Distributeur aérosol muni d'un dispositif pour accélérer l'ébullition d'un gaz liquéfié agissant comme propulseur
La présente invention concerne un distributeur aérosol muni d'un dispositif visant à accélérer l'ébullition d'un gaz liquéfié sous pression, lorsque ce gaz est soumis à une dépression de nature à provoquer son ébullition.
Cette invention constitue un moyen nouveau pour accélérer l'ébullition du propulseur constitué par le gaz liquéfié sous pression.
L'invention permet la réalisation de distributeurs aérosols avec des propulseurs choisis parmi des gaz dont les caractéristiques physiques seraient autrement peu favorables à une telle destination.
On décrira plus spécialement, ci-après, des distributeurs aérosols du genre comportant: - un réservoir muni d'une valve à bouton-poussoir et
contenant un gaz liquéfié servant de propulseur; - un éjecteur assurant, sous l'action du gaz, I'aspiration,
l'éjection et la pulvérisation d'une phase liquide con
tenant au moins un agent actif; - un second réservoir contenant ce liquide, ce réser
voir pouvant être coaxial au précédent - et notam
ment le contenir - ou lui être juxtaposé.
De tels récipients, destinés à être utilisés normalement en position verticale, doivent débiter le gaz propulseur sous une pression motrice relativement constante pendant un temps prolongé et sans agitation, même en cas d'utilisation à une température ambiante relativement basse.
La valeur minimale de la pression motrice devant être assurée dépend de nombreux facteurs parmi lesquels on citera: - la qualité de la pulvérisation désirée (aérosol d'atmo
sphère ou pulvérisation de surface); - la nature du solvant plus ou moins volatil qu'il est
possible d'utiliser; - les quantités relatives de gaz et de liquides disponi
bles compte tenu des capacités de l'appareil.
En général, la valeur minimale de la pression motrice est d'environ 1 kglcm2 dans le cas des aérosols d'atmosphère. Or, les gaz dont on dispose pratiquement et économiquement pour l'assurer sont peu nombreux. Ce sont essentiellement: a) des hydrocarbures fluochlorés, entre autres: le
chlorodifluorométhane (F22) (point d'ébullition E =
40,80 C) et le dichlorodifluorométhane (F12) (E = - 27,80 C), b) le propane (E = - 42,20 C), c) I'isobutane (E = - 11,70 C), d) le butane (E = - 0,50 C), e) l'isobutylène (E = - 60 C), f) le chlorure de vinyle (E = - 140 C).
Cependant ces composés présentent tous des inconvénients: - les dérivés fluorochlorés sont des gaz lourds qui ne
permettent d'obtenir des pulvérisations d'atmosphère
qu'au prix d'une consommation importante de gaz; - le propane a une tension de vapeur de l'ordre de
20 bars à 500 C et pose de graves problèmes pour la
résistance et l'étanchéité des réservoirs; - les autres gaz cités ont un point d'ébullition trop pro
che de la température ambiante pour permettre le
maintien d'une pression suffisante notamment en cas
de conditions d'utilisation défavorables.
On a donc cherché à accélérer et à régulariser l'ébullition de ces derniers gaz pour permettre leur utilisation.
En particulier on a proposé les moyens suivants qui ont été utilisés dans l'industrie des distributeurs aérosols et du conditionnement de gaz sous pression.
Selon une première réalisation, un élément chauffant est introduit dans le réservoir du liquide à vaporiser. Un tel procédé est d'un coût élevé, inacceptable pour une bombe aérosol, de petit volume généralement, dont les différents éléments ne sont pas démontables en raison de ce que, une fois vide, une telle bombe n'est généralement pas réutilisée.
Selon une autre disposition connue, I'alimentation de la valve est réalisée non pas en gaz, mais en liquide. Par ce moyen le débit du gaz propulseur est régulier quelles que soient la position du réservoir et les manipulations dont il peut être l'objet. Ce système est complètement inapplicable dans le cas des distributeurs aérosols où le col de l'éjecteur doit être traversé d'une manière impérative par un courant gazeux.
Enfin il a été préconisé l'association au gaz liquéfié d'un gaz permanent qui serait soit dissous, soit formé in situ par exemple par action de l'eau oxygénée sur la fibrine. La réalisation pratique d'un tel procédé est très délicate.
Le distributeur suivant l'invention qui accélère et régularise l'ébullition d'un propulseur liquéfié a en premier lieu pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs antérieurs ci-dessus rappelés.
