NO120571B

NO120571B -

Info

Publication number: NO120571B
Application number: NO165225A
Authority: NO
Inventors: R Carmichael; G Klun
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1965-10-21
Filing date: 1966-10-19
Publication date: 1970-11-02
Also published as: SE304729B; AT268982B; BE688645A; DK116930B; US3305134A; NL6614816A; CH467108A; LU52220A1; ES332485A1; DE1500615B1; GB1158268A; FR1497250A

Description

Automatisk sprøyteanordning.

Foreliggende oppfinnelse angår en automatisk sprøyteanord-

ning for bruk i forbindelse med en trykkbeholder inneholdende et drivmiddel, innbefattende en ytre del som er festet til trykkbeholderen og som har et kammer med en innløpsåpning i forbindelse med trykkbeholderen og en utløpsåpning i forbindelse med omgivelsene,

samt en membi>anventil med smekkvirkning anbrakt i kammeret og beregnet på å kunne bevege seg fra en smekkstilling til en annen under påvirkning av trykket i kammeret.

Sprøyteanordninger har en lang rekke kommersielle og ikke kommersielle anvendelser. Luktfjernere, fordampere, luftrensere, aromaspredere etc. er alle sprøyteanordninger i en eller annen form. Uheldigvis må mange av disse anordninger betjenes manuelt eller elektrisk. Manuelt betjente sprøyteanordninger har ulemper fordi de ikke kan brukes der det er nødvendig med kontinuerlig drift. Som eksempler på væskesprøyteanordninger kan vises til U.S. patent nr. 3.044.713, U.S. patent nr. 2.571.433 og tysk patent 956.748. De to sistnevnte patenter angår automatiske innretninger, men kan ikke anvendes sammen med aerosolbeholdere inneholdende et drivmiddel. Oppfinnelsen går ut på en kombinasjon av en ventil av membrantypen

og en reguleringsventil for en automatisk sprøyteanordning som inter-mittent skal utmate et drivmiddel og som er stillbar for innstilling og justering av utmatningstakten for drivmidlet. Oppfinnelsen angår således en automatisk sprøyteanordning for bruk i forbindelse med en trykkbeholder inneholdende et drivmiddel, innbefattende en ytre del som er festet til trykkbeholderen og som har et kammer med en inn-løpsåpning i forbindelse med trykkbeholderen og en utløpsåpning i forbindelse med omgivelsene samt en membranventil med smekkvirkning anbrakt i kammeret og beregnet på å kunne bevege seg fra en smekkstilling til en annen under påvirkning av trykket i kammeret for derved å styre fluidumstrømmen fra det nevnte kammer, og den er i det vesentlige kjennetegnet ved at innløpsåpningen.for kammeret . står. i forbindelse'med trykkbeholderen ved hjelp av en ventilmekanisme, omfattende et hus festet i den' ytre del og utstyrt med en kanal som strekker seg gjennom huset og står i forbindelse med det indre av trykkbeholderen og med utløpsåpningen, samt en hvelvet ventilskive anbrakt i huset og slik at den ligger under innløpsåpningen for regulering av en kontinuerlig strøm a<y>drivmiddel inn i kammeret og ved at en ventilstamme som er festet til smekkmenibranet er beregnet på avvekslende å lukké og åpne utløpsåpningen for kammeret i forbindelse med bevegelse av membranet..

Et annet trekk ved oppfinnelsen består i at den hvelvede ventilskive er rund, og dessuten kan den buede ventilskive være formet som en del av en kule med minst ett spor eller en spalte skåret i omkretsen og anbrakt slik at midtpartiet ikke er i flukt med innløpsåpningen.

Andre trekk og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse under.henvisning til tegningene der: Fig. 1 er det delvis snitt av en praktisk utførelse av en sprøyteanordning som er typisk for oppfinnelsen,

fig. 2 er et forstørret tverrsnitt av endel av apparaturen

i fig. 1, og viser operasjonen av membranventilen i oppfinnelsen,

fig. 3 er et forstørret tverrsnitt av en annen mikroventil

som anvendes i sprøyteanordningen vist på fig. 1,

fig. 4 og fig. ka. er forstørrede tverrsnitt av to av de operative posisjoner til mikroventilen på fig. 3, og

fig. 5.er et tverrsnitt av en annen utførelse av sprøyte-anordningen.

