ES2973242T3

ES2973242T3 - Dispositivo de pulverización y cuerpo de boquilla de pulverización

Info

Publication number: ES2973242T3
Application number: ES16815682T
Authority: ES
Inventors: Rijn Cornelis Johannes Maria Van; Wietze Nijdam; Jacob Baggerman; Egmond Henri Joseph Van
Original assignee: Medspray BV
Current assignee: Medspray BV
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2024-06-19
Anticipated expiration: 2036-12-05
Also published as: CN108602074A; WO2017095227A1; US11857984B2; JP2019511949A; WO2017095219A1; RU2018123757A3; RU2720787C2; RU2018123757A; EP3383548B1; JP6853822B2; US20180353980A1; BR112018011192A2; BR112018011192B1; EP3383548A1; CN108602074B

Abstract

La presente invención se refiere a una pulverización de microchorros que emanan en ángulo inclinado desde boquillas comprendidas en una capa de membrana sustancialmente plana (4). Una unidad de boquilla de pulverización para pulverizar una pluralidad de microchorros fluídicos desde un líquido presurizado comprende un soporte sustancialmente plano (semiconductor) que tiene una superficie aguas arriba y una superficie aguas abajo, y una capa de membrana de pulverización (4) dispuesta en la superficie aguas abajo del soporte. La capa de membrana de pulverización (4) comprende una pluralidad de orificios de boquilla (9), cada uno de ellos configurado para pulverizar un microchorro fluídico en un régimen de Rayleigh. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de pulverización y cuerpo de boquilla de pulverización

La presente invención se refiere a un dispositivo de pulverización, para pulverizar una pulverización de microchorros fluídicos, que comprende una unidad de boquilla de pulverización, dicha unidad de boquilla de pulverización comprende al menos una boquilla de pulverización que tiene una cámara para recibir un fluido a presión en la misma y que tiene una pared de boquilla perforada para liberar una pulverización de microchorros de dicho fluido.

Un microchorro se define aquí como un solo o múltiple número de chorros que operan en el régimen de desintegración de Rayleigh. Como resultado, las gotas consecutivas pueden tener el mismo tamaño y propagarse desde el orificio de la boquilla en la misma dirección. A menudo se proporcionan orificios de boquilla correspondientes en un sustrato plano y los microchorros generados formarán trenes de gotas paralelas y unidireccionales, todos dirigidos en una misma dirección de pulverización. Cuando las unidades de boquillas de pulverización se miniaturizan aún más, la distancia entre los orificios de las boquillas se vuelve más pequeña y los microchorros que se propagan de manera paralela pueden exhibir fácilmente trayectorias desordenadas debido a las corrientes de aire inducidas, lo que conduce a una coalescencia inconveniente y una distribución ampliada del tamaño de las gotas. Mecanismos complejos como la carga, el ultrasonido y el calentamiento pueden ser utilizados para manipular y desviar chorros líquidos individuales. También se ha propuesto un flujo forzado de aire a través de una o varias boquillas adicionales para evitar la coalescencia de chorros líquidos paralelos.

Un dispositivo de pulverización del tipo descrito en el párrafo introductorio se conoce, por ejemplo, a partir de la solicitud de patente estadounidense 2008/0006719. Esta solicitud de patente describe, particularmente con referencia al dibujo de la figura 7, un cuerpo de boquilla de pulverización con un cuerpo de soporte y una pared frontal que están formados como una pieza única de material plástico. La pared frontal de este dispositivo conocido es relativamente delgada para ser deformable elásticamente y adoptar un perfil curvado en general una vez expuesta a la presión de dicho fluido a presión. Como consecuencia, los microchorros fluídicos generados con este dispositivo conocido se liberarán a lo largo de una línea central del respectivo orificio que se dirige lejos de una línea normal imaginaria a la superficie de dicha pared frontal en su estado no a presión. Juntos, varios de estos microchorros crearán un cono de pulverización de chorros individuales con un cierto ángulo de desviación que varía desde el centro de dicha pared frontal y aumenta hacia su borde. De manera similar, la solicitud de patente del Reino Unido GB 2.466.631 describe un dispositivo de pulverización que tiene una cúpula convexa sólida que aloja varios canales de pulverización para crear un patrón de pulverización divergente.

Para aplicaciones específicas como cosméticos, perfume, limpieza de obleas, inyección de combustible, secadores de pulverización, aerosoles médicos, se requieren patrones de pulverización característicos y un control adecuado del cono de pulverización y del ángulo de inclinación de la pulverización. Para aplicaciones farmacéuticas, por ejemplo, un aerosol que proporciona pequeñas gotas con una distribución de tamaño estrecha puede dirigirse eficientemente a diferentes secciones de los pulmones, siempre y cuando el aerosol de microchorro pueda ser controlado y reproducido adecuadamente entre diferentes dispositivos de pulverización. Particularmente, las medidas para prevenir la coalescencia de las gotas individuales y la ampliación de la distribución del tamaño de las gotas son de gran importancia, especialmente en estos dispositivos de pulverización especiales.

El dispositivo de pulverización que se conoce en la solicitud de patente mencionada anteriormente de Estados Unidos y Reino Unido no podrá proporcionar el grado de precisión y reproducibilidad que a menudo se requiere para estos dispositivos de pulverización más sofisticados. Particularmente, el ángulo de desviación de cada microchorro que es liberado por el dispositivo conocido dependerá en gran medida de la presión fluídica aplicada y/o de las tolerancias de fabricación sustanciales, lo cual resulta poco práctico para ciertas aplicaciones.

La presente invención tiene, entre otros objetivos, proporcionar un dispositivo de pulverización que genera una pulverización de microchorros fluídicos y que permite y mantiene una distribución de tamaño de gotas relativamente estrecha de microchorros y gotas obtenidas a través de un mecanismo de fragmentación de Rayleigh bajo un ángulo de desviación bien definido desde una superficie sustancialmente plana.

Con ese fin, un dispositivo de pulverización del tipo descrito en el párrafo introductorio se caracteriza, según la invención, porque dicha boquilla de pulverización está formada por un cuerpo de boquilla, que comprende un cuerpo de soporte con al menos una cavidad que se abre en una superficie principal de dicho cuerpo de soporte, dicho cuerpo de soporte está cubierto por una capa de membrana en dicha superficie principal y dicha capa de membrana está provista de al menos un orificio de boquilla a lo largo de un grosor de dicha capa de membrana en un área de dicha cavidad para formar una membrana de boquilla en cada una de dichas al menos una cavidad que está en comunicación de fluidos con la cavidad respectiva, porque dicho al menos un orificio de boquilla comprende al menos un orificio de boquilla de desviación, que libera dicho microchorro bajo un ángulo desviado que se dirige lejos de una línea central de dicho orificio, porque dicha membrana de boquilla comprende una región central en el área de dicha cavidad y una región periférica entre dicha región central y un borde de dicha cavidad, porque al menos un orificio de boquilla de desviación se encuentra dentro de dicha región periférica, y porque dicho al menos un orificio de boquilla de desviación está en comunicación abierta con un canal de flujo fluídico que tiene un perfil de flujo asimétrico lateral en términos de resistencia al flujo de fluido desde dicha cavidad hacia el orificio de la boquilla.

Dicho canal de flujo fluídico que permite un perfil de flujo asimétrico lateral en términos de resistencia al flujo de fluido desde dicha cavidad hacia dicho orificio de boquilla puede combinarse de manera efectiva con una corriente de microválvula activa o pasiva hacia arriba de dicho orificio de desviación. Para esto, el dispositivo de pulverización se caracteriza porque se encuentran presentes medios de microválvula aguas arriba de dicho orificio de boquilla de desviación, dichos medios de válvula comprenden un disco de microválvula en proximidad cercana de un asiento de microválvula, dicho disco de microválvula descansa sobre dicho asiento de microválvula en un estado normalmente cerrado y se levanta de dicho asiento una vez que se supera un umbral de presión aguas arriba para abrir un paso de fluido entre dicho disco de microválvula y dicho asiento de microválvula hacia dicho canal de flujo fluídico. Así, el canal de flujo fluídico se abre cuando se presuriza (más allá de dicho umbral), pero sin presión se encuentra en un estado cerrado, y efectivamente dicho paso cerrado proporciona una barrera microbiológica. En una modalidad específica, esta combinación de un orificio de boquilla de desviación y dichos medios de válvula, que solo abren dicho canal de flujo fluídico cuando está bajo presión, se puede utilizar para producir chorros en colisión.

El cuerpo de la boquilla del dispositivo de pulverización según la invención está formado por un cuerpo de soporte, en particular por un cuerpo de soporte semiconductor que está al menos parcialmente hecho de material semiconductor y materiales compatibles con la tecnología de fabricación de semiconductores actual. Como consecuencia, esta tecnología de fabricación de semiconductores extremadamente precisa y reproducible, así como los pasos de micromecanizado, pueden ser utilizados para fabricar y configurar el cuerpo de la boquilla. No solo se puede controlar de manera muy precisa la forma, tamaño y posición de las membranas individuales y los orificios de la boquilla, sino que también se pueden adaptar la forma y las dimensiones locales del canal de flujo fluídico hacia estos orificios para proporcionar un perfil de flujo deseado.

Al crear y ofrecer un perfil de flujo que es asimétrico en términos de resistencia al flujo de fluido desde una cavidad hacia un orificio, se impondrá un impulso neto lateral en el chorro que emana, lo cual proporciona un cierto ángulo de desviación dependiendo del grado de asimetría que se haya construido en dicho canal de flujo fluídico. Como consecuencia, no solo el tamaño de las gotas y la distribución del tamaño de las gotas, sino también el perfil de pulverización (cono) pueden ser controlados y adaptados de manera delicada mediante el uso de un dispositivo de acuerdo con la invención. Esto caracteriza a este dispositivo como particularmente adecuado para aplicaciones sofisticadas que requieren un alto grado de control sobre la pulverización de microchorros que emana.

