MECHA MEJORADA PARA REDUCIR LA INUNDACIÓN DE LIQUIDO Y CONTROLAR LA VELOCIDAD DE LIBERACIÓN
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención Esta invención se refiere a mechas utilizadas para transportar líquidos. De una manera específica, esta invención se refiere a un sistema de suministro basado en mecha para transportar líquidos, tales como fragancias o insecticidas, desde un depósito hasta el medio ambiente. De preferencia, los líquidos se transportan hacia la superficie de una placa de orificios que atomiza el líquido y expulsa las gotitas atomizadas hacia el aire ambiental. 2. Descripción de la Técnica Relacionada Los dispositivos que dosifican vapores hacia el aire ambiental son bien conocidos en este campo, y son útiles en muchas aplicaciones. En general, el propósito de estos dispositivos es desodorizar o desinfectar el aire ambiental, o distribuir las toxinas en el aire para aniquilar o repeler las plagas indeseadas. Un método común para dispersar vapores en el aire utiliza una mecha para suministrar un líquido vaporizable desde un depósito hacia una superficie expuesta. La mecha transporta el líquido desde el depósito hacia la superficie de la mecha, utilizando la acción capilar. Cuando el líquido alcanza la superficie de la mecha, después de migrar a través del material poroso de la mecha, se evaporiza y se dispersa en el aire.
Más recientemente, se han utilizado los dispositivos de atomización de líquido para dispersar fragancias, insecticidas, o similares, en el aire ambiental. Un ejemplo de uno de estos dispositivos atomizadores se muestra en la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 6,450,419. Con frecuencia, en los dispositivos de atomización , se utiliza una mecha para transportar el líquido desde un depósito hasta una placa de orificios. La vibración de la placa de orificios atomiza el líquido y expulsa las gotas diminutas hacia el aire ambiental. Sin embargo, cuando no se activa un dispositivo atomizador utilizando el fluido suministrado por una mecha, la acción capilar de la mecha todavía puede estar activa y conducir a la migración del líquido hacia partes del atomizador. En tales casos, un exceso de suministro de líquido puede inundar la placa de orificios y degradar la eficacia del atomizador cuando se opere. Con el fin de reducir esta inundación, es preferible reducir la velocidad de transferencia de fluido a través de la mecha hacia la placa de orificios. Los métodos convencionales para reducir la velocidad de flujo de líquido a través de la mecha, tales como disminuir la porosidad o cambiar el tamaño de la mecha, tienen inconvenientes, debido al tamaño preferido y la posibilidad de compresión de las mechas para una operación apropiada de un dispositivo atomizador. De conformidad con lo anterior, existe una necesidad de una mecha que pueda limitar y controlar la velocidad de flujo del líquido desde un depósito hasta una placa de orificios en un dispositivo atomizador, mientras que todavía suministre una cantidad suficiente de líquido hacia la placa de orificios para una atomización preferida, y satisfacer el tamaño preferido y la posibilidad de compresión de la mecha. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Nuestra invención resuelve los problemas mencionados anteriormente, mejorando el suministro de un líquido a través de una mecha. De una manera más preferible, nuestra invención es una mecha mejorada para suministrar líquidos desde un depósito (de preferencia hacia una placa de orificios en un dispositivo atomizador). De una manera más específica, nuestra invención reduce la velocidad de flujo a través de la mecha para reducir la inundación , mientras que se mantiene una velocidad de flujo adecuada para la atomización , así como el tamaño y rigidez preferidos de la mecha. La mecha comprende una porción porosa que tiene pasajes capilares para extraer el líquido desde un extremo inferior hasta un extremo superior, y una porción sustancialmente no porosa que extrae poco o nada de líquido. La combinación de una porción porosa con una porción sustancialmente no porosa permite tener un control preferido de la reducción de la velocidad de flujo del líquido a través de la mecha. De una más preferible, la porción no porosa es completamente no porosa; sin embargo, como un asunto práctico, podría ser difícil lograr una porción de mecha sin porosidad , dadas las limitaciones de fabricación. El término "no porosa" se refiere a mechas que tienen una porosidad menor de aproximadamente el 5 por ciento por volumen. U na mecha más preferida tendrá una porción no porosa que tenga una porosidad menor de aproximadamente el 4 por ciento por volumen . Todavía de una manera más preferible, la mecha tendrá una porción no porosa que tenga una porosidad menor de aproximadamente el 3 por ciento por volumen . Todavía muy preferiblemente, la mecha tend rá u na porción no porosa que tenga una porosidad menor de aproximadamente el 2 por ciento por volumen . De una forma más preferible, la mecha tendrá una porción no porosa que tenga una porosidad menor de aproximadamente el 1 por ciento por volumen . M uy preferiblemente, la mecha tendrá una porción no porosa que tenga una porosidad de sustancialmente el 0 por ciento por volumen . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra una sección transversal en elevación de un dispositivo atomizador que incorpora n uestra invención . La Figura 2 muestra u na vista superior de una mecha de acuerdo con la modalidad preferida. La Figura 3 muestra u na vista en sección transversal de la mecha de la Fig ura 2. La Figu ra 4 muestra una vista superior de una mecha de acuerdo con otra posible modalidad de la presente invención . La Figu ra 5 muestra una vista superior de una mecha de acuerdo con otra posible modalidad de la presente invención . La Figu ra 6 muestra una vista superior de una mecha de acuerdo con otra posible modalidad de la presente invención. La Figura 7 muestra una vista lateral en sección transversal de otra posible modalidad de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS El uso preferido de la mecha descrita en esta invención es para transportar líquido desde un depósito hasta una placa de orificios en un dispositivo de atomización. Como se muestra en la Figura 1 , un dispositivo de atomización 20 de acuerdo con nuestra invención, típicamente comprende un ensamble atomizador 34, el cual incluye una placa de orificios 37, y un ensamble de depósito reemplazable 30. El ensamble de depósito 30 incluye un depósito 31 que contiene fluido, y una mecha 56. El dispositivo de atomización piezoeléctricamente accionado 20 de conformidad con una modalidad preferida de nuestra invención, comprende un alojamiento 22 formado como una cubierta de plástico hueca, y cerrada mediante una pared de fondo plano 24. Una plataforma horizontal 25 se extiende a través del interior del alojamiento 22. Una batería 26 se soporta por medio de picos de soporte 25a, que se extienden bajando desde el lado inferior de la plataforma 25 hacia adentro del alojamiento 22. En adición, un tablero de circuito impreso 28 se soporta sobre los elementos de soporte 25b, los cuales se extienden hacia arriba desde la plataforma 25. Un ensamble de depósito de líquido 30 se monta reemplazablemente en el lado inferior de una formación tipo domo 25c de la plataforma 25.
El ensamble de depósito de líquido 30 comprende un recipiente de líquido 31 para contener un líquido que se vaya a atomizar, un tapón 33, que cierra la parte superior del recipiente, y la mecha 56, que se extiende desde adentro del recipiente de líquido 31 a través del tapón 33, y hacia una localización arriba del recipiente de líquido 31 . El tapón 33 se construye para permitir la remoción y el reemplazo del ensamble de depósito de líquido 30 completo desde el lado inferior de la formación tipo domo 25c de la plataforma 25. De preferencia, el tapón 33 y la plataforma se forman con una unión de bayoneta (no mostrada) para este propósito. Cuando se monta el ensamble de depósito de líquido reemplazable 30 sobre la plataforma 25, la mecha 56 se extiende a través de una abertura central en la formación tipo domo 25c. La mecha 56, la cual se describe con mayor detalle posteriormente en la presente, opera mediante la acción capilar para suministrar el líquido desde adentro del recipiente de líquido 31 , hasta una localización justo arriba de la formación tipo domo 25c de la plataforma 25. Un ensamble atomizador 34 se soporta sobre la plataforma 25 en una forma voladiza por medio de un soporte tipo alambre alargado resaltante 27. El soporte tipo alambre 27 se une en los extremos, que sobresalen hacia arriba desde la plataforma 25. El soporte tipo alambre 27 se configura de tal manera que soporta resaltantemente la superficie inferior de la placa de orificios 37, y un alojamiento de resorte 39, mientras que un resorte 43 se oprime resaltantemente sobre la superficie superior de la placa de orificios 37. (En lugar de oprimir sobre la placa de orificios 37 misma, el resorte 43 puede oprimir de una manera alternativa o adicional sobre un miembro, tal como un elemento accionador 35, discutido más adelante, el cual se conecta a la placa de orificios 37). Juntos, el soporte 