NO116027B - - Google Patents

Description

Væskedispenseringssystem.

Foreliggende oppfinnelse går ut på væskedispenseringssystem, hvor trykket fra et lavtkokende drivmiddel nyttes til å

presse en forbruksvæske, som sammen med drivmidlet er innesluttet i en beholder, ut gjennom en dyse i beholderen.

Det nye ved oppfinnelsen er en fordampningskatalysator for drivmidlet med flere fremspring og forhøyninger på over-

flaten, hvorved dannelse av gassbobler av drivmidlet fremmes.

Nærmere betegnet er denne oppfinnelse

rettet mot en forbedring i slike systemer som er beskrevet i det parallelle patent nr.

87 460, Oppfinnelsen er imidlertid også

rettet mot andre systemer innenfor den klasse som nevnt foran, og man bruker spesielle midler til å fremme eller kata-

lysere fordampningen eller kokingen av drivmidlet.

Væskeblandingen eller det produkt som

skal dispenseres kan være et vilkårlig av dem som vanligvis blir, eller på passende måte kan bli, dispensert ved hjelp av for-støvningsorganer eller sprøyteorganer — d. v. s. generelt, væskeformete materialer som blir påført overflater så at de hefter ved og/eller trenger inn i overflaten og derfor sprøytes ut stort sett som grove dusjer eller stråler, istedetfor finforstøving eller fordampning av dusjen eller strålen.

I det parallelle patent som er henvist

til ovenfor er det bl. a. beskrevet et væske-dispenseringsapparat som inneholder tre faser, nemlig væskeformet drivmiddel, en væske som skal drives ut og den trykkut-øvende gassfase av drivmidlet. Det væskeformete drivmiddel som er beskrevet deri,

er av høyere spesifikk vekt enn den væske som skal drives ut, så at den sistnevnte

følgelig flyter over den førstnevnte. Drivmidlet brukes fortrinsvis i en liten mengde,

d. v. s. slik at når det er fullstendig gass-formet og utregnet etter 0° C og en atmos-

fære absolutt trykk, vil det innta et volum på omlag mellom 1,2 og 5 ganger beholde-

rens volum. Den vektsmengde som et slikt volum av drivmiddel representerer, avhen-

ger selvsagt av egenskapene både for drivmidlet og den væske som skal dispenseres.

I det nevnte parallelle patent er imidlertid

denne drivmiddelvekt av størrelsesordenen til 5 vektsprosent av den væsken som skal drives ut.

Det system som er beskrevet i det parallelle patent, gjør det mulig å bruke glass-beholdere og forholdsvis små mengder drivmiddel. Trykket inne i beholderen holder seg forholdsvis lavt, og tross dette oppnår man effektiv dispensering under vanlige drifts- og bruksbetingelser.

Man har imidlertid funnet at under enkelte bruksbetingelser — særlig når væs-

ken som skal dispenseres, sprøytes ut kontinuerlig og uten avbrytelse inntil beholde-

ren er blitt tømt ned til f. eks. 3^ av sitt innhold — vil trykket for drivgassen være tilbøyelig til å falle til et punkt under hvilket utsprøytingen av væsken enten blir dårlig eller i enkelte tilfeller stopper helt. Denne ulempe vil ikke skje så meget med intermittent utsprøyting, fordi trykket inne i beholderen blir bygget opp igjen til sin opprinnelige verdi under de perioder da man ikke foretar utsprøyting.

De forannevnte ulemper oppstår ikke

bare i slike systemer som dem der er beskrevet i nevnte parallelle patent, men kan også oppstå i slike systemer hvori drivvæsken flyter over den væske som skal

drives ut, og til og med i slike, systemer I hvori de to væsker er blandbare og danner en enkelt fase.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse bruker man en promotor eller en fordampningskatalysator som har form av store plater med mange små punkter eller hulrom som er således plasert at den er i kontakt med drivmidlet og fremmer fordampningen av denne. Egnete overflater for dette formål er uglaserte, porøse porse-lenstykker eller biter og splinter av mykt glass eller Pyrex-glass. Det kan også være mulig å lage beholderens innerflate ru eller med passende ru og skarpe fremspring, men et slikt arrangement er ikke så fordelaktig som når man bruker spesielle biter eller stykker, særlig ikke når drivmidlet flyter på eller er blandet med den væsken som skal drives ut, fordi den kontakt som ønskes ikke ér god. Når drivmidlet flyter på eller er blandet med den væsken som skal drives ut, bør gjenstandene eller stykkene flyte, så at de er i kontakt med drivmidlet. Derfor bør slike gjenstander velges ut med henblikk på deres spesifikke vekt, således at de vil flyte under disse betingelser. Eventuelt kan disse større overflater dannes av plater eller staver som er festet til bunnen og/eller sidene på beholderen og forsynt med mange små punkter eller hulrom som er nevnt ovenfor; et slikt arrangement er særlig egnet når drivmidlet og den væske som skal dispenseres danner en enkelt fase.

