FI83301C - Utmatningsanordning foer en gastrycksatt behaollare foer utmatning. - Google Patents

Description

1 83301

Annostelulaite kaasupaineistettuja annostelusäiliöitä varten - Utmatningsanordning för en gastrycksatt behällare för utmatning

Esillä olevan keksinnön kohteena on kaasupaineistettuja annostelusäiliöitä varten tarkoitettu annostelulaite, johon kuuluu venttiili, venttiilin käyttölaite ja virtauksen säädin, jolloin virtauksen säädin käsittää rungon, jossa on tulo ja lähtö, alusta lähtöä ympäröivässä rungossa sekä kompensointielimet virtauksen säätimen vastuksen pienentämiseksi vasteena säiliössä olevan kaasun paineen vähenemiselle niin, että käytössä tuotteen annostelu säiliöstä, jossa on äärellinen määrä paineenalaista kaasua, taipumus virtaus-määrän vähenemiseen kaasun paineen aletessa on ainakin osittain kompensoitu taipumuksella virtausmäärän lisääntymiseen virtauksen säätimen vastuksen pienenemisen vaikutuksesta.

Paineistettuja annostelusäiliöitä on käytetty useita erilaisia liikkuvia ja sitkeitä nestemäisiä tuotteita annosteltaessa; säiliöissä käytetään tyypillisesti nestemäistä ponneainetta, kuten hiilivetyä tai fluorihiilivetyjä, joiden höyrynpaine on normaaleissa työskentelylämpötiloissa riittävän korkea kuljettamaan tuotetta eteenpäin annostelulaitteen lävitse ja koska niillä on ideaaliset höyrystymisomi-naisuudet tasaisen virtausmäärän saamiseksi sumuttimen koko elinajalle ja koska ne saavat aikaan aerosolisuihkun hajoamisen nopean höyrystymisen vuoksi sumutussuuttimesta lähdön jälkeen. Tällaisten ponneaineiden käytön tiedetään kuitenkin aiheuttavan ympäristö- ja turvahaittoja, ja nestemäisen ponneaineen käyttöön liittyy kiinteästi esim. höyrystymisestä johtuvan jäätymisen kaltaisia haittoja.

Aerosolisäiliöiden valmistajat ovat viidentoista viimeisen vuoden aikana etsineet keinoa fluorivetyjen korvaamiseksi ilman että laitteiden ominaisuudet huononevat.

2 83301

Tavallisesti suhteellisen liukenemattomien ponnekaasujen, kuten typen, käytön haittana on se, että paineaineen tuottama sumutuspaine ja annosteltavan tuotteen virtausnopeus vähenee huomattavasti kun jäljellä olevan tuotteen tilavuus pienenee silloin, kun paineaineena on puristettu kaasu (erotuksena haihtuvasta nesteestä, joka esiintyy säiliössä osittain nesteenä osittain höyrynä) ja erityisesti silloin, kun kaasu on suhteellisen liukenematon tuotteeseen.

Paineenalaisen kaasun aiheuttaman ongelman eräs näkökohta on kuvattu julkaisussa US-3 854 636, jossa selostetaan, että kaiken säiliössä olevan tuotteen annostelemiseksi puristetun kaasun alkuperäisen paineen on oltava erittäin suuri. Tämän johdosta on ryhdyttävä erityisiin toimenpiteisiin virtauksen pienentämiseksi kuten sisällyttämällä rakenteeseen erittäin kapea kuristuskohta virtausreitille, minkä tuloksena sumutettavien hiukkasten koko rajoittuu. Tässä julkaisussa on pyritty ratkaisemaan ongelma, miten voidaan sumuttaa suhteellisen suuria hiukkasia ja ehdotettu ratkaisu sisältää useita virtauskuristimia, jotka mahdollistavat virtausreitin kuristusasteen pitämisen kohtuullisena, jolloin suurehkot hiukkaset voidaan annostella.

On selvää, että käytettäessä poikkeuksellisen suurta kaasun-painetta aiheutuu myös muita haittoja säiliölle niin, että tätä laitetta ei voida soveltaa sumuttamaan lasipulloista.

Onnistunein kaupallisista yrityksistä ongelman ratkaisemiseksi on ollut käyttää tavanomaista annostelulaitetta käyttämällä hiilidioksidia ajoainekaasuna, jolloin hyödynnetään hiilidioksidin suhteellisen suurta liukoisuutta. Säiliön elinaikana ajoainekaasu tuorestuu tehokkaasti liuoksesta irtoavalla hiilidioksidilla esim. ravistamalla säiliötä ennen käyttöä. Hiilidioksidia käytettäessä on kuitenkin paras saavutettu tulos johtanut 30 %:n pudotukseen virtaus-määrässä säiliön käyttöaikana, joten tämä on kaikkea muuta kuin täydellinen ratkaisu ongelmaan. Lisäksi hiilidioksidin haittana on kuitenkin se, että sen liukenevuus vaihtelee 3 83301 eri tuotemuotojen ja lämpötilojen välillä, joten säiliötä täytettäessä on oltava huolellinen kaasun liiallisen lähtö-paineen välttämiseksi.

Vaihtoehtoinen strategia on ollut korvata kaasua tai höyryä oleva ajoaine käyttämällä pumppusumutinta, jolloin ongelma vältetään täysin. Tämä ei kuitenkaan ratkaise varsinaista ongelmaa, koska sumutus rajoittuu tällöin lyhyisiin pulssei-hin, jotka vastaavat pumpun jokaista iskua. Tällä ei siten saavuteta jatkuvaa sumutustoimintaa ja pumput ovat jo sinänsä yleensä monimutkaisempia rakenteeltaan kuin suhteellisen yksinkertaiset tavanomaiset aerosolien sumutusventtiilit.

Vielä eräs yritys on ollut jatkaa fluorihiilivetyajoainei-den käyttöä, mutta eristää ajoaine sumutetusta tuotteesta käyttämällä joustavaa rajapintaa säiliön sisällä. Tämä ei kuitenkaan välttämättä poista ajoainevaaraa, koska se vapautuu ilmakehään käytön jälkeen ja johtaa lisäksi taaskin pakkaukseen, joka on kallis valmistaa.

On myös kehitetty kemiallisia keinoja kaasun tuottamiseksi jatkuvasti säiliön käyttöikänä. Tällaisten tekniikoiden on kuitenkin todettu olevan suhteellisen kalliita valmistaa.

Markkinoille on tuotu vaihtoehtoisia haihtuvia ajoaineita, joissa ajoaineina on hiilivety kuten butaani. Näiden ajoai-neiden erityisenä haittapuolena on, että ne ovat erittäin tulenarkoja ja ne eivät yleensä anna samaa laatua annostellulle aerosolisuihkulle, koska säiliön paine on matalampi kuin mikä saavutetaan fluorivedyillä. Hiilivedyt ovat myös vähemmän haihtuvia niin, että tuloksena oleva suihku on liian märkä, koska ajoaineen nestemäisen faasin osuus sumussa on suuri. Vertauksen vuoksi fluorivedyllä sumutettaessa nestepitoisuudella on taipumusta höyrystyä huomattavasti nopeammin ruiskutussuuttimesta lähdön jälkeen, mikä johtaa myös aerosolisuihkun hajoamiseen.

4 83301

Hiilivetyajoaineisiin liittyviä ominaisuuksia on parannettu käyttämällä höyryfaasiväliottoja suihkutusventtiiliin, millä tuodaan lisää ajoainetta kaasumuodossa suihkun hajaantumisen edistämiseksi. Tällä on haittapuolena mutkikkuuden lisääntyminen venttiilivalmistuksessa ja kuitenkin tuloksena on liian märkä sumutettu tuote, koska nestefaasissa olevat ajoainepisarat pysyvät edelleen aerosolissa.

