PL201442B1

PL201442B1 - Wkład do pojemnika cieczy, z określonym czasem ustawieniem go w cieczy znajdującej się pod ciśnieniem gazu

Info

Publication number: PL201442B1
Application number: PL376003A
Authority: PL
Inventors: Bernd Ullmann
Original assignee: Ball Packaging Europe Gmbh
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2009-04-30
Also published as: RU2330798C2; RS20050463A; ES2305543T3; WO2004054896A1; RU2005114005A; RS50947B; US20060153956A1; ATE393741T1; DE50309748D1; DE10258791B4; EP1572553B1; US8007880B2; DE10258791A1; EP1572553A1; PL376003A1

Abstract

1. Wk lad s lu zacy do wprowadzania do cie- czy b ed acej pod ci snieniem gazu w pojemniku cieczy, przy czym wk lad zawiera aktywizowalny cisnieniem, posiadaj acy przynajmniej jedn a pust a przestrze n korpus, po laczony z urz adze- niem ustalaj acym po lo zenie, znamienny tym, ze a) aktywizowalny ci snieniem korpus (4) za- wiera przynajmniej jeden otwór (10) o zmniej- szonej srednicy, który laczy t e pust a przestrze n z otoczeniem wk ladu i który znajduje si e w ta- kim miejscu, ze przy p lywaniu wk ladu na cieczy znajduje si e powy zej zwierciad la cieczy, przy czym b) urz adzenie ustalaj ace po lo zenie obej- muje p lywak (1, 2; 1, 2, 6) z i) otworem (3) o niewielkich rozmiarach, który przy osadzaniu wk ladu na cieczy zanurza si e w niej, ii) otworem odpowietrzaj acym (5), który kontaktuje si e bez- po srednio z zewn etrznym otoczeniem (14) wk ladu i iii) minimaln a obj eto scia (11), która przy nape lnieniu ciecz a zapewnia opadni ecie wk ladu w g lab cieczy. PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201442 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 376003 ⁽¹³⁾ (22) Data zgłoszenia: 05.12.2003 ^{(51) Int.Cl.}

B65D 79/00 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: B65D 81/32 (2006.01)

05.12.2003, PCT/EP03/13779 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

01.07.2004, WO04/054896 PCT Gazette nr 27/04

Wkład do pojemnika cieczy, z określonym czasem ustawieniem go w cieczy znajdującej się pod ciśnieniem gazu

(30) Pierwszeństwo: 16.12.2002,DE,10258791.4	(73) Uprawniony z patentu:
BALL PACKAGING EUROPE GMBH, Ratingen,DE
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 12.12.2005 BUP 25/05	(72) Twórca(y) wynalazku: Bernd Ullmann,Bonn,DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.04.2009 WUP 04/09	(74) Pełnomocnik: Borowska-Kryśka Urszula, PATPOL Sp. z o.o.

⁽⁵⁷⁾ 1. Wkład służący do wprowadzania do cieczy będącej pod ciśnieniem gazu w pojemniku cieczy, przy czym wkład zawiera aktywizowalny ciśnieniem, posiadający przynajmniej jedną pustą przestrzeń korpus, połączony z urządzeniem ustalającym położenie, znamienny tym, że a) aktywizowalny ciśnieniem korpus (4) zawiera przynajmniej jeden otwór (10) o zmniejszonej średnicy, który łączy tę pustą przestrzeń z otoczeniem wkładu i który znajduje się w takim miejscu, że przy pływaniu wkładu na cieczy znajduje się powyżej zwierciadła cieczy, przy czym b) urządzenie ustalające położenie obejmuje pływak (1, 2; 1, 2, 6) z i) otworem (3) o niewielkich rozmiarach, który przy osadzaniu wkładu na cieczy zanurza się w niej, ii) otworem odpowietrzającym (5), który kontaktuje się bezpośrednio z zewnętrznym otoczeniem (14) wkładu i iii) minimalną objętością (11), która przy napełnieniu cieczą zapewnia opadnięcie wkładu w głąb cieczy.

PL 201 442 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wewnętrzny zbiornik, który może być dodawany do puszki znajdującej się pod ciśnieniem gazu lub do innego pojemnika ciśnieniowego zamkniętego w inny sposób („Titanic”-widget lub -wedge). Ten wewnętrzny zbiornik stanowi wkład, który przy otwieraniu pojemnika ciśnieniowego może zmieniać właściwości otaczającej go cieczy, na przykład powoduje tworzenie się pęcherzyków gazu i tym samym ewentualnie tworzenie się piany i/lub w chwili otwierania pojemnika ciśnieniowego uwalnia osobno przechowywany dodatek tak, że ten dodatek może się zmieszać z cieczą jeszcze przed wylaniem z otwartego pojemnika. Wkład według wynalazku jest niezależny od rodzaju otaczającej go cieczy i jej zastosowania, jednak szczególnie nadaje się również do pojemników napojów, które na przykład wypełniają puszki z napojami.

W przemyśle wytwarzającym napoje znane są różnego rodzaju wkłady, które zmieniają własności napoju w momencie, w którym konsument otwiera opakowanie. Od dawna znane jest, że w puszkach do przechowywania napojów, zwłaszcza zawierających kwas węglowy, a przede wszystkim piwo, stosuje się wewnętrzne zbiorniki, które przed zamknięciem puszki napełnia się gazowym lub ciekłym azotem albo innym gazem. Takie wewnętrzne zbiorniki mają na przykład zapewnić, że pieniące się napoje takie jak piwo, przy otwarciu puszki powodują tworzenie się pięknej, stabilnej piankowej korony lub też mogą służyć do tego, aby w chwili otwierania puszki zmieszać z napojem dodatkowy środek przechowywany w puszce osobno od napoju. Pierwszy z przykładów znany jest fachowcom pod nazwą „widget”, a drugi znany jest pod nazwą „wedge” lub marką „FreshCan”.