I grove trekk består oppfinnelsen, som fortrinsvis brukes i forbindelse med en trykkbeholder eller aerosolbeholder, av en ventilmekanisme forbundet med trykkbeholderen for å regulere utgangsstrømmen av drivstoffet som inneholdes i trykkbeholderen, og en annen ventilmekanisme som er montert i et kammer hvori nevnte drivstoff fra nevnte trykkbeholder akkumulerer og danner passende trykk for å åpne den annen ventil.

I en utførelse av oppfinnelsen er mekanismen slik konstruert

at en separat beholder som inneholder den blanding som skal sprøytes ut, kan forbindes til den. I denne utførelse blandes blandingen med drivstoffet umiddelbart før den drives ut i atmosfæren. I en annen utførelse inneholdes blandingen sammen med drivstoffet i trykkbeholderen og slippes ut fra beholderen sammen med drivstoffet.

Under operasjon strømmer drivstoffet fra trykkbeholderen gjennom reguleringsventilen og inn i kammeret. Idet mengden av drivstoff i kammeret øker, øker også trykket. Ved et forutbestemt trykk vil ventilen inne i kammeret plutselig åpne seg og drivstoffet strømme ut av kammeret og ut i atmosfæren. Den trykkreduksjon som herved finner sted inne i kammeret forårsaker at ventilen i dette vender tilbake til sin opprinnelige lukkede posisjon. Syklusen repeteres deretter automatisk. Dersom en separat beholder anvendes for å inne-holde den blanding som skal utsprøytes ér det sørget for en anordning, hvorved strømmen av drivstoff- trekker med seg en passende mengde av blandingen og fører den ut i atmosfæren.

Trykkbeholderen som er forbundet med den anordning som oppfinnelsen gjelder, anvender en flytende gass som er innelukket under sitt eget damptrykk som den drivende kraft, og dette er fordelaktig av en rekke grunner. For eksempel kan en stor mengde drivgass inneholdes i en liten beholder, hvorved sprøyteanordningen blir utpreget transportabel. Dessuten vil det trykk som er for hånden for å sprøyte blandingen ut, forbli noenlunde konstant sålenge som det er noe flytende gass tilstede, i motsetning til det trykkfall som finner sted når man bruker luft eller kulldioksyd i gassform under trykk. Eksempler på flytende gass som kan anvendes i foreliggende oppfinnelse, er fluoriserte kullvannstoffer, butan, isobutan samt bland-inger av disse. Den blanding som skal sprøytes ut kan være enhver ønsket væske eller en væske forbundet med et fast stoff i partikkel-form. Et fast stoff kan imidlertid ikke brukes dersom blandingen skal blandes med drivstoffet i trykkbeholderen.

Oppfinnelsen vil lett forstås under henvisning til tegningene og spesielt fig. 1 som viser en foretrukket praktisk utførelse av oppfinnelsen.

På fig. 1 innbefatter sprøyteanordningen 10 en trykkbeholder 12 som er forbundet til en innløpsventilmekanisme betegnet med 14, utformet med en kanal 32, og innbefatter videre en konstruksjonsdel 16 med en åpning 36, et kammer 18, en membran 20, en ventilstang 22 festet til membranen samt en kanal 24 som har en innløpsåpning 40. Plasert mellom konstruksjonsdelen 16 og huset 38 til ventilmekanismen 14 er en ventilskive 34. En beholder 26 med et vent 27, inneholder en blanding 28 og en røranordning 30 for å avlevere blandingen til knutepunktet 44 og er frigjørbart festet til konstruksjonsdelen 16. En utløpsdyse 42 i konstruksjonsdelen 16 er passende plasert i nærheten av knutepunktet 44.

Virkemåten til sprøyteanordningen 10 vist på fig. 1, er i alt overveiende som ovenfor beskrevet. Drivstoffet strømmer ut fra trykkbeholderen 12 og strømmer gjennom kanalen 32 i ventilen 14. Ved den øvre ende av kanalen 32 regulerer en ventilskive 34 strømmen av drivstoff til innløpsåpningen 36 og kammeret 18. Når trykket i kammeret når en passende verdi, vil membranen 20 slå over i sin annen posisjon (vist på fig. 2). Ettersom ventilstangen 22 er festet til membranen 20, vil en forandring i membranens posisjon nødvendigvis medføre en forandring i ventilstangens posisjon. Innløpsåpningen 40 av kanalen 24 er derved ikke lenger berørt, og drivstoffet strømmer raskt inn i kanalen 24 og strømmer ut av konstruksjonsdelen 16 ved utløpsdysen 42. Etter å ha passert gjennom kanalen 24,vil drivstoffet blande seg med blandingen 28 ved knutepunktet 44. Blandingen 28 er tilstede ved knutepunktet 44 på grunn av venturieffekten til drivstoffstrømmen og på grunn av røret 30. Etterat drivstoffet og blandingen er støtt ut i atmosfæren, vil trykket i kammeret 18 og på ventilen 20 avta til en verdi langt under dets tidligere nivå