Tilsetningen av fordampningspromo-torer eller katalysatorer er særlig effektiv når man bruker så små mengder drivmiddel som anvendt i det nevnte parallelle patent. Imidlertid er slike promotorer også for-delaktige i vanlige systemer og apparater hvor større mengder av et kokende, væskeformet drivmiddel ved sitt gasstrykk dri-ver ut væske fra den beholderen som de forefinnes i.

For å oppnå optimale driftsforhold bør man holde seg visse faktorer for øye ved gjennomføringen av den foreliggende oppfinnelse. Væsken som skal dispenseres kan inneholde et stort antall bestanddeler, deri-blant fuktemidler. Man bør passe på at disse bestanddeler ikke dekker, plugger igjen eller på annen måte «forgifter» promotoren eller katalysatoren. F. eks. er enkelte fuktemidler av alkyl-aryl-sulfonat-typen tilbøyelig til å endre fukteevnen for promotorene eller katalysatorene overfor de to væsker inne i beholderen. Promotoren eller katalysatoren bør lett kunne fuktes av drivmidlet, og.det sistnevnte bør ikke kunne fortrenges fra promotorens eller katalysa-torens overflate ved at denne kommer i kontakt med den væske som skal drives ut.

Til tross for at anvendelsen av selv temmelig små mengder av promotorer eller katalysatorer er effektiv ved gjennom-føring av den foreliggende oppfinnelse, er større mengder tilsvarende mere effektive opp til en temmelig flytende grense, over hvilken man ikke får noen ytterligere forbedring. Dette kan vises på følgende måte, som tjener til å vise den generelle størrel-sesorden for relativ effekt ved bruk av større eller mindre mengder av promotorer eller katalysatorer. Når man bruker omlag 1 pst. av (CC1F2.)2 som drivmiddel for en møllmiddeloppløsning og ingen promotorer eller katalysatorer, kan bare 12 pst. av opp-løsningen presses ut av beholderen i en tilfredsstillende stråle på en en gang. Bruker man de samme betingelser med forskjellige antall glassbiter av stort sett jevn størrelse, (svarende omtrent til 4,8 mm masker), økes prosentsatsen av opp-løsningen som kan sprøytes ut tilfredsstillende, som vist i tabellen nedenfor:

Den foretrukne mengde promotorer eller katalysatorer av denne type er omlag 26 g vaskete og siktede biter (gjennom en

sikt med 4,8 mm masker og holdt igjen av 2,4 mm masker) pr. liter oppløsning som skal sprøytes ut. Størrelsen på promotoren eller katalysatoren synes ikke å være av viktighet; den kan variere fra stykker ak-kurat tilstrekkelig små til at de lett kan puttes ned i beholderen, ned til stykker som er omtrent tilstrekkelig store til at de ikke plugger igjen uttakrøret og ventil- og dyse-passasjene under drift. Det foretrekkes som regel å bruke en jevn og liten størrelse, slik at stykkene eller bitene vil være tilbøyelige til å rulle om og forbli i kontakt med drivmidlet i bunnen av beholderen, dersom denne vippes om under utsprøyting. Når de brukes i en slik beholder som er vist i det foreliggende, kan stykkene eller bitene av promotor eller katalysator passende være av en slik størrelse at de alle passerer gjennom en 4,8 mm sikt. Det foretrekkes å vaske disse stykker eller biter med vann mens de befinner seg på en 2,4 mm sikt,

så at man fjerner alle små partikler som hefter ved de større biter og som kan be-virke igjenstopping av uttaksrøret, ventilen eller dysen.

Drivmidlet må, hva enten det er en fase særskilt fra den væske som skal dispenseres eller ikke, ha et tilstrekkelig lavt kokepunkt til at det fordamper tilstrekkelig lett under bruksbetingelsene. For å oppnå dette, må kokepunktet ligge under omlag 20° C.

