostengründen in der Regel 15 bar kaum überschreiten, zum anderen darauf, dass die Austrittskanäle für das Sprühgut in Sprühkopfdüsen aus fertigungstechnischen Gründen nicht beliebig fein zu wirtschaftlichen Konditionen herstellbar sind.

Ferner eignen sich medizinische Sprays in der Regel nur zur Verabreichung einzelner kurzer Sprühstöße, einer längeren kontinuierlichen Sprühdauer sind durch den Vorrat an Sprühgut und Treibmittel Grenzen gesetzt, zumal die Dosierbarkeit herkömmlicher Sprays eher grob ist, d. h. die Verringerung des austretenden Stroms an Sprühgut zugunsten einer längeren Sprühdauer für den Benutzer in der Regel nicht umsetzbar ist.

Eine Alternative zu medizinischen Sprays stellen technisch aufwendigere Inhalatoren dar, welche mit anderen Energiequellen als komprimiertem Treibmittel arbeiten, beispielsweise elektromechanisch oder mittels Ultraschallzerstäubung. Aufgrund des technischen Aufwands und der damit verbundenen Kosten ist das Anwendungsspektrum derartiger Inhalatoren ebenfalls begrenzt. Insbesondere lassen sie sich nicht wie ein Spray einfach einstecken um bei Bedarf, beispielsweise während sportlicher Betätigung, auf Reisen, oder im normalen Alltagsgeschehen, sofort zur Verfügung zu stehen.

Neben Inhalatoren und herkömmlichen Sprühdosen sind auch Zerstäuberpumpen bekannt, die mittels eines hochgespannten Federsystems im Sprühgut sehr hohe Drücke, teilweise über 200 bar erreichen können. In Kombination mit mikrostrukturierten Düsenkörpern können hiermit sehr feine, lungengängige Tröpfchen erzeugt werden, allerdings nur während kurzer Sprühstöße von maximal etwa 1,5 Sekunden Dauer. Entsprechende Düsenkörper sind zudem aufwendig in der Herstellung. Dabei werden feine Kanäle mittels lithographischer Verfahren aus einem Siliziumdüsenkörper herausgeätzt. Derartige Zerstäuberpumpen und zugehörige Sprühköpfe sind beispielsweise aus EP 1493492 A1 und EP 1386670 A2 bekannt.

Ferner ist bekannt, in einem Düsenkörper zwei oder mehr Austrittskanäle so anzuordnen, dass die daraus austretenden Sprühstrahle an an einem von den Austrittsöffungen der Austrittskanäle beabstandeten Aufprallort zentral aufeinandertreffen und hierdurch einen feineren Sprühnebel erzeugen, als der jeweilige Einzelstrahl bilden würde. Zentral bedeutet dabei, dass der überwiegende Teil des aus dem einen Austrittskanal als Sprühstrahl austretenden Sprühguts auf den überwiegenden Teil des aus dem anderen Austrittskanal als Sprühstrahl austretenden Sprühguts auftrifft. Eine feine Zerstäubung wird hier insbesondere dadurch erreicht, dass unter Druck ausgestoßenes Sprühgut auf unter Druck ausgestoßenes Sprühgut prallt.

WO 94/07607 A1 beschreibt für die Herstellung eines derartigen, für einen Hochdruck-Inhalationsapparat bestimmten Düsenkörper, einzelne Schichten mit Laser zu bearbeiten und diese anschließend zusammen zu laminieren. Dieses Verfahren ist überaus aufwendig. In WO 2009/090084 A1 ist die Herstellung eines derartigen, ebenfalls für einen Hochdruck-Inhalationsapparat bestimmten Düsenkörpers durch Tiefziehen eines Bleches offenbart, in welches zuvor mittels Laserbohrung Öffnungen eingebracht wurden. Mit diesem Herstellungsverfahren lässt sich nur schwer eine ausreichende Fertigungspräzision erzielen. WO 2016/075433 A1 offenbart die Fertigung eines Düsenkörpers als Spritzgussteil aus Kunststoff, wobei die Düsen mittels Laserbohrung erzeugt werden. Auch hier reicht die mögliche Fertigungspräzision kaum dazu aus, eine erwünschte Tröpfchengrößenverteilung durch exakte Auswahl der Düsengeometrie einzustellen.

