雾化装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于在增压下雾化液体的雾化装置，包括具有一个或多个雾化开口的雾化器本体，由液体形成的雾在操作期间从所述雾化开口逸出，所述雾化装置还包括位于雾化器本体上游的阀装置，该阀装置自由液体施加在其上的液体压力的预定阈值打开。


背景技术：

2.序言中所述类型的雾化装置用于雾化适于其的液体，该液体可具有不同性质，其可以是药物、化妆品和治疗液体，它们在雾化成细雾后被吸入或通过其他方式与身体接触。然而，还有很多更具技术性的应用，在这样的应用中，人们希望以细微分配的喷雾来施加或布置液体。为实现此目的，液体要用为此目的提供的泵装置进行加压，然后在压力下输送到雾化器本体。该雾化器本体包括一个或多个雾化开口，液体因此在增压下以一系列连续液滴的形式通过雾化开口，形成细微分配的喷雾。
3.形成这种雾化的原理的根本物理机理可随雾化器本体的性质及雾化开口的尺寸的变化而变化。一种重要的机理即所谓的“瑞利破裂(rayleigh breakup)”。根据本发明的雾化装置特别适于产生所谓的非常微小雾滴的微喷射喷雾，其根据该机理具有可控、预定尺寸。这种微喷射喷雾通常是由大量的单个喷射流所形成，其中，每个喷射流来自于单独的雾化开口。该些开口具有几个毫米至小于一个毫米的截面。喷雾的每个喷射流最初包括由瑞利破裂的液体形成的单分散初始液滴系。其结果是，连续液滴最初具有基本相同的大小，并沿相同方向远离雾化开口移动。
4.初始液滴的直径通常是雾化开口的1.85
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2.0倍，因此，也经常在毫米范围内。通过在雾化器本体内以高精度设置具有相同尺寸的多个雾化开口，可由此形成其雾滴尺寸具有极其微小变化的喷雾。尽管平均雾滴尺寸可由于雾滴间的聚结而增加，但喷雾中的最终雾滴尺寸分布仍保持在相对较窄的范围内。这样就使得这种雾特别适于单个雾滴尺寸决定喷雾有效性的要求苛刻的应用。
5.在实践中已发现，除了雾化器本体的尺寸和性质外，施加给液体的液体压力也是形成正确喷雾型的重要因素。在确定压力水平以下，已发现液体不能破裂成液滴，而是液体会从雾化器本体的表面滴下，被称为“流口水(drooling)”。特别地，用于形成更细喷雾的雾化开口越小，该阈值就越高，可以达到8
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10巴的量级。为了防止此现象发生，雾化装置在上游包括阀体，其在低于该压力时关闭至雾化器本体的液体供应，并仅在达到该阈值后才将其打开。
6.在雾化装置的不断小型化中发现，在其中设置在如此高压下工作的阀装置是有困难的。随着其尺寸减小，现有阀装置将会在这样的液体压力水平以下就屈服，从而获得不想要的喷雾型或根本没有雾。本发明的目的之一是提供一种序言中所述类型的雾化装置，其仅在达到足够高的阈值压力时才提供喷雾模式，在进一步小型化的情况下也是如此。


技术实现要素：

7.为了实现上述目的，序言中所述类型的雾化装置具有本发明的特征，即：阀装置包括阀腔，阀体可在该阀腔内移动并且整个周围密封地贴靠其壁；该阀装置还包括位于阀体的远离该阀腔的一侧上的弹簧室，弹簧装置可在该弹簧室内与弹簧张力相反地压缩；所述阀体受到所述弹簧装置的反压力并且在第一闭合状态下关闭所述阀腔与雾化器本体之间的液体通道；所述阀体可在由液体施加的压力的作用下进入第二状态，在该第二状态下，所述液体通道被释放；及，液体通过阀腔的第一工作截面作用在所述阀体上，其中，所述第一工作截面小于所述阀体通过其作用在所述弹簧室内的所述弹簧装置上的第二工作截面。
8.本发明在此是基于如下洞悉：阀腔工作截面的收缩及由此导致的液体作用在阀体上的面积的收缩，可导致由阀体施加在弹簧装置上的力的作用的减小。由此后者可承受更大的液体压力，这为雾化装置整体的进一步小型化开辟了一条途径。特别地，所述第一工作截面至少基本等于所述阀腔的截面，所述第二工作截面至少基本等于所述弹簧室的截面，由此，所述弹簧室与所述阀腔间的直径比将至少基本等于这些力间的传递比。