Le distributeur aérosol selon l'invention comprend une enceinte qui contient un gaz propulseur liquéfié sous pression et où s'est établi un régime d'équilibre des phases liquides et vapeur du propulseur, caractérisé en ce que le distributeur est pourvu d'un dispositif pour accélérer l'ébullition dudit gaz, ledit dispositif étant constitué par un corps insoluble dans ladite phase liquide et possédant au moins une cavité ayant un bout interne fermé et un orifice situé au-dessous du niveau dudit bout et du niveau de ladite phase liquide.
Il a été constaté en effet que la disposition indiquée dans l'enceinte contenant le gaz liquéfié d'un corps creux ouvert d'un côté et clos sur le reste de sa surface produisait le résultat surprenant d'accélérer et de régulariser l'ébullition du gaz lorsque la pression était modifiée dans l'enceinte, notamment du fait que cette dernière était mise en communication avec l'atmosphère.
Plus précisément, on a pu constater qu'au moment où des prélèvements sont effectués dans la phase vapeur il se produit à hauteur de l'ouverture de ladite cavité une surface d'ébullition à la fois génératrice de gaz et accélératrice de l'ébullition qui assure, en même temps que l'ébullition produite à la surface libre du liquide, une compensation de la baisse de pression dans le réservoir.
On peut donner, a posteriori , du phénomène ainsi constaté l'explication suivante, sans toutefois que l'in- vention soit liée à cette explication: dans une enceinte dépourvue du dispositif selon l'invention, en l'absence de toute agitation, la chaleur nécessaire à l'ébullition du liquide est fournie par une zone proche de la surface libre de ce liquide; l'ensemble de la masse liquide ne se refroidit pas d'une manière appréciable, et le débit gazeux se ralentit au fur et à mesure que l'ébullition se prolonge, en fonotion du refroidissement de la surface libre précitée.
Par l'adjonction du dispositif suivant l'invention, il est créé une nouvelle surface d'ébullition qui s'ajoute à celle de la surface libre et qui, de plus, provoque l'accélération de l'ébullition sur cette dernière grâce à l'apport de chaleur assuré par les bulles montantes qui brassent la masse liquide.
Le dispositif suivant l'invention est en outre particulièrement avantageux lorsqu'il est souhaitable d'éviter l'abaissement de la pression dans l'enceinte.
Dans une réalisation particulière de l'invention, la cavité est constituée par le volume intérieur d'un tube ouvert à une extrémité, fermé à l'autre et partiellement immergé dans le liquide, l'ouverture étant disposée à sa partie inférieure. Un tel tube sera appelé ci-après tube à bulles.
Dans une deuxième réalisation particulière de l'invention, la cavité qui est double est constituée par le volume intérieur d'un tube replié dont les deux extrémités sont situées contre le fond du réservoir.
Dans une troisième disposition de l'invention, la cavité qui est multiple est répartie au moins à la surface d'un corps caverneux ou poreux, celui-ci étant immergé dans le fond du réservoir.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples:
la fig. 1 représente en élévation une coupe arrachée d'un distributeur aérosol à double réservoir muni d'un tube à bulles;
la fig. 2 est un graphique de l'expérimentation comparée de plusieurs réservoirs dont l'un contient un tube à bulles;
la fig. 3 est une coupe en élévation d'un réservoir contenant un tube à bulles replié;
la fig. 4 est une coupe en élévation d'un réservoir contenant un corps poreux.
Dans les exemples particuliers de réalisation de l'invention qui vont être décrits ci-après, on montrera l'application de cette invention plus spécialement au domaine des distributeurs à bouton-poussoir du genre bombes aérosols.
On reconnaît ainsi, en se reportant à la fig. 1 des dessins annexés, en 1 le récipient extérieur d'un distributeur aérosol contenant un agent actif liquide 2 à pulvériser.
Le récipient 1 est obturé par un bouchon 4 à l'intérieur duquel est monté un réservoir 5 contenant le propulseur 6 (gaz liquéfié) dont l'énergie cinétique permet la pulvérisation du liquide 2. Le bouchon 4 contient encore la valve comportant le ou les obturateurs nécessaires au fonctionnement et il est traversé par un éjecteur portant un bouton-poussoir 9 contenant une buse de pulvérisation dont l'orifice est vu en 10.
L'agent actif 2 est amené à l'éjecteur par un tube plongeur 3.
La surface libre AA du gaz liquéfié détermine dans le réservoir 5 la séparation entre les volumes, occupés respectivement par la phase liquide 6 et la phase vapeur 7.
Un tube à bulles 8 est disposé librement à l'intérieur du réservoir 5; son extrémité supérieure 11 est fermée mais son extrémité inférieure 10 est ouverte.