Insbesondere ist bei den genannte herkömmlichen Düsenkörpern von Sprühköpfen die Oberflächenqualität im Inneren der Austrittskanäle meist unzureichend, so dass der Druckverlust in den Austrittskanälen oft zu hoch ist, und die gewünschte Zerstäubungsleistung nicht erreicht wird. Generell scheitert die Auslegung herkömmlicher Düsenkörper insbesondere für Sprays mit verhältnismäßig niedrigen Drücken oft daran, dass sich eine gewünschte Tröpfchengrößenverteilung und/oder ein gewünschter Volumenstrom nicht genau genug einstellen lässt.

Angesichts der Einschränkungen denen der Einsatz herkömmlicher Sprühdosen, Inhalatoren und Zerstäuberpumpen unterliegt, liegt der vorliegenden Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Düsenkörper von Sprühköpfen zumindest zu vermindern.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Düsenkörper bereitgestellt, welcher einen von einem Fluid durchströmbaren Raum, eine Eintrittsöffnung für den Eintritt von Fluid in den durchströmbaren Raum, einen Austrittskanal in einem Wandungsbereich des durchströmbaren Raums für den Austritt von Fluid, und einem den durchströmbaren Raum zwischen Eintrittsöffnung und Austrittskanal unterteilenden Siebkörper aufweist, wobei der Siebkörper und der den Austrittskanal enthaltende Wandungsbereich zusammen einstückig ohne den Siebkörper und den Wandungsbereich verbindende Fügestelle ausgebildet sind.

Der Siebkörper hilft vorteilhaft, die Verstopfung des Austrittskanals zu vermeiden. Ferner bietet eine geeignete Wahl der Geometrie, Anzahl und Anordnungen der Sieböffnungen des Siebkörpers zusätzliche Freiheitsgrade bei der Konstruktion des Düsenkörpers, etwa um den Druckverlust oder den Durchsatz in gewünschter Weise zu beeinflussen.

Vorteilhafterweise sind der Siebkörper und der Wandungsbereich aus einem Glasmaterial, vorzugsweise Quarzglas oder Saphirglas, gefertigt. Durch die Verwendung von Glas, insbesondere Quarzglas, lässt sich eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Fertigungsqualität erzielen. Insbesondere kann die Oberflächenqualität im Inneren des Austrittskanals und an den Rändern dessen Öffnung verbessert werden, wodurch in der Massenproduktion die erzielbaren Werte für die (vom Druckverlust abhängige) Zerstäubungsleistung und den Sprühgutdurchsatz weniger stark streuen, definierte Sprüheigenschaften somit mit geringeren Abweichungen garantiert werden können, wenn der Düsenkörper in einem Sprühkopf Anwendung findet.

Daneben sind jedoch auch andere Materialien, insbesondere metallische oder Halbleiter-Werkstoffe grundsätzlich für die Umsetzung der Erfindung geeignet.

Vorzugsweise sind der Austrittskanal und die Sieböffnungen im Siebkörper mittels lokaler Lasereinwirkung gefertigt, besonders bevorzugt durch lokale Lasereinwirkung und anschließendes Wegätzen von der lokalen Lasereinwirkung ausgesetztem Material.

Die nachfolgend noch näher beschriebene Fertigung in geeignetem Glas, insbesondere Quarzglas, sorgt für eine genaue Einstellbarkeit des (geringsten) Durchmessers des jeweiligen Austrittskanals und eine insgesamt hohe mögliche Fertigungspräzision. Insbesondere können mit diesem Material besonders gute Oberflächenqualitäten, d. h. geringe Oberflächenrauhigkeiten erzielt werden. Das Wegätzen von der Lasereinwirkung ausgesetztem Quarzglas kann beispielsweise unter Verwendung von Flusssäure (HF) oder vorzugsweise Kalilauge (KOH) erfolgen. Das Glas kann auch geeignet dotiert sein, um die Laserbearbeitbarkeit zu verbessern. Ein solches Fertigungsverfahren ist per se unter anderem unter der Bezeichnung SLE (Selective, Laser-Induced Etching, selektives laserinduziertes Ätzen) bekannt und in Hermans, M. et al.: Selective, Laser-Induced Etching of Fused Silica at High Scan-Speeds Using KOH, JLMN-Journal of Laser Micro/Nanoengineering Vol. 9, No. 2, 2014 veröffentlicht. Fertigungsmaschinen, mit denen nach dem SLE-Verfahren gefertigt werden kann, sind unter der Bezeichnung LightFab Microscanner kommerziell erhältlich.

