ES2983502T3

ES2983502T3 - Dispositivo de modulación de flujo para dispensar fluidos presurizados

Info

Publication number: ES2983502T3
Application number: ES19900767T
Authority: ES
Inventors: Lincoln C Young; Philip Michael Formica; R Sam Niedbala
Original assignee: Cryoconcepts LP
Current assignee: Cryoconcepts LP
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2024-10-23
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: PL3897428T3; WO2020131844A1; US20200188939A1; BR112021011791A2; EP3897428A1; MX2021006853A; CA3124059A1; EP3897428B1; US20210362167A1; EP3897428A4; US11154874B2

Abstract

A flow modulation device 300 for controlling a rheological state of a dispensed pressurized fluid includes a porous element 304 and an exit tube. The porous element 304 is in fluid communication with a distal end of an outlet tube 303 and receives pressurized fluid in a first rheological state. The porous element 304 includes a plurality of channels that divide a flow channel into a plurality of flow paths through which the pressurized fluid flows and that modulates the flow of the pressurized fluid. The exit tube 305 includes proximal end 355 and distal end 345 and an intermediate body including a sidewall 365 defining a hollow internal lumen 375. The exit tube 305 is in fluid communication with the porous element 304 and receives the modulated pressurized fluid from the plurality of flow paths and refocuses the fluid to dispense the pressurized fluid in a second rheological state. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de modulación de flujo para dispensar fluidos presurizados

Campo técnico

La invención se refiere a métodos para dispensar fluidos presurizados. En particular, la invención se refiere a métodos para modular el flujo de fluidos presurizados, tales como gases licuados o aerosoles, desde recipientes sellados.

Antecedentes

Los fluidos presurizados tales como gases licuados y aerosoles (mezclas de un propulsor de gas a presión y otro fluido a dispensar) se utilizan en entornos industriales, tratamientos médicos y en los hogares. Los fluidos presurizados generalmente se sellan en un recipiente metálico bajo presión y se dispensan abriendo una válvula, generalmente un botón pulsador o una válvula de gatillo. El fluido presurizado se dispensa desde el recipiente a través de un pequeño orificio único a través de una abertura o boquilla o a través de una tapa dispensadora conectada a la válvula que emerge como una niebla gaseosa, un rociador o una corriente líquida. Debido a las presiones dentro de los recipientes y las limitaciones del diseño de la boquilla o las tapas del dispensador, los fluidos dispensados a menudo tienen altos caudales (es decir, tasas de dosificación) dictados por la presión dentro del recipiente y son difíciles de controlar, especialmente cuando se intenta salir sólo un pequeño volumen o dirigir con precisión el fluido dispensado en un estado reológico deseado. Esto puede crear posibles problemas de seguridad o, como mínimo, dificulta el uso, la aplicación y/o el control de los fluidos presurizados durante la dosificación. Un dispositivo para dispensar un fluido criogénico se divulga, por ejemplo, en el documento US-A 2010/0319360.

Resumen

La invención incluye métodos para modular el flujo para controlar el estado reológico de un fluido presurizado dispensado. Los métodos de acuerdo con la invención incluyen hacer fluir el fluido presurizado a través de un tubo de salida para crear un canal de flujo, recibir el fluido presurizado en un primer estado reológico desde el canal de flujo con un elemento poroso y dividir (con el elemento poroso) el canal de flujo en una pluralidad de trayectos de flujo a través de las cuales el fluido presurizado fluye a través del elemento poroso. Los métodos también incluyen modular el flujo del fluido presurizado con la pluralidad de trayectos de flujo, recibir el fluido presurizado modulado de la pluralidad de trayectos de flujo con un tubo de salida, y reorientar (con el tubo de salida) el fluido presurizado modulado de la pluralidad de trayectos de flujo. Los métodos también incluyen dispensar el fluido presurizado en un segundo estado reológico.

En algunas realizaciones de la invención, el segundo estado reológico es una pulverización o gotas o una corriente, y en otras realizaciones de la invención, el segundo estado reológico es una pulverización que incluye gotas en un gas o una pulverización que incluye partículas sólidas en un gas. En algunos ejemplos de la invención, el aerosol es un aerosol y, en otros ejemplos, el aerosol es un vapor.

En los ejemplos de la invención, los métodos utilizan un fluido presurizado que es un criógeno, un refrigerante o un material propulsado que es miscible, no miscible o exprimido desde una bolsa. En otros ejemplos de la invención, los métodos utilizan fluido presurizado que es un criógeno o una mezcla de criógenos que incluye, al menos, uno seleccionado del grupo de óxido nitroso, dióxido de carbono, dimetiléter, propano y butano.

En realizaciones de ejemplo de la invención, los métodos utilizan un fluido presurizado que es un refrigerante o una combinación de refrigerantes que incluye al menos uno seleccionado del grupo de un clorofluorocarbono (CFC), un hidroclorofluorocarbono (HCFC) e hidrofluoroolefinas mientras que en otros ejemplos de la invención, el fluido presurizado es al menos uno seleccionado del grupo de tetrafluoroetano, 1,1,1-trifluoroetano, pentafluoroetano, difluorometano, trifluorometano, clorodifluorometano e hidrofluoroolefinas.

La invención incluye métodos de ejemplo donde el fluido presurizado es un material propulsado que incluye al menos uno seleccionado del grupo de un producto alimenticio, un medicamento, un perfume, un cosmético, un lubricante, un producto de limpieza, un insecticida y un combustible.

En realizaciones de ejemplo de la invención, los métodos incluyen el uso de un elemento poroso que incluye al menos uno seleccionado del grupo de un plástico poroso, un vidrio poroso, un metal sinterizado y una partícula porosa envasada en la forma de la canal de flujo.

La invención se refiere a métodos para controlar el estado reológico de un fluido presurizado dispensado. Los métodos incluyen (a) seleccionar un fluido presurizado que incluye un fluido conocido a una presión conocida; (b) seleccionar un estado reológico deseado que presenta el fluido presurizado seleccionado cuando se dispensa; (c) recibir el fluido presurizado seleccionado en un primer estado reológico y un caudal inicial con un elemento poroso que tiene un tamaño de poro conocido, un diámetro conocido y una longitud conocida; (d) modular el fluido presurizado recibido con el elemento poroso para reducir la presión del fluido presurizado que sale del elemento poroso y reducir el caudal inicial del fluido presurizado; (e) recibir el fluido presurizado a un caudal reducido en un extremo proximal de un tubo de salida que tiene un diámetro interior conocido y una longitud conocida; (f) hacer la transición del primer estado reológico del fluido presurizado recibido a un segundo estado reológico del fluido presurizado recibido en un extremo distal del tubo de salida; y (g) dispensar el fluido presurizado fluido recibido en un extremo distal del tubo de salida en un segundo estado reológico deseado y un caudal reducido.