La boquilla de pulverización en particular comprende un cuerpo de soporte sustancialmente plano, como un sustrato semiconductor, y una capa de membrana de pulverización dispuesta en una superficie aguas abajo de dicho cuerpo de soporte, es decir, en un lado de salida del soporte. La capa de membrana en aerosol puede formarse mediante una capa sobre el sustrato, como nitruro de silicio. Se proporciona una cavidad en el cuerpo de soporte, que se extiende particularmente desde una superficie aguas arriba del cuerpo de soporte hasta dicha capa de membrana de pulverización, de manera que permita que el líquido a presión se suministre desde un lado aguas arriba y llegue a la capa de membrana a través de dicha cavidad. La capa de membrana forma una membrana, que comprende uno o más orificios, que está suspendida sobre una cara aguas abajo de dicha cavidad. La superficie aguas arriba del cuerpo de soporte se entiende como una superficie del cuerpo de soporte que es el lado de suministro del líquido a presión. La superficie aguas abajo del soporte se entiende como la superficie del soporte que es el lado de descarga del pulverizador. La capa de membrana está particularmente provista de una pluralidad de orificios de boquilla, cada uno configurado para operar en el dominio de Rayleigh, lo que puede implicar generalmente un diámetro de orificio de boquilla en un rango de entre 1 y 25 micrómetros o menos.

Para algunas aplicaciones se requiere un alto rendimiento de líquido pulverizado. Se puede lograr una alta dosis de pulverización al elegir la resistencia al flujo de cada orificio de la boquilla lo más pequeña posible y/o al aumentar la diferencia de presión sobre los orificios durante la pulverización. Las presiones prácticamente requeridas se eligen para ser bastante más altas que las típicas, entre 5 y 10 bar. Tal presión ejercerá fuerzas elevadas sobre la membrana de la boquilla que está suspendida sobre una cavidad. La capa de membrana y, por lo tanto, la membrana de la boquilla que está suspendida sobre la cavidad, pueden elegirse bastante gruesas para resistir esa alta presión. Sin embargo, una membrana de boquilla gruesa implica una longitud de orificio larga y, en consecuencia, una alta resistencia al flujo y una tasa de flujo reducida. Reducir el tamaño lateral de la membrana de la boquilla que está suspendida sobre la cavidad puede ser otra medida para resistir una alta presión de pulverización. La desventaja, sin embargo, es que en ese caso el mismo número de orificios de boquilla estará más densamente empaquetado, lo que conlleva un mayor riesgo de coalescencia de los microchorros que emanan de los orificios de la boquilla.

Sorprendentemente, se ha descubierto que una membrana de boquilla delgada y pequeña según la invención no solo permite una alta tasa de flujo de pulverización, sino que también fuerza a los microchorros deflectores a un cierto ángulo de pulverización con respecto a la capa de la membrana. Estos chorros de pulverización divergentes, que emanan de una única membrana de boquilla delgada y pequeña con múltiples orificios, en gran medida evitan de manera ventajosa la coalescencia de las gotas de pulverización. Sorprendentemente se ha descubierto que el ángulo de pulverización o cono de pulverización se desvía más con los orificios de la boquilla colocados en el límite de la membrana de la boquilla cerca del límite de la cavidad donde la membrana de la boquilla está ajustada al cuerpo de soporte. Preferiblemente, la capa de membrana es relativamente delgada en comparación con el diámetro del orificio, ya que típicamente, el ángulo de desviación disminuye considerablemente con el aumento de la longitud del orificio, que es el grosor de la capa de membrana. Como se puede observar en la figura 27, el ángulo de desviación depende fuertemente del grosor de la membrana y disminuye considerablemente cuando la profundidad del orificio es inferior al 50 %, es decir, menos de aproximadamente 2,25 pm, y se vuelve particularmente predominante si el grosor de la membrana es menor que 25 %, es decir, menos de 1,12 pm, del diámetro del orificio, siendo dicho diámetro de 4,5 pm en el caso de la figura 27.

Se ha encontrado que al modificar y adaptar el perfil de flujo del líquido debajo de la membrana de la boquilla en términos de resistencia al flujo de fluido desde la cavidad subyacente hacia un orificio, se pueden obtener pulverizaciones fuertemente divergentes. Una modalidad particular del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza, por lo tanto, porque dicha cavidad está configurada para imponer un impulso lateral en dicho fluido en dicho canal de flujo fluídico que se transmite al líquido mientras forma el microchorro.

Es un objetivo principal de la invención controlar el ángulo de pulverización o el ángulo de inclinación del chorro. Con ese fin, una modalidad particular del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicha membrana de boquilla comprende una región central en el área de dicha cavidad y una región periférica entre dicha región central y un borde de dicha cavidad, y porque al menos un orificio de boquilla de desviación se encuentra dentro de dicha región periférica, y más particularmente porque al menos un orificio de boquilla de desviación se posiciona cerca de una pared periférica de dicha cavidad, en particular a una distancia entre un centro de dicho orificio de boquilla de desviación y dicha pared periférica que es menor que tres veces el diámetro de dicho orificio de boquilla, y preferiblemente menor que dicho diámetro de dicho orificio de boquilla.

Sorprendentemente se ha descubierto que, si el orificio de la boquilla se posiciona cerca de la periferia, es decir, de la pared del borde, de la cavidad, el microchorro generado se emite con un ángulo inclinado con respecto a la línea central del orificio y, por lo tanto, a la capa de membrana sustancialmente plana. Cuanto más cerca esté el orificio posicionado cerca de la pared del borde de la cavidad del cuerpo de soporte, más oblicuo será este ángulo de inclinación.

Se cree que este comportamiento se debe a que la cavidad y el orificio de la boquilla forman de alguna manera una resistencia al flujo de fluido geométricamente asimétrica. Esto crea un impulso lateral del líquido debajo de la membrana de la boquilla que posteriormente se transmite al líquido que forma el microchorro. En este sentido, la expresión "lateral" se refiere a estar paralelo a la capa de membrana sustancialmente plana, es decir, paralelo a la superficie aguas abajo del soporte. Cuando el fluido fluye paralelo a la membrana de la boquilla justo antes de salir a través del orificio de la boquilla, tendrá un impulso lateral específico (densidad de masa por velocidad horizontal) y mantendrá este impulso lateral al menos hasta cierto punto al fluir a través del orificio de la boquilla. Cuando el fluido pasa por la boquilla, también adquirirá un impulso vertical (densidad de masa por velocidad vertical) con respecto a la capa de membrana.

Si la capa de membrana es relativamente delgada, una parte significativa del impulso lateral se transferirá al chorro que emana de la boquilla, provocando que el chorro se desvíe lejos de la línea central del orificio. El ángulo de inclinación del chorro será determinado por la relación entre el impulso lateral transferido y el impulso vertical del fluido. Típica y preferiblemente esta relación debería ser mayor que 0,1 y, más preferiblemente, es mayor que 0,2. Cuanto más cerca esté posicionado el orificio cerca del borde de la cavidad, mayor será el impulso lateral residual del microchorro y, por lo tanto, más oblicuo será el ángulo de inclinación. El efecto de asimetría descrito anteriormente es promovido por la presencia de la pared del borde de la cavidad cerca del orificio.

El impulso lateral del chorro se refiere al impulso lateral promedio del fluido cerca de la salida de la boquilla y, más particularmente, al impulso lateral promediado en un canal lateral virtual con una altura de canal igual al diámetro de la abertura de la boquilla y que tiene un límite con la membrana de la boquilla, en casos en los que la altura total del canal lateral es considerablemente mayor que el diámetro de la abertura de la boquilla.

En una modalidad, donde el orificio de la boquilla se posiciona cerca de la pared del borde de la cavidad, el microchorro se ve obligado a un ángulo inclinado con respecto a la capa de membrana sustancialmente plana. Este efecto ocurrirá particularmente cuando la distancia entre la pared del borde y el centro del orificio sea menor que tres veces el diámetro del orificio de la boquilla y, en particular, menor que dicho diámetro de dicho orificio. Cuanto más cerca esté posicionado el orificio cerca del borde de la cavidad del cuerpo de soporte, más oblicuo es el ángulo de inclinación. Una modalidad adicional particular del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicho al menos un orificio de boquilla de desviación tiene un diámetro mayor que 10 % del diámetro de dicha cavidad y particularmente tiene un diámetro mayor que 25 % del diámetro de dicha cavidad. Esta modalidad proporciona ángulos de inclinación mayores a 5°. En particular, dicho orificio de la boquilla puede tener un diámetro mayor que 25 % del diámetro de la cavidad, lo cual proporciona ángulos de inclinación mayores a 10°.

El ángulo de inclinación puede aumentarse sustancialmente (más de tres grados) en modalidades específicas cuando el orificio de la boquilla tiene un límite directo con dicha pared de borde vertical, y también puede ampliarse (más de cuatro grados) cuando la cavidad se estrecha positivamente hacia el orificio de la boquilla. El estrechamiento contribuye a una mayor transmisión del impulso lateral al chorro emanante. Se entenderá que las medidas que aumenten el impulso lateral del fluido en combinación con una membrana de boquilla delgada producirán grandes ángulos de inclinación.

Ángulos de inclinación muy grandes, particularmente superiores a 10-20 grados, se pueden obtener con otra modalidad específica del dispositivo de pulverización según la invención, que se caracteriza porque dicha cavidad comprende al menos una extensión lateral relativamente poco profunda en dicha superficie principal, y dicha membrana comprende al menos un orificio de desviación en el área de dicha extensión, y en particular, dicha extensión generalmente tiene un ancho entre 0,3 y 3 veces el diámetro de dicho orificio de desviación y una longitud entre 0,5 y 5 veces el diámetro de dicho orificio. En estas modalidades, el canal de flujo fluídico se extiende a lo largo de una longitud específica a través del espacio confinado de dicha extensión debajo de la membrana de la boquilla con una altura comparable o menor que el diámetro del orificio de la boquilla. Esto crea una asimetría geométrica en el canal de flujo fluídico, conectando la cavidad con el orificio de la boquilla, lo cual impone un impulso neto lateral en el líquido que posteriormente se transmite al microchorro. Esto, a su vez, provoca que el microchorro se desvíe de la línea central del orificio.

El ángulo de inclinación posterior puede aumentarse creando más asimetría geométrica en el canal de flujo fluídico hacia la superficie. En este sentido, una modalidad particular del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicha extensión generalmente tiene una profundidad que está entre 0,3 y 3 veces el diámetro de dicho orificio. Una relación entre el impulso lateral transferido y el impulso vertical del chorro emanante puede en ese caso ser mayor que 0,1 y preferiblemente mayor que 0,2.

