Изобретение относится к безбарьерному разбрызгивающему сосуду аэрозольного типа для продуктов в разжиженной или жидкой форме, в частности к аэрозольному разбрызгивающему сосуду с особо тонкими стенками.
Сосуд согласно изобретению приспособлен для хранения и выпуска посредством сжатого и/или сжиженного газа, жидких продуктов в форме аэрозольных брызг.
Под термином "аэрозоли" понимаются дисперсные системы, состоящие из мелких частиц, взвешенных в воздухе. Различают пыли, дымы, туманы. Туманы состоят из капелек жидкости (размер от десятков до сотен микрон), образующихся при конденсации пара или аэрозольном распылении жидкости. Соответственно, здесь и далее в настоящем описании изобретения под термином "аэрозольные брызги" понимаются мелкие (размер от десятков до сотен микрон) капельки, образующихся при аэрозольном распылении жидкости.
Многие текучие продукты и, в особенности, жидкости выводятся из находящихся под давлением аэрозольных разбрызгивающих сосудов безбарьерного типа, где нет разделения между жидкостным продуктом, который должен быть выведен из сосуда, и веществом, создающим давление внутри сосуда (пропеллентом). Настоящее изобретение в первую очередь относится к безбарьерному сосуду. Сосуд с барьером содержит внутри подвижную перегородку, такую как поршень, или увеличенную или гибкую мембрану, причем продукт, который должен быть выведен из сосуда, находится со стороны перегородки, направленной к выходному отверстию сосуда, и пропеллент - с другой стороны перегородки - оказывает давление на барьер и проталкивает жидкостный продукт через выходное отверстие сосуда. Обычно пропеллент не выходит вместе с рабочим продуктом. Барьерные сосуды в основном предназначены для работы с тягучими продуктами, потому что безбарьерные сосуды не могут пульверизировать эти продукты.
Аэрозольный разбрызгивающий сосуд согласно изобретению имеет потокоформирующий и выводящий клапан на нем с узким отверстием, которое соединяет внутреннее содержимое сосуда и небольшую вихревую камеру в потоковыводящей кнопке. Смесь жидкостного продукта и пропеллента заполняет вихревую камеру в разбрызгивающей кнопке и оттуда выходит через выпускное отверстие. Когда клапан открыт, повышенное давление в сосуде заставляет смесь пропеллента и жидкостного продукта пройти через отверстие клапана в вихревую камеру. Быстрое падение давления до окружающего, когда взвихренная смесь пропеллента и жидкостного продукта выходит через отверстие кнопки в окружающую атмосферу иногда совместно с мгновенной быстропроисходящей вспышкой в газообразной форме некоторого количества все еще жидкого продукта и совместно с быстрым расширением сжатого пропеллента, выходящего из отверстия клапана, раздробляет жидкий продукт и распыляет его на маленькие капли. Это распыление иногда усиливается испарившимся пропеллентом, который проходит из сосуда через добавочный испарительный проход в камеру клапана, что увеличивает количество пропеллента, способного заставить вывести из сосуда разбрызгиваемую смесь.
Для таких сосудов является желательным, чтобы имелась возможность для практически полного удаления жидкостного продукта из сосуда и для сохранения постоянных характеристик потока аэрозольных брызг, пока сосуд не будет полностью опустошен.
Согласно известным способам для достижения этих целей, в случае сжатых газов использовали начальные давления порядка 621-965 кПа, а в случае сжиженных газов использовали существенно большие количества сжиженных газов. При использовании сжиженного газа давления при 21oС могут быть в пределах 207-345 кПа. Эти давления, однако, возрастают до намного более высоких значений при более высоких температурах, из-за соотношения температуры/давление для сжиженных газов. Повышенное давление в сосуде требует относительно большой толщины стенки, чтобы предотвратить искажение формы или разрыв за счет высокого давления, имеющего место при заполнении, хранении, транспортировке и использовании. При некоторых стадиях хранения и транспортировки сосуды могут подвергаться воздействию повышенных окружающих температур, поэтому сосуд должен быть в состоянии противостоять повышенным давлениям газов, вызванных повышенными температурами.
Несколько правительственных агентств ввели требование, чтобы определенные типы аэрозольных сосудов имели повышенную прочность или сопротивление к деформированию или взрыву для безопасности. Это сделано, чтобы предотвратить деформацию сосудов и опасность, которая сопровождается взрывом находящихся под давлением аэрозольных сосудов. Например, Министерство транспорта США ввело правило, чтобы герметически закрытые сосуды, имеющие объем менее, чем 819,2 см3, были в состоянии выдержать и не изменять постоянно форму при внутреннем давлении, равном равновесному давлению его внутренних содержимых, включая жидкостный рабочий продукт и пропеллент при 54,4oС, и что давление в сосуде не должно превышать 965 кПа при 54,4oС. Если давление в сосуде превышает 965 кПа, этот сосуд должен соответствовать специальным спецификациям для этого вида сосудов. Министерство транспорта требует, чтобы не было постоянной деформации при 54,4oС и чтобы этот сосуд не взорвался при давлении, в полтора раза превышающем давление при 54,4oС. Например, если равновесное давление в сосуде при 54,4oС равно 965 кПа, то сосуд не должен взрываться при 1448 кПа.
