NO174379B

NO174379B - Drivtrykkregulator med monteringshus

Info

Publication number: NO174379B
Application number: NO871188A
Authority: NO
Inventors: Winfried Jean Werding
Original assignee: Werding Winfried J
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1994-01-17
Also published as: EP0231217A1; US4884750A; DE3665435D1; FI871226A; WO1987000513A1; FI871226A0; IN164620B; NO871188L; FI84459C; EP0231217B1; NO174379C; NO871188D0; AU6140486A; FI84459B; AU594076B2; BR8606804A

Description

Oppfinnelsen angår en drivtrykkregulator for regulert utstrøm-ning av et flytende produkt, omfattende et monteringshus som oppviser en mateledning med minst en forstøvningsdyse og en reguleringsinnretning inne i monteringshuset,

Det er.kjent at trykkgassen som f.eks. luft eller nitrogen undergår et trykkfall så snart det volum den opptar i den omgivende beholder tiltar, slik det er tilfellet i en aerosolbeholder hvorfra der drives ut et produkt. Strømningsmengden av dette produkt pr. tidsenhet avtar proporsjonalt med dette trykkfall. Når produktet forstøves med en dyse, øker samtidig dimensjonen av de utdrevne smådråper på grunn av utilstrekke-lig drivtrykk.

Fra US-PS nr. 3 254 807 er det kjent en drivtrykkregulator med en horisontal reguleringsskive anordnet på oversiden av en plugg som omgir den vertikale mateledning i en aerosolbeholder.

US patentskrift 4 487 334 og den internasjonale søknad PCT/CH83/00122 som er publisert under nr. WO 84/01930, beskriver drivtrykkregulatorer som ved hjelp av et stempel i samvirkning med en fjær endrer strømningstverrsnittet i en ledning under innflytelse av det trykk hvormed produktet drives ut av aerosolbeholderen, slik at strømningstverrsnittet er lite når trykket er høyt og tiltar proporsjonalt med fallet i drivtrykk.

Disse regulatorer som lages av støpt plastmateriale, krever

for god funksjon en meget stor nøyaktighet, ca. + 0,01 mm for en stempeldiameter mindre enn 1 mm, noe som faller meget kostbart. Imidlertid bevirker visse oppløsningsmidler, særlig metylenklorid, en svelling av det benyttede plastmateriale,

noe som fører til en sperring av stempelet i utdrivnings-ledningen og dermed til stengning av systemet.

Den foreliggende oppfinnelse har til hensikt å overvinne disse vanskeligheter og oppnår dette med en drivtrykkregulator som kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken til det selvstendige krav 1.

I det følgende vil foretrukne men ikke-begrensende utførelses-former av oppfinnelsen bli beskrevet under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser snitt av et sprøytehode med en regulator ifølge oppfinnelsen i en første utførelsesform. Fig. 2 viser et perspektivriss av en annen utførelsesform for en regulator med delene trukket fra hverandre. Fig. 3 viser et perspektivriss av en første variant av en regulatorskive som inngår i regulatoren som inngår i regulatoren. Fig. 4 viser et perspektivriss av en tredje utførelsesform for regulatoren med delene trukket fra hverandre. Fig. 5 viser snitt av en annen variant av en reguleringsskive som inngår i regulatoren.

Fig. 6 viser reguleringsskiven på fig. 5 fra flatsiden.

Fig. 7 viser snitt av en fjerde utførelsesform for en regulator før bruken.

Fig. 8 viser snitt av regulatoren på fig. 7 under bruk.

Fig. 9 viser et perspektivriss av forskjellige varianter av reguleringsskiver. Fig. 10 viser et perspektivriss av en femte utførelsesform for en regulator med delene trukket fra hverandre. Fig. 11 viser snitt av en sjette utførelsesform for regulatoren. Fig. 12 viser enda en variant av reguleringsskiven montert på en akselerasjonsskive og sett fra flatsiden. Fig. 13 viser et perspektivriss av innretningen på fig. 12. Fig. 14 viser snitt av en del av reguleringsskiven på fig. 12 i ro og sterkt forstørret, og

fig. 15 viser snitt av reguleringsskive-delen på fig. 14 under bruk.