Los métodos para controlar un estado reológico de un fluido presurizado dispensado incluyen además (h) seleccionar un elemento poroso alternativo con al menos uno seleccionado del grupo de un tamaño de poro alternativo diferente del tamaño de poro conocido, un diámetro alternativo diferente del diámetro conocido (ancho), y una longitud alternativa diferente de la longitud conocida; (i) recibir el fluido presurizado seleccionado en el primer estado reológico y el caudal inicial con el elemento poroso alternativo cuando la modulación del fluido presurizado recibido en la etapa (d) da como resultado un caudal reducido indeseable o un segundo estado reológico indeseable; y (j) repetir las etapas (d) - (g) usando el elemento poroso alternativo.

Los métodos para controlar un estado reológico de un fluido presurizado dispensado de la reivindicación 101 también incluyen (k) seleccionar un tubo de salida alternativo en el que el tubo de salida alternativo incluye al menos uno seleccionado del grupo de un diámetro interior alternativo y una longitud alternativa y recibir el fluido presurizado en un extremo proximal del tubo de salida alternativo cuando se dispensa el fluido presurizado recibido en la etapa (g) da como resultado un segundo estado reológico diferente al segundo estado reológico deseado; y (I) repetir las etapas (e) - (g) usando el tubo de salida alternativo.

La invención proporciona una manera segura, eficaz y eficiente de controlar el estado reológico de un fluido presurizado dispensado utilizando dispositivos de modulación de flujo que incluyen un elemento poroso y un tubo de salida. La invención proporciona métodos para dispensar fluidos presurizados tales como gases licuados y aerosoles (mezclas de un propulsor de gas a presión y otro fluido a dispensar) utilizados en entornos industriales, tratamientos médicos y en hogares. La invención supera las altas presiones de los recipientes de fluidos presurizados y las limitaciones de los diseños de las boquillas y/o tapas dispensadoras. La invención proporciona métodos para controlar los estados reológicos de los fluidos dispensados y hace posible dispensar sólo un volumen pequeño o dirigir con precisión el fluido dispensado a un estado reológico deseado.

Breve descripción de los dibujos

La FIGURA 1 muestra una vista de un sistema de recipiente sellado que no forma parte de la invención para dispensar un fluido presurizado.

La FIGURA 2 representa una vista en sección transversal de un dispositivo de modulación de flujo que no forma parte de la invención para un sistema de recipiente que dispensa un fluido presurizado como el que se muestra en la FIGURA 1.

La FIGURA 3 ilustra una vista en sección transversal de un dispositivo de modulación de flujo ejemplar que no forma parte de la invención con un elemento poroso entre el tubo de partida y el tubo de salida.

La FIGURA4 muestra una vista en sección transversal de un sistema de recipiente que no forma parte de la invención con la salida del sistema de recipiente como una abertura/boquilla y la carcasa dimensionada para encajar dentro de la abertura.

La FIGURA 5 muestra un ejemplo de dispositivo de un solo uso que no forma parte de la invención ensamblado y listo para funcionar.

La FIGURA 6 muestra una vista despiezada de un dispositivo que no forma parte de la invención con los componentes del dispositivo.

La FIGURA 7 muestra elementos porosos que fueron cortados usando un punzón e instalados en un dispositivo de modulación de flujo ensamblado que no forma parte de la invención.

Descripción detallada

La invención se refiere a métodos para modular el flujo de fluidos presurizados, tales como gases licuados y aerosoles u otros fluidos presurizados, desde recipientes sellados. En dispositivos conocidos, el control del flujo de un fluido presurizado normalmente se basa en el diámetro interior del conducto que seguirá el fluido. La velocidad del flujo está controlada por esta única luz y está muy influenciada por la presión interna del fluido dentro del recipiente. Estos sistemas anteriores también eran susceptibles a obstruirse debido a impurezas o partículas en el fluido presurizado. En cambio, esta invención utiliza una combinación de un elemento poroso y un tubo de salida para modular el flujo de un fluido presurizado y controlar la manera en que se dispensa el fluido. El elemento poroso incluye una multitud de canales seguidos de una luz de tubo de partida que, en combinación, permite el control deseado del fluido presurizado que se dispensa. El tamaño de los poros, el porcentaje de porosidad y el espesor (longitud) del elemento poroso, junto con el diámetro interno y la longitud del tubo de salida, se ajustan para lograr un estado reológico deseado para la salida del fluido presurizado.

Esta invención modula el flujo de fluidos presurizados para afectar un cambio reológico en los fluidos a medida que se dispensan. La invención controla el caudal (tasas de dosificación) y el volumen y la presión del flujo para dispensar el fluido presurizado en un estado reológico deseado, que incluye vapor (gas), pulverización y líquido. Por medio de la invención un fluido presurizado puede salir de un aparato de forma controlada y de la manera deseada, es decir, como vapor o como una corriente de partículas de mayor flujo o como gotas más grandes mezcladas con una corriente de gotas pequeñas o hasta que finalmente los fluidos presurizados fluyen y se comportan como un líquido. Por lo tanto, el control del estado de los fluidos presurizados se puede lograr en una variedad de usos donde el flujo de fluido dispensado requiere una variación desde un rociado hasta gotas. Y los métodos de la invención logran este control de flujo a bajo costo.

Un método de la invención crea un cambio en presión, velocidad y volumen en el canal de flujo de fluidos presurizados que permite (en algunos casos) un cambio de fase y la posterior salida del fluido presurizado (es decir, el material entregado desde el recipiente) para controlar su partida del recipiente dispensador. La invención incluye un elemento poroso que divide el canal de flujo en una multitud (por ejemplo, cientos o miles) de trayectos de flujo formados por canales pequeños y a veces de longitud variable dentro del elemento poroso, modulando así la velocidad del flujo, el volumen y la presión del fluido presurizado (que fluye). A medida que cambian la velocidad del flujo y el volumen del fluido presurizado que fluye hacia los canales, la tensión superficial del fluido presurizado cambia, lo que conduce a un cambio en el estado reológico del fluido. Más allá del elemento poroso, el fluido encuentra un tubo de salida que actúa como un canal secundario que reenfoca el fluido dentro de su luz. Luego, el diámetro y la longitud de la luz dictan la velocidad y la presión finales del fluido, controlando el estado reológico del fluido dispensado, desde gotas (menor velocidad) hasta una corriente y un pulverizado (mayor velocidad). Por lo tanto, dispensar un fluido presurizado a través de la combinación del elemento poroso y la luz del tubo de salida proporciona control sobre el estado reológico del fluido dispensado dependiendo del tamaño de poro, el porcentaje de porosidad y el espesor (longitud) del elemento poroso, junto con el diámetro interno y la longitud del tubo de salida seleccionados para lograr una salida de fluido presurizado deseada.

En los sistemas actuales, el control del flujo de un fluido presurizado normalmente se basa en el diámetro interior del conducto que seguirá el fluido presurizado cuando sale de un recipiente. Luego, esta única luz facilita el flujo hasta que el fluido presurizado sale del conjunto. Por el contrario, los métodos de esta invención utilizan una combinación de un elemento poroso y un tubo de salida para provocar un cambio en el estado reológico del fluido presurizado. Una multitud de canales (incluidos canales de longitud variable) dentro del elemento poroso seguidos de las dimensiones de la luz de un tubo de salida permiten el control del fluido de gas presurizado. De esta manera, el fluido presurizado puede salir del recipiente en una variedad de estados reológicos controlados, por ejemplo, como una pulverización, como una corriente de gotas de mayor flujo, como gotas más grandes mezcladas con una corriente de gotas pequeñas, o donde el fluido presurizado fluye y se comporta como un líquido. Por lo tanto, los métodos de la invención controlan el estado reológico del fluido presurizado dispensado.

