Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ВНУТРИ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА УПАКОВКИ ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВА - Патент РФ 2016820
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ВНУТРИ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА УПАКОВКИ ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВА
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ВНУТРИ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА УПАКОВКИ ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВА

СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ВНУТРИ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА УПАКОВКИ ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в упаковочной технике, например, в аэрозольных упаковках. Сущность изобретения: внутри рабочего объема упаковки для распыления вещества создают избыточное давление CO2 , десорбированного из сорбента, при этом избыточное давление CO2 в рабочем объеме поддерживают при распылении вещества за счет подачи в рабочий объем газообразного CO2 , десорбированного из сорбента, обладающего поглощающей способностью по отношению к CO2 в упаковке большей, чем у распыляемого вещества, и сохраняющего свое количество неизменным. 3 з.п.ф-лы. 5 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2016820
Класс(ы) патента: B65D83/14
Номер заявки: 4950869/13
Дата подачи заявки: 28.06.1991
Дата публикации: 30.07.1994
Заявитель(и): Столяревский Анатолий Яковлевич; Доронин Александр Сергеевич
Автор(ы): Столяревский Анатолий Яковлевич; Доронин Александр Сергеевич
Патентообладатель(и): Столяревский Анатолий Яковлевич; Доронин Александр Сергеевич
Описание изобретения: Изобретение относится к упаковочной технике и может быть использовано, например, в аэрозольных упаковках.
Известно техническое решение, согласно которому для создания избыточного давления внутри рабочего объема упаковки, необходимого для распыления вещества, используют фреон низкого давления. Однако фреон, выходящий за пределы упаковки в процессе распыления жидкости, оказывает вредное воздействие на окружающую среду, что является существенным недостатком этого технического решения. Поэтому для создания избыточного давления внутри упаковки в настоящее время предлагаются альтернативные технические решения, в результате использования которых уменьшается или исключается вредное воздействие на окружающую среду.
Так, в качестве вытеснителей, обеспечивающих рабочее давление внутри упаковки, служат скважинные или сжатые газы, которые внутри упаковки хранятся отдельно от распыляемого вещества в баллоне, корпус которого рассчитан на высокое давление этих газов. К основным недостаткам этих решений следует отнести недостаточный уровень безопасности при хранении и транспортировке таких упаковок вследствие существующей возможности их взрыва, например при хранении их рядом с тепловыделяющим устройством, а также незапланированного самосрабатывания в случае неисправности клапана баллона с сжатым газом.
Известны также технические решения, согласно которым газ - вытеснитель, обеспечивающий создание в упаковке давления, необходимого для распыления жидкости, вырабатывается в герметичном и эластичном мешке, погруженном внутри упаковки в распыляемую жидкость, в результате взаимодействия некоторых веществ за счет подвода к ним внешнего воздействия. Основным недостатком этих решений (как и ранее рассмотренных) является ограниченность сферы применения таких упаковок вследствие угрозы незапланированного срабатывания, например, при изменении климатических условий и т.п.
В известных технических решениях, в которых устранены указанные недостатки, давление рабочего газа обеспечивается за счет использования в составе конструкции упаковок воздушного насоса, выполненного в виде цилиндро-поршневого ручного насоса. Хотя экономичность и безопасность этих решений находится на должном уровне, однако использование в этих конструкциях ручного воздушного насоса снижает эксплуатационную надежность таких упаковок вследствие возможного отказа насоса, а также отрицательно сказывается на удобстве их эксплуатации.
Наиболее близким по существу технического решения и достигаемому результату является известный способ создания избыточного давления газообразного диоксида углерода внутри рабочего объема упаковки для распыления жидкости, заключающийся в десорбировании СО2, растворенного в сорбенте.