Som beskrevet i. det nevnte parallelle patent er et passende drivmiddel for bruk når drivmidlet er bunnvæske og den væske som skal dispenseres er lettere og ligger over drivvæsken, et fluorert kullvannstoff, som regel også klorert, av de typer som vanligvis går i handelen under navnene «freon» eller «genetron». Stoffer av denne type. som er nevnt, har alle (bort-sett fra mulige fortynningsmidler de måtte inneholde) den generelle formel CI)HxClyF,/, hvori n er et helt tall (som regel 1 eller 2), x er null eller et helt tall, y er null eller et helt tall og z er et helt tall, og summen av x, y og z er lik 2n + 2. Typiske slike stoffer som er nevnt er de følgende med deres kokepunkter angitt i grader Celsius:

Det kan også brukes blandinger av disse halogenerte forbindelser. Disse stoffer er fortrinsvis så å si ikke blandbare med de væskeblandinger som skal dispenseres. Det bør påpekes at tilsetningen av promotorene eller katalysatorene ikke øker trykket i beholderen over det maksimum som kan oppnås uten dem, virkningen er heller den at man opprettholder trykket nærmere det nivå som det vanligvis vil væ-re ved under det man kaller for likevekts-betingelser. Silke betingelser er de som forefinnes der hvor innholdet av beholderen på et vilkårlig trinn mellom full og tom, tillates å nå likevektstrykket ved å stå i lengere tid uten utsprøyting. Dette likevektstrykk er som regel under et trykk som oppnås ved ideelle trykkforhold, som følge av slike effekter som oppløseligheten av enkelte av de bestanddeler av den væske som skal dispenseres i drivmiddelvæsken, dvs. som følge av Raoulfs Lov.

Beholderen kan fylles på enhver egnet

måte, såsom ved å føre promotoren eller katalysatoren og de forskjellige væsker som alle er nedkjølt under drivmidlets kokepunkt, inn i beholderen, som kan være tilsvarende nedkjølt. Eventuelt kan drivmidlet innføres under et trykk tilstrekkelig høyt til å holde det i væskeform, inn gjennom dispenseringsdysen i beholderen, hvori man allerede har innført den væske som skal dispenseres samt promotoren eller katalysatoren. ,

Oppfinnelsen vil nå bli forklart nærmere under henvisning til de medfølgende tegninger, som viser en typisk beholder i vertikalsnitt. Tegningen viser en beholder 1 med vegger av en styrke avpasset etter det formål de er beregnet for, og forsynt med et uttaksrør eller utstrømningsledning 2 som danner en passasje med en inntaks-åpning nær beholderens bunn, men litt over overflaten på drivvæsken 3. Røret 2 ender oventil i en dyse 4, og væskestrøm-men til denne kontrolleres av en ventil 5. Dysen 4 er en vilkårlig art av lavtrykksfor-støvning- eller utsprøytningsdyse, eller ganske enkelt en åpning som er i stand til å danne en stråle, men krever ikke noen ytterligere luftstrøm eller gasstrøm gjennom seg for å forstøve eller fordele eller sprøyte ut den væske som går igjennom den. Ved å trykke med pekefingeren eller tommelen på ventilen 5 åpnes denne, så at væsken som skal sprøytes ut drives igjennom og brytes opp i dråper eller finere ved hjelp av dysen 4. Når dette trykk mot ventilen 5 fjernes, lukkes ventilen auto-matisk av en fjær 9 eller av trykket inne i beholderen eller begge deler. De organer som kontrollerer uttappingen behøver ikke være noen dyse forsynt med ventil, av den grunn at når man ønsker å tømme ut hele beholderens innhold på en gang, kan uttappingen ved passasjens ytre ende være lukket av et borttakbart segl, som derved tjener som den eneste kontroll av uttappingen. Den væskeblandingen eller det produkt som skal sprøytes ut er antydet ved henvisningstallet 6, og bitene eller stykkene av promotor eller katalysator ved henvisningstallet 10. Etter hvert som drivmidlet 3 fordamper under påvirkning av bitene eller stykkene 10, stiger det bobler 7 av den damp som dannes, opp gjennom væskeblandingen eller produktet 6 og danner en gassfase 8, som står under overtryk. Etter hvert som væskeblandingen sprøytes ut gjennom dysen 4, fordamper mere av drivmidlet 3, påvirket av bitene, og fyller derved rommet over væsken 6. Den mengde som fordamper i ethvert tilfelle er tilstrek-

kelig til å frembringe et så pass høyt gass-

trykk at væskeblandingen 6 drives ut fra beholderen gjennom røret 2 og dysen 4.

De etterfølgende eksempler tjener til å

vise ytterligere trekk ved den foreliggende oppfinnelse, og må betraktes som illustra-

tive og ikke begrensende.

Eksempel 1:

350 ml av én vandig møllmiddelopp-

løsning som inneholder natrium-alumini-

um- og ammonium-siliko-fluorider inn-

føres i en 400 g glassbeholder til hvilket man har tilsatt omlag 15 g væske og sik-

tede glassbiter (gjennom en 4.8 mm og holdt igjen på en 2.4 mm maskers sikt).