Der Austrittskanal und die Sieböffnungen können vorteilhaft auch mittels Femtosekundenlaser gebohrt sind.

Alternativ können der Siebkörper und der den Austrittskanal enthaltende Wandungsbereich auch vorteilhaft mittels 3D-Druck gefertigt sein. Als Druckmaterialien sind hier insbesondere metallische Materialien wie Aluminium, Titan oder Stahl vorteilhaft, je nach Anwendungsfall kann allerdings auch die gesamte Bandbreite der per se für die Verwendung im 3D-Druck bekannten Kunststoffe eingesetzt werden. Mittels 3D-Druck erzeugte Siebkörper und Austrittskanal enthaltende Wandungsbereiche sind besonders vorteilhaft bei kleinen Sieböffnungen und kleinen Querschnitten des Austrittskanals, insbesondere wenn der jeweils kleinste Durchmesser im einstelligen Mikrometerbereich oder im submikronen Bereich (kleiner ein Mikrometer) bis in den Nanobereich (kleiner 0,1 Mikrometer) liegt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können Sieböffnungen im Siebkörper schräg ausgeführt sind, so dass sie einen relativ zur lokalen Dicke des Siebkörpers am Ort der jeweiligen Sieböffnung verlängerten Durchströmungsweg vorgeben. Vorzugsweise ist der verlängerte Durchströmungsweg mindestens 25% länger ist als die lokale Dicke des Siebkörpers am Ort der jeweiligen Sieböffnung.

Besonders vorteilhaft wirkt sich der Siebkörper aus, wenn der geringste Durchmesser des Austrittskanals kleiner oder gleich 100 μm, insbesondere kleiner oder gleich 50 μm, insbesondere kleiner oder gleich 25 μm beträgt. Durch entsprechend kleine Durchmesser lassen sich vorteilhaft niedrige Volumenströme erzielen. Auf diese Weise können beim Einsatz des Sprühkörpers in einem Sprühkopf mit Sprühdosen handelsüblicher Größe von beispielsweise 100 oder 200 ml Inhalt mehrstündige Inhalationszeiten erreicht werden. Dennoch wird Verstopfung der Düsen mittels des Siebkörpers vermieden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Austrittskanal ein als Quotient aus Länge des Austrittskanals und geringstem Durchmesser des Austrittskanals gebildetes Aspektverhältnis von 8 oder kleiner, vorzugsweise 5 oder weniger auf. Niedrige Aspektverhältnisse gemäß obiger Definition bis hinunter zu 1 und sogar darunter sorgen für einen geringen Energieverlust beim Ausströmen des Fluids und für eine entsprechend gute Zerstäubung bei Einsatz des Düsenkörpers in einem Sprühkopf.