On tehty useita yrityksiä tarttua ongelmaan käyttämällä sumutuslaitteita, joissa virtausta säädetään jäljellä olevaan ajoainekaasun paineen mukaisesti. Nämä laitteet vaihte-levat huomattavasti rakenteeltaan ja monimutkaisuudeltaan, mutta yleisesti ottaen kärsivät siitä haittapuolesta, että niissä on suuri lukumäärä osia, jotka ovat vaikeita valmistaa suurina määrinä alhaiseen hintaan. Erityisenä haittana on, että useat näistä komponenteista on valmistettava suhteellisen tiukkoihin toleransseihin mikäli tarkkaa säätöä halutaan. Eräs esimerkki näistä on sellainen neulaventtiili, jossa sekä neula että neulaistukka on koneistettava erittäin tarkasti. Näihin laitteisiin liittyvä lisäongelma on se, että valmistettaessa niitä suurina määrinä paineen säätimen ominaisuudet tyypillisesti vaihtelevat yksilöstä toiseen niin, että toimintaominaisuudet eivät ole toistettavissa.

Kaupallisten tekniikan tasoa edustavat laitteiden voidaan yhteenvedonomaisesti todeta olevan sellaisia, etteivät ne muodosta kelvollista ratkaisua ongelmaan joko riittämättömän suorituskyvyn tai liian suurten kustannusten vuoksi.

US-julkaisu 3 970 105 kuvaa kaksi toteutusmuotoa, joista ensimmäinen sisältää muodoltaan muutettavan tuloputken, kun taas tämä putki on jätetty pois toisesta toteutusmuodosta. Tarkasteltaessa ensimmäistä toteutusmuotoa on ilmeistä, että esitetty laite on pelkästään "paperiehdotus", joka ei toimi käytännössä seuraavista syistä. On laskettu, että tyypillisessä aerosolisumuttimessa muotoaan muuttavan tulo-putken mittojen on oltava sellaisia, että syntyy halkaisijaltaan 0,33 mm aukko. Putken seinämän paksuus olisi 5 83301 tällöin suuruusluokkaa 0,07 mm. Putki on esitetty tiiviissä sovituksessa sisääntulokuristuskappaleen sisällä. Säätimen suorituskyky riippuu kriittisesti kaikista valmistusto-leransseista kuristuskappaleen ja putken mittojen suhteen ja on siten selvää, että näiden osien on oltava erittäin hienolaatuisia. Jos esim. kuristuskappaleen aukko on hieman ylimittainen, syntyy kuristuskappaleen ja putken väliin välys, jolloin kuristuskappaleen alkupuristuminen levyele-mentin siirtymän vuoksi ei johda mihinkään muutokseen putken mitassa ennen kuin vasta riittävä lisäpaine on tuotu levyyn tämän väljyyden poistamiseksi. Valmistustoleransseilla on siten säätimen suorituskykyominaisuuksiin oleellinen vaikutus siten, ettei se toimi alhaisilla paineilla. Tämä järjestely on selvästi äärimmäisen herkkä kahden komponentin valmistustoleransseille.

Vielä eräs tällä tekniikan alueella tunnettu ongelma johtuu siitä, että elastomeeriset aineet turpoavat ollessaan kosketuksissa sumutettavien tuotteiden kanssa ja erityisesti näin tapahtuu vakavassa määrin kun käytetään alkoholiperus-taisia tuotteita. Kuristuskappale on kehän suunnassa rajattu kiinteän teräksisen säädinrungon sisään niin, että kaikki turpoaminen johtaa aukon kuristumiseen, mistä on seurauksena liiallinen kuristuminen kaikilla paineilla. Siten putkeen ehdottomasti kohdistuvat kaikki turpoamisen aiheuttamat vaikutukset, koska aukko pienenee. Tämän johdosta laitteen suorituskyvyn voidaan olettaa muuttuvan aikaa myöten kun elastomeerinen materiaali asteittain turpoaa jouduttuaan kosketukseen tuotteen kanssa.

On tunnettua, että tällaisissa laitteissa käytettävät elastomeeriset materiaalityypit omaavat huomattavan kitkavastuk-sen toistensa suhteen ja otettaessa huomioon putken joustavuus on erittäin epätodennäköistä, että putki liukuisi helposti eteen- ja taaksepäin kuristuneen aukon sisällä, jonka muodostaa kuristuskappale, erityisesti koska kuristuskappale kohdistaa putkeen samanaikaisesti sisäänpäin puristavan voiman. Tilanne, jossa levyn ylöspäin suuntau- 6 83301 tunut liike olisi työntänyt putkea ylöspäin, johtaisi käytännössä oletettavasti putken taittumiseen pikemminkin kuin sen pitkittäiseen siirtymiseen kuristuskappaleen pituussuuntaisen aukon läpi.

Siten määrä, johon virtausreittiä kuristetaan tässä laitteessa, riippuu materiaalien tarkkojen ominaisuuksien, kuristuskappaleen, putken ja levyelementin rakennemittojen erittäin monimutkaisesta vuorovaikutuksesta. Julkaisu toteaa, että tällä laitteella saavutetaan vakio massavirta syöttöpaineen jollakin vaihtelualueella, kun taas keksijän mielestä kyseinen laite ei toimi väitetyllä tavalla ja toiminta muuttuu huomattavasti vaaditulla paineenvaihtelu-alueella ja että yksittäisten säädinyksilöiden välillä ei saavuteta toistettavuutta mainittujen erittäin suurien tarkkuusvaatimusten vuoksi.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on kohteena kaasupaineis-tettuja annostelusäiliöitä varten suunniteltu laite, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Virtauksen säädin koostuu rungosta ja rungon sisäosassa olevasta kalvosta, jossa on virtausreitin määrittävä aukko. Aukko muodostaa kuroutuman, joka aiheuttaa virtauksen vastuksen. Kalvo on joustavasti taivutettavissa sen vastuksen muuntelemiseksi, jonka kuroutuma saa aikaan vastuksena kalvon poikki ulottuvan painedifferentiaalin vaihtelulle siten, että tuotetta annosteltaessa säiliöstä, jossa on rajallinen paineistavan kaasun lähde, ainakin osa virtausnopeuden kaasun kulumisesta johtuvasta laskemisesta korvautuu sillä, että virtausnopeus pyrkii nousemaan virtauksen säätimen alentuneen virtauksen vaikutuksesta.

Tällaisen laitteen etuna on se, että virtausnopeutta voidaan säädellä hyväksytylle tasolle koko tuotteen säiliöstä edistyvän annostelun aikana. Keksinnön laite on erittäin tunteeton elastomeerisen kalvon turpoamisefekteille, koska tämä kalvo on sijoitettu väljällä sovitteella runkoon. Siten 7 83301 ei esiinny lainkaan säteen suuntaista turpoamista vastustavaa rajoitusta ja näin ollen sen aukon läpimitan, joka rajaa virtaustien, on todettu olevan riippumaton turpoamisesta. Vielä eräs keksinnön laitteen piirre on se, että se sisältää ainoastaan yhden komponentin, jolle on tarkat tolerans-sivaatimukset ts. muotoaan muuttava kalvo, jossa kriittisiä mittoja ovat aukon mitat. Käytännössä on todettu, että kalvo, joka on valmistettu käyttäen keskellä olevaa ydintap-pia, joka vastaa aukon mittoja ja joka on suhteellisen yksinkertainen koneistaa tarkkoihin toleransseihin, on erittäin käyttökelpoinen, mistä seuraa se, että esillä olevan keksinnön mukaiset säätäjät omaavat erittäin hyvän toistettavuuden, mitä tulee paine/virtausominaisuuksiin.

Suositeltavasti säätimen minimivastus on suurempi kuin muun laitteen yhdistetty vastus. Säädin voi siten hallita laitteen vertauskuvaa. Edellä mainitun minimivastuksen on ymmärrettävä tarkoittavan käytössä esiintyvää minimivastusta; tämä vastaa sitä kohtaa, jossa kaikki tuote poistetaan paineistetusta annostelusäiliöstä.

Suositeltavasti kalvon myötävirran puoleinen pinta toimii yhdessä rungon rengasmaisen alustan kanssa; toinen pinnoista ja alusta on viistottu toisen ollessa tasainen; kalvo on riittävän painedifferentiaalin alaisena taivutettavissa kulmatarkkaan yhteyteen pinnan ja alustan väliin.

Alusta on suositeltavasti tasainen ja kalvon myötävirran puoleinen pinta on viistottu.