Cuanto menor sea esta extensión lateral y menor sea la longitud del orificio, mayor será el ángulo de inclinación del chorro emanante. Se pueden lograr dimensiones muy pequeñas en una modalidad especial del dispositivo de pulverización que se caracteriza porque dicho cuerpo de soporte se ha grabado localmente para formar al menos una extensión lateral de dicha cavidad. Por ejemplo, la tecnología de semiconductores o la microfabricación en combinación con un cuerpo de soporte que permite el uso de dichas técnicas permiten crear una extensión lateral de la cavidad con gran precisión y detalle.

Como tal, una primera modalidad especial del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicha al menos una extensión lateral de dicha cavidad comprende una extensión sustancialmente en forma de anillo a lo largo de una periferia de dicha cavidad en comunicación de fluidos con una pluralidad de orificios de boquilla de desviación distribuidos angularmente. Un modo de realización especial adicional se caracteriza porque dicha al menos una extensión lateral de dicha cavidad comprende una pluralidad de extensiones locales angularmente distribuidas de dicha cavidad, cada una de las cuales está en comunicación de fluidos con al menos un orificio de boquilla de desviación.

El perfil de flujo fluídico que fluye desde la cavidad hacia el orificio puede tener un patrón de resistencia de flujo asimétrico, no solo mediante la provisión de una restricción local, como una extensión poco profunda de la cavidad, sino también mediante la provisión de una obstrucción local dentro del canal de flujo fluídico. En este sentido, otra modalidad especial adicional del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza por comprender al menos una barrera de fluido cerca de dicho al menos un orificio de desviación que está al menos parcialmente posicionado en dicho canal de flujo fluídico hacia dicho orificio de boquilla, dicha al menos una barrera se proporciona de forma asimétrica con respecto a dicho orificio de boquilla, y más particularmente porque dicha barrera comprende al menos un borde o protuberancia que se extiende desde dicha membrana hacia el interior de dicho canal de flujo fluídico.

Esta barrera crea resistencia y, debido a que se proporciona de manera asimétrica con respecto al orificio de la boquilla del sujeto, generará más resistencia en el lado donde está posicionada en relación a un lado del orificio que puede ser alcanzado por el fluido sin una obstrucción o barrera (similar). Como resultado, se transmitirá un alto impulso lateral neto al chorro que emana. Específicamente, el dispositivo de pulverización, en este sentido, se caracteriza porque al menos dicha barrera se proporciona a lo largo de un contorno lineal, multilineal o curvilíneo alrededor de la boquilla de desviación, dicho contorno está abierto en un lado de dicho orificio que está dirigido hacia el centro de dicha cavidad. La desviación resultante del microchorro resultó ser más prominente en un caso especial donde al menos una barrera deja un espacio para el paso fluídico de entre 50 nanómetros y 5 micrómetros.

Se han obtenido resultados particularmente satisfactorios con una barrera semicircular colocada cerca de un orificio de boquilla circular, con una altura de barrera preferida de 0,1 a 1 veces el diámetro del orificio. Alturas de barrera pequeñas, como 0,1-0,3 veces el diámetro del orificio, son fáciles de implementar en el proceso de fabricación, mientras que las alturas de barrera son más efectivas cuando tienen una altura comparable al diámetro del orificio. Una barrera semicircular colocada cerca del orificio resultó particularmente efectiva; incluso dos veces más efectiva que, por ejemplo, una barrera de pared recta.

Además de impartir una cierta cantidad de asimetría en el canal de flujo fluídico debajo de la membrana, la propia membrana también puede imponer una asimetría lateral en la resistencia al flujo de fluido lateral. Con este fin, otra modalidad particular adicional del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque al menos uno de los orificios de desviación tiene una forma no axialmente simétrica con una parte más ancha y una parte más estrecha, particularmente una forma ovalada, de lágrima, de luna, en V o en U, y porque dicha parte más ancha del orificio de la boquilla se orienta en dirección contraria a una pared del borde de la cavidad. Debido a su forma particular, el orificio de la boquilla crea una resistencia al flujo de fluido geométricamente asimétrica dentro de la propia capa de membrana de pulverización. Como resultado, la resistencia al flujo en un lado del orificio es mayor que la resistencia al flujo en el otro lado, lo que provoca que el microchorro de la boquilla se emita en un ángulo. Se ha encontrado que el líquido a través de una parte de la abertura de la boquilla que enfrenta a un borde de la cavidad puede, como resultado, tener una velocidad que es al menos un diez por ciento menor que la velocidad del líquido a través de una parte de la abertura de la boquilla que se enfrenta a la pared opuesta al borde. Esto fuerza al microchorro saliente a un ángulo inclinado con respecto a la línea central del orificio y, por lo tanto, a la capa de membrana. Debido a su forma asimétrica, varios de estas boquillas emitirán microchorros divergentes entre sí. En otra modalidad específica, el dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicha cavidad tiene una sección transversal generalmente circular o poligonal en dicha superficie principal y porque al menos un orificio de boquilla de desviación comprende un conjunto de varios orificios de boquilla de desviación que están distribuidos angularmente a lo largo de al menos una parte de un borde periférico de dicha cavidad, en particular a una distancia de dicho borde que es menor que un diámetro de un orificio. Como se ha descrito anteriormente, cada boquilla emitirá el microchorro con un ángulo inclinado con respecto a la superficie principal. La disposición de varios de estas boquillas en una relación espaciada a lo largo de la periferia de la cavidad resulta en un patrón de pulverización divergente de los microchorros que emanan durante el funcionamiento. En este sentido, otra modalidad particular adicional del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque al menos un conjunto adicional de orificios de boquillas de pulverización de desviación se distribuye angularmente a lo largo de al menos una parte de dicho borde periférico de dicha cavidad, particularmente a una distancia de dicho borde que está entre una y tres veces dicho diámetro de un orificio. De esta manera, se forma un anillo interno de boquillas que emiten con un ángulo de inclinación menor que las boquillas del primer anillo exterior, ya que están más alejadas del borde de la cavidad. Esto contribuye aún más a un patrón de pulverización divergente. Puede haber un orificio de forma simétrica en el centro de la cavidad, lo que provoca que un chorro de gotas sea expulsado perpendicularmente a la superficie aguas abajo, es decir, sin inclinación.

En otra modalidad particular, el dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicha membrana de boquilla está configurada para doblarse durante el funcionamiento desde un estado inicial sustancialmente plano hasta un perfil al menos parcialmente curvado bajo presión mientras libera dicho pulverizador de microchorros, y porque al menos un orificio de boquilla está ubicado cerca de un punto de inflexión en dicho perfil curvado de dicha membrana de boquilla. Tal curvatura convexa de una membrana de boquilla plana debido a una presión aplicada también contribuirá a una divergencia de los chorros de pulverización. En la práctica, esto puede ser una medida adicional de las modalidades para ampliar aún más el ángulo de desviación de los microchorros. En caso de una membrana rígida y relativamente frágil, como por ejemplo una membrana cerámica, una modalidad preferida del dispositivo de pulverización según la presente invención en este aspecto se caracteriza porque dicha membrana de boquilla está configurada para doblarse, es decir, que dicha membrana está corrugada, comprendiendo al menos una corrugación a lo largo de una periferia de dicha cavidad. Se ha encontrado que la presencia de zonas corrugadas en la membrana suspendida permite que incluso una membrana rígida y relativamente frágil se doble. Esto puede contribuir a una mayor divergencia de los chorros, especialmente si los orificios de la boquilla se colocan cerca de la pared del borde de la cavidad en el cuerpo de soporte de la capa de membrana. Otra modalidad específica del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza, por lo tanto, porque dicha membrana comprende al menos dos corrugaciones espaciadas lateralmente a lo largo de la periferia de dicha cavidad y porque al menos un orificio de desviación está posicionado entre corrugaciones adyacentes. También una flexión local de la pared periférica del orificio de la boquilla en sí misma puede contribuir a una desviación del microchorro emanante. En este sentido, otra modalidad especial adicional del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicha membrana de boquilla está configurada para doblarse, en donde dicha membrana está provista de al menos un orificio de boquilla de desviación que es alargado y permite que dicha membrana se desvíe a lo largo de un borde de dicho orificio de boquilla alargado.

Con el fin de reducir el riesgo de ruptura en caso de flexión de una membrana de boquilla relativamente rígida y frágil, como por ejemplo una membrana cerámica, particularmente de nitruro de silicio, la presión aplicada debe ser considerablemente inferior a la presión máxima permitida. Se puede encontrar una guía adecuada al respecto en el documento de la Revista de MEMS, C.J.M. van Rijn y otros, Deflection and maximum load of microfiltration membrane sieves made with silicon micro machining, página 48-54 (1997).

El ángulo (promedio) de inclinación varía con la raíz cúbica de la presión aplicada y que el ángulo máximo de inclinación de la membrana de la boquilla se encuentra en el punto de inflexión. Dado que el punto de inflexión se desplaza hacia el borde de la membrana de la boquilla al aumentar la presión aplicada, es preferible construir la membrana de la boquilla de manera que los orificios de la boquilla se encuentren en el punto de inflexión al aplicar la presión de pulverización preferida. La ventana de operación para hacer esto es bastante amplia porque el ángulo promedio de inclinación en sí mismo escala solo con la raíz cúbica de la presión aplicada. Las membranas circulares, es decir, las membranas sobre una cavidad con una sección transversal circular en la superficie principal, son más fuertes debido a la ausencia de concentraciones de estrés. Una modalidad específicamente peculiar del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicho orificio de desviación se extiende parcialmente más allá de un borde de dicha cavidad y parcialmente sobre dicha cavidad. En este caso, parte del fluido puede llegar al orificio directamente desde la cavidad, mientras que otra parte es forzada entre la membrana y el cuerpo de soporte. El microchorro, por lo tanto, sale parcialmente después del contacto del fluido con la membrana de la boquilla, pero también parcialmente sin un contacto sustancial con la membrana de la boquilla. Efectivamente, esta configuración forma una boquilla con una abertura que está inclinada hacia la capa de membrana. El ángulo de inclinación está fuertemente determinado por el tamaño del orificio, el grosor de la capa de membrana y la profundidad del canal de flujo fluídico lateral más allá de la cavidad en el cuerpo de soporte. Este canal de flujo fluídico lateral se puede obtener mediante la grabación local de una capa sacrificial o del cuerpo de soporte debajo del orificio de la boquilla a una profundidad entre 0,3 y 3 veces el diámetro medio del orificio. Para una precisión más controlada de la profundidad de la grabación, se puede utilizar una capa sacrificial con un grosor específico entre el cuerpo de soporte y la capa de membrana, por ejemplo, una capa de óxido de silicio con un grosor comparable al diámetro promedio del orificio que emite el microchorro.