27 y el resorte 43 sostienen la placa de orificios 37 en su lugar de una manera que permite que la placa de orificios 37se mueva hacia arriba y hacia abajo contra la fuerza resaltante del soporte tipo alambre 27. El ensamble atomizador comprende un elemento accionador piezoeléctrico de forma anular 35 y la placa de orificios circular 37, que se extiende a través de, y se suelda o se fija de otra manera a , el elemento accionador 35. Cuando se aplican voltajes alternos a los lados superior e inferior opuestos del elemento accionador 35, estos voltajes prod ucen campos eléctricos a través del elemento accionador 35, y hacen que se expanda y se contraiga en las direcciones radiales. Esta expansión y contracción se comunica a la placa de orificios 37, haciendo que se flexione, de tal manera q ue una reg ión central de la misma vibra hacia arriba y hacia abajo. La reg ión central de la placa de orificios 37 tiene forma de domo ligeramente hacia a rriba , para proporcionar rigidez y mejorar la atomización . La región central también se forma con u na pluralidad de orificios dimin utos q ue se extienden a través de la placa de orificios 37 desde la superficie inferior de la placa de orificios 37 hasta su superficie superior. Se proporciona u na pestaña alrededor de la reg ión central del domo. En la operación , la batería 26 suministra energ ía eléctrica a los circuitos sobre el tablero de circuito impreso 28, y estos circuitos convierten esta energía hasta voltajes alternos de alta frecuencia. Un circuito adecuado para producir estos voltajes se muestra y se describe en la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 6,296, 196. Como se describe en esta patente, el dispositivo se puede operar durante los tiempos sucesivos de encendido y apagado. Las duraciones relativas de estos tiempos de encendido y apagado se pueden ajustar mediante un accionador de interruptor externo 40 sobre el exterior del alojamiento 22, y se pueden acoplar a un elemento conmutador 42 sobre el tablero de circuito impreso 28.
Cuando se soporta el ensamble atomizador 34 mediante el miembro de soporte 27, la pestaña de la placa de orificios 37 se coloca en contacto con el extremo superior de la mecha 56. De esta manera se soporta el ensamble atomizador 34 arriba del ensamble del depósito de líquido 33, de tal manera que el extremo superior de la mecha 56 toca el lado inferior de la placa de orificios 37. Por consiguiente, la mecha 56 suministra líquido desde adentro del depósito de líquido 31 mediante la acción capilar hacia el lado inferior de la placa de orificios 37, que, después de la vibración, hace que pase el líquido a través de sus orificios y que sea expulsado desde su lado opuesto (es decir, la superficie superior) en la forma de gotitas muy pequeñas. Se apreciará, a partir de lo anterior, que la plataforma horizontal 25 sirve como un soporte estructural común tanto para el ensamble de depósito de líquido 30 como para el ensamble atomizador 34. Por consiguiente, la plataforma horizontal mantiene el ensamble de depósito de líquido 30, y particularmente el extremo superior de la mecha 56, en alineación con la placa de orificios 37 del ensamble atomizador 34. Más aún, debido a que el ensamble atomizador 34 y la placa de orificios 37 se montan de una manera resaltante, el extremo superior de la mecha 56 de preferencia comprime contra la superficie inferior de la placa de orificios 37 y/o el elemento accionador 35, sin importar las variaciones dimensionales que puedan presentarse debido a las tolerancias de fabricación cuando un depósito de líquido es reemplazado por otro. Esto es debido a que, si la mecha 56 del ensamble de depósito de líquido de reemplazo 30 está más alta o más baja que la mecha 56 del ensamble de depósito de líquido original 30, la acción del resorte 43 permitirá que la placa de orificios 37 se mueva hacia arriba y hacia abajo de acuerdo con la localización de la mecha 56 en el ensamble de depósito de reemplazo 30, de tal manera que la mecha 56 comprimirá apropiadamente contra el lado inferior de la placa de orificios 37 y/o el elemento accionador 35. Se apreciará que la mecha 56 de preferencia se forma de un material sólido dimensionalmente estable, de tal manera que no llegará a deformarse cuando sea comprimida contra el lado inferior de la placa de orificios 37 soportada de una manera resaltante. La mecha preferida en la presente invención consiste en una sección porosa y una sección sustancialmente no porosa. La sección porosa transporta el líquido desde el depósito hasta la placa de orificios a través de la acción capilar, y la sección