К основным недостаткам данного способа следует отнести: излишнюю материалоемкость конструкции для реализации данного способа вследствие большого избыточного давления; неравномерность расхода распыляемого вещества вследствие уменьшения количества абсорбента в процессе распыления; вредное воздействие на окружающую среду использованной упаковки вследствие продолжения выхода из нее CО2, т.к. всю жидкость распылить невозможно, а также в случае распыления агрессивных аэрозолей и при длительном хранении отработанных упаковок будет происходить коррозия элементов конструкции упаковки, и таким образом в атмосферу будут поступать вредные вещества; недостаточная степень заполнения упаковки распыляемой жидкостью вследствие необходимости иметь большой запас рабочего газа над уровнем жидкости для ее распыления; ограниченность круга вещества, которые могут распыляться этим способом вследствие выполнения функций абсорбента распыляемым веществом.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. обеспечение равномерности расхода распыляемого вещества и расширение круга распыляемых веществ, повышение экономичности, а также уменьшение выброса СО2 в атмосферу.
Поставленная цель достигается тем, что в способе создания избыточного давления газообразного диоксида углерода внутри рабочего объема упаковки для распыления вещества, заключающегося в десорбировании СО2, растворенного в сорбенте, предложено избыточное давление СО2 в рабочем объеме поддерживать при распылении вещества за счет подачи в рабочий объем газообразного СО2, десорбированного из сорбента, обладающего поглощающей способностью по отношению к СО2 в упаковке, большей, чем у распыляемого вещества, и сохраняющего свое количество неизменным при распылении.
Предложено также подпитку десорбированного СО2 в рабочий объем осуществлять по достижении заданного перепада давления между изолированными друг от друга распыляемым веществом и сорбентом.
Кроме того, предложено десорбирование СО2 осуществлять в отдельной емкости и/или на периферии рабочего объема упаковки.
Также предложено в качестве сорбента использовать активированный уголь.
Изобретение поясняется чертежом, где: на фиг.1 приведена конструктивная схема предпочтительного варианта размещения сорбента в упаковке; на фиг.2 - конструктивная схема вариантов размещения сорбента в упаковке; на фиг.3 - конструктивная схема распыляющей головки с закрытым клапаном; на фиг.4 - конструктивная схема распыляющей головки с открытым клапаном; на фиг.5 - упаковка, вид сверху.
Упаковка для распыления веществ представляет собой герметичную емкость 1, выполненную, например в виде цилиндрического наружного корпуса 2 с днищем 3 и крышкой 4, к которой герметично присоединена распыляющая головка 5 с клапаном 6. Внутри наружного корпуса 2 установлен внутренний корпус 7 с рабочим объемом 8, заполненным распыляемым веществом 9 (жидкостью). В полости 10 между наружным корпусом 2 и внутренним корпусом 7 размещают сорбент 11, например активированный уголь. В верхней части внутреннего корпуса 7 выполнены отверстия 12 (окна и т.д.), посредством которых рабочий объем 8 сообщается с полостью 12. В рабочем объеме 8 снизу вверх проходит трубка 13 для подачи распыляемой жидкости 9 на вход распыляющей головки 5. В днище 3 выполнен заправочный клапан 14 для сорбента и СО2. На фиг.2 показано другое возможное размещение сорбента внутри упаковки. Сорбент 11 размещен внутри внутреннего корпуса 7 и/или в верхней части рабочего объема 8 над уровнем распыляемой (разбрызгиваемой) жидкости 9. Возможно также размещение сорбента вне наружного корпуса 2 упаковки, но тогда он должен быть заключен в отдельную герметичную емкость, сообщающуюся магистралью подачи десорбированного СО2 с газовой полостью рабочего объема (на чертеже не показано). В верхней части наружного корпуса 2 установлен заправочный клапан 15 для распыляемой жидкости. Заправочные клапаны 14 и 15 могут быть установлены в любом удобном месте на наружном корпусе 2. Схема движения десорбированного СО2 и распыляемой жидкости показаны на чертеже стрелками.
Упаковка эксплуатируется за счет избыточного давления СО2 внутри ее объема, содержащего распыляемое вещество 9, в качестве которого могут использоваться жидкости, эмульсии, суспензии и даже мелкодисперсные порошки. В последнем случае подачу вещества обеспечивают за счет создания в нижней части рабочего объема 8 упаковки псевдоожиженного слоя за счет подвода СО2, десорбированного из сорбента 11 в период снижения давления в рабочем объеме 8 при открытии клапана 6 распыляющей головки 5.