og membranen 20 slå tilbake i sin første posisjon, og således forårsake at ventilstangen 22 fullstendig lukker åpningen 40 i kanalen 24 og forhindrer videre utstrømning av drivstoffet. Et sete 46 kan anordnes for ventilstangen, hvorved en effektiv forsegling kommer i stand. Syklusen repeteres deretter automatisk.

En videre illustrasjon av membranventilens operasjon er vist på fig. 2. Som vist der er membranen 20 i den annen posisjon og setet 46 er ikke lenger berørt av ventilstangen 22, og drivstoffet kan nå slippe ut fra kammeret 18. Som ovenfor antydet vil denne posisjon inntas etterat trykket i kammeret 18 har nådd et visst nivå.

Por at sprøyteanordningen som oppfinnelsen gjelder, skal funk-sjonere effektivt, må det være fullstendig forsegling rundt åpningen 40 i den tid da trykket bygges opp i kammeret 18, slik at drivstoffet ikke strømmer ut i kanalen 24. En måte å oppnå dette på er

å ha en utsparing 23 av form som ventilstangen 22. Ventilstangen 22 utføres fortrinsvis av et elastisk materiale, såsom neopren, slik at ventilstangen derved fullstendig vil dekke åpningen 40 ved å hvile på setet 46 som vist ved 25 på fig. 1, og på denne måte oppnår man en effektiv forsegling. Det bemerkes at ventilstangen 22 glir nedover setet 46 idet trykket bygges opp i kammeret 18 og derved opprettholder forseglingen inntil membranen slår gjennom til den annen posisjon. Glidebevegelsen muliggjør en øyeblikkelig åpning av 0 åpningen 40 når trykket når den kritiske verdi.

Por optimal ytelse bør ventilmekanismen 14 være i stand til

å regulere drivstoffstrømningen til ca. 0,29 liter/time STP med et trykkfall på ca. 1 atm. gjennom ventilen. Konvensjonelle nålventiler og andre mikroventiler gir strømningshastigheter fra 10 til 100 ganger større enn den hastighet som heri kreves. Derfor brukes den nye ventilmekanisme 14 som er i stand til å tilfredsstille det oven-nevnte krav til strømningshastigheten i den sprøyteanordning som oppfinnelsen omhandler. Denne ventilmekanisme er vist i større detalj på fig. 3.

Som vist på fig. 3 består.ventilmekanismen 14 av et ventilhus 38 utformet med en kanal 32, en krum ventilfiber 34, et ytre legeme som er vist som en konstruksjonsdel 16 utformet med en åpning 36, samt forseglingspakninger 48, 50. Ventilmekanismen 14 kan vise en skråkant 52, hvilket er en måte å muliggjøre at drivstoffet effektivt strømmer ut fra trykkbeholderen 12.

I operasjon vil drivstoffet fra trykkbeholderen 12 strømme gjennom kanalen 32 over ventilskiven 34 og inn i inngangsåpningen 36. Drivgassens strømningshastighet bestemmes av forandringen i ventilskivens form, på grunn av den mekaniske sammentrykning av skiven som i det følgende vil bli beskrevet mer i detalj. En grei måte å få til denne sammentrykning på er å forsyne konstruksjonsdelen 16 og trykkbeholderen 12 med gjenger 53 og 55 respektivt. En passende gjenget flens 57, som kopler sammen de gjengede partier av konstruksjonsdelen og trykkbeholderen, danner en passende mekanisk forbindelse slik at en relativ posisjonering av konstruksjonsdelen og trykkbeholderen vil forårsake at det virker en trykkraft på skiven 34.

På denne måte kan det ønskede trykk på skiven 34 justeres meget nøyaktig, forutsatt at de sammenskrudde gjenger er omhyggelig utført og tilpasset.

Ventilskiven 34 har fortrinsvis sylinderform. Den ønskede form oppnås ved å tildanne et flatt stykke til en sylindrisk skive. Det flate utgangsstykke kan være sirkulært, kvadratisk, rektangulært eller ha enhver annen passende form. Under normale operasjonsforhold vil en del av ventilskiven dekke senterpartiet av inngangsåpningen 36. Drivgassen strømmer forbi skiven ved en rekke punkter, f.eks.