Fig. 1 og 2 viser en regulator anbragt i en trykknapp 1 hos en ikke vist aerosolventil. En vertkal ledning 2 som står i forbindelse med ventilen, munner via en mateledning 3 ut i et kammer 4 som har en utvidelse 5. Kammeret 4 er lukket med en fleksibel skive 6 som fortrinnsvis består av rustfritt stål, men også kan være av plastmateriale. Den fleksible skive 6 opptas i en utvidelse 5 hvor den holdes på plass av en stiv skive 7. Denne har et konvekst fremspring 8 forsynt med en rekke riller 9 slik anordnet at de danner tangenter til omkretsen av en aksial ledning 10. Rillene 9 har avsatser 11 bestemt til å forårsake virvler i produktet som gjennom-strømmer regulatoren under trykk. Skiven 7 støtter seg mot en tetningsskive 12, fortrinnsvis likeledes av rustfritt stål, forsynt med en gjennomboring 13. En dyse 16 som oppviser et fremspring 15 og riller 14, støtter seg mot tetningsskiven 12 slik at rillene 14 virker som kanaler.

Den ovennevnte PCT-søknad beskriver dannelsen av virvler når strømningen av en væske under trykk blir avbøyet i rett vinkel i nærvær av en stang, i dette tilfelle et stempel, i den foranliggende kanal, og for strømningen utgjør disse virvler en bremsekraft mot strømmen og som kan bli så stor at den stanser utstrømningen. Denne bremsekraft er direkte propor-sjonal med drivtrykket på væsken: jo høyere trykket er, jo større blir bremsekraften.

Den samme søknad beskriver en utnyttelse av denne bremsekraft til å regulere det trykk hvorunder produktet blir drevet ut av en aerosolbeholder. Ved denne kjente søknad avhenger imidlertid virvlene og deres bremsekraft likeledes av tilstede-værelsen av et stempel plassert i et kammer 17 i dysen 16. I fravær av stempelet blir virvlenes bremsekraft mindre sterk.

For å unngå behovet for et meget nøyaktig plaststøpestykke for å oppnå den forlangte kvalitet av' reguleringen gjør man ved den foreliggende oppfinnelse ikke bruk av noe stempel. For å kompensere den reduksjon i virvlenes bremsekraft som skyldes fravær av stempelet, er det konvekse fremspring 8 forsynt med riller 9 som takket være et sterkt anlegg av den fleksible skive 6 mot rillene 9, blir ledningskanaler. Siden disse kanaler forløper tangensialt til den aksiale ledning 10 i den stive skive 7, fremkommer der virvler hvis bremsekraft adderer seg til den ved fravær av stempel reduserte bremsekraft av dysen 16, så den beskrevne regulator oppviser en totrinns "virvelgenerator". Siden skiven 6 er fleksibel, lar den seg deformere av drivtrykket av det utdrevne produkt, slik at kanalene 9 i betraktning av konveksiteten av fremspringet 8 oppviser minimale strømningstverrsnitt under et sterkt drivtrykk, og disse tverrsnitt vokser etter hvert som drivtrykket avtar som følge av en liten forskyvning av den fleksible skive 6 i oppstrømsretning. Av den grunn skjer reguleringen av strømningen såvel ved variasjonene av virvlenes bremsekraft som følge av variasjonene i drivtrykket, som ved økningen av strømningstverrsnittene av kanalene 9 som følge av det fall i drivtrykket som tillater avspenning av den fleksible skive 6.

