EP0202172A1 - Liquefied-gas bottle forming part or not forming part of a utility device - Google Patents
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- EP0202172A1 EP0202172A1 EP86420099A EP86420099A EP0202172A1 EP 0202172 A1 EP0202172 A1 EP 0202172A1 EP 86420099 A EP86420099 A EP 86420099A EP 86420099 A EP86420099 A EP 86420099A EP 0202172 A1 EP0202172 A1 EP 0202172A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
- F17C11/007—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrocarbon gases, such as methane or natural gas, propane, butane or mixtures thereof [LPG]
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/28—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid in association with a gaseous fuel source, e.g. acetylene generator, or a container for liquefied gas
Definitions
- the present invention relates to containers for containing or storing a liquid gas.
- liquid gas any body having in its storage conditions - (in particular pressure, temperature) two phases, namely liquid and gas, normally separated by an interface.
- It may be a liquefied gas, that is to say a body for which the liquid phase is in equilibrium with its vapor phase, the gas pressure inside the container then being equal to the pressure vapor from said body; in the first rank of liquefied gases are liquefied petroleum gases (or LPG), for example butane, by reference to which the present invention will be explained.
- LPG liquefied petroleum gases
- It may also be a dissolved gas, that is to say a body whose gaseous phase is in equilibrium with a phase dissolved in an appropriate solvent, the latter constituting the liquid phase which has been discussed. previously.
- LPG liquefied petroleum gases
- the liquid gas contained in the container may or may not be under pressure, the internal pressure within the container being less, greater than or equal to the ambient or external pressure, for example atmospheric.
- the temperature of the liquid gas may or may not be lower than or equal to the ambient temperature; the containers according to the invention can be cryogenic storage, that is to say intended to store liquefied gases at very low temperature, for example liquid nitrogen.
- the present invention is concerned with containers as defined above, capable of delivering in the gas phase, and only in this form, the liquid gas which they contain. Indeed,. in most uses of the gas phase, the untimely withdrawal of the liquid phase, under the effect of various causes, for example an inadequate position of the container, leads to various drawbacks, even dangers.
- a soldering lamp with gas burner powered by a commercial butane cartridge
- the lamp must be at the start held vertically, so that we are sure to take the gas only in gaseous form, that is to say in the gaseous sky of the cartridge. Any agitation, for example tilting of the cartridge, leads to a collection of drops of liquid phase, and to a direct combustion of the latter in the burner.
- the introduction of the liquid phase immediately causes the appearance of long clod flames, yellow in color, due to combustion without secondary air; for certain devices, for example domestic type, the appearance of such flames can be dangerous.
- each of the solutions envisaged above leads, for a container of a given capacity, to store a limited quantity of the liquid gas, in any case an amount well below the available capacity of the container.
- valve cartridge whose diameter and height are 40 mm and 125 mm respectively, and therefore a container whose height exceeds the width or diameter.
- the minimum useful volume taking into account the size of the valve, is 135 cm 3 .
- part of this useful volume must be allocated to the gas phase (at least 5% to 50 ° C), and consequently the maximum volume that can be assigned to the liquid phase is 124.5 cm 3 , which, taking into account the density of commercial butane at 50 ° C, or 0.513 kg / l, represents a butane charge at most equal to 63.84 g, hereinafter called m o .
- the same cartridge applies the solution according to American patent 2 465 643, that is to say incorporates a feed tube to halfway up this container.
- the maximum volume that can be allocated to the liquid phase is 67.5 cm 3, not taking into account the feed tube, which, taking into account the density of commercial butane at 50 ° C., represents a butane charge at most equal to 34.691, ie 54% of m o .
- the minimum useful volume available is 121.4 cm 3 .
- the maximum volume which can be assigned to the liquid phase of commercial butane is 115.3 cm 3, which corresponds to 50 ° C. at a butane charge at most equal to 59.16 g, hereinafter called m , and equal to approximately 93% of m o .
- the present invention aims to increase the load of liquid phase that can be absorbed, for a given geometry and dimensions of the container.
- a feed tube is provided in the recess, has a free end situated in the latter, without contact with the tampon, and communicates by its other end, in a sealed manner with respect to the interior of the container. , with a gas phase sampling device, located in the liquid gas sampling area.
- free end is meant the part of the supply tube comprising one or more orifices for withdrawing liquid gas in gaseous form. According to the invention, this free end is arranged at a distance from the wall of the recess of the tampon, for example in the center of the latter, to avoid any contact of the withdrawal orifice (or of its border) directly with the absorbent pad.
- the inlet (in the direction of flow of the gas sampled) of the chosen sampling device ensuring communication between the interior and the exterior of the container, communicates in leaktight manner with the end of the supply tube opposite the withdrawal orifice; tightness meaning that the junction between the tube and the sampling device is tight vis-à-vis the liquid phase of the gas, possibly present inside the container, in a free manner, that is to say outside absorbent material.
- the gas cartridge 1 illustrated in fig. 1 comprises a body 2 produced in one piece by spinning or extruding an aluminum ingot as is well known.
- the body 2 has a bottom concave bottom 2a and an upper opening 2b bordered by a peripheral bead 2c. After filling the opening 2b is closed by a cup 3 whose periphery 3a is crimped relative to the bead 2c of the body 2, a seal 4 being disposed between these two elements so as to ensure a perfect seal.
- the center of the cup 3 has a hollow boss 3 b open downwards which retains a valve body 5 by centripetal constriction below a head 5a of said valve.
- This is associated in a sealed manner with a dip tube 6 disposed in a perforated chimney 7 extending in the axis of the body 2, and which is intended for the supply of gas.