9.在一优选实施例中，本发明的雾化装置的特征在于：所述阀腔包括位于上游的入口，并且在相对远端侧与所述弹簧室相邻；所述阀腔的壁上设置有通向所述液体通道的阀开口；所述阀体在所述第一闭合状态下关闭所述阀开口上游的阀腔，在第二状态下位于朝远端侧越过所述阀开口的位置上。所述阀体在此用作阀腔内的闭合活塞，其在第一状态下将所述入口与所述阀开口隔开，但在第二状态下则允许所述入口与所述阀开口之间的开放连通。
10.在另一优选实施例中，所述雾化装置的特征在于：所述阀体在朝着所述阀腔的入口的一侧上包括柔性杯状裙部，其密封地贴靠所述阀腔的壁。该柔性且(中空)形式的裙部允许裙部在液体压力增加时更有力地压靠所述阀腔的壁。已发现，这样可在阀腔的壁上提供特别有效的密封。
11.在还一优选实施例中，本发明雾化装置的特征在于：包括雾化器腔的雾化器保持部件，该雾化器腔在出口侧由雾化器本体界定；包括所述弹簧室的弹簧保持部件，该弹簧室内具有所述弹簧装置，并且所述弹簧保持部件的远端外端置于所述雾化器腔内；及包括所述阀腔的阀保持部件，该阀腔内具有所述阀体，所述阀保持部件的远端外端伸入所述弹簧室内；所述弹簧保持部件密封地贴靠所述雾化器腔的壁；并且，所述阀保持部件密封地贴靠所述弹簧室的壁。因此，所述雾化装置包括多个单独的保持部件的组件或总成，这些单独的保持部件可以简单的方式置于彼此内，作为雾化装置的总成的一部分。保持部件之间所需的液密性可通过插入合适的密封件来实现。然而，在这一方面，本发明雾化装置的另一优选实施例具有如下特征：所述弹簧保持部件通过紧配合夹紧地贴靠所述雾化器腔的壁，并且，所述阀保持部件通过紧配合夹紧地贴靠所述弹簧室的壁。由于这种压配合，将各部件压入彼此中足以由此获得所述总成。
12.为了将液体压力传递至弹簧装置，本发明雾化装置的另一实施例具有如下特征：所述阀体包括相对刚性的阀盘，所述弹簧室内的所述弹簧装置支撑在其上；并且，阀盘本体在所述第一闭合状态下抵接所述阀腔的边缘。对于所述阀盘与所述阀体之间的连接，也可以利用相互夹紧，与所述雾化装置的另一组件一致。
13.在再一优选实施例中，本发明的雾化装置还具有如下特征：所述弹簧保持部件中
的弹簧室为气密的，并且，至少在所述第二状态下，其内的空气被限制在其内。因此，其内的空气将会抵抗进一步压缩，向所述阀体提供反压力，其转化为液体压力的施加阈值。
14.本发明雾化装置的另一特定实施例具有如下特征：所述雾化器本体装在雾化器单元的雾化器保持件中。所述相对较小的雾化器本体先与所述雾化器保持件组装成更易于管理的雾化器单元。该雾化器单元又置于雾化装置的雾化器保持部件中。对于所述弹簧装置，有利地使用螺旋弹簧，特别是金属制的螺旋弹簧。尽管其持续小型化将会不可否认地导致较低的弹簧常数，但是由于与其啮合的阀腔的收缩，其因此可因为本发明承受足够高的液体压力。
15.附图简要说明
16.下面将参照示例性实施例与附图对本发明作进一步说明，附图中：
17.图1示出了根据本发明的雾化装置的一示例性实施例；
18.图2示出了图1中雾化装置的分解图；
19.图2a示出了图1中雾化装置中的阀体的放大图；
20.图3a示出了图1中雾化装置在第一闭合状态下的剖视图；
21.图3b示出了图1中雾化装置在第二打开状态下的剖视图；
22.图4示出了图1中雾化装置的压力曲线图。
23.另外需要注意的是，这些图示纯属示意性的，并不总按(同一)比例绘制。特别是为了清楚起见，某些尺寸可能会或多或少地被夸大。在这些图示中，相同的部件用相同的附图标记来表示。
具体实施方式
24.图1示出的雾化装置基本全由塑料制成。如此，该雾化装置包括聚乙烯材料的雾化器保持部件10，其具有喷雾口13，雾化器单元12置于该喷雾口内，还可参见图2。雾化器单元12包括作为壳体的塑料雾化器保持件，雾化器本体14(未进一步示出)置于该塑料雾化器保持件中。该雾化器本体在一侧上与雾化器保持件12和雾化器保持部件10内的雾化器腔11开放连通，在另一侧上与喷雾口13内的喷雾面敞开，以在那里分配液体喷雾。