Аэрозольные сосуды для разбрызгивания жидкостных продуктов используют различные сжиженные или сжатые газы в качестве пропеллентов. Сжиженные пропелленты включают хлорофторокарбонаты, часть которых продается с фабричной маркой "Фреон", который в настоящее время не допущен к использованию как пропеллент в разбрызгивающем сосуде, исключая случаи использования с определенными фармацевтическими продуктами.
Сжатые газы - пропелленты - включают углекислый газ, закись азота, азот, воздух и т.д. Преимущество жидких пропеллентов по сравнению со сжатыми газами в том, что достаточно жидкости испаряется, чтобы поддерживать относительно постоянное давление газа в сосуде, а оставшаяся жидкость представляет собой резервуар для получения добавочного газа по мере расходования пропеллента. В противоположность этому, при использовании сжатых газов как пропеллентов, достаточное количество газообразного пропеллента должно быть начально впущено в сосуд для того, чтобы вывести в виде аэрозольных брызг из сосуда полностью его содержимое под достаточным давлением.
Для того, чтобы аэрозольные выводящие сосуды могли выдержать повышенное внутреннее давление и соответствовать стандартам Министерства транспорта, известные сосуды изготавливаются из металла, т.е. стали и алюминия, с достаточно толстой стенкой. Для типичного стального сосуда 52,4 мм в диаметре для безопасного хранения компонентов при 965 кПа, т.е. сосуд, не предназначенный выдерживать сверхвысокие давления, толщина стенки находится в пределах от 0,02 мм до 0,304 мм. Дно и крышка сосуда, которые нормально деформируются и выгибаются в наружном направлении при слишком высоком давлении, имеют толщину в пределах от 0,304 мм - 0,457 мм. Сосуд с вышеприведенной толщиной стенки, верха и дна может иметь вес 59 г. Алюминиевый сосуд тех же размеров, чтобы выдержать вышеупомянутое давление, должен иметь толщину стенки 0,304 мм и дно толщиной приблизительно 0,406 мм. Эти стальные и алюминиевые сосуды достаточно толстостенные, чтобы быть жесткими и не деформироваться при нормальном усилии кольца 2,27 - 4,55 кГ в обоих случаях, когда они заполнены и находятся под давлением и когда они пустые; и они останутся жесткими и не сомкнутся при вакууме 60 см ртутного столба. Этот вакуум обычно используется при сжатии сосуда для удаления оставшегося воздуха. Оба, стальной и алюминиевый аэрозольные сосуды, используемые в настоящее время, имеют определенные недостатки с точки зрения ухудшения окружающей среды. Поэтому желательно уменьшить количество металла, используемого в сосуде, чтобы в дальнейшем уменьшить проблемы избавления от отходов и потому, что запасы руды и минералов, используемых в производстве сосудов, уменьшаются. Вдобавок, больше энергии потребляется при добыче металлической руды, при производстве металла и изготовлении толстостенных сосудов, чем тонкостенных. Стоимость транспортировки металла для сосудов на каждой стадии, от начального производства руды до транспортировки наполненных сосудов, также должна учитываться. Поскольку миллиарды аэрозольных сосудов производятся и используются ежегодно, уменьшение толщины стенок очень скоро может оказать существенный положительный эффект на окружающую среду.
Использование облегченных, тонкостенных сосудов в качестве контейнеров для жидкостных продуктов известно. К примеру, при использовании газированных напитков и некоторых пищевых продуктов уже перешли от толстостенных, большего веса стальных сосудов к легким тонкостенным алюминиевым и стальным. В случае шипучих напитков растворенный углекислый газ, а в случае не газонаполненной пищи, где газ добавляется в сосуд, например, жидкий азот или сжатый воздух, добавочное давление газа придает мягким стенкам жесткость в употреблении так, что сосуды не будут смяты или деформированы при нормальном нажатии пальца перед тем, как они открыты. Такие мягкостенные сосуды, однако, не используются для выпуска их содержимого под давлением. Эти сосуды не имеют клапанов или других выпускных приспособлений для выпуска их содержимого, которое находится под давлением. Первоначально сосуды герметически закрыты. Когда их открывают, давление в контейнере немедленно снижается до атмосферного и сосуды теряют свою жесткость.
Целью настоящего изобретения является обеспечение безбарьерного, аэрозольного брызговыпускающего сосуда с более тонкими стенками, чем известные аэрозольные выпускающие сосуды.