Beholderen og innholdet nedkjøles til en

temperatur på mellom y2 og V/ 2° C, og det tilsettes 3.5 ml (1 volumprosent) nedkjølet (i/2 til V/., ° C) (CClF2)2-væske. Beholde-

ren blir øyeblikkelig forseglet med et lukke som bærer en ventildyse og et væskeut-

taksrør som rekker nesten ned til beholde-

rens bunn. (CClF2)2-væsken som brukes som drivmiddel, har en høyere spesifikk vekt enn den vandige oppløsning og synker følgelig til bunns i beholderen og kommer i kontakt med glassbitene. Temperaturen for beholderen og dennes innhold lar man stige til minst 15y2° C, så at en del av driv-

midlet fordamper. Omlag ved denne tem-

peratur eller høyere kan væskeinnholdet på tilfredsstillende måte sprøytes ut på en engang. Ved 15.5° C vil det opprinnelige likevektstrykk være 0.56 kg/cm2.

Eksempel 2:

Man følger den fremgangsmåte som er

angitt i eksempel 1, men erstatter de 15 g glassbiter med 15 g siktete, porøse porse-

lensbiter (gjennom en 4.8 mm og holdt igjen av en 2.4 mm maskers sikt). Porse-

lensbitene er særlig effektive når det gjel-

der å opprettholde tilstrekkelig høyt sprøy-

tetrykk.

Sammenliknet hermed viser det seg at

når man følger oppskriften i eksempel 1

uten å tilsette biter, kan bare en del av innholdet sprøytes ut på en engang, fordi trykket faller ned nesten til 0 før hele inn-

holdet er tømt ut. Dersom sprøyten stop-

pes og man lar beholderen stå noen tid,

vil trykket øke til likevektstrykket, men når man atter sprøyter ut, får man den stadige senkning i trykket. Dette kan gjen-

tas, men med suksessivt lavere trykk, så at det er vanskelig eller umulig å holde en til-

fredsstillende stråle over noen særlige tids-

perioder, når man tømmer ut innholdet.

Eksempel 3:

Man følger oppskriften i eksempel 1 og

2, men erstatter drivmidlet (CC1F2)2 med den samme mengde (1 vektsprosent) CH3-

CC1F2 som drivmiddel og tilfører dette en-

ten under trykk gjennom ventilen eller som væske nedkjølt til ~ 18° eller under dette. Likevektstrykket ved 15.5° C vil lig-

ge på omlag 1.5 kg/cm-' til tross for at ut-

gangstrykket ved CH3CC1F2 er høyere enn ved CCiF2)2 skjer det samme her — dvs.

uten katalysator eller promotor kan hele innholdet i beholderen ikke på noen måte sprøytes ut tilfredsstillende på en engang.

Eksempel 4:

Man følger den oppskrift som er gitt i

eksempel 1 med den unntakelse at man bruker 400 ml møllmiddeloppløsning og 16

ml (4 volumprosent) (CC1F2)2. Bitene dan-

nes i dette tilfelle bare av to pyrex glass-

biter, hver på omlag 4.8 mm maskers stør-

relse. Ved en temperatur på 30° C kan hele innholdet sprøytes ut tilfredsstillende i kontinuerlig drift.

Claims (6)

1. Væskedispenseringssystem, hvor trykket fra et lavtkokende drivmiddel nyt-

tes til å presse en forbruksvæske, som sammen med drivmidlet er innesluttet i en beholder, ut gjennom en dyse i beholderen,karakterisert ved en fordampningskatalysator for drivmidlet med flere fremspring og forhøyninger på overflaten, hvorved dannelse av gassbobler av drivmidlet fremmes.

2. System i samsvar med påstand 1,karakterisert ved at fordampningskataly-satoren består av løse, uglaserte, porøse porselensbiter, eller eventuelt av glassbiter.

3. System i samsvar med påstand 2,karakterisert ved at drivmidlet har god fukteevne overfor fordampningskatalysa-toren og fortrinsvis større fukteevne enn den forbruksvæske som skal dispenseres.

4. System i samsvar med påstand 3,karakterisert ved at den aktive forbruksvæske er en vandig oppløsning av et kjent aktivt silikofluorid.

5. System i samsvar med påstand 4,karakterisert ved at drivmidlet er et som drivmiddel kjent halogenert kullvannstoff med den generelle formel C^Clj.F,,, hvori n er et helt tall som ikke er høyere enn 2, z er et helt tall, og summen av x, y og z er lik 2n -l- 2.

6. Beholder for anvendelse i systemet i samsvar med påstand 1, karakterisert ved at beholderen har oppruete innerflater, hvor de ru partier tjener som fordampningskatalysator.