54, 56 på fig. 4. En sfærisk skive kan med hell brukes dersom dysen er plasert i en avstand fra skiven og dersom minst en sliss eller utsparing er skåret i skiven langs dennes omkrets.

Skiven kan utføres av ethvert passende materiale, såsom ekstra hard messing. En skive med en krumningsradius på 6,35 mm har med hell vært brukt i forbindelse med en dysediameter på 0,8 mm.

Fig. 4 viser skiven 34 i sammentrykt tilstand. Det ytre legeme som i den utførelse som er vist på fig. 1, er konstruksjonsdelen 16, og huset 38 av ventilmekanismen 14 samarbeider for å utøve et trykk på skiven 34 som er tilstrekkelig til nesten å flate skiven ut. Under dette trykk er strømningsveien så smal at bare en meget liten strøm av drivgass kan strømme gjennom åpningene 54, 56 inn i åpningen 36, og derfor er mengden av gass pr. tidsenhet liten. Dersom en større strømningshastighet (for høyere sprøytefrekvens) er ønsket, plaseres ventilhuset 38 og konstruksjonsdelen 16 lenger fra hverandre, hvilket medfører større åpninger 54, 56. Fig. 4a viser denne operasjonsmodus.

Skivens krumning er overdrevet på fig. 4 for illustrasjonsformål,

idet skiven er nesten helt utflatet ved trykket når svært lave strømningshastigheter ønskes. Pilene på fig. 4a viser typiske strøm-ningsveier av drivgassen gjennom ventilmekanismen 14.

Sprøytesyklusens frekvens avhenger av trykkøkningen og trykkfallet i kammeret 18. Denne syklusfrekvens bestemmes av innstrømnings-hastigheten til drivgassen, det trykk som er nødvendig for å slå membranen over i den annen stilling samt volumet av kammeret 18.

Følgende eksempel presenteres for å vise en kombinasjon av komponenter som ble brukt i den utførelse som er vist på fig. 1,

for å oppnå en passende tidsperiode for økning og avtagning av trykket i kammeret. Referansetall i eksemplet er som vist på tegningene.

Det koppformede kammer hadde en maksimal innvendig diameter

på 25,4 mm ved membranen. Den del av konstruksjonsdelen som trenger inn i kammeret (vist ved nr. 47 på fig. 1), målte 9,4 mm i ytre diameter og var 18,8 mm lavng. Kanalen 24 og åpningen 40 hadde en innvendig diameter på 4 mm. Utløpsdysen 42 i kanalen 24 var 1,00 i diameter. Membranen 20 var laget av ekstra hard messing med en tykkelse på 0,20 mm og en krumningsradius på 85,4 mm. Ventilstangen 22 var utført av.neopren og hadde, en uekspandert ytre diameter på 6,35 mm.

Denne sammenstilling av komponenter medførte en regulering

av sprøytesyklusen fra 0 til 700 cykler pr. time.

En annen utførelse av sprøyteanordningen som oppfinnelsen omhandler er vist på fig,. 5. I denne utførelse er drivgassen og blandingen sammen inneholdt i trykkbeholderen.

Som vist på fig. 5 er et ventilhus 58 med et kammer 60

mekanisk forbundet til ventilmekanismen 62 og til ventilskiven 64 som danner en del av ventilmekanismen. Ventilmekanismen innbefatter også delen 63 hvori er utformet en kanal 65 samt pakninger 67,69-

På grunn av den skrå kant 68 på ventilmekanismen 6§, kan drivgassen lett slippe ut fra trykkbeholderen 66. Ventilhuset 58 er forsynt

med en utløpsdyse 70 og en innløpsåpning 72. Inne i kammeret 60 og festet til ventilhuset 58, er en membran 74. En stang 76 er festet

til membranen 74, og denne stang lukker dysen 70. En myk, elastisk foring 78 gir effektiv forsegling ved dysen 70.

Under operasjon vil drivgassen og blandingen sammen strømme gjennom kanalen 65 i ventilmekanismen 62, over ventilskiven 64, gjennom åpningen 72 og inn i kammeret 60. Når en passende mengde har samlet seg i kammeret, vil trykket inne i kammeret utøve en kraft mot membranen 74 tilstrekkelig til å få denne til å slå over i sin annen posisjon på samme måte som vist på fig. 2. Bevegelsen av membranet 74 får stangen 76 til å trekkes vekk fra setet 78, slik at drivgassen og blandingen kan strømme ut i atmosfæren. På grunn av trykkfallet i kammeret 60 som herved finner sted, vil membranen 74 vende tilbake til sin opprinnelige posisjon og få stangen 76 og forseglingsanordningen til igjen å lukke dysen 70. Syklusen repeteres deretter automatisk.