sustancialmente no porosa impide el flujo de líq uido a través de una porción de la mecha . El tamaño de la sección sustancialmente no porosa de la mecha se puede variar como sea necesario para red ucir la velocidad de flujo del líquido, suficiente para reducir la inundación , pero de preferencia no tanto como para q ue no llegue la cantidad de líquido deseada a la placa de orificios. La adición de la sección sustancialmente no porosa de la mecha facilita el control de la velocidad de flujo a través de la mecha , mientras que todavía mantiene u na mecha del tamaño necesario para la operación del dispositivo atomizador. Por supuesto, u na mecha de acuerdo con nuestra invención se puede utiliza r en otros dispositivos, diferentes de los dispositivos de atomización , para alcanzar las velocidades de flujo preferidas. Como se muestra en la Figura 2 , la porción sustancialmente no porosa 201 de la mecha preferida 200 es una sección cil indrica, y la porción/sección porosa 202 de la mecha 200 es una sección en forma de anillo cilindrica que rodea a , y es sustancialmente concéntrica con , la porción no porosa 201 . La Figura 3 muestra una vista en sección transversal de la mecha de la Figu ra 2 , en donde la porción no porosa 201 está rodeada, sobre sus lados longitudinales, por la porción porosa 202 , y se extiende a través de toda la longitud de la mecha 200, exponiendo los extremos de la porción sustancialmente no porosa 201 en ambos extremos de la mecha 200. En una modalidad , un cilind ro preferido que comprende la porción sustancialmente no porosa 201 de la mecha 200 tiene una longitud de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 5 centímetros, y un diámetro de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 2 centímetros. Una sección en forma de anillo cilindrica preferida que comprende la porción porosa 202, tiene una longitud de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 5 centímetros, y un diámetro de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 2.2 centímetros. Una mecha de este tamaño es adecuada para un dispositivo de atomización preferido. Sin embargo, la presente invención por ningún medio está limitada por este tamaño de mecha, y se prevén diferentes tamaños de mechas, tanto más pequeñas como más grandes. Aunque se puede utilizar una sección cilindrica sustancialmente no porosa que se extienda completamente a través de la mecha, y rodeada por una sección porosa cilindrica en forma de anillo, se puede utilizar cualquiera de un número de otras formas tanto para la sección porosa de la mecha como para la sección no porosa de la mecha. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 4, una mecha 400 podría comprender una sección rectangular sustancialmente no porosa 401 adentro de una porción porosa cilindrica 402. Además, como se muestra en la Figura 5, la porción sustancialmente no porosa 501 de la mecha 500 no necesita estar contenida dentro de la porción porosa 502. En lugar de eso, las secciones 501 y 502 están una adyacente a la otra. También , como se muestra en la Figura 6, se pueden dispersar múltiples porciones sustancialmente no porosas 601 en una porción porosa 602 para formar la mecha 600, y viceversa. En adición , como se muestra en la Figura 7, la porción sustancialmente no porosa 701 de la mecha 700, dentro de la porción porosa de la mecha 702, no necesita extenderse a través de toda la longitud de la mecha, siempre que la porción sustancialmente no porosa pueda reducir la velocidad de flujo de la manera deseada, basándose en las preferencias de diseño. Cuando se utilizan estos diseños alternativos, se pueden analizar las dimensiones preferidas de las secciones porosa y sustancialmente no porosa como los porcentajes preferidos de las áreas de sección transversal para las porciones respectivas. De una manera específica, las modalidades preferidas se pueden definir basándose en sus áreas de sección transversal respectivas de la mecha (en lugar de sus diámetros respectivos), tomándose la sección transversal en un plano sustancialmente perpendicular a la longitud de la mecha (es decir, la dirección de migración de líquido). Cuando las áreas de sección transversal respectivas varían a lo largo de la longitud de la mecha, la medición puede ser el área de sección transversal promedio. En una modalidad preferida, la sección sustancialmente no porosa cuenta por entre aproximadamente el 20 y aproximadamente el 50 por ciento del área de sección transversal (o el área de sección transversal promedio), y la sección porosa cuenta por entre aproximadamente el 80 y aproximadamente el 50 por ciento.