25.在雾化器保持部件10的上游，雾化装置依次包括弹簧保持部件20和阀保持部件30，其每个同样由聚丙烯材料制成。弹簧保持部件20包括弹簧室21，其内容置由钢或其他合适的材料或金属合金制成的螺旋弹簧22形式的弹簧装置。除了用于容置所述阀保持部件的开口外，该弹簧室是完全密封的，以将其内的空气限制在其内。凹槽26位于所述弹簧保持部件的壁的外部，作为雾化器腔与雾化装置入口40之间的液体通道的一部分。
26.该入口40位于阀保持部件30的上游。与其他保持部件一样，该部件也由聚丙烯制成，其中，每个部件10、12、20、30采用单独的注射成型部件。阀保持部件30在此采用额外刚性的形式，以防止其变形，并且包括阀腔31，该阀腔在入口40与阀体32之间延伸，其中，阀体32以紧配合方式可移动地容置在该阀腔内。阀体32也全部由合适的塑料材料形成，例如，同样是聚丙烯，其中，使用由其形成的相对刚性的远端部32、及与其相连的相对柔性的近端部，该近端部形成中空裙部34。该裙部34在阀腔31的内壁上提供所需的液体密封。此外，该阀体还在远端侧包括轴36，阀体借由该轴36从阀保持部件30伸出并伸入弹簧室21。接收在其上的是阀盘38，阀盘38支撑弹簧22，因此由特别刚性的材料制成，例如聚甲醛(pom)，以防
止在弹簧压力的作用下发生变形。
27.在阀腔31的壁上，阀保持部件30包括连续阀开口33，其在组装状态下与弹簧保持部件的壁中的液体通道24对齐。由于图2所示各部件的精确尺寸，它们可以无缝地相互配合，并且整体可仅通过相互压配合来组装，还可参见图3a和图3b。用于此目的的浅凹槽形式的对准标记25、35在此为准确相对定向提供引导。
28.图3a示出了处于第一闭合状态的雾化装置。阀盘38此时支撑在阀腔31的边缘37上，弹簧22夹在阀盘38与弹簧室21的远端外端之间。从图2中可以更清楚地看出，液体通道24向下游通向雾化器腔11。在上游，液体通道24与阀开口33对齐，但该开口至此仍通过阀体32与入口40隔开。因此，此时在入口40与液体通道24之间没有至雾化器腔11的开放连通。阀体32通过弹簧22和插入的阀盘38保持在该位置上。
29.一旦用于雾化的液体在增压下通过入口40进入，阀体就会由此受到与弹簧22的弹簧力相反的作用力。该作用力大致与阀体32、34的工作截面d1成比例，由此与阀腔31的工作截面d1成比例。该截面d1明显小于弹簧室21的对应工作截面d2，因此，只有有限的来自于液体的力传递至弹簧，与比例d1：d2成比例。
30.因此，其仅在20巴级的液体压力下，在该压力下，弹簧足以被压缩从而允许具有裙部34的阀体32向远端移动越过阀开口33。直到达到该状态(参见图3b)，阀开口33与阀腔31的入口40之间才具有开放液体连接，液体才能通过液体通道24到达具有雾化器本体14的雾化器腔11。因此，该雾化器本体将总是受到该数量级的最小液体压力，该压力足以确保雾化装置良好运行且足够形成细小喷雾。
31.图4示出了阀装置的压力曲线图。该图示出了该阀装置直到压力达到约22巴(用箭头p1表示)时才打开，并且在压力降到约12巴(用箭头p2表示)以下时关闭。该滞后现象可能是由阀体32、34与阀腔内壁之间的摩擦效应引起的，但对雾化装置的正确运行没有进一步影响。12巴的闭合压力仍足够高，可实现完美喷雾型。
32.虽然所涉及的部件具有相对较小的尺寸，但仍然可以施加这些阈值p1、p2。在此示例性实施例中，弹簧室具有仅约4毫米的直径d2，以使得可将足够强但相对较小的弹簧22置于其中。如果液体直接作用在其上，则该弹簧本身将不能在所述大致尺寸内承受上述量级的压力。阀腔具有约2毫米的直径d1，其明显更小，由此作用在弹簧22上的力可减小约一半，并且仍可施加上述大小的阈值。
33.尽管上文中仅参照单个实施例进一步阐明了本发明，但显然本发明绝不限于此。相反，在本发明的范围内本领域技术人员仍可设想出诸多变型和实施例。作为雾化装置的全部或部分塑料部件使用聚丙烯的替代方案，也可使用一种或多种其他塑料，甚至是其他材料，如金属。所述尺寸仅以示例方式给出，针对特定应用可作不同选择。这同样适用于两个截面之间的所述比例d2：d1。通过适当配置和调节该比例，可始终设置并由给定弹簧装置施加所需阈值的液体压力。