La FIGURA 1 muestra una vista de un sistema de recipiente sellado típico 100 para dispensar un fluido presurizado. El sistema 100 incluye un bidón 101 que contiene el fluido presurizado que será dispensado por el sistema, tal como un refrigerante o criógeno o propulsor u otro material. Generalmente, el bidón 101 contiene un fluido presurizado como un gas licuado o un aerosol que puede ser una mezcla de un propulsor de gas y otro fluido a dispensar o un recipiente presurizado con una bolsa desde la cual se expulsa el producto a través del recorrido de control de flujo. Para un aerosol, el propulsor de gas puede ser un propulsor de gas presurizado estándar o aire que el usuario bombea al interior del bidón. A los efectos de un ejemplo no limitante, se puede suponer que el bidón 101 en la FIGURA 1 contiene un fluido presurizado y no se bombea para crear presión dentro del recipiente. Un actuador de válvula 102 (por ejemplo, como un botón pulsador) está acoplado a un vástago de válvula y a un mecanismo de válvula (no mostrados por separado). El actuador de válvula 102 se extiende hacia arriba desde la parte superior del bidón 101 de manera convencional. El actuador de válvula 102, que puede ser cualquier actuador conocido en la técnica, incluye un cuerpo que tiene un canal que recibe y se acopla al vástago de la válvula, y forma un conducto hacia una salida, que se muestra aquí como un tubo de salida 103. La salida también puede ser una abertura o boquilla en la que se puede insertar un tubo, tal como el tubo de salida 103. La manipulación del actuador de válvula 102 permite a un usuario abrir/cerrar una válvula del bidón 102 y hacer que el fluido presurizado en el mismo escape fuera del vástago de la válvula y a través del tubo de salida 103, representado aquí, o una abertura/boquilla (no mostrada por separado).

La FIGURA 2 representa una vista en sección transversal de un dispositivo de modulación de flujo para un sistema de recipiente que dispensa un fluido presurizado tal como se muestra en la FIGURA 1. Un dispositivo de modulación de flujo 200 de la invención comprende un elemento poroso 204 y un tubo de partida 205 en comunicación de flujo con el elemento poroso 204. El dispositivo de modulación de flujo 200 puede estar unido a un tubo de salida 203 de manera que el elemento poroso esté dispuesto en el canal de flujo del fluido cuando se dispensa desde un recipiente (no mostrado) a través de un tubo de salida 203, y un tubo de partida 205 opuesto al tubo de salida 203 y en el mismo canal de flujo con el elemento poroso 204. Como se muestra, cuando se dispensa el fluido presurizado el fluido fluye, como se muestra con la flecha direccional F, desde el tubo de salida 203 a través del elemento poroso 204 y sale por el tubo de partida 205. Un dispositivo de modulación de flujo como se representa en cualquiera de las FIGURAS, no necesita ser recto o rígido y puede ser curvo o flexible para adaptarse a una forma deseada siempre que se mantengan las trayectorias de flujo descritas. La FIGURA 2 muestra cuatro posiciones posibles para el elemento poroso 204. El elemento poroso 204 puede colocarse en cualquier lugar del canal de flujo, por ejemplo, en una ubicación dentro del tubo de salida 203, posición 1; en una ubicación entre el tubo de salida 203 y el tubo de partida 205, posición 2; en una ubicación dentro del tubo de partida 205 en el extremo adyacente a la salida del tubo de salida 203, posición 3; o en una ubicación dentro del tubo de partida 205 aguas abajo de la salida del tubo de salida 203, posición 4.

La FIGURA 3 representa una vista en sección transversal de un dispositivo de modulación de flujo 300 ejemplar de la invención con el elemento poroso 304 en la posición 2 como se muestra en la FIGURA 2 (entre el tubo de salida 303 y el tubo de partida 305). El elemento poroso 304 y el extremo proximal 355 del tubo de partida 305 están contenidos dentro de una carcasa 306, que se fija al extremo distal 373 del tubo de salida 303. En la FIGURA 3, la carcasa 306 se ajusta sobre la porción terminal (extremo distal 373) del tubo de salida 303 y el dispositivo de modulación de flujo 300 se mantiene en su lugar por fricción, por otros medios mecánicos o usando un adhesivo. Por ejemplo, la carcasa 306 puede atornillarse al tubo de salida 303, sujetarse o asegurarse mediante otros medios mecánicos conocidos en la técnica. Los materiales utilizados para el tubo de salida 303 y la carcasa 306, así como los medios por los cuales se ajustan entre sí, son capaces de transmitir la presión creada detrás del elemento poroso 304. Como se muestra con la flecha direccional F en la FIGURA 3, el fluido presurizado fluye desde un recipiente (no mostrado) entre las paredes laterales 393 del extremo proximal 383 del tubo de salida 303 hasta el extremo distal 373 del tubo de salida 303. Desde allí, el fluido presurizado fluye a través del elemento poroso 304 y entre las paredes laterales 365 del extremo proximal 355 del tubo de partida 305 a través de la luz interna hueca 375 hasta el extremo distal 345 del tubo de partida 305.

Como se muestra en la vista en sección transversal de la FIGURA 4, cuando la salida de un sistema de recipiente es una abertura (o una boquilla) 401, y no un tubo de salida 303 como se representa en la FIGURA 3, la carcasa 406 está dimensionada para encajar dentro de la abertura 401, y el dispositivo de modulación de flujo 400 puede mantenerse en su lugar como se describió anteriormente. Cuando se dispensa, el fluido presurizado fluye F en la dirección F<4>A mostrada en la FIGURA 4. Cualquier espacio muerto entre el tubo de salida 403 o la abertura de 401 y el elemento poroso 404 debe minimizarse para permitir que el fluido presurizado fluya fácilmente a través de una salida, tal como el tubo de salida 403, a través del elemento poroso 404 y como F<48>hacia afuera del tubo de partida 405.

Como se analizó anteriormente, la invención modula la presión, la velocidad y el volumen de un fluido a alta presión de manera que el fluido se dosifique de manera controlada. Los métodos de la invención colocan un elemento poroso en el canal de flujo de fluido. El elemento poroso divide el canal de flujo en una multitud (por ejemplo, decenas, cientos o miles) de trayectos de flujo formados por canales pequeños y a veces de longitud variable dentro del elemento poroso. A medida que cambian la velocidad del flujo y la presión del fluido presurizado que fluye hacia los canales, cambia el estado reológico del fluido presurizado. A medida que cambian la velocidad del flujo y la presión del fluido a alta presión, el flujo volumétrico se ajusta para dispensar el fluido a alta presión en diversos estados reológicos. La invención crea un fluido dispensado con un estado reológico deseado que varía desde una pulverización hasta gotas en la salida.