Strømningshastigheten av drivgassen og blandingen inne i kammeret 60 kan kontrolleres ved at formen på ventilskiven 64 for-andres på samme måte som ovenfor beskrevet og vist på fig. 4 og 4a ved å innbefatte en anordning (såsom sammenkoplende gjenger), hvorved en relativ posisjonsforandring mellom ventilhuset 58 og delen 63 effektueres. Dersom en ikke-justerbar syklusfrekvens er ønsket, kan den mekaniske forbindelse mellom huset 58 og ventilmekanismen være en innpresset forbindelse som vist på fig. 5«

Med enkle modifikasjoner kan den sprøyteanordning som oppfinnelsen omhandler, anvendes i en rekke nyttige mekanismer. Noen

anvendelser som er umiddelbart innlysende er: a) en avbrutt lydkilde slik som et tåkehorn, b) en klorinator for drikkevann, c) en flamme-kolorant, d) en avbrutt mekanisk kraftkilde såsom f.eks. en osciller-ende bevegelse fra gasstrykk eller drivgass på tidsbasis, e) en tidsforsinkelsesbryter, f) en trykkregulator i et lukket system som regulerer det effektive trykk i en komprimert gass, g) en brennbar gass som kan mate en flamme. Enhver eller samtlige av disse anordninger kan utvikles ved å gjøre bruk av foreliggende oppfinnelses prinsipper.

Fra beskrivelsen ovenfor vil det fremgå at man får istand

en ny sprøyteanordning som er billig, kompakt, portabel samt automatisk, uten bruk av elektrisk kraft. Videre er denne sprøyteanord-ning istand til å foranstalte en ønsket sprøytesyklus som lett kan reguleres etter operatørens ønske.

Claims

1. Automatisk sprøyteanordning for bruk i forbindelse med en trykkbeholder inneholdende et drivmiddel, innbefattende en ytre del som er festet til trykkbeholderen og som har et kammer med en

innløpsåpning i forbindelse med trykkbeholderen og en utløpsåpning i forbindelse med omgivelsene samt en membranventil med smekkvirkning anbrakt i kammeret og beregnet på å kunne bevege seg fra en smekkstilling til en annen under påvirkning av trykket i kammeret for derved å styre fluidumstrømmen fra det nevnte kammer, karakterisert ved at innløpsåpningen (36,72) for kammeret (18,60) står i forbindelse med trykkbeholderen ved hjelp av en ventilmekanisme (14,62), omfattende et hus (38,63) festet i den ytre del (16,58) og utstyrt med en kanal (32,65) som strekker seg gjennom huset og står i forbindelse med det indre av trykkbeholderen og med innløpsåpnin <g> en(36s72 ), samt enh velvet ventilskive (34,64) anbrakt i huset (38,63) og slik at den ligger under innløpsåpningen (36,72) for regulering av en kontinuerlig strøm av drivmiddel inn i kammeret og ved at en ventilstamme (22,76) som er festet til et smekkmembran (20,74) er beregnet på avvekslende å lukke og åpne utløpsåpningen (24-42 og 70) for kammeret (18,60) i forbindelse med bevegelse av membranet.

2. Sprøyteanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den hvelvede ventilskive (34,64) er rund.

3. Sprøyteanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den buede ventilskive (34,64) er formet som en del av en kule med minst ett spor eller en spalte skåret i omkretsen og anbrakt slik at midtpartiet ikke er i flukt med innløpsåpningen (36,72).

4. Sprøyteanordning som angitt i kravene 1-3, ka r akter i-sertvedat utløpsåpningen fra kammeret omfatter en kanal (24) som strekker seg fra det indre av kammeret (18) til et knute-punkt (44) i den ytre del (16) i nærheten av en utløpsåpning (42) i den ytre del, hvilken kanal har en innløpskanal (40) i det indre kammer med åpningen utstyrt med et sete (46) for opptagelse av en avsmalning (23) på ventilstammen (22).

5. Sprøyteanordning som angitt i kravene 1-3, karakterisert ved at ventilstammen (76) strekker seg over kammeret (60) fra membranet (74) til utløpsåpningen (70), hvilken åpning har et ettergivende sete (78) for opptagelse av ventilstammen.