Forekomsten av virvler avhenger av viskositeten til det produkt som skal drives ut for å forstøves ved hjelp av dysen 16. Man har fastslått at virvlenes bremsekraft i den beskrevne utførelse av regulatoren avtar fra og med en viskositet av 8 centipoise, noe som også gjelder kvaliteten av reguleringen. For å kompensere denne forringelse av kvaliteten kan den fleksible skive 6 erstattes med en reguleringsskive 18 som vist på fig. 3. Denne reguleringsskive 18 har i en første utførelsesvariant slisser 19 og 20 som fører til dannelse av bladfjærer 21 og 22. Når produktets drivtrykk er høyt, blir bladfjærene 21 og 22 flattrykt og stenger minst to av ledningene 9. Etter hvert som drivtrykket avtar, slappes blad-fj ærene 21 og 22, så de stengte ledninger 9 etter hvert blir åpnet. I denne utførelse av regulatoren blir kvaliteten av reguleringen sikret delvis av virvlene, men for størsteparten av variasjonene i strømningstverrsnittene av ledningene 9.

Fig. 4 viser en annen utførelsesform for en regulator bestemt for spredning av viskøse produkter som kremer, oljer, sennep etc. I og med at produkter av dette slag, som har høye viskositetsverdier, ikke frembringer virvler, må reguleringen av deres strømningsmengder pr. tidsenhet skje utelukkende ved variasjoner i strømningstverrsnittene under virkningen av drivtrykket av de benyttede trykkgasser.

I et sylindrisk sete 23 på en trykknapp 24 opptas på opp-strømssiden en fleksibel skive 25, en første fleksibel reguleringsskive 26 forsynt med bladfjær 27 som forbigående kan lukke et utsnitt 28, en stiv skive 29 som oppviser et kammer 30 og en aksial ledning 31, og hvis fremspring 8 ikke er synlig, en fleksibel skive 32, en annen fleksibel reguleringsskive 33 forsynt med en bladfjær 34 som forbigående kan lukke et utsnitt 35, en fleksibel skive 36 med en boring 37 - det hele holdt på plass av en forstøver 38.

Enkelthetene ved utførelsen av de to fleksible reguleringsskiver 26 og 33 er anskueliggjort på fig. 5 og 6 som viser dem henholdsvis i snitt og fra flatsiden. Bladfjærene 27 og 34 som er orientert for å stenge utsnittene henholdsvis 28 og 35 forbigående, bør være nøyaktig justert og er for ikke å bli hengende i utsnittene 28 og 35 ved roten utformet med forsterkninger 39 som gir bladfjærene 27 og 34 tilstrekkelig fjærkraft til å hindre at de setter seg fast i utsnittene 28 og 35. For at der etter lukning av utsnittene 28 og 35 skal gjenstå en minimal passasje har hver bladfjær 27 og 34 ved sin frie ende en oppbøyet leppe 40 som avhengig av en vinkel 41 reduserer den virksomme lengde av bladfjærene 27 og 34.

Virkemåten av den utførelsesform av regulatoren som er vist på fig. 4, er anskueliggjort på fig. 7 og 8, hvor regulatoren er vist innsatt i en sylinder 43, hvor der er utformet et kammer 44 som har en utvidelse 45 og en aksial ledning 46. Når regulatoren er i ro, altså der ikke strømmer noe produkt gjennom den ikke-viste ventil på åerosolbeholderen, er ledningen 46 stengt av den fleksible skive 25 som holdes i den viste stilling av bladfjæren 27 hos den første fleksible reguleringsskive 26, som i sin tur holdes på plass av den stive skive 29 med utspringet 8 og den aksiale ledning 31.