Le distributeur étant au repos, le tube à bulles 8 est rempli partiellement de liquide et partiellement de gaz.
Aux phénomènes de capillarité près et à la présence éventuelle d'air initialement emprisonné près, le niveau a du liquide dans le tube à bulles 8 est dans le plan de la surface libre AA du gaz liquéfié. Le gaz occupe le volume restant du tube à bulles 8 compris entre ce niveau a et l'extrémité supérieure 11.
D'une manière préférée le tube à bulles 8 est en polyéthylène ou en aluminium. Mais il peut être constitué en toute autre matière suffisamment solide pour ne pas se briser sous l'effet des chocs normaux dont le distributeur peut être l'objet, ne provoquant pas des phénomènes de corrosion dans le réservoir 5 ni dans les organes de l'obturateur, insoluble dans le gaz liquéfié et dépourvue d'affinité chimique à son égard. Des interactions limi tées peuvent néanmoins être admises, comme par exemple un gonflement léger du tube à bulles 8.
Le diamètre intérieur du tube à bulles 8 peut être inférieur à 1 mm mais d'une manière pratique le diamètre intérieur de ce tube 8 est compris entre 1 et 3,5 mm et d'une manière préférée entre 2 et 3 mm. De façon plus précise le diamètre intérieur du tube à bulles 8 doit être tel que le liquide contenu puisse être chassé sans retard lorsque la dépression se manifeste dans la phase vapeur 7; sa détermination précise exigerait en toute rigueur la prise en considération du volume de la phase vapeur 7, le volume du gaz isolé dans le tube 8 et la hauteur du liquide 6 dans le réservoir 5. Pour fixer les idées il convient de retenir que le diamètre intérieur du tube à bulles 8 ne dépasse pas en général 4 mm pour des réservoirs 5 de 50 ml et 5 mm pour des réservoirs 5 de 150ml.
L'épaisseur du tube à bulles 8 ne constitue pas un élément caractéristique; elle est calculée pour assurer une rigidité convenable compte tenu des phénomènes de gonflement cités plus haut qui peuvent éventuellement intervenir.
La longueur du tube à bulles 8 est inférieure ou égale à la longueur du tube 13 le plus long qui pourrait être introduit dans le réservoir 5 et supérieure à la plus grande hauteur de liquide pouvant être contenu dans ce réservoir 5, cette plus grande hauteur ne dépassant généralement pas les 4/5 de la distance H qui sépare le fond du réservoir 5 de l'orifice d'évacuation 12 du gaz propulseur. Cette réalisation préférée oblige le tube 8 à rester en partie immergé sans pouvoir aller complètement au fond du réservoir 5 ni flotter sur la surface libre du liquide 6. Le tube à bulles 8 a d'autre part son extrémité inférieure 10 à proximité du fond du réservoir 5, ce qui lui permet de remplir correctement son rôle.
Le tube à bulles 8 peut être droit ou légèrement cambré sans qu'il y ait lieu d'attacher une importance particulière à ces différences de forme.
En appuyant sur le bouton-poussoir 9 du distributeur, le gaz propulseur emmagasiné dans la chambre 7 du réservoir 5 s'échappe et provoque la pulvérisation de l'agent actif 2. De ce fait la pression dans la chambre 7 baisse ce qui provoque l'ébullition du liquide 6 au niveau de la surface libre AA. La baisse de pression se transmet instantanément par le liquide au gaz isolé dans la partie supérieure du tube à bulles 8.
Le gaz isolé entre le niveau a et l'extrémité supérieure 1 1 du tube à bulles 8 se détend et chasse le liquide vers l'extrémité inférieure 10 du tube à bulles 8.
Lorsque le tube 8 est occupé totalement par le gaz, il se crée une surface de contact liquide gaz au sein du liquide 6 et à l'extrémité 10 du tube 8 qui devient génératrice de bulles de gaz. Cette petite surface assure en effet par l'ébullition qui y règne un appoint complémentaire de gaz qui vient s'ajouter à celui produit à la surface libre AA du liquide 6.
L'efficacité de ce premier mode de réalisation suivant l'invention a été vérifiée au cours d'expériences dont les résultats apparaissent sur les graphiques de la fig. 2 sur lesquels les pressions P évaluées en kg/cm2 sont portées en ordonnées et les temps t évalués en secondes sont portés en abscisses.
Il a été mesuré à la température ambiante, vers 18 C, les pressions en amont d'une buse ayant un diamètre au col de 0,5 mm, alimenté par quatre flacons de verre de 150 ml chacun emplis d'isobutane, lors de 5 pulvérisations successives de 10 sec, espacées de 2 mn.