Für Angaben zur Geometrie des Düsenkörpers gilt folgendes. Als Länge des Austrittskanals wird die geringste Länge von der Berandung der Eintrittsöffnung zur Berandung der Austrittsöffnung des Kanals verstanden. Als Mittelachse des Austrittskanals wird die Gerade verstanden, welche den Flächenschwerpunkt der Eintrittsöffnung mit dem Flächenschwerpunkt der Austrittsöffnung verbindet. Der geringste Durchmesser eines Austrittskanals ist der geringste mögliche Abstand der beiden Schnittpunkte einer die Mittelachse orthogonal schneidenden Linie mit der Berandung des Kanals. Ist der Austrittskanal im wesentlichen zylindrisch jedoch nicht orthogonal zu einer ebenen Oberfläche gebohrt, welche die Berandung der Austrittsöffnung bildet, so ergibt sich eine elliptische Austrittsöffnung, deren kürzere Hauptachse dem geringsten Durchmesser des Austrittskanals entspricht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Wandungsbereich einen weiteren Austrittskanal für den Austritt von Fluid aus dem durchströmbaren Raum auf, wobei der Austrittskanal und der weitere Austrittskanal vorzugsweise so angeordnet sind, dass aus Austrittsöffnungen der Austrittskanäle austretende Fluidstrahle an einem von den Austrittsöffnungen beabstandeten Aufprallort zentral aufeinandertreffen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die vom Rand der jeweiligen Austrittsöffnungen (d. h. der Austrittsöffnungen, deren austretende Fluidstrahle an einem von den Austrittsöffungen beabstandeten jeweiligen Aufprallort zentral aufeinander treffen) aufgespannten Austrittsquerschnittsflächen zueinander geneigt.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Sprühdose bereitgestellt, welche einen Sprühkopf besitzt, der einen erfindungsgemäßen Düsenkörper oben beschriebener Art aufweist.

Vorteilhafterweise kann der Sprühkopf eine Sprühkopfkulisse aus einem Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, aufweisen, in den der Düsenkörper eingefügt ist, was dazu beiträgt, die Fertigungskosten gering zu halten. Jedoch können auch andere, beispielsweise metallische, Werkstoffe verwendet für eine Sprühkopfkulisse verwendet werden. Besonders kostengünstig kann die Sprühkopfkulisse als Spritzgussteil ausgeführt sein.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Sprühkopf Adapterverbindungsmittel für einen Patientenluftwegeadapter auf, wobei der Sprühkopf mittels der Adapterverbindungsmittel werkzeugfrei, beispielsweise mittels einer Steck- oder Schraubverbindung, so mit dem Patientenluftwegeadapter verbindbar ist, dass aus dem Austrittskanal ausgetretenes Sprühgut in den Patientenluftwegeadapter eintreten kann. Ein solcher Patientenluftwegeadapter als in eine Patientennase einführbarer Nasenadapter, als Mundstück, oder als einen Patientenmund und/oder eine Patientennase abdeckender Maskenadapter ausgebildet sein.

Ebenfalls vorteilhaft kann der Sprühkopf mit einem Patientenluftwegeadapter integral geformt oder verbunden sein, der wiederum als in eine Patientennase einführbarer Nasenadapter, als einen Patientenmund und/oder eine Patientennase abdeckender Maskenadapter oder als mit einem Patientenmund umschließbarer Adapter ausgebildet ist.

Vorteilhafterweise kann der Patientenluftwegeadapter aus einem geeigneten Kunststoff wie etwa PE oder PP, beispielsweise als Spritzgussteil, ausgeführt sein.

Vorzugsweise übersteigt der Druck im Sprühbehälter der Sprühdose 30 bar nicht, bevorzugt übersteigt er 15 bar, besonders bevorzugt 10 bar nicht. Auch im Bereich von Behälterdrücken von 3 bis 10 bar erreicht die erfindungsgemäße Sprühdose noch eine wesentlich feinere Tröpfchengrößen als herkömmliche Sprühdosen mit Treibmittel.

Für den besonders bevorzugten Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Sprühdose ist deren Sprühbehälter mit zumindest einem medizinischen Wirkstoff, vorzugsweise Sole, und einem Treibmittel befüllt.

Auch wenn der erfindungsgemäße Düsenkörper hauptsächlich für Sprühdosen insbesonder für medizinische Anwendungen beschrieben wird, ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Vielmehr lässt sich der erfindungsgemäße Düsenkörper in einer Vielzahl von technischen Anwendungen einsetzen, insbesondere Anwendungen in welchen eine feine Zerstäubung bei niedrigen Volumenströmen und begrenzten verfügbaren Druckdifferenzen gewünscht wird, beispielsweise für die Desinfektion von Klimaanlagen oder mit Druckluft betriebene Vernebler für zur Atemluft- oder Hautoberflächenbefeuchtung in Kliniken. Auch in kosmetische Anwendungen ist eine besonders feine Zerstäubung oft wünschenswert. Hier lassen sich Sprays mit erfindungsgemäßen Düsenkörpern ebenfalls produktwertsteigernd einsetzen.