Zasadniczą cechą jest wspólna dla takich aktywnych wkładów reguła, że „obciążone” są one ciśnieniem, które powstaje po zamknięciu opakowania, w jego górnej (głowicowej) przestrzeni. Wkłady te zaktywizowane zostają wtedy przez gwałtownie występujący spadek ciśnienia przy otwieraniu pojemnika z napojem i powstającą przy tym różnicą ciśnień pomiędzy przestrzenią gazową w jego wnętrzu i jego otoczeniem. Aby to uzyskać, jego wnętrze z reguły tak jest połączone z otaczającą go cieczą, że w stanie napełnienia zamkniętej puszki, gaz istniejący w zbiorniku wewnętrznym nie może przedostać się do otaczającej cieczy. W tym celu w stanie techniki proponuje się dużą liczbę rozwiązań. Tak więc zbiorniki wewnętrzne mogą zawierać na przykład przynajmniej jeden, a zwłaszcza dwa otwory o niewielkiej średnicy, która jest tak dobrana, że w stanie napełnienia i zamkniętego pojemnika, napięcie powierzchniowe cieczy zapobiega wydostawaniu się pęcherzyków gazu. Efekt ten znany jest jako tzw. „efekt punktu pęcherzyków gazowych”. Zbiorniki gazu z jednym tylko takim otworem, znane są na przykład z opisów EP 448 200 A1 i z EP 520 646 A1, a z dwoma takimi otworami opisane zostały w WO 95/08493. Otwory o tak wyliczonych średnicach będą w dalszym ciągu nazywane także jako otwory o zmniejszonej średnicy.

Proponowano już, aby wkłady pływały na cieczy względnie w cieczy lub też, aby były zamocowane w pojemniku. Według WO 95/08493 rozwiązanie typu widget wyposażone w dwa otwory o zmniejszonej średnicy, umocowane jest do dna puszki do napojów. W opisie WO 91/07326 proponuje się m.in., aby zbiornik gazu posiadał giętkie ramiona z kołnierzami, które za pomocą docisku ustalają zbiornik gazu w ustalonym położeniu, w górnym lub środkowym obszarze puszki. W opisie WO 95/05325 istnieje zbiornik gazu, który pływa na cieczy.

Aby wszystkie tego rodzaju wkłady mogły spełniać optymalnie swoją funkcję muszą odpowiadać wielu warunkom. W chwili zamykania zewnętrznego pojemnika, a także jeszcze jakiś czas po tym, przestrzeń gazowa powinna, przynajmniej poprzez jeden otwór, być połączona z przestrzenią gazową („przestrzenią głowicową”), która przy zamykaniu zewnętrznego pojemnika tworzy się ponad jego zwierciadłem cieczy. W ten sposób powoduje się wyrównanie ciśnienia pomiędzy oboma gazowymi składnikami, a tym samym obciążenie ciśnieniowe wkładu, bez powodowania tego, że wskutek kurczenia się gazu we wkładzie część jego objętości wypełni się cieczą powodując ilościowe zmniejszenie się żądanego efektu. Uzyskuje się to często tak, że otwory, względnie otwór o zmniejszonej średnicy, umieszcza się stosunkowo nisko we wkładzie, który mocuje się przy dnie pojemnika cieczy. Po napełnieniu i zamknięciu pojemnik ustawia się wtedy „na głowie”, aż nastąpi wspomniane wyrównanie ciśnienia. Ponieważ często powstaje jednak niebezpieczeństwo, że pomimo tego pewna ilość cieczy przedostanie się do wnętrza, geometria wkładu musi zapobiegać temu, aby przy ponownym ustawieniu pojemnika w jego pierwotne położenie przewidziane przy otwieraniu ciecz ta przedostawała się w obszar, który przykrywa otwór i tym samym stanowił a barierę dla póź niejszego wydostawania się gazu, co na przykład proponuje się w opisie EP 520646, lub też umieszcza się drugi otwór, w górnym obszarze wkładu typu widget, o podobnie zmniejszonych rozmiarach zewnętrznych. Kłopotliwe przy

PL 201 442 B1 tego rodzaju wkładach jest nie tylko dodatkowa operacja „stawania na głowie” po puszki zamknięciu, lecz szczególnie to, że wkład musi być przymocowany na dnie puszki przed jej napełnieniem. Jest to bardzo kłopotliwe nie tylko technicznie, ale i pod względem logistycznym. Jeżeli wkład mocuje się za pomocą kleju, to należy się zatroszczyć aby był on bez zastrzeżeń pod względem toksykologicznym, nie posiadał żadnego smaku i aby był przez długi czas stabilny względem otaczającej go cieczy.

Wkłady pływające muszą być tak wykonane, ażeby przy otwieraniu pojemnika do napojów gaz nie mógł się wydostać poprzez ten otwór we wkładzie, który łączy przestrzeń gazową ponad zwierciadłem napoju z przestrzenią gazową we wkładzie, gdyż w takim przypadku pożądany efekt zostałby stracony. Z tego względu otwór ten musi być wykonany przynajmniej jako zawór umożliwiający tylko wlot, a uniemożliwiający wylot gazu. Poza tym, takie wkłady typu widgets muszą posiadać dolny otwór zanurzający się w cieczy, poprzez który gaz, przy otwieraniu pojemnika do napojów może ponownie uchodzić na zewnątrz. Takie rozwiązania typu widgets znane są na przykład z opisów WO 95/05326 i EP 1 055 614 A1. Zasada ta dział a jednak tylko wtedy, gdy uniemoż liwione jest cał kowicie przedostanie się do zbiornika gazu nawet niewielkich ilości cieczy. Poza tym, uzyskiwany przy tym efekt jest umiarkowany, gdyż w momencie spadku ciśnienia przy otwieraniu zewnętrznego pojemnika cieczy, gaz musi uchodzić do dołu. Stwarza to niebezpieczeństwo, że wkład typu widget przy otwieraniu puszki obróci się w cieczy, aż do chwili gdy wylot gazu nie zanurzy się w cieczy.