- a filter 8 is placed between the valve 5 and the dip tube 6 so that the gas taken from the body 1 escapes, when desired, out of the valve 5 with only an extremely small number of suspended particles in suspension. impurities.
- the perforated chimney 7 which is made of a suitable plastic material surrounds with clearance the dip tube 6 and constitutes a separation between an annular pad of absorbent material designated under the general reference 9, and said dip tube.
- this pad 9 has an elongated central recess 9a so that the perforated chimney 7 forms an internal facing of the recess of this pad. It is observed that the recess 9a extends practically over the entire height of the body 2.
- the perforated chimney 7 has an upper part 7a surrounding with play the corresponding part of the dip tube 6 and which ends in a flange 7b bearing on the top of the pad 9 which is itself at a certain distance below the cup 3 .
- a tamper-evident cap 10 shown in broken lines comprises a central chimney 10a which cooperates with the interior of the peripheral part 3a of the cup 3 and an outer skirt 10b comprising in the known manner a lower annular projection 10c which engages elastically under the bead 2c of the body 2.
- the bottom of the skirt 10b is associated by means of a weakening line with a tearable guarantee strip 11 ensuring the authenticity of the contents of the cartridge 1, as long as it is not not destroyed.
- the outlet of the supply plunger tube in the recess 9a is located at the median level of said recess.
- the feed tube consists of a one-piece hollow part, closed at one end 6 this comprising two external annular ribs 6d and 6e. These ribs, similar to two transverse partitions, and more precisely perpendicular to the axis of the cartridge, delimit with the wall of the recess 9, and more precisely with the perforated chimney 7, a withdrawal cage 22, in which is included the free end 6a of the tube.
- the two ribs or partitions 6 d and 6 e form spacers between the chimney 7 and the tube 6 and thus preserve the free end of the latter from any contact with the pad of absorbent material 9.
- the partition 6 d provided at the free end 6a closes the supply tube and for withdrawal, the tube has two withdrawal orifices, or slots 6f extending between the two partitions 6 d and 6e.
- the withdrawal opening (s) are protected in their immediate environment, against any particle or other dispersed form of absorbent material, interposed between the end. free from the feed tube on the one hand, and the absorbent pad on the other. Such interposition would establish a "bridge" between the tube and the absorbent material, like a wick carrying unwanted liquid phase to the tube.
- m is the theoretical maximum butane load evaluated as indicated in the preamble to this description, taking into account the volume of the recess.
- this sheet is passed through a defibrator 15 from which a centrifugal fan 16 sends the separated fibers into a hopper 17 in which said fibers are separated from air.
- a centrifugal fan 16 sends the separated fibers into a hopper 17 in which said fibers are separated from air.
- Another fan 18 draws air into the defibrator 15 and into the hopper 17 and rejects it outside after it has passed through a filtration device 19.
- the fibers arranged in the hopper 17 fall into a metering chimney 20 supplying an archimedean screw 21.
- the latter by rotation compresses the fibers in the bodies 2 placed axially successively at the outlet of this screw. It is expected to have a central mandrel not shown in each body 2 so that the fibers are arranged in a ring around this mandrel which allows the formation of the recess 9a and the establishment of the perforated chimney 7 in this recess.
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Abstract
Description
La présente invention concerne les récipients destinés à contenir ou stocker un gaz liquide.The present invention relates to containers for containing or storing a liquid gas.
Par gaz liquide, on entend tout corps présentant dans ses conditions de stockage - (notamment pression, température) deux phases, à savoir liquide et gazeuse, normalement séparées par un interface. Il peut s'agir d'un gaz liquéfié, c'est-à-dire d'un corps pour lequel la phase liquide est en équilibre avec sa phase vapeur, la pression gazeuse à l'intérieur du récipient étant alors égale à la pression de vapeur dudit corps ; au premier rang des gaz liquéfiés se situent les gaz de pétrole liquéfiés (ou GPL), par exemple butane, par référence auxquels la présente invention sera explicitée. Il peut s'agir aussi d'un gaz dissout, c'est-à-dire d'un corps dont la phase gazeuse est en équilibre avec une phase dissoute dans un solvant approprié, ce dernier constituant la phase liquide dont il a été question précédemment. Par corps, il faut comprendre de manière générale, aussi bien un corps pur qu'un mélange de corps purs ; ainsi le butane dit commercial apparaît être un mélange de butène et d'autres hydrocarbures, par exemple du butane.By liquid gas is meant any body having in its storage conditions - (in particular pressure, temperature) two phases, namely liquid and gas, normally separated by an interface. It may be a liquefied gas, that is to say a body for which the liquid phase is in equilibrium with its vapor phase, the gas pressure inside the container then being equal to the pressure vapor from said body; in the first rank of liquefied gases are liquefied petroleum gases (or LPG), for example butane, by reference to which the present invention will be explained. It may also be a dissolved gas, that is to say a body whose gaseous phase is in equilibrium with a phase dissolved in an appropriate solvent, the latter constituting the liquid phase which has been discussed. previously. By body, we must understand in general terms, both a pure body and a mixture of pure bodies; thus the so-called commercial butane appears to be a mixture of butene and other hydrocarbons, for example butane.
S' agissant des conditions de stockage, le gaz liquide contenu dans le récipient peut être sous- pression ou non, la pression interne au sein du récipient étant inférieure, supérieure ou égale à la pression ambiante ou externe, par exemple atmosphérique. De même, la température du gaz liquide peut être ou non inférieure ou égale à la température ambiante ; les récipients selon l'invention peuvent être des stockages cryogéniques, c'est-à-dire destinés à stocker des gaz liquéfiés à très basse température, par exemple de l'azote liquide.As regards storage conditions, the liquid gas contained in the container may or may not be under pressure, the internal pressure within the container being less, greater than or equal to the ambient or external pressure, for example atmospheric. Likewise, the temperature of the liquid gas may or may not be lower than or equal to the ambient temperature; the containers according to the invention can be cryogenic storage, that is to say intended to store liquefied gases at very low temperature, for example liquid nitrogen.