Le flacon I a été agité pendant les essais.
Des copeaux métalliques ont été introduits dans le flacon II.
- Le flacon III a été modifié conformément à l'invention par addition d'un tube à bulles 8.
- Le flacon IV a été utilisé sans agitation.
Les courbes de pression obtenues avec le flacon I montrent un bon comportement du distributeur qui a pu fonctionner pendant toutes les pulvérisations à une pression supérieure à 1 kg/cm2. Le débit gaz a été régularisé par l'agitation régulière du flacon I, ce qui a ainsi provoqué un apport continu et suffisant de la chaleur interne du liquide vers sa surface libre où se produisait l'ébullition.
A l'inverse les courbes de pression obtenues avec le flacon IV qui était tenu verticalement sans agitation montrent que la pression tombe rapidement à 300 g/cm2 et varie ensuite irrégulièrement avec l'apparition brusque et aléatoire de bulles de vapeur dans le liquide.
Le flacon III porteur du tube à bulles 8 donne une courbe de pressions relativement ordonnée dont les valeurs se situent au-dessus de 1 kg/cm2, comme dans le cas du flacon I. Le tube à bulles 8, simple tube renversé agit ici comme un générateur permanent et régulier de bulles et il a presque le même effet que le procédé par agitation.
Enfin le comportement du flacon II est très irrégulier.
La courbe des pressions baisse très rapidement vers 300 g/cm2 et même moins et ne se relève qu'au cours de 2 pulvérisations seulement.
Ces expériences montrent que l'application d'un tube à bulles permet d'utiliser sans agitation continue, ce qui est très important pour des pulvérisateurs portatifs, des gaz propulseurs à tension de vapeur moins élevée que celle du propane, comme l'isobutane, le chlorure de vinyle, l'isobutylène et le butane. Il s'ensuit que les réalisations du réservoir 5 peuvent être moins coûteuses qu'avec le propane.
Selon un deuxième mode de réalisation représenté à la fig. 3, le tube à bulles est double.
Ce tube à bulles double est constitué par un tube souple 14 de polyéthylène par exemple, coupé à une longueur double de la longueur voulue pour un tube unique, plié en son milieu jusqu'à ce que ses extrémités 15 se touchent et qui est placé dans le réservoir 5, les extré- mités 15 reposant sur le fond de ce dernier.
On a ainsi réalisé avantageusement un tube à bulles très efficace dont le diamètre intérieur peut varier de 1 à 3,5mm.
Le fonctionnement du tube plié 14 est identique à celui du tube à bulles 8 qui a été décrit précédemment.
La troisième réalisation représentée à la fig. 4 comporte un corps poreux 16 déposé sur le fond du réservoir 5. Le corps poreux 16 présente sur sa surface extérieure un grand nombre de cavités telles que 17 qui sont fermées vers l'intérieur et qui peuvent retenir par adsorption des fractions de gaz.
D'une manière préférée, le corps poreux 16 est de la vermiculite, de la pierre ponce, du charbon de bois ou un fragment d'os brut.
Tous ces corps se présentent avec une surface extérieure dont les rugosités sont perceptibles à l'oeil; ils possèdent une structure alvéolaire et des alvéoles ouverts vers l'extérieur et fermés vers l'intérieur; ils sont chimiquement inertes à l'égard des organes de l'appareil distri buteur et du gaz liquéfié; leur résistance mécanique est suffisante pour résister aux chocs normaux et leur densité est telle qu'ils restent au fond du réservoir 5.
Les corps poreux préférés présentent l'avantage de provoquer l'ébullition plus d'un mois après leur introduction dans le réservoir 5 et sans agitation préalable.
Cette caractéristique les différencie d'autres corps poreux comme le bois tendre, le bois aggloméré, le bois résineux, le verre fritté, le ciment, le plâtre coulé, l'ardoise, le soufre cristallisé et la céramique pour lesquels il est nécessaire, en cas de non-,utilisation du distributeur pendant un laps de temps prolongé (15 jours par exemple), de procéder à une agitation du distributeur ayant pour but de remettre ainsi physiquement en contact le corps poreux et la phase vapeur.
Cette différence de comportement entre les deux catégories de corps provient vraisemblablement, sans toutefois que cette explication soit liée d'une manière certaine à l'invention, de ce que les corps poreux préférés ne sont pas mouillés par le gaz liquéfié et que par suite les gaz adsorbés par eux ne sont pas dissous dans le liquide.