Другой целью изобретения является обеспечение аэрозольного брызговыпускающего сосуда, который удовлетворяет различным требованиям к защите окружающей среды с уменьшением количества металла для производства каждого сосуда.
Следующей целью изобретения является уменьшение опасности для окружающей среды посредством уменьшения количества требуемого пропеллента в сосуде или посредством замены его полностью или частично более приемлемым пропеллентом с точки зрения предохранения окружающей среды.
Другой целью изобретения является обеспечение аэрозольного брызговыпускающего сосуда с толщиной стенки ниже той, при которой сосуд пустой или не имеющий внутреннего давления остается жестким, но, с другой стороны, стенки достаточно жесткие, так что, когда сосуд заполнен и под давлением, этот сосуд не будет смят, будучи непреднамеренно или преждевременно сдавлен, и такой сосуд будет удовлетворять правительственным требованиям к сопротивлению деформации и взрывоустойчивости и, будучи опустошен, будет очень легко сминаем.
Следующей целью изобретения является уменьшение загрязнения окружающей среды, производя такой аэрозольный брызгоразбрызгивающий сосуд, который использует не загрязняющие среду газы и/или не воспламеняющиеся газы.
Следующей целью является обеспечение аэрозольного брызговыпускающего сосуда низкого давления, который удержит достаточное давление, чтобы вывести из сосуда все жидкое содержимое в форме аэрозольных брызг.
Вышеуказанные цели достигаются посредством сосуда безбарьерного типа для хранения и выпуска посредством сжатого и/или сжиженного газа жидких продуктов, имеющего по существу цилиндрическую форму, приспособленного для содержания пропеллента и жидкого выпускаемого рабочего материала (продукта) в контакте друг с другом, содержащего выпускной клапан с клапанным отверстием для выпуска заданного количества рабочего продукта и пропеллента с заданной скоростью в форме аэрозольных брызг, и выполненного с возможностью сохранения давления пропеллента, достаточного для выпуска полного количества находящегося в сосуде рабочего продукта, причем при нахождении сосуда под давлением сосуд сохраняет достаточную жесткость для предотвращения его легкого деформирования простым нажатием пальца руки и сминания обычным ручным усилием, который согласно изобретению имеет боковую стенку, выполненную из материала и имеющую толщину для ее легкого прогибания обычным давлением пальца руки и ее легкого сминания обычным ручным усилием.
Предпочтительно, чтобы толщина боковой стенки была выбрана с возможностью придания жесткости сосуду при приложении внутреннего давления в сосуде, причем внутреннее давление выбрано с возможностью предотвращения искажения формы сосуда при обычном давлении пальца и смятия сосуда при обычном ручном усилии.
Целесообразно, чтобы сосуд содержал жидкий выпускаемый рабочий продукт и пропеллент, количество и тип которого выбрано для равенства давления выпуска контролируемых количеств рабочего продукта давлению сохранения достаточной жесткости сосуда для предотвращения его легкого деформирования и сминания простым нажатием пальца руки.
Желательно, чтобы сосуд содержал жидкий выпускаемый рабочий продукт и пропеллент, предназначенный для выпуска контролируемых количеств рабочего продукта и для сохранения достаточной жесткости сосуда.
Предпочтительно, чтобы материал и толщина стенки сосуда были выбраны с возможностью расширения диаметра сосуда на величину, равную, по меньшей мере, 0,015 от первоначальной величины диаметра сосуда при внутреннем давлении 689,5 кПа.
Целесообразно, чтобы сосуд имел верх и дно, которые присоединены к боковой стенке сосуда и закрывают его, причем количество и тип пропеллента выбраны с возможностью придания сосуду жесткости и с возможностью выведения из сосуда по существу всего рабочего жидкого продукта, а конструкция боковой стенки, верха и дна сосуда выполнена с возможностью соблюдения обычных требований к искажению формы и взрываемости сосуда при создании в нем давления выбранного пропеллента.
Желательно, чтобы клапан содержал корпус клапана с внутренней сообщающейся с атмосферой камерой, и отверстие клапана, соединяющее внутреннюю часть сосуда и внутреннюю камеру клапана, и имеющее сечение, выбранное с возможностью прохождения смеси жидкого рабочего продукта и пропеллента через внутреннюю камеру с возможностью выпуска их в атмосферу в форме аэрозольных брызг, и с возможностью их передачи в камеру клапана с достаточно медленной скоростью для выпуска всего находящегося в сосуде количества жидкого рабочего продукта под давлением пропеллента и вместе с пропеллентом.