W alternatywnym rozwią zaniu WO 97/00214 przewiduje się , ż e jego pł ywają cy wkł ad typu widget wymaga urządzenia orientującego, które narzuca mu określoną orientację, i w którym liczne kanały przepustowe, które powodują to, że gaz znajdujący się w pojemniku cieczy w przestrzeni gazowej ponad zwierciadłem cieczy może wchodzić do wkładu typu widget, a przy otwieraniu pojemnika cieczy i zwią zanym z tym spadkiem ciś nienia, moż e ponownie uchodzić do doł u, do cieczy. Mimo takiego zabezpieczenia, orientacja widget może się jednak obrócić w sposób niekontrolowany, a ponadto jego konstrukcja jest nadmiernie droga.

Oprócz wkładów typu widget instalowanych trwale w pojemniku cieczy oraz takich, które pływają na cieczy, znane są również takie wkłady typu widget, które najpierw pływają na cieczy, a następnie obracają się i po pewnym czasie opadają w nią.

W WO 95/04688 opisana jest kapsuł a z dwiema komorami, która zawiera pierwszy otwór zanurzający się w cieczy, który poprzez rurkę lub tym podobne połączony jest z górną komorą znajdującą się w kapsule i poprzez który ciecz może wchodzić. Przy wchodzeniu tej cieczy gaz zostaje wyparty z górnej komory (komory balastowej), który to gaz, poprzez drugi otwór, który musi być chroniony przed napełnieniem go cieczą, przechodzi do dolnej komory (komory ciśnieniowej). Komora ta, poprzez inną rurę, również przechodzącą poprzez ściankę oddzielającą pomiędzy oboma otworami, połączona jest z otworem wylotowym na górnej stronie kapsuły, który jest w kontakcie z przestrzenią gazową pojemnika cieczy. Podobnie skomplikowane urządzenie opisane jest w WO 95/03982. Ponieważ w tych wkładach typu widget komora ciśnieniowa i komora balastowa połączone są ze sobą za pomocą rurki wyrównującej ciśnienie, więc komora balastowa na swej stronie zewnętrznej nie może zawierać żadnego otworu prowadzącego bezpośrednio na zewnątrz, gdyż wtedy ciecz mogłaby przejść do komory ciśnieniowej.

Z obfitoś ci stanu techniki zwią zanego z tym tematem widać , ż e istnieje duż a liczba propozycji rozwiązania powyższego problemu, które jednak wszystkie są nie w pełni zadowalające lub związane są z bardzo dużymi nakładami technicznymi.

Wkłady tzw. typu wedges korzystają z tej samej zasady co wkłady typu widgets, wykorzystywane są jednak dodatkowo lub alternatywnie do tego, aby zawarty w nim materiał przechowywać osobno podczas składowania cieczy w pojemniku, i to tak, że miesza się ten materiał automatycznie, z cieczą otaczającą wewnętrzny zbiornik przy otwieraniu pojemnika i powstającym spadku ciśnienia.

W WO 99/54229 opisany jest zbiornik wewnę trzny z dwiema komorami, z których jedna komora zawiera otwór o zmniejszonej średnicy, który łączy wnętrze tej komory z otoczeniem zewnętrznym tak, że jak to opisano dla wkładu typu widgets, poddane jest ono nadciśnieniu gazu panującym w pojemniku do napoju. Komora ta oddzielona jest od drugiej komory ścianką wewnętrzną, nieprzepuszczalną dla gazu i cieczy, przy czym ta druga komora służy do przechowywania wspomnianego materiału. Materiał ten, na przykład ciekły lub stały nośnik smakowy, albo uzupełniający środek spożywczy, przy otwieraniu puszki do napojów powinien się zmieszać z otaczającym napojem. Pojemnik zawierający obie komory składa się z części górnej i części dolnej tak, że przy otwieraniu puszki do napojów i przy powstającej przy tym stracie ciśnienia, występująca różnica ciśnień powoduje powstawanie sił, które są większe niż połączenie pomiędzy obiema częściami, przy czym komora zawierająca dodatkowy

PL 201 442 B1 materiał ulega „rozsadzeniu” tak, że zawarty w niej materiał wnika do otaczającej cieczy stanowiącej napój.

Zastosowanie wkładów typu wedges związane jest z podobnymi trudnościami jak z wyżej opisanymi, typu widget. Przyklejenie na dnie, przed napełnieniem cieczą napoju wymaga znacznych nakładów i klejów nie budzących zastrzeżeń pod względem toksykologicznym, pozbawionych zapachu i smaku, a także stabilnych podczas składowania oraz względem napoju. Jeżeli wkłady zostaną wykonane jako pływające, typu wedges, to nadal pozostaną wspomniane wyżej problemy.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie wkładu do pojemników ze znajdującą się w nich pod ciśnieniem cieczą, zwłaszcza z napojem, który to wkład niezależnie od jego zastosowania, a więc niezależnie od tego jak jest on ukształtowany w swym wnętrzu, zawiera oddzielony składnik gazowy, który przy zamykaniu pojemnika cieczy, poprzez otwór o zmniejszonej średnicy niezawodnie wchodzi w kontakt z przestrzenią gazową w pojemniku cieczy, natomiast w późniejszym momencie otwierania pojemnika cieczy wspomniany otwór otoczony zostaje cieczą tak, że występująca gwałtowanie przy otwieraniu różnica ciśnień umożliwia powstanie żądanego działania. Taki wkład jest przewidziany do usprawnienia powstawania pęcherzyków gazu i/lub do przechowywania drugiego, zawartego w nim materiału, a także do innych celów.

Zadanie to zostało rozwiązane za pomocą wkładu, który zawiera korpus wyposażony w przynajmniej jedną pustą przestrzeń i urządzenie ustalające położenie, przy czym a) aktywizowalny ciśnieniem korpus zawiera przynajmniej jeden otwór o zmniejszonej średnicy, który łączy pustą przestrzeń z otoczeniem wkładu i który znajduje się w takim miejscu, które podczas pływania wkładu znajduje się na cieczy, powyżej jej lustra, a b) urządzenie ustalające położenie zawiera ciało pływające określone dalej jako pływak zawierający otwór o niewielkich rozmiarach, który przy osadzaniu wkładu na cieczy zanurza się w niej, oraz ma przynajmniej jeden otwór odpowietrzający, komunikujący się bezpośrednio z zewnętrznym otoczeniem wkładu oraz posiada co najmniej taką objętość, że po napełnieniu zapewnia osadzenie się wkładu w cieczy.

Na rysunku uwidocznione są przykłady wykonania wkładu według wynalazku, przy czym fig. 1 przedstawia wkład z pływakiem w postaci łódki, fig. 2 - wkład z pływakiem w postaci przykrytej łódki („łodzi podwodnej”), fig. 3 - wkład, którego aktywizowalny ciśnieniem korpus stanowi jednokomorowy widget, w którym umieszczony jest dodatkowy obciążnik, fig. 4 - wkład, którego aktywizowalny ciśnieniem, dwukomorowy korpus jest typu wedge, i w którym umieszczony jest dodatkowy obciążnik, a fig. 5 przedstawia specyficzną możliwość zestawienia wkładu z fig. 4 z dwóch elementów konstrukcyjnych, które wskutek spadku ciśnienia przy otwieraniu pojemnika do napojów rozdzielają się i uwalniają przy tym zawartość komory z produktem.

Pod określeniem „otwór o niewielkich rozmiarach” nie należy rozumieć tego samego co pod określeniem „otwór o zmniejszonej średnicy”.

Otwór o niewielkich rozmiarach jest to taki otwór, który umożliwia przechodzenie cieczy, przy czym przechodzenie to wskutek doboru niewielkich rozmiarów zachodzi tak wolno, że ciecz wypełnia pływak w obrębie minut lub nawet dłużej. Rozmiary tego otworu fachowiec może łatwo ustalić w oparciu o swoją wiedzę i na podstawie prostych doświadczeń. Na podstawie przykładu dostarczone mu zostają odpowiednie parametry. Tak więc rozmiary dla wodnistych cieczy i hydrofobowych materiałów pływaka, takich jak polipropylen, znajdują się korzystnie w zakresie od około 0,5 do 2 mm, korzystnie 1 do 1,5 mm.

Oprócz wspomnianych otworów wkład według wynalazku zawiera (co najmniej) jeden otwór odpowietrzający. Określenie „otwór odpowietrzający” implikuje, że ten otwór w pływaku umożliwia uchodzenie gazu. Z tego względu otwór ten przy osadzaniu wsadu według wynalazku znajduje się korzystnie powyżej zwierciadła cieczy, a w każdym przypadku powyżej otworu o niewielkich rozmiarach, i w prosty sposób zapewnia, że przy osadzaniu się pływaka znajdujący się w nim gaz moż e uchodzić. Otwór odpowietrzający może być ukształtowany dowolnie. Może być na przykład utworzony w ten sposób, że pływak nie ma przykrycia lub ścianki na swej górnej stronie. Zamiast tego, pływak w jednym lub wielu obszarach, na odpowiedniej wysokości, ma jeden lub wiele otworów, a poza nimi jest zamknięty. Wielkość tych otworów nie ma żadnego znaczenia. Może być ona taka sama jak wielkość wspomnianego otworu o niewielkich rozmiarach lecz może być również większa lub mniejsza.

Określenie „aktywizowalny ciśnieniem korpus zawierający przynajmniej jedną przestrzeń pustą”, obejmuje te korpusy, które według typu widgets lub wedges, zawierają przynajmniej jedną pustą przestrzeń, która poprzez (przynajmniej) jeden otwór o zmniejszonej średnicy komunikuje się z otoczeniem, jak to opisano powyżej. Należy wskazać zwłaszcza na to, że jako aktywizowalny ciśnieniem

PL 201 442 B1 korpus stosowane mogą być wszystkie korpusy, które posiadają żądane własności, niezależnie od celu zastosowania i niezależnie od tego, czy ciecz zamykana w zewnętrznym pojemniku cieczy jest jadalna, czy też służy do innych celów. Przede wszystkim wynalazek przeznaczony jest dla opakowań do napojów, takich jak puszki, zwłaszcza do wykonywania wkładów typu widgets zawierających jeden lub dwa otwory o zmniejszonej średnicy, z przynajmniej jedną pustą przestrzenią wewnętrzną, jak również do wykonywania wkładów typu wedges, posiadających przynajmniej dwie komory, z których jedna jest pusta i poprzez jeden lub wiele otworów o zmniejszonej średnicy zapewnia wyrównanie ciśnienia, a druga komora służy do umieszczania w niej dodatkowej substancji, takiej jak uzupełniający środek spożywczy lub substancja smakowa.

Wkład według wynalazku wrzuca się do pojemnika cieczy przed lub po jego napełnieniu, przy czym ze względu na związane z pływakiem siły napędowe, wkład zajmuje natychmiast położenie pływające. Po napełnieniu, pojemnik cieczy zamykany jest ewentualnie pod ciśnieniem. Ciśnienie w przestrzeni gazowej powstające ponad zwierciadłem cieczy, poprzez otwór o zmniejszonej średnicy, dąży do równowagi z ciśnieniem w pustej przestrzeni korpusu aktywizowalnego ciśnieniem. Otwory o zmniejszonej ś rednicy, znane ze stanu techniki, umo ż liwiają obciążenie ciś nieniowe odpowiednich pustych przestrzeni z reguły w czasie około 10 do 300 s, i taki okres czasu, przy podobnej budowie, jest oczywiście konieczny także we wkładach według wynalazku. Poprzez otwór o niewielkich rozmiarach, we wkładzie według wynalazku, który znajduje się poniżej zwierciadła cieczy, ciecz wpływa jednocześnie do pływaka. Otwór ten jest tak dobrany, że pływak dopiero po upływie czasu koniecznego do obciążenia ciśnieniowego wypełnia się całkowicie, powodując osadzenie się wsadu. Gdy pojemnik z cieczą zostaje póź niej otwarty, to wk ł ad znajduje się na dnie pojemnika cieczy tak, ż e otwór o zmniejszonej ś rednicy zanurzony jest w cieczy i jego dział anie cał kowicie jest wykorzystywane.

Korzystnie, pływak umieszczony jest poza korpusem aktywizowalnym ciśnieniem.

W szczególnie korzystnej postaci wykonania, pływak ma kształt łódki unoszącej korpus aktywizowalny ciśnieniem i zawierający przynajmniej jedną pustą przestrzeń. W tym wykonaniu, wkład zostaje umieszczony, na przykład wrzucony do pojemnika cieczy dopiero po napełnieniu go cieczą. Łódka zawiera dno oraz otaczającą je ściankę boczną, która jest tak wykonana, że pojemność użytkowa łódki, przy znajdującym się w niej korpusie aktywizowalnym ciśnieniem, posiada minimalną objętość wymaganą według wynalazku. Korpus aktywizowalny ciśnieniem wykonany już całkowicie, może zostać osadzony w pływaku. Alternatywnie, części korpusu aktywizowalnego ciśnieniem mogą stanowić jednocześnie części łódki. Na przykład dno korpusu aktywizowalnego ciśnieniem stanowi część dna łódki, które przebiega dalej na zewnątrz i dookoła otoczone jest wspomnianą ścianką boczną. Zamiast tego lub dodatkowo, aktywizowalny ciśnieniem korpus może mieć część ścianki bocznej wspólną z łódką. W takim ukształtowaniu, które nie może mieć budowy osiowo-symetrycznej, należy zapewnić aby rozkład ciężaru nie prowadził do ukośnego położenia wkładu, gdy zostanie on osadzony na cieczy. Możliwe byłoby także na przykład aby aktywizowalny ciśnieniem korpus przebiegał przy ściance bocznej łódki tak, że stanowiłby jednocześnie zewnętrzną ściankę boczną łódki.

W innej korzystnej postaci wykonania wynalazku, pł ywak ma postać zamknię tej pustej przestrzeni. Tak więc łódka, jak już wspomniano powyżej, posiada przykrycie. Takie wykonanie ma tę zaletę, że wkład w dowolnej chwili może być umieszczony w pojemniku cieczy, a przy późniejszym wprowadzaniu może zostać wrzucony na ciecz bez obawy, że przy ewentualnym przechyle pływak zatopi się przed czasem. W tym wykonaniu przykrycie zawiera również jeden lub wiele otworów, które na przykład mogą mieć niewielkie rozmiary, aby umożliwić uchodzenie gazu z napełniającego się pływaka przy jego osiadaniu.

Jeden lub wiele otworów o niewielkich rozmiarach, we wszystkich wykonaniach może znajdować się przy dnie i/lub w ściance bocznej pływaka. Tylko jeden z nich musi być koniecznie umieszczony tak, że podczas pływania wkładu na cieczy znajduje się on poniżej jej zwierciadła. Za pomocą dodatkowych otworów usytuowanych bardziej u góry, osadzanie wkładu można przyspieszyć, gdy pływak jest już częściowo zatopiony.

Materiały na aktywizowalny ciśnieniem korpus, korpus stanowiący pływak i ewentualnie materiały stanowiące dodatek domieszywany do cieczy oraz istniejące puste przestrzenie, są tak odpowiednio dobrane, że wkład po umieszczeniu go na cieczy pływa niezawodnie, a przy napełnieniu względnie po napełnieniu pływaka niezawodnie osiada. Do kompensacji możliwych sił wyporowych stosuje się obciążnik o ciężarze G. Takie siły wyporowe F stanowią na przykład:

^F gęstości = ^Vmateriału ’ ^(pcieczy ^{- p}materiału) ’ 9 ^FArchimedesa,1 ^{= V}pływaka ^{· P}cieczy ^{· g}

PL 201 442 B1 ^FArchimedesa,2 ^Vkorpusu ’ ^(pcieczy ^{- p}korpusu) ’ ^g

Ciężar g musi być tak dobrany, aby:

gęstości gęstości

Archimedesa,2

Archimedesa równanie 1 + F

Archimedesa,2 równanie 2

Oznacza to, że wkład, a więc cały obiekt, pływa gdy pływak nie jest zatopiony, jednakże tonie, gdy pływak jest zatopiony. Przy tym, należy wziąć pod uwagę fizyczne faktyczne dane, zwłaszcza gęstość p_korpusu i objętość V_korpusu aktywizowalnego ciśnieniem korpusu, które dlatego szczególnie są do uwzględnienia. Na tę średnią gęstość silny wpływ może mieć gęstość dodatkowej substancji, która napełnia drugą komorę wkładu typu wedges, a także może mieć wpływ wielkość pustej przestrzeni lub pustych przestrzeni w aktywizowalnym ciśnieniem korpusie.

Jeżeli powyższe nierówności zastosuje się do znanych ze stanu techniki wkładów typu widgets lub wedges, to stwierdza się że te powyższe warunki nie mogą być spełnione, gdyż dla takich wkładów Vpływaka = 0. Nie spełniają więc one warunków dla pływania i osiadania według równań 1 i 2 tak, że nie można ich ustalić pod względem ciśnieniowym i czasowym.

Za pomocą niniejszego wynalazku, jak wspomniano wyżej, można poprawić tworzenie się pęcherzyków gazu w cieczy zamkniętej pod ciśnieniem w pojemniku, i powstających przy otwieraniu pojemnika. Następuje to przy zastosowaniu następujących operacji:

a) napełnienie otwartego pojemnika cieczą,

b) wprowadzenie do zbiornika wkładu według wynalazku, przed lub po napełnieniu pojemnika cieczą,

c) zamknięcie pojemnika z cieczą, ewentualnie poddając działaniu ciśnienia przestrzeń gazową powyżej cieczy znajdującej się w pojemniku tak, że po jego zamknięciu w pojemniku powstaje nadciśnienie w porównaniu z ciśnieniem otoczenia,

d) umożliwienie powolnego wyrównania ciśnienia pomiędzy wnętrzem przynajmniej jednej pustej przestrzeni we wkładzie i przestrzenią gazową powyżej zwierciadła cieczy w pojemniku z cieczą,

e) umożliwienie opadnięcia wkładu na dno pojemnika z cieczą,

f) otwarcie przewidzianego w tym celu otworu w pojemniku z cieczą, wskutek czego zachodzi gwałtowny spadek ciśnienia w pojemniku z cieczą do wielkości ciśnienia otoczenia,

g) umożliwienie wydostawania się pęcherzyków gazu z pustej przestrzeni korpusu aktywizowalnego ciśnieniem, poprzez otwór o zmniejszonej średnicy.

Poza tym wynalazek można wykorzystać do tego, aby materiał umieszczony w osobnym zbiorniku, zmieszać przy otwieraniu zbiornika z cieczą znajdującą się w tym pojemniku.

W tym celu konieczne są następujące operacje:

a) napełnienie stałym albo ciekłym materiałem przewidzianą w tym celu dodatkową pustą przestrzeń 8 wkładu według wynalazku,

b) napełnienie otwartego pojemnika cieczą,

c) wprowadzenie wkładu do pojemnika przed lub po napełnieniu go cieczą,

d) zamknięcie pojemnika z cieczą, ewentualnie poddając działaniu ciśnienia przestrzeń gazową ponad cieczą w pojemniku cieczy tak, że po zamknięciu, w pojemniku z cieczą powstaje nadciśnienie w porównaniu do ciśnienia otoczenia,

e) umożliwienie powolnego wyrównania ciśnienia pomiędzy wnętrzem przynajmniej jednej pustej przestrzeni we wkładzie, a przestrzenią gazową powyżej zwierciadła cieczy w pojemniku z cieczą,

f) umożliwienie opadnięcia wkładu na dno pojemnika z cieczą,

g) otwarcie przewidzianego w tym celu otworu w pojemniku z cieczą, wskutek czego zachodzi nagły spadek ciśnienia w pojemniku z cieczą do wielkości ciśnienia otoczenia, i

h) umożliwienie usunięcia ścianki pomiędzy pustymi przestrzeniami 8 i 9 wkładu, za pomocą nadciśnienia powstającego w pustej przestrzeni 9 przy otwieraniu pojemnika z cieczą, i uwolnienie do otaczającej cieczy znajdującego się w niej stałego lub ciekłego materiału.

Wynalazek zostanie wyjaśniony bliżej w oparciu o przykłady wykonania i rysunek.

P r z y k ł a d 1

Wkład zawiera aktywizowalny ciśnieniem korpus 4 w postaci typu widgets, jak to przedstawiono na przykład na fig. 3, który umieszczony jest w pływaku o kształcie łódki, tak jak na fig. 1, lub w pływaku o kształcie łodzi podwodnej, jak to przedstawiono na fig. 2.

Pływak zawiera dno 1, które integralnie połączone jest z dnem aktywizowalnego ciśnieniem korpusu oraz zawiera ściankę i jest ewentualnie pływakiem 11 z przykryciem 6. Figury rysunku w tym przypadku należy tak odczytywać, że elementy konstrukcyjne są kołowo-symetryczne względem pioPL 201 442 B1 nowej osi x. Wskazuje się na to, że geometria wkładu według wynalazku i może być inna, na przykład o zarysie kwadratowym, prostokątnym lub wielokątnym lub też może być asymetryczna względem osi x.

Aktywizowalny ciśnieniem korpus zawiera pustą przestrzeń o objętości wewnętrznej około 10 ml. Wytworzony jest on z propylenu o gęstości około 850 kg/m³. Otwór 10 o zmniejszonej średnicy wynosi około 0,25 mm, co powoduje, że wkład typu widget, w puszce do napojów, na przykład w puszce z piwem, po około 30 sek. jest całkowicie obciążony panującym ciśnieniem.

Pływak ma średnicę dna wynoszącą około 40-50 mm i wysokość 10-20 mm. Po odjęciu znajdującego się w nim rozwiązania typu widgets posiada on objętość netto około 22 ml. Jego otwory 3 i ewentualnie 5 stanowią otwory o niewielkich rozmiarach, w rozumieniu wynalazku. Mają one średnicę około 1,5 mm. Po umieszczeniu wkładu na wodzie, pływak zatapia się po około 1 min.

Ażeby wkład opadł, przy rozwiązaniu typu widget jest w nim umieszczony obciążnik 7 o około 17 g, o sile ciężkości 170 mN. Dla wody o gęstości około 1000 kg/m³ i powietrza jako otaczającego gazu o gęstości około 0, wynikają wspomniane równania następująco:

Fgęstości = 4 · 10^-6 m³ · (1000-850) kg/m³ · 9,81 m/s²

FArchimedesa,1 = 22 · 10^-6 m³ · 1000 kg/m³ · 9,81 m/s²

FArchimedesa,2 = 10 · 10^-6 m³ · (1000-0) kg/m³ · 9,81 m/s²

Wynikają stąd następujące siły wyporu:

Fgęstości ^{= 10 mN}

FArchimedesa,1 ^{= 215 mN i}

FArchimedesa,2 ^{= 100 mN}

Konieczne warunki równań 1 i 2 wynoszą więc

170 mN > 10 mN + 100 mN [równanie 1]

170 mN < 10 mN + 100 mN + 215 mN [równanie 2]

Wkład o rozmiarach i własnościach z tego przykładu spełnia więc żądane warunki i według wynalazku może być stosowany jako wkład o określonym w czasie ustaleniu położenia. Ciężar dobrany jest tak, że nierówności spełnione są z nadwyżką. Mniejsze zjawiska uboczne, takie jak napięcie powierzchniowe wody nie mają więc żadnego wpływu na przebieg osadzania.

P r z y k ł a d 2

Na fig. 4 przedstawiony jest wkład, którego aktywizowalny ciśnieniem korpus 4 jest typu wedge i ma komorę gazową 9, która poprzez otwór o zmniejszonej średnicy komunikuje się z otoczeniem i stanowi komorę produktu 8. Dla zwiększenia ciężaru do komory produktu wprowadzony jest obciążnik 7. Korpus typu wedge jest otoczony przez przykryty pływak 11 (pływak typu „łódź podwodna”), który w swym dnie ma pierwszy otwór o niewielkich rozmiarach, a w celu wyrównania ciśnienia, w swym przykryciu ma drugi taki otwór. Na fig. 5 przedstawiony jest przykład, jak taki wkład może być wykonany tylko z dwóch elementów konstrukcyjnych (bez uwzględnienia ciężaru). Przy tym dno aktywizowalnego ciśnieniem korpusu i dno otaczającego pływaka są wykonane integralnie z jednego elementu, a dolna część wszystkich ścianek bocznych, ścianka oddzielająca komorę gazową 9 od komory produktu 8, oraz zewnętrzna ścianka korpusu typu wedge, a także ścianka zewnętrzna pływaka, są uformowane jednolicie przy tym dnie, natomiast górne części wszystkich tych ścianek bocznych wykonane są jednolicie z górną stroną korpusu typu wedge i z przykryciem pływaka. Połączenie ścianek bocznych w zestawionym wkładzie może być dokonane za pomocą połączenia zatrzaskowego połączenia tarciowego lub połączenia z niezbyt mocnego kleju, które to połączenie zostaje rozsadzone przez nagle występującą różnicę ciśnień pomiędzy przestrzenią gazową 9 i otoczeniem oraz zbiornikiem produktu, przy otwieraniu pojemnika z cieczą. Szczegóły tego znajdują się także w opisie WO 99/54229, gdzie opisany jest dwukomorowy korpus typu wedge, zastosowanego tu rodzaju. Ukształtowania również w tego rodzaju przykładzie wykonania mogą, ale nie muszą być kołowo-symetryczne.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wkład służący do wprowadzania do cieczy będącej pod ciśnieniem gazu w pojemniku cieczy, przy czym wkład zawiera aktywizowalny ciśnieniem, posiadający przynajmniej jedną pustą przestrzeń korpus, połączony z urządzeniem ustalającym położenie, znamienny tym, że a) aktywizowalny ciśnieniem korpus (4) zawiera przynajmniej jeden otwór (10) o zmniejszonej średnicy, który łączy tę pustą przestrzeń z otoczeniem wkładu i który znajduje się w takim miejscu, że przy pływaniu wkładu na cieczy znajduje się powyżej zwierciadła cieczy, przy czym b) urządzenie ustalające położenie

PL 201 442 B1 obejmuje pływak (1, 2; 1, 2, 6) z i) otworem (3) o niewielkich rozmiarach, który przy osadzaniu wkładu na cieczy zanurza się w niej, ii) otworem odpowietrzającym (5), który kontaktuje się bezpośrednio z zewnętrznym otoczeniem (14) wkładu i iii) minimalną objętością (11), która przy napełnieniu cieczą zapewnia opadnięcie wkładu w głąb cieczy.
2. Wkład według zastrz. 1, znamienny tym, że pływak umieszczony jest na zewnątrz aktywizowalnego ciśnieniem korpusu.
3. Wkład według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pływak ma kształt otwartej od góry (1, 2) lub od góry przynajmniej częściowo przykrytej łódki (1, 2, 6), a aktywizowalny ciśnieniem korpus (4) umieszczony jest w obrębie łódki.
4. Wkład według zastrz. 3, znamienny tym, że łódka zawiera przynajmniej jedno dno (1) i obwodową ściankę boczną (2), a aktywizowalny ciśnieniem korpus (4) umieszczony jest na dnie łódki.
5. Wkład według jednego z zastrz. 1-3, znamienny tym, że dno aktywizowalnego ciśnieniem korpusu oraz dno pływaka stanowią integralną całość.
6. Wkład według jednego z zastrz. 1-5, znamienny tym, że aktywizowalny ciśnieniem korpus ma tylko jedną pustą przestrzeń, która w swym górnym obszarze ma tylko jeden otwór o zmniejszonej średnicy (10).
7. Wkład według jednego z zastrz. 1-5, znamienny tym, że aktywizowalny ciśnieniem korpus ma pierwszą pustą przestrzeń (9), z otworem o zmniejszonej średnicy umieszczonym w górnym obszarze tej pustej przestrzeni oraz ma drugą pustą przestrzeń (8), do osadzania stałego lub ciekłego materiału, która to pusta przestrzeń oddzielona jest od pierwszej pustej przestrzeni gazoszczelną i cieczoszczelną ścianką otwieralną stosunkowo małymi siłami.
8. Wkład według zastrz. 7, znamienny tym, że ściankę oddzielającą znajdującą się pomiędzy obiema pustymi przestrzeniami stanowi obwodowa ścianka, która całkowicie otacza z boku drugą pustą przestrzeń.
9. Wkład według zastrz. 8, znamienny tym, że druga pusta przestrzeń (8) ma kształt cylindra lub inny kształt o symetrii obrotowej albo kołowej względem osi (x), a pierwsza pusta przestrzeń (9) ma kształt cylindrycznej tulei lub do niego zbliżony.
10. Wkład według jednego z zastrz. 1-9, znamienny tym, że aktywizowalny ciśnieniem korpus umieszczony jest centrycznie w pływaku.
11. Wkład według zastrz. 10, znamienny tym, że zarówno aktywizowalny ciśnieniem korpus, jak i pływak, wykonane są w symetrii kołowej względem osi (x).
12. Wkład według jednego z zastrz. 1-11, znamienny tym, że aktywizowalny ciśnieniem korpus ma dodatkowo obciążnik (7).
13. Wkład według zastrz. 12, znamienny tym, że obciążnik jest integralną częścią korpusu aktywizowalnego ciśnieniem.
14. Wkład według jednego z zastrz. 1-13, znamienny tym, że składa się wyłącznie z części dennej (13) i części przykrywającej (12) oraz w razie potrzeby z obciążnika (7).
15. Wkład według zastrz. 14, znamienny tym, że część denna i część przykrywająca połączone są ze sobą za pomocą połączeń zatrzaskowych, połączeń tarciowych lub słabych połączeń klejowych.
16. Wkład według jednego z zastrz. 14 albo 15, znamienny tym, że obie części (12, 13) połączone są ze sobą swymi ściankami bocznymi.
17. Wkład według jednego z zastrz. 14 albo 15, znamienny tym, że albo część przykrywająca albo część denna zawiera wszystkie boczne ścianki wkładu, a te przy łączeniu zahaczają zatrzaskowo o dno albo o przykrycie w drugiej części lub obejmują umieszczone tam struktury.
18. Wkład według jednego z zastrz. 1-17, znamienny tym, że aktywizowalny ciśnieniem korpus i pływak wykonane są z tworzywa sztucznego i/lub obciążnik wykonany jest z materiału o ciężarze właściwym > 1, korzystnie z metalu lub z ceramiki.
19. Zastosowanie wkładu według jednego z zastrz. 1-18, do poprawienia tworzenia się pęcherzyków gazu w cieczy, która pod ciśnieniem gazu zamknięta jest w pojemniku, przy otwieraniu tego pojemnika, znamienne tym, że wkład wprowadza się do pojemnika przed lub po napełnieniu otwartego pojemnika cieczą, a pojemnik cieczy zamyka się tak, że po zamknięciu, wewnątrz pojemnika cieczy powstaje nadciśnienie w porównaniu do ciśnienia otoczenia.
20. Zastosowanie według zastrz. 19, przy czym przestrzeń gazowa powyżej cieczy w pojemniku cieczy poddana jest ciśnieniu, które powoduje, że po zamknięciu wewnątrz pojemnika cieczy powstaje wspomniane nadciśnienie.

PL 201 442 B1
21. Zastosowanie według zastrz. 18 lub 19, znamienne tym, że cieczą jest pieniący się napój, zwłaszcza piwo.
22. Zastosowanie wkładu według zastrz. 7 lub zastrz. od niego zależnego, do zmieszania materiału przechowywanego osobno w pojemniku z cieczą znajdującą się w pojemniku, przy otwieraniu tego pojemnika, znamienne tym, że przewidziana do tego pusta przestrzeń (8) wkładu według zastrz. 7 lub zastrz. od niego zależnego, napełniona jest stałym lub płynnym materiałem, przy czym napełnia się cieczą otwarty pojemnik, a wkład wprowadza się do pojemnika przed napełnieniem cieczą lub po napełnieniu i zamyka się pojemnik cieczy tak, że po zamknięciu pojemnika cieczy powstaje w nim nadciśnienie w porównaniu do ciśnienia otoczenia.
23. Zastosowanie według zastrz. 22, przy czym przestrzeń gazową powyżej cieczy w pojemniku cieczy poddaje się działaniu ciśnienia, które powoduje, że po zamknięciu wewnątrz pojemnika cieczy powstaje nadciśnienie.
24. Zastosowanie według zastrz. 22 albo 23, znamienne tym, że ciecz stanowi piwo, a osobno przechowywanym materiałem jest substancja zapachowa.
25. Zastosowanie według zastrz. 22 albo 23, znamienne tym, że ciecz jest napojem bezalkoholowym, zawierającym kwas węglowy lub niegazowanym napojem napełnianym z dodatkiem płynnego azotu, a osobno przechowywanym materiałem jest uzupełniający środek spożywczy i/lub substancja zapachowa.