En un método de la invención se pueden utilizar diversos materiales de elementos porosos diferentes. Los materiales adecuados incluyen, pero no se limitan a, plásticos porosos, polímeros porosos, vidrio poroso, metales sinterizados, partículas porosas empaquetadas, partículas empaquetadas tales como arena u otros materiales capaces de formar canales porosos. Si bien el elemento poroso a menudo puede tener una forma cilíndrica cuando se usa con dispositivos que tienen tubos redondos, el elemento poroso puede tener cualquier forma tridimensional adecuada para su colocación en el canal de flujo del fluido presurizado. Por ejemplo, cuando se coloca en la posición 1 de la FIGURA 2, el elemento poroso 204 tiene un área de sección transversal (perpendicular al canal de flujo) que es aproximadamente del mismo tamaño que el diámetro del canal interno hueco 263 del tubo de salida 203 y mayor que el diámetro de la luz interna hueca 275 del tubo de partida 205. Cuando se coloca en la posición 2 de la FIGURA 2, el elemento poroso 204 puede tener un área de sección transversal que es menor o igual al diámetro del canal interno hueco 263 del tubo de salida 203 y mayor o igual al diámetro de la luz interna hueca 275 del tubo de partida 205. Cuando se coloca en las posiciones 3 o 4 de la FIGURA 2, el elemento poroso 204 tiene un área de sección transversal aproximadamente del mismo tamaño o menor que el diámetro de la luz interna hueca 275 del tubo de partida 205. Con otros soportes, el elemento poroso puede dimensionarse en consecuencia para crear una pluralidad de trayectos de flujo a través del canal de flujo del dispositivo 200. Los elementos porosos usados de acuerdo con la invención incluyen tamaños de poro de 0.5 micrómetros y mayores, diámetros (anchos) de 250 micrómetros y mayores, y espesores (longitudes) de 100 micrómetros y mayores. La escala del sistema informará la selección de elementos porosos, incluido el tamaño, el diámetro y el espesor de los poros (por ejemplo, los sistemas más grandes utilizan elementos porosos más grandes, incluso en la escala de centímetros y mayores). En los ejemplos de la invención que utilizan los fluidos presurizados como se describe a continuación, los elementos porosos incluían tamaños de poro de 2 micrómetros a 20 micrómetros. Los elementos porosos usados en los ejemplos de la invención usando los fluidos presurizados como se describe a continuación incluyeron diámetros (anchos) (es decir, “diámetros” cuando los elementos porosos son redondos y “ancho” cuando no son redondos) de 1.5 mm a 3 mm y espesores (longitudes) de 1.5 mm a 3 mm. Otros fluidos presurizados utilizan parámetros similares pero pueden diferir en órdenes de magnitud.

A medida que el fluido presurizado fluye más allá del elemento poroso, el fluido presurizado fluye hacia un tubo de partida como el descrito anteriormente. El tubo de partida puede estar fabricado de materiales tales como plásticos o metales capaces de soportar las presiones y temperaturas de los fluidos presurizados. El tubo de partida tiene un tamaño (diámetro interno y longitud) para facilitar la conversión del fluido presurizado desde un primer estado reológico, tal como un líquido o una mezcla de líquido-gas, a un segundo estado reológico, tal como una pulverización, gotas o corriente basada en las características físicas del elemento poroso descrito anteriormente (por ejemplo, tamaño de poro, porcentaje de porosidad y espesor). El tubo de partida, en combinación con el elemento poroso, consigue el segundo estado reológico deseado. Los tubos de partida usados de acuerdo con la invención incluyen diámetros interiores de 50 micrómetros y mayores y longitudes de 10 milímetros y mayores. En los ejemplos de la invención que utilizan los fluidos presurizados como se describe a continuación, los tubos de partida incluían diámetros interiores de 250 micrómetros a 2 milímetros y longitudes de 10 milímetros a 400 milímetros. Otros fluidos presurizados utilizan parámetros similares pero pueden diferir en órdenes de magnitud.

El tubo de salida también puede controlar el flujo de calor (por ejemplo, aislar) en los trayectos de flujo manteniendo el fluido presurizado en el segundo estado reológico deseado. Por lo tanto, el tubo de partida actúa como un elemento de canal secundario que reorienta los fluidos hacia la luz del tubo de partida y dicta la velocidad final del fluido. El fluido dispensado sale del tubo de partida de forma controlada, desde gotas (baja velocidad) hasta una corriente (mayor velocidad). Así, la combinación del elemento poroso y el tubo de partida proporciona control sobre la dosificación de fluidos presurizados.

Los métodos de flujo modulado de la invención se pueden usar para controlar la fase de un fluido presurizado desde un recipiente sellado. El fluido presurizado puede ser un refrigerante, un aerosol tal como un aceite como en el producto WD-40®, o un gas criógeno dispensado en un procedimiento crioquirúrgico.

El uso de un método de modulación de flujo en dispositivos crioquirúrgico y para criocirugía son realizaciones ejemplares preferidas de la invención. Un método de modulación de flujo de la invención puede usarse con cualquier dispositivo crioquirúrgico que distribuya un criógeno como un fluido presurizado. Los métodos de modulación de flujo son particularmente útiles en dispositivos crioquirúrgicos basados en aplicadores y con un dispositivo crioquirúrgico basado en conos y superan las deficiencias y limitaciones de uso en cada uno de ellos.

Los dispositivos crioquirúrgicos basados en aplicadores tienen un aplicador absorbente en el extremo del tubo de salida. Los dispositivos crioquirúrgicos basados en aplicadores son conocidos en la técnica y se describen, por ejemplo, en las patentes de EE.UU. 4,865,028; 5,738,682; 6,296,410; 7,604,632; 8,038,668; y 8,906,005. En un sistema basado en aplicador, el aplicador de tratamiento (típicamente algodón y/o espuma de celda abierta) normalmente está unido al extremo de un tubo, que se inserta directamente en el puerto de salida de un bidón de alta presión. Cuando se usa, el aplicador absorbente recibe y se llena con el criógeno, después de lo cual el aplicador lleno se presiona contra la lesión o área que se está tratando. Sin embargo, la presión total del pulverizado empuja el criógeno hacia el interior y a través del material del aplicador, que tiene una capacidad de retención definida en función del tamaño y tipo del material del aplicador. La alta presión empuja el criógeno a través del aplicador o las fugas del aplicador limitan la eficiencia y eficacia de un sistema basado en aplicador y a menudo crea un desperdicio significativo del criógeno. La capacidad del aplicador para alcanzar y mantener la temperatura más baja durante un período de tiempo suficientemente largo (impacto en la eficacia) depende de la cantidad de criógeno “capturado” y retenido dentro del material del aplicador. El criógeno pulverizado al aire o filtrado se evapora y se pierde.