Les dimensions des fragments de corps poreux sont telles qu'il n'y a pas lieu de descendre pour des raisons pratiques au-dessous d'un volume équivalent à celui d'un grain de blé. D'une manière préférée, pour des réservoirs de 50 à 150 le fragment introduit a approximativement le volume d'une sphère de 5 mm de diamètre,
sa forme pouvant être quelconque et pouvant aller des formes sphéroïdales qui correspondent à une immersion complète à des formes très allongées en tiges avec lesquelles l'immersion n'est alors que partielle. I1 est évident que le fragment peut avoir des dimensions supérieures et que l'on peut utiliser plusieurs fragments en même temps. I1 convient toutefois que ces fragments ne puissent en aucune manière s'engager dans la valve du distributeur ni occuper un volume trop grand dans le réservoir 5 au détriment du propulseur 6.
Au moment de leur préparation, on s'efforcera de tailler les corps poreux de telle sorte qu'ils présentent dans toutes les positions une face alvéolaire ayant aptitude pour la génération de bulles de gaz lorsque cette face est tournée vers le fond. En particulier, dans le cas où les alvéoles se développent dans une direction privi légiée, ou s'appuient contre un noyau interne compact, le matériau doit être taillé de telle sorte que le corps puisse présenter, dans toutes les positions qu'il peut prendre, une face alvéolaire tournée vers le fond du réservoir.
Les corps poreux fonctionnent de la même manière que les tubes. Lorsqu'on actionne la valve du distributeur, la pression du gaz au-dessus de la surface libre du réservoir 5 diminue. Cette baisse de pression est transmise par le liquide aux petites bulles de gaz retenues dans les alvéoles de la partie inférieure du corps poreux 16 qui se détendent jusqu'à ce qu'elles débordent de leurs cavités 17. Les surfaces de contact liquide-gaz en bordure de ces cavités 17 deviennent des surfaces d'ébullition où se produisent des bulles de gaz qui montent vers la surface libre en amenant avec elles une certaine quantité de chaleur qui accélère l'ébullition produite à la surface libre.
Il est bien évident que ces corps poreux ne peuvent jouer leur rôle, que dans la mesure où les parcelles de gaz ont été préalablement adsorbées par eux. L'amor çage se produit d'une façon naturelle en raison du pouvoir adsorbant même du corps poreux en contact avec le liquide. Si pour une raison quelconque telle qu'un stockage prolongé, l'amorçage ne se produit pas, une simple agitation mettant le corps poreux en contact avec la phase gazeuse suffit pour provoquer l'ébullition dès l'ouverture de l'obturateur.
L'efficacité de ce troisième dispositif d'accélération de l'ébullition est comparable à celle du tube à bulles.
Aerosol dispenser fitted with a device for accelerating the boiling of a liquefied gas acting as a propellant
The present invention relates to an aerosol dispenser provided with a device intended to accelerate the boiling of a liquefied gas under pressure, when this gas is subjected to a vacuum such as to cause it to boil.
This invention constitutes a new means of accelerating the boiling of the propellant constituted by the liquefied gas under pressure.
The invention allows the production of aerosol dispensers with propellants chosen from gases whose physical characteristics would otherwise be unfavorable for such a purpose.
Hereinafter, aerosol dispensers of the type comprising: a tank provided with a push-button valve and
containing a liquefied gas serving as a propellant; - an ejector ensuring, under the action of the gas, the suction,
ejection and spraying of a liquid phase con
holding at least one active agent; - a second tank containing this liquid, this tank
see can be coaxial with the previous one - and notam
to contain it - or be juxtaposed with it.
Such containers, intended for normal use in an upright position, must deliver the propellant gas under a relatively constant driving pressure for a prolonged time and without agitation, even when used at a relatively low ambient temperature.
The minimum value of the driving pressure that must be ensured depends on many factors, including: - the quality of the desired spraying (atomic aerosol
sphere or surface spray); - the nature of the more or less volatile solvent it is
possible to use; - the relative quantities of gas and liquids available
bles taking into account the capabilities of the device.
In general, the minimum value of the driving pressure is about 1 kglcm2 in the case of atmospheric aerosols. However, the gases available practically and economically to ensure it are few. They are essentially: a) fluochlorinated hydrocarbons, among others:
chlorodifluoromethane (F22) (boiling point E =
40.80 C) and dichlorodifluoromethane (F12) (E = - 27.80 C), b) propane (E = - 42.20 C), c) isobutane (E = - 11.70 C), d) butane (E = - 0.50 C), e) isobutylene (E = - 60 C), f) vinyl chloride (E = - 140 C).