Den stive skive 29 oppviser kammeret 30 som opptar den fleksible skive 32 holdt på plass av en bladfjær 34 som er utformet i den annen fleksible reguleringsskive 33 som støtter seg mot den fleksible skive 36. Hele systemet holdes på plass av forstøveren 38. Når man åpner den ikke viste ventil, skyver produktet 47 som drives ut av det trykk som virker i åerosolbeholderen, den fleksible skive 25 i nedstrømsretning og åpner dermed den aksiale ledning 46 i nedstrømsretning, slik at den delvis lukker utsnittet 28 og bare levner et strømnings-tverrsnitt som tilsvarer drivtrykket. På tidspunktet for maksimalt utdrivningstrykk er dette strømningstverrsnitt minimalt takket være leppen 40. Således kan produktet 47 på ethvert tidspunkt når ventilen er åpen, strømme gjennom den aksiale kanal 31 og virke på den fleksible skive 32, som i sin tur forskyver bladfjæren 34 hos den annen fleksible skive 32 i nedstrømsretning og legger den mot inngangen til boringen 37, noe som minsker dens tverrsnitt, avhengig av utdrivningstrykket, men på ethvert tidspunkt mens ventilen er åpen, takket være leppen 40, levner en minimal passasje hvorfra produktet 47 kan gjennomstrømme forstøveren 38 gjennom en ledning 48. Etter hvert som drivtrykket på produktet 47 synker, skyver bladfjærene 27 og 34 de fleksible skiver 25 og 32 mer og mer i oppstrømsretning og åpner dermed utsnittene 28 og 3 5 mer og mer, så den utstrømmende produktmengde pr. tidsenhet holder seg i det minste tilnærmet konstant. Fig. 9 viser gunstige varianter av de fleksible reguleringsskiver 26 og 33 med bladfjærer 27 og 34 i forskjellige former og antall for å ta hensyn til ønsket strømningsmengde pr. tidsenhet og viskositet av produktet 47 som skal forstøves. Fjærkraften av bladfjærene 27 og 34 lar seg variere ved endring av bredden av deres feste på de fleksible reguleringsskiver 26 og 33. Fig. 10 viser en annen utførelsesform for en regulator slik den med fordel kan anvendes i en forstøver i samsvar med oppfinnelsen. Regulatoren er bestemt til å avpasse reguleringen, særlig for anvendelse av regulatoren til å forstøve en hårlakk som skal påføres håret med en forstøvningskjegle som forblir mest mulig den samme til stadighet. I og med at forekomsten av bremsende virvler avhenger av produktets viskositet og at hårlakk kan ha varierende viskositet i avhengighet av den ønskede kvalitet av fikseringen, er det nødvendig i tillegg til reguleringen ved hjelp av virvler å bruke en ytterligere regulering som virker ved endring av strømningstverrsnittet som funksjon av variasjoner i det

■drivtrykk hvorunder produktet strømmer ut gjennom regulatoren.

Regulatoren på fig. 10 er svært lik den på fig. 1 og 2, med den forskjell at den stive skive 7 har tolv istedenfor seks riller 9 i fremspringet 8 og at der mellom den stive skive 7

og tetningsskive 12 er anordnet en reguleringsskive 18 i det indre av et ikke vist kammer 30 anordnet på nedstrømssiden av den stive skive 7, slik det er vist på fig. 4. Når regulatoren trer i funksjon ved at aerosolbeholderens ventiler er blitt åpnet, blir den fleksible skive 6 forskjøvet mot den opp-strømssidige flate på den stive skive 7, slik at rillene 9 blir kanaler som forårsaker virvler ved inngangen til den aksiale ledning 10. Produktet forskyver så reguleringsskiven 18 på oppstrømssiden av tetningsskiven 12 og tildekker dermed boringen 13. Fjærkraften av bladfjærene 21 og 22 er valgt slik

at der mellom nedstrømssiden av reguleringsskiven 18 og oppstrømssiden av tetningsskiven 12 gjenstår en minimal passasje for å sikre en minimumsstrømning når drivtrykket på produktet er sterkt. Etter hvert som dette trykk synker, slakkes bladfjærene 21 og 22 og løfter reguleringsskiven 18 av, så strømningstverrsnittet gradvis øker i avhengighet av fallet i drivtrykk.