В рабочий объем 8 СО2 может подаваться как из сообщающейся с рабочим объемом полости 10, где размещен сорбент 11, например, образуемой кольцевым пространством между внутренним корпусом 7, содержащим распыляемое вещество 9, и наружным корпусом 2 упаковки (см.фиг.1), так и из сорбента 11, размещаемого непосредственно в рабочем объеме 8 (см.фиг.2). Поскольку подвод энергии, необходимой для десорбции СО2, производят из окружающей упаковку среды, важным условием является обеспечение теплового контакта между наружным корпусом 2 упаковки и веществом сорбента 11, достаточного для выделения СО2 с нужной скоростью, обуславливающей динамику восстановления требуемого давления в рабочем объеме 8 в период после срабатывания упаковки, т.е. непосредственно после окончания очередного режима распыления.
В предпусковой период осуществляют режим заполнения упаковки распыляемым веществом 9 и сорбентом 11, а затем - СО2, подаваемым внутрь полости 10 с сорбентом либо в виде газа (при пониженной температуре и отводе тепла от упаковки), либо в жидком виде (также при низкой температуре, например, около 200К), либо в твердом виде - сухого льда. В последних двух вариантах (см. фиг. 2) отвод тепла от упаковки (около 1,5 кДж/г СО2) практически не требуется, т. е. обеспечивается за счет поглощения тепла при фазовом переходе СО2 из жидкого или твердого в сорбированное состояние.
Заполнение производят из расчета подачи в полость сорбента количества СО2, способного поглотиться в сорбенте при заданных условиях заправки. Емкость сорбента по СО2 определяется при этом как типом сорбента, так и требуемым давлением СО2 в рабочем объеме Р при заданной эксплуатационной температуре (например, 290К). Для характерного требуемого давления на уровне 0,15 МПа емкость а такого сорбента, как активированный уголь (типа АГ) составляет около 33 г СО2 на 100 г угля при температуре 290К. Однако, с учетом возможного увеличения стартового давления в упаковке до, например, 0,2 МПа и/или в расчете на сохранение эксплуатационных свойств при изменении температуры эксплуатации в заданных пределах, начальная степень заполнения сорбента СО2 составляет большую величину, а именно, 50 г СО2 на 100 г сорбента.
Соотношение а и Р при постоянной температуре описывается уравнением изотермы сорбции Фрейндлиха
lna = lnK + lnP, где К и n - константы Фрейндлиха, определяемые типом сорбента.
Поскольку при нижнем значении Р рабочего диапазона и остаточном значении а количества поданного за время рабочей эксплуатации упаковки СО2 должно быть достаточно для практически полного вытеснения распыляемого вещества, что означает, что при плотности СО2 на уровне 300 л/кг (при давлении 0,15 МПа и t = 290К) на вытеснении 1 л распыляемой жидкости десорбировать около 3 г СО2. При разнице стартового и конечного значения а 50 - 35 = 15 г СО2/100 г сорбента, это означает, что количество сорбента должно быть не менее 30 г. При насыпной плотности сорбента на уровне 600 г/л объем, заполненный сорбентом, должен быть не менее 0,05 л. Изложенное относится к предложенному техническому решению, когда используется для подачи в рабочий объем весь стартовый объем сорбента. Это означает, что должны быть обеспечены условия сохранения количества сорбента в процессе рабочей эксплуатации неизменным и необходимый теплоподвод ко всему его объему.
При распылении мелкодисперсных порошков, как это описано выше, часть СО2 будет выходить из упаковки при переносе порошка в зону распыления и в окружающую упаковку среду, что потребует использования больших удельных количеств сорбента, чем приведенные выше.