Согласно настоящему изобретению предложен сосуд безбарьерного типа в выпускающей системе для сжатого продукта, которая использует в качестве пропеллента сжиженный газ или сжатый газ или смесь их обоих, где пропеллент смешан с жидким рабочим продуктом, который должен быть выпущен, и где пропеллент выталкивает продукт из сосуда через аэрозольный клапан и в то же время придает жесткость сосуду. Сосуд является тонкостенным и тем не менее достаточно жестким в употреблении, таким образом удовлетворяя правительственные требования к сопротивлению деформации и взрывоустойчивости. Толщина стенок сосуда достаточно малая, что он легко может быть согнут давлением пальцев, но наружная форма сосуда может поддерживаться давлением газа в сосуде, против изгиба, вызываемого давлением пальцев до тех пор, пока жидкие компоненты сосуда не будут выпущены в форме аэрозольных брызг и полностью выпущен оставшийся пропеллент. К примеру, для стального сосуда с диаметром 52,4 мм толщина стенки не превышает 0,165 мм, а предпочтительная с точки зрения экономии материалов толщина стенки находится в пределах 0,102-0,127 мм.
Когда сосуд не находится под давлением, стенка сосуда не является жесткой, иначе говоря, нормальное давление пальцев может согнуть стенку. В частности, сосуд может быть вогнут вовнутрь примерно на 6,35 мм при усилии пальцев 2,27-4,55 кг, приложенном к стенке сосуда, и сосуд может быть легко смят ручным усилием. Сосуд выгнется в наружном направлении примерно на 0,076-0,152 мм под давлением 690 кПа, но вернется к своему обычному диаметру примерно 52,4 мм, когда давление вернется к атмосферному.
Для того чтобы соответствовать минимальным правительственным требованиям к наполнителям под давлением, стандартная толщина стенки аэрозольных выпускающих сосудов диаметра 52,4 мм, сделанных из алюминия, составляет примерно 0,305 мм; или выполненных из стали - в пределах 0,208-0,305 мм.
В стандартном сосуде начальное давление сосуда обычно составляет 621-965 кПа для пропеллентов - сжатых газов. Для пропеллентов - сжиженных газов, начальное давление сосуда обычно может находиться в пределах 207-345 кПа при 21oС. Но температура 54,4oС требует, чтобы вышеописанный сосуд имел стенки достаточной толщины, чтобы противостоять более высокому давлению, генерированному повышенной температурой. Стандартный сосуд, даже если он пустой, не вогнется вовнутрь даже при локальном, т.е. усилии пальцев в 2,27-4,55 кг, что является достаточным для того, чтобы сосуд изобретения вогнулся вовнутрь на 6,35 мм. Минимальное усилие, требуемое, чтобы стандартный сосуд вогнулся вовнутрь на 6,35 мм, составляет примерно 9,1 кг и этот стандартный сосуд не может быть легко смят простым ручным усилием.
Сосуды согласно изобретению удовлетворяют требованиям Министерства транспорта, чтобы давление сосуда при температуре 54,4oС не вызывало постоянного искажения формы сосуда и чтобы сосуд не разорвался при давлении, превышающем в полтора раза давление при 54,4oС. Сосуды согласно изобретению заполняются давлением таким образом, что давление при 54,4oС не превышает 827-896 кПа, и сконструированы таким образом, что они не испытывают постоянных деформаций при 827 кПа и не разорвутся при давлении, в полтора раза превышающем эту величину, что составляет 1241 кПа. Сосуды согласно изобретению будут, однако, легко смяты при вакууме более высоком, чем 460 мм рт.ст., и поэтому не могут быть обжаты под вакуумом к разбрызгивающему клапану. Оставшийся воздух должен быть удален из сосуда в случае необходимости, с выпуском пропеллента перед обжатием.
Начальное давление газа, установившееся в сосуде, согласно изобретению, имеющем вышеупомянутые характеристики, выбирается в зависимости от рабочего продукта, его вязкости, его способности к распылению, типа пропеллента и его растворимости в рабочем продукте. Этот сосуд может иметь внутреннее давление, начальное порядка 345-724 кПа в зависимости от продукта и типа пропеллента, обычно в случае сжатого газа как пропеллента. Там, где пропеллент первоначально является сжиженным газом, который испаряется в сосуде по мере надобности, начальное давление в сосуде может быть таким низким, как 117-241 кПа. Для смеси сжиженного и сжатого газов начальные давления могут быть между 138 и 552 кПа. Для сравнения только стоит отметить, что стандартные закупоренные сосуды с газированными напитками имеют нормальное давление газа при комнатной температуре порядка 310 кПа и что внутреннее давление возрастает до 655 кПа при 54,4oС. Так же и настоящее изобретение: при комнатной температуре заполненный аэрозольный брызговыпускающий сосуд находится под давлением 345-724 кПа, в то время как при температуре 54,4oС давление возрастает до 517-827 кПа. Изобретение находится в прямой противоположности к общепринятой практике для аэрозольных разбрызгивающих сосудов, которая требует скорее повышения давления, чем снижения его. Рекомендованные начальные давления сжатых газов для общераспространенного аэрозольного сосуда находятся в пределах 620-965 кПа, которые могут возрастать при 54,40 до порядка 690-1103 кПа и свыше 1103 кПа для сжиженных пропеллентов.
