RU2337866C2 - Устройство и способ заполнения емкостей газом - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способам и устройствам для упаковки различных веществ и различной продукции в особых условиях и может быть использовано в фармакологии, косметической, пищевой и других отраслях промышленности для увеличения сроков хранения веществ, косметической, пищевой, фармацевтической продукции. Устройство для одновременного наполнения множества емкостей газом содержит резервуар, соединенный, по меньшей мере, с одним источником вакуума и, по меньшей мере, с одним источником газа. В резервуаре размещены емкости. Емкости закрыты предохранительно-пропускным средством, выполненным с возможностью пропускания воздуха или газа в сторону меньшего давления. При этом обеспечивается либо вакуумирование емкости при вакуумировании резервуара, либо проникновение газа в емкости при запускании его в резервуар и прекращении проходимости предохранительно-пропускного средства при уравновешивании давления в емкости и вне ее. При использовании изобретений обеспечивается одновременное заполнение газом нескольких емкостей без контакта с ними и при одном источнике газа. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 20 ил.

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для упаковки различных веществ и различной продукции в особых условиях и может быть использовано в фармакологии, косметической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен метод упаковки контейнеров с продуктами, включающий экстракцию воздуха из контейнера и последующее заполнение упаковки инертным газом [NZ 276347, 1998], в котором в упаковке после размещения в ней продукта оставляют два отверстия, одно для соединения с источником вакуума, устройство содержит средства для контроля процесса вакуумирования и заполнения газом, останавливающие эти процессы при достижении баланса между давлением внутри контейнера и давлением с окружающей атмосферой.

К недостаткам данного способа можно отнести то, что такой способ требует подвода к каждому отдельному контейнеру источника вакуума и источника инертного газа.

Известно газзамещающее устройство для защиты чувствительных к окислению продуктов и материалов [FR 2593150, 1987], содержащее камеру овальной формы, в верхней части которой имеются средства для подачи вакуума, два боковых запорных крана, один для измерения вакуума, другой - для достижения соединения между камерой и контейнером, и в нижней части имеется запорный кран для присоединения к трубопроводу с инертным газом. Запорные краны могут открываться и закрываться.

К недостаткам данного устройства можно отнести невозможность одновременного заполнения множества емкостей одновременно, а также необходимость осуществления соединительного контакта между контейнером и камерой, соединенной с источником вакуума и источником газа.

В качестве прототипа выбраны устройство и способ для закрывания контейнеров с продуктами [GB 1005947, 1965], в котором для заполнения контейнеров инертным газом предварительно производят их вакуумирование. Установка содержит вакуумную камеру, соединенную с источником вакуума, и газовую камеру, соединенную с источником инертного газа. Устройство предназначено для наполнения контейнеров с одним входным отверстием, поэтому в нем предусмотрены средства для отсоединения источника вакуума и присоединения источника инертного газа.

Недостатком данного устройства и способа является невозможность единовременного заполнения газом множества емкостей без контакта с источником газа.

Задачей настоящего изобретения является разработка устройства и способа заполнения емкостей газом с целью увеличения сроков хранения каких-либо веществ, косметической, пищевой, фармацевтической продукции.

Технический результат заключается в одновременном заполнении газом нескольких емкостей одновременно без контакта с ними одним источником газа.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для одновременного наполнения множества емкостей газом содержит резервуар, соединенный, по меньшей мере, с одним источником вакуума и, по меньшей мере, с одним источником газа, и размещенные в нем емкости, при этом емкости закрыты предохранительно-пропускным средством, выполненным с возможностью пропускания воздуха или газа в сторону меньшего давления, обеспечивая либо вакуумирование емкости при вакуумировании резервуара, либо проникновение газа в емкости при запускании его в резервуар и прекращении проходимости предохранительно-пропускного средства при уравновешивании давления в емкости и вне ее.

Кроме того, в качестве предохранительно-пропускного средства использована эластичная пробка, закрывающая отверстие емкости или встроенная в емкость и через которую пропущена полая игла или трубка, при этом на наружном конце иглы или трубки расположен клапан или пористый элемент или эластичный пористый элемент, причем для совмещения с пористым элементом или эластичным пористым элементом игла или трубка на наружном конце может иметь расширение или конус.

Кроме того, в качестве предохранительно-пропускного средства использована пробка, закрывающая отверстие емкости и совмещенная с клапаном или пористым элементом или эластичным пористым элементом, или использована эластичная пробка, выполненная с уменьшением толщины в верхней части, имеющей перфорацию.

Кроме того, в качестве предохранительно-пропускного средства использована крышка, совмещенная с клапаном или пористым элементом, или эластичным пористым элементом, или использована эластичная крышка, имеющая перфорацию.

Кроме того, в качестве предохранительно-пропускного средства использован встроенный в емкость клапан или пористый элемент, или эластичный пористый элемент.

Кроме того, в качестве предохранительно-пропускного средства использован клапан или пористый элемент или эластичный пористый элемент, закрывающий отверстие емкости.

Поставленная задача достигается также тем, что предлагаемая эластичная пробка для закупоривания емкостей содержит пропущенную через нее полую иглу или трубку.

При этом на наружном конце иглы или трубки расположен клапан или пористый элемент, или эластичный пористый элемент, выполненный с возможностью пропускания воздуха или газа в сторону меньшего давления и прекращения проходимости при уравновешивании давления в емкости и вне ее.

Кроме того, упомянутая полая игла или трубка на наружном конце имеет расширение или конус, совмещенный с пористым элементом или эластичным пористым элементом.

Для решения поставленной задачи предлагается также полая игла или трубка, на наружном конце которой расположен клапан или пористый элемент, или эластичный пористый элемент, при этом клапан или пористый элемент, или эластичный пористый элемент выполненны с возможностью пропускания воздуха или газа в сторону меньшего давления и прекращения проходимости при уравновешивания давления в емкости и вне ее.

Целесообразно, что полая игла или трубка на наружном конце имеет расширение или конус для совмещения с пористым элементом или эластичным пористым элементом.

Поставленная задача достигается также тем, что, как и в известном, в предлагаемом способе одновременного заполнения множества емкостей газом, без непосредственного контакта емкостей с источником газа, осуществляют предварительное вакуумирование емкостей и последующее заполнение их газом в одном резервуаре, соединенном, по меньшей мере, с одним источником вакуума и, по меньшей мере, с одним источником газа.

Новым является то, что помещаемые в резервуар емкости предварительно снабжают предохранительно-пропускным средством, выполненным с возможностью пропускания воздуха или газа в сторону меньшего давления, обеспечивая либо вакуумирование емкости при вакуумировании резервуара, либо проникновение газа в емкости при запускании его в резервуар, и прекращения проходимости предохранительно-пропуского средства при уравновешивании давления в емкости и вне ее, при этом вакуумирование и последующее заполнение емкостей газом осуществляют повторно, по меньшей мере, еще один раз для увеличения содержания газа в емкости.

Предпочтительно, что отверстия емкостей закрывают таким предохранительно-пропускным средством, как эластичная пробка, через которую пропущена полая игла или трубка, при этом на наружном конце полой иглы или трубки расположен клапан или пористый элемент, или эластичный пористый элемент.

Предпочтительно, что используется емкость с встроенной эластичной пробкой и пропущенной через нее полой иглой или трубкой, при этом на наружном конце иглы или трубки расположен клапан или пористый элемент или эластичный пористый элемент.

Кроме того, после окончания процесса заполнения емкостей газом полую иглу или трубку вынимают из эластичной пробки.

Предпочтительно, что отверстия емкостей закрывают таким предохранительно-пропускным средством, как пробка, совмещенная с клапаном или пористым элементом или эластичным пористым элементом.

Предпочтительно, что отверстия емкостей закрывают таким предохранительно-пропускным средством, как эластичная пробка, имеющая уменьшение толщины в верхней части и перфорацию в этой части.

Предпочтительно, что отверстия емкостей закрывают таким предохранительно-пропускным средством, как крышка, совмещенная с клапаном или пористым элементом или эластичным пористым элементом.

Предпочтительно, что отверстия емкостей закрывают таким предохранительно-пропускным средством, как эластичная крышка, имеющая перфорацию.

Предпочтительно, что используют емкости с встроенным клапаном или пористым элементом, или эластичным пористым элементом, являющимся предохранительно-пропускным средством.

Предпочтительно, что отверстия емкостей закрывают клапаном или пористым элементом, или эластичным пористым элементом, являющимся предохранительно-пропускным средством.

Для осуществления поставленной задачи и достижения технического результата в изобретении предлагается осуществлять вакуумирование и последующее заполнение емкостей газом в одном резервуаре с использованием клапана или пористого элемента, или эластичного пористого элемента, обеспечивающих прохождение воздуха или газа в сторону меньшего давления, т.е. они обеспечивают вакуумирование емкости при вакуумировании резервуара и проникновение газа в емкости при запускании его в резервуар. Также клапан или пористый элемент, или эластичный пористый элемент в конце процесса после заполнения емкостей газом при отсутствии разницы в давлении в емкости и вне ее должны предотвратить взаимопроникновение разделяемых сред в течение определенного времени. Это время измеряется минутами или десятками минут и обусловлено технологическим процессом, например при использовании эластичной пробки, через которую пропущена полая игла или трубка, совмещенная с предохранительным средством, а именно до момента выемки полой иглы или трубки из эластичной пробки, или до момента закрывания емкостей, заполненных газом, контрольными пробками или крышками, или до момента применения иного способа, запирающего емкости.

Рассмотрим некоторые процессы, происходящие при применении пористых элементов в предлагаемом изобретении.

Проникновение газа через пористую среду есть фильтрация. Пористую среду, которую обозначаем, как пористый элемент будет выполнять пористая фильтровальная перегородка, т.е. фильтр или разделительная мембрана. Только задача пористой фильтровальной перегородки или разделительной мембраны в данном устройстве не фильтрование, т.е. разделение неоднородной газовой среды, а фильтрация, т.е. пропускание в данном случае газовой среды.

Пористые фильтровальные перегородки, т.е. фильтры, и разделительные мембраны применяются во многих отраслях промышленности: химической, фармацевтической, пищевой, косметической и т.д.

При использовании в данном устройстве пористых фильтровальных перегородок или разделительных мембран возникает необходимость определения их свойств.

Рассмотрим некоторые характеристики, которые надо учитывать при использовании пористых фильтровальных перегородок или разделительных мембран.

Сопротивление фильтрующих материалов определяется по формуле Фукса-Стечкиной [И.В.Петраков. «Волокнистые фильтрующие материалы», 1968].

Удельная производительность - количество вещества, проходящего через единицу поверхности фильтра в единицу времени.

Коэффициент проницаемости - количество вещества, проникающего через единицу поверхности фильтра, имеющей единичную толщину, в единицу времени при перепаде давления, равном единице.

Коэффициент диффузии газа зависит от толщины мембраны и времени запаздывания.

В связи с тем, что каждый фильтр или разделительная мембрана предназначен(на) для определенных областей применения, методы оценки их эксплутационных свойств довольно разнообразны [В.П.Дубяга «Полимерные мембраны» Химия, 1981].

В качестве пористого элемента может быть использован, например, пористый фильтровальный элемент от фильтра Шотта, представляющий круг диаметром 40 мм с размером пор 40 мкм.

При вакуумировании резервуара в емкость, оснащенную пористым элементом от фильтра Шотта, вакуум начнет проникать с небольшой задержкой, возникающей из-за сопротивления, оказываемого фильтром, и, если фильтр совмещен с трубкой, то и она окажет дополнительное небольшое сопротивление.

Задача фильтра заключается не в фильтровании воздуха или газа, а в том, чтобы на первом этапе пропустить воздух, а затем газ в сторону меньшего давления и в конце, после выемки емкости из резервуара при отсутствии разницы в давлении в емкости и вне ее, предотвратить взаимопроникновение разделяемых сред.

В зависимости от технических условий и задач подбираются параметры:

- скорость создания вакуума,

- глубина вакуума,

- площадь сечения полой иглы или трубки (если такая имеется),

- характеристики фильтра.

Если применяется мягкая емкость, необходимо исключить ее деформацию, сжатие при подаче газа.

Далее рассмотрим некоторые процессы, происходящие при использовании эластичных пористых элементов, а именно эластичной перфорированной мембраны.

Эластичная перфорированная мембрана, отвечающая требуемым условиям, промышленно не выпускается, но ее изготовление не представляет трудностей. Она может быть выполнена, например, из латекса определенной толщины и требуемого диаметра с определенным количеством перфораций, например, на квадратный сантиметр.

Перфорация мембраны представляет проколы. Такая мембрана в нерастянутом состоянии является преградой для взаимопроникновения разделяемых сред. Незначительная молекулярная диффузия значения не имеет. В растянутом состоянии проколы мембраны становятся отверстиями, и мембрана становится проходимой для разделяемых сред.

При вакуумировании резервуара на мембрану, закрывающую емкость, начнет действовать давление воздуха внутри емкости и мембрана начнет растягиваться. При растяжении мембраны проколы станут отверстиями, и воздух начнет выходить из емкости. После достижения нужного вакуума начнем подавать газ в резервуар. В этом случае давление в резервуаре превысит давление в емкости и мембрана начнет растягиваться по направлению внутрь емкости. При этом проколы станут отверстиями и газ проникнет в емкость.

В зависимости от технических условий и задач подбираются:

- скорость создания вакуума,

- глубина вакуума,

- площадь сечения полой иглы или трубки, если такая имеется;

- характеристики эластичной перфорированной мембраны:

- материал, из которого мембрана изготовлена,

- толщина мембраны,

- количество перфораций на 1 см²,

- и др., если это требуется.

Характеристики эластичной пористой мембраны подбираются так, чтобы она становилась проходимой в обе стороны при разнице в давлении между разделяемыми средами от нескольких миллиметров ртутного столба до нескольких десятков миллиметров ртутного столба, в зависимости от технических условий и задач.

Рассмотрим некоторые процессы, происходящие при использовании клапана.

Задача клапана в заявленном устройстве сходна в какой-то степени с действием предохранительного клапана. Только предохранительный клапан при повышении давления открывается в одну сторону. Клапан в заявленном устройстве при уменьшении или повышении давления должен поочередно открываться в обе стороны.

Для определения характеристики клапана в заявленном устройстве воспользуемся методикой, применяемой для определения характеристики предохранительных клапанов.

Предохранительные клапаны характеризуются многими параметрами. Возьмем некоторые из них:

- давление потери герметичности - это давление, при котором начинается протечка среды через клапан,

- давление начала открытия - это давление начала подъема золотника клапана после потери герметичности,

- коэффициент расхода клапана.

Для определения пропускной способности клапана нужно знать коэффициент расхода. Коэффициент расхода зависит от конструкции клапана, соотношения размеров и формы проточных каналов, а также класса шероховатости стенок каналов [Кондратьева Т.Ф. «Предохранительные клапаны» 1976].

В заявленном устройстве глубина вакуума потери герметичности клапана и затем давления начала открытия подбирается, регулируется в зависимости от технических условий и задач и может измеряться миллиметрами ртутного столба или десятками миллиметров ртутного столба.

Для изготовления одного клапана с требуемыми функциями можно использовать, например, два предохранительных шариковых клапана, используемых в пневматическом нагнетателе измерителя артериального давления.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами.

На фиг.1 изображены резервуар 1, трубка 2 для соединения с источником газа, трубка 3 для соединения с источником вакуума, емкости 4, оснащенные предохранительно-пропускными устройствами.

На фиг.2 изображены емкость 4, эластичная пробка 5, закрывающая емкость, полая игла или трубка 6, проходящая через пробку 5 и совмещенная с клапаном 7.

На фиг.3 изображены емкость 4, эластичная пробка 5, полая игла или трубка 6 с расширением 8, в которое вводится и фиксируется пористая фильтровальная перегородка от фильтра Шотта 9.

На фиг.4 изображены емкость 4, эластичная пробка 5, полая игла или трубка 6 с конусом 10, который совмещен с эластичной пористой мембраной 11.

На фиг.5 изображена емкость 12 с встроенной эластичной пробкой 5.

На фиг.6 изображена эластичная пробка 5 со сквозным каналом 13 и совмещенным с ней клапаном 7.

На сриг.7 изображена эластичная пробка 5 со сквозным каналом 13 и совмещенной с ней пористой фильтровальной перегородкой от фильтра Шотта 9.

На фиг.8 изображены эластичная пробка 5 со сквозным каналом 13 и совмещенная с ней эластичная пористая мембрана 11.

На фиг.9 изображена эластичная пробка 14 с уменьшением толщины пробки 15 в верхней части с перфорацией в виде проколов, перфорированная зона способна выполнять функцию эластичного пористого элемента.

На фиг.10 изображена крышка 15, совмещенная с клапаном 7.

На фиг.11 изображена крышка 15, совмещенная с пористой фильтровальной перегородкой от фильтра Шотта 9.

На фиг.12 изображена крышка 15, совмещенная с эластичной пористой мембраной 11.

На фиг.13 изображена эластичная крышка 16, имеющая уменьшение толщины крышки и перфорацию, например, в зоне 17, перфорированная зона 17 способна выполнять функцию эластичного пористого элемента.

На фиг.14 изображена емкость 12, совмещенная с клапаном 7.

На фиг.15 изображена емкость 12, совмещенная с пористой фильтровальной перегородкой от фильтра Шотта 9.

На фиг.16 изображена емкость 12, совмещенная с эластичной пористой мембраной 11.

На фиг.17 изображена емкость 4, закрытая клапаном 7.

На фиг.18 изображена емкость, 4, закрытая пористой фильтровальной перегородкой от фильтра Шотта 9.

На фиг.19 изображена емкость 4, закрытая эластичной пористой мембраной 11.

На фиг.20 изображен предохранительно-пропускной клапан 7, который содержит корпус 18 с отверстиями 19 и 19' и разделительную перегородку 20 с двумя отверстиями 21 и 22, в отверстии 21 зафиксирован предохранительный клапан 23 от нагнетателя в измерителе артериального давления; клапан 23 имеет шарик 24, выполняющий роль золотника, и отверстие 25; в отверстии 22 зафиксирована трубка 26, в противоположном конце трубки 26 зафиксирован предохранительный клапан 23' от нагнетателя в измерителе артериального давления, клапан 23' имеет шарик 24', выполняющий роль золотника, и отверстие 25'.

Данный клапан 7 для выполнения предохранительно-пропускной функции должен быть сориентирован вертикально, как изображено на чертеже, т.к. шарики 24 и 24' закрывают отверстия 25 и 25' под действием собственного веса. При этом клапан становится непроходимым для разделяемых сред, если между средами отсутствует разница в давлении.

В дальнейшем изобретение поясняется примерами его конкретного выполнения.

Емкости 4, оснащенные предохранительно-пропускными устройствами 7, 9, 11, помещаем в резервуар 1 (фиг.1). По трубке 2 начинаем создавать вакуум.

1 атм равняется приблизительно 100000 Па (для примера этой точности хватит). Бытовой вакуумный насос для вакуумирования продуктов системы VACSY создает вакуум 50000 Па. Это половина от атмосферного давления. И так проводим вакуумирование до 50000 Па, затем заполняем газом. После первого цикла в резервуаре и емкостях будет 50% воздуха и 50% газа. Проводим еще цикл. После второго цикла в резервуаре и емкостях будет 25% воздуха и 75% газа. Проводим еще цикл. После третьего цикла в резервуаре и емкостях будет 12-13% воздуха и 87-88% газа. И так далее, количество воздуха будет уменьшаться наполовину от оставшегося в системе в каждом цикле. При многократном повторении количество воздуха, остающегося в системе, будет стремиться к бесконечно малой величине. Через 5 циклов количество остаточного воздуха будет равняться приблизительно 3% от первоначального. Через 10 циклов остается примерно 0,1% воздуха от первоначального. И это сделано бытовым вакуумным насосом с использованием резервуара, выдерживающего вакуум при р=50000 Па.

Пример 1. Рассмотрим процессы, происходящие в емкостях, оснащенных, например, предохранительно-пропускным клапаном 7 изображенным на фиг.20. Клапан 7, в резервуаре 1 сориентирован так же, как на фиг.20.

При поступлении вакуума в резервуар вакуум через отверстие 19 проникает в клапан 7. В это время воздух в емкости через отверстия 19' и 25 давит на шарик 24 и открывает отверстие 25. Клапан становится проходимым.

Подбираются параметры:

- давление потери герметичности,

- давление начала открытия,

- коэффициент расхода клапана,

- скорость создания вакуума,

- и др.

Создаем расчетный вакуум, смотрим по вакуумметру 25 и перекрываем трубку 2. В это время воздух перестает выходить из емкости, давление в емкости и резервуаре уравновешивается, и шарик 24 закрывает отверстие 25.

Открываем трубку 3 и начинаем подавать в резервуар газ. Через отверстие 19 газ проникает в клапан и через отверстие 25' будет давить на шарик 24', тем самым открывая отверстие 25'. Отверстие 25 в это время будет закрыто шариком 24. Газ через отверстие 25' начнет проникать в емкость. Если применяется мягкая емкость, то подбираются параметры клапана и скорость подачи газа, исключающие деформацию, сжатие емкости. Подаем газ до уравновешивания давления с атмосферным или чуть больше, смотрим по манометру 26 и перекрываем трубку 3. Давление в резервуаре и емкости уравновесится и шарик 24' закроет отверстие 25'. Клапан станет непроходимым. Если газ подавали до давления выше атмосферного, то это избыточное давление в конце выйдет через отверстие 25, отжав шарик 24.

Если нужно увеличить содержание газа в емкости, повторяем весь цикл еще, по меньшей мере, один раз. В этом случае не нужны вакуумный насос большой мощности и резервуар, выдерживающий большой вакуум.

Далее открываем резервуар и вынимаем емкости. При отсутствии разницы в давлении в емкости и вне ее клапан непроходим и не допускает взаимопроникновения разделяемых сред. Незначительная молекулярная диффузия значения не имеет.

На этом этапе клапан должен не допустить взаимопроникновения разделяемых сред до момента выемки трубки, совмещенной с клапаном из эластичной пробки, или, если применяется иной вариант предохранительно-пропускного устройства, до момента закрытия емкости контрольной пробкой или крышкой, или до момента закрытия только клапана контрольной пробкой, или до момента применения иного способа запирающего клапан, например пропитывания его составом, после чего он станет окончательно непроходимым.

Такой клапан обеспечит защитную функцию на требуемое время от минут до десятков минут.

Пример 2.

Рассмотрим процессы, происходящие в емкостях, оснащенных, например, пористой фильтровальной перегородкой от фильтра Шотта.

В резервуаре 1 по трубке 2 создаем вакуум. Через фильтр 9 вакуум начнет проникать в емкость.

Задача фильтра заключается не в фильтровании воздуха или газа, а в фильтрации, т.е. пропускании воздуха, затем газа в сторону меньшего давления и в конце процесса при отсутствии разницы в давлении в емкости и вне ее предотвращении взаимопроникновения разделяемых сред.

Незначительная молекулярная диффузия значения не имеет.

В зависимости от технических условий и задач подбираются параметры:

- скорость создания вакуума,

- глубина вакуума,

- удельная производительность фильтровального элемента,

- коэффициент проницаемости,

- коэффициент диффузии,

- и др., если это требуется.

Вакуум создаем до расчетной величины, смотрим по вакуумметру 25, затем перекрываем трубку 2. Через некоторое время давление в резервуаре и емкостях выравнивается. Время зависит от коэффициента проницаемости пористой фильтровальной перегородки. Затем по трубке 3 подаем в резервуар газ. Через пористую фильтровальную перегородку он затягивается в емкость, т.к. там вакуум.

Подаем газ до уравновешивания давления с атмосферным или слегка превышаем его. Наблюдаем по манометру 26. Лишнее давление выйдет из емкости через фильтровальную перегородку в конце процесса. Прекращаем подачу газа.

Если применяется мягкая емкость, то при подаче газа нужно исключить ее деформацию, сжатие. Если нужно увеличить содержание газа в емкостях, повторяем весь цикл, по меньшей мере, еще один раз. В этом случае не нужны вакуумный насос большой мощности и резервуар, выдерживающий большой вакуум.

Далее открываем резервуар и вынимаем емкости. На этом этапе пористая фильтровальная перегородка должна не допустить взаимопроникновение разделяемых сред до момента выемки трубки, совмещенной с ней из эластичной пробки, или, если применяется иной вариант предохранительно-пропускного устройства, до момента закрытия емкости контрольной пробкой или крышкой, или до момента закрытия только фильтровальной перегородки контрольной пробкой, или до момента применения иного способа, запирающего фильтровальную перегородку, например пропитывания ее составом, после чего она станет окончательно непроходимой.

Пример 3.

Рассмотрим процессы, происходящие в емкостях, оснащенных, например, эластичной перфорированной мембраной. Перфорация эластичной мембраны представляет проколы. Такая мембрана в нерастянутом состоянии является преградой для взаимопроникновения разделяемых сред. Незначительная молекулярная диффузия значения не имеет. В растянутом состоянии эластичной мембраны проколы становятся отверстиями и мембрана становится проходимой для воздуха или газа.

В резервуаре 1 по трубке 2 фиг.1 создаем вакуум. Воздух в емкостях, оснащенных мембраной 11, начнет давить на мембрану и будет ее растягивать.

При растягивании эластичной мембраны проколы станут отверстиями и воздух будет выходить из емкостей.

В зависимости от технических условий и задач подбираются параметры:

- скорость создания вакуума,

- глубина вакуума,

- материал эластичной мембраны,

- толщина эластичной мембраны,

- количество проколов на 1 см²,

- и др., если это требуется.

Подбирается разница в давлении между разделяемыми средами, необходимая для возникновения проходимости эластичной мембраны.

Эта разница может быть от нескольких миллиметров ртутного столба до нескольких десятков миллиметров ртутного столба. После достижения нужного вакуума смотрим по вакуумметру 25, перекрываем трубку 2. Давление в резервуаре или емкости уравновесится или почти уравновесится.

Далее по трубке 3 подаем газ в резервуар 1. Давление в резервуаре будет больше, чем в емкости. Газ будет давить на мембрану и растягивать ее внутрь емкости. Мембрана станет проходимой для газа и газ проникнет в емкости, оснащенные мембранами. В этот момент нужно исключить деформацию, сжатие емкости, если она мягкая. Это достигается подбором скорости подачи газа и подбором параметров мембраны и, если имеется, то и трубки.

Газ подаем до уравновешивания давления с атмосферным или чуть больше с учетом разницы в давлении, необходимой для открывания мембраны. Лишнее давление выйдет в конце процесса. После заполнения газом перекрываем трубку 3. Если нужно увеличить содержание газа в емкостях, повторяем весь цикл, по меньшей мере, еще один раз.

В этом случае не нужны вакуумный насос большой мощности и резервуар, выдерживающий большой вакуум.

Далее открываем резервуар и вынимаем емкости. При отсутствии разницы в давлении между разделяемыми средами мембрана сжимается, становится непроходимой.

На этом этапе эластичная мембрана должна предотвратить взаимопроникновение разделяемых сред до момента выемки полой иглы или трубки, совмещенной с мембраной из эластичной пробки, или, если применяется иной вариант предохранительно-пропускного устройства до момента закрывания емкости контрольной пробкой или крышкой, или до момента закрытия только мембраны контрольной пробкой, или до момента применения иного способа, запирающего мембрану, например покрытия составом, после чего мембрана станет окончательно непроходимой.

Приводимые примеры иллюстрируют изобретение, но не ограничивают его.

Claims (20)

1. Устройство для одновременного наполнения множества емкостей газом включающее резервуар, соединенный, по меньшей мере, с одним источником вакуума и, по меньшей мере, с одним источником газа и размещенные в нем емкости, при этом емкости закрыты предохранительно-пропускным средством, выполненным с возможностью пропускания воздуха или газа в сторону меньшего давления, обеспечивая либо вакуумирование емкости при вакуумировании резервуара, либо проникновение газа в емкости при запускании его в резервуар, и прекращения проходимости предохранительно-пропуского средства при уравновешивании давления в емкости и вне ее.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве предохранительно-пропускного средства использована эластичная пробка, закрывающая отверстие емкости или встроенная в емкость, и через которую пропущена полая игла или трубка, при этом на наружном конце иглы или трубки расположен клапан, или пористый элемент, или эластичный пористый элемент, причем для совмещения с пористым элементом или эластичным пористым элементом полая игла или трубка на наружном конце может иметь расширение или конус.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве предохранительно-пропускного средства использована пробка, закрывающая отверстие емкости и совмещенная с клапаном, или пористым элементом, или эластичным пористым элементом, или использована эластичная пробка, выполненная с уменьшением толщины в верхней части имеющей перфорацию.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве предохранительно-пропускного средства использована крышка, закрывающая отверстие емкости и совмещенная с клапаном, или пористым элементом, или эластичным пористым элементом, или использована эластичная крышка, имеющая перфорацию.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве предохранительно-пропускного средства использован встроенный в емкость клапан, или пористый элемент, или эластичный пористый элемент.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве предохранительно-пропускного средства использован клапан, или пористый элемент, или эластичный пористый элемент, закрывающий отверстие емкости.

7. Эластичная пробка для закупоривания емкостей с пропущенной через нее полой иглой или трубкой, при этом на наружном конце иглы или трубки расположен клапан, или пористый элемент, или эластичный пористый элемент, выполненный с возможностью пропускания воздуха или газа в сторону меньшего давления и прекращение проходимости при уравновешивании давления в емкости и вне ее.

8. Эластичная пробка по п.7, отличающаяся тем, что упомянутая полая игла или трубка на наружном конце имеет расширение или конус, совмещенный с пористым элементом или эластичным пористым элементом.

9. Полая игла или трубка, отличающаяся тем, что на наружном конце иглы или трубки расположен клапан, или пористый элемент, или эластичный пористый элемент, выполненные с возможностью пропускания воздуха или газа в сторону меньшего давления и прекращение проходимости при уравновешивании давления в емкости и вне ее.

10. Полая игла или трубка по п.9, отличающаяся тем, что на наружном конце она имеет расширение или конус для совмещения с пористым элементом или эластичным пористым элементом.

11. Способ одновременного заполнения множества емкостей газом без непосредственного контакта емкостей с источником газа, в котором осуществляют предварительное вакуумирование емкостей и последующее заполнение их газом в одном резервуаре, соединенном, по меньшей мере, с одним источником вакуума и, по меньшей мере, с одним источником газа, отличающийся тем, что помещаемые в резервуар емкости предварительно снабжают предохранительно-пропускным средством, выполненным с возможностью пропускания воздуха или газа в сторону меньшего давления, обеспечивая либо вакуумирование емкости при вакуумировании резервуара, либо проникновение газа в емкости при запускании его в резервуар, и прекращения проходимости предохранительно-пропускного средства при уравновешивании давления в емкости и вне ее, при этом вакуумирование и последующее заполнение емкостей газом осущестляют повторно, по меньшей мере, еще один раз для увеличения содержания газа в емкости.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что отверстия емкостей закрывают таким предохранительно-пропускным средством как эластичная пробка, через которую пропущена полая игла или трубка, при этом на наружном конце полой иглы или трубки расположен клапан, или пористый элемент, или эластичный пористый элемент.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что используют емкость с встроенной эластичной пробкой и пропущенной через нее полой иглой или трубкой, при этом на наружном конце иглы или трубки расположен клапан, или пористый элемент, или эластичный пористый элемент.

14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что после окончания процесса заполнения емкостей газом, полую иглу или трубку вынимают из эластичной пробки.

15. Способ по п.11, отличающийся тем, что отверстия емкостей закрывают таким предохранительно-пропускным средством как пробка, совмещенная с клапанам, или пористым элементом, или эластичным пористым элементом.

16. Способ по п.11, отличающийся тем, что отверстия емкостей закрывают таким предохранительно-пропускным средством как эластичная пробка, имеющая уменьшение толщины в верхней части и перфорацию этой части.

17. Способ по п.11, отличающийся тем, что отверстия емкостей закрывают таким предохранительно-пропускным средством как крышка, совмещенная с клапаном, или пористым элементом, или эластичным пористым элементом.

18. Способ по п.11, отличающийся тем, что отверстия емкостей закрывают таким предохранительно-пропускным средством как эластичная крышка, имеющая перфорацию.

19. Способ по п.11, отличающийся тем, что используют емкость с встроенным клапаном, или пористым элементом, или эластичным пористым элементом, являющимся предохранительно-пропускным средством.

20. Способ по п.11, отличающийся тем, что отверстия емкостей закрывают клапаном, или пористым элементом, или эластичным пористым элементом, являющимся предохранительно-пропускным средством.

Images