Während in den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Austrittskanal bzw. die Austrittskanäle einen in etwa zylindrischen Querschnitt aufweisen, sind je nach technischem Anwendungsfall auch andere Gestaltungen des Austrittskanals bzw. der Austrittskanäle denkbar, beispielsweise in Form einer Hohlkegeldüse, einer Lavaldüse, einer Schlitzdüse (insb. mit deutlich voneinander abweichenden Abmessungen in zwei lateralen Richtungen) usw.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu; insbesondere entsprechen Verhältnisse der einzelnen Abmessungen zueinander aus Gründen der Anschaulichkeit teilweise nicht den Abmessungsverhältnissen in tatsächlichen technischen Umsetzungen. Es werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Grundsätzlich kann jede im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschriebene bzw. angedeutete Variante der Erfindung besonders vorteilhaft sein, je nach wirtschaftlichen, technischen und ggf. medizinischen Bedingungen im Einzelfall. Soweit nichts gegenteiliges dargelegt ist, bzw. soweit grundsätzlich technisch realisierbar, sind einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen austauschbar oder miteinander sowie mit per se aus dem Stand der Technik bekannten Merkmalen kombinierbar.

Es zeigt

1a die Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Düsenkörpers,

1b den Düsenkörper aus 1a in der Draufsicht von unten, wobei die Schnittebene der 1a als durchbrochene Linie B-B' angedeutet ist, und

2 eine erfindungsgemäße Sprühdose mit seitlich austragendem Sprühkopf im Querschnitt. Einander entsprechende Elemente sind in den Zeichnungsfiguren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Ein erfindungsgemäßer Quarzglas-Düsenkörper 14 mit zwei Austrittskanälen 15a, 15b ist in 1a als Querschnitt und in 1b in der Draufsicht (von unten in 1a) dargestellt. Die Schnittebene der 1a ist in 1b als durchbrochene Linie B-B' angedeutet.

Mittels selektiver Laserbelichtung und anschließendem Ausätzen der belichteten Bereiche (selektives laserinduziertes Ätzen) sind in dem Quarzglas-Düsenkörper 14 mit zylindrischer Grundform zwei im wesentlichen zylindrische Austrittskanäle 15a, 15b mit Austrittsöffnungen 16a, 16b gebildet, ferner ein Siebkörper 17 mit einer Vielzahl von Sieböffnungen 18, deren Durchmesser im dargestellten Beispiel in etwa dem Durchmesser der Austrittskanäle 15a, 15b entspricht, um Verstopfungen von letzteren fernzuhalten.

Generell sind je nach Anwendungsfall Sieböffnungen 18 mit Durchmessern zwischen 5 und 100 μm meist besonders vorteilhaft. Auch wenn die Sieböffnungen 18 im dargestellten Beispiel im wesentlichen zylindrisch sind, so sind auch anders geformte Sieböffnungen 18 vorteilhaft ausführbar. Beispielsweise können Siebböden 17 gitterförmig mit rechteckigen, insbesondere quadratischen Sieböffnungen 18 oder wabenförmig mit sechseckigen Sieböffnungen 18 ausgeführt werden.

Abgestützt wird der Siebkörper 17 durch den Steg 19, um auch größeren Druckdifferenzen standhalten zu können.

Der zwischen der Eintrittsöffnung 21 des Düsenkörpers 14 und den Austrittskanälen 15a, 15b von Fluid durchströmbare Raum 20 ist durch den Siebkörper 17 unterteilt. Der Siebkörper 17 und der die Austrittskanäle 15a, 15b enthaltende Wandungsbereich des durchströmbaren Raums 20 sind mittels des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens zusammen einstückig ohne eine den Siebkörper und diesen Wandungsbereich verbindende Fügestelle ausgebildet.