Les récipients envisagés par la présente invention peuvent revêtir différentes formes, en particulier en fonction de leur utilisation.
- 1) ils peuvent être fixes ou mobiles, portables ou non, de petit ou grand volume ;
- 2) s'agissant des récipients portables, ils peuvent être rechargeables, et donc réutilisables, ou jetables, et donc à usage unique ;
- 3) s'agissant des récipients jetables, l'invention concerne aussi bien des récipients per- forables, que la pratique désigne sous fe nom de "cartouches", que des récipients présentant un dispositif de prélèvement particulier en phase gazeuse par exemple un robinet, une valve ou un clapet ;
- 4) s'agissant des récipients jetables avec valve, l'invention, concerne en particulier les générateurs d'aérosol, pour lequels le gaz liquide sert d'agent propulseur d'un autre corps divisé, solide ou liquide, contenu ou non dans le même récipient ;
- 5) enfin, les récipients envisagés par l'invention peuvent être ou non intégrés ou incorporés dans des appareils d'utilisation, consommant d'une manière ou d'une autre le gaz liquide sous forme gazeuse ; ainsi, pour un appareil avec brûleur alimenté par la phase gazeuse d'un gaz de pétrole liquéfié, un récipient selon l'invention peut être' un réservoir intégré dans l'appareil, rechargeable avec du butane commercial par exemple, prélevé à partir d'une cartouche.
- 1) they can be fixed or mobile, portable or not, small or large volume;
- 2) with regard to portable containers, they can be refillable, and therefore reusable, or disposable, and therefore for single use;
- 3) with regard to disposable containers, the invention relates both to perforable containers, which practice designates under the name of "cartridges", as containers having a particular sampling device in the gas phase, for example a tap, a valve or flap;
- 4) with regard to disposable containers with valve, the invention relates in particular to aerosol generators, for which the liquid gas serves as a propellant for another divided body, solid or liquid, whether or not contained in the same container;
- 5) finally, the containers envisaged by the invention may or may not be integrated or incorporated into apparatus for use, consuming in one way or another the liquid gas in gaseous form; thus, for a device with a burner supplied with the gaseous phase of a liquefied petroleum gas, a container according to the invention can be 'a tank integrated in the device, refillable with commercial butane for example, taken from a cartridge.
La présente invention s'intéresse aux récipients tels que définis précédemment, à même de délivrer en phase gazeuse, et seulement sous cette forme, le gaz liquide qu'ils renferment. En effet,. dans la plupart des utilisations de la phase gazeuse, le prélèvement intempestif de phase liquide, sous l'effet de causes diverses, par exemple une position inadéquate du récipient, conduit à divers inconvénients, voire des dangers. Ainsi, si l'on se réfère à une lampe à souder avec brûleur à gaz, alimentée par une cartouche de butane commercial, la lampe doit être au démarrage tenue verticalement, pour qu'on soit sûr de prélever le gaz uniquement sous forme gazeuse, c'est-à-dire dans le ciel gazeux de la cartouche. Toute agitation, par exemple inclinaison de la cartouche, conduit à un prélèvement de gouttes de phase liquide, et à une combustion directe de celle-ci dans le brûleur. Comme il est conçu pour travailler en phase gazeuse, l'introduction de phase liquide provoque immédiatement l'apparition de longues flammes mottes, de couleur jaune, dûes à une combustion sans air secondaire ; pour certains appareils, par exemple de type domestique, l'apparition de telles flammes peut être dangereuse.The present invention is concerned with containers as defined above, capable of delivering in the gas phase, and only in this form, the liquid gas which they contain. Indeed,. in most uses of the gas phase, the untimely withdrawal of the liquid phase, under the effect of various causes, for example an inadequate position of the container, leads to various drawbacks, even dangers. Thus, if we refer to a soldering lamp with gas burner, powered by a commercial butane cartridge, the lamp must be at the start held vertically, so that we are sure to take the gas only in gaseous form, that is to say in the gaseous sky of the cartridge. Any agitation, for example tilting of the cartridge, leads to a collection of drops of liquid phase, and to a direct combustion of the latter in the burner. As it is designed to work in the gas phase, the introduction of the liquid phase immediately causes the appearance of long clod flames, yellow in color, due to combustion without secondary air; for certain devices, for example domestic type, the appearance of such flames can be dangerous.
Pour retenir la phase liquide du gaz, et ne prélever ce dernier qu'en phase gazeuse, il est connu depuis très longtemps de "piéger" cette phase liquide sur un matériau absorbant disposé dans le récipient. Dans toute la présente description et les revendications, par matériau absorbant, il faut comprendre un matériau présentant un volume apparent excédant dans une proportion importante son volume réel, et ayant donc une grande surface développée, tant interne qu'externe, pour retenir par tension superficielle la phase liquide du gaz liquide. Un tel matériau présente donc une proportion importante de vides. Il peut s'agir d'un matériau poreux, fibreux, ou ayant toute autre forme, consistance, ou texture, dès lors qu'il répond à la définition générale précédente, et ce quelle que soit la nature du matériau employé, naturelle, minérale, organique, synthétique, etc...To retain the liquid phase of the gas, and only take the latter in the gaseous phase, it has been known for a very long time to "trap" this liquid phase on an absorbent material placed in the container. Throughout the present description and the claims, by absorbent material, it is necessary to understand a material having an apparent volume exceeding in a significant proportion its real volume, and therefore having a large surface developed, both internal and external, to retain the liquid phase of the liquid gas by surface tension. Such a material therefore has a significant proportion of voids. It may be a porous, fibrous material, or having any other shape, consistency, or texture, as long as it meets the preceding general definition, regardless of the nature of the material used, natural, mineral , organic, synthetic, etc ...