Un dispositivo crioquirúrgico con un modulador de flujo puede tener un aplicador absorbente en el extremo distal del tubo de salida. Modular el flujo del criógeno desde el recipiente al aplicador permite un llenado mejor y más eficiente del aplicador absorbente y evita fugas, filtraciones y desperdicios. Por ejemplo, los criógenos con puntos de ebullición más bajos normalmente dan como resultado una alta presión en los recipientes, lo que hace aún más difícil la dosificación controlada de los criógenos. La modulación del flujo mejora la eficiencia y eficacia generales del dispositivo crioquirúrgico basado en aplicador. Un dispositivo crioquirúrgico mejorado basado en un aplicador donde la salida del recipiente, del cual sale el criógeno cuando se libera, está en comunicación fluida con un elemento poroso seguido por un tubo de salida y donde el extremo terminal (extremo distal 345) del tubo de partida está en comunicación fluida con un aplicador absorbente. En un dispositivo crioquirúrgico, el criógeno fluye desde su recipiente a través de un elemento poroso, luego hacia el tubo de partida y llena el aplicador absorbente en el extremo del tubo de partida. En un método de la invención, el criógeno llena el aplicador absorbente a un caudal (tasa de dosificación) más lento y controlado de criógeno líquido. El aplicador absorbente lleno se usa luego para tratar una lesión o un área de la piel como se conoce en la técnica.

Otros dispositivos crioquirúrgicos colocan un receptáculo alrededor de la lesión o área a tratar y luego rocían criógeno en el receptáculo. El receptáculo se puede unir al tubo de partida o sostenerse manualmente como un dispositivo separado. En la publicación de solicitud de patente estadounidense n° US 2007/0005048 se describen ejemplos de receptáculos que están unidos al tubo de salida. Se conocen en la técnica ejemplos de dispositivos portátiles separados y se describen, por ejemplo, en las patentes estadounidenses números 5,200,170 y 5,330,745. Cuando se sostiene con una mano, la alta presión en el bidón dificulta el control del criógeno a medida que se pulveriza hacia un cono que es sostenido contra la piel del paciente contra la otra mano. Existe un riesgo importante de que el criógeno se rocíe y salpique desde la parte superior del cono durante la dosificación (lo que puede caer sobre el médico y/o el paciente y quemarlo por congelación). Controlar el criógeno para evitar pulverizaciones y salpicaduras es especialmente crítico cuando se trata a pacientes pediátricos. Con los sistemas de cono, los médicos deben mirar hacia abajo dentro del cono para estimar la cantidad de criógeno dispensado y, durante tiempos de dosificación más prolongados, el alto caudal (tasa de dosificación) hace que el recipiente de criógeno se enfríe extremadamente y sea difícil de sostener.

La modulación del fluido del criógeno de acuerdo con la invención permite una administración más controlada del criógeno al cono y a la lesión o área que se está tratando. Modular el flujo del criógeno desde el recipiente hasta el aplicador permite un llenado mejor y más eficiente del cono que rodea el área a tratar y evita pulverizaciones, salpicaduras y fugas. Esto mejora la eficiencia y eficacia general del sistema crioquirúrgico basado en conos, así como la seguridad del paciente y del médico. En consecuencia, la invención se refiere a un sistema crioquirúrgico basado en cono mejorado donde la salida del recipiente, del cual sale el criógeno cuando se libera, está en comunicación de flujo con un elemento poroso seguido de un tubo de salida. En un dispositivo crioquirúrgico el criógeno fluye desde su recipiente a través de un elemento poroso, luego a través del tubo de salida y luego se dirige para llenar un cono o receptáculo colocado en un área para tratamiento. El cono o receptáculo lleno se usa luego para tratar una lesión o un área de la piel como se conoce en la técnica. El cono o receptáculo es capaz de contener el fluido presurizado que se suministra y permitir que se evapore o actúe de manera controlada entregando una cantidad deseada al área objetivo donde se aplica.

Si bien la invención se ha descrito con respecto a la dosificación de fluidos presurizados desde recipientes que tienen válvulas, los métodos de modulación de flujo de la invención también se pueden usar en los llamados dispositivos de un solo uso. En un dispositivo de un solo uso, el fluido presurizado está contenido dentro de un recipiente sellado. Al romper el sello, típicamente mediante un miembro perforador hueco tal como un tubo puntiagudo, se libera el fluido presurizado para que fluya a lo largo de un canal de flujo a través, por ejemplo, del miembro perforador hueco. Las FIGURAS 5 y 6 muestran un ejemplo de dispositivo de un solo uso 500, 600, el miembro perforador hueco 521, 621 u otro tubo en comunicación de flujo con el recipiente sellado (cilindro criógeno de un solo uso 515, 615). En un dispositivo de un solo uso 500, 600, el sello del cilindro de un solo uso 515, 615 se puede romper, como se sabe en la técnica, perforando, atornillando o forzando de otro modo un miembro perforador 521,621 a través del sello del cilindro de un solo uso 515, 615.

La FIGURA 5 muestra un ejemplo de dispositivo de un solo uso 500 ensamblado y listo para funcionar. El dispositivo ejemplar de un solo uso 500 representado es un dispositivo crioquirúrgico basado en un aplicador. La FIGURA 6 muestra una vista despiezada del dispositivo 600 con los componentes del dispositivo. Como se muestra en las FIGURAS 5 y 6, el dispositivo incluye una carcasa superior 510, 610, una carcasa inferior 520, 620, un cilindro de un solo uso 515, 615 lleno de un fluido presurizado tal como un criógeno, un elemento poroso 504, 604, un tubo de partida 505 y un aplicador 535, 635. La carcasa superior 510, 610 recibe un cilindro de un solo uso 515, 615 lleno de criógeno.

Se inserta un cilindro de un solo uso 515, 615 lleno de criógeno en la carcasa superior 510, 610 con el cuello 517, 617 del cilindro 515, 615 sobresaliendo de la carcasa superior 510, 610 lejos de la parte superior 501. En un ejemplo mostrado en la FIGURA 6, la carcasa inferior 620 se puede unir a la carcasa superior 610 usando una conexión tipo tornillo 623. En cualquier caso, la carcasa inferior 520, 620 incluye un miembro perforador central 521, 621 que está alineado coaxialmente con el cuello 517, 617 del cilindro 515, 615. El miembro perforador central 521, 621 perfora en última instancia el cuello sellado 517, 617 del cilindro de un solo uso 515, 615 para liberar el criógeno.

Un elemento poroso 504, 604 está en el canal de flujo del dispositivo 500, 600 y puede ubicarse en la proyección de perforación 521, 621 o en el tubo de partida 505. El elemento poroso 504, 604, en combinación con el tubo de partida 505, modula la presión, la velocidad y volumen del fluido a alta presión en el canal de flujo para controlar el estado reológico del material dispensado. En cualquier caso, el elemento poroso 504, 604 se coloca en el canal de flujo del fluido presurizado a medida que el criógeno fluye desde el cilindro 515, 615 hasta el extremo distal 545 del tubo de partida 505.