Laitteeseen kuuluu suositeltavasti heti kalvon vastavirran puolella sijaitseva pesä siten, että virtausreitti laajenee paikallisesti poikkileikkaukseltaan paljastaakseen oleellisen osan kalvon vastavirran suuntaisesta pinnasta virtauksen paineen alaiseksi. Pesä voi muodoltaan olla kartiomainen, lieriömäinen, jne.

8 83301

Runko voidaan edullisesti muovata kiinteästi venttiiliin tai käyttölaitteeseen.

Vaihtoehtoisesti runko voidaan sijoittaa tuotteeseen upotettavan nousuputken alempaan päähän.

Vaihtoehtoisesti runko voidaan sijoittaa venttiilistä riippuvan nousuputken ensimmäisen osan alempaan päähän nousuputken toisen pään riippuessa säätimen rungosta.

Keksinnön toisena kohteena on paineistettu annostelusäiliö, johon kuuluu edellä kuvattu laite.

Lisäksi keksinnön kohteena on paineistettu annostelusäiliö, johon kuuluu edellä kuvattu laite; säiliö on tyypiltään lokeroinen tai monilokeroinen säiliö, jossa paineistava kaasu erotetaan annosteltavasta tuotteesta tai vastaavasti annosteltavista tuotteista niin, että mikä tahansa sellainen tuote paineistetaan kaasun paineeseen, mutta sitä ei sekoiteta kaasun kanssa.

Lisäksi keksinnön kohteena on kaasupaineistettua annostelusäi-liötä varten tarkoitettu annostelulaite, johon kuuluu venttiili, venttiilin käyttölaite ja virtauksen säädin; säätimeen kuuluu kalvo, jossa on virtausreitin määrittävä aukko. Aukko muodostaa kuroutuman, joka luo virtauksen vastuksen. Kalvo on joustavasti taivutettavissa sen vastuksen muuntelemiseksi, jonka kuroutuma saa aikaan vastuksena kalvon poikki ulottuvan paine-diffetentiaalin vaihtelulle siten, että käytössä virtausnopeus ei vaihtele enempää kuin 10 % kaasun paineen vaihdellessa välillä 207-1034 kPa.

Keksinnön mukaisesti laite voi sisältää kalvon, johon kuuluu rengasmainen, kalvon vastavirran puoleisen pinnan vieressä oleva laippa, joka suuntautuu säteittäisesti virtausreitin akseliin nähden.

Laipan etuna on se, että paineen toimintona saadaan aikaan parannettu virtausnopeus. Käytettäessä esillä olevan keksinnön

II

9 83301 mukaista laitetta virtausnopeus paineen toimintona nousee kohoavan paineen mukana nollanopeudesta, kunnes kynnyspaine saavutetaan paineissa, joiden yläpuolella virtausnopeus tulee olennaisesti vakioksi. Kalvon laipan avulla aikaansaatava parannus on se, että voidaan tuottaa alempi edellä kuvatun kaltainen kynnyspaine kuin mitä saataisiin aikaan käyttämällä vastaavaa laipatonta kalvoa.

Venttiili on käytännöllinen, sillä tämän kaltaisten paineistettujen annostelusäiliöiden rakentamisen tavoitteena on se, että säiliön jäännöspaine silloin, kun annosteltu tuote on kulutettu loppuun, olisi riittävä pitämään yllä vaadittavaa virtausnopeuden tasoa poiston aikana niin, että olannaisesti kaikki tuote voidaan käyttää. Tämän vuoksi tulisi jäännöspaineen ihanteellisesti vastata ainakin kynnyspainetta niin, että virtausnopeus pysyy suhteellisen vakiona koko annosteluprosessin ajan. Alku-paine, johon säiliö täytetään, valitaan varmistamaan, että jäännöspaine säilytetään ainakin kynnvspaineen tasolla, jolloin laipoitetun kalvon käytön seurauksena voidaan lähtötävttö-painetta alentaa ilman suoritustehon laskua.

Laipan etuna on lisäksi se, että se sopeuttaa kalvon automaattisiin komponenttikäsittelyjärjestelmiin ja puoliautomaattisiin järjestelmiin - esimerkkinä voidaan mainita tärylevvkokoonpa-noissa käytetyt kalvot - tuottamalla ulkoisen osan, joka voi helposti erottaa kalvon vasta/myötävirtasuuntauksen.

Suositeltavasta yllä kuvatun kaltainen säiliö sisältää paineistavaa kaasua, joka on typpi.

Keksinnön erityisiä sovellutuksia kuvataan nyt ainoastaan esimerkinomaisesti viitaten liitteenä oleviin piirroksiin, joissa: kuvio 1 on läpileikkauskuva laitteesta, jossa säädin on asennettu kiinteästi venttiiliin; kuvio 2 on samanlainen kuva laitteesta, jossa säädin on asennettu erilleen venttiilistä ja jossa runko on sijoitettu venttiilin ja nousuputken väliin; 83301 10 kuvio 3 on läpileikkauskuva säätimestä, joka on sijoitettu erilleen nousuputken alempaan päähän; kuvio 4 on läpileikkauskuva käyttölaitteeseen kiinteästi asennetusta säätimestä; kuvio 5 on läpileikkauskuva vaihtoehtoisesta käyttölaitteesta, johon on asennettu säädin; kuvio 6 on läpileikkauskuva virtauksen säätimen kalvosta; kuvio 7 on graafinen kaavio, joka esittää laboratoriotuloksia virtausnopeudesta F peräkkäisten liikkeellepanevien voimien N suhteen käytettäessä kuvion 1 mukaista laitetta tuotteen annos-telemiseksi paineistetussa säiliössä; kuvion 8 kaavio esittää virtausnopeuden F laboratoriotuloksia verrattuna kaasun paineeseen käytettäessä kuvion 2 kaltaista laitetta; kuviossa 9 on samanlainen kaavio, jonka tulokset I saatiin käyttämällä kuvion 3 kaltaista laitetta ja tulokset II käyttämällä laitetta, jossa ei ollut säädintä; kuviossa 10 on samanlainen kaavio tuloksista, jotka saatiin käyttämällä kuvion 4 kaltaista laitetta ja kolmea vaihtoehto-tyyppistä venttiilin käyttölaitetta; kuviossa 11 on samanlainen kaavio tyypillisistä tuloksista I, joissa on käytetty ilman säädintä olevaa venttiiliä, tuloksissa II käytettiin samanlaista, käyttölaitteeseen liitettyä venttiiliä ja tuloksissa III käytettiin venttiiliä ja käyttölaitteeseen kiinnitettyä säädintä; kuvio 12 on osiin hajoitettu läpileikkauskuva vaihtoehtoisesta virtauksen säätimestä, jossa kalvoon- kuuluu rengasmainen laippa; kuvio 13 on koottu läpileikkauskuva kuvion 12 virtauksen säätimestä tuotteen poiston aikana; kuvio 14 on samanlainen kuva kuvion 13 virtauksen säätimestä säiliön täytön aikana; kuvio 15 on läpileikkauskuva toisesta vaihtoehtoisesta virtauksen säätimessä käytettävästä kalvosta, jonka vastavirtapin-nalla on aksiaalinen uloke; kuvio 16 on virtausnopeuden kaavio verrattuna paineeseen poistettaessa tuotetta paineistetusta annostelusäiliöstä, jossa on kuvioiden 12, 13 ja 14 kaltainen virtauksen säädin; 11 83301 kuvio 17 on läpileikkauskuva edelleen toisesta vaihtoehtoisesta virtauksen säätimestä, jossa on laipoitettu kalvo ja venttiilin ja nousuputken väliin kiinnitetty runko; kuvio 18 on samanlainen kuva jälleen toisesta vaihtoehtoisesta mallista, jossa virtauksen säätimeen kuuluu laipoitettu kalvo ja joka on sijoitettu kiinteästi venttiiliin; ja kuvio 19 on edelleen vaihtoehtoinen malli, jossa virtauksen säätimeen kuuluu laipoitettu kalvo ja joka on asennettu kiinteästi venttiilin käyttölaitteeseen.

Kuvion 1 laitteessa 1 on venttiili 2 suljetussa asennossa, jolloin venttiiliosa 3 pidetään tiiviissä yhteydessä tiivisteen 4 kanssa palautusjousen 5 avulla. Venttiilin runko 6 määrittää venttiilipesän 7, johon annosteltava tuote lasketaan venttiilin tuloaukon 8 kautta.