Ainsi conformément au brevet britannique 677 303, on a déjà proposé un récipient pour gaz liquide, obtenu de la manière suivante :
- -on part d'un tampon en matériau absorbant, en l'occurrence un matériau poreux tel que du charbon actif, lequel comporte un évidement borgne, allongé selon une dimension, en l'occurence la hauteur ;
- -on constitue autour du tampon une paroi étanche aux gaz et aux liquides jouant le rôle de corps du récipient, par projection d'une laque ou résine ;
- -on prélève le gaz liquide sous forme gazeuse, par un orifice laissé libre dans la paroi, matérialisé par un tube, en relation avec l'extrémité ouverte de l'évidement.
- -on we start from a pad of absorbent material, in this case a porous material such as activated carbon, which comprises a blind recess, elongated along a dimension, in this case the height;
- -on constitutes around the buffer a gas and liquid tight wall playing the role of body of the container, by spraying a lacquer or resin;
- -the liquid gas is taken in gaseous form, through an orifice left free in the wall, materialized by a tube, in relation to the open end of the recess.
S'agissant des gaz de pétrole liquéfiés, divers . matériaux absorbants ont été proposés :
- a) conformément aux documents FR-A-897 877 et GB-A-654 045, on a par exemple proposé un bourrage en coton, c'est-à-dire en un matériau naturel, du type fibreux, et dont les fibres sont creuses (voir
pages 17 et suivantes de l'ouvrage de O. ROEHRICH, intitulé "La fibre de coton", paru aux Editions de l'Industrie Textile en 1948) ; - b) conformément au document GB-A-1 010 986, et s'agissant en particulier d' un réservoir rechargeable d'un briquet, on a proposé un remplissage complet dudit réservoir avec une mousse plastique, formée par exemple in situ, notamment du po- lyuréthane.
- a) in accordance with documents FR-A-897 877 and GB-A-654 045, for example, cotton stuffing has been proposed, that is to say in a natural material, of the fibrous type, and the fibers of which are hollow (see
pages 17 et seq. of O. ROEHRICH's book, "Cotton fiber", published by Textile Industry Editions in 1948); - b) in accordance with document GB-A-1 010 986, and in the case in particular of a refillable tank of a lighter, it has been proposed to completely fill said tank with a plastic foam, formed for example in situ, in particular of polyurethane.
Une autre voie proposée pour évacuer le gaz liquide, uniquement sous forme gazeuse, consiste en fonction de la forme et des dimensions du récipient, à ajuster Ia quantité de gaz liquide introduite dans ce dernier, en fonction de la position de l'extrémité libre d'un tube d'alimentation, plongeant à l'intérieur et selon l'axe du récipient, à partir d'un dispositif de prélèvement. Ainsi, selon le brevet US-A-2 465 643, et s'agissant d'une lampe à souder avec réservoir cylindrique, le tube d'alimentation plonge jusqu'au milieu du réservoir qui est rempli à moitié, de telle sorte que, quelle que soit la position de la lampe à souder, l'interface gaz-liquide affleure le niveau ou est situé au-dessous de l'extrémité libre du tube d'alimentation.Another proposed way to evacuate the liquid gas, only in gaseous form, consists depending on the shape and dimensions of the container, to adjust the amount of liquid gas introduced into the latter, depending on the position of the free end d '' a feeding tube, plunging inside and along the axis of the container, from a sampling device. Thus, according to patent US-A-2 465 643, and in the case of a welding lamp with cylindrical tank, the supply tube plunges to the middle of the tank which is half filled, so that, whatever the position of the welding lamp, the gas-liquid interface is flush with the level or is located below the free end of the supply tube.
Quel que soit le mode de stockage et/ou de prélèvement du gaz liquide, chacune des solutions envisagées précédemment conduit, pour un récipient d'une capacité donnée, à stocker une quantité limitée du gaz liquide, en tout cas une quantité bien en deçà de la capacité disponible du récipient.Whatever the storage and / or withdrawal mode of the liquid gas, each of the solutions envisaged above leads, for a container of a given capacity, to store a limited quantity of the liquid gas, in any case an amount well below the available capacity of the container.
Un exemple emprunté au domaine des cartouches jetables à valve, contenant du butane commercial, permettra de mieux comprendre le propos précédent.An example borrowed from the field of disposable valve cartridges, containing commercial butane, will help to better understand the previous point.