La carcasa inferior 520, 620 también incluye una carcasa de aplicador 540, 640 que incluye una abertura central (no mostrada por separado) y se extiende desde la carcasa inferior 520, 620. La carcasa del aplicador 540, 640 incluye proyecciones de la carcasa 541, 641 que forman un círculo concéntrico alrededor de la abertura central de la carcasa del aplicador 540, 640. La carcasa del aplicador 540, 640 está colocada sobre el extremo distal 545 del tubo de partida 505, y las proyecciones de la carcasa 541,641 de la carcasa del aplicador 540, 640 reciben el aplicador 535, 635 y lo sujetan de forma segura usando la presión de las proyecciones de la carcasa 541, 641 que actúan sobre el aplicador 535, 635.

Una vez que los componentes se ensamblan como se describe anteriormente, se puede colocar una base opcional (no mostrada en las FIGURAS) sobre la combinación del aplicador 535, 635, el tubo de partida 505, el elemento poroso 504, 604 y la carcasa inferior 520, 620. El dispositivo 500 está completamente ensamblado como se muestra en la FIGURA 5.

La base opcional (no mostrada) puede sostener y proteger el aplicador 535, 635 durante la activación del dispositivo 500, 600. En funcionamiento, cuando una base que cubre el dispositivo 500 (es decir, la parte inferior 502 del dispositivo 500) descansa sobre una superficie dura, un usuario atornilla la carcasa inferior 520 en la carcasa superior 510 del dispositivo 500. A medida que la carcasa superior 510 se atornilla en la carcasa inferior 520, el miembro perforador 521 hace contacto con el cilindro de un solo uso 515 en el cuello 517 del cilindro 515. A medida que se realiza la conexión roscada, el miembro perforador 521 se impulsa más y perfora un cilindro criógeno de un solo uso 515. La carcasa superior 510 y la carcasa inferior 520 ahora están atornilladas y aseguradas mediante proyecciones de conexión recíprocas (como se describió anteriormente) que coinciden.

De manera similar, como se muestra en la FIGURA 6, el cilindro criógeno 615 se puede perforar usando una rosca de tomillo mutuamente acoplable que permite mover la carcasa inferior 620 (por ejemplo, aflojarla y apretarla) de la carcasa superior 610. En una realización ejemplar mostrada en la FIGURA 6, la conexión tipo tornillo 623 puede proporcionarse en una superficie externa de la carcasa inferior 620 y configurarse para acoplarse con rosca de tornillo (no mostrada por separado) en una superficie interna de la carcasa superior 610. Para usar por primera vez el dispositivo 600, un operador puede apretar la carcasa inferior 620 en la carcasa superior 610 girando la conexión tipo tornillo 623. La carcasa inferior 620 puede definir un hueco 663 configurado para recibir al menos una porción de un cuello 617 del cilindro de un solo uso 615 cuando la combinación de la carcasa superior 610 y la carcasa inferior 620 se aprietan (atornillan) en la carcasa superior 610. La carcasa inferior 620 puede incluir además una proyección perforante hueca 621 dispuesta al menos parcialmente en el rebaje 663 y configurada para perforar un sello del cilindro de un solo uso 615, colocando el depósito de criógeno del cilindro de un solo uso 615 en comunicación de flujo con el elemento poroso, el tubo de partida (no mostrado en la FIGURA 6) y el aplicador 635. Dispuesto en el hueco 663 que rodea la proyección perforante hueca 621 hay un miembro de sellado 673, que puede ser un sello de compresión, por ejemplo, configurado para evitar sustancialmente que el fluido criogénico se escape a medida que fluye desde el depósito del cilindro de un solo uso 615 a través de la proyección perforante hueca 621.

En cualquier caso, cuando la carcasa superior 510 y la carcasa inferior 520 se acoplan y cierran, y el miembro perforador 521,621 perfora el cilindro criógeno de un solo uso 515, 615, el criógeno fluye a través del elemento poroso 504, 604 hacia el tubo de partida 505, 605 del dispositivo 500, 600. Como se describió anteriormente, un mecanismo de pestillo asegura que el consumidor no pueda acceder al cilindro de alta presión 515, 615 después de que se perfora pero todavía está presurizado.

El criógeno fluye a través del elemento poroso 504, 604 y el tubo de partida 505, 605 hasta el aplicador 535, 635, que puede colocarse sobre un área afectada a tratar. Una vez que el criógeno satura el aplicador 535, 635, el aplicador 535, 635 se coloca en contacto con el área afectada para provocar la congelación del área afectada. La baja temperatura del criógeno asegura que el aplicador 535, 635 esté inmediatamente listo para su uso. Una vez saturado, el aplicador 535, 635 permanece a temperaturas efectivas durante varios minutos.

Una vez que se completa el tratamiento, el dispositivo de un solo uso ahora se gasta y se puede desechar en la basura normal. El uso del aplicador 535, 635 minimiza el riesgo de pulverización de criógeno sobre la piel sana. Además, el material del aplicador 535, 635 se puede recortar o cambiar de tamaño con tijeras para que coincida con el tamaño de una lesión cutánea. Esto minimiza el tratamiento de la piel sana mientras se trata la lesión objetivo.

Ejemplo 1: Óxido Nitroso (N2O) y Dióxido de Carbono (CO2)

Se realizaron los siguientes experimentos con cada gas/producto para demostrar la capacidad de controlar el tipo de fluido dispensado. La caída de presión en el material poroso se realizó usando plásticos porosos de diversas porosidades, diámetros (anchos), espesores (longitudes) y combinaciones apiladas con tubos de partida que tenían una variedad de diámetros internos.

Se usó un material polimérico poroso como elemento poroso (ME). El material polimérico poroso se suministra con especificaciones de tamaño de poro, porosidad, espesor y flujo de aire. El material polimérico poroso se convierte en una matriz que contiene miles de canales porosos. Cambiando la combinación de materiales porosos y tubo de salida (DI y longitud), se puede hacer que los fluidos a alta presión salgan a cualquier velocidad deseada. La Tabla 1 a continuación proporciona especificaciones de ejemplo de material poroso (PM) utilizado.

Tabla 1: Ejemplos de material poroso (PM) utilizado

Se creó un modelo de modulación de flujo de acuerdo con la invención para pulverizar dos fluidos presurizados utilizados en dispositivos crioquirúrgicos, gas N2O o gas CO2. Un dispositivo crioquirúrgico dispensa una corriente gaseosa de fluido crioquirúrgico para llevarlo a la superficie de la piel con el fin de congelar los tejidos y las lesiones específicos. Este ejemplo demuestra cómo funciona el sistema de modulación de flujo de la invención con diversos elementos porosos (por ejemplo, plásticos porosos) que tienen diferentes porosidades y diversos diámetros internos del tubo de salida para controlar las características de los fluidos dispensados.

Brevemente, y como se muestra en la FIGURA 7, los elementos porosos se cortaron usando un punzón y se instalaron en un dispositivo de modulación de flujo ensamblado 700, con la corredera de válvula 706 colocada sobre un tubo de salida 703 como se muestra en la FIGURA 7. La corredera de válvula 706 tenía un tubo de salida 703 usado para perforar un recipiente sellado, una cavidad 704a para recibir el elemento poroso (no mostrado) y un tubo de salida 705.