Venttiilin poistoaukko 9 koostuu lieriömäisestä kanavasta, joka ulottuu venttiiliosaan 3 kiinteästi liitetyn ja käyttölaitteeseen (ei kuvassa) yhdistetyn varren 10 lävitse.

Venttiilin runkoon 6 kuuluu putkimainen alempi osa 11, jossa en halkaisijaltaan pienempi, nousuputken 12 vastaanottava putkimainen jatkos 11a.

Virtauksen säädin, johon kuuluu kalvo 13, sijaitsee venttiilin rungon alemmassa osassa 11 ja siinä on samassa linjassa venttiilin tuloaukon 8 kanssa oleva aukko 14.

Venttiilin rungon 6 rengasmainen alusta on muovattu tuloaukon 8 ympärille ja kalvon 13 viistottu pinta 16 on piirroksen mukaisesti kosketuksessa alustan kanssa silloin, kun venttiili on avoimessa annossa.

Laite 1 on sovitettu venttiilin maljaan 17, joka on vaottu tunnetulla tavalla säiliöön (ei kuvassa), jossa annosteltava tuote paineistetaan, tässä tapauksessa typen avulla. Tiiviste 4 on kiinnitetty venttiilin rungon 6 ylemmän rengasmaisen reunan ja venttiilin maljan 17 väliin.

12 83301

Annosteltaessa tuotetta säiliöstä venttiilin vartta 10 painetaan alas palautusjousta 5 vasten niin, että venttiilin osa 3 liikkuu alaspäin erilleen tiivisteestä 4. Varressa sijaitseva säteittäi-nen putki pääsee tällöin yhteyteen venttiilin pesän 7 kanssa niin, että saadaan aikaan virtausreitti säiliöstä aukon 14, venttiilin tuloaukon 3, pesän 7, säteittäisen aukon 18 lävitse lopulta venttiilin poistoaukkoon 9, minkä jälkeen tuote annostellaan varren 10 kautta.

Kalvo 13 voi rajoitetusti liikkua rungon putkimaisen alemman osan 11 sisäpuolella aksiaaliseen suuntaan. Venttiilin 2 ollessa auki virtaus liikuttaa kalvoa sulkevaan yhteyteen alustan 15 kanssa siten, että koko virtauksen on kuljettava aukon 14 lävitse.

Aukko 14 puristaa virtausreittiä kokoon ja kohdistaa virtaukseen vastuksen, joka on suurempi kuin muun laitteen yhdistetty vastus. Painedifferentiaali saadaan aikaan kalvon ylitse; levy on joustavasti taivutettu niin, että viistottu pinta 16 liikutetaan kosketuksiin alustan 15 kanssa. Tämä taivutus rajoittaa lisäksi virtausta pienentämällä aukkoa 14 säätimen vastuksen lisäämiseksi.

Kun tuotetta edistyvästä kulutetaan säiliöstä, jäljellä olevan tuotteen tilavuus pienenee ja vastaavasti typen tilavuus kasvaa niin, että säiliön paine laskee. Lokeroimattomassa säiliössä voi myös tapahtua jonkin verran typen katoa, koska liuokseen liuennutta typpeä saattaa poistua tuotteen mukana.

Paineen laskiessa virtausnopeus tahtoo hidastua, mutta tämä pyrkimys korvautuu ainakin osaksi virtauksen säätimen avulla, koska kalvo 13 taipuu vähemmän sen poikki kulkevan alhaisemman painedifferentiaalin vuoksi siten, että säätimen vastus pyrkii alenemaan.

On huomattu, että valitsemalla sopiva virtauksen säätimen kalvo, virtausnopeus kaikissa kaasun paineissa saadaan pidetyksi suhteellisen vakiona tai ainakin hyväksyttävien poikkeamien rajoissa. Yllä kuvatulla laitteella tehdyissä kokeissa virtaus- il i3 83301 nopeuden muunnokset ovat olleet vähemmän kuin 10 % kaasun paineiden vaihdellessa välillä 207-1034 kPa.

Kuviossa 2 on vaihtoehtoinen laite, jonka säätimessä on venttiilin 21 ja nousuputken 12 väliin runkoon 20 sijoitettu kalvo 13. Rungossa 20 on sisäkkäin sopivat ylemmät ja alemmat kappaleet 22 ja 23; yläkappaleessa on työntösovitteinen välikappale 24 venttiilin 21 liittämistä varten. Rungon alemmassa osassa 23 on lisäksi toinen työntösovitteinen välikappale 25 nousuputkeen yhdistämistä varten.

Kalvo 13 on liitetty sisäkkäin sopiviin rungon osiin 22 ja 23, ja sen myötävirran puoleinen pinta on kehämäisesti liitettävissä tasaiseen alustaan 26, jonka keskellä on poistoaukko 27. Kalvossa on keskusaukko 14 samassa linjassa poistoaukon 27 kanssa ja sen myötävirran puoleinen pinta 16 on viistottu.

Alemmassa kehyksen osassa 23 on virtauksen suunnasta poikkeava suppilokappale 28.

Rungon ylemmässä osassa 22 on kuusi aksiaalisesti suuntautuvaa rimaa 70, jotka suuntautuvat säteittäisesti sisäänpäin väljään kosketukseen kalvon 13 kanssa niin, että rimojen väliin muodostuu aksiaalisesti suuntautuvia sivukanavia. Säteittäisesti suuntautuvat rimat 71 suuntautuvat sisäänpäin alemmasta rungon osasta 23 määrittäen väliin jäävät säteittäisesti suuntautuvat kanavat, jotka ovat yhteydessä suppi-lokappaleen 28 ja aksiaalisesti suuntautuvien rimojen 70 määrittämien kanavien kanssa.

Avattaessa venttiili saadaan aikaan virtaus nousuputken 12, välikappaleen 25, suppilokappaleen 28, aukon 14 ja poistoaukon 27 lävitse venttiiliin 21. Kalvo on rajoitetussa määrin sovitettu väljästi runkoon, mutta virtauksen alku liikuttaa kalvoa aksiaalisesti sulkuyhteyteen alustan 26 kanssa niin, että koko virtauksen on kuljettava aukon 14 lävitse. Kalvon 13 aukon 14 muodostama kuroutuma saa aikaan vastuksen virtausta vastaan, jolloin syntyy painedifferen- 14 83301 tiaali kalvon poikki niin, että kalvo taipuu jossain määrin virtauksen suuntaisesti käytettävästä kaasun paineesta riippuen.

Riittävästi taipuneen kalvon 13 myötävirran puoleinen pinta 16 joutuu samaan tasoon alustan 26 kanssa, ja tässä tilanteessa aukko 14 puristuu kokoon saaden aikaan lisääntyvän vastuksen virtausta vastaan. Alhaisempien kaasun paineiden kohdalla kalvo taipuu vähemmän ja saa sen vuoksi aikaan pienemmän vastuksen.

Kuvion 2 mukainen laite on myös tehty niin, että säiliö voidaan täyttää paineistavalla kaasulla venttiilin 21, säätimen 20 ja nousuputken 12 kautta. Täyttökaasu ottaa käyttöön vastakkaissuuntaisen virtausreitin, joka pakottaa kalvon 13 erilleen alustasta 26 kosketuksiin säteittäisten rimojen 71 kanssa. Säätimen virtauksen vastakkaissuuntaiselle reitille kohdistama vastus kaasutusvaiheen aikana pienenee rimojen 70 ja 71 välissä olevien kanavien avulla, jolloin kaasu voi virrata myös kalvon 13 ulkopuolella aukon 14 tuottaman virtausreitin lisäksi. Vastakkaissuuntaista kaasu-virtausta varten muodostuvien sivukanavien olemassaolo mahdollistaa kaasutusvaiheen keston pitämisen mahdollisimman lyhyenä.

Kuvion 3 vaihtoehtoisessa laitteessa on virtauksen säädin, johon kuuluu rungon 30 nousuputken 12 alempaan osaan sijoitettu kalvo 13. Rungossa 30 on putkimainen ylempi osa 31, jossa on läpimitaltaan pienempi, työntösovitteisesti nousu-putkessa sijaitseva putkimainen jatkos 31a. Rungon putkimainen alempi osa 32 on välisovitteisesti liitetty ylempään osaan 31 ja siihen kuuluu tuloaukko 33.