Supposons une cartouche à valve, dont le diamètre et la hauteur sont respectivement de 40 mm et 125 mm, et donc un récipient dont la hauteur excède la largeur ou le diamètre. Le volume utile minimum en tenant compte de l'encombrement de la valve, est de 135 cm3. Conformément à la règlementation française - (Règlement de Transport des Matières Dangereuses article 301, alinéa 5, Journal Officiel du 18109161) et pour des raisons de sécurité, une partie de ce volume utile doit être affectée à la phase gazeuse (au moins 5% à 50°C), et en conséquence le volume maximal pouvant être affecté à la phase liquide est de 124,5 cm3, ce qui, compte tenu de la masse volumique du butane commercial à 50°C, soit 0,513 kg/l, représente une charge de butane au plus égale à 63,84 g, appelée ci-après mo.Suppose a valve cartridge, whose diameter and height are 40 mm and 125 mm respectively, and therefore a container whose height exceeds the width or diameter. The minimum useful volume, taking into account the size of the valve, is 135 cm 3 . In accordance with French regulations - (Dangerous Goods Transport Regulation article 301,
Supposons que la même cartouche fasse application de la solution selon le brevet américain 2 465 643, c'est-à-dire incorpore un tube d'alimentation jusqu'à mi-hauteur de ce récipient. Dans ce cas, le volume maximal pouvant être affecté à la phase liquide est de 67,5 cm', en ne tenant pas compte du tube d'alimentation, ce qui, compte tenu de la masse volumique du butane commercial à 50°C, représente une charge de butane au plus égale à 34,691 soit 54% de mo.Suppose that the same cartridge applies the solution according to
Supposons que la même cartouche fasse application de la solution selon le brevet britannique 677 303 et qu'on prévoit en conséquence un tampon en fibres de cellulose, type pâte à papier, ayant la forme d'un cylindre avec un évidement axial et occupant la totalité du récipient.Suppose that the same cartridge applies the solution according to British Patent 677,303 and that a pad of cellulose fibers, of paper pulp type, having the shape of a cylinder with an axial recess and occupying all of it, is therefore provided. of the container.
En négligeant l'évidement axial, et en supposant que les densités réelles et apparentes des fibres de cellulose utilisées soient de 1,5 g/cm3 et 0,11 g/cm3 respectivement, le volume utile minimum disponible est de 121,4 cm3. En tenant compte de la même réglementation que précédement, le volume maximal pouvant être affecté à la phase liquide du butane commercial est de 115,3 cm', ce qui correspond à 50°C à une charge de butane au plus égale à 59,16 g, appelée ci-après m,, et égale à 93% environ de mo.By neglecting the axial recess, and supposing that the real and apparent densities of the cellulose fibers used are 1.5 g / cm 3 and 0.11 g / cm 3 respectively, the minimum useful volume available is 121.4 cm 3 . Taking into account the same regulations as before, the maximum volume which can be assigned to the liquid phase of commercial butane is 115.3 cm 3, which corresponds to 50 ° C. at a butane charge at most equal to 59.16 g, hereinafter called m ,, and equal to approximately 93% of m o .
Par conséquent, avec un bourrage de fibres de cellulose absorbant théoriquement la totalité de la phase liquide du gaz introduit dans la cartouche, il est possible d'avoisiner la charge de la cartouche sans bourrage, sans voir apparaître de phase liquide lorsqùe la cartouche se vide en phase gazeuse.Consequently, with a stuffing of cellulose fibers theoretically absorbing all of the liquid phase of the gas introduced into the cartridge, it is possible to approach the charge of the cartridge without stuffing, without seeing any liquid phase appear when the cartridge is emptied. in the gas phase.
La pratique démontre, dans cet exemple particulier et dans le cas de récipients ayant une géométrie comparable, des résultats relativement éloignés de la théorie. Avec un évidement ayant un diamètre de 6 mm, et selon la procédure d'essai définie ci-après, la charge pouvant être introduite, sans apparition de phase liquide lors du prélèvement, est de 48 g, ce qui représente 81% de la charge théorique m,, et 75% de la charge m sans bourrage.The practice demonstrates, in this particular example and in the case of containers having a comparable geometry, results relatively far from the theory. With a recess having a diameter of 6 mm, and according to the test procedure defined below, the charge that can be introduced, without the appearance of a liquid phase during sampling, is 48 g, which represents 81% of the charge theoretical m ,, and 75% of the load m without jamming.
Pour un récipient avec matériau absorbant, la présente invention a pour objet d'augmenter la charge de phase liquide pouvant être absorbée, pour une géométrie et des dimension données du récipient.For a container with absorbent material, the present invention aims to increase the load of liquid phase that can be absorbed, for a given geometry and dimensions of the container.
Selon l'invention, un tube d'alimentation est diposé dans l'évidement, comporte une extrémité libre située dans ce dernier, sans contact avec le tampon, et communique par son autre extrémité, de manière étanche par rapport à l'intérieur du récipient, avec un dispositif de prélèvement uniquement en phase gazeuse, situé dans la zone de prélèvement du gaz liquide.According to the invention, a feed tube is provided in the recess, has a free end situated in the latter, without contact with the tampon, and communicates by its other end, in a sealed manner with respect to the interior of the container. , with a gas phase sampling device, located in the liquid gas sampling area.
Par extrémité libre, il faut entendre la partie du tube d'alimentation comportant un ou plusieurs orifices de soutirage du gaz liquide sous forme gazeuse. Selon l'invention, cette extrémité libre est disposée à distance de la paroi de l'évidement du tampon, par exemple au centre de celui-ci, pour éviter tout contact de l'orifice de soutirage (ou de sa bordure) directement avec le tampon de matière abasorbante.By free end is meant the part of the supply tube comprising one or more orifices for withdrawing liquid gas in gaseous form. According to the invention, this free end is arranged at a distance from the wall of the recess of the tampon, for example in the center of the latter, to avoid any contact of the withdrawal orifice (or of its border) directly with the absorbent pad.
Selon l'invention, il est également essentiel que l'entrée (dans la sens d'écoulement du gaz prélevé) du dispositif de prélèvement choisi, assurant la communication entre l'intérieur et l'extérieur du récipient, communique de manière étanche avec l'extrémité du tube d'alimentation opposée à l'orifice de soutirage ; étanchéité voulant dire que la jonction entre le tube et le dispositif de prélèvement est étanche vis-à-vis de la phase liquide du gaz, éventuellement présente à l'intérieur du récipient, de manière libre, c'est-à-dire en dehors du matériau absorbant.According to the invention, it is also essential that the inlet (in the direction of flow of the gas sampled) of the chosen sampling device, ensuring communication between the interior and the exterior of the container, communicates in leaktight manner with the end of the supply tube opposite the withdrawal orifice; tightness meaning that the junction between the tube and the sampling device is tight vis-à-vis the liquid phase of the gas, possibly present inside the container, in a free manner, that is to say outside absorbent material.