La cavidad 704a que contiene el plástico poroso tenía 0.079 pulgadas de profundidad y un punzón de material poroso de 3 mm de diámetro la colocó limpiamente en la cavidad. La corredera de válvula 706 se montó con el plástico poroso en su lugar. Además de las diferentes propiedades del plástico poroso, una segunda variable es el tubo de salida 705 que se aseguró con una tuerca hexagonal 707 en la válvula. La longitud del tubo de salida era de 1.0 pulgadas y el diámetro exterior del tubo de salida 705 permaneció en 0.0625 pulgadas, pero el diámetro interior se varió para los fines del experimento. Una vez que se montó la corredera de válvula 706, se colocó en un dispositivo de pulverización CryOmega, disponible en CryoConcepts, Bethlehem, PA, junto con un cilindro de 16 g de óxido nitroso líquido o dióxido de carbono líquido. Una vez que se perforó el cilindro y hubo gas en el dispositivo, se abrió el canal de flujo y se dejó que el gas fluyera durante 5 segundos. La apariencia del gas como aerosol, líquido o sólido se registró en la tabla de resultados (Tablas 2-6: Óxido nitroso y Tabla 7: Dióxido de carbono) junto con la cantidad de gas dispensado (g). También se lista el material del tubo de salida 705.

Tabla 2: Óxido Nitroso

Tabla 3: Óxido Nitroso

Tabla 4: Óxido Nitroso

Tabla 5: Óxido Nitroso

Tabla 6: Óxido Nitroso

Tabla 7: Dióxido de carbono

La Tabla 8 a continuación resume los atributos clave de cada elemento poroso (PE) probado cuando el gas de óxido nitroso se expresó como un líquido con un ID de 0.040 pulgadas. En un caso, PM-7, ninguna de las combinaciones de elementos (micro)porosos más el ID del tubo de salida permitieron cualquier flujo de gas. Por lo tanto, se muestra que los canales (micro)porosos dentro del elemento poroso deben permitir que fluya una cantidad suficiente de gas (fluido) presurizado.

Tabla 8: Resultados del óxido nitroso

Para el dióxido de carbono los resultados fueron ligeramente diferentes. Solo se probó un único elemento (micro)poroso (ME), PM-2, en todos los tamaños de tubo de partida 405. Los resultados mostraron que el estado reológico podría modificarse con el cambio en el diámetro interior del tubo de partida 405, mientras que la longitud permaneció constante en 1.0 pulgadas. Usando el tubo de partida con la luz más pequeña se dispensaron cristales de hielo de menor tamaño y se redujo el caudal (tasa de dosificación).

Ejemplo 2: Pentafluoroetano

Se construyó un segundo sistema modelo de modulación de flujo usando un tanque de 12 oz. tanque de pentafluoroetano, que es un refrigerante común. La presión del pentafluoroetano es 175 psig. Se colocó un punzón de 3 mm de cada plástico poroso en el conjunto y se probó. El canal de flujo en este experimento de ejemplo incluía una válvula para abrir y cerrar el flujo de gas licuado hacia una cavidad que contenía el punzón de plástico poroso de 3 mm. Los elementos (micro)porosos (ME) y el tubo de partida probados fueron los mismos que con el dióxido de carbono y el óxido nitroso en el Ejemplo 1. Una vez ensamblados, se activó la presión del gas (fluido) y el tipo de flujo se registró como una pulverización o gotas de líquido. Los resultados se muestran en la Tabla 9. Los datos mostraron que en todo el espectro de tamaños de poro probados el fluido dispensado podía variar desde pulverización rápida hasta gotas.

Tabla 9: Resultados del pentafluoroetano

Ejemplo 3: Producto multiusos WD-40®

El producto comercial, Producto Multiuso WD-40®, se usó para demostrar que el control de flujo usando el sistema de flujo de baja presión de la invención también es aplicable a otros dispositivos que usan gases de alta presión para impulsar un líquido. El producto multiusos WD-40® se usa comúnmente para lubricar juntas y bisagras. Su diseño comercial tiene la desventaja de que el pulverizado de lubricante se pulveriza turbulentamente y es difícil de controlar. Para fines del experimento, la válvula comercial fue modificada con una pieza de material poroso de acuerdo con la invención. Luego se insertó el tubo de salida de 1.0 pulgada y se abrió la válvula. Al accionar la lata, el fluido WD-40® goteó en lugar de pulverizarse en una copa. Por lo tanto, la modulación del flujo de la invención fue eficaz con un aerosol que controlaba la presión del gas (fluido) mientras empujaba un material secundario.

Los fluidos presurizados tales como gases licuados y aerosoles (mezclas de un propulsor de gas a presión y otro fluido a dispensar) se utilizan en entornos industriales, tratamientos médicos y en los hogares. Los fluidos presurizados generalmente se sellan en un recipiente metálico bajo presión y se dispensan abriendo una válvula, generalmente un botón pulsador o una válvula de gatillo. El fluido presurizado se dispensa desde el recipiente a través de un pequeño orificio único a través de una abertura o boquilla o a través de una tapa dispensadora conectada a la válvula que emerge como una niebla gaseosa, un pulverizado o una corriente líquida. Debido a las presiones dentro de los recipientes y las limitaciones del diseño de la boquilla o las tapas del dispensador, los fluidos dispensados a menudo tienen altos caudales (tasas de dosificación) dictadas por la presión dentro del recipiente y son difíciles de controlar, especialmente cuando un usuario intenta dispensar sólo un pequeño volumen de líquido o dirija con precisión el fluido dispensado. Esto puede crear posibles problemas de seguridad o, como mínimo, dificultar el uso, la aplicación y/o el control de los fluidos presurizados durante la dosificación. Un ejemplo de un pulverizado lubricante ampliamente utilizado que es notoriamente difícil de controlar cuando se dosifica es el WD-40®. Los experimentos demostraron el efecto de la invención sobre las características de pulverización y el control de WD-40®. La Tabla 10 muestra los materiales porosos utilizados en el estudio.

Tabla 10: Materiales porosos

Para la configuración del experimento, se llenó un cilindro de gas de aluminio de alta presión con WD-40® usando un embudo. Se enroscó una válvula accionada por un depresor en el cilindro hasta apretarla manualmente. El cuerpo del adaptador se insertó en un extremo del conector. El otro extremo del conector estaba conectado al compresor. El compresor se encendió a aproximadamente 100 psi. El cuerpo del adaptador se conectó al cilindro y se mantuvo presionado el gatillo del conector para regular la presión. El gatillo se soltó cuando la presión fue de 100 psi. Se insertó un punzón de 3 mm de la primera muestra de material poroso en el primer conjunto de tubo/adaptador de válvula. El conjunto de adaptador de válvula/tubo se fijó al cilindro presionándolo hacia abajo con unos alicates de bloqueo de canal hasta que haga clic y quede correctamente asentado. La manija y el gatillo están sujetos a la parte superior del adaptador de válvula para que encaje en su lugar.