Ylempään osaan 31 kuuluu poistoaukko 34 ja kalvo 13 sijaitsee samankeskeisesti rungossa niin, että aukko 14 on samassa linjassa poistoaukon ja tuloaukon 33 kanssa.

Aksiaalisesta suuntautuvat rimat 70 määrittävät kalvon 13 ja ylemmän osan 31 väliset aksiaalisesti suuntautuvat kana- 15 83301 vat, ja useat tapit 72 suuntautuvat sisäänpäin alemmasta osasta 32 tuloaukon 33 ympärillä välyksen säilyttämiseksi kalvon 13 ja alemman osan välillä. Normaalivirtauksen aikana venttiilin ollessa auki kalvo 13 liikkuu ylöspäin virtauksen mukana kehämäiseen sulkuyhteyteen alustan 26 kanssa niin, että koko virtaus pakotetaan kulkemaan aukon 14 lävitse. Säiliön kaasuttamisen aikana vastakkaissuuntainen kaasuvirta työntää kalvoa alaspäin kosketuksiin tappien 72 kanssa, ja säätimen virtausta alennetaan kalvon ja rimojen 70 ja tappien 72 kehän ympärillä olevien sulkukanavien avulla.

Kuviossa 4 on keksinnön mukaisessa laitteessa käytössä oleva käyttölaite 40, jossa on kanava 41 lieriömäisen venttiilin varren (ei kuvassa) vastaanottamiseksi. Varsi on sijoitettu niin, että se käynnistää venttiilin painettaessa käyttölaitetta alas.

Käyttölaitteessa 40 on suutin 42, jossa on poistoaukko 43.

Suutin on sijoitettu alistamaan tuotevirta leikkausvoimien alaiseksi sumun muodostamiseksi annosteltavasta tuotteesta. Mikäli halutaan saada aikaan tuotesuihku, voidaan suutin tehdä sen mukaisesti.

Kalvo 13 suuntautuu pystysuoraan käyttölaitteessa niin, että aukko 14 on vaakasuorassa yhteydessä kanavan 41 ja aukosta 14 suuttimeen 42 yhteydessä olevan putken 44 kanssa.

Kuviossa 5 on samanlainen käyttölaite 50, jossa kalvo 13 on sijotettu vaakasuoraan. Käyttölaitteeseen 50 kuuluu suppilokap-pale 51, joka on yhteydessä kanavasta 41 kalvon aukkoon 14 niin, että kalvon vastavirran puoleinen pinta 52 on täysin virtauksen alainen.

Kuviossa 6 on nähtävissä kalvo, jonka aukkoa 14 on laajennettu. Tuloaukossa 60 on profiloidut reunat 61, ja aukko 14 poikkeaa hieman tuloaukosta poistoaukkoa 62 kohti. Vastavirran puoleinen pinta 16 on viistottu.

Kuvioissa 7-11 on esitetty koetulokset virtauskuvan määrittämiseksi. Tulokset on saatu käyttämällä esillä olevan keksinnön mukaista laitetta.

Kuviossa 7 on nähtävissä tulokset kokeesta, jossa kaasupaineis- 16 83301 tettu säiliö tyhjennettiin kuvion 1 kaltaisella laitteella. Venttiiliä käytettiin peräkkäisinä 15 sekuntia kestävinä jaksoina, ja virtausnopeus kutakin jaksoa kohden mitattiin. Graafisessa kaaviossa on nähtävissä virtausnopeus F grammoina 15 sekuntia kohti verrattuna liikkelle panevien voimien N sarjaan. Virtausnopeuden voidaan havaita pysyvän lähes vakiona kaikkien 14 ensimmäisen jakson aikana ja laskevan sitten nopeasti tuotteen kuluessa loppuun.

Kuviossa 8 esitetään koetulokset, jotka on saatu käyttämällä kuvion 2 mukaista laitetta. Graafisessa kaaviossa on nähtävissä virtausnopeus F grammoina 30 sekuntia kohti verrattuna kaasun paineeseen kPa-yksikköinä. Tulokset on saatu käyttämällä vesi-virtaa annosteltavana tuotteena ympäristön lämpötilassa. Kaaviossa on kolme käyrää, joista kukin vastaa eri venttiiliä käyttämällä saatua laboratoriotietosarjaa. Jokaisessa tapauksessa virtausnopeus kasvaa kaasun paineen mukana, kunnes saavutetaan paine 207 kPa, jonka jälkeen virtausnopeus pysyy suunnilleen vakiona koko jäljellä olevan paineiden sarjan ajan (965 kPa saakka).

Kuvio 9 esittää graafisena kaaviona virtausnopeutta F grammoina 30 sekuntia kohden verrattuna kaasun paineeseen P ilmaistuna kPa-yksikköinä. Tulokset I saatiin käyttämällä kuvion 3 kaltaista laitetta, jossa säädin oli sijoitettu nousuputken alempaan päähän, ja tulokset II saatiin käyttämällä samanlaista laitetta, josta säädin oli poistettu.

Ilman säädintä saadut tulokset osoittavat virtausnopeuden kasvavan kaasun paineen kanssa; säätimen kanssa tehdyt kokeen tulokset osoittavat, että virtausnopeus pysyy suhteellisesti vakiona kaasun paineen ollessa enemmän kuin 207 kPa virtausnopeuden ylä- ja alarajojen ollessa 31,87 ja 28,27 grammaa 30 sekuntia . . kohden silloin, kun kaasun paine on 2.07-965 kPa,

Virtausnopeus pysyy siis koko paineasteikon 207-965 kPa 10 öin rajoissa nopeudesta 30 grammaa/30 sekuntia.

Nämäkin tulokset saatiin käyttämällä vettä annosteltavana tuotteena .

83301

Kuviossa 10 esitetään koetulokset, jotka on saatu käyttämällä kuvion 4 mukaista laitetta. Laitteen säädin on asennettu kiinteästi käyttölaitteeseen. Kaaviossa on kolme tulossarjaa, joissa on osoitettu virtausnopeus graimcina 30 sekuntia kohden verrattuna kaasun paineeseen kPa -yksikköinä; vesi annosteltiin kolmen erimallisen käyttölaitteen suuttimen lävitse. Kaasun paineen ylittäessä 276 kPa virtausnopeus pysyy ylä- ja alarajojen U ja L sisäpuolella (33 ja 27 grammaa). Virtausnopeus pysyy siten 10 %:n rajoissa 30 grammasta 30 sekuntia kohti koko paine-asteikon 276-965 kPaajan.

Kuviossa 11 on esitettynä tyypilliset tulokset, jotka on saatu sekä säätimen kanssa että ilman säädintä. Käyrä I kuvaa virtausnopeutta käytettäessä venttiiliä, jossa ei ole säädintä eikä käyttölaitetta, ja käyrän voidaan nähdä nousevan jyrkästi yhdessä kasvavan paineen kanssa. Käyrä II kuvaa vastaavaa virtausnopeutta silloin kun venttiili on sovitettu käyttölaitteeseen. Tässä tapauksessa käyrä nousee lievemmin reagoiden käyttölaitteen aikaansaamaan virtauksen kohoneeseen vastukseen. Käyrä III kuvaa virtausnopeutta, joka on saatu käyttämällä säätimeen sovitettua venttiiliä ja käyttölaitetta; virtausnopeus on säilynyt ylä- ja alarajojen U ja L rajoissa kaasun paineen ylittäessä 207 kPa.

Tuloksista ilmenee selvästi, että esillä olevan keksinnön kaltaista laitetta voidaan käyttää pitämään kaasupaineistetusta annostelusäiliöstä lähtöisin oleva virtausnopeus suhteellisesti vakiona koko käytännöllisen kaasun paineen kävttöasteikon rajoissa.

Virtausnopeuden kuvaa voidaan kuitenkin vielä lisätä käyttämällä kalvoa, jonka vastavirran puoleisen pinnan vieressä on rengasmainen laippa jäljempänä kuvatun mukaisesti.