However, these compounds all have drawbacks: - fluorochlorine derivatives are heavy gases which do not
make it possible to obtain atmospheric sprays
at the cost of significant gas consumption; - propane has a vapor pressure of the order of
20 bars at 500 C and poses serious problems for
resistance and tightness of tanks; - the other gases mentioned have a boiling point too pro
che of the ambient temperature to allow
maintaining sufficient pressure, particularly in the event of
unfavorable conditions of use.
We therefore sought to accelerate and regulate the boiling of these latter gases to allow their use.
In particular, the following means have been proposed, which have been used in the aerosol dispenser and pressurized gas packaging industry.
According to a first embodiment, a heating element is introduced into the reservoir of the liquid to be vaporized. Such a process is of a high cost, unacceptable for an aerosol can, generally of small volume, the various elements of which cannot be dismantled because, once empty, such a can is generally not reused.
According to another known arrangement, the valve is fed not with gas, but with liquid. By this means the flow of the propellant gas is regular regardless of the position of the reservoir and the manipulations to which it may be the object. This system is completely inapplicable in the case of aerosol dispensers where the neck of the ejector must imperatively be crossed by a gas stream.
Finally, the association with liquefied gas has been recommended of a permanent gas which would either be dissolved or formed in situ, for example by the action of hydrogen peroxide on the fibrin. The practical realization of such a process is very delicate.
The distributor according to the invention which accelerates and regulates the boiling of a liquefied propellant is primarily intended to remedy the drawbacks of the prior devices mentioned above.
The aerosol dispenser according to the invention comprises an enclosure which contains a liquefied propellant gas under pressure and in which an equilibrium regime of the liquid and vapor phases of the propellant has been established, characterized in that the dispenser is provided with a device for accelerating the boiling of said gas, said device being constituted by a body insoluble in said liquid phase and having at least one cavity having a closed internal end and an orifice located below the level of said end and the level of said liquid phase.
It has in fact been observed that the arrangement indicated in the enclosure containing the liquefied gas of a hollow body open on one side and closed on the rest of its surface produced the surprising result of accelerating and regulating the boiling of the gas. gas when the pressure was changed in the enclosure, in particular because the latter was placed in communication with the atmosphere.
More precisely, it has been observed that when samples are taken in the vapor phase, a boiling surface occurs at the opening of said cavity which is both gas generator and boiling accelerator which ensures, at the same time as the boiling produced at the free surface of the liquid, a compensation for the pressure drop in the tank.
The following explanation can be given a posteriori of the phenomenon thus observed, without however the invention being linked to this explanation: in an enclosure devoid of the device according to the invention, in the absence of any agitation, the heat necessary for the boiling of the liquid is supplied by a zone close to the free surface of this liquid; the whole of the liquid mass does not cool appreciably, and the gas flow slows down as the boiling continues, in function of the cooling of the aforementioned free surface.
By adding the device according to the invention, a new boiling surface is created which is added to that of the free surface and which, moreover, causes the acceleration of the boiling on the latter thanks to the heat supply provided by the rising bubbles which stir the liquid mass.
The device according to the invention is also particularly advantageous when it is desirable to avoid lowering the pressure in the enclosure.
In a particular embodiment of the invention, the cavity is formed by the internal volume of a tube open at one end, closed at the other and partially immersed in the liquid, the opening being arranged at its lower part. Such a tube will hereinafter be called a bubble tube.
In a second particular embodiment of the invention, the cavity, which is double, consists of the internal volume of a folded tube, the two ends of which are located against the bottom of the tank.
In a third arrangement of the invention, the cavity which is multiple is distributed at least on the surface of a cavernous or porous body, the latter being immersed in the bottom of the reservoir.
In the accompanying drawings, given by way of example:
fig. 1 shows in elevation a cutaway section of an aerosol dispenser with a double reservoir fitted with a bubble tube;
fig. 2 is a graph of the comparative experiment of several reservoirs, one of which contains a bubble tube;
fig. 3 is a sectional elevation of a reservoir containing a collapsed bubble tube;
fig. 4 is a sectional elevation of a reservoir containing a porous body.
In the particular embodiments of the invention which will be described below, the application of this invention will be shown more especially to the field of push-button dispensers of the aerosol can type.
It is thus recognized, by referring to FIG. 1 of the accompanying drawings, at 1 the outer container of an aerosol dispenser containing a liquid active agent 2 to be sprayed.
The container 1 is closed by a stopper 4 inside which is mounted a reservoir 5 containing the propellant 6 (liquefied gas) whose kinetic energy allows the spraying of the liquid 2. The stopper 4 also contains the valve comprising the or shutters necessary for operation and it is crossed by an ejector carrying a push button 9 containing a spray nozzle whose orifice is seen at 10.