Сосуд согласно изобретению, имеющий меньшую толщину стенки и низкое давление, безопаснее, чем стандартный сосуд с большей толщиной стенки и более высокого давления, потому что, если сосуд низкого давления все же разорвется, взорвется или будет случайно сломан, в этом случае будет присутствовать меньшее давление и, таким образом, меньшая взрывная сила, чем в случае сосуда более высокого давления. Металлические обломки, будучи намного легче, также причинят меньше вреда.
Не только начальное давление в сосуде согласно изобретению является более низким, но и давление после того, как рабочий продукт выведен из сосуда в форме аэрозольных брызг, также ниже для сопоставляемых сжатых газов. Такое давление обычно составляет 172-345 кПа. Этого давления достаточно, чтобы вывести из сосуда оставшийся рабочий продукт в форме аэрозольных брызг. Этого давления также достаточно, чтобы держать стенки сосуда достаточно жесткими, чтобы они не деформировались при нормальном давлении в обычном употреблении. Более того, при этом давлении только небольшое количество газа остается в сосуде, и при этих уровнях сосуд не опасен, будучи удален с отходами. Если потребитель выбрасывает пустой сосуд, находившийся под низким давлением, нет никакой повышенной опасности взрыва, если сосуд ломается или сжигается, как это может произойти в случае использования аэрозольного брызговыводящего сосуда более высокого давления со стандартной толщиной стенки. Вдобавок, из-за более тонкой толщины стенки, сосуд имеет меньший вес для транспортировки на свалку для отходов.
После того как продукт полностью удален из сосуда желаемым образом в форме аэрозольных брызг, остаточного низкого давления в сосуде достаточно, чтобы сосуд сохранил свою внешнюю форму. Остаточный газ низкого давления может быть легко и безопасно удален в короткое время, оставляя в результате пустой сосуд, который может быть легко смят ручным усилием. Это полностью отличается от сосудов со стандартной толщиной стенки, которые сохраняют высокое давление и которые нельзя легко смять рукой даже при выпущенном давлении газа. Легкосминаемый сосуд согласно изобретению может быть легко ликвидирован и пущен в переработку. Даже если остаточное давление в сосуде согласно изобретению не было выпущено (освобождено) потребителем - небольшое количество оставшегося газа или пропеллента и низкое давление обеспечивают безопасную отправку сосудов в переработку, без опасности получения ранения от загорания или взрыва. Из-за малого количества пропеллента, необходимого начально для заполнения сосуда вместе с рабочим продуктом, изобретенная система выпускает в атмосферу меньшее количество летучих органических компонентов в большинстве случаев. В некоторых случаях количество таких летучих продуктов, выпускаемых в атмосферу, существенно ниже существующих в настоящее время норм в нескольких штатах США. В случаях использования сжатых газов, а не сжиженных газов, в качестве пропеллента сосуд согласно изобретению не добавляет добавочного количества летучих органических компонентов в атмосферу.
Для того, чтобы обеспечить выпуск рабочего продукта из тонкостенного сосуда согласно изобретению в форме аэрозольных брызг, и так как из-за более низкого начального давления, конечное давление, когда все содержимое выпущено из сосуда, также является более низким, для некоторых продуктов необходимо наличие комбинации сопла клапана и испарительного прохода клапана, чтобы гарантировать, что аэрозольный поток раздроблен на мельчайшие частицы и удовлетворительно выпускается при низком давлении; т.е. с выходной струей, сравнимой по качеству со струей высокого давления, получаемой из сосудов со стандартной толщиной стенки и обычно с пропеллентами высокого давления. Сжиженные пропелленты считаются пропеллентами высокого давления, даже если их давление ниже при 21oС, поскольку при температуре 54,4oС их давление повышенное.
Клапан, используемый с сосудом согласно изобретению, должен иметь возможность взаимодействовать с пропеллентом и рабочим продуктом для того, чтобы размельчить и испарить рабочий продукт, для получения выпускаемого потока в виде такой тонкой струи, как конструктор сосуда пожелает. Клапан может включать механическую распыляющую кнопку, которая раздробляет рабочий продукт на капли, когда он выпускается из сосуда.
Вдобавок, здесь также может быть испарительный проход в клапане. Испарительный проход - это особый канал (отверстие), через который газ - пропеллент впускается в камеру клапана непосредственно перед выходным отверстием клапана. Этот добавочный газ, который проникает через испарительный проход в камеру клапана, является добавочным средством для получения аэрозольного брызгового потока. Там, где пропеллент - жидкость, а не сжатый газ, и жидкий продукт обеспечивает резервуар для поддержания постоянного давления газа в сосуде по мере выпуска жидкости, испарительный проход, возможно, не требуется. Также для выпуска веществ, для которых не требуется распыление на мельчайшие капли, использование испарительного прохода необязательно.