Le protocole expérimental explicité ci-après a démontré, pour différents matériaux absorbants, que grâce à l'invention la charge maximale sous forme liquide pouvant être introduite dans un récipient, sans apparition de phase liquide (ultérieurement lors du prélèvement), pouvait approcher la charge théorique m,, calculée comme précédemment.The experimental protocol explained below has demonstrated, for different absorbent materials, that thanks to the invention the maximum load in liquid form which can be introduced into a container, without the appearance of liquid phase (subsequently during sampling), could approach the load theoretical m ,, calculated as above.
Sans être certain des hypothèses avancées, on peut expliquer l'invention de la manière suivante :
- 1) La présence d'un tube d'alimentation permet de remplir le récipient, jusqu'à obtention de l'interface gaz-liquide au niveau, et pas au-delà, de l'extrémité libre du tube d'alimentation ; ceci représente, par exemple, une certaine hauteur h de phase liquide dans le récipient. Si la longueur t du tube est au moins égale à cette hauteur h, en retournant le récipient, on ne prélèvera pas de phase liquide ;
- 2) Sur cette hauteur h, le matériau absorbant va être saturé en phase liquide, et sur la hauteur restante du même matériau, en fonction de la hauteur d'ascension capillaire H de la phase liquide, on obtient un gradient de concentration liquide, d'une valeur maximale proche de l'interface, à une valeur nulle au voisinage de la hauteur h + H ;
- 3) Sans le tube d'alimentation, le matériau absorbant ne pourrait être imprégné avec la phase liquide que sur la hauteur H, en tout cas, si l'on désire un prélèvement continu en phase gazeuse.
- 1) The presence of a supply tube makes it possible to fill the container, until the gas-liquid interface is obtained at, and not beyond, the free end of the supply tube; this represents, for example, a certain height h of liquid phase in the container. If the length t of the tube is at least equal to this height h, by inverting the container, no liquid phase will be taken;
- 2) On this height h, the absorbent material will be saturated in the liquid phase, and on the remaining height of the same material, as a function of the capillary rise height H of the liquid phase, a liquid concentration gradient is obtained, d 'a maximum value close to the interface, to a zero value near the height h + H;
- 3) Without the supply tube, the absorbent material could only be impregnated with the liquid phase over the height H, in any case, if it is desired to continuously sample in the gas phase.
La présente invention est maintenant décrite par référence aux figures en annexe dans lesquelles :
- -La figure 1 représente en coupe axiale un récipient jetable, du type générateur d'aérosol, ou cartouche à valve, selon l'invention ;
- -La figure 2 montre en coupe axiale une variante du récipient représenté à la figure 1.
- -Le figure 3 illustre en coupe axiale un autre récipient jetable, du type cartouche perforable, établi selon l'invention ;
- -La figure 4 représente de manière - schématique une chaîne de fabrication, en grande série, de cartouches à valve selon la figure 1.
- FIG. 1 represents in axial section a disposable container, of the aerosol generator type, or valve cartridge, according to the invention;
- FIG. 2 shows in axial section a variant of the container shown in FIG. 1.
- FIG. 3 illustrates in axial section another disposable container, of the perforable cartridge type, established according to the invention;
- FIG. 4 schematically represents a production line, in large series, of valve cartridges according to FIG. 1.
La cartouche à gaz 1 illustrée en fig. 1 comprend un corps 2 réalisé d'une pièce par filage ou extrusion d'un lingot d'aluminium comme cela est bien connu. Le corps 2 comporte un fond concave vers le bas 2a et une ouverture supérieure 2b bordée par un bourrelet périphérique 2c. Après remplissage l'ouverture 2b est fermée par une coupelle 3 dont la périphérie 3a est sertie par rapport au bourrelet 2c du corps 2, un joint 4 étant disposé entre ces deux éléments de manière à assurer une étanchéité parfaite. Le centre de la coupelle 3 comporte un bossage creux 3 b ouvert vers le bas qui retient un corps de valve 5 par rétreinte centripète en dessous d'une tête 5a de ladite valve. Celle-ci est associée de manière étanche à un tube plongeur 6 disposé dans une cheminée perforée 7 s'étendant dans l'axe du corps 2, et qui est destiné à l'alimentation en gaz. Un filtre 8 est placé entre la valve 5 et le tube plongeur 6 de manière que le gaz prélevé dans le corps 1 s'échappe, lorsque désiré, hors de la valve 5 en n'ayant en suspension qu'un nombre extrêmement réduit d'impuretés.The
La cheminée perforée 7 qui est réalisée en une matière plastique appropriée entoure avec jeu le tube plongeur 6 et constitue une séparation entre un tampon- annulaire de matière absorbante désigné sous la référence générale 9, et ledit tube plongeur. En fait ce tampon 9 comporte un évidement central allongé 9a de manière que la cheminée perforée 7 forme parement interne de l'évidement de ce tampon. On observe que l'évidement 9a s'étend pratiquement sur toute la hauteur du corps 2.The
Le cheminée perforée 7 comporte une partie supérieure 7a entourant avec jeu la partie correspondante du tube plongeur 6 et qui se termine par une collerette 7b prenant appui sur le dessus du tampon 9 se trouvant lui-même à une certaine distance en dessous de la coupelle 3.The
Une coiffe d'inviolabilité 10 représentée en traits discontinus comprend une cheminée centrale 10a qui coopère avec l'intérieur de la partie périphérique 3a de la coupelle 3 et une jupe extérieure 10b comportant à la manière connue une saillie annulaire inférieure 10c venant s'engager élastiquement sous le bourrelet 2c du corps 2. Le bas de la jupe 10b est associé au moyen d'une ligne d'affaiblissement à une bande de garantie déchirable 11 assurant l'authenticité du contenu de la cartouche 1, tant qu'elle n'est pas détruite.A tamper-evident cap 10 shown in broken lines comprises a
On observe qu'il existe un interstice non seulement entre la tête du tube plongeur et la partie correspondante de la cheminée perforée 7, mais aussi tout le long du tube entre celui-ci et ladite cheminée. La longueur du tube 6 considéré est telle que son extrémité libre 6a se situe, quelle que soit la position dans l'espace de la cartouche 1, très légèrement au-dessus d'un interface liquide - gaz théorique correspondant au volume du gaz liquide contenu dans le volume disponible de la cartouche.It is observed that there is a gap not only between the head of the dip tube and the corresponding part of the
Suivant un mode d'exécution avantageux de l'invention le débouché du tube plongeur d'alimentation dans l'évidement 9a se situe au niveau médian dudit évidement.According to an advantageous embodiment of the invention the outlet of the supply plunger tube in the recess 9a is located at the median level of said recess.