Для предотвращения взаимодействия (например, при кантовании упаковки) распыляемого вещества 9 и сорбента 11, когда используют такое их сочетание, что указанное взаимодействие может привести к нежелательному изменению их свойств, подачу СО2 из полости 10, содержащей сорбент 11, в рабочий объем 8 (см.фиг.1) ведут лишь при достижении некоторого заданного перепада давления между этими пространствами, что может достигаться, например, срабатыванием подпружиненного клапана (аналогично действию клапана 6 распыливающей головки 5), который открывает доступ СО2 из полости 10 сорбента в рабочий объем 8 лишь при снижении давления в рабочем объеме (например, в режиме распыления) и/или при росте давления в полости 10 сорбента (например, при увеличении температуры в этой полости).
Важным качеством использования сорбента с поглощающей способностью выше, чем распыляемого вещества, является возможность предотвращения выхода СО2, заполняющего упаковку (после ее рабочего использования), в окружающую среду, например, при повреждении корпуса (за счет, в частности, коррозии). Эта возможность достигается за счет снижения температуры окружающей среды, например, при перемещении использованной упаковки в холодные климатические зоны. При необходимости возможно даже организовать переработку использованных упаковок таким образом, что вскрытие упаковки ведут после снижения ее температуры до значения, при котором значительная (до 80-90%) часть СО2 вновь сорбируется в сорбенте, и, так же, как и сам сорбент может быть повторно использована.
Требуемое снижение температуры определяется зависимостью
lnP = - AT-1 + B, где А и В - параметры данного сорбента, а Р характеризует остаточное давление несорбированного СО2.
В качестве сорбента может быть использован активированный уголь, обладающий достаточно высокой поглощающей способностью по отношению к СО2 и относительно невысокой стоимостью.
Описанное техническое решение позволяет: обеспечить равномерность расхода распыляемого вещества за счет большей сорбционной способности поглощения СО2 в неизменяемом количестве сорбента (лучшая кинетика), т.к. в прототипе по мере распыления жидкости сорбента часть СО2, десорбированного из рабочего объема жидкости, расходуется во время распыления и уносится с распыленной жидкостью; расширить круг распыляемых веществ, например, обеспечив возможность использования веществ в твердой фазе в виде мелкодисперсных порошков; повысить экономичность изготовления и эксплуатации, а также снизить материалоемкость и повысить степень заполнения упаковки распыляемым веществом за счет восстановления избыточного давления СО2 над распыляемой жидкостью вследствие подачи СО2 из неизменного в процессе распыления количества сорбента, а также снижения начального избыточного давления СО2; уменьшить вредные выбросы СО2 в атмосферу и воздействие на окружающую среду отработанных упаковок за счет использования сорбции остаточных веществ (СО2, распыляемых веществ) в сорбенте, предотвращения коррозионных и других процессов, протекающих в отработанных упаковках; упростить операции по заправке упаковок за счет загрузки СО2 в твердой фазе; повысить надежность, а также расширить диапазон климатических зон использования и/или рабочий диапазон хранения и эксплуатации таких аэрозольных упаковок за счет возможности использования сорбентов с требуемыми свойствами; расширить круг используемых сорбентов за счет исключения взаимодействия распыляемого вещества и сорбента при кантовании, встряхивании и т.п. упаковки; возможность при эксплуатации иметь температуру распыляемого сорбента отличной от температуры сорбента и окружающей среды, что достигается путем разнесения сорбента и распыляемой жидкости, а также теплоизолирующими и/или теплопоглощающими свойствами сорбента.
Формула изобретения: 1. СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ВНУТРИ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА УПАКОВКИ ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВА, заключающийся в десорбировании СО2, растворенного в сорбенте, отличающийся тем, что в рабочий объем подают газообразный СО2, десорбированный из сорбента, обладающего поглощающей способностью по отношению к СО2, находящемуся в упаковке, большей, чем у расплавляемого вещества, и сохраняющего свое количество неизменным при распылении.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу десорбированного СО2 в рабочий объем осуществляют до достижения заданного перепада давления между изолированными друг от друга распыляемым веществом и сорбентом.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что десорбирование СО2 осуществляют в отдельной емкости и/или на периферии рабочего объема упаковки.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют активированный уголь.