В прошлом испарительные проходы использовались при распылении пудр, красок и некоторых других продуктов, содержащих частицы или клейкие вещества, которые могут засорить данное отверстие клапана. Поперечное сечение испарительного прохода было большим, чем то, что предпочтительно используется в настоящем сосуде. Для воды и подобных жидких продуктов низкой вязкости был разработан испарительный проход, чтобы помочь раздроблению и распылению жидкости. Это было сделано в дополнение к немедленному испарению, когда рабочий продукт и летучий пропеллент выходят в окружающую атмосферу низкого давления сразу после выходного отверстия. Согласно действующей теории всегда считалось, что чем выше давление, тем это лучше для размельчения продукта.
Испарительные проходы заформовывались в распыляющий клапан и формованные испарительные проходы имели отверстие порядка 0,508 мм диаметром. В брызговыводящем сосуде низкого давления, где используется испарительный проход, с помощью отверстия такого диаметра происходит утечка слишком большого количества газа каждый раз, когда продукт выпускается, что делает использование низкого давления аэрозольного сосуда очень затруднительным и даже невозможным. Но в последнее время была разработана техника лазерного сверления испарительных проходов, что делает возможным изготовление испарительного прохода диаметром от 0,127 мм до 0,203 мм. Это позволяет осуществлять выход из сосуда только много меньшего количества сжатого газа через испарительный проход и таким образом делает возможным использование сосуда с низким начальным давлением. Дополнительное требование правил защиты окружающей среды состоит в ограничении количеств летучих органических компонентов, таких как пропелленты, используемых в аэрозольных сосудах, которые выпускаются в атмосферу. Использование более низкого давления аэрозольного распыляющего сосуда с применением и испарительного прохода малого диаметра, позволяет использовать меньшее количество пропеллента, что придает изобретению добавочное преимущество с точки зрения охраны окружающей среды.
Сосуд согласно изобретению может быть выполнен из стали или алюминия или из других продуктов, достаточно тонких, чтобы быть деформированными под воздействием вышеупомянутых сил и быть сминаемым под давлением и в вакууме, описанными выше. Давления в сосуде могут быть достаточно низкими, чтобы допустить использование пластического материала или даже водонепроницаемого бумажного материала, т.е. любого материала, способного держать давление.
Важное добавочное преимущество, относящееся к защите окружающей среды, - это снижение количества металла, необходимого для производства каждого сосуда. Стальной сосуд согласно изобретению использует от 1/2 до 2/3 от количества стали, используемой в настоящее время для производства подобного размера и стандартов аэрозольного сосуда более высокого внутреннего давления. В случае использования алюминия снижение веса даже более значительно. Из-за проблем с ликвидацией отходов и мусора, некоторые штаты в США требуют уменьшения количества материала контейнера, и изобретение даже превышает требуемые сокращения.
Другие цели и особенности настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания предпочтительного варианта выполнения изобретения, рассматриваемого в соответствии с приведенными ниже чертежами, на которых:
на фиг. 1 изображен вид спереди с полным боковым сечением аэрозольного брызговыводящего сосуда с клапаном, согласно изобретению;
на фиг. 2 - увеличенный частичный вид сосуда в районе клапана, показывающий детали клапана;
на фиг. 3 - увеличенный частичный вид клапана, трубки и разбрызгивающей кнопки;
на фиг.4 - вид в разрезе по линии 4-4 по фиг.3.
На фиг. 1 изображен аэрозольный выпускающий сосуд низкого давления согласно изобретению. Он представлен как тонкостенный стальной сосуд 12 с неразъемным вогнутым внутрь днищем 14 типа, обычно используемого для обычных газированных напитков.
Толщина стенки стального сосуда примерно 0,127 мм, что является стандартной толщиной сосуда с газированными напитками. Такой тонкостенный сосуд деформируется при относительно легком усилии пальцев, порядка 2,27 - 4,55 кг. Наружная форма сосуда поддерживается против деформации от обычного усилия пальцев при внутреннем давлении газов в сосуде порядка 172-621 кПа. Хотя корпус 12, 14 описываемого сосуда стальной, он альтернативно может быть изготовлен и из других материалов, обладающих необходимыми свойствами. Другие необходимые данные сосуда с этими характеристиками при внутреннем давлении газа описаны выше в описании.
В верхней части сосуд открыт - 16. Жесткий купол аэрозольного разбрызгивающего клапана прикладывается к отверстию 16 сосуда 12 и прилегающий верхний край сосуда и прилегающий бортик аэрозольного купола сгибаются и обжимаются - 20 и таким образом полученное соединение может быть запаяно или другим способом закупорено. Аэрозольный купол 18 выполнен из более толстой и более жесткой стали, так что он не будет деформирован ни внутренним давлением сосуда, ни наружным усилием пальцев, и, что более важно, он может поддерживать разбрызгивающий клапан и не деформируется при нажатии выпускающей кнопки в направлении сосуда.