Conformément à la figure 2, le tube d'alimentation consiste en une pièce creuse monobloc, fermée à un bout 6 cet comportant deux nervures annulaires externes 6d et 6e. Ces nervures, assimilables à deux cloisons transversales, et plus précisément perpendiculaires à l'axe de la cartouche, délimitent avec la paroi de l'évidement 9, et plus précisément avec la cheminée perforée 7, une cage de soutirage 22, dans laquelle est comprise l'extrémité libre 6a du tube.In accordance with FIG. 2, the feed tube consists of a one-piece hollow part, closed at one
Les deux nervures ou cloisons 6 d et 6e forment entretoises entre la cheminée 7 et le tube 6 et préservent ainsi l'extrémité libre de ce dernier de tout contact avec le tampon de matière absorbante 9.The two ribs or partitions 6 d and 6 e form spacers between the
La cloison 6 d prévue au niveau de l'extrémité libre 6a obture le tube d'alimentation et pour le soutirage, le tube comporte deux orifices de soutirage, ou lumières 6f s'étendant entre les deux cloisons 6 d et 6e.The partition 6 d provided at the
Conformément au mode d'exécution de la figure 2, le ou les orifices de soutirage sont protégés dans leur environnement immédiat, contre toute particule ou autre forme dispersée de matière absorbante, s'interposant entre l'extrémité. libre du tube d'alimentation d'une part, et le tampon absorbant d'autre part. Une telle interposition établirait un "pont" entre le tube et la matière absorbante, à la manière d'une mèche acheminant de la phase liquide non désirée vers le tube.In accordance with the embodiment of FIG. 2, the withdrawal opening (s) are protected in their immediate environment, against any particle or other dispersed form of absorbent material, interposed between the end. free from the feed tube on the one hand, and the absorbent pad on the other. Such interposition would establish a "bridge" between the tube and the absorbent material, like a wick carrying unwanted liquid phase to the tube.
Si l'on désire réaliser conformément à l'invention une cartouche perforable telle que celle 12 illustrée en fig. 3, il est nécessaire d'associer la partie supérieure du tube d'alimentation 6 au fond 13a d'une cuvette 13 dont les bords libres sont soudés ou associés de toute autre manière étanche à la face inférieure du dessus bombé 12a de la cartouche 12, en face de la zone de perforation 12b. Dans ce cas, la partie haute du tube 6 doit traverser de façon étanche le fond 13a de la cuvette 13, afin que son canal central 6b débouche dans cette cuvette.If it is desired to produce in accordance with the invention a perforable cartridge such as that 12 illustrated in FIG. 3, it is necessary to associate the upper part of the
S'agissant du matériau absorbant, diverses matières ont été testées et retenues selon l'invention :
- a) des matières fibreuses végétales, telles que coton cardé, déchets de coton, fibres de cellulose ; parmi ces dernieres, différentes sortes de pâte à papier, dénommés par les praticiens de cette industrie, respectivement pâte mécanique, pâte kraft écrue de résineux, pâte kraft blanchie de feuilles, pâte blanchie au bisulfite de résineux, pâte kraft blanchie de résineux, pâte blanchie, qualité dite fluff ;
- b) des mousses plastiques à base de po- lyuréthane, et plus particulièrement des mousses polyéthers ou polyesters, à cellules ouvertes ou non, avec différentes porosités.
- a) vegetable fibrous materials, such as than carded cotton, cotton waste, cellulose fibers; among these latter, different kinds of paper pulp, called by the practitioners of this industry, respectively mechanical pulp, unbleached kraft softwood pulp, bleached kraft pulp of leaves, bleached softwood bisulphite pulp, bleached softwood kraft pulp, bleached pulp , so-called fluff quality;
- b) plastic foams based on polyurethane, and more particularly polyether or polyester foams, with open cells or not, with different porosities.
Pour diverses cartouches, aux formes ou dimensions fifférentes le taux d'absorption de butane commercial, c'est-à-dire la charge maximum M, exprimée en gramme, pouvant être introduite sans apparition de phase liquide lors du prélèvement du gaz a été évaluée selon la procédure d'essai suivante :
- 1) Le tampon du matériau absorbant a une forme et des dimensions telles qu'il occupe pratiquement tout le volume interne du récipient..