En una modalidad, el material para la construcción de la mecha para tanto la sección porosa como la sección sustancialmente no porosa de la mecha, de preferencia es polietileno de alta densidad. El polietileno de alta densidad se seleccionó debido a que se puede fabricar fácilmente para producir una mecha con dos secciones que satisfacen los requerimientos de tamaño para una mecha en un dispositivo atomizador. Adicionalmente, el polietileno de alta densidad puede producir una mecha sólida dimensionalmente estable con las porosidades seleccionadas para variar la velocidad de flujo a través de la mecha de la manera deseada. Aunque se prefiere el polietileno de alta densidad , se pueden utilizar otros numerosos materiales adecuados, incluyendo polipropileno, por ejemplo. El método preferido para fabricar una mecha utilizada en esta modalidad , es un proceso de sinterización. Se prefiere un proceso de sinterización debido a la facilidad para producir las características deseadas de la mecha de una manera efectiva por el costo. Este proceso involucra sinterizar perlas inorgánicas u orgánicas de, por ejemplo, una cerámica, PE, PP, HDPE, o similares. De una manera preferible, el proceso involucra un primer paso de sinterizar el núcleo (típicamente, la sección no porosa). Una vez que se forma el núcleo, entonces se sinteriza la otra sección (por ejemplo, la sección porosa) alrededor del núcleo. Aunque se puede preferir un proceso de sinterización , se pueden emplear otras técnicas de fabricación, tales como insertar una porción sustancialmente no porosa completamente formada de mecha en una porción porosa completamente formada.
Con el fin de controlar la velocidad de flujo del líquido a través de la mecha para suministrar el líquido adecuado hacia la placa de orificios y reducir la inundación , la porción porosa de la mecha tiene una porosidad preferida de aproximadamente el 60 por ciento por volumen, e idealmente, la porción sustancialmente no porosa de la mecha no tiene porosidad alguna . Sin embargo, como un asunto práctico, puede ser difícil de fabricar una sección de mecha sin porosidad . De conformidad con lo anterior, la porosidad de la porción interna de la mecha de preferencia es menor de aproximadamente el 5 por ciento por volumen . U na porosidad menor de aproximadamente el 5 por ciento por volumen prod uce una sección de mecha sustancialmente no porosa , y puede proporcionar la limitación deseada de velocidad de flujo necesaria para reducir la inundación de la placa de orificios. Aunque se prefiere una porosidad de aproximadamente el 60 por ciento por volumen para la porción porosa de la mecha , y una porosidad de menos de aproximadamente el 5 por ciento por volumen para la porción sustancialmente no porosa de la mecha , estos valores pueden variar, y otras modalidades pueden contener diferentes porosidades. Aunque se han ilustrado y descrito las modalidades específicas de la presente invención , será aparente pa ra los expertos en la materia que se pueden hacer diferentes cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu y alcance de la invención . Se prevén muchos arreglos y config uraciones diferentes en esta invención , y se pueden utilizar para lograr los resultados deseados. El alcance de la invención debe recibir la interpretación más amplia para abarcar todas las modificaciones, estructuras equivalentes, y funciones. APLICABILIDAD INDUSTRIAL La presente invención proporciona una mecha con una velocidad de flujo controlada. Prevemos que esta mecha se puede utilizar de preferencia, por ejemplo, para transportar líquido desde un depósito hasta una placa de orificios en un dispositivo de atomización para dispersar vapor hacia el aire ambiental, mientras que se reduce la inundación de la placa de orificios. Debido a que la mecha reduce la inundación de la placa de orificios, esta invención facilita la operación continua de un dispositivo atomizador que dosifica fragancias, insecticidas, y cualesquiera otros materiales vaporizables hacia el aire ambiental, para refrescar o desodorizar el aire, o para exterminar o repeler las plagas indeseadas.