Купол 18 имеет центральное отверстие наверху и добавочное 22, которое закрывается жесткой чашкой 25 клапана. Чашка клапана имеет отогнутый по окружности желобок, чтобы вставить вороток аэрозольного купола. Купол может также иметь отверстие, которое заглушается посредством вставления клапана, таким образом, избегая использования чашки клапана. Возможно также получение верхнего купола использованием верха стенки сосуда.
Сосуд 12 частично заполняется обычно жидкими выпускаемыми компонентами 28, которые могут быть выведены или желательно вывести в форме аэрозольных брызг. Обычно жидкость смешана с газом пропеллентом типа, обсуждаемого выше в описании изобретения. Жидкие компоненты, естественно, оседают в нижней части сосуда, а головная часть 32 повышенного давления, заполненная газом пропеллентом, образовывается над жидкими компонентами 28. Это головное пространство увеличивается по мере того, как жидкие компоненты постепенно выводятся из сосуда.
Чашка клапана 25 имеет дно 34, которое поддерживает разбрызгивающий клапан 40 общеизвестной конструкции, но который содержит несколько деталей, которые специально приспособлены для эффективного вывода под давлением потока в форме аэрозольных брызг всех находящихся под низким давлением жидких компонентов 28 сосуда 12.
Жидкость 28, обычно смешанная с некоторым количеством газа пропеллента, выводится из сосуда 12 через входное отверстие 42 погруженной в жидкость трубки 44. Давление в головном пространстве 32 проталкивает жидкость вверх по трубке 44.
Как видно на фиг.3, погруженная в жидкость трубка 44 жестко закреплена на входном патрубке корпуса клапана 48. Корпус клапана 48 закреплен в днище 34 чашки клапана 25 обжатием в соединении 51 днища с корпусом клапана. Верхняя часть корпуса клапана 48 открыта. Жесткое дно 34 чашки клапана изогнуто - 52 над открытым верхом корпуса клапана и содержит под изогнутой частью 52 и над открытым верхом корпуса клапана кольцевую прокладку 54 штока клапана, которая закрывает камеру 64 клапана, осуществляет закупорку вокруг клапанного штока 70 и предотвращает утечку из камеры клапанной 64 вдоль штока 70. Если сосуд используется инвертированным, погружная трубка не требуется.
Жидкость выходит из трубки 44 через патрубок 46 и через отверстие 62 суженного сечения клапана во внутреннюю камеру широкого сечения 64 клапана. Газ из головного пространства 32 сосуда может войти в камеру 64 клапана через испарительный проход 90, описываемый ниже. Жидкость, проходящая через трубку 44, уже смешана к этому времени с некоторым количеством газа-пропеллента, который помогает заполнить камеру 64 клапана и также помогает раздробить жидкость на мельчайшие капли.
Клапанный шток 70 имеет основание 72 внутри камеры 64 клапана. Шток 70 постоянно направлен вверх по направлению к закрытому невыпускному положению с помощью давления сжатой пружины 74, которая помещается между основанием 73 штока и дном 76 корпуса 48 клапана. Пружина 74 толкает шток 70 вверх, пока верхняя часть основания 72 клапанного штока не упрется в нижнюю часть прокладки 54. Клапанный шток 70 выходит из корпуса клапана через тугоуплотненное отверстие 78 в уплотняющей прокладке 54.
Прокладка, выполненная из гибкого, слегка вминаемого и эластичного материала, отжимается по направлению к поверхности штока, таким образом предотвращает утечку газа и тем не менее позволяет движение клапанного штока, как вниз под давлением пальца, так и вверх под воздействием возвратной силы пружины 74.
Клапанный шток имеет внутренний проходной канал 82 с проходом 84 очень узкого сечения, который сообщается между камерой 64 клапана и проходным каналом 82. Узкое проходное сечение 84 ограничивает количество жидкого содержимого, которое может быть выведено из сосуда. Входное отверстие 84 расположено таким образом, что, когда клапанный шток 70 нажат на открытие (условие для вывода потока - положение, показанное на фиг.2), отверстие прохода 84 находится в камере 64 клапана и содержимое камеры будет постепенно выпускаться через отверстие 84. Когда клапанный шток находится в верхнем положении под воздействием силы пружины 74, отверстие прохода 84 находится вне камеры, примерно на уровне прокладки 54 и защищено ей. Но положение прохода 84, помещенного снаружи камеры 64, делает невозможным выход рабочего продукта из камеры 64 и из сосуда 12.
В особенности, поскольку сосуд 12 находится под низким давлением для некоторых продуктов, достаточное количество газа должно пройти в камеру, чтобы помочь раздробить жидкость. С этой целью испарительный проход 90 в виде канала с чрезвычайно узким отверстием, примерно 0,152 мм диаметра, проделывается в боковой стенке 48 корпуса клапана, которая обычно изготавливается из пластика.