The active agent 2 is brought to the ejector by a dip tube 3.
The free surface AA of the liquefied gas determines in the tank 5 the separation between the volumes, occupied respectively by the liquid phase 6 and the vapor phase 7.
A bubble tube 8 is freely disposed inside the reservoir 5; its upper end 11 is closed but its lower end 10 is open.
With the distributor at rest, the bubble tube 8 is filled partially with liquid and partially with gas.
Except for capillarity phenomena and near the possible presence of air initially trapped, the level a of the liquid in the bubble tube 8 is in the plane of the free surface AA of the liquefied gas. The gas occupies the remaining volume of the bubble tube 8 between this level a and the upper end 11.
Preferably, the bubble tube 8 is made of polyethylene or aluminum. But it can be made of any other material strong enough not to break under the effect of normal impacts to which the distributor may be the object, not causing corrosion phenomena in the tank 5 or in the components of the valve. shutter, insoluble in liquefied gas and devoid of chemical affinity towards it. Limited interactions may nevertheless be allowed, such as for example a slight swelling of the bubble tube 8.
The inner diameter of the bubble tube 8 may be less than 1 mm but conveniently the inner diameter of this tube 8 is between 1 and 3.5 mm and more preferably between 2 and 3 mm. More precisely, the internal diameter of the bubble tube 8 must be such that the liquid contained can be expelled without delay when the vacuum manifests itself in the vapor phase 7; its precise determination would require in all rigor the taking into consideration of the volume of the vapor phase 7, the volume of the gas isolated in the tube 8 and the height of the liquid 6 in the tank 5. To fix ideas it is advisable to retain that the diameter The interior of the bubble tube 8 does not generally exceed 4 mm for reservoirs 5 of 50 ml and 5 mm for reservoirs 5 of 150 ml.
The thickness of the bubble tube 8 is not a characteristic element; it is calculated to ensure a suitable rigidity taking into account the phenomena of swelling mentioned above which can possibly occur.
The length of the bubble tube 8 is less than or equal to the length of the longest tube 13 which could be introduced into the reservoir 5 and greater than the greatest height of liquid that can be contained in this reservoir 5, this greater height not generally not exceeding 4/5 of the distance H which separates the bottom of the tank 5 from the discharge orifice 12 of the propellant gas. This preferred embodiment obliges the tube 8 to remain partly submerged without being able to go completely to the bottom of the tank 5 or to float on the free surface of the liquid 6. The bubble tube 8 has on the other hand its lower end 10 near the bottom of the tank. reservoir 5, which allows it to correctly fulfill its role.
The bubble tube 8 can be straight or slightly arched without there being any need to attach particular importance to these differences in shape.
By pressing the push-button 9 of the distributor, the propellant gas stored in the chamber 7 of the tank 5 escapes and causes the spraying of the active agent 2. As a result, the pressure in the chamber 7 drops, which causes the boiling of the liquid 6 at the level of the free surface AA. The pressure drop is instantly transmitted through the liquid to the isolated gas in the upper part of the bubble tube 8.
The gas isolated between level a and the upper end 11 of the bubble tube 8 expands and drives the liquid towards the lower end 10 of the bubble tube 8.
When the tube 8 is completely occupied by the gas, a liquid gas contact surface is created within the liquid 6 and at the end 10 of the tube 8 which becomes a generator of gas bubbles. This small surface in fact ensures, by the boiling which prevails there, an additional make-up of gas which is added to that produced at the free surface AA of the liquid 6.
The efficiency of this first embodiment according to the invention has been verified in the course of experiments, the results of which appear on the graphs of FIG. 2 on which the pressures P evaluated in kg / cm2 are plotted on the ordinate and the times t evaluated in seconds are plotted on the abscissa.
It was measured at room temperature, around 18 C, the pressures upstream of a nozzle having a diameter at the neck of 0.5 mm, fed by four glass bottles of 150 ml each filled with isobutane, during 5 successive sprays of 10 seconds, spaced 2 minutes apart.
Flask I was shaken during testing.
Metal shavings were introduced into bottle II.
- Bottle III has been modified in accordance with the invention by adding a bubble tube 8.
- The IV vial was used without shaking.
The pressure curves obtained with bottle I show good behavior of the dispenser which was able to operate during all the sprays at a pressure greater than 1 kg / cm2. The gas flow was regulated by the regular agitation of the flask I, which thus caused a continuous and sufficient supply of the internal heat of the liquid towards its free surface where the boiling took place.