- 2) On met sous vide la cartouche, jusqu'à obtenir une pression interne de 10 à 20 mm de mercure.
- 3) Une charge M est introduite en phase liquide dans chaque cartouche.
- 4) Chaque cartouche est ensuite équipée d'un dispositif de prélèvement, pourvu d'un robinet et d'un injecteur calibré pour délivrer un débit massique constant (par exemple 50g de butane par heure) à la température de l'expérience.
- 5) La cartouche ainsi équipée est disposée dans un bain d'eau thermostaté à 50°C pendant 30 minutes.
- 6) La cartouche est extraite du bain thermostaté et disposée dans une ambiance à 22°C, et on ouvre le robinet en disposant la cartouche dans différentes positions, tête en haut, couchée et horizontale, et tête en bas ; le débit de butane est évacué dans l'atmosphère, sans combustion.
- 7) On note le temps à partir duquel il y a apparition de phase liquide ; si ce temps est inférieur à 1 mn, on replace la cartouche équipée du dispositif de prélèvement dans le bain thermostaté pendant 10 mn, puis on recommance selon 6) ; au-delà d'une minute, on considère que la charge introduite ne conduit pas à l'apparition de phase liquide, car selon les expériences effectuées, au-delà de ce temps, il n'apparaît plus généralement de phase liquide.
- 8) L'apparition de phase liquide peut être matérialisée en disposant à la sortie de l'injecteur une feuille de papier kraft, à 1 cm, laquelle va se teinter dès l'apparition de. gouttelettes ou de brouillard.
- 9) dès que l'absence de phase liquide est constatée selon les étapes précédentes, on note la charge M résiduelle de butane, contenue dans la cartouche, mesurée par pesée.
- 1) The pad of absorbent material has a shape and dimensions such that it occupies practically the entire internal volume of the container.
- 2) The cartridge is placed under vacuum, until an internal pressure of 10 to 20 mm of mercury is obtained.
- 3) A charge M is introduced in the liquid phase into each cartridge.
- 4) Each cartridge is then equipped with a sampling device, provided with a tap and an injector calibrated to deliver a constant mass flow (for example 50g of butane per hour) at the temperature of the experiment.
- 5) The cartridge thus equipped is placed in a water bath thermostatically controlled at 50 ° C for 30 minutes.
- 6) The cartridge is extracted from the thermostatically controlled bath and placed in an atmosphere at 22 ° C., and the tap is opened by placing the cartridge in different positions, head up, lying down and horizontal, and head down; the butane flow is discharged into the atmosphere, without combustion.
- 7) The time from which the liquid phase appears is noted; if this time is less than 1 minute, the cartridge fitted with the sampling device is replaced in the thermostatically controlled bath for 10 minutes, then restarted according to 6); beyond one minute, it is considered that the charge introduced does not lead to the appearance of liquid phase, because according to the experiments carried out, beyond this time, it does not generally appear any more liquid phase.
- 8) The appearance of liquid phase can be materialized by placing at the outlet of the injector a sheet of kraft paper, at 1 cm, which will tint when the appearance of. droplets or mist.
- 9) as soon as the absence of a liquid phase is noted according to the preceding steps, the residual charge M of butane, contained in the cartridge, is noted, measured by weighing.
Pour différents supports fibreux à base de cellulose, type pâte à papier, disposés dans diverses cartouches à valve selon la figure 1, et pour du butane commercial, on obtient les résultats montrés dans le tableau ci-après ; m, est la charge maximum théorique de butane évaluée comme indiqué dans le préambule de la présente description, en tenant compte du volume de l'évidement.
Si l'on compare les résultats de l'essai n° 6 avec les valeurs données dans le préambule de la présente description, on constate qu'on avoisine la capacité théorique d'absorption du tampon de matériau absorbant, en remplissant la cartouche à 92% de sa capacité sans bourrage. Cette performance obtenue selon l'invention est intéressante, dans la mesure où le bourrage ne fait perdre en définitive qu'un volume limité pour le stockage de la phase liquide.If we compare the results of test No. 6 with the values given in the preamble to this description, we see that the theoretical absorption capacity of the pad of absorbent material is approached, by filling the cartridge to 92 % of its capacity without jamming. This performance obtained according to the invention is advantageous, insofar as the stuffing only ultimately causes a limited volume to be lost for the storage of the liquid phase.
Afin de produire en grande série des cartouches selon la figure 1, on met en oeuvre un procédé illustré schématiquement en fig. 3.In order to mass produce cartridges according to FIG. 1, a process illustrated schematically in FIG. 3.
En partant d'un rouleau de matière première se présentant sous la forme d'une nappe de fibres 14, on fait passer cette nappe- dans un appareil défibreur 15 à partir duquel un ventilateur centrifuge 16 envoie les fibres séparés dans une trémie 17 dans laquelle lesdites fibres sont séparées de l'air. Un autre ventilateur 18 aspire de l'air dans le défibreur 15 et dans la trémie 17 et le rejette à l'extérieur après qu'il soit passé dans un dispositif de filtration 19.Starting from a roll of raw material in the form of a sheet of
Les fibres disposées dans la trémie 17 tombent dans une cheminée doseuse 20 alimentant une vis d'archimède 21. Celle-ci par rotation comprime les fibres dans les corps 2 placés axialement de manière successive au débouché de cette vis. On prévoit de disposer un mandrin central non représenté dans chaque corps 2 de manière que les fibres se disposent en couronne autour de ce mandrin qui permet la formation de l'évidement 9a et la mise en place de la cheminée perforée 7 dans cet évidement.The fibers arranged in the
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