En otra modalidad adicional, el dispositivo de pulverización se caracteriza porque una superficie desnuda de dicha boquilla de pulverización es hidrófoba al menos en un área adyacente a al menos un orificio de boquilla. Como resultado, cualquier residuo del líquido tenderá a ser repelido, lo cual puede mejorar las propiedades de autolimpieza del orificio.

Otra modalidad especial adicional del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicho cuerpo de soporte comprende una pluralidad de cavidades que están distribuidas en dicha superficie principal, particularmente distribuidas angularmente en dicha superficie, cada una de dichas cavidades está atravesada por una membrana de boquilla que tiene al menos un orificio de boquilla de desviación. Cada cavidad está provista de al menos un orificio de boquilla. Las desviaciones de los orificios respectivos con respecto al centro de las cavidades correspondientes pueden tender a mostrar un patrón centrífugo, tal como se observa con respecto a un centro de las cavidades dispuestas angularmente, lo que provoca un haz de pulverización divergente.

En otra modalidad adicional, el dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicha cavidad es generalmente en forma de anillo, y porque al menos un orificio de boquilla de desviación comprende grupos de orificios que se distribuyen a lo largo de una periferia exterior de dicha cavidad generalmente en forma de anillo. Además, dicha distribución angular de los grupos de orificios resulta en un haz de pulverización divergente de acuerdo con el mecanismo descrito anteriormente.

La desviación del microchorro que puede lograrse mediante el dispositivo de pulverización según la invención abre una puerta a una clase única de dispositivos. Con ese fin, otra modalidad preferida adicional del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicha membrana comprende al menos dos orificios de boquilla de desviación, que libera dicho microchorro bajo un ángulo desviado a lo largo de una línea de chorro que se dirige lejos de una línea central imaginaria del respectivo orificio, y porque las líneas de chorro de dichos al menos dos orificios de boquilla se intersecan entre sí para hacer que dichos microchorros emanantes colisionen durante el funcionamiento. En el punto de intersección de los dos chorros, que emanan de estos orificios, chocarán entre sí, lo que provoca que las gotas se fragmenten en gotas más pequeñas. Por lo tanto, se permiten orificios más grandes para crear estas gotas más pequeñas, lo que permite utilizar líquidos para pulverizar que normalmente no serían pulverizables, al menos no en el dominio de Rayleigh. Este es el caso, por ejemplo, con líquidos que tienen una viscosidad relativamente alta. Diámetros de orificio más grandes permiten una presión de trabajo más baja. Además, las emulsiones y nano-suspensiones pueden ser pulverizadas sin una desestabilización sustancial con estos tamaños de poro más grandes que, además, son menos propensos a obstrucciones.

Otra modalidad preferida adicional del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicha membrana comprende al menos dos orificios de boquilla de desviación, que libera dicho microchorro bajo un ángulo desviado a lo largo de una línea de chorro que se dirige lejos de una línea central imaginaria del respectivo orificio, y porque dichos al menos dos orificios de boquilla tienen una sección transversal lateral mutuamente diferente. El ángulo de desviación parece depender, entre otros aspectos, del tamaño y forma de la sección transversal del orificio en cuestión, y puede ajustarse individualmente de esta manera para dichos al menos dos orificios.

Esta característica puede utilizarse ventajosamente para generar aerosoles, por ejemplo, para fragancias y otros cosméticos que necesitan brindar una sensación agradable. Una modalidad adicional en este sentido del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque dicha membrana comprende al menos dos grupos de orificios de boquilla de desviación, que libera dicho microchorro bajo un ángulo de desviación común a lo largo de una línea de chorro que se dirige lejos de una línea central imaginaria del respectivo orificio, y porque los orificios dentro de cada uno de dichos al menos dos grupos de orificios de boquilla presentan una sección transversal lateral sustancialmente idéntica que es distinta de una sección transversal lateral de los orificios en el otro de dichos al menos dos grupos de orificios de boquilla de desviación. Tal variación en el diámetro o forma del orificio puede ser utilizada para lograr una sensación cómoda y uniforme de los chorros de pulverización, por ejemplo, para aplicaciones cosméticas, como fragancias. Especialmente para los chorros en forma de cono con ángulos de chorro variables, la distancia que deben recorrer los chorros exteriores (con la mayor desviación) antes de impactar en la piel es mayor que la de los chorros interiores. Un chorro más largo tiene más coalescencia que los chorros internos, lo que resulta en gotas más grandes. Al definir el diámetro del chorro (cambiando el diámetro y/o tamaño del orificio) de los chorros exteriores más pequeño que los chorros interiores, es posible compensar esta coalescencia y obtener un tamaño de gota más uniforme y una sensación más uniforme en la piel.

Dependiendo de la configuración específica de las boquillas, los chorros exteriores pueden tener un comportamiento de coalescencia diferente a los chorros interiores, lo que resulta en una ampliación de la distribución del tamaño de las gotas. Al cambiar el diámetro del orificio de los chorros exteriores con respecto al diámetro del orificio de los chorros interiores, es posible compensar este efecto de coalescencia y mantener una mayor monodispersidad, en particular, se puede dirigir de manera eficiente un spray que proporciona pequeñas gotas con una distribución de tamaños estrecha en diferentes secciones de los pulmones, por ejemplo, en vaporizadores.

Además, una gota que alcanza la piel bajo un ángulo puede tener menos impacto que una gota que alcanza la piel de forma vertical. Para, sin embargo, obtener una sensación de piel más uniforme, los (grupos de) orificios pueden ser dimensionados y conformados de tal manera que las gotas que emanan de los chorros internos sean más pequeñas que las gotas que emanan de los chorros externos. Esto compensa al menos en cierta medida la diferencia en el impacto debido a un ángulo de impacto diferente. Además, sería posible aumentar el caudal total de estos chorros exteriores, en un esfuerzo por mejorar la sensación en la piel, ya que la cantidad de chorros en un anillo exterior puede ser mayor que la cantidad de chorros en el anillo interior.

Si la boquilla contiene chorros con diferentes tamaños de orificio, la boquilla puede sufrir de goteo antes de que todos los chorros estén rociando. Esto se debe a que los tamaños de poro pequeños requieren una presión más alta para comenzar que los tamaños de poro grandes. Con el fin de crear un chorro grande, manteniendo un inicio uniforme de la boquilla, una modalidad especial del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque estos orificios relativamente pequeños se colocan junto a orificios que tienen un tamaño nominal más grande, en particular, porque estos orificios pequeños tienen un tamaño de poro al menos tres veces más pequeño que los orificios que tienen un tamaño nominal más grande. En esta situación, los orificios más pequeños aún pueden gotear, pero la saliva será recogida por un chorro adyacente que emana de un orificio más grande y simplemente aumentará el diámetro de este chorro.

Una modalidad particularmente preferida del dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque al menos uno de dichos orificios de desviación tiene una sección transversal lateral triangular. Sorprendentemente, resulta que una forma triangular en un orificio proporciona una desviación de chorro más estable y mayor en comparación con un orificio circular del mismo tamaño. También en el área alrededor de un orificio, la capa de membrana puede hacerse más delgada localmente. Parece que esto proporcionará una mayor desviación del chorro en varios grados. Esto es especialmente beneficioso para orificios más pequeños, típicamente con un diámetro de menos de 3 micras. Con una geometría en el plano, es posible obtener una desviación del chorro de más de 45 grados e incluso más de 50 grados, lo cual es de gran beneficio en una modalidad en la que dos o más chorros deben colisionar.

En una modalidad, dicha boquilla de pulverización está provista de medios de filtración que comprenden una placa de filtración que está en comunicación de fluidos con dicha cavidad y que se encuentra dispuesta en una superficie aguas arriba de dicho cuerpo de soporte. Este prefiltro evita que las partículas, como la contaminación en el fluido, lleguen a la boquilla y, por lo tanto, evita el bloqueo de la boquilla (orificios).

En una modalidad, dicho cuerpo de soporte comprende un cuerpo semiconductor, preferiblemente un cuerpo de silicio. En otra modalidad, dicha capa de membrana comprende una capa cerámica, particularmente de un grosor que generalmente es inferior a 2 micras, más particularmente una capa de nitruro de silicio. Estos materiales son compatibles con las técnicas convencionales de semiconductores y microfabricación que permiten una precisión extremadamente alta y un grado de libertad de las características y detalles que se crean en el dispositivo. En otra modalidad adicional, dicho orificio de la boquilla tiene un diámetro entre 0,4 y 10 micras, lo que permite operar en el dominio de Rayleigh.

En otra modalidad específica, el dispositivo de pulverización según la invención se caracteriza porque se proporcionan medios difusores de aire aguas abajo de dicha boquilla, dichos medios difusores de aire están configurados para reducir la velocidad del microchorro fluídico que emana de dicha boquilla, en donde dichos medios difusores de aire tienen forma cónica o de trompeta y comprenden al menos una abertura de entrada de aire. Los medios difusores proporcionan corrientes de aire turbulentas que dispersan las gotas de los microchorros en un área más amplia, evitando así aún más la obstrucción de las gotas y distribuyéndolas en un área más grande.

Según otro aspecto de la invención, se proporciona un dispositivo de pulverización para rociar un líquido, el dispositivo de pulverización comprende una unidad de boquilla de pulverización según la invención y un sistema de suministro de líquido para suministrar líquido a presión, estando el sistema de suministro de líquido en comunicación de fluidos con la cavidad de la unidad de boquilla de pulverización para suministrar líquido a presión a la boquilla de pulverización. El sistema de suministro de líquido puede comprender una bomba, un recipiente a presión u otro dispositivo adecuado de propagación de líquido.

En una modalidad, el líquido es un líquido cosmético o un líquido limpiador de obleas, y la boquilla de pulverización tiene un ángulo de divergencia de microchorro mayor que 10°. El líquido cosmético puede comprender, por ejemplo, un perfume, una crema hidratante facial, un spray corporal, un desodorante o un limpiador de telas. Los líquidos de limpieza de obleas se utilizan generalmente para limpiar obleas semiconductoras en la tecnología de semiconductores.