Para el experimento, se puso en marcha el cronómetro y se puso el cilindro boca abajo. El cilindro se sostenía sobre una caja de cartón para recoger cualquier suciedad. Se mantuvo presionado el gatillo durante 5 segundos para liberar el WD-40®. Se tomaron observaciones de la fase y propiedades del lubricante. Se retiraron del cilindro la manija, el gatillo y el adaptador de válvula. Luego se insertó un punzón de 3 mm de la siguiente muestra de material poroso en la parte posterior del adaptador de válvula. El experimento se repitió para cada muestra de material poroso. El cilindro se volvió a conectar al compresor cada 2 o 3 carreras para mantener una presión constante en el cilindro. Luego se repitió el experimento con cada muestra de tubo.

Las tablas 11 a 22 muestran los resultados del experimento para cada tamaño de poro.

Tabla 11: Resultados utilizando material poroso de 4-7 micrómetros

Tabla 12: Resultados utilizando material poroso de 5 a 10 micrómetros

Tabla 13: Resultados utilizando material poroso de 7 a 14 micrómetros

Tabla 14: Resultados utilizando material poroso de 7 a 14 micrómetros / 0.057 de espesor

Tabla 15: Resultados utilizando material poroso 12 a 25 micrómetros

Tabla 16: Resultados utilizando material poroso de 15 a 40 micrómetros

Tabla 17: Resultados utilizando material poroso de 10 a 45 micrómetros / 0.054 de espesor

Tabla 18: Resultados utilizando material poroso de 15 a 50 micrómetros

Tabla 19: Resultados utilizando material poroso de 30 a 60 micrómetros

Las tablas 20 a 22 muestran los resultados del análisis de regresión de los datos recopilados durante el experimento.

Tabla 20: Regresión

Tabla 21: Regresión

Tabla 22: Regresión

El análisis de regresión mostró que el 58%de la variación de la producción podría explicarse por las variables tamaño de poro, espesor del elemento poroso e ID del tubo. Esto muestra que también existen otros parámetros de la selección de líquido o material que también influyen en las características del flujo de líquido.

Un usuario puede ajustar las características de salida reológica deseadas de la corriente líquida bajo presión desde pequeñas gotas hasta una corriente controlada ajustando una o más de las variables.

Los coeficientes pueden cambiar a medida que el usuario cambia los materiales porosos, los diámetros de la tubería y la presión de funcionamiento del sistema a controlar.

Los dispositivos de modulación de flujo incluyen un elemento poroso y un tubo de partida. El elemento poroso está en comunicación fluida con un extremo distal de un tubo de partida y recibe fluido presurizado en un primer estado reológico. El elemento poroso incluye canales que dividen un canal de flujo en vías de flujo a través de las cuales fluye el fluido presurizado. El elemento poroso modula el flujo del fluido presurizado permitiendo al usuario controlar el estado y el caudal (tasa de dosificación) del fluido dispensado.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para controlar el estado reológico de un fluido presurizado dispensado, el método comprende:

(a) seleccionar un fluido presurizado que incluye un fluido conocido a una presión conocida;

(b) seleccionar un estado reológico deseado que presenta el fluido presurizado seleccionado cuando se dispensa; (c) recibir el fluido presurizado seleccionado en un primer estado reológico y un caudal inicial con un elemento poroso (204, 304, 404, 504, 604) que tiene un tamaño de poro conocido, un diámetro conocido y una longitud conocida; (d) modular el fluido presurizado recibido con el elemento poroso (204, 304, 404, 504, 604) para reducir la presión del fluido presurizado que sale del elemento poroso (204, 304, 404, 504, 604) y reducir el caudal inicial del fluido presurizado;

(e) recibir el fluido presurizado a un caudal reducido en un extremo proximal (355) de un tubo de partida (205, 305, 405, 505, 705) que tiene un diámetro interior conocido y una longitud conocida;

(f) hacer la transición del primer estado reológico del fluido presurizado recibido a un segundo estado reológico del fluido presurizado recibido en un extremo distal (345) del tubo de partida (205, 305, 405, 505, 705); y

(g) dispensar el fluido presurizado fluido recibido en un extremo distal (345) del tubo de partida (205, 305, 405, 505, 705) en un segundo estado reológico deseado y un caudal reducido;

(h) seleccionar un elemento poroso alternativo (204, 304, 404, 504, 604) con al menos uno seleccionado del grupo de un tamaño de poro alternativo diferente del tamaño de poro conocido, un diámetro alternativo diferente del diámetro (ancho) conocido, y una longitud alternativa diferente de la longitud conocida;

(i) recibir el fluido presurizado seleccionado en el primer estado reológico y el caudal inicial con el elemento poroso alternativo (204, 304, 404, 504, 604) cuando la modulación del fluido presurizado recibido en la etapa (d) da como resultado un caudal reducido indeseable o un segundo estado reológico indeseable; y

(j) repetir las etapas (d) - (g) usando el elemento poroso alternativo (204, 304, 404, 504, 604);

(k) seleccionar un tubo de salida alternativo (205, 305, 405, 505, 705) en el que el tubo de partida alternativo (205, 305, 405, 505, 705) incluye al menos uno seleccionado del grupo de un diámetro interior alternativo y una longitud alternativa, y recibir el fluido presurizado en un extremo proximal (355) del tubo de partida alternativo (205, 305, 405, 505, 705) cuando se dispensa el fluido presurizado recibido en la etapa (g) da como resultado un segundo estado reológico diferente al segundo estado reológico deseado; y

(<l>) repetir las etapas (e) - (g) usando el tubo de partida alternativo (205, 305, 405, 505, 705).

2. El método para controlar un estado reológico de un fluido presurizado dispensado de la reivindicación 1, en el que el segundo estado reológico es una pulverización, que incluye en particular gotas en un gas o partículas sólidas en un gas, o gotas o una corriente.

3. El método para controlar un estado reológico de un fluido presurizado dispensado de la reivindicación 1, en el que la pulverización es un aerosol o un vapor.

4. El método para controlar un estado reológico de un fluido presurizado dispensado de la reivindicación 1, en el que el fluido presurizado es un criógeno; una mezcla de criógenos que incluye al menos uno seleccionado del grupo de óxido nitroso, dióxido de carbono, dimetiléter, propano y butano; un refrigerante; una combinación de refrigerantes que incluye al menos uno seleccionado del grupo de clorofluorocarbono (CFC) e hidroclorofluorocarbono (HCFC) e hidrofluoroolefinas; o un material propulsado, incluyendo el material propulsado al menos uno seleccionado del grupo de un producto alimenticio, una medicina, un perfume, un cosmético, un lubricante, un producto de limpieza, un insecticida y un combustible.

5. El método para controlar el estado reológico de un fluido presurizado dispensado de la reivindicación 1, en el que el fluido presurizado es al menos uno seleccionado del grupo de tetrafluoroetano, 1,1,1, trifluoroetano, pentafluoroetano, difluorometano, trifluorometano, clorodifluorometano e hidrofluoroolefinas.

6. El método para controlar un estado reológico de un fluido presurizado dispensado de la reivindicación 1, en el que el elemento poroso (204, 304, 404, 504, 604) incluye al menos uno seleccionado del grupo de un plástico poroso, un vidrio poroso, un metal sinterizado y un material poroso empaquetado en la forma del canal de flujo.