Kuviossa 12 virtauksen säädin 101 on kuvattu osiin hajotettuna. Siihen kuuluu profiloitu kalvo 102 muodossa oleva välilevy. Kalvoon 102 kuuluu keskusaukko 103 vastavirran puoleisen pinnan 104 ja myötävirran puoleisen pinnan 105 välissä. Viisto-osa 106 sijaitsee keskeisesti myötävirran puo- 83301 18 leisella pinnalla 105 ja sitä ympäröi rengasmainen pintakappale 107. Aukossa 103 on laajennettu tappi 108, joka liittyy vastavirran puoleiseen pintaan 104. Sitä seuraava aukko on profiloitu niin, että se poikkeaa hieman myötävirtasuunnasta.

Poikkileikkaukseltaan suorakulmainen rengasmainen laippa 109 liitetään kiinteästi kalvon vastavirran puoleisen pinnan 104 viereen ja se muodostaa kalvon 102 säteittäisen jatkoksen.

Profiloitu kalvo 102 on sijoitettavissa kaksiosaiseen runkoon 110, jossa on poistokappale 111 ja tulokappale 112. Nämä ovat työntösovitteisesti liitettävissä sulkemaan alusta 102 yleensä muodoltaan lieriömäiseen pesään 113.

Tulokappaleessa 112 on tuloaukko 120, joka on poikkileikkaukseltaan useita kertoja aukkoa 103 suurempi. Poistokappaleessa 111 on poistoaukko 121, joka on poikkileikkaukseltaan hieman aukkoa 103 suurempi ja johon kuuluu kartiomainen, vastavirran puoleisessa päässä sijaitseva kartiomainen jatkos.

Poistokappaleessa 111 on kuusi rimaa 123, jotka suuntautuvat säteittäisesti sisäänpäin ja aksiaalisesti pesään 112; lisäksi ne on sijoitettu kehämäisesti tasaisten välimatkojen päähän toisistaan. Rimojen 123 vastavirran puoleisissa päissä ovat kaltevat pinnat 124. Tulokappaleessa 112 on samoin kuusi aksiaalisesti suuntautuvaa rimaa 125, joiden myötävirran puoleisissa päissä ovat kaltevat pinnat 126; mutta lisäksi niihin kuuluu vastavirran puoleisissa päissä sijaitsevat säteittäisesti suuntautuvat kappaleet 127, jotka liittyvät pesän 113 päätyseinään 128.

Poistokappaleessa 111 on putkimainen jatkos 130 sen asentamiseksi kaasupaineistettua annostelusäiliötä varten tarkoitetun annostelulaitteen nousuputken (ei kuvassa) alempaan päähän niin, että käytössä runko 110 upotetaan annosteltavaan tuotteeseen.

Il 19 83301

Kuviossa 13 kuvion 12 virtauksen säädin kuvataan kokoonpantuna poistokappaleen 111 ollessa kosketuksissa tulokappaleeseen 112. Eroavuudet tulo- ja poistokappaleiden 111 ja 112 sisähalkaisi-joissa saavat aikaan sen, että pesä 113 on profiililtaan porrastettu; tulokappale 112, joka suuntautuu aksiaalisesti ainoastaan jonkin matkaa poistokappaleeseen 111, muodostaa säteittäisen jatkoksen 131. Profiloitu kalvo 102 sijaitsee pesässä 113 niin, että laippa 109 on jatkoksen 131 avulla sovitettu tuottamaan yleensä väljä sovite kalvon ja rungon 110 väliin kalvon koko aksiaaliselta laajuudelta. Kalvo 102 on symmetrinen virtausrei-tin akselin 129 suhteen, joka kulkee aukon 103 ja rungon 110 lävitse ja joka on yhteenliitettävissä kalvoon virtausreitin akselia pitkin virtauksen säätimen 101 lävitse kulkevan lineaarisen virtausreitin tuottamiseksi. Virtausreitin akseli 120 suuntautuu tämän vuoksi keskisesti tuloaukon 120, aukon 103 ja poistoaukon 121 lävitse.

Kuviossa 13 virtauksen säädin 101 on kuvattu tuotteen annos-teluvaiheen aikana ja nuolet ilmaisevat kaaviomaisesti tuotteen virtauksen säätimen lävitse oloissa, joissa säätimen myötävirta-osassa sijaitseva venttiili (ei kuvassa) on avattu ilmakehään. Virtauksen säädin sijaitsee paineistetussa annostelusäiliössä siten, että painedifferentiaali on olemassa kalvon 102 poikki tuotevirran kanssa. Vaikka laite on kuviossa 13 kuvattu vaakasuoraan, käytössä se olisi yleensä suunnattu virtausreitin akselin 129 kanssa pystysuoraan, jolloin virtaus kulkisi ylä-suuntaan. Tässä tilanteessa virtaus pakottaa kalvon 102 pesän 113 myötävirran puoleisen pään muodostavaa tasaista alustaa 132 vasten, ja alustan 132 ja kalvon rengasmaisen pintakappaleen 107 väliin muodostuu sulku. Tuotevirta pakotetaan siten kulkemaan aukossa 103. Kuviossa 13 on voimassa suhteellisen alhainen painedifferentiaali, jolloin kalvo 102 ei ole näkyvästi taipunut, mutta kohonneissa painetasoissa kalvo 102 taipuu joustavasti yhteyteen alustan 132 kanssa niin, ettei viistoutuma 106 ole enää silmin nähtävissä.

Rimojen 123 ja 125 avulla saadaan kalvo 102 pidetyksi erillään pesän 113 seinästä, ja kalvo on riittävän väljästi sovitettu 20 83301 niin, että se on aksiaalisesti liikuteltavissa erilleen alustasta 132 päinvastaisen virtaussuuntavaiheen aikana.

Kuviossa 14 kuvioiden 12 ja 13 virtauksen säädin on kuvattu tilanteessa, jolloin normaali virtaus on käännetty päinvastaiseksi, kuten esim. silloin, kun annostelusäiliötä täytetään paineistavalla kaasulla venttiilin ja nousuputken lävitse pois-tokappaleen putkimaiseen jatkokseen 130. Tässä tilanteessa kalvoa 102 liikutetaan aksiaalisesti kosketuksiin pesän 113 vastavirran puoleisen pään ja rimojen 125 säteittäisesti suuntautuvien kappaleiden 127 kanssa. Nuolet osoittavat täyttörei-tin, joka ei ainoastaan kulje aukon 103 lävitse, vaan myös kalvon 102 ympäristössä aksiaalisesti ja säteittäisesti suuntautuvien, vierekkäisten rimojen 123, 125 väliin muodostuvien kanavien lävitse tuloaukkoon 120 ja edelleen säiliöön, jossa virtauksen säädin sijaitsee.

Kaltevat pinnat 126 ja 124 auttavat säilyttämään kalvon 102 asennon rungon 110 kokoonpanon aikana ja niiden avulla voidaan myöskin asennuksen aikana saada aikaan kalvon keskinen sijoitus.

Kuviossa 15 on kuvattu vaihtoehtoinen profiloitu kalvo 135, jonka vastavirran puoleinen pinta 136 sisältää poikkileikkaukseltaan lohkomaisen, aksiaalisesti suuntautuvan rengasmaisen laipan 137 sisältävän ulokkeen. Vastavirran puoleisen pinnan 136 ollessa rajoittuneena tasaiseen kannatinpintaan, pinta 136 on laipan 137 avulla pidetty erillään pinnasta. Tämä on erittäin käytännöllistä tärylevykokoonpanon aikana, jolloin tärylevyn kanssa kosketuksissa olevan pinnan tulisi suositeltavasti olla sama kummallekin kalvon suuntaukselle, ts. vastavirtapinnalle 136 tai alaspäin suuntautuvalle myötävirtapinnalle 105. Käytettäessä vaihtoehtoista kalvoa 135 kuvioiden 12-14 kaltaisessa rungossa se toimii samaan tapaan kuin kuvioiden 12, 13 ja 14 kalvo 102 sillä poikkeuksella, että vastakkaissuuntaisen täytön aikana kalvo 135 on edelleen erillään pesän seinästä aksiaalisesti suuntautuvan, rimojen 125 säteittäisesti suuntautuviin osiin 127 rajoittuvan laipan 137 avulla.