La invención también se refiere a un cuerpo de boquilla de pulverización del tipo aplicado en el dispositivo de pulverización según la invención y se explicará más detalladamente con referencia a varios ejemplos y un dibujo adjunto.

Descripción de la figura

La figura 1 es una vista en perspectiva de una unidad de boquilla de pulverización de acuerdo con la invención que lleva un cuerpo de boquilla de pulverización en su centro;

La figura 2 es una sección transversal de una primera modalidad de un cuerpo de boquilla de pulverización de una boquilla de pulverización aplicada en la unidad de boquilla de pulverización de la figura 1;

La figura 3 muestra la dependencia entre el ángulo de inclinación y la distancia entre la pared del borde y la boquilla;

La figura 4 es una modalidad de una boquilla de pulverización con una matriz de cavidades;

La figura 5 es una modalidad de una boquilla de pulverización con un orificio de boquilla que tiene un límite directo con una pared de borde;

La figura 6 muestra la dependencia entre el ángulo de inclinación y el tamaño del orificio de la boquilla;

La figura 7 representa una simulación de fluido de una cavidad cilíndrica con una membrana redonda;

La figura 8 es una modalidad de una boquilla de pulverización con un canal de flujo fluídico directamente debajo y paralelo a la membrana de la boquilla;

La figura 9 es una simulación de fluido que muestra un gran ángulo de inclinación del chorro emanante;

La figura 10 es una modalidad en la que el ancho del canal de flujo fluídico lateral es relativamente pequeño y comparable al diámetro de la boquilla del orificio;

La figura 11 es una modalidad que tiene varios orificios de boquilla distribuidos angularmente;

La figura 12 muestra el efecto de una posible flexión de la membrana de la boquilla;

La figura 13 es una modalidad que tiene un orificio de boquilla que se extiende sobre el cuerpo de soporte;

La figura 14 muestra otra modalidad de la boquilla según la invención;

La figura 15 muestra otra modalidad de la boquilla según la invención;

La figura 16 muestra otra modalidad de la boquilla según la invención;

La figura 17 muestra una única protuberancia rectangular o una barrera en forma de borde adyacente a la boquilla o el orificio;

La figura 18 modalidades alternativas de la barrera mostrada en la figura 17;

La figura 19 muestra una doble protuberancia rectangular o una barrera en forma de borde adyacente a la boquilla o el orificio;

La figura 20 muestra otra modalidad de la boquilla según la invención;

La figura 21 muestra otra modalidad de la boquilla según la invención;

La figura 22 muestra orificios no circulares que se colocan cerca de la pared de la cavidad;

La figura 23 muestra la flexión local de la membrana;

La figura 24 muestra otra modalidad de la boquilla según la invención;

La figura 25 es una modalidad especial con dos o más chorros deflectores que colisionan;

La figura 26 es una modalidad preferida con dos o más chorros deflectores que colisionan;

La figura 27 es un gráfico que muestra que el ángulo de desviación depende del grosor de la membrana;

La figura 28 es un gráfico que muestra que el ángulo de desviación depende de la altura de una barrera y la forma de la barrera;

La figura 29 es un gráfico que muestra que el ángulo de desviación depende de la extensión de una barrera circular adyacente al orificio; y

La figura 30 es un gráfico que muestra que el ángulo de desviación depende de la distancia entre una barrera y el orificio.

Debe notarse que las figuras se dibujan esquemáticamente y no a escala. En particular, ciertas dimensiones pueden ser exageradas en mayor o menor medida para mejorar la inteligibilidad general. Las partes correspondientes se indican con el mismo signo de referencia en toda la figura.

Se muestra en las figuras 1 y 2 una primera modalidad de una unidad de boquilla de pulverización 1 y una sección transversal de la boquilla de pulverización que se aplica en dicha unidad. La boquilla de pulverización y la unidad de boquilla de pulverización están destinadas a un dispositivo de pulverización para pulverizar al menos un microchorro fluídico 2 con un ángulo inclinado a con respecto a una línea central de una abertura de boquilla. La boquilla de pulverización comprende un cuerpo de soporte sustancialmente plano 11 hecho de silicio, vidrio, plástico o polímero fotosensible con un grosor de entre 50 y 675 micrómetros, que tiene al menos una cavidad 5 con un diámetro w típicamente de 10 a 100 micrómetros que se extiende desde una primera superficie principal (aguas abajo) 7 hasta una segunda superficie principal (aguas arriba) 6 del mismo. Una capa delgada de membrana 4 hecha típicamente de un material cerámico de película delgada como (poli) silicio, nitruro de silicio, óxido de silicio o carburo de silicio forma una membrana de boquilla que está suspendida sobre la cavidad 5 y que tiene al menos un orificio de boquilla 9 con un diámetro típicamente entre 0,5 y 20 micrómetros en comunicación de fluidos con dicha cavidad. La cavidad 5 y dicho orificio de boquilla 9 forman una resistencia al flujo de fluido asimétrica geométricamente definida, ya que dicho orificio de boquilla 9 se posiciona cerca de una pared de borde 10, es decir, el perímetro, de dicha cavidad, en particular a una distancia (d) menor que una a tres veces el diámetro del orificio de la boquilla. Esto hace que el microchorro (2) emita en un ángulo inclinado (a) con respecto a la capa de membrana plana sustancial (4). Un centro de la cavidad puede entenderse como un centro visto en dirección lateral, es decir, en una dirección paralela a la superficie aguas abajo de la capa de membrana.

El orificio 9 está posicionado a-centralmente, es decir, está posicionado con un desplazamiento con respecto al centro de la cavidad 5, visto a lo largo de la superficie aguas abajo. El camino de flujo hacia dicho orificio también tiene un perfil de flujo a-céntrico, es decir, un perfil de flujo asimétrico en términos de resistencia al flujo. Esto resulta en un microchorro 2 que emana de dicho orificio bajo un ángulo de desviación a con respecto a una línea central de dicho orificio. La Figura 3 muestra la dependencia del ángulo de inclinación a con respecto a la distancia d entre la pared del borde 10 y el borde de una boquilla 9 con un diámetro de 4 micras en una cavidad 5 con un diámetro w de 40 micras (ver figura 2). Desplazar la boquilla más de 3 micras desde el borde ya produce una disminución pronunciada del ángulo de inclinación, de 8° a menos de 2°.

En la figura 4 se muestra una modalidad de una boquilla de pulverización con una matriz de cavidades 5, cada una con un diámetro típicamente entre 10 y 100 micrómetros y una distancia entre cavidades adyacentes de 5 a 200 micrómetros, lo que permite diferentes ángulos de inclinación a de los microchorros 2 que dependen de la distancia d de los orificios con respecto a las paredes del borde 10 de las cavidades de fluido 5. Cada orificio está provisto de un desplazamiento diferente con respecto a la cavidad correspondiente. Como los desplazamientos difieren, también difieren los ángulos de eyección de los microchorros.

Las capas de membrana para pulverización se pueden fabricar con técnicas conocidas de micro mecanizado. Se proporciona una oblea de silicio monocristalino con un grosor típicamente entre 100 y 675 micras para formar un cuerpo de soporte de capa de membrana. Utilizando la deposición química de vapor a baja presión, se crece una capa de nitruro de silicio de baja tensión con un grosor de 0,5 - 1,5 micras en dicho cuerpo de soporte para formar una capa de membrana. Con una máscara adecuada, se expone y desarrolla un patrón de laca fotográfica con orificios de 4,5 micras, típicamente entre 0,5 y 20 micras, en el lado frontal de la oblea, y un patrón con aberturas de diámetro de 40 micras, típicamente entre 10 y 100 micras, en el lado posterior, que se registran, es decir, corresponden con al menos una abertura en el lado frontal. Con la ayuda de un grabado anisotrópico por iones reactivos, se graba al menos una abertura con un diámetro de 4,5 micras, típicamente entre 0,5 y 20 micras, y una longitud de 1 micrón, típicamente entre 0,5 y 1,5 micras, en la capa de nitruro de silicio para crear al menos un orificio de boquilla. Con el uso de la técnica de grabado iónico reactivo profundo se crea una cavidad en la oblea de silicio con un diámetro de 40 micras, típicamente entre 10 y 100 micras, y una longitud de 200 micras, típicamente entre 100 y 675 micras, formando el cuerpo de soporte. La capa de membrana que se extiende sobre la cavidad y que comprende al menos un orificio forma una membrana de boquilla que está suspendida sobre la cavidad. Una membrana de boquilla suspendida libremente, colgante, con una sección transversal circular de un diámetro de 40 micras y fabricada con una capa de nitruro de silicio rico en silicio de 1 micrón de grosor, puede soportar fácilmente presiones de pulverización de 100-150 bares.

En la Figura 5 se muestra otra modalidad de una boquilla de pulverización con un orificio de boquilla 9 que tiene un límite directo 28 con la pared del borde 10 en una cavidad cilíndrica 5 con un diámetro de 40 micras. El ángulo de inclinación observado se encuentra dependiente del tamaño del orificio de la boquilla 9, como se muestra en la Figura 6. Se encuentra un ángulo de inclinación mayor que 5° cuando el diámetro del orificio de la boquilla 9 es mayor que 10 % del diámetro de la cavidad w. Se encuentra un ángulo de inclinación mayor que 10° cuando el diámetro del orificio de la boquilla 9 es mayor que 25 % del diámetro de la cavidad w.

En la Figura 7 se presenta una simulación de fluido de una cavidad cilíndrica con una capa de membrana redonda que tiene un diámetro de 40 micras y un grosor de 1 micrón. En la capa de membrana se han colocado varios orificios de boquilla con un diámetro de 4 micras que muestran diferentes ángulos de inclinación del pulverizado dependiendo del desplazamiento y la distancia a la pared del borde, así como de la posición relativa de los orificios de boquilla adyacentes. En la Figura 7 se puede distinguir un canal (virtual, lateral y paralelo a la capa de membrana) con una altura comparable al diámetro del orificio de la boquilla, lo que permite una contribución lateral de impulso del fluido que pasa a través del orificio de la boquilla.