Conversely, the pressure curves obtained with the IV flask which was held vertically without stirring show that the pressure drops rapidly to 300 g / cm2 and then varies irregularly with the sudden and random appearance of vapor bubbles in the liquid.
The flask III carrying the bubble tube 8 gives a relatively ordered pressure curve whose values are above 1 kg / cm2, as in the case of the flask I. The bubble tube 8, simple inverted tube acts here as a permanent and regular generator of bubbles and it has almost the same effect as the agitation process.
Finally, the behavior of bottle II is very irregular.
The pressure curve drops very quickly to 300 g / cm2 and even less and only rises during only 2 sprays.
These experiments show that the application of a bubble tube makes it possible to use without continuous agitation, which is very important for portable sprayers, propellants with a vapor pressure lower than that of propane, such as isobutane, vinyl chloride, isobutylene and butane. It follows that the embodiments of the tank 5 can be less expensive than with propane.
According to a second embodiment shown in FIG. 3, the bubble tube is double.
This double bubble tube consists of a flexible tube 14 of polyethylene for example, cut to a length double of the desired length for a single tube, folded in its middle until its ends 15 touch and which is placed in the reservoir 5, the ends 15 resting on the bottom of the latter.
A very efficient bubble tube has thus been advantageously produced, the internal diameter of which can vary from 1 to 3.5 mm.
The operation of the folded tube 14 is identical to that of the bubble tube 8 which has been described previously.
The third embodiment shown in FIG. 4 comprises a porous body 16 deposited on the bottom of the reservoir 5. The porous body 16 has on its outer surface a large number of cavities such as 17 which are closed towards the inside and which can retain gas fractions by adsorption.
Preferably, the porous body 16 is vermiculite, pumice, charcoal or a piece of raw bone.
All these bodies have an outer surface whose roughness is perceptible to the eye; they have an alveolar structure and cells open to the outside and closed to the inside; they are chemically inert with respect to the organs of the distribution apparatus and of the liquefied gas; their mechanical strength is sufficient to withstand normal shocks and their density is such that they remain at the bottom of the tank 5.
The preferred porous bodies have the advantage of causing the boiling more than a month after their introduction into the tank 5 and without prior agitation.
This characteristic differentiates them from other porous bodies such as softwood, chipboard, resinous wood, sintered glass, cement, cast plaster, slate, crystallized sulfur and ceramic for which it is necessary, in in the event of non-use of the dispenser for a prolonged period of time (15 days for example), to stir the dispenser with the aim of thus bringing the porous body and the vapor phase back into physical contact.
This difference in behavior between the two categories of body probably results, without however this explanation being linked in a certain way to the invention, from the fact that the preferred porous bodies are not wetted by the liquefied gas and that consequently the gases adsorbed by them are not dissolved in the liquid.
The dimensions of the porous body fragments are such that for practical reasons there is no need to drop below a volume equivalent to that of a grain of wheat. Preferably, for reservoirs of 50 to 150, the fragment introduced has approximately the volume of a sphere 5 mm in diameter,
its shape can be any and can range from spheroidal shapes which correspond to a complete immersion to very elongated shapes in rods with which the immersion is then only partial. It is obvious that the fragment can have larger dimensions and that several fragments can be used at the same time. However, it is appropriate that these fragments cannot in any way engage in the distributor valve or occupy too large a volume in the reservoir 5 to the detriment of the propellant 6.
When preparing them, every effort will be made to cut the porous bodies in such a way that they present in all positions a honeycomb face capable of generating gas bubbles when this face is turned towards the bottom. In particular, in the case where the alveoli develop in a privileged direction, or rest against a compact internal core, the material must be cut in such a way that the body can present, in all the positions it can take. , a honeycomb face facing the bottom of the tank.
Porous bodies work the same way as tubes. When the distributor valve is actuated, the gas pressure above the free surface of the reservoir 5 decreases. This drop in pressure is transmitted by the liquid to the small gas bubbles retained in the cells of the lower part of the porous body 16 which relax until they overflow from their cavities 17. The liquid-gas contact surfaces in border of these cavities 17 become boiling surfaces where gas bubbles are produced which rise towards the free surface, bringing with them a certain quantity of heat which accelerates the boiling produced at the free surface.
It is quite obvious that these porous bodies can play their role only insofar as the particles of gas have previously been adsorbed by them. Priming occurs naturally due to the very adsorbing power of the porous body in contact with the liquid. If for some reason such as prolonged storage, priming does not occur, simple agitation bringing the porous body into contact with the gas phase is sufficient to cause boiling as soon as the shutter is opened.
The efficiency of this third boiling accelerator is comparable to that of the bubble tube.