21 83301

Kuvioiden 12, 13 ja 14 mukainen kalvon 102 sovellutus on valmistettu nitriilikautsusta. Kalvon 102 halkaisija on 7,25 mm, joka kasvaa 8,25 mm:in laipan 109 johdosta niin, että laipan säteittäinen paksuus on 0,5 mm. Kalvon 102 aksiaalinen koko on 3,45 mm laipan 109 aksiaalisen alan ollessa 1,0 mm. Keskisesti myötävirran puoleiseen pintaan 105 sijoitettu viis-toutuma 106 on syvyydeltään 0,35 mm, ulkoläpimitaltaan 6,35 mm, ja sen tasainen keskusosa on halkaisijaltaan 3,25 mm. Aukon 103 vähimmäishalkaisija on 0,275 mm ja sen poikkeama myötävirtasuun-taan on kaksi astetta.

Kuviossa 16 on graafisena kaaviona esitetty virtauskuvan määrittämiseksi tehtyjen laboratoriokokeiden tulokset. Kokeissa käytettiin kuvioiden 12, 13 ja 14 kaltaista virtauksen säädintä. Veden virtausnopeus F kuutiosenttimetriä/minuutti osoitetaan koepaineen P toimitona kPa -yksikköinä. Virtausnopeuden voidaan nähdä olevan suhteellisen vakio koepaineiden vaihdellessa välillä 1 38-965 kPa. Tämän vuoksi on mahdollista osoittaa kyn-nyspaine, joka ei ylitä 137 kPa silloin kun virtauksen säädintä käytetään paineistetussa annostelusäiliössä. Oletettaessa, että säiliö on alunperin täytetty 1/3 ponneainetta ja 2/3 tuotetta, odotettaisiin tuotteen kulumisen myötä ponneaineen paineen laskevan kolmannekseen alkuperäisestä arvosta. Lähtötävttöpaineen tulisi silloin olla kolminkertainen odotettuun jäännöspainee-seen nähden niin, että tässä tapauksessa vaadittaisiin lähtö-paineen olevan 414 kPa.

Vertailtaessa tuloksia tuloksiin, jotka saatiin käyttämällä virtauksen säädintä, jonka kalvoon ei kuulunut aksiaalisesti suuntautuvaa laippaa, oli kynnyspaine 2C7 kPa ja lähtötäyttö-paineen oli silloin oltava 620 kPa.

Alhainen virtausnopeus voidaan tietenkin määrätä jo ennalta valitsemalla aukolle 103 sopiva minimihalkaisija.

Tämän vuoksi on ilmeistä, että merkittävä lähtötävttöpaineen alentuminen voidaan saada aikaan käyttämällä laipoitetun alus-laatan sisältävää virtauksen säädintä.

22 83301

Vaihtoehtoisessa sovellutuksessa (ei kuvassa) laippaan kuuluu yksi tai useampia kehämäisiä loveuksia, jotka tuottavat yhden tai useamman sivuvirtausreitin käytettäväksi silloin kun paineistettua annostelusäiliötä täytetään. Tämä voi poistaa rungossa käytettävien sisäisten rimojen tarpeen.

Laipoitetun kalvon sisältävät virtauksen säätimet voidaan liittää paineistetuissa annostelusäiliöissä käytettäviin annostelulaitteisiin monilla eri tavoilla, kuten voidaan nähdä kuvioista 17, 18 ja 19. Niiden säädinten osat, jotka vastaavat kuvioiden 12, 13 ja 14 osia, on ilmoitettu samoilla numeroilla.

Kuviossa 17 virtauksen säädin 101 on sijoitettu samaan linjaan virtauksen säätimen myötävirran puolelle kytketyn nousuputken 140 ja venttiilin 141 kanssa, joka sijaitsee vastavirtaan vir- / tauksen säätimestä. Venttiili 141 on asennettu venttiilin maljaan 142, joka voidaan muotoilla annostelusäiliöön, ja venttiilin varsi 143 suuntautuu venttiilin maljan lävitse niin, että venttiilin vartta alas painettaessa käynnistetään venttiili, jolloin saadaan aikaan virtausreitti nousuputken 140, virtauksen säätimen 101, venttiilin 141 ja onton venttiilin varren lävitse; tätä reittiä ponneaineen pakottama tuote annostellaan paineistetusta säiliöstä.

Kuviossa 17 rungossa 110 on poistokappale 111, johon kuuluu halkaisijaltaan pienempi putkimainen jatkos 130. Jatkos 130 on työntösovitteisesti liitetty venttiilin 141 kanavoituun osaan 144. Rungon 110 tulokappaleeseen 112 kuuluu toinen putkimainen jatkos 145, johon nousuputki 140 on sovitettavissa. Kuvion 17 virtauksen säätimeen 101 kuuluu kuvion 15 mukainen profiloitu kalvo 135, jossa on aksiaalisesti suuntautuva rengasmainen laippa 137. Runkoon 110 kuuluvat rimat 123 ja 125, jotka tuottavat silloin käytettäväksi tarkoitetut kanavat kun säiliötä täytetään paineistavan kaasun vastakkaissuuntaisella virralla.

Kuviossa 18 on esitetty vaihtoehtoinen malli, jossa vaihtoehtoiseen venttiiliin 146 kuuluu venttiiliin kiinteästi sijoitettu virtauksen säädin 101. Rungon tulokappale 112 on työntösovitteisesti liitettävissä poistokappaleeseen 111, joka on muodos-

II

23 83301 tettu venttiilin 146 alemmaksi osaksi. Tulokappaleeseen 112 kuuluu putkimainen jatkos 147, johon nousuputki 140 on työntö-sovitteisesti liitetty. Putkimaisessa jatkoksessa 147 on sisäänpäin suunnattu kiristyskappale 148 nousuputken pitämiseksi paikoillaan.

Kuviossa 19 on vaihtoehtoinen sovellutus, jossa virtauksen säädin 101 on asennettu kiinteästi käyttölaitteeseen 149. Käyttölaite on tarkoitettu sellaisia paineistettuja annostelusäiliöitä varten, joissa on venttiilin vartta painamalla käynnistettävä venttiili ja joissa tuote annostellaan varren kautta. Venttiilin käyttölaitteessa 149 on kanava 150 venttiilin varren vastaanottamiseksi ja yhteyden pitämiseksi virtauksen säätimen tuloauk-koon 120. Profiloitu kalvo 135 on sijoitettu tulokappaleen 112 muodostamaan pesään 113. Tulokappale on tvöntösovitteises-ti liitetty poistokappaleeseen 111, joka on kiinteästi liitetty käyttölaitteeseen 149.

Käyttölaitteessa 149 on suutin 151, joka on kanavan 152 kautta yhteydessä rungon 110 poistoaukkoon 121. Paineistettua annos-telusäiliötä (ei kuvassa) käytettäessä käyttölaitetta 149 painetaan alas venttiilin varren alas painamiseksi ja venttiilin käynnistämiseksi. Siten saadaan aikaan virtaus venttiilin varren lävitse virtausreitin akselia 129 pitkin tuloaukkoon 120, pesään 113, kalvon 135 aukkoon 103 ja poistoaukkoon 121, josta virtaus ohjataan kanavan 152 lävitse ja lähetetään ulos suihkuna suuttimesta 151.

Kuvioissa 17, 18 ja 19 kalvo 135 on tuotteen poistovaihetta vastaavassa tilanteessa, jossa kalvo pidetään yhteydessä rungon 110 alustaan 132. Kuvion 19 käyttölaitteeseen 149 sijoi-• · tettua virtauksen säädintä ei ole sopeutettu sallimaan vastak kaissuuntaista täyttöä, koska käyttölaite on yleensä sovitettu venttiilin varteen täyttövaiheen jälkeen. Kuvion 19 virtauksen säätimessä 101 on kuitenkin aksiaalisesti suuntautuvat rimat 160, jotka suuntautuvat aksiaalisesti laipan 109 myötävirran puolella pesässä 113. Rimojen tehtävänä on ainoastaan pitää kalvo 102 oikeassa aksiaalisessa asennossa sallien samalla kalvon väljän sovitteen pesään.