Cuando el fluido fluye paralelo a la membrana de la boquilla justo antes de ser expulsado a través de la boquilla, tendrá un impulso lateral específico (densidad de masa por velocidad lateral) al pasar por el orificio de la boquilla. Cuando el fluido pasa por la boquilla, también adquirirá un impulso vertical (densidad de masa por velocidad vertical) con respecto a la capa de membrana. Cuando la capa de membrana es relativamente delgada, una gran parte del impulso lateral también se transferirá al chorro que emana de la boquilla. El ángulo de inclinación del chorro será determinado por la relación entre el impulso lateral y vertical transferido, típicamente la relación debería ser mayor que 0,1 y preferiblemente mayor que 0,2. Cuanto más cerca esté posicionado el orificio cerca de la pared del borde de la cavidad, mayor será el impulso lateral residual del microchorro y más oblicuo será el ángulo de inclinación. El impulso lateral se define como el impulso lateral promedio del fluido cerca de la salida de la boquilla, y para ser más precisos, el impulso lateral se promedia sobre un canal lateral virtual con una altura de canal igual al diámetro del orificio de la boquilla y que tiene un límite con la membrana de la boquilla, en casos en los que la altura total del canal lateral es mucho mayor que el diámetro del orificio de la boquilla.

Será claro que con una sola capa de membrana de membrana son posibles muchos diseños diferentes para la ubicación de los orificios de la boquilla en la membrana de la boquilla. Con preferencia en una membrana redonda, los orificios están distribuidos angularmente y pueden comprender un primer conjunto de boquillas distribuidas angularmente adyacentes a la pared de la cavidad, un segundo conjunto de boquillas distribuidas angularmente con una distancia a la pared de la cavidad de aproximadamente dos veces el diámetro del orificio de la boquilla, y un conjunto adicional de boquillas distribuidas angularmente más hacia el interior de la membrana.

En casos opcionales cuando se necesitan una gran cantidad de orificios de boquilla, por ejemplo, más de diez o veinte, también es posible hacer más de una membrana colgante libre en el cuerpo de soporte de la boquilla (ver también figura 4). Tales membranas colgantes libres pueden distribuirse angularmente en la capa de membrana, y la ubicación de los orificios en cada una de las membranas puede elegirse de manera que se pueda obtener la máxima cantidad de chorros divergentes. También en casos opcionales, la cavidad del cuerpo de soporte es de forma anular, al igual que la membrana de la boquilla que está suspendida sobre la cavidad. Esto es ventajoso cuando se necesita un gran número de orificios para una pulverización de alto rendimiento a alta presión. La resistencia a la presión de la membrana en forma de anillo está fuertemente determinada por el ancho interno del anillo, que puede elegirse, por ejemplo, en 40 micras, mientras que el diámetro externo total del anillo puede ser de varios cientos de micras. En la Figura 8 se muestra otra modalidad de una boquilla de pulverización que comprende un canal de flujo fluídico 32 directamente debajo y paralelo a la membrana de la boquilla (44) con un diámetro medio entre 0,3 y 3 veces el diámetro medio del orificio y una longitud entre 0,5 y 5 veces el diámetro medio del orificio. El canal de flujo fluídico 32 permite una contribución lateral de impulso del fluido que está pasando a través del orificio de la boquilla. La entrada del canal de flujo fluídico 32 tiene preferiblemente un borde muy afilado y bien definido de 70- 100 grados. En la Figura 9 se presenta una simulación de fluido que muestra claramente que es posible lograr un gran ángulo de inclinación del chorro emanante con esta medida según la presente invención. Se pueden realizar muchas modalidades, como elegir una pared de borde de cavidad 10 que se estreche positivamente hacia la boquilla 9. Será claro que muchas medidas para aumentar el impulso lateral en combinación con una membrana de boquilla delgada son posibles para obtener grandes ángulos de inclinación. Así, se pueden obtener ángulos de inclinación muy grandes (a > 10-20°) cuando el canal lateral, a lo largo de una longitud específica debajo de la membrana de la boquilla, tiene una altura comparable o menor que el diámetro del orificio de la boquilla.

Con preferencia, se elige que el ancho del canal de flujo fluídico lateral 32 sea pequeño y comparable al diámetro de la boquilla del orificio, ver Figura 10. Cuanto más pequeño sea el canal lateral y más corta sea la longitud del orificio de la boquilla, se observa un ángulo de inclinación mayor. Por ejemplo, se ha obtenido un ángulo de inclinación del chorro de 37° con un dispositivo de pulverización que tiene un orificio de boquilla con un diámetro de 4 micras, una longitud de 0,7 micras conectado a un canal de flujo fluídico lateral con una altura de 1 micrón, una longitud de 8 micras y un ancho de 5 micras (Figura 10). Se muestra en la Figura 11 un número de orificios de boquilla distribuidos angularmente 9 con tales canales de flujo fluídico 32.

El efecto de una posible flexión de la membrana de la boquilla se muestra en la Figura 12. Como se puede observar, al inclinarse sobre un ángulo p se suma al ángulo de inclinación a del chorro para obtener una desviación total sobre un ángulo de a p.

En algunos casos puede ser conveniente construir un orificio de boquilla que tenga un plano de sección transversal en la segunda superficie principal sustancialmente desplazado de la capa de membrana sustancialmente plana, especialmente en casos en los que se necesitan varios ángulos de inclinación diferentes en una unidad de boquilla de pulverización. Algunas boquillas pueden entonces ser construidas de acuerdo con una de las modalidades mencionadas anteriormente, y algunas de acuerdo con la condición sustancialmente desplazada mencionada posteriormente.

Una modalidad (ver figura 13) se caracteriza porque el orificio de la boquilla 9 se extiende sobre el cuerpo de soporte 11, mientras que el cuerpo de soporte 11 se graba localmente debajo de dicha extensión 37 del orificio de la boquilla 9 a una profundidad entre 0,3 y 3 veces el diámetro medio del orificio, creando un orificio para pulverizar al menos un microchorro fluídico 2 con un ángulo inclinado.

En otra modalidad (ver figura 14) de la boquilla según la invención, la capa de membrana comprende un sándwich de múltiples capas que consiste en una primera capa de nitruro de silicio 40 con un grosor típicamente de 0,5 - 1,5 micrómetros, una capa de óxido de silicio 42 con un grosor típicamente de 0,5 - 5 micrómetros y una segunda capa de nitruro de silicio 43 con un grosor típicamente de 0,5 - 5 micrómetros. La capa de membrana está provista de un orificio 9 que se extiende parcialmente sobre el cuerpo de soporte 11 y parcialmente dentro de la cavidad 5 que se encuentra en dicho cuerpo de soporte. El orificio 9 comprende una cavidad 39 que se forma en dicha capa de membrana multicapa con la primera capa de nitruro de silicio 40 teniendo una extensión 41 sobre la cavidad 39 con un diámetro de 10 -100 micrómetros y una longitud de 100 - 675 micrómetros y con la cavidad 39 que se extiende a través de la primera capa de nitruro de silicio (40) con un diámetro de apertura que es menor o igual al diámetro de la cavidad 39 y la capa de óxido de silicio 42 y con una segunda capa de nitruro de silicio 43, en la cual el orificio 9 con un diámetro de 0,5 - 20 micrómetros se graba a través de la capa de óxido de silicio 42.

Otra modalidad de una membrana de boquilla de pulverización que se forma a sí misma una contribución significativa al impulso lateral del chorro emanante se muestra en la figura 15. Aquí se crea una resistencia al flujo de fluido geométricamente asimétrica dentro de la propia membrana de la boquilla, de modo que el líquido que fluye a través del orificio cerca de la pared del borde de dicha cavidad tiene una velocidad más baja que el líquido a través del mismo orificio cerca del centro de la membrana de la boquilla, lo que permite emitir a un ángulo de inclinación específico con respecto a la capa de la membrana. Con preferencia, una sección transversal de dicho orificio de la boquilla es ovalada, en forma de lágrima, de luna, en forma de V o en forma de U. También se muestra en la figura 15 una membrana de boquilla que tiene un orificio de forma simétrica en el centro de la membrana de la boquilla para permitir la expulsión sin ninguna inclinación.

Otra modalidad se muestra en la figura 16, adyacente a una boquilla o uno o más salientes o barreras en forma de borde 50 están provistos. La barrera típicamente tiene una altura de borde entre 1 y 10 micrómetros, una longitud de borde típicamente igual al diámetro de la boquilla y un ancho típicamente de 0,2 a 5 micrómetros. Tales barreras parecen influir en el perfil del flujo y cambiar significativamente la dirección del impulso y el ángulo de desviación del chorro emanante.

Una única protuberancia rectangular o barrera en forma de borde puede estar presente en un lado de la boquilla u orificio, como se muestra en la figura 17, pero también puede haber más de una barrera en los lados adyacentes al orificio de la boquilla. Ejemplos de tales modalidades se muestran en la figura 18. La barrera 50 puede ser rectangular, pero también son posibles formas como semicirculares que se ajustan estrechamente alrededor de un orificio 9 (Figura 18).

La longitud y la altura de estas protuberancias o barreras en forma de borde influirán en el ángulo de desviación del chorro. Algunos resultados que muestran la relación entre el ángulo de declinación y estas propiedades de la barrera, como la forma y altura, se muestran en la figura 28 para una membrana de boquilla con un diámetro de 50 |jm, un orificio con un diámetro de 4,5 jm y una barrera en forma de borde con una forma y altura variables colocada aproximadamente a 0,75 jm del borde del orificio. El fluido es agua a una presión de 7 bares con un caudal de 1,33 ml/h y la membrana tiene un grosor de 850 nanómetros.

El ángulo de desviación es proporcional a la altura de la barrera y a los niveles en los que la altura se iguala al diámetro del orificio, en esta modalidad, de 4,5 micras (cf. figura 28). Tanto la barrera recta como la barrera semicircular (180°) se colocan lo más cerca posible cerca o alrededor del borde del orificio. La desviación de una barrera de pared recta es aproximadamente la mitad de la desviación de una barrera semicircular, si ambas barreras tienen la misma altura. La altura óptima de la barrera se encuentra entre el 10 % y el 100 % del diámetro del orificio, en particular entre el 50 % y el 80 % del diámetro del orificio.