Благодаря недавно внедренной технике лазерного сверления возможно получить сечение отверстия 90 чрезвычайно малой площади (0,127-0,203 мм2), чтобы позволить получить очень низкую скорость истечения газа из головного пространства 32 через испарительный проход 90 и в камеру 64.
Если бы отверстие испарительного прохода было слишком велико или хотя бы обычного размера - 0,508 мм, газ в головном пространстве 32 мог бы выйти слишком быстро. Это могло бы уменьшить давление газа в сосуде так быстро, что не полное количество жидкого содержимого могло быть выпущено. Поэтому аэрозольный выпускающий сосуд низкого давления лучше всего приспособлен для тех продуктов, где нет полной зависимости от газа, растворенного в жидкости под давлением и сжатого выше ее поверхности, чтобы подать весь необходимый для аэрозольного потока выводящий и разбрызгивающий газ в камеру 64, и когда используется испарительный проход очень узкого отверстия. Для определенных типов газообразных пропеллентов, таких как хлоркарбонаты, гидрокарбонаты и другие в виде сжиженного газа, которые испаряются в газообразной форме, и пропелленты, которые легко растворяются в жидком рабочем продукте, добавочный испарительный проход, возможно, не требуется даже для аэрозольного выводящего сосуда низкого давления.
Что касается выхода из клапанного штока, то выходной клапан 92 клапанного штока 70 входит в приемную камеру 98 выпускающей и разбрызгивающей ручной кнопки 96. Разбрызгивающая кнопка обеспечивает механическое раздробление предварительно сформировавшихся жидких капель. Из верха выводящей трубки выходной проход для смеси жидких капель и газа проходит через сужающуюся камеру 98 и в кольцевую потокораспределяющую камеру 102, которая определена круговым желобком, направленным внутрь от лицевой стороны разбрызгивающей кнопки 96. Кольцевая камера 98 прикрыта сопловым дисковым вкладышем 104, имеющим множество направленных по касательной потокопроходов 106, которые вдувают газ и капли жидкости в круговую завихряющую камеру 108. Капельки и газ затем выходят из соплового отверстия 110 под воздействием сил, определяемых различными элементами клапана и давлением в сосуде. Множество разнообразных конструкций распыляющего сопла может быть использовано.
Некоторые могут быть заформованы внутрь и в этом случае дисковой вкладыш не требуется.
Вышеописанное изобретение может быть использовано и с клапанами других конструкций для выпуска аэрозольных брызг. Единственное требование, чтобы клапан был приспособлен для выпуска только небольшого количества жидкого содержимого и небольшого количества газа, так, чтобы не опустошить запас жидкости и газа слишком быстро и не растерять давление газа и жидкого содержимого. Характеристики деталей клапана выбираются таким образом, чтобы поток определенных пропорций жидкости и газа был требуемого соотношения для достижения этих целей. Другие конструкции аэрозольных клапанов, которые достигают этих же целей, могут быть использованы. Хотя настоящее изобретение было описано применительно к определенному варианту его выполнения, многочисленные другие варианты и модификации, другие области применения будут очевидны для специалистов в данной области техники. Поэтому представляется предпочтительным, чтобы настоящее изобретение не было ограничено представленным здесь вариантом выполнения изобретения, а было ограничено только объемом представленной формулы изобретения.
Сосуд безбарьерного типа для хранения и выпуска посредством сжатого и/или сжиженного газа жидких материалов имеет по существу цилиндрическую форму и приспособлен для содержания пропеллента и жидкого выпускаемого рабочего материала в контакте друг с другом. Сосуд содержит выпускной клапан с клапанным отверстием для выпуска заданного количества рабочего материала и пропеллента с заданной скоростью в форме аэрозольных брызг. Сосуд выполнен с возможностью сохранения давления пропеллента, достаточного для выпуска полного количества находящегося в сосуде рабочего материала. При нахождении сосуда под давлением сосуд сохраняет достаточную жесткость для предотвращения его легкого деформирования простым нажатием пальца руки и сминания обычным ручным усилием. Сосуд имеет боковую стенку, имеющую толщину для ее легкого прогибания обычным давлением пальца руки и легкого сминания обычным ручным усилием. Толщина боковой стенки выбрана с возможностью придания жесткости сосуду при приложении внутреннего давления в сосуде, причем внутреннее давление выбрано с возможностью предотвращения искажения формы сосуда при обычном давлении пальца и смятия сосуда при обычном ручном усилии. Это позволяет выполнить сосуд с более тонкими стенками, что, в конечном итоге, снижает количество используемого металла, защиту окружающей среды. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.
| Невращающийся продолговатый снаряд | 1930 |
|
SU26220A1 |
| Баллончики алюминиевые аэрозольные | |||
| Технические условия | |||
| US 3236420 А, 22.02.1966 | |||
| US 3471092 А, 07.10.1969 | |||
| US 4271991 А, 09.06.1981. | |||