83301 24

Esillä olevan keksinnön mukaiset virtauksen säätimet ovat erityisen käytännöllisiä paineistetuissa annostelusäiliöissä, joissa ponneaine on täysin kaasumaista normaalilämpötiloissa ja -paineissa, kuten ilma, typpi, hiilidioksidi tai typpioksi-duuli. Edellä mainitut normaalilämpötilat ja -paineet koskevat lämpötiloja ja paineita, jotka normaalisti vallitsevat aersoli-tyyppisissä paineistetuissa annostelusäiliöissä; maksimipaine on noin 1034 kPa ja lämpötila normaalisti huoneenlämpötila. Tässä keksinnössä mainitut paineet on ilmaistu kPa-yksikköinä, ts. ilmakehän paineen ylittävänä paineena.

Claims (23)

25 83301

1. Kaasupaineistettuja annostelusäiliöitä varten tarkoitettu annostelulaite (1), johon kuuluu venttiili (2), venttiilin käyttölaite ja virtauksen säädin (11, 13; 101), jolloin virtauksen säädin käsittää rungon (11), jossa on tulo ja lähtö, alusta (15; 132) lähtöä ympäröivässä rungossa sekä kompensointielimet virtauksen säätimen vastuksen pienentämiseksi vasteena säiliössä olevan kaasun paineen vähenemiselle niin, että käytössä tuotteen annostelu säiliöstä, jossa on äärellinen määrä paineenalaista kaasua, taipumus virtausmäärän vähenemiseen kaasun paineen aletessa on ainakin osittain kompensoitu taipumuksella virtausmäärän lisääntymiseen virtauksen säätimen vastuksen pienenemisen vaikutuksesta, tunnettu siitä, että kompensointielimet sisältävät keskiakselin omaavan kalvon (13; 102), joka sijaitsee rungon sisällä ja jossa on ainakin myötävirran puoleinen pinta (16; 105), kehäpintaosuus, joka ulottuu vastavirtaan myötävirran puoleisesta otsapinnasta sekä aukko (14; 103), joka ulottuu akselin suunnassa kalvon läpi ja rajaa virtausreitin, joka aukko muodostaa säätimen läpi menevälle virtaukselle vastusta aikaansaavan kurouman, että rungossa on sisäseinämät, jotka ovat erillään kalvosta akselin suunnassa vastavirran suuntaan sekä säteen suuntaan kalvon väljän sovituksen aikaansaamiseksi rungossa, että kalvo voi muuttaa kimmoisasti muotoaan aukon muodon muuttamiseksi määrään, joka on riippuvainen kalvon yli vaikuttavasta paine-erosta, jolloin aukon muodonmuutos toimii sen vastuksen muuttamiseksi, jonka kurouma muodostaa vasteena kalvon poikki vaikuttavan paine-eron muutokseen nähden, että kalvon myötävirran puoleinen pinta (16; 105) toimii yhdessä alustan (15; 132) kanssa, jolloin yksi otsapinnois-ta ja alusta on viistottu niin, että kalvon myötävirran puoleisen otsapinnan ja kehäpintaosuuden vieressä olevan alustan väliin muodostuu tiivistyslinja (107) ja että kalvo (13) kykenee muuttamaan muotoaan riittävän paine-eron alaisena kulmatarkkaan yhteyteen pinnan (16; 105) ja alustan (15; 132) kanssa. 26 8 3 3 01

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että säätimen minimivastus on suurempi kuin muun laitteen yhdistetty vastus.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että kalvo (13) käsittää edelleen likimain tasaisen ylävirran puoleisen otsapinnan (52), että kehäpinta-osuus on sylinterimäinen ja ulottuu ylävirran puoleisen (16) ja alavirran puoleisen (52) otsapinnan välille.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että alusta (15, 132) on tasainen ja kalvon myötävirran puoleinen pinta (16; 105) on koverrettu.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu heti kalvon vastavirran puolella sijaitseva pesä (113) niin, että virtausreitti laajenee paikallisesti poikkileikkaukseltaan alistaen oleellisen osan kalvon (13; 102) myötävirran puoleisesta pinnasta virtauksen paineelle.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että runko on kiinteästi käyttölaitteessa (149).

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että runko on kiinteästi venttiilissä.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu nousuputki (12), jonka alempi pää käytössä upotetaan annosteltavaan tuotteeseen ja siitä, että runko (30) sijaitsee nousuputken alemmassa päässä.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu nousuputki (12), jonka ensimmäinen osa (22) riippuu venttiilistä (21) rungon (20) sijaitessa sen alemmassa päässä ja jonka toinen osa (23) 27 83301 riippuu rungosta, joka toinen osa on käytössä upotettu annosteltavaan tuotteeseen.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että kalvoon (102) kuuluu rengasmainen laippa (109) levyn myötävirran puoleisella pinnalla (104) suuntautuen säteittäisesti virtausreitin akseliin (129) nähden.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että kalvossa on vastavirran puoleinen pinta, jossa on tasainen osa (136) ja johon kuuluu aksiaalisesta suuntautuva uloke (137) niin, että kalvon vastavirran puoleisen pinnan ollessa rajoittuneena tasaiseen kannatinpintaan tasainen pinta sijaitsee siitä erillään.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että uloke on rengasmainen laippa (137).

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että taipumattoman kalvon myötävirran puoleisella pinnalla (105) on viistoutuma (106) niin, että kalvon myötävirran puoleisen pinnan ollessa rajoittuneena tasaiseen kannatinpintaan myötävirran puoleisen pinnan rengasmainen pintaosa on yhteydessä kannatinpintaan ja että kalvon ja kannatinpin-nan välinen kosketusalue on oleellisesti sama riippumatta siitä, onko kyseessä myötä- vai vastavirran puoleinen pinta.

14. Jonkin patenttivaatimuksista 10-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että runkoon kuuluu säteittäisesti suuntautuva rengasmainen syvennys (131) kalvon rengasmaisen laipan liittämiseksi siihen.

15. Jonkin patenttivaatimuksista 10-14 mukainen laite, tunnettu siitä, että kalvoon kuuluu myötävirran puoleinen pinta, jossa on rengasmainen pintaosa (107) ja että runkoon kuuluu sen kanssa yhdessä toimiva rengasmainen alusta (132) virtausreitin akselin suuntautuessa sekä rengasmaisen pinta- 28 83301 osan että alustan lävitse, millä kalvo pakotetaan sulkuyh-teyteen rungon alustan (132) kanssa silloin, kun virtaus on saatu aikaan niin, että se kulkee ainoastaan kalvon aukon kautta.

16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että runkoon kuuluvat sivureitit (123, 125), jotka mahdollistavat sen, että virtaus kiertää kalvon (102) silloin, kun virtauksen suunta on käännetty päinvastaiseksi säiliön täytön aikana.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen annostelulaite, tunnettu siitä, että sivureitteihin kuuluvat aksiaalisesti suuntautuvat kanavat kalvon (102) säteittäisen ulomman pinnan ja rungon (111) välissä.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen annostelulaite, tunnettu siitä, että kanavat tai ainakin yksi kanavista sijaitsee rungosta sisäänpäin aksiaalisesti suuntautuvien rimojen (123) välissä.

19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen annostelulaite, johon kuuluu patenttivaatimuksen 10 mukainen laippa, tunnettu siitä, että kanavat tai ainakin yksi kanavista saadaan aikaan kalvon laipan (109) loveuttamisen avulla.

20. Paineistettu annostelusäiliö, tunnettu siitä, että siihen kuuluu jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite.

21. Paineistettu annostelusäiliö, johon kuuluu jonkin patenttivaatimuksen 1-19 mukainen laite, tunnettu siitä, että säiliö on tyypiltään lokeroinen tai monilokeroinen säiliö, jossa paineistava kaasu pidetään erillään annosteltavasta tuotteesta tai vastaavasti annosteltavista tuotteista niin, että mikä tahansa tällainen tuote paineistetaan kaasun paineeseen, muttei sekoiteta sen kanssa. 29 83301

22. Patenttivaatimuksen 20 tai 21 mukainen annostelusäiliö, tunnettu siitä, että kaasu on typpi.

23. Jonkin patenttivaatimuksista 1-19 mukainen laite, tunnettu siitä, että käytössä virtausmäärä ei vaihtele enempää kuin 10 % ponnekaasun paineen vaihdellessa alueella 207-965 kPa.