El ángulo de desviación también parece ser proporcional al tamaño del arco circular de la barrera, como se muestra en la figura 29. La altura de la barrera de arco circular es de 4 jm y se coloca en el borde de un orificio con un diámetro de 4,5 jm. El ángulo de desviación es óptimo en un rango de arco circular de 120° - 330°, o más particularmente entre 180° y 260°.

El ángulo de desviación disminuye a medida que aumenta la distancia entre la barrera semicircular y el orificio de forma redonda, como se muestra en la figura 30. Para orificios más grandes, el ángulo de desviación disminuye más lentamente a medida que aumenta la distancia entre la barrera y el orificio (con velocidades de flujo similares). Preferiblemente, la distancia entre el orificio y la barrera semicircular es menor al 25 % del diámetro del orificio, en particular, menor al 10 % del diámetro del orificio.

Otra modalidad preferida se muestra en la Figura 19, donde la cavidad 5 con un diámetro típico de 10 - 90 micrómetros es más pequeña que la membrana de la boquilla 44 con un diámetro típico de 30 - 100 micrómetros, dejando un área empotrada 55 con una altura típica que varía de 0,5 a 10 micrómetros y una longitud típica de 0,5 a 20 micrómetros en la cual se coloca el orificio de la boquilla 9 con un diámetro de 0,5 a 15 micrómetros en una posición entre el borde de la cavidad 5 y el borde de la membrana de la boquilla, y se crean barreras en forma de borde (50) en el área empotrada 55 alrededor del orificio de la boquilla para dirigir el líquido desde la cavidad y resultar en un chorro inclinado que emana del orificio de la boquilla.

Las barreras en forma de aro pueden fijarse en la membrana de la boquilla, como se muestra en la modalidad representada en la figura 16 y 21, dejando un espacio de separación de 60, que normalmente varía entre 50 nanómetros y 1,5 micras, entre la barrera 50 y el cuerpo de soporte de la boquilla 11. Tal barrera 50 también puede estar fijada al cuerpo de soporte 11 como se muestra en la figura 20. La separación 60 desacopla la membrana de la boquilla 44 del cuerpo de soporte 11 y reduce en gran medida los puntos de tensión cerca de estas barreras en forma de borde 50 hacia la membrana de la boquilla 44, lo que resulta en una resistencia a la presión muy alta de la membrana de la boquilla 44, de modo que la membrana típicamente puede soportar presiones de 150 a 200 bares para una membrana de nitruro de silicio con un diámetro de 50 micras. En cualquier caso, es preferible tener un borde de membrana sin vacíos y sin obstáculos que tenga forma circular.

Una modalidad preferida de una unidad de boquilla de pulverización con barreras en forma de borde puede dar lugar a ángulos de desviación del chorro mucho mayores que sin la barrera en forma de borde. Además, la presencia de barreras en forma de borde conduce a una menor pérdida de presión en la unidad de boquilla de pulverización que en las modalidades sin barreras en forma de borde para un ángulo de desviación dado.

Otra modalidad de una membrana de boquilla de pulverización se muestra en la Figura 22, donde se coloca un orificio no circular cerca de la pared de la cavidad. El orificio largo y alargado, con una longitud al menos dos veces mayor que el ancho del orificio, tiene un patrón de flujo más asimétrico que un orificio circular con la misma área superficial del orificio en caso de que los orificios se coloquen a la misma distancia entre el borde de la membrana de la boquilla y el borde del orificio de la boquilla, lo cual suele ser menos de 3 veces el diámetro del orificio de la boquilla, y por lo tanto, el chorro que emana del orificio alargado tiene más inclinación que el poro circular.

Una ventaja adicional de los orificios alargados en una membrana de boquilla es el hecho de que la flexión local de la membrana se desvía de la curva normal de flexión de una membrana, lo que proporciona al chorro emanante una inclinación adicional, como se muestra en la figura 23.

Otra modalidad preferida de una membrana de boquilla de pulverización se muestra en la figura 24, donde uno o más orificios de boquilla 9 se colocan entre dos zonas de corrugación adyacentes 48,49. Las zonas de corrugación tienen un ancho típicamente de 2,5-5 micrómetros y una altura típicamente de 1-5 micrómetros. La zona de corrugación externa se coloca en o cerca del borde 10 de la membrana 44 a una distancia típicamente de 0-10 micrómetros.

Una modalidad especial de una boquilla según la invención se muestra en la figura 25. En esta modalidad, dos o más orificios de boquilla de desviación 9 se posicionan de tal manera que dos o más chorros de desviación 2 colisionarán por encima de la membrana de la boquilla 44 en un punto o lugar de intersección. Si la velocidad y la energía cinética de los chorros son lo suficientemente altas, la colisión de los chorros creará gotas mucho más pequeñas que el diámetro del orificio de la boquilla 9. Esto significa que se permiten orificios de boquilla relativamente grandes (9) para generar una pulverización con un tamaño de gota específico y una distribución de tamaño. Los orificios de boquilla más grandes son menos sensibles a la obstrucción que los orificios más pequeños. Dos o más chorros desviadores que colisionan también se pueden obtener con dos o más orificios en la misma membrana mediante el uso de barreras, como se muestra en la figura 16. También es concebible dentro del alcance de la invención que dos o más líquidos diferentes colisionen por encima del cuerpo de la boquilla. Con ese fin, la presente modalidad puede estar provista de dos o más cavidades separadas con medios separados para el suministro de los líquidos sujetos. Esta tecnología de colisión tiene muchas aplicaciones, especialmente en el campo de la colisión de líquidos con materiales de baja resistencia, como líquidos que contienen material bioactivo como péptidos, vesículas y células. Debido a que los orificios pueden ser relativamente grandes, mientras que su profundidad es relativamente pequeña, el paso de los líquidos vulnerables se realiza en condiciones suaves de baja cizalladura. Las aplicaciones se encuentran en técnicas rápidas de impresión 3D, ingeniería de tejidos y aplicaciones similares.

La Figura 26 muestra una modalidad preferida de la boquilla según la invención que tiene dos o más orificios de boquilla deflectores 9 que están posicionados de tal manera que liberarán dos o más chorros deflectores 2 bajo un ángulo desviado de tal manera que colisionarán por encima de la membrana de la boquilla 44 en un punto o lugar de intersección. Esta modalidad adicional comprende un orificio de boquilla central 9 que emana un microchorro 2 sin desviación desde una línea central de dicho orificio, de modo que también este microchorro 2 cruzará el punto o lugar de intersección de los otros microchorros 2. Este microchorro central proporciona un impulso en el punto de intersección que se dirige lejos de la superficie principal de la membrana, arrastrando así las gotas con él. Esto evita que las gotas sean proyectadas hacia la superficie de la membrana.

Otra modalidad se caracteriza porque una primera zona de dicha segunda superficie principal de dicha capa de membrana que rodea dicho orificio de boquilla es al menos parcialmente hidrofóbica. Este orificio de boquilla puede autolimpiarse.

Otra modalidad se caracteriza porque la unidad de boquilla de pulverización comprende en una superficie principal de dicha capa de membrana un difusor de aire, capaz de reducir la velocidad vertical del chorro que sale del orificio de la boquilla, en donde el difusor de aire tiene forma cónica o de trompeta con al menos una abertura de entrada de aire a una altura cercana a la capa de membrana.

Otra modalidad se caracteriza porque la unidad de boquilla de pulverización comprende al menos un orificio de boquilla con un perímetro ligeramente elevado por encima de la superficie circundante de la membrana que permite la pulverización, en el cual dicho perímetro en particular tiene una altura entre el 10 % y el 50 % del diámetro del orificio de la boquilla.

Otra modalidad se caracteriza porque la unidad de boquilla de pulverización está provista de medios de filtración que comprenden una placa de filtración que está en comunicación de fluidos con dicha cavidad en dicho primer lado de superficie principal de dicho cuerpo de soporte de capa de membrana.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de pulverización, para pulverizar una pulverización de microchorros fluídicos (2), que comprende una unidad de boquilla de pulverización (1), dicha unidad de boquilla de pulverización comprende al menos una boquilla de pulverización que tiene una cámara para recibir un fluido a presión en la misma y tiene una pared de boquilla perforada para liberar una pulverización de microchorros (2) de dicho fluido, caracterizado porque dicha boquilla de pulverización está formada por un cuerpo de boquilla, que comprende un cuerpo de soporte (11) con al menos una cavidad (5) que se abre en una superficie principal (7) de dicho cuerpo de soporte, dicho cuerpo de soporte (11) está cubierto por una capa de membrana (4,44) en dicha superficie principal y dicha capa de membrana (4,44) está provista de al menos un orificio de boquilla (9) a lo largo de un grosor de dicha capa de membrana (4,44) en un área de dicha cavidad (5) para formar una membrana de boquilla (44) en cada una de dichas al menos una cavidad (5) que está en comunicación de fluidos con la cavidad respectiva, porque dicho al menos un orificio de boquilla (9) comprende al menos un orificio de boquilla de desviación (9) que está configurado para liberar dicho microchorro (2) bajo un ángulo desviado (3,13,14) a lo largo de una línea de chorro que se dirige lejos de una línea central imaginaria de dicho orificio (9), porque dicha membrana de boquilla (4,44) comprende una región central en el área de dicha cavidad (5) y una región periférica entre dicha región central y un borde de dicha cavidad, porque al menos un orificio de boquilla de desviación (9) se encuentra dentro de dicha región periférica, y porque dicho al menos un orificio de boquilla de desviación (9) está en comunicación abierta con un canal de flujo fluídico (32) que tiene un perfil de flujo asimétrico lateral en términos de una resistencia al flujo de fluido desde dicha cavidad (5) hacia dicho orificio de boquilla (9).

2. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho orificio (9) tiene un diámetro que es mayor que el doble del grosor de la membrana (4,44), particularmente mayor que cuatro veces el grosor de la membrana (4,44).

3. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque al menos un orificio de boquilla de desviación (9) está posicionado cerca de una pared periférica de dicha cavidad, en particular a una distancia (d) entre un centro de dicho orificio de boquilla de desviación (9) y dicha pared periférica (10) que es menor que tres veces el diámetro de dicho orificio de boquilla (9), y preferiblemente menor que dicho diámetro (w) de dicho orificio de boquilla (9).

4. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho al menos un orificio de boquilla de desviación (9) tiene un diámetro mayor que 10 % del diámetro de dicha cavidad (5) y particularmente tiene un diámetro mayor que 25 % del diámetro de dicha cavidad.

5. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha cavidad (5) está configurada para imponer un impulso lateral sobre dicho fluido en dicho canal de flujo fluídico (32) que se conduce hacia el líquido mientras forma el microchorro.

6. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha cavidad (5) comprende al menos una extensión lateral relativamente poco profunda en dicha superficie principal, y dicha membrana (4,44) comprende al menos un orificio de desviación (9) en el área de dicha extensión.

7. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 6, caracterizado porque dicha extensión generalmente tiene un ancho entre 0,3 y 3 veces el diámetro de dicho orificio de desviación (9) y una longitud entre 0,5 y 5 veces el diámetro de dicho orificio (9).

8. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque dicha extensión generalmente tiene una profundidad que está entre 0,3 y 3 veces el diámetro de dicho orificio (9).

9. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque dicho cuerpo de soporte (11) se ha grabado localmente para formar al menos una extensión lateral de dicha cavidad.

10. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque al menos una extensión lateral de dicha cavidad (5) comprende una extensión sustancialmente en forma de anillo a lo largo de una periferia de dicha cavidad (5) en comunicación de fluidos con una pluralidad de orificios de boquilla de desviación distribuidos angularmente (9).

11. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque al menos una extensión lateral de dicha cavidad (5) comprende una pluralidad de extensiones locales angularmente distribuidas de dicha cavidad (5), cada una de las cuales está en comunicación de fluidos con al menos un orificio de boquilla de desviación (9).

12. Un dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos uno de los orificios de desviación (9) tiene una forma no axial simétrica con una parte más ancha y una parte más estrecha, particularmente una forma ovalada, de lágrima, de luna, en forma de V o en forma de U, y porque dicha parte más ancha del orificio de la boquilla (9) se orienta en dirección contraria a una pared del borde de la cavidad.

13. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende al menos una barrera de fluido cerca de al menos un orificio de desviación (9) que está al menos parcialmente posicionado en dicho canal de flujo fluídico (32) hacia dicho orificio de boquilla (9), dicha al menos una barrera se proporciona de manera asimétrica con respecto a dicho orificio de boquilla (9).

14. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 13, caracterizado porque dicha barrera comprende al menos un borde que se extiende desde dicha membrana (4,44) hacia el interior de dicho canal de flujo fluídico (32).

15. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque al menos una barrera deja un espacio para el paso fluídico de entre 50 nanómetros y 5 micrómetros.

16. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque al menos dicha barrera se proporciona a lo largo de un contorno lineal, multilineal o curvilíneo alrededor de dicha boquilla de desviación, dicho contorno está abierto en un lado de dicho orificio (9) que está dirigido hacia el centro de dicha cavidad.

17. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha cavidad (5) es generalmente en forma de anillo, y porque al menos un orificio de boquilla de desviación (9) comprende grupos de orificios (9) que están distribuidos a lo largo de una periferia exterior de dicha cavidad generalmente en forma de anillo.

18. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha boquilla de pulverización está provista de medios de filtración que comprenden una placa de filtración que está en comunicación de fluidos con dicha cavidad (5) y que está dispuesta en una superficie aguas arriba de dicho cuerpo de soporte.

19. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho al menos un orificio de boquilla de desviación (9) tiene un diámetro de entre 0,4 y 20 micras.

20. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se proporcionan medios difusores de aire aguas abajo de dicha boquilla, dichos medios difusores de aire están configurados para reducir la velocidad del microchorro fluídico (2) que emana de dicha boquilla, en donde dichos medios difusores de aire tienen forma cónica o de trompeta y comprenden al menos una abertura de entrada de aire.

21. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el líquido es un líquido cosmético o un líquido limpiador de obleas, caracterizado porque dicha boquilla de pulverización tiene un ángulo de divergencia de microchorro (2) mayor que 10°.

22. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha cavidad (5) tiene una sección transversal generalmente circular o poligonal en dicha superficie principal y porque al menos un orificio de boquilla de desviación (9) comprende un conjunto de varios orificios de boquilla de desviación (9) que están distribuidos angularmente a lo largo de al menos una parte de un borde periférico de dicha cavidad, en particular a una distancia de dicho borde que es menor que un diámetro de un orificio.

23. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 22, caracterizado porque al menos un conjunto adicional de orificios de boquillas de pulverización de desviación (9) está distribuido angularmente a lo largo de al menos una parte de dicho borde periférico de dicha cavidad, particularmente a una distancia de dicho borde que está entre una y tres veces dicho diámetro de un orificio.

24. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha membrana de boquilla (4,44) está configurada para doblarse durante el funcionamiento desde un estado inicial sustancialmente plano a un perfil al menos parcialmente curvado bajo presión mientras libera dicha pulverización de microchorros (2), y porque al menos un orificio de boquilla (9) está ubicado cerca de un punto de inflexión en dicho perfil curvado de dicha membrana de boquilla (4,44).

25. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 24, caracterizado porque dicha membrana de boquilla (4,44) está configurada para doblarse, porque dicha membrana (4,44) está corrugada, comprendiendo al menos una corrugación a lo largo de una periferia de dicha cavidad.

26. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 25, caracterizado porque dicha membrana (4,44) comprende al menos dos corrugaciones espaciadas lateralmente a lo largo de la periferia de dicha cavidad (5) y porque al menos un orificio de desviación (9) está posicionado entre corrugaciones adyacentes.

27. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 24, caracterizado porque dicha membrana de boquilla (4,44) está configurada para doblarse, porque dicha membrana (4,44) está provista de al menos un orificio de boquilla de desviación (9) que es alargado y permite que dicha membrana (4,44) se desvíe a lo largo de un borde de dicho orificio de boquilla alargado (9).

28. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una superficie desnuda de dicha boquilla de pulverización es hidrófoba al menos en un área adyacente a dicho al menos un orificio de boquilla (9).

29. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho cuerpo de soporte (11) comprende una pluralidad de cavidades que están distribuidas en dicha superficie principal, particularmente distribuidas angularmente en dicha superficie, cada una de dichas cavidades está atravesada por una membrana de boquilla (4,44) que tiene al menos un orificio de boquilla de desviación (9).

30. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho cuerpo de soporte (11) comprende un cuerpo semiconductor, preferiblemente un cuerpo de silicio.

31. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha capa de membrana (4,44) comprende una capa cerámica, particularmente de un grosor que generalmente es inferior a 2 micras, más particularmente una capa de nitruro de silicio.

32. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho orificio de desviación (9) se extiende parcialmente más allá de un borde de dicha cavidad (5) y parcialmente sobre dicha cavidad.

33. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además por comprender un sistema de suministro de líquido para suministrar un líquido a presión a dicha cavidad (5) de al menos una boquilla de pulverización.

34. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 15, caracterizado porque al menos una barrera rodea dicho orificio (9) sustancialmente a lo largo de un arco semicircular que abarca un ángulo de entre 120 y 330 grados, particularmente de entre 180 y 260 grados, alrededor de dicho orificio (9).

35. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 15, caracterizado porque dicha barrera está separada de dicho orificio (9) a una distancia que es menor que 25 % del diámetro de dicho orificio (9), particularmente menor que 10 % de dicho diámetro de dicho orificio (9).

36. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de boquilla de pulverización comprende al menos un orificio de boquilla (9) con un perímetro ligeramente elevado por encima de la superficie circundante de la membrana (4,44) que permite la pulverización, en el cual dicho perímetro tiene particularmente una altura entre el 10 % y el 50 % de un diámetro del orificio de boquilla (9).

37. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha membrana (4,44) comprende al menos dos orificios de boquilla de desviación (9), que liberan dicho microchorro (2) bajo un ángulo desviado a lo largo de una línea de chorro que se dirige lejos de una línea central imaginaria del respectivo orificio (9), y porque las líneas de chorro de dichos al menos dos orificios de boquilla (9) se intersecan entre sí para hacer que dichos microchorros emanantes (2) colisionen durante el funcionamiento.

38. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 37, caracterizado porque dicha membrana (4,44) comprende al menos un tercer orificio de boquilla (9), que libera dicho microchorro (2) bajo un ángulo sustancialmente no desviado a lo largo de una línea de chorro que está dirigida a lo largo de una línea central imaginaria de dicho tercer orificio (9), y porque las líneas de chorro de dichos al menos dos orificios de boquilla (9) se intersecan con dicha línea de chorro de dicho tercer orificio (9) para hacer que dichos microchorros emanantes colisionen durante el funcionamiento.

39. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se presentan medios de microválvula aguas arriba de dicho orificio de boquilla de desviación (9), dichos medios de válvula comprenden un disco de microválvula en proximidad cercana de un asiento de microválvula, dicho disco de microválvula descansa sobre dicho asiento de microválvula en un estado normalmente cerrado y se levanta de dicho asiento una vez que se supera un umbral de presión aguas arriba para abrir un paso de fluido entre dicho disco de microválvula y dicho asiento de microválvula hacia dicho canal de flujo fluídico (32).

40. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 39, caracterizado porque dicha membrana de boquilla (4,44) constituye uno de dichos asientos de microválvula y dicho disco de microválvula.

41. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha membrana (4,44) comprende al menos dos orificios de boquilla de desviación (9), que liberan dicho microchorro (2) bajo un ángulo desviado a lo largo de una línea de chorro que se dirige lejos de una línea central imaginaria del respectivo orificio (9), y porque dichos al menos dos orificios de boquilla (9) tienen una sección transversal lateral mutuamente diferente.

42. Dispositivo de pulverización según la reivindicación 41, caracterizado porque dicha membrana (4,44) comprende al menos dos grupos de orificios de boquilla de desviación (9), que liberan dicho microchorro (2) bajo un ángulo de desviación común a lo largo de una línea de chorro que se dirige lejos de una línea central imaginaria del respectivo orificio (9), y porque los orificios (9) dentro de cada uno de dichos al menos dos grupos de orificios de boquilla de desviación (9) presentan una sección transversal lateral sustancialmente idéntica que es distinta de una sección transversal lateral de los orificios (9) en el otro de dichos al menos dos grupos de orificios de boquilla de desviación (9).

43. Dispositivo de pulverización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos uno de dichos orificios de desviación (9) tiene una sección transversal lateral triangular.