Auch mehrere Siebböden 17 können nacheinander im Strömungsweg des Fluids vorgesehen werden. So können beispielsweise auch gestaffelte Größen der Sieböffnungen 18 (von grob bis fein) realisiert werden, etwa mit einem Grobsieb mit Sieböffnungen von beispielsweise 100 μm und einem Feinsieb mit Sieböffnungen von beispielsweise 20 μm oder dgl.

Durch Anzahl, Aspektverhältnis und Anordnung der Sieböffnungen 18 können Durchfluss- und Druckverhältnisse im von Fluid durchströmbare Raum 20 gezielt beeinflusst werden.

Der Winkel α zwischen den sich im Punkt S schneidenden Mittelachsen der Austrittskanäle 15a, 15b beträgt etwa 80°. Das Aspektverhältnis zwischen der Länge l der Austrittskanäle 15a, 15b (entlang der jeweils kürzesten Mantellinie des zylindrischen Mantels der Austrittskanäle 15a, 15b) und deren Zylinderdurchmesser beträgt ungefähr 2:1.

Die Sprühdose in 2 weist einen Sprühkopf 1 auf, in dessen Sprühkopfkulisse 13 der Düsenkörper 14 so eingesetzt ist, dass der Sprühgutaustrag zur Seite erfolgt. Eine derarartige Anordnung ist für vielerlei technische (beispielsweise zur Desinfektion) oder kosmetische (z. B. zur Hautbefeuchtung oder zum Auftrag von Duftstoffen) Anwendungen vorteilhaft.

Der wiederverwendbare Sprühkopf 1 ist auf den Kopf 4 des Austrittsrohrs 3 des Sprühbehälters 2 aufgesetzt und von diesem werkstofffrei abziehbar, um den Austausch des Sprühbehälters 2 zu ermöglichen. Alternativ ist auch eine Ausführung als Einwegprodukt möglich.

Der Sprühbehälter 2 ist als Zweikammerbehälter ausgeführt, in welchem ein verschieblicher Kolben 5 das im unteren Bereich 12 des Sprühbehälters 2 vorhandene komprimierte Treibmittel, beispielsweise Stickstoff, vom Sprühgut, beispielsweise Sole, trennt. Alternativ lässt sich die Erfindung auch mit einem Einkammerbehälter als Sprühbehälter 2 ausführen, bei welchem Treibmittel und Sprühgut vermischt sind. Als Treibmittel eignen sich die aus herkömmlichen Sprays bekannten Treibmittel. Die Behälterwand 6 des Sprühbehälters 2 ist aus herkömmlichem Behältermaterial wie beispielsweise Aluminium oder Weißblech gefertigt.

Das Ventil des Sprühbehälters 2 ähnelt den Ventilen herkömmlicher Sprühdosen und weist ein Ventilgehäuse 7 auf, welches über den aus einem Elasten wie Kautschuk- oder Silikongummi bestehenden Dichtring 8 abgedichtet ist. Die ins Ventilgehäuse eingesetzte Feder 9 drückt die Verschlusskapsel 11 gegen den Dichtring 8. Durch Zusammendrücken von Sprühkopf 1 und und Sprühbehälter 2 relativ zu einander schiebt das unten angeschrägte Austrittsrohr 3 die Verschlusskapsel nach unten, so dass Sprühgut durch Ventilgehäuse 7 und Austrittsrohr 3 in den Zuführungskanal 10 des Sprühkopfs 1 eintreten kann.

Der Sprühkopfkulisse 13 besteht aus thermoplastischem oder duroplastischen Kunststoff, z. B. Polyethylen, Polypropylen oder Polycarbonat. Eingesetzt in die Sprühkopfkulisse 13 ist der Düsenkörper 14, welcher in 1a und 1b vergrößert dargestellt ist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • EP 1493492 A1 [0011]
  • EP 1386670 A2 [0011]
  • WO 94/07607 A1 [0013]
  • WO 2009/090084 A1 [0013]
  • WO 2016/075433 A1 [0013]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • Hermans, M. et al.: Selective, Laser-Induced Etching of Fused Silica at High Scan-Speeds Using KOH, JLMN-Journal of Laser Micro/Nanoengineering Vol. 9, No. 2, 2014 [0021]