Fig. 11 viser en fremtidig utførelsesform for en regulator som rommes i et sylindrisk hus 51 utført med en mateledning 52 som munner ut i kammere 5 3 og 54. I kammeret 54 sitter en reguleringsskive 5 5 som fortrinnsvis består av rustfritt stål og som har et spor 56 som er plassert i aksen for reguleringsskiven 55 og i metallets valseretning. Reguleringsskiven 55 har en krumning 57, fortrinnsvis perpendikulært på sporet 56 og dermed på metallets valseretning. Den fjærkraft som skyldes krumningen 57 er meget stor og gir små muligheter for til-pasning dersom krumningen er utført i valseretningen. Er krumningen 57 derimot utført perpendikulært på valseretningen, gir den en svakere fjærkraft med større spillerom for til-pasning. Fjærkraften kan også reguleres ved hjelp av sporet 56: jo lenger dette er, jo mer reduserer det fjærkraften. På den annen side innvirker lengden av sporet 56 på strømnings-mengden av produktet pr. tidsenhet ved å strekke seg mer eller mindre nær inntil en perforering 59 i en akselerasjonsskive 58. Sporet 56 behøves fordi et meget høyt opprinnelig trykk i aerosolbeholderen, f.eks. 10 bar, ville kunne presse reguleringsskiven 55 så kraftig mot akselerasjonsskiven 58 at perforeringen kunne bli stengt. En slik stengning blir unngått ved hjelp av sporet 56. Mellom akselerasjonsskiven 5 8 med perforering 59 og en stiv skive 60 med en perforering 61 sitter en skive 62 utformet med et kammer 63. Dimensjonen av perforeringen 59 forårsaker en akselerasjon av produktstrømmen ved å minske dens utdrivningstrykk som nydanner seg i kammeret 53 for påny å akselereres av den reduserte dimensjon av perforeringen 61 og så bli gjenopprettet i et kammer 64 i en dyse

65. Omdannelsen av produktstrømmens hastighet til utdrivningstrykk i kamrene 63 og 64 er gunstig for kvaliteten av reguleringen med regulatoren. Det skal påpekes at en stor dimensjon av perforeringen 61 krever en større fjærkraft av reguleringsskiven 55 enn en liten perforering 61. Man har således til rådighet flere parametre for å oppnå den forlangte regulering. Til disse hører også tykkelsen av reguleringsskiven 55. Disse forskjellige parametre gjør det mulig å tilpasse regulatoren etter viskositeten av de forskjellige produkter som skal for-støves - fra vann via alkohol og olje til kremaktige produkter.

Skiven 62 blir fortrinnsvis støpt' i plast, mens akselerasjonsskiven 58 og den stive skive 60 fortrinnsvis er av rustfritt stål. Dermed kan dimensjonen av perforeringene 59 og 61 ikke påvirkes av et oppløsningsmiddel med aggressiv sammensetning, f.eks. metylenklorid. Videre dekker akselerasjonsskiven 5 8 og den stive skive 60 slike ufullkommenheter i flatene på forsiden og baksiden av skiven 62 som f.eks. skyldes spor etterlatt av en trekkinnretningen ved støpningen.

Reguleringsskivene 55 og 58 såvel som den stive skive 60 og skiven 62, hvis dimensjoner velges slik at de sikrer perfekt tetning mellom sine omkretser og det sylindriske hus 51, blir holdt på plass av dysen 65, fortrinnsvis som beskrevet i europeisk patentskrift 688, kraftig forankret i det sylindriske hus 51. Denne dyse 65 kan erstattes med f.eks. et enkelt rør for avgivelse av olje- eller kremaktige produkter.

Virkemåten av regulatoren på fig. 11 er spesielt anskueliggjort på fig. 12-15 og er som følger: i ro når aerosolbeholderens ventil er lukket, ligger skiven 5 5 på grunn av sin fjærkraft an mot perforeringen 59 i akselerasjonsskiven 58, mens den levner gjenstående passasjer x (fig. 14). Så snart trykket på produktet som skal avgis virker på reguleringsskiven 55, flater krumningen 57 seg ut, noe som minsker gjennomstrømningstverrsnittet av perforeringen 59 til x-y

(fig. 15). Etter hvert som utdrivningstrykket på produktet som skal avgis synker, gjenoppretter fjærkraften av reguleringsskiven 55 formen av krumningen 57 proporsjonalt med fallet i drivtrykket i produktet og åpner suksessivt strømnings-

passasjen i perforeringen 59 til den sluttelig gir strømnings-tverrsnittet x, særlig når aerosolbeholderen bare er lite fylt. Det trykk som hersker i kammeret 53, virker som bremse på strømningen av produktet gjennom perforeringen 59 med en kraft som avtar suksessivt med fallet i drivtrykk, og som således inngår i reguleringsmidlene hos den beskrevne regulator.

Claims

1. Drivtrykkregulator for regulert utstrømning av et flytende produkt (47), omfattende et monteringshus (1, 24, 43, 51) som oppviser en mateledning (3, 46, 52), med minst en forstøvnings-dyse (16, 38, 65) og en reguleringsinnretning (7, 12, 16; 25,

26, 29, 32, 33, 36; 55, 58, 60, 62) inne i monteringshuset, karakterisert ved at mateledningen (3; 46;

52) er forbundet med minst et kammer (4, 5; 44, 45; 53, 54) med en første fleksibel skive (6,' 18; 26; 55) nedstrøms for kammeret, idet den første fleksible skive (16, 18; 26; 55) ligger an mot oppstrømssiden av en stiv skive (7; 29; 62) nedstrøms for kammeret, at den stive skive omfatter en aksial ledning (10; 31; 63) så vel som et fremspring (8, 58) som sammen danner et innsnevret fluidløp for det flytende produkt i denne ledningen, idet ledningen er minst hvor drivtrykket hos det forstøvede flytende produkt er størst, og at det nedstrøms for ledningen eventuelt er en annen fleksibel skive (33) som i tilfelle ligger an mot en skive (12, 36, 60) som i sin tur over en gjennomgående åpning (13, 37, 61) på sin nedstrømsside står i kontakt med utløpet (17, 48, 64) av dysen (16, 38, 65).

2. Regulator som angitt i krav 1, karakterisert ved at fremspringet er konvekst og har minst to riller (9) som danner tangenter til omkretsen av den aksiale ledning.

3. Regulator som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at en første og en annen skive (25, 32) ligger an mot henholdsvis den stive skive (29) og dysen (38) via en fleksibel skive (26, 33) som har en bladfjær (27, 34).

4. Regulator som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at de fleksible skiver (6, 25, 26, 32, 33) er av rustfritt stål eller av plastmateriale.

5. Regulator som angitt i krav 4, karakterisert ved at i det minste en av de fleksible skiver (18) er forsynt med skår (19, 20) og bladfjærer (21, 22).

6. Regulator som angitt i krav 3, karakterisert ved at hver av bladfjærene (27, 34) er utført med en oppbøyet leppe (40) ved sine frie ender.

7. Regulator som angitt i krav '3 eller 6, karakterisert ved at hver av bladfjærene (27, 34) har en fortykkelse (39) ved roten.

8. Regulator som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at den stive skive (29) på sin nedstrømsside oppviser et kammer (30) som rommer en av de fleksible skiver (33).

9. Regulator som angitt i krav 1, karakterisert ved at en av de fleksible skiver (55) oppviser en krumning (57) for å ligge an mot fremspringet som er utført som en akselerasjonsskive (58) forsynt med sentralt, gjennomgående hull (59) som munner ut i den aksiale ledning (63) i den stive skive (64), og at den fleksible skiven (62) er fremstilt av rustfritt, valset stål og forsynt med et skår (56) som strekker seg til like ved det gjennomgående hull (59).

10. Regulator som angitt i krav 9, karakterisert ved at krumningen (57) av den fleksible skive (55) er utført perpendikulært på metallets valseretning, mens skåret (